DE102005043571A1 - Drive unit for a moving part, especially the upper tool of a press brake, comprises two hydraulic cylinders controlled by a shift valve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein bewegbares Bauteil, insbesondere für ein Oberwerkzeug einer Abkantpresse, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a drive device for a movable component, in particular for a top tool a press brake, according to the preamble of claim 1
Antriebsvorrichtungen für Pressen, Stanzmaschinen und Tafelscheren sowie Schließeinheiten für Spritzgussformen sind häufig mit einer hydraulischen Kraftübersetzungsvorrichtung ausgestattet, um auch mit einem vergleichsweise schwach dimensionierten Antriebsmotor eine hohe Kraft auszuüben. Ein hohes Übersetzungsverhältnis bedingt jedoch eine langsame Stellbewegung des angetriebenen Bauteils und einen großen Weg, den ein Eingangselement der Kraftübersetzungsvorrichtung – z.B. ein Hydraulikkolben – dafür zurücklegen muss. Daher sind Kraftübersetzungsvorrichtungen häufig mit einem so genannten Eilgang ausgestattet, der eine schnelle Ausführung von Stellbewegungen, bei denen nur kleine Kräfte aufzubringen sind, erlaubt.drive devices for pressing, Punching machines and guillotine shears as well as clamping units for injection molds are common with a hydraulic power transmission device equipped, even with a comparatively weak dimensioned Drive motor to exert a high force. A high gear ratio conditions However, a slow adjusting movement of the driven component and a big A way in which an input element of the force translating device - e.g. a hydraulic piston - cover it got to. Therefore, power transmission devices often equipped with a so-called rapid traverse, a fast execution of Stellbewegungen, where only small forces are applied, allowed.
Die
Bei dieser herkömmlichen Kraftübersetzung, bei der ein Hydrozylinder stillgesetzt wird, indem eine antriebsseitig auf ihn einwirkende Kraft durch einen gesperrten Druckraum abgestützt wird, ergibt sich zwangsläufig eine Trennung der Druckräume, die durch verschiedene Kolben mit der antriebsseitig aufgebrachten Kraft in Richtung einer Verdrängung von Druckflüssigkeit beaufschlagt sind. Dies steht den Bestrebungen nach einer weiteren Vereinfachung der Kraftübersetzungsvorrichtung bzw. der Antriebsvorrichtung im Wege.at this conventional Power transmission, at a hydraulic cylinder is stopped by a drive side force acting on it is supported by a locked pressure chamber, inevitably results a separation of the pressure chambers, the applied by different pistons with the drive side Force in the direction of a displacement of hydraulic fluid are charged. This is the aspiration for another Simplification of the power transmission device or the drive device in the way.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Antriebsvorrichtung mit einer alternativen Bauform einer Kraftübersetzungsvorrichtung anzugeben, die insbesondere einfacher und effizienter konstruierte Antriebsvorrichtungen ermöglicht.Therefore It is the object of the present invention, a drive device with an alternative design of a force transmission device, in particular simpler and more efficiently designed drive devices allows.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is achieved by a drive device with the features of Patent claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist mit einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung, die ein geradlinig bewegbares Ausgangselement aufweist ausgestattet. Eine hydraulische Kraftübersetzungsvorrichtung überträgt die durch das Ausgangselement aufgebrachte Kraft an ein bewegbares Bauteil. Die Kraftübersetzungsvorrichtung umfasst drei Hydraulikkolben. Der erste Hydraulikkolben begrenzt mit einer ersten Wirkfläche einen ersten Druckraum, der zweite Hydraulikkolben begrenzt mit einer zweiten Wirkfläche einen zweiten Druckraum und der dritte Hydraulikkolben begrenzt mit einer dritten Wirkfläche einen dritten Druckraum und mit einer vierten Wirkfläche einen vierten Druckraum. Die zweite Wirkfläche ist wesentliche kleiner als die erste und als die dritte Wirkfläche. Der zweite Hydraulikkolben ist starr mit dem Ausgangselement gekoppelt. Der erste und zweite Druckraum sind dauernd fluidisch verbunden. Durch einen einseitigen mechanischen Anschlag ist der dritte Hydraulikkolben vom zweiten Hydraulikkolben in Richtung einer Vergrößerung des dritten Druckraums mitnehmbar. In dieser Richtung ist also die Bewegung der beiden Kolben formschlüssig gekoppelt. In der anderen Richtung folgt der dritte Hydraulikkolben dem zweiten Hydraulikkolben bis zu einem bestimmten Druck im dritten Druckraum. Mit einem Schaltventil ist einer der an den dritten Hydraulikkolben angrenzenden Druckräume absperrbar.The drive device according to the invention is equipped with an electromotive drive device which has a rectilinearly movable output element. A hydraulic power transmission device transmits the force applied by the output member to a movable member. The power transmission device comprises three hydraulic pistons. The first hydraulic piston defines a first pressure area with a first effective area, the second hydraulic piston delimits a second pressure area with a second effective area, and the third hydraulic piston delimits a third pressure area with a third active area and a fourth pressure space with a fourth effective area. The second effective area is substantially smaller than the first and as the third effective area. The second hydraulic piston is rigidly coupled to the output member. The first and second pressure chambers are permanently fluidically connected. By a one-sided mechanical stop of the third hydraulic piston from the second hydraulic piston in the direction of enlargement of the third pressure chamber is entrained. In this direction, therefore, the movement of the two pistons is positively coupled. In the other direction follows the third Hy Draulikkolben the second hydraulic piston up to a certain pressure in the third pressure chamber. With a switching valve one of the adjacent to the third hydraulic piston pressure chambers can be shut off.
Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist es, dass auch der dritte Druckraum dauernd mit dem ersten Druckraum verbunden ist und dass durch das Schaltventil der vierte Druckraum sperrbar ist.The A special feature of the present invention is that the third Pressure chamber is permanently connected to the first pressure chamber and that through the switching valve of the fourth pressure chamber can be blocked.
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Lösung wird eine Verdrängung von Druckflüssigkeit aus dem dritten Druckraum in den ersten Druckraum nicht durch das Schaltventil unterbunden. Der dritte Hydraulikkolben wird auch nicht gegen eine antriebsseitig auf ihn einwirkende Kraft abgestützt. Erfindungsgemäß wird stattdessen durch die Absperrung des vierten Druckraums der dritte Hydraulikkolben gegen einen vom dritten Druckraum auf ihn einwirkenden Druck abgestützt. Somit lässt sich im ersten, zweiten und dritten Druckraum ein hoher Druck aufbauen, wenn der im Vergleich zu dem dritten und ersten Hydraulikkolben kleine zweite Hydraulikkolben im Sinne einer Volumenverkleinerung des zweiten Druckraums bewegt wird.in the Unlike the conventional one Solution becomes a repression of hydraulic fluid from the third pressure chamber into the first pressure chamber not through the Disconnected switching valve. The third hydraulic piston will not supported against a force on the drive side acting on it. According to the invention instead by the blocking of the fourth pressure chamber, the third hydraulic piston supported against a pressure acting on it from the third pressure chamber. Consequently let yourself in the first, second and third pressure chamber build up a high pressure, if the small compared to the third and first hydraulic piston second hydraulic piston in terms of a reduction in volume of the second Pressure chamber is moved.
Diese verblüffend einfache Lösung erlaubt es, nicht nur den zweiten und den dritten Druckraum dauerhaft fluidisch zu verbinden, sondern auch den dritten Druckraum, aus dem der erste Hydraulikkolben im Eilgang Druckflüssigkeit erhält, direkt an den ersten Druckraum fluidisch anzubinden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für eine Vereinfachung der Antriebsvorrichtung.These perplexing simple solution allows not only the second and the third pressure chamber permanently fluidly connect, but also the third pressure chamber, off in which the first hydraulic piston receives pressurized fluid at rapid traction, directly to connect fluidically to the first pressure chamber. This opens new options for one Simplification of the drive device.
Die Ansteuerung des Schaltventils kann übrigens auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen Kraftübersetzung erfolgen – im Eilgang geöffnet, zur Übertragung hoher Kräfte geschlossen – so dass eine eventuell schon verfügbare Steuervorrichtung verwendet werden kann.The Actuation of the switching valve can by the way in the same way as with the conventional one power transmission done - in Open fast, for transmission high forces closed - so that possibly already available Control device can be used.
Unter
den Begriffen „erster
Druckraum", „zweiter
Druckraum" und „dritter
Druckraum" sollen nicht
nur einzelne, deutlich voneinander abgegrenzte Druckkammern verstanden
werden. Die Zählung
soll lediglich das Verständnis
des Patentanspruchs erleichtern. Insbesondere Ausführungen,
wie sie in den
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the subclaims.
