DE102004061298A1

DE102004061298A1 - linear actuator

Info

Publication number: DE102004061298A1
Application number: DE200410061298
Authority: DE
Inventors: Michael Robohm
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2006-06-22
Also published as: WO2006066521A1

Abstract

Offenbart ist ein Linearantrieb mit einem hydraulischen Kraftübersetzer, dessen Kraftübersetzerkolben zwei Kraftübersetzerräume trennt, von denen sich einer bei einer Axialverschiebung des Kraftübersetzers verkleinert und der andere entsprechend vergrößert. Diese Kraftübersetzerräume sind hydraulisch mit zwei vom Arbeitskolben begrenzten Druckräumen verbindbar, wobei diese Druckmittelverbindung erfindungsgemäß über ein Wegeventil erfolgt, über das sich die Kraftübersetzerräume wahlweise mit dem einen oder dem anderen Druckraum des Arbeitskolbens verbinden lässt.Disclosed is a linear drive with a hydraulic power booster, the power booster piston separates two power booster chambers, one of which decreases in an axial displacement of the power booster and the other increases accordingly. These force translator chambers are hydraulically connectable to two pressure chambers delimited by the working piston, wherein this pressure medium connection takes place according to the invention via a directional valve, via which the force translator chambers can be selectively connected to one or the other pressure chamber of the working piston.

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a linear drive according to the preamble of the claim 1.

Derartige Linearantriebe werden beispielsweise bei Bördelmaschinen eingesetzt, bei denen Bördelbacken mittels eines Arbeitszylinders verfahren werden. Diese werden dabei zunächst in bestimmte Hubpositionen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und geringer Kraft verfahren, beim eigentlichen Bördelvorgang muss dann der Arbeitszylinder über eine vergleichsweise geringen Hub eine große Zugkraft aufbringen. Diese kann beispielsweise über einen hydraulischen Kraftübersetzer aufgebracht werden. Derartige mit hydraulischen Kraftübersetzern ausgeführte Linearantriebe werden auch zur Betätigung einer Schließeinheit, einer Einspritzeinheit oder eines Auswerfers von Kunststoffspritzgießmaschinen oder zum Spannen von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen verwendet.such Linear drives are used for example in flanging, in which flared cheeks be moved by means of a working cylinder. These will be included first in certain stroke positions at a relatively high speed and low power procedure, the actual crimping process then the working cylinder has to over a relatively small stroke apply a large tensile force. These can, for example, over a hydraulic power booster be applied. Such with hydraulic force translators executed Linear drives are also used to operate a closing unit, an injection unit or an ejector of plastic injection molding machines or used for clamping tools on machine tools.

In der DE 101 21 024 A1 ist ein gattungsgemäßer Linearantrieb offenbart, bei dem ein Kraftübersetzerkolben über einen Spindelantrieb axial verschiebbar ist. Der Kraftübersetzerkolben und ein Arbeitskolben eines Arbeitszylinders begrenzen gemeinsam abschnittsweise einen Druckraum, wobei die an den Druckraum angrenzenden Wirkflächen des Arbeitskolbens größer als die entsprechenden Flächen des Druckübersetzerkolbens sind, so dass sich ein entsprechendes Druckübersetzungsverhältnis einstellt. Während eines Eilvorschubes (beispielsweise Einspritzvorgang während des Spritzgießens) wird die Axialbewegung des Druckübersetzerkolbens direkt, ohne Kraftübersetzung auf den Arbeitskolben übertragen. Zum Aufbauen des hohen Druckes wird bei der bekannten Lösung ein den Druckraum ebenfalls begrenzendes Zwischenteil arretiert und der Arbeitskolben entsprechend des Wirkflächenverhältnises mit einer großen Kraft beaufschlagt.In the DE 101 21 024 A1 a generic linear actuator is disclosed in which a power booster piston is axially displaceable via a spindle drive. The power booster piston and a working piston of a working cylinder bound together in sections a pressure chamber, wherein the adjacent to the pressure chamber effective surfaces of the working piston are larger than the corresponding surfaces of the pressure booster piston, so that adjusts a corresponding pressure transmission ratio. During an Eilvorschubes (for example injection process during injection molding), the axial movement of the pressure booster piston is transmitted directly, without power transmission to the working piston. To build up the high pressure, a pressure chamber also limiting intermediate part is locked in the known solution and the working piston acted upon in accordance with the effective area ratio with a large force.

Die Druckmittelströmungspfade zwischen den von den Wirkflächen begrenzten Teilräumen des Kraftübersetzers sind so ausgelegt, dass die Kraftübersetzung in beiden Bewegungsrichtungen dieses bekannten Linearantriebs wirkt. Dabei ist jedoch beim Umsteuern von der einen Bewegungsrichtung in die andere Bewegungsrichtung eine Drehrichtungsänderung des Spindelantriebs erforderlich. Des Weiteren kann das Klemmen des oben genannten Zwischenteils zum Einleiten der Kraftübersetzung nur in vorbestimmten Positionen erfolgen.The Pressure fluid flow paths between those of the active surfaces limited subspaces of the force translator are designed so that the force transmission in both directions of movement this known linear actuator acts. However, this is when reversing from one direction of movement in the other direction of movement a change of direction of the spindle drive required. Furthermore, the terminals the above intermediate part for initiating the power transmission only take place in predetermined positions.

