DE102004038292B3 - Fluid store device for operating fluid has an adjusting device to compensate undesirable changes in volume of fluid - Google Patents

Fluid store device for operating fluid has an adjusting device to compensate undesirable changes in volume of fluid Download PDF

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Abstract

The fluid store device has an adjusting device to compensate for undesirable changes in the volume of the hydraulic fluid. This device is in the form of an adjusting piston, which can be moved manually or by an electromechanical adjusting member. In the latter case, this adjustment may be automatic.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidspeichereinrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und findet vorzugsweise zur dosierten Zufuhr und Abfuhr eines Hydraulikfluids bei Systemen Anwendung, welche ein konstantes Hydraulikmedium gewährleisten müssen, insbesondere bei Schließvorrichtungen zum Querfließpressen.The The invention relates to a fluid storage device according to the preamble of the first claim and is preferably to the metered Supply and discharge of a hydraulic fluid in systems application, which must ensure a constant hydraulic medium, especially in closing devices for cross extrusion.

Nach DE 199 22 659 A1 ist eine hydraulische Schließvorrichtung zum Querfließpressen von Werkstücken bekannt, die zwei relativ zueinander bewegbare und miteinander verschließbare Matrizenhälften besitzt sowie zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den geschlossenen Matrizenhälften bewegbare Pressstempel, wobei ein erster Hydraulikkolben, an dem die erste Matrizenhälfte angeordnet ist, in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder, und ein zweiter Hydraulikkolben in einem raumfesten zweiten Hydraulikzylinder verschiebbar lagern. Der erste Pressstempel ist über einen Stempelträger an einer Tragplatte befestigt, die mit dem Stößel verbunden ist. Die zweite Matrizenhälfte ist raumfest angeordnet und der zweite Pressstempel am zweiten Hydraulikkolben befestigt, welcher beim Querfließpressen durch ein vom ersten Hydraulikkolben verdrängbares Druckmittel beaufschlagbar ist. Beide Hydraulikkolben weisen gleiche Kolbenflächen auf. Der erste Hydraulikzylinder ist an einem Pressenstößel, die zweite Matrize am zweiten Hydraulikzylinder angeordnet. Die Hydraulikzylinder sind über eine externe Druckleitung miteinander verbunden. Das Volumen der Hydraulikflüssigkeit im Pressensystem ist dabei konstant zu halten.To DE 199 22 659 A1 a hydraulic closing device for cross-extrusion of workpieces is known, which has two relatively movable and lockable die halves and two at equal speeds relative to the closed die halves movable plunger, wherein a first hydraulic piston on which the first die half is arranged in an axially movable first hydraulic cylinder, and a second hydraulic piston slidably store in a space-fixed second hydraulic cylinder. The first ram is attached via a punch carrier to a support plate which is connected to the plunger. The second die half is spatially fixed and the second ram fixed to the second hydraulic piston, which can be acted upon by a pressure medium displaceable by the first hydraulic piston in the transverse extrusion. Both hydraulic pistons have the same piston surfaces. The first hydraulic cylinder is arranged on a press ram, the second die on the second hydraulic cylinder. The hydraulic cylinders are connected to each other via an external pressure line. The volume of hydraulic fluid in the press system should be kept constant.