So lassen sich gemäß Anspruch 2 wenigstens zwei der drei dauernd fluidisch verbundenen Druckräume, dies sind der erste, der zweite und der dritte Druckraum, zu einem einzigen Druckraum zusammenfassen. Dadurch kann insbesondere auch der dritte Druckraum in ein gemeinsames Gehäuse mit dem ersten oder zweiten Druckraum integriert werden. Aufwendige Verbindungsleitungen werden eingespart. Die Zahl der Dichtstellen kann gering gehalten werden und die Leckagewahrscheinlichkeit verringert sich.So can be according to claim 2 at least two of the three permanently fluidly connected pressure chambers, this are the first, the second and the third pressure chamber, to a single Summarize pressure chamber. As a result, in particular, the third Pressure chamber in a common housing with integrated into the first or second pressure chamber. costly Connection lines are saved. The number of sealing points can be kept low and reduces the probability of leakage yourself.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der zweite und der dritte Hydraulikkolben in einem gemeinsamen Zylindergehäuse angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine kompakte Bauform der beiden mit der elektromotorischen Antriebseinheit direkt bzw. über den mechanischen Anschlag gekoppelten Hydraulikkolben erreichen. Die oft zweckmäßige Aufteilung in eine antriebsseitige Zylinder-Kolben-Einheit mit dem zweiten und dritten Hydraulikkolben und eine werkzeugseitige Zylinder-Kolben-Einheit mit dem ersten Hydraulikkolben wird vereinfacht.A Particularly preferred embodiment provides that the second and the third hydraulic piston is arranged in a common cylinder housing are. By doing so leaves a compact design of the two with the electromotive Drive unit directly or via reach the mechanical stop coupled hydraulic piston. The often convenient division in a drive-side cylinder-piston unit with the second and third hydraulic piston and a tool-side cylinder-piston unit with the first hydraulic piston is simplified.
Zusätzliche Vorteile werden erzielt, wenn der zweite Hydraulikkolben als Plungerkolben ausgebildet ist und der dritte Hydraulikkolben ringförmig geformt, auf den zweiten Hydraulikkolben aufgeschoben und auf diesem axial beweglich geführt ist. Dies ergibt eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise einer den zweiten und den dritten Hydraulikkolben beinhaltende Zylinder-Kolben-Einheit, die insbesondere nur eine geringe Zahl an Dichtstellen aufweist.additional Benefits are achieved when the second hydraulic piston as a plunger is formed and the third hydraulic piston annularly shaped, pushed onto the second hydraulic piston and on this axially movably guided is. This results in a particularly simple and inexpensive construction one of the second and the third hydraulic piston-containing cylinder-piston unit, in particular has only a small number of sealing points.
Vorzugsweise ist der mechanische Anschlag durch eine Schulter an einem in das Zylindergehäuse ragenden Ende des zweiten Hydraulikkolbens gebildet. Ein solcher Anschlag ist einfach und kostengünstig herstellbar. Die Zahl der Dichtstellen wird weiter verringert, da der dritte Hydraulikkolben keinerlei Durchführung an die Außenseite des Zylindergehäuses benötigt. Somit vereinfacht sich der Aufbau der Antriebsvorrichtung weiter.Preferably is the mechanical stop by a shoulder on one in the Cylinder housing protruding End of the second hydraulic piston formed. Such a stop is easy and inexpensive produced. The number of sealing points is further reduced because the third hydraulic piston no passage to the outside of the cylinder housing needed. Thus, the structure of the drive device further simplified.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung sieht vor, dass ein Hydrospeicher vorhanden ist und dass das Schaltventil eine Verbindung zwischen dem vierten Druckraum und dem Hydrospeicher steuert. Der Hydrospeicher kann die Funktion einer hydro-mechanischen Spannvorrichtung übernehmen, die bewirkt, dass der dritte Hydraulikkolben dem zweiten Hydraulikkolben unter Anlage am Anschlag folgt. Der Hydrospeicher kann zusätzlich die Druckflüssigkeitsbilanz in der hydraulischen Kraftübersetzungsvorrichtung ausgleichen, so dass diese als geschlossenes System ausführbar ist.A Another advantageous embodiment provides that a hydraulic accumulator is present and that the switching valve is a connection between the fourth pressure chamber and the hydraulic accumulator controls. The hydraulic accumulator can take over the function of a hydro-mechanical tensioning device, which causes the third hydraulic piston to the second hydraulic piston below plant follows the stop. The hydraulic accumulator can additionally the Pressure fluid balance in compensate for the hydraulic power transmission device, so that it can be executed as a closed system.
