DE102009007981A1 - Hydraulischer Antrieb - Google Patents

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DE102009007981A1
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Abstract

Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit zumindest zwei Hydrozylindern, deren Zylinderachsen zueinander angestellt sind. Die Hydrozylinder greifen dabei an ein gemeinsames Verbindungsteil an, das über die Hydrozylinder zum Antrieb eines mit dem Verbindungsteil verbundenen Maschinenelements frei in einer Verschiebeebene oder entlang einer durch das Maschinenelement in der Schiebeebene vorgegebenen Bahn bewegbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb zum Antrieb eines Maschinenelements gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
  • Im Maschinenbau ist eine Vielzahl von hydraulischen und elektrischen Antrieben bekannt. Mit den elektrischen Antrieben werden Maschinenelemente direkt (Linear- oder Torquemotoren) oder über ein Getriebe (Servo- oder Drehstrommotoren) angetrieben und können beispielsweise in einer Servo-Presse bei umformenden Werkzeugmaschinen oder zum Bewegen einer Schwenkbrücke mit Rundtischen bei spanenden Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Hydraulische Motoren zum Antrieb von Maschinenelementen sind bisher nach dem Gerotor-, dem Radialkolben- oder dem Axialkolbenprinzip aufgebaut und weisen bei geringen Verfahrwegen hohe Haft- und Gleitreibungseffekte und eine recht hohe Verlustleistung aufgrund von Leckage auf. Nachteilig bei den oben genannten Antrieben ist außerdem eine recht ungenaue Stillstandsposition.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen alternativen Antrieb zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile vermindert sind, und der flexible Antriebsformen (Translation, Rotation) bietet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß hat ein hydraulischer Antrieb zumindest zwei Hydrozylinder, deren Zylinderachsen zueinander angestellt sind. Die Hydrozylinder sind dabei mit einem gemeinsamen Verbindungsteil verbunden. Dieses ist mit einem Ma schinenelement in Wirkverbindung, wobei das Maschinenelement über das Verbindungsteil von den Hydrozylindern frei in einer Verschiebeebene oder entlang einer durch das Maschinenelement in der Verschiebeebene vorgegebenen Bahn bewegbar ist.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein derartiger Antrieb sehr kompakt aufgebaut sein kann, im Wesentlichen spielfrei und weitestgehend verlustarm im Vergleich zu dem Eingangs genannten Stand der Technik ist. Durch die freie Bewegung des Verbindungsteils in der Verschiebeebene kann ein Maschinenelement auf unterschiedlichste Weise bewegt und/oder angetrieben werden. Des Weiteren ist eine Vielzahl von hydraulischen Funktionen, wie beispielsweise Druckregelung oder Druckbegrenzung, bei diesem Antrieb einsetzbar, die bei elektrischen Antrieben nicht möglich sind.
  • Mit Vorteil ist das Verbindungsteil ein in der Verschiebeebene bewegbarer kostengünstiger Kreuzschlitten, an dem die Hydrozylinder in etwa gekreuzt zueinander angeordnet sind.
  • Der Kreuzschlitten ist einfach zu bewegen und zu lagern, wenn eine jeweilige Kolbenstange eines Hydrozylinders an zumindest einer Führungsschiene in etwa quer zur Zylinderachse und parallel zur Verschiebeebene verschiebbar gelagert ist.
  • Die Hydrozylinder sind vorzugsweise über CNC-Steuerung angesteuerte Wegeventile gesteuert, womit ein flexibles mechatronisches System realisiert ist.
  • Konstruktiv einfach umzusetzen ist es, wenn die Hydrozylinder in etwa in Richtung senkrecht zur Verschiebeebene zueinander beabstandet am Kreuzschlitten angeordnet sind und sich in etwa parallel zur Verschiebeebene erstrecken.
  • Zweckmäßig ist es, wenn die Hydrozylinder in dem Kreuzschlitten ausgebildete Gleichgangzylinder mit einer beidseitigen Kolbenstange sind, die jeweils mit den Stangenenden zwischen zwei in etwa parallel zueinander verlaufenden Füh rungsschienen derart gelagert sind, dass der Kreuzschlitten im Wesentlichen zwischen den jeweils zwei Führungsschienen verschiebbar ist. Hierdurch ist ein kompakter Aufbau des Antriebs ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist einfach ein Führungswagen auf der jeweiligen Führungsschiene zum Lagern jeweils eines Stangenendes der Kolbenstange eingesetzt.
