DD267293A1

DD267293A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung eines hydraulischen antriebsmotors mit energierueckgewinnung waehrend des bremsprozesses

Info

Publication number: DD267293A1
Application number: DD31117187A
Authority: DD
Inventors: Bernd Naumann; Markus Mueller; Holger Adolph; Volker Reichert; Frank Huebschmann
Original assignee: Warnke Umformtech Veb K
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-04-26
Also published as: DE3834918A1

Abstract

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors mit Energierueckgewinnung waehrend des Bremsprozesses. Die Anwendung der Erfindung erfolgt vorzugsweise zum Antrieb der Transportschlitten von Werkstuecktransport-, Zufuehr- und Entnahmeeinrichtungen an Pressen. Eine Anwendung waere auch als zusaetzliche Einrichtung an Maschinen mit durch einen mechanischen Antrieb bewegbaren Schlitten mit grosser zu beschleunigender Masse und hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, wie z. B. mechanischen Pressen, zur Rueckgewinnung der Bremsenergie vor Erreichen des vorgesehenen Haltepunktes vorteilhaft. Erfindungsgemaess ist der einlaufseitige Druckoelanschluss ueber ein Proportionaldruckminderventil mit einem ersten, waehrend der Beschleunigungsphase mittels eines Wegeventiles zuschaltbaren Druckoelspeicher mit hohem Druckniveau sowie mit einem zweiten, waehrend der Konstantfahrt und der Bremsphase wirksamen Druckoelspeicher mit niedrigerem Druckniveau verbunden und der auslaufseitige Druckoelanschluss ueber ein Rueckschlagventil mit dem ersten Druckoelspeicher sowie ueber ein Proportionaldruckbegrenzungsventil mit dem Oelbehaelter verbunden. Figur

Description

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine wesentliche Energieeinsparung c<jim Betreiben der Einrichtung sowie eine Verringerung des Materialeinsatzes bei der Herstellung zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energiezufuhr wahrend der einzelnen Phasen des Bewegungszyklus, insbesondere während der Konstantfahrt, auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die Zykluszeiten zu verlängern sowie die beim Bremsen freiwerdende Energie zurückzugewinnen. Gleichzeitig sollen durch eine goringere Erwärmung des Öles die bei den bekannten Lösungen erforderlichen zusätzlichen Maßnahmen zur ölkühlung vermeidbar werden.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem einlaufseitigen Druckölanschluß des dem Antriebsmotor vorgeschalteten Wegeventiles ein Proportionaldruckminderventil vorgeschaltet ist, dessen Druckölanschluß mit einem ersten, während der 3eschleunigungsphase des Antriebsmotors mittels eines Wegeventiles zuschaltbaren Druckspeicher mit hohem Druckniveau sowie mit ehern zweiten, während der Konstantfahrt und der Bremsphase wirksamen Druckspeicher mit wesentlich niedrigerem Druckniveau verbunden ist und der auslaufsaitige Druckölanschluß des Wegeventiles mittels eines zwischengeschalteten, den Olrücklauf aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventiles mit dem ersten Druckölspeichc,- sowie einem Proportionaldruckbegrenzungsventil verbunden ist, dessen Sperrdruck mindestens während eines Teiles der Bremsphase höher als der Öldruck im ersten Druckspeicher ist und dessen auslaßseitiger Ölanschluß mit dem ölbehälter verbunden ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Rückgewinnung der Bremsenergie bei niedrigem Druckniveau zu Beginn des Bremsprozesses zwio^en dem Proportionaldruckbegrenzungsventll und dem ölbehälter ein den Ölablauf zeitweise absperrendes Rückschlagventil zwischengeschaltet und das Proportionaldruckbegrenzungsventil mittels einer Verbindungsleitung und eines zwischengeschalteten, den Rückfluß von Drucköl aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventiles mit dem zweiten Druckspeicher verbunden.