In der DE 39 37 448 A1 ist ein Linearantrieb für eine Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine offenbart, bei der zwischen den arbeitskolbenseitigen Druckraumabschnitten und den Kraftübersetzer-kolbenseitigen Druckraumabschnitten ein Wegeventil angeordnet ist, über das die Verbindung zwischen den Druckräumen abgesperrt werden kann. Diese bekannte Lösung ermöglicht jedoch keine Kraftübersetzung in beiden Wirkrichtungen des Arbeitskolbens des Arbeitszylinders – dies ist beim Werkzeugspannen auch nicht erforderlich.In the DE 39 37 448 A1 is a linear drive for a clamping device of a machine tool disclosed in which between the working piston side pressure chamber sections and the power booster piston-side pressure chamber sections a directional control valve is arranged, via which the connection between the pressure chambers can be shut off. However, this known solution does not allow power transmission in both directions of action of the working piston of the working cylinder - this is not necessary when tool clamping.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb zu schaffen, der es ermöglicht die Kraft- und Geschwindigkeitsverläufe vergleichsweise einfach an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.the across from The invention is based on the object, a linear drive to create that makes it possible the power and speed curves comparatively easy to adapt to different requirements.

Diese Aufgabe wird durch einen Linearantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a linear drive with the features of the claim 1 solved.

Erfindungsgemäß hat der Kraftübersetzer einen Kraftübersetzerkolben mit vergleichsweise kleiner Wirkfläche, der zwei Kraftübersetzerräume trennt, von denen sich einer bei einer Axialverschiebung des Kraftübersetzerkolbens verkleinert und der andere entsprechend vergrößert. Jeder dieser Kraftübersetzerräume sind hydraulisch mit einem von zwei von einem Antriebskolben des Linearantriebs begrenzten Druckräumen verbindbar, wobei der Antriebskolben eine größere Wirkfläche als der Kraftübersetzerkolben aufweist. Zwischen den Kraftübersetzerräumen und den vom Antriebskolben begrenzten Druckräumen ist ein Wegeventil angeordnet, über das in beiden Bewegungsrichtungen des Arbeitskolbens, der sich verkleinernde Kraftübersetzerraum in einer Position des Wegeventils mit dem ersten und in einer anderen Position des Wegeventils mit dem zweiten der vom Arbeitskolben begrenzten Druckräume verbindbar ist. D. h., durch Umsteuern dieses Wegeventils kann die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens umgedreht werden, ohne dass der Antrieb des Kraftübersetzers umgesteuert wird. Auf diese Weise können relativ komplexe Geschwindigkeits- und Druckverläufe nachgefahren werden – eine derartige Verfahrenssteuerung ist bei den eingangs beschriebenen Lösungen nicht möglich.According to the invention Power transmitter a force translator piston with a relatively small effective area separating two force translator spaces, one of which is at an axial displacement of the power booster piston reduced and the other enlarged accordingly. Each of these force translator spaces are hydraulically with one of two of a drive piston of the linear drive limited pressure chambers connectable, wherein the drive piston has a larger effective area than the power booster piston having. Between the power transmission rooms and the limited by the drive piston pressure chambers a directional control valve is arranged over the in both directions of movement of the working piston, the decreasing Power booster chamber in one position of the directional valve with the first and in another Position of the directional valve with the second of the working piston limited pressure chambers is connectable. D. h., By reversing this directional valve, the Movement direction of the working piston can be reversed without the drive of the power translator is redirected. In this way, relatively complex velocity and pressure gradients be traced - one Such process control is described in the opening paragraph solutions not possible.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in Verbindungsleitungen zwischen den beiden Kraftübersetzerräumen und/oder den beiden Druckräumen jeweils Sperrventile vorgesehen, die aus einer Sperrstellung, in der die beiden Druckräume/Kraftübersetzerräume voneinander getrennt sind in eine Durchgangsstellung bringbar sind, so dass das Druckmittel von einem Druckraum/Kraftübersetzerraum in den anderen Druckraum/Kraftübersetzerraum strömt.at a particularly preferred embodiment are in connecting lines between the two power transmission chambers and / or the two pressure chambers each check valves provided from a blocking position, in the two pressure chambers / Kraftübersetzerräume from each other are separated in a passage position can be brought, so that the pressure medium from one pressure chamber / force translator room in the other Pressure space / power booster chamber flows.

Das erfindungsgemäße Wegeventil hat vorzugsweise eine Sperrstellung, in die die Verbindung zwischen den Druckräumen des Arbeitszylinders und den Druckräumen des Kraftübersetzers gesperrt sind, so dass keine Kraftübersetzung erfolgt.The directional control valve according to the invention has preferably a blocking position into which the connection between the pressure chambers of the working cylinder and the pressure chambers of the power booster are blocked, so that no force transmission takes place.

Bei einer besonders kompakten Lösung ist der Kraftübersetzerkolben im Arbeitskolben des Arbeitszylinders geführt.at a particularly compact solution is the power transmission piston guided in the working piston of the working cylinder.