Eine Mehrstufenpresse, insbesondere in Form einer Quertransportpresse mit hydraulischer Schließvorrichtung, vorzugsweise zum Querfließpressen von Werkstücken wird in DE 101 23 745 C2 schrieben. Der Vorteil dieser Bauart ist, dass sie ohne externe Druckmittelverbindung auskommt. Die hydraulisch- mechanische Schließvorrichtung weist dabei zwei relativ zueinander bewegbare und miteinander verschließbare Matrizenhälften sowie zwei mit gleichen Geschwindigkeiten relativ zu den geschlossenen Matrizenhälften bewegbare Pressstempel auf. An einem ersten Hydraulikkolben ist die erste Matrizenhälfte angeordnet, dabei wird der erste Hydraulikkolben in einem axial bewegbaren ersten Hydraulikzylinder geführt. Weiterhin ist ein zweiter Hydraulikkolben in einem gestellfesten zweiten Hydraulikzylinder verschiebbar gelagert. Die zweite Matrizenhälfte ist gestellfest und der zweite Pressstempel am zweiten Hydraulikkolben angeordnet. Auch bei dieser Lösung ist ein konstantes Volumen der Hydraulikflüssigkeit erforderlich. Steigt bei den vorgenannten Schließvorrichtungen das Hydraulikvolumen durch Erwärmung an, so wird der Umformweg erhöht und die Höhe der Bauteile im Stempelbereich verringert. Andererseits kann es durch Leckverluste im System vorkommen, dass sich das Volumen unerwünscht verringert, wodurch auch der Stempelweg geringer wird und sich die Höhe der Bauteile vergrößert. In beiden Fällen sind unerwünschte Form- und Maßabweichungen die Folge.A multi-stage press, in particular in the form of a transverse transport press with hydraulic closing device, preferably for the transverse extrusion of workpieces is in DE 101 23 745 C2 wrote. The advantage of this design is that it requires no external pressure medium connection. In this case, the hydraulic-mechanical closing device has two die halves that are movable relative to one another and can be closed to one another, and two press punches which can be moved at the same speeds relative to the closed die halves. At a first hydraulic piston, the first die half is arranged, while the first hydraulic piston is guided in an axially movable first hydraulic cylinder. Furthermore, a second hydraulic piston is slidably mounted in a frame-fixed second hydraulic cylinder. The second die half is fixed to the frame and the second die is arranged on the second hydraulic piston. Also in this solution, a constant volume of the hydraulic fluid is required. If the hydraulic volume increases due to heating in the aforementioned closing devices, the forming path is increased and the height of the components in the stamp area is reduced. On the other hand, it may happen due to leakage in the system that the volume is undesirably reduced, whereby the stamp path is reduced and increases the height of the components. In both cases, undesirable form and dimensional deviations are the result.

In US 3,805,530 wird eine Einrichtung zur Kompensation überschüssigen Hydraulikfluids beschrieben, wobei in das Hydrauliksystem ein mittels Federkraft unter Vorspannung stehender Kolben in einem Zylinder eingebunden ist. Der Kolben ist jedoch nicht einstellbar, wodurch nicht im erforderlichen Maße dem Hydrauliksystem Druckmittel zugeführt und entnommen werden kann.In US 3,805,530 a device for compensation of excess hydraulic fluid is described, wherein in the hydraulic system, a spring-biased piston is incorporated in a cylinder. However, the piston is not adjustable, which can not be supplied to the hydraulic system pressure medium and removed to the extent necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidspeichereinrichtung zur dosierten Zufuhr und Abfuhr eines Hydraulikfluids, vorzugsweise zum Querfließpressen von Werkstücken zu schaffen, welche die z.B. durch Temperaturänderungen oder Undichtheit der Hydraulikzylinder hervorgerufenen Volumenänderungen des Betätigungsfluids kompensiert.Of the Invention is based on the object, a fluid storage device for the metered supply and removal of a hydraulic fluid, preferably for cross extrusion of workpieces to create which the e.g. due to temperature changes or leaks the hydraulic cylinder caused volume changes of the actuating fluid compensated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention this Problem solved by the features of the first claim. advantageous versions emerge from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Fluidspeichereinrichtung zur dosierten Zufuhr und Abfuhr eines Betätigungsfluids, insbesondere für ein Hydrauliksystem einer Schließvorrichtung zum Querfließpressen, weist eine Stellvorrichtung mit einem von Hand und/oder durch ein elektromechanisches Stellglied einstellbaren Stellkolben auf, mit welcher unerwünschte Volumenänderungen des Betätigungsfluids kompensierbar sind.The Fluid storage device according to the invention for metered supply and removal of an actuating fluid, in particular for a Hydraulic system of a closing device for Querfließpressen, points an actuator with a manual and / or by an electromechanical Actuator adjustable actuator piston, with which unwanted volume changes of the actuating fluid can be compensated.