Am Beginn des Bewegungszyklus wird der Motor zur Erzielung einer maximalen Beschleunigung aus dem ersten Druckspeicher über das Proportionaldruckminderver.til und das vorgeschaltete Wegeventil mit Drucköl mit hohem Druck beaufschlagt, während das nachgeschaltete Proportlc nJlciruckbegrenzungsventil auf Minimaldruck eingestellt ist. Nach Erreichen der vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit wird der erste Druckölspeicher durch ein zwischengeschaltetes Wegeventil abgesperrt und der Motor mit Drucköl mit wesentlich geringerem Druck aus dem zweiten Druckölspeicher gespeist, wobei die Geschwindigkeit durch das vorgeschaltete Croportionaldruckmlnderventil und das nadhgeschaltete Proportionaldruckbegrenzungsventil steuerbar ist. Während der Bremsphase wird das dem Motor nachgeschaltete Druckbegrenzungsventil auf einen Druck eingestellt, der oberhalb des Druckniveaus des ersten Druckölspeichers liegt, so daß der Motor als Pumpe wirkt und das auf der Einlaßseite zufließende Drucköi mit nied-igem Druckniveau über ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil In den ersten Druckölspeicher mit hohem Druckniveau gepumpt wird. Die so während des Bremsprozesses zurückgewonnene Energie steht beim nächsten Zykluszur Deckung des hohen Energiebedarfs während der BöschleunlgunQsphase zur Verfügung.

Am Ende der Bremsphase wird das Proportionaldruckbegrenzungsventil wieder auf einen niedrigeren Druck eingestellt, so daß das Rückschlagventil die Verbindung zum ersten Druckölspeicher sperrt und weich in die vorgesehene Halteposition eingefahren werden kann. Nach Erreichen der Position wird das dem Antriebsmotor vorgeschaltete Wegeventil in Sperrstellung geschaltet. Die beiden Speicher werden In bekannter Weise durch separat angeordnete Pumpen vor jedem Zyklus bis auf Ihren Drucksoilwert nachgefüllt.

Ausführungebeispiel

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebsmotors für die Schlittenbew« gung einer Werkstückzufuhr- bzw. Entnahmeeinrichtung an Pressen.

Die in der Zeichnung nicht mit dargestellte Zuführ· bzw. Entnahmeeinrichtung besteht aus einem mittels eines hydraulischen Antriebsmotors 1 auf Führungsschienen horizontal verschiebbaren Schlitten, der mit Greiferelementen versehen ist und die von einem Ablageplatz entnommenen Blechteile in den Werkzeugraum der Presse ablegt bzw. bearbeitete Blechtaile aus dem Werkzeugraum der Presse entnimmt und zu einem Ablageplatz transportiert. Der Antriebsmotor 1 (hydraulischer Linear- oder Rotationsmotor) wurde in der Zeichnung symbolisch als Rotationsmotor dargestellt. Dem Antriebsmotor 1 ist ein Wegeventil 2 vorgeschaltet, durch das die Drehrichtung desselben umkehrbar ist. Am einlaßseitigen Druckölanschluß 2.1 des Wegeventiles 2 ist ein Proportionaldruckminderventil 3 angeschlossen, das seinerseits über ein Zwischengeschäftes Wegeventil 4 mit einem ersten Druckspeicher 6 mit hohem Druckniveau sowie über ein Rückschlagventil 6 mit einem zweiten Druckölspeicher mit wesentlich niedrigerem Druckniveau verbunden ist. Der erste Druckölspeicher 5 ist über ein zv\ ischengeschaltetes Rückschlagventil 8 mit einer Hochdruckpumpe F verbunden. Der zweite Druckölspeicher 7 ist an einer weiteren Ölpumpe 10 angeschlossen sowie über ein Druckbegrenzungsventil 11 mit dem Ölbehälter 12 verbunden. Der auslaufseitige Druckölanschluß 2.2 des Wegeventiles 2 ist über ein zwischengeschaltetes ProportionaldruckbegrenzungsventiM3 mit dem Ölbehälter 12 sowie über ein Zwischengeschäfte! Rückschlagventil 14 mit dem ersten Druckölspeicher 5 verbunden. Die Beschleunigung des hydraulischen Antriebes (Linetr- oder Rotationsmotor) wird in Verbindung mit einer Regeleinrichtung durch die Proportionalventile 3 und 13 realisiert, wobei der Druckölspeicher 5 als Druckölqualle über das geöffnete Wegeventil 4 zum Proportionaldruckminderventil 3 fördert, da die Rückschlagventile 6 und 14 auf Grund der bestehenden Druckverhältnisse geschlossen sind. Das Wegeventil 2 ist in Schaltstellung a oder b entsprechend der gewünschten Drehrichtung. Beim Übergang in die Konstantfahrphase wird die Geschwindigkeit des Antriebsmotor 1 durch das Ausregeln über die Pi oportionalventile 3 und 13