  • Zumindest eine Führungsstange kann zwischen jeweils zwei Führungsschienen parallel zur jeweiligen Kolbenstange an den Führungswagen zum vorteilhaften zusätzlichen Lagern des Kreuzschlittens fixiert sein, wodurch der Antrieb eine erhöhte mechanische Steifigkeit aufweist.
  • Um die mechanische Steifigkeit des hydraulischen Antriebs weiter zu erhöhen können jeweils zwei Führungsstangen in einer mit jeweils einer Kolbenstange gemeinsamen parallel zur Verschiebeebene verlaufenden Ebene und im Parallelabstand zu der Kolbenstange angeordnet sein.
  • Die Führungsstangen sind beispielsweise jeweils über zwei Führungsbuchsen im Kreuzschlitten geführt.
  • Zum Abbremsen und Halten des Kreuzschlittens ist eine Achsklemmung an einer Führungsstange im Kreuzschlitten vorgesehen. Damit kann auch ein sogenanntes „Not aus” des Antriebs umgesetzt werden.
  • Die Achsklemmung kann ein einfachwirkender, in Klemmrichtung vorgespannter kostengünstiger Zugzylinder sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand jeweils ein Zylinderraum des Hydrozylinders mit einem Arbeitsanschluss des Wegeventils in Druckmittelverbindung, wobei beide Zylinderräume mit einem Tank oder jeweils einer der Zylinderräume mit einem Tank und der andere mit einem Pumpenanschluss verbunden ist, oder beide Zylinderräume abgesperrt sind.
  • Vorzugsweise ist bei zumindest einem Führungswagen auf einer Führungsschiene ein integriertes Wegmesssystem zur Erfassung des Verschiebewegs des Kreuzschlittens als Eingangsgröße für die CNC-Steuerung vorgesehen.
  • Zur einfachen Verbindung des Kreuzschlittens mit dem anzutreibenden Maschinenelement kann ein Antriebszapfen am Kreuzschlitten ausgebildet sein, der sich in etwa senkrecht zur Schlittenebene von dem Kreuzschlitten weg erstreckt.
  • Der Antriebszapfen zum Antreiben des Maschinenelements ist mit Vorteil zumindest abschnittsweise entlang eines Flugkreises bewegbar. Es ist auch denkbar, dass der Antriebszapfen als Kulisse ausgebildet ist. Dieser kann dann zusätzlich einen veränderten Flugkreisdurchmesser zulassen und hat somit weitere Freiheitsgrade, wie Drehmoment, Drehzahl und/oder Beschleunigung bei gegebenen Versorgungsdaten.
  • Der hydraulische Antrieb ist beispielsweise in einer Servo-Presse oder als Antrieb für eine Schwenkbrücke und für zumindest einen auf der Schwenkbrücke angeordneten Rundtisch eines Bearbeitungszentrums einsetzbar.
  • Die Wegeventile bzw. Stetigventile können am Kreuzschlitten angeordnet sein, womit der hydraulische Antrieb äußerst kompakt und einfach aufgebaut ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a schematisch in einer Draufsicht einen hydraulischen Antrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 1b in einer Seitenansicht den hydraulischen Antrieb aus 1a;
  • 2 eine Schnittansicht durch den hydraulischen Antrieb aus 1a;
  • 3a und 3b ein Schaltschema von Hydraulikzylindern des hydraulischen Antriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
  • 3c ein Schaltschema einer Achsklemmung des hydraulischen Antriebs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
  • 4 in einer schematischen Darstellung eine Servo-Presse mit dem hydraulischen Antrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
  • 5 in einer schematischen Darstellung eine Schwenkbrücke mit Rundtischen mit dem hydraulischen Antrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel.
  • Die 1a zeigt in einer schematischen Draufsicht einen hydraulischen Antrieb 1 bzw. Kreuzschlittenantrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dieser weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Kreuzschlitten 2 auf, der von zwei in etwa gekreuzt angeordneten Hydrozylinder 4, 6 in Form von Gleichgangzylindern beliebig in einer parallel zur Zeichenebene in 1a verlaufenden Verschiebeebene 7 zum Antreiben eines Maschinenelements bewegbar ist. Die Hydrozylinder 4, 6 sind dabei in dem Kreuzschlitten 2 ausgebildet.
  • Beidseitige aus den Hydrozylindern 4 und 6 sich erstreckende Kolbenstangen 8 und 10 sind jeweils mit Stangenenden an einem auf einer Führungsschiene 12, 14, 16, 18 verschiebbar gelagerten Führungswagen 20 fixiert. Die Führungsschienen 12, 16 und 14, 18 erstrecken sich dabei quer zur jeweiligen daran gelagerten Kolbenstange 10 bzw. 8 und begrenzen rahmenartig die Verschiebeebene 7 des Kreuzschlittens 2.