Vorzugsweise begrenzt der erste Hydraulikkolben mit einer zur ersten Wirkfläche entgegengesetzt ausgerichteten fünften Wirkfläche einen fünften Druckraum, so dass auch eine Rückzugsbewegung des Bauteils ausführbar ist.The first hydraulic piston preferably defines a fifth pressure area with a fifth effective area opposing the first active area, so that a retraction movement is also possible of the component is executable.
Eine sehr kostengünstige Kraftübersetzungsvorrichtung mit einer Eilgangbetriebsart, einem geschlossenen Hydrauliksystem und einer Rückzugsbewegungsfunktion erhält man, wenn eine fluidische Verbindung zwischen dem fünften Druckraum und dem vierten Druckraum durch das Schaltventil gesteuert ist.A very inexpensive Power transmission device with a rapid traverse mode, a closed hydraulic system and a withdrawal movement function receives one, if a fluidic connection between the fifth pressure chamber and the fourth pressure chamber is controlled by the switching valve.
Vorzugsweise ist der fünfte Druckraum mit einem zweiten Speicher verbunden. Dadurch kann eine Verbindungsleitung zwischen dem fünften und dem vierten Druckraum eingespart werden.Preferably is the fifth Pressure chamber connected to a second memory. This can be a Connecting line between the fifth and the fourth pressure chamber be saved.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Schaltventil als Sitzventil ausgeführt ist. Dadurch ist die hydraulische Kraftübersetzungsvorrichtung im Wesentlichen leckagefrei.According to one Particularly preferred development is the switching valve as a seat valve accomplished is. As a result, the hydraulic power transmission device is substantially leak-free.
Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel und seine Abwandlungen näher erläutert.following For example, the present invention and its advantages are incorporated by reference to the embodiment shown in the figures and its modifications explained in more detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Zur Veranschaulichung eines konkreten Beispiels bezieht sich die folgende Beschreibung auf eine Antriebsvorrichtung für ein Oberwerkzeug einer Abkantpresse. Die beschriebene Antriebsvorrichtung ist jedoch uneingeschränkt für viele andere Einsatzbereiche geeignet, seien es Stanzmaschinen, Tafelscheren oder Schließeinrichtungen für Spritzgussmaschinen, etc.to Illustrating a concrete example, the following refers Description of a drive device for an upper tool of a press brake. However, the drive device described is unrestricted to many other applications are suitable, be it punching machines, guillotine shears or closing devices for injection molding machines, Etc.
Nach
Die
hydraulische Kraftübersetzungsvorrichtung
In
einem weiteren Zylindergehäuse
Es
sei noch erwähnt,
dass eine Abkantpresse oft mit mehreren Presszylindern ausgestattet
ist. Die Antriebsvorrichtung
Eine
Fluidleitung
Die
Wirkfläche,
mit der der Kolben
Nachfolgend
wird die Arbeitsweise der in
Um
den Antrieb in einer oberen Halteposition des Werkzeughalters
Um
den Ruhezustand zu beenden, wird das Schaltventil
Steuert
man den Elektromotor
Die
dem Zylinderraum
Um
eine kürzere
Wegübersetzung
zu erhalten, die ein Ausüben
hoher Presskräfte
durch den Hydraulikkolben
Um
den Kolben
Würde man
das Ventil
Sobald
der Plungerkolben
Somit
besteht der beschriebene Arbeitszyklus des Kolbens
Die
Abgesehen
von dem genannten Unterschied entspricht der übrige Aufbau und die Funktionsweise der
Kraftübersetzungsvorrichtung
In
der
Die
Zylinderräume
Zwischen
der Kolbenstange
Die
Kolben
Die
Summe der die Zylinderräume
Ist
das Schaltventil
Bei
geschlossenen Schaltventil
Die
beschriebene Wirkungsweise der Kraftübersetzungsvorrichtung
Aufgrund
der Wahl des gleichen Verhältnisses
der Kreisflächen
und der Ringflächen
an den Kolben
Eine
Abwandlung der in
Der
Kolben
Die
Funktionsweise der Kraftübersetzungsvorrichtung
Wird
das Ventil
Aus
dem Ringraum
Der
Vorspanndruck des Hydrospeichers
Bei
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel und
seinen Abwandlungen wurde das Kraftübersetzungsverhältnis für die Abwärtsbewegung
des Kolbens
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