Die Stellvorrichtung stellt zusätzliches Volumen zur Aufnahme oder Abgabe des Betätigungsfluids bereit und ist in das Hydrauliksystem integriert, bzw. mittels einer flüssigkeitsdichten Verbindung mit dem Hydrauliksystem der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung verbunden. Die Fluidspeichereinrichtung weist dabei einen in einem Zylinder geführten Stellkolben auf, der es ermöglicht, durch eine Rückhubbewegung das an Volumen überschüssige Betätigungsfluid aufzunehmen oder durch eine Vorhubbewegung Betätigungsfluid an das Hydrauliksystem abzugeben, wenn sich dessen Volumen unerwünscht verringert hat. Dadurch wird es möglich, bei auftretenden Temperaturschwankungen der Hydraulikflüssigkeit, die daraus resultierenden Volumenänderungen auszugleichen und unerwünschte Abweichungen der Werkstückmaße zu verhindern. Die Fluidspeichereinrichtung ist bevorzugt mittels einer flüssigkeitsdichten Verbindung mit dem Hydrauliksystem der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung verbunden.The actuator provides additional volume for receiving or dispensing the actuating fluid and is integrated with the hydraulic system or connected to the hydraulic system of the hydraulic-mechanical locking device by means of a fluid-tight connection. In this case, the fluid storage device has an actuating piston guided in a cylinder, which makes it possible to absorb the excess volume of actuating fluid by means of a return stroke or to deliver actuating fluid to the hydraulic system by means of a forward stroke movement if its volume has undesirably decreased. This makes it possible, in the event of temperature fluctuations of the hydraulic fluid, to compensate for the resulting volume changes and to prevent undesirable deviations of the workpiece dimensions. The fluid storage device is preferably connected to the hydraulic system of the hydraulic-mechanical closing device by means of a fluid-tight connection.

Erhöht sich die Temperatur während des Fertigungsprozesses, kann durch vorzugsweise schrittweises Zurückfahren des Stellkolbens die Volumenzunahme der Hydraulikflüssigkeit ausgeglichen werden. Im umgekehrten Fall, bei Volumenverlust aufgrund von sinkenden Temperaturen oder durch Undichtheit, ist es möglich, durch eine Vorhubbewegung dem Hydrauliksystem Betätigungsfluid zuzuführen. Nach dem Angleichen des Hydraulikvolumens wird die Lage des Stellkolbens zum Zylinder fixiert (z.B. mittels eines Gewindestiftes) um eine Volumenänderung während des Fertigungsprozesses zu verhindern. Diese Fixiervorrichtung ist so dimensioniert, dass bei maximalem Arbeitsdruck der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung keine Lageänderung des Stellkolbens zum Zylinder auftritt. Mit einer geeigneten Hard- und Software ist es möglich, durch einen kontinuierlichen Vergleich der von Wegsensoren oder einer Messeinrichtung gelieferten Werten mit den Sollwerten, diesen Einstellvorgang zu automatisieren. Somit wird der Pressdruck bei Abweichung der Werkstückmaße den Sollwerten entsprechend reguliert.Increases the temperature during of the manufacturing process, can by preferably stepwise retraction of the adjusting piston, the volume increase of the hydraulic fluid be compensated. In the opposite case, due to volume loss from falling temperatures or from leakage, it is possible to get through to supply a Vorhubbewegung the hydraulic system actuating fluid. To the adjustment of the hydraulic volume, the position of the actuating piston fixed to the cylinder (e.g., by means of a set screw) around one volume change while to prevent the manufacturing process. This fixing device is dimensioned so that at maximum working pressure of the hydraulic - mechanical closing device no change of position of the actuating piston to the cylinder occurs. With a suitable hardware and software it is possible by a continuous comparison of the displacement sensors or a measuring device supplied values with the setpoints, this To automate setting process. Thus, the pressing pressure at Deviation of the workpiece dimensions from the nominal values regulated accordingly.

Das Einstellen der Lage des Stellkolbens zum Zylinder erfolgt direkt durch eine Vor- oder Rückhubbewegung des Stellkolbens oder indirekt mit Hilfe eines Gewindetriebes durch dessen Drehbewegung und der daraus resultierenden Linearbewegung.The Setting the position of the actuator piston to the cylinder is done directly by a forward or Rückhubbewegung of the actuating piston or indirectly by means of a screw drive through its rotational movement and the resulting linear motion.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will now be described with reference to embodiments and accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1: Fluidspeichereinrichtung mit in einem Zylinder geführten Stellkolben, 1 : Fluid storage device with a piston guided in a cylinder,

1a: Schnittdarstellung der Fluidspeichereinrichtung mit in einem Zylinder geführten Stellkolben, 1a FIG. 2 is a sectional view of the fluid storage device with a control piston guided in a cylinder. FIG.