Der Vorschub während des Eilvorgangs ohne Kraftübersetzung ist besonders einfach, wenn der Arbeitskolben eine Anschlagsschulter hat, auf die der Kraftübersetzerkolben aufläuft, um den Arbeitskolben mitzunehmen.Of the Feed during the express operation without power transmission is particularly simple when the working piston is a stop shoulder has, on which the force translator piston runs, to take the working piston with you.

Der Antrieb des Kraftübersetzers erfolgt vorzugsweise über eine Spindelanordnung mit axialverschiebbarer Spindelmutter und angetriebener Spindel. Diese Variante zeichnet sich durch eine kurze Bauform aus, da die Spindel in Axialrichtung nicht ausfährt.Of the Drive of the power translator preferably takes place via a spindle assembly with axially displaceable spindle nut and driven spindle. This variant is characterized by a short design because the spindle does not extend in the axial direction.

In dem Fall, in dem die Spindel angetrieben wird, müssen der Arbeitskolben und der Kraftübersetzerkolben jeweils mit einer Verdrehsicherung ausgeführt sein.In in the case where the spindle is driven, the working piston and the power transmission piston be executed each with a rotation.

Zum Ausgleich von Leckagen und Temperaturschwankungen können die sich jeweils vergrößernden Druckräume/Kraftübersetzerräume über eine Ventilanordnung mit einem Niederdruckspeicher verbunden werden. Die Ventile dieser Ventilanordnung werden vorzugsweise durch den Druck im jeweils sich verkleinernden Druckraum/Kraftübersetzerraum geschaltet.To the Compensation of leaks and temperature fluctuations can be each magnifying Pressure chambers / power transmission chambers over a Valve assembly are connected to a low-pressure accumulator. The valves of this valve arrangement are preferably by the Pressure in each decreasing pressure chamber / force translator room connected.

Der Linearantrieb läßt sich ohne bewegliche Leitungen ausführen, wenn das Wegeventil, zumindest das den Druckübersetzerkolben zugeordnete Schaltventil sowie ggf. der Niederdruckspeicher in den Arbeitskolben integriert sind.Of the Linear drive can be without moving cables, when the directional control valve, at least the switching valve associated with the pressure booster piston and possibly the low-pressure accumulator integrated in the working piston are.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous development of the invention are the subject of more Dependent claims.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following will be a preferred embodiment of the invention explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Linearantriebs in einer Grundposition. 1 a schematic sectional view of a linear drive according to the invention in a basic position.

2 den Linearantrieb aus 1 in einem Eilgang; 2 off the linear drive 1 in a rapid traverse;

3 den Linearantrieb aus 1 zum Ende des Eilgangs und 3 off the linear drive 1 to the end of the rapid traverse and

4 den Linearantrieb aus 1 wobei der Arbeitskolben nach dem Ausfahren mit hoher Zugkraft wieder eingefahren wird. 4 off the linear drive 1 wherein the working piston is retracted after extension with high tensile force.

1 zeigt einen Linearantrieb 1, der beispielsweise zur Betätigung der Bördelbacken einer Bördelmaschine verwendbar sit. Diese Bördelbacken sind linear in der Bördelmaschine geführt und werden mittels des Linearantriebs verfahren. An bestimmten Positionen wird das Blech gebördelt, wozu dann die Bördelbacken über den Linearantrieb mit einer großen Zugkraft entlang eines vergleichsweise geringen Hubbereichs beaufschlagt sind. 1 shows a linear drive 1 For example, sit usable for the operation of the crimping jaws of a crimping machine. This crimping jaws are guided linearly in the crimping machine and are moved by means of the linear drive. At certain positions, the sheet is crimped, including then the crimping jaws are acted upon by the linear drive with a large tensile force along a relatively small stroke range.

Der für eine derartige Kinematik geeignete Linearantrieb 1 hat einen elektrisch angetriebenen Spindeltrieb 2, über den ein Kraftübersetzerkolben 4 eines Kraftübersetzers 6 in Axialrichtung verschiebbar ist. Der Kraftübersetzerkolben 6 ist in einem Arbeitskolben 8 eines Arbeitszylinders 10 der Bördelmaschine gelagert. Der innerhalb des Arbeitszylinders 10 axial verfahrbare Arbeitskolben 8 betätigt die vorgenannten Bördelbacken der Bördelmaschine.The suitable for such kinematics linear drive 1 has an electrically driven spindle drive 2 over which a force translator piston 4 a force translator 6 is displaceable in the axial direction. The power transmission piston 6 is in a working piston 8th a working cylinder 10 stored the crimping machine. The inside of the working cylinder 10 axially movable working piston 8th actuates the aforementioned crimping jaws of the crimping machine.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Spindeltrieb eine von einem Elektromotor (nicht dargestellt) angetriebene Spindel 12, die über eine Lagerung 14 an einem Maschinengestell 16 gelagert ist. Die Spindel 12 steht in Eingriff mit einer in Axialrichtung verfahrbaren Spindelmutter 18, die drehfest auf der Spindel 12 gelagert ist. Diese Spindelmutter 18 ist mit dem Kraftübersetzerkolben 4 verbunden, so dass die Axialverschiebung der Spindelmutter 18 auf den Kraftübersetzerkolben 4 übertragen wird. Dieser ist axial verschiebbar in einer Axialbohrung 20 geführt, die in Radialrichtung zu einem Ringraum erweitert ist, der durch einen Radialbund 22 des Kraftübersetzerkolbens 4 in einen vorderen und einen hinteren Kraftübersetzerraum 24, 26 unterteilt ist. Diese sind mittels einer Kraftübersetzerverbindungsleitung 28 miteinander verbunden, in der ein elektrisch betätigtes Kraftübersetzersperrventil 30 angeordnet ist, das mittels eines Schaltmagneten aus einer federvorgespannten Sperrposition in eine Durchgangsstellung (b) bringbar ist.In the illustrated embodiment, the spindle drive one of an electric motor (not shown) driven spindle 12 that have a storage 14 on a machine frame 16 is stored. The spindle 12 engages with an axially movable spindle nut 18 , the rotation on the spindle 12 is stored. This spindle nut 18 is with the force translator piston 4 connected so that the axial displacement of the spindle nut 18 on the power transmission piston 4 is transmitted. This is axially displaceable in an axial bore 20 guided, which is widened in the radial direction to an annular space by a radial collar 22 of the power transmission piston 4 in a front and a rear power booster room 24 . 26 is divided. These are by means of a force translator connection line 28 interconnected in which an electrically operated force translator check valve 30 is arranged, which can be brought by means of a solenoid from a spring-biased locking position in a passage position (b).