konstant gehatten. Dazu wird am Antriebsmotor 1 ein Niederdruck vom Druckspeicher 7 Ober das Rückschlagventil 6 und das auf das entsprechend niedrigere Druckniveau eingestellte Proportionaldruckminderventil 3 angelegt. Das Wegeventil 4 wird beim Übergang vom Hochdruck· zum Niederdruckniveau entsprechend langsam geschlossen, so daß keine Druckschwankungen im System auftreten. Weiterhin bleibt das Rückschlagventil 6 geschlossen. Auf der Ablaufseite des Antriebsmotors 1 gelangt das Drucköl über d&s auf ein niedriges Druckniveau eingestellte

Proportionaldruckbegrenzungsventil 13 in den ölbehälter 12. In der Bremsphase wird eine Nutzbremsung durchgeführt, indem auf der Ablaufseite das Drucköl über das Wegeventil 2 und das Rückschlagventil 14 in den Druckölspeicher 5 gefördert wird. Der sich anschließende Positioniervorgang wird durch düs Einstellen des Proportionaldruckbegrenzungsventiles 13 auf einen niedrigen Druck eingeleitet und geschieht ohne Nutzbremsung. Den erforderlichen Volumenstrom liefert der Druckölspeicher 7. Beim Erreichen der Position werden die Proportionalventile 3 und 13 geschlossen und gegebenenfalls so ausgeregelt, daß ein minimales Überschwingen des Antriebes gewährleistet wird.