2: Schnittdarstellung einer hydraulisch-mechanischen Schließvorrichtung mit zwei, in den Fluidkreislauf eingebundenen Fluidspeichereinrichtungen. 2 : Sectional view of a hydraulic-mechanical closing device with two, integrated in the fluid circuit fluid storage devices.

Die 1 zeigt die Fluidspeichereinrichtung FS mit in einem Zylinder Z geführten Stellkolben K. Aus der Schnittdarstellung in 1a wird deutlich, dass das Speichervolumen VS durch eine Rück- oder Vorhubbewegung des Stellkolbens eingestellt werden kann. Dabei dient der Gewindestift S1 der Fixierung der Lage des Stellkolbens K gegenüber dem Zylinder Z. Der Dichtring D verhindert das Austreten von Hydraulikflüssigkeit. Die Führungsringe F1 und F2 sorgen für eine geeignete Führung des Stellkolben K im Zylinder Z.The 1 shows the fluid storage device F S with guided in a cylinder Z actuator piston K. From the sectional view in 1a It is clear that the storage volume V S can be adjusted by a return or Vorhubbewegung the actuator piston. Here, the set screw S 1 is used to fix the position of the actuating piston K relative to the cylinder Z. The sealing ring D prevents the escape of hydraulic fluid. The guide rings F 1 and F 2 provide for a suitable guidance of the actuating piston K in the cylinder Z.

Die Schnittdarstellung einer hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung mit zwei, durch einen Hydraulikkolben K2 verbundene Hydrauliksysteme H1/2 ist in 2 dargestellt.The sectional view of a hydraulic - mechanical closing device with two, connected by a hydraulic piston K 2 hydraulic systems H 1/2 is in 2 shown.

Die linke Seite der Darstellung zeigt jeweils die geschlossene Schließvorrichtung mit eingelegtem Rohteil R und die rechte Seite die Schließvorrichtung nach Beendigung des Querfließpressens mit dem hergestellten Bauteil B. Jeweils eine Fluidspeichereinrichtung FS wurde hier mit Hilfe einer Schraubverbindung an das obere H1 und an das untere Hydrauliksystem H2 der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung angeschlossen. Diese Variante gewährleistet eine voneinander unabhängige direkte Volumenkompensation des oberen und unteren Hydrauliksystems H1, H2. Eine Alternative ist das Anbringen nur einer Fluidspeichereinrichtung entweder für das obere Hydrauliksystem H1 oder für das untere Hydrauliksystem H2. Dabei erfolgt die Druck-/Kraftübertragung zwischen dem oberen und unteren Hydrauliksystem H1, H2 durch Druckstangen K1, K2, die mit dem Hydraulikkolben HK1 des oberen Hydrauliksystems H1 und mit dem Hydraulikkolben HK2 des unteren Hydrauliksystems H2 während des Querfließpressens in Wirkverbindung stehen und die Schließkraft übertragen, welche auf die beiden Matrizenhälften M1, M2 wirkt.The left side of the illustration shows the closed closing device with inserted blank R and the right side the closing device after completion of the cross extrusion with the manufactured component B. In each case a fluid storage device F S was here by means of a screw to the upper H 1 and to the lower Hydraulic system H 2 connected to the hydraulic - mechanical closing device. This variant ensures an independent direct volume compensation of the upper and lower hydraulic system H 1 , H 2 . An alternative is to attach only one fluid storage device to either the upper hydraulic system H 1 or the lower hydraulic system H 2 . In this case, the pressure / force transmission between the upper and lower hydraulic system H 1 , H 2 by push rods K 1 , K 2 , with the hydraulic piston H K1 of the upper hydraulic system H 1 and with the hydraulic piston H K2 of the lower hydraulic system H 2 during the Querfließpressens are in operative connection and transmit the closing force, which acts on the two die halves M 1 , M 2 .