Wie 1 des Weiteren entnehmbar ist, ist eine Zylinderbohrung 32 des Arbeitszylinders 10 ebenfalls radial zurückgesetzt und der entstehende Ringraum durch einen Kolbenbund 34 des Arbeitskolbens 8 in einen vorderen Druckraum 36 und einen hinteren Druckraum 38 unterteilt. Diese beiden ringförmigen Druckräume 36, 38 sind – ähnlich wie die Kraftübersetzerräume 24, 26 – über eine Verbindung 40 mit einem Sperrventil 42 miteinander verbunden, das mittels eines Schaltmagneten aus einer Sperrstellung in eine Durchgangsstellung (b) umschaltbar ist, in der die beiden Druckräume 36, 38 miteinander verbunden sind. Den vier Druckräumen 36, 38; 24, 26 ist ein Wegeventil 44 zugeordnet, das beim dargestellen Ausführungs beispiel als 4/3-Wegeventil ausgeführt ist. Dessen Anschlüsse sind über einen vorderen Kraftübersetzerkanal 46, einen hinteren Kraftübersetzerkanal 48 mit dem vorderen Kratübersetzerraum 24 bzw. dem hinteren Kraftübersetzerraum 26 und über einen vorderen Kanal 50 sowie einem hinteren Kanal 52 mit dem vorderen bzw. hinteren Druckraum 36, 38 verbunden. In der dargestellten Sperrposition ist die Verbindung zwischen den Kanälen 46, 48; 50, 52 gesperrt. In der mit (a) gekennzeichneten Schaltposition sind die hinteren Kanäle 48, 52 und die vorderen Kanäle 46, 50 miteinander verbunden. In der Schaltstellung (b) verbindet das Wegeventil 44 den vorderen Druckübersetzerkanal 46 mit dem hinteren Kanal 52 und den vorderen Kanal 50 mit dem hinteren Druckübersetzerkanal 48, so dass die entsprechenden Druckräume sozusagen über Kreuz miteinander verbunden sind. Die Ansteuerung der Schaltmagnete des Wegeventils 44 erfolgt in Abhängigkeit von Signalen, die von der Maschinensteuerung abgegeben werden.As 1 is further removed, is a cylinder bore 32 of the working cylinder 10 also reset radially and the resulting annular space by a piston collar 34 of the working piston 8th in a front pressure room 36 and a rear pressure chamber 38 divided. These two annular pressure chambers 36 . 38 are - similar to the Kraftübersetzerräume 24 . 26 - via a connection 40 with a shut-off valve 42 connected to each other, which by means of a switching magnet from a blocking position into a passage position (b) is switchable, in which the two pressure chambers 36 . 38 connected to each other. The four pressure chambers 36 . 38 ; 24 . 26 is a directional valve 44 associated with the dargestellen execution example, designed as a 4/3-way valve. Its connections are via a front power transmission channel 46 , a rear power transmission duct 48 with the front Kratübersetzerraum 24 or the rear power transmission compartment 26 and via a front channel 50 and a rear channel 52 with the front and rear pressure chamber 36 . 38 connected. In the illustrated blocking position is the connection between the channels 46 . 48 ; 50 . 52 blocked. In the switching position marked with (a) are the rear channels 48 . 52 and the front channels 46 . 50 connected with each other. In the switching position (b) connects the directional control valve 44 the front pressure booster channel 46 with the rear channel 52 and the front channel 50 with the rear pressure intensifier channel 48 , so that the corresponding pressure chambers are connected so to speak crosswise. The control of the solenoids of the directional control valve 44 occurs in response to signals output from the machine controller.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Wegeventil 44 und die vorbeschriebenen Kanäle 46, 48, 50, 52 in den Mantel des Arbeitskolben 8 integriert, so dass für die Verbindung dieser Druckräume keine externen flexiblen Leitungen erforderlich sind.In the illustrated embodiment, the directional control valve 44 and the channels described above 46 . 48 . 50 . 52 in the mantle of the working piston 8th integrated, so that no external flexible lines are required for the connection of these pressure chambers.