Bei einer weiteren Variante (in der Zeichnung mit punktierter Linie dargestellt) wird der direkte ölabfluß vom Proportionaldruckbegrenzungsventil 13 In den Ölbehälter 12 durch ein zwischengeschaltetes entsperrbares Rückschlagventil 15 während der Bremsphase vor Erreichen des Speicherdruckes im Druckölspeicher 5 abgesperrt und das ausfließende Drucköl mit niedrigem Druckniveau über eine VerbinJungsleitung und ein den Öliücklauf aus dem Druckölspeicher 7 sperrendes Rückschlagventil 16, das Rückschlagventil 6 und das Proportionaldruckminderventil '< zur Einlaßseite des Wegeventlles 2 zurückgeführt, so daß in dieser Phase kein zusätzliches Drucköl aus dem Druckspeicher 7 entnommen wird.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors mit Energierückgewinnung während des Bremsprozesses, insbesondere für Werkstücktransport-, Zufuhr- und Entnahmeeinrichtungen an Pressen, mit einem dem Antriebsmotor vorgeschalteten Wegeventil zur Realisierung der Bewegungsumkehr sowie zwischen Wegeventil und Ölpumpe angeordneten Druckölspeichern und durch eine Programmsteuerung ansteuerbaren Proportionalventilen zur Realisierung einer hohen Laufgeschwindigkeit sowie eines weichen Verhaltens während der Anlauf- und Bremsphase, gekennzeichnet dadurch, daß dem einlaufseltigen Druckölanschluß (2.1) des Wegeventiles (2) ein Proportionaldruckminderventil (3) vorgeschaltet ist, dessen Druckölanschluß mit einem ersten, während ' jr Beschleunigungsphase des Antriebsmotors mittels eines Wegeventiles (4) zuschaltbaren Druckspeicher (5) mit hohem Druckniveau sowie mit einem zweiten, während der Konstanf.fahrt und der Bremsphase wirksamen Druckspeicher (7) mit wesentlich niedrigerem Druckniveau verbunden ist und derauslaufseitige Druckölanschluß (2.2) des Wegeventiles (2) mittels eines zwischengeschalteten, den Ölrucklauf aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventils (14) mit dem ersten Druckspeicher (5) sowie mit einem Proportionaldruckbegrenzungsver.til (13) verbunden ist, dessen Sperrdruck mindestens während oines Teiles der Bremsphase höher als der Öldruck im ersten Druckölspeichor (5) ist und dessen auslaßseitiger Ölanschluß mit dem Ölbehälter (12) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Proportionaldruckbegrenzungsventil (13) und dem Ölbehälter (12) ein den Ölablauf zeitweise absperrendes Rückschlagventil (15) zwischengeschaltet und das Proportionaidruckbegrenzungsventil (13) mittels einer Verbindungsleitung ur/! eines Zwischengeschäften, den Rückfluß von Drucköl aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventils (16) mit dem zweiten Druckspeicher (7) verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors mit Energierückgewinnung während des Bremsprozesses.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eineSchaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors mit reversibler Bewegungscharakteristik und Energierückgewinnung während des Bremsprozesses, insbesondere für Werkstücktransport-, Zuführ- und Entnahmeeinrichtungen an Pressen zur Blechbearbeitung. Eine Anwendung der Erfindung wäre auch als zusätzliche Einrichtung an Maschinen mit einem durch einen mechanischen Antrieb linear bewegbaren Schlitten mit großer zu beschleunigender b.w. abzubremsender Masse und hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, wie zum Beispiel dem Stößel von großen mechanischen Pressen zur Blechumformung, zur Rückgewinnung der Bremsenergie vor Erreichen des vorgesehenen Haltepunktes vorteilhaft.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bekannte hydraulische Kreisläufe mit Konstantpumpen werden häufig mit Hydrospeichern realisiert, um Druckschwankungen auszugleichen, Volumenstromspitzen abzudecken oder den Speicher selbst als Druckquelle zu verwenden. Geregelte hydraulische Antriebe werden heute meist durch Proportional- oder Servotechnik angesteuert, wobei häufig Hydrospeicher verwendet werden, damit die Baugröße cter Pumpe so klein wie möglich gehalten werden kann. Wenn solche Antriebe mittels Proportionalventiltechnik ausgeführt werden, kommen Proportionalwegeventile zum Einsatz. Der Nachteil dieser Lösungen besteht hauptsächlich darin, daß die Antriebe durch die Verdrosselung der gesamten installierten Leistung (Energie) gesteuert v/erden, In der Konstantfahrphase durch dps hohe anliegende Druckniveau grofe Druckverluste auftreten und die Bremsenergie nicht dem hydraulischen System zugute kommt. Deshalb orfordern diese Kreisläufe eine große Installierte Leistung und zusätzliche Maßnahmen zur Ölkühlung.

Bekannt ist auch eine Schaftungsanordnung (DD-PS 100 063), bei der durch Umsteuern eines Wegeventiles ein Motor wahlweise aus dem Speicher getrieben wird, im drucklosen Umlauf läuft oder als Pumpe in den Speicher fördert. Hauptnachteil dieser Lösung ist, daß die Druckverläufe nur sprunghaft schaltbar sind und damit der Antrieb höheren Anforderungen an Laufruhe nicht genügt. Dieser Defekt läßt sich vor allem beim Bremsen durch eine Proportionalsteuerung der Schieberbewegung nicht beheben, da hier nur eine Druckerhöhung u.id keine Druckabsenkung auf der Motoranschlußseite des Ventiles mögt cn ist.