Das Abgabe- bzw. Aufnahmevolumen VS der Fluidspeichereinrichtung FS, also die maximale mögliche Kompensation von Volumenschwankungen im Hydrauliksystem der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung, ergibt sich aus dem Innendurchmesser d des Zylinders Z und dem maximalen Hublänge LH des Kolben K (s. 1a). Dieses Abgabe- bzw. Aufnahmevolumen VS wird bestimmt durch die Dimensionierung der hydraulisch – mechanischen Schließvorrichtung, insbesondere durch das Hydraulikvolumen der Hydrauliksysteme H1/H2, der verwendeten Hydraulikflüssigkeit sowie Größe und Material der Werkstücke.The delivery or intake volume V S of the fluid storage device F S , ie the maximum possible compensation of volume fluctuations in the hydraulic system of the hydraulic-mechanical closing device, results from the inner diameter d of the cylinder Z and the maximum stroke length L H of the piston K (s. 1a ). This dispensing volume V S is determined by the dimensioning of the hydraulic-mechanical closing device, in particular by the hydraulic volume of the hydraulic systems H 1 / H 2 , the hydraulic fluid used and the size and material of the workpieces.

Insgesamt wurde mit der Erfindung eine Fluidspeichereinrichtung geschaffen, welche die Volumenschwankungen im Hydrauliksystem, vorzugsweise einer hydraulischmechanischen Schließvorrichtung, kompensiert. Eine über den gesamten Fertigungsprozess gleichbleibende Qualität der Produkte wird somit auf äußerst einfache Art und Weise möglich.All in all With the invention, a fluid storage device was created, which the volume fluctuations in the hydraulic system, preferably a hydraulic-mechanical closing device, compensated. One over the whole manufacturing process is consistent quality of the products thus on extremely simple Way possible.

Claims (6)

Fluidspeichereinrichtung zur dosierten Zufuhr und Abfuhr eines Betätigungsfluids, insbesondere für ein Hydrauliksystem einer Schließvorrichtung zum Querfließpressen, wobei die Fluidspeichereinrichtung (FS) eine, unerwünschte Volumenänderungen des Betätigungsfluids kompensierende, Stellvorrichtung mit einem von Hand und/oder durch ein elektromechanisches Stellglied einstellbaren Stellkolben aufweist.Fluid storage device for metered supply and removal of an actuating fluid, in particular for a hydraulic system of a closure device for transverse extrusion, wherein the fluid storage device (F S ), a, undesirable changes in volume of the actuating fluid compensating, actuator having a manually adjustable and / or by an electromechanical actuator actuating piston. Fluidspeichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des elektromechanischen Stellgliedes automatisch erfolgt.Fluid storage device according to claim 1, characterized characterized in that the control of the electromechanical actuator automatically done. Fluidspeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des elektromagnetischen Stellgliedes in Abhängigkeit der Volumenänderung der Hydraulikflüssigkeit erfolgt.Fluid storage device according to claim 1 or 2, characterized in that the control of the electromagnetic Actuator depending the volume change the hydraulic fluid takes place. Fluidspeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Stellgliedes in Abhängigkeit der sich ändernden Werkstückmaße erfolgt.Fluid storage device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjustment of the actuator dependent on the changing one Workpiece dimensions done. Fluidspeichereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Stellgliedes in Abhängigkeit von der Werkstückhöhe erfolgt.Fluid storage device according to claim 4, characterized characterized in that the setting of the actuator in dependence from the workpiece height. Fluidspeichereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – bei sich unerwünscht vergrößernder Werkstückhöhe mittels der Stelleinrichtung dem Hydrauliksystem Betätigungsfluid zugeführt und – bei sich unerwünscht verringernder Werkstückhöhe mittels der Stelleinrichtung dem Hydrauliksystem Betätigungsfluid entnommen wird.Fluid storage device according to claim 5, characterized marked that - at undesirable magnifying Workpiece height by means of the actuating device supplied to the hydraulic system actuating fluid and - with you undesirable reducing workpiece height means the actuating device taken from the hydraulic system actuating fluid becomes.
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