Der vordere Druckraum 36 und der hintere Druckraum 38 sind über Niederdruckleitungen 54, 56 und ein Speicherventil 58 mit einem Niederdruckspeicher 60 verbindbar. Dieses Speicherventil 58 wird über den höheren Druck in den Niederdruckleitungen 54, 56 umgeschaltet, so dass durch den höheren Druck in der Niederdruckleitung 56 der Niederdruckspeicher 60 mit der Niederdruckleitung 54 (Schaltstellung (b)) und umgekehrt bei einem höheren Druck in der Niederdruckleitung 54 der Niederdruckspeicher 60 mit der Niederdruckleitung 56 verbunden ist (Schaltstellung a).The front pressure chamber 36 and the rear pressure chamber 38 are over low pressure lines 54 . 56 and a storage valve 58 with a low pressure accumulator 60 connectable. This storage valve 58 is above the higher pressure in the low pressure lines 54 . 56 switched over, so by the higher pressure in the low-pressure line 56 the low pressure accumulator 60 with the low pressure line 54 (Switch position (b)) and vice versa at a higher pressure in the low pressure line 54 the low pressure accumulator 60 with the low pressure line 56 is connected (switch position a).

Der vordere Kraftübersetzerkanal 46 und der hintere Kraftübersetzerkanal 48 sind durch Leitungen 62, 64 mit einem Schaltventil 66 verbunden, das durch den jeweils höheren Druck in den Leitungen 62, 64 entweder in eine Position (a) oder in eine Position (b) umschaltbar ist. Dadurch wird die jeweils den niedrigeren Druck führende Leitung 62, 64 über eine Verbindungsleitung mit einem weiteren Schaltventil 70 verbunden, dessen Eingänge über Leitungsabschnitte 72, 74 mit den Niederdruckleitungen 54 bzw. 56 verbunden sind. Dieses weitere Schaltventil 70 kann durch den höheren der Drücke in den Leitungsabschnitten 72, 74 umgeschaltet werden, so dass die Verbindungsleitung 68 dann mit der den niedrigeren Druck führenden Leitung verbunden ist. D. h., die Schaltventile 58, 66, 70 stellen sich durch den jeweils wirksamen höheren Druck so ein, dass der Niederdruckspeicher 60 mit demjenigen Kraftübersetzerraum 24, 26 und Druckraum 36, 38 verbunden ist, der bei der Betätigung des Linearantriebs den niedrigeren Druck aufweist. Die Kaskadenschaltung dieser Schaltventile 66, 70, 58 ist so ausgelegt, dass die Anzahl der flexiblen, beweglichen Leitungen gering ist, so dass der Verrohrungsaufwand für diesen Linearantrieb 1 minimal ist und eine Beschädigung durch einen Bruch flexibler Leitungen praktisch nicht auftreten kann. Durch die Verbindung des druckniedrigeren Raums (sich vergrößernder Druckraum) mit dem Druckspeicher 60 können Leckagen und Volumenänderungen durch Temperaturschwankungen ausgeglichen werden.The front force translator channel 46 and the rear force translator channel 48 are through wires 62 . 64 with a switching valve 66 connected by the respective higher pressure in the lines 62 . 64 either in a position (a) or in a position (b) is switchable. As a result, the respective lower pressure leading line 62 . 64 via a connecting line with another switching valve 70 connected, whose inputs via line sections 72 . 74 with the low pressure lines 54 respectively. 56 are connected. This further switching valve 70 can by the higher of the pressures in the pipe sections 72 . 74 be switched so that the connection line 68 then connected to the lower pressure line leading. That is, the switching valves 58 . 66 . 70 set by the respective effective higher pressure so that the low-pressure accumulator 60 with that force translator room 24 . 26 and pressure room 36 . 38 is connected, which has the lower pressure when operating the linear drive. The cascade connection of these switching valves 66 . 70 . 58 is designed so that the number of flexible, movable lines is low, so that the piping effort for this linear drive 1 is minimal and damage from a breakage of flexible lines practically can not occur. By connecting the lower pressure chamber (increasing pressure chamber) with the accumulator 60 leakages and volume changes can be compensated by temperature fluctuations.

Die Schaltung läßt sich noch weiter vereinfachen, wenn der Niederdruckspeicher 60 mit den dazugehörigen Schaltventilen ebenfalls in den Arbeitskolben 8 integriert wird.The circuit can be further simplified if the low-pressure accumulator 60 with the associated switching valves also in the working piston 8th is integrated.

Zum besseren Verständnis wird die Funktion des Linearantriebs 1 anhand der folgenden Zeichnungen erläutert.For a better understanding, the function of the linear drive 1 explained with reference to the following drawings.

In den in 1 dargestellten Positionen des Wegeventils 44 und der beiden Sperrventile 30 und 42 sind die Druckmittelsäulen in den jeweiligen Druckräumen 24, 26; 36, 38 eingespannt, eine Axialverschiebung über den Spindelantrieb 2 ist praktisch nicht möglich. Soll nun der Arbeitszylinder 8 ausgefahren werden, um die Bördelbacken mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit und geringer Kraft auszufahren, so wird üblicherweise zunächst der Kraftübersetzerkolben 4 gegen eine den Ringraum des Kraftübersetzers begrenzende Schulter nach rechts verfahren. Bei einer Bewegung in Gegenrichtung wird der Kraftübersetzerkolben 4 in Anlage an eine Schulter 78 gebracht. Diese Relativbewegung des Kraftübersetzerkolbens 4 mit Bezug zum Arbeitskolben 8 aus der in 1 dargestellten Position in die in 2 dargestellte Position (Anlage an Schulter 76) kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass das Kraftübersetzersperrventil 30 in seine Durchgangsstellung (a) gebracht wird und der Spindeltrieb 2 so angesteuert wird, dass der Kraftübersetzerkolben 4 in Pfeilrichtung nach rechts bewegt wird. Das aus dem vorderen Kraftübersetzerraum 24 verdrängte Druckmittel strömt dann über die Kraftübersetzerverbindungsleitung 28 in den sich vergrößernden Kraftübersetzerraum 26, der Arbeitskolben 8 bleibt dabei stehen, bis der Kraftübersetzerkolben 4 auf die Schulter 76 aufläuft. Das Sperrventil 42 wird in seine Durchgangsstellung (b) geschaltet, so dass auch die Druckräume 36, 38 des Arbeitszylinders 10 miteinander verbunden sind. Der Arbeitskolben 8 wird dann vom Kraftübersetzerkolben 4 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit mitgenommen, wobei die vom Spindeltrieb 2 übertragene Kraft nur gering sein muss. Während dieses Hubs verbleibt das Wegeventil 44 in seiner dargestellten Sperrposition.In the in 1 illustrated positions of the directional control valve 44 and the two check valves 30 and 42 are the pressure medium columns in the respective pressure chambers 24 . 26 ; 36 . 38 clamped, an axial displacement via the spindle drive 2 is practically impossible. Should now the working cylinder 8th be extended to extend the flare with comparatively high speed and low power, so usually first the power booster piston 4 move to the right against a shoulder that limits the annulus of the power translator. When moving in the opposite direction, the power transmission piston 4 in contact with a shoulder 78 brought. This relative movement of the power intensifier piston 4 with reference to the working piston 8th from the in 1 position shown in the in 2 shown position (abutment on shoulder 76 ) can be effected, for example, that the force translator check valve 30 is brought into its passage position (a) and the spindle drive 2 is controlled so that the power transmission piston 4 is moved to the right in the direction of the arrow. That from the front power transmission room 24 displaced pressure medium then flows through the power transmission connection line 28 into the expanding force translator room 26 , the working piston 8th stops until the power transmission piston 4 On the shoulder 76 runs. The check valve 42 is switched to its passage position (b), so that the pressure chambers 36 . 38 of the working cylinder 10 connected to each other. The working piston 8th is then from the power transmission piston 4 taken at a comparatively high speed, the spindle drive 2 transmitted power must be low. During this stroke, the directional control valve remains 44 in its illustrated locked position.

Wenn der Arbeitskolben 8 und damit der Bördelbacken seine vorbestimmte Relativposition erreicht hat, wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Spindeltrieb 2 angehalten und das Sperrventil 42 in seine Sperrposition (a) umgeschaltet, so dass die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen 36, 38 des Arbeitszylinders 10 abgesperrt ist – der Arbeitszylinder 10 ist dann gesperrt. Entsprechend wird dann auch das Kraftübersetzersperrventil 30 in seine Sperrposition (a) umgeschaltet, so dass auch die Verbindung zwischen den beiden Kraftübersetzerräumen 24, 26 abgesperrt ist.When the working piston 8th and thus the crimping jaws has reached its predetermined relative position, in the illustrated embodiment, the spindle drive 2 stopped and the check valve 42 switched to its blocking position (a), so that the connection between the two pressure chambers 36 . 38 of the working cylinder 10 is shut off - the working cylinder 10 is then locked. Accordingly, then the force translator check valve 30 switched to its blocking position (a), so that the connection between the two power transmission chambers 24 . 26 is locked.

Für den eigentlichen Bördelvorgang muss der Arbeitskolben 8 dann mit großer Kraft in Gegenrichtung (nach links in 4) bewegt werden, wobei nur ein geringer Hub durchzuführen ist. Dazu wird die Drehrichtung des Spindeltriebs 2 reversiert und das Wegeventil 44 in seine mit (b) gekennzeichnete Position umgeschaltet, in der der vordere Kraftübersetzerkanal 46 mit dem hinteren Kanal 52 und der vordere Kanal 50 mit dem hinteren Kraftübersetzerkanal 48 verbunden ist. Durch die Umstellung des Spindeltriebs 2 bewegt sich der Kraftübersetzerkolben 4 nach links, so dass sich der hintere Kraftübersetzerraum 26 verkleinert und entsprechend der vordere Kraftübersetzerraum 24 vergrößert wird. Das aus dem hinteren Kraftübersetzerraum 26 verdrängte Druckmittel strömt über das Wegeventil 44 in den vorderen Druckraum 36, so dass der Arbeitskolben 10 mit großer Kraft und vergleichsweise geringer Geschwindigkeit nach links bewegt wird. Das dabei aus dem hinteren Druckraum 38 verdrängte Druckmittel strömt über das Wegeventil 44 in den sich vergrößernden vorderen Kraftübersetzerraum 24. Entsprechend dem Flächenverhältnis der Stirnflächen des Kolbenbundes 34 und des Radialbunds 22 wird dabei die vom Spindeltrieb 2 auf den Übersetzerkolben 4 aufgebrachte Kraft um ein Vielfaches übersetzt und auf die Bördelbacken übertragen.For the actual crimping process, the working piston 8th then with great force in the opposite direction (to the left in 4 ) are moved, with only a small stroke is carried out. For this purpose, the direction of rotation of the spindle drive 2 reversed and the directional valve 44 switched to its position marked with (b), in which the front force translator channel 46 with the rear channel 52 and the front channel 50 with the rear power transmission channel 48 connected is. By changing the spindle drive 2 the power transmission piston moves 4 to the left, leaving the rear force translator room 26 scaled down and corresponding to the front force translator room 24 is enlarged. That from the rear power transmission room 26 displaced pressure medium flows via the directional control valve 44 in the front pressure chamber 36 so that the working piston 10 is moved to the left with great force and comparatively low speed. The case from the rear pressure chamber 38 displaced pressure medium flows via the directional control valve 44 into the expanding front power transmission compartment 24 , According to the area ratio of the end faces of the piston collar 34 and the Radial Union 22 is the case of the spindle drive 2 on the booster piston 4 Applied force translated many times and transferred to the flared cheeks.

Nach erfolgtem Bördelarbeitsgang wird der Linearantrieb dann wieder in seine Ausgangsposition gefahren.To completed crimping operation The linear drive is then moved back to its starting position.

Prinzipiell könnte auf das Umsteuern des Spindeltriebs 2 verzichtet werden, da eine Bewegungsrichtungsumkehr auch alleine durch Umschalten des Wegeventils 44 in seine mit (a) gekennzeichnete Position bewirkt werden könnte.In principle, could on the reversal of the spindle drive 2 be omitted, since a reversal of direction of movement also alone by switching the directional control valve 44 could be effected in its position marked with (a).

Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, den Übersetzerkolben 4 auf Anschlag gegen die Radialschulter 76 zu fahren, da ein Mitnehmen auch durch Schließen des Sperrventils 42 möglich ist. Der Kraftaufbau ist durch entsprechende Umschaltung des Wegeventils 44 in beiden Richtungen möglich. Es kann beispielsweise ein Nachgeben des Arbeitskolbens 10 bei einer Lastübernahme verhindert werden, in dem der Kraftübersetzerkolben 4 bei geschlossenem Wegeventil 44 solange verfahren wird, bis sich in dem entsprechend der vorgesehenen Arbeitsrichtung druckbeaufschlagten vorderen oder hinteren Druckraum 36, 38 ein Druck einstellt, bei dem die Last ohne Nachgeben des Arbeitszylinders 8 und somit ohne Rucken abgestützt werden kann.It is not absolutely necessary, the translator piston 4 on strike against the radial shoulder 76 to drive, as a takeaway also by closing the check valve 42 is possible. The force build-up is by appropriate switching of the directional control valve 44 possible in both directions. It may, for example, a yielding of the working piston 10 be prevented in a load transfer, in which the power booster piston 4 with closed directional control valve 44 as long as proceeding until in the according to the intended direction pressurized front or rear pressure chamber 36 . 38 sets a pressure at which the load without yielding the working cylinder 8th and thus can be supported without jerking.

Wie vorstehend erläutert kann über den vorbeschriebenen Spindelantrieb eine Kraftübertragung praktisch in jeder beliebigen Relativposition zwischen Druckübersetzerkolben 4 und Arbeitskolben 10 erfolgen, so dass der Linearantrieb sehr einfach und flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst und unterschiedliche Kraft/Geschwindigkeitsverläufe – sogar mit Bewegungsumkehr – gefahren werden können.As explained above, via the above-described spindle drive, a power transmission can take place virtually in any relative position between pressure booster piston 4 and working pistons 10 so that the linear drive can be easily and flexibly adapted to different requirements and different force / speed curves - even with reversal of motion - can be driven.

Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Spindeltrieb mit elektrischem Antrieb verwendet. Selbstverständlich können auch andere Antriebe, beispielsweise, pneumatische oder hydraulische Antriebe eingesetzt werden.At the above-described embodiment a spindle drive with electric drive used. Of course you can too other drives, for example, pneumatic or hydraulic drives be used.

Offenbart ist ein Linearantrieb mit einem hydraulischen Kraftübersetzer, dessen Kraftübersetzerkolben zwei Kraftübersetzerräume trennt, von denen sich einer bei einer Axialverschiebung des Kraftübersetzers verkleinert und der andere entsprechend vergrößert. Diese Kraftübersetzerräume sind hydraulisch mit zwei vom Arbeitskolben begrenzten Druckräumen verbindbar, wobei diese Druckmittelverbindung erfindungsgemäß über ein Wegeventil erfolgt, über das sich die Kraftübersetzerräume wahlweise mit dem einen oder dem anderen Druckraum des Arbeitskolbens verbinden lässt.Disclosed is a linear drive with a hydraulic power booster, its force translator piston separates two power transmission compartments, one of which is at an axial displacement of the force translator reduced and the other enlarged accordingly. These force translator spaces are hydraulically connectable to two pressure chambers delimited by the working piston, wherein this pressure medium connection takes place according to the invention via a directional control valve via which Optionally, the force translator spaces with connect one or the other pressure chamber of the working piston leaves.

11: Linearantrieblinear actuator
22: Spindeltriebspindle drive
44: KraftübersetzerkolbenPower booster piston
66: KraftübersetzerPower transmitter
88th: Arbeitskolbenworking piston
1010: Arbeitszylinderworking cylinder
1212: Spindelspindle
1414: Lagerungstorage
1616: Maschinengestellmachine frame
1818: Spindelmutterspindle nut
2020: Axialbohrungaxial bore
2222: Radialbundradial collar
2424: vorderer Kraftübersetzerraumfront Power booster chamber
2626: hinterer Kraftübersetzerraumrear Power booster chamber
2828: KraftübersetzerverbindungsleitungPower transmitter connection line
3030: KraftübersetzersperrventilPower transmitter shut-off valve
3232: Zylinderbohrungbore
3434: Kolbenbundpiston collar
3636: vorderer Druckraumfront pressure chamber
3838: hinterer Druckraumrear pressure chamber
4040: Verbindungconnection
4242: Sperrventilcheck valve
4444: Wegeventilway valve
4646: vorderer Kraftübersetzerkanalfront Power transmitter channel
4848: hinterer Kraftübersetzerkanalrear Power transmitter channel
5050: vorderer Kanalfront channel
5252: hinterer Kanalrear channel
5454: NiederdruckleitungLow-pressure line
5656: NiederdruckleitungLow-pressure line
5858: Speicherventilmemory valve
6060: NiederdruckspeicherLow-pressure accumulator
6262: Leitungmanagement
6464: Leitungmanagement
6666: Schaltventilswitching valve
6868: Verbindungsleitungconnecting line
7070: weiteres Schaltventiladditional switching valve
7272: Leitungsabschnittline section
7474: Leitungsabschnittline section
7676: Schultershoulder
7878: Schultershoulder

Claims

Linear drive with a hydraulic force translator ( 6 ), whose force translator piston ( 4 ) with small effective area two force translator spaces ( 24 . 26 ), one of which, during an axial displacement of the force translating piston ( 4 ) and the other enlarged accordingly and each hydraulically with one of two of a working piston ( 8th ) with larger effective area limited pressure chambers ( 36 . 38 ) are connectable, characterized by a between the Kraftübersetzerräumen ( 24 . 26 ) and the pressure chambers ( 36 . 38 ) arranged directional control valve ( 44 ) over which the decreasing force translator space ( 24 . 26 ) in a position (a, b) of the directional control valve ( 44 ) with the first and in another position (b, a) with the second of the pressure chambers ( 36 . 38 ) and according to the increasing force translator space ( 26 . 24 ) with the second or the first of the pressure chambers ( 38 . 36 ) is connectable.

Linear drive according to claim 1, with a connecting line ( 40 ) between the two pressure chambers ( 36 . 38 ), in which a check valve ( 42 ) is arranged, which from a blocking position (a) in a passage position (b) can be brought.

Linear drive according to claim 1 or 2, with a force translator connection line ( 28 ) between the two force translator compartments ( 24 . 26 ), in which a force translator check valve ( 30 ), which can be brought from a blocking position (a) into a passage position (b).

Linear drive according to one of the preceding claims, wherein the directional control valve ( 44 ) has a blocking position in which the connection between the pressure chambers ( 36 . 38 ) and the force translator pressure chambers ( 24 . 26 ) Is blocked.

Linear drive according to one of the preceding claims, wherein the force translating piston ( 4 ) in a working flask ( 8th ) of the working cylinder ( 10 ) is guided.

Linear drive according to claim 5, wherein the working piston ( 8th ) Stop shoulders ( 76 . 78 ) on which the power booster piston ( 4 ) ascends in final relative positions.

Linear drive according to one of the preceding claims, wherein. the force translator ( 4 ) by a spindle drive ( 2 ) is driven, the axially displaceable drive element ( 18 ) with the force translating piston ( 4 ) connected is.

Linear drive according to claim 7, wherein a spindle nut ( 18 ) of the spindle drive ( 2 ) is axially displaceable.

Linear drive according to one of the claims 1 to 7 , with an anti-twist device for the working piston ( 8th ) and the force translating piston ( 4 ).

Linear drive according to one of the preceding claims, wherein the increasing pressure chambers ( 24 . 26 ; 36 . 38 ) via a low-pressure valve arrangement ( 58 . 66 . 70 ) with a low pressure accumulator ( 60 ) are connectable.

Linear drive according to claim 10, wherein the low-pressure valve arrangement ( 58 . 66 . 70 ) over the pressure in the decreasing pressure space ( 34 . 36 ) or force translator space ( 24 . 26 ) is switchable.

Linear drive according to one of the preceding claims, wherein the directional control valve ( 44 ) and the force translator check valve ( 30 ) in the working piston ( 8th ) are integrated.

Linearanatrieb according to one of the claims back to claim 10, wherein the low pressure accumulator ( 20 ) in the working piston ( 8th ) is integrated.