  • Zum zusätzlichen Führen und Stützen des Kreuzschlittens 2 sind, neben den Kolbenstangen 8, 10, jeweils zwei Führungsstangen 22, 24 und 26, 28 im Parallelabstand zu den jeweiligen Kolbenstangen 8 bzw. 10 in dem Kreuzschlitten 2 geführt, wobei die Führungsstangen 22 bis 28 ebenfalls an den entsprechend zugeordneten Führungswagen 20 fixiert sind.
  • Angesteuert werden die Hydrozylinder 4 und 6 jeweils über am Kreuzschlitten 2 angeordnete Ventilanordnungen 30 bzw. 32, wobei diese in den 3a und 3b genauer erläutert sind. Die Ventilanordnung 30 ist dabei in 1a links und die Ventilanordnung 32 unten am Kreuzschlitten 2 ausgebildet.
  • In der 1b ist der hydraulische Antrieb 1 aus 1a in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Hydrozylinder 4 und 6 sich versetzt zueinander in unterschiedlichen parallel zur Verschiebeebene 7 aus 1a verlaufende Zylinderebenen in dem Kreuzschlitten 2 erstrecken. Die Längsachsen der Führungsstangen 22, 24 und 26, 28 liegen dabei im Wesentlichen jeweils mit den parallel dazu verlaufenden Hydrozylindern 4 bzw. 6 in der gemeinsamen Zylinderebene. Die Hydrozylinder 4 und 6 sind jeweils mittig zwischen den Führungsstangen 22, 24 bzw. 26, 28 angeordnet.
  • Damit die Ventilanordnung 30, 32 bei einer beliebigen Verschiebung des Kreuzschlittens 2 von den Führungswagen 20 und den Führungsschienen 12 bis 18 beabstandet sind, ist die in der 1b linke Ventilanordnung 32 zwischen einer linken, ersten Stirnfläche 34 des Kreuzschlittens 2 und der Zylinderebene des Hydrozylinders 4 und die rechte Ventilanordnung 32 zwischen einer rechten, zweiten Stirnfläche 36 des Kreuzschlittens 2 und der Zylinderebene des Hydrozylinders 6 ausgebildet.
  • Zum Anschluss eines Maschinenelements, wie beispielsweise eines Pleuels einer Servo-Presse, ist an dem Kreuzschlitten 2 ein Antriebszapfen 37 ausgebildet, der sich in etwa mittig von der Stirnfläche 36 in 1b nach rechts erstreckt.
  • Die 2 offenbart eine schematische Schnittansicht des Kreuzschlittens 2 aus 1a durch die Zylinderebene des Hydrozylinders 4, wobei die Ausgestaltung des Hydrozylinders 4 in dem Kreuzschlitten 2 erkennbar ist. In etwa mittig der beidseitigen Kolbenstange 8 trennt ein Arbeitskolben 38 einen ersten von einen zweiten Ringraum 40, 42. Diese sind jeweils mit am Kreuzschlitten 2 fest verbundenen Zylinderdeckeln 44 bzw. 46 verschlossen.
  • Die im Parallelabstand zur Kolbenstange 8 sich erstreckenden Führungsstangen 22, 24 sind jeweils in zwei im Kreuzschlitten 2 eingebrachte Führungsbuchsen 48 gleitend geführt. Über eine neben der Führungsbuchse 48 der in 2 oberen Führungsstange 22 fest im Kreuzschlitten 2 fixierten hydraulische Klemmbuchse 50 (wird in der 3c weiter erläutert) ist die Führungsstange 22 klemmbar. Durch eine Klemmung der Klemmbuchse 50 ist der Kreuzschlitten 2 in Richtung einer Zylinderlängsachse 52 des Hydrozylinders 4 brems- und haltbar. Eine zweite nicht dargestellte Klemmbüchse ist einer der Führungsstangen 26, 28 aus 1a zugeordnet, womit der Kreuzschlitten 2 in Richtung einer Zylinderlängsachse 54 des Hydrozylinders 6 brems- und haltbar ist.
  • Die folgenden 3a bis 3c zeigen ein Schaltschema zur Ansteuerung der Hydrozylinder 4, 6 aus 1a und der Klemmbüchse 50 aus 2.
  • In 3a ist schematisch der Hydrozylinder 4 aus 1a und 1b mit einem stetig verstellbaren 4-Wegeventil 56 dargestellt. Der erste und zweite Ringraum 40 und 42 ist jeweils über eine Druckmittelleitung 58 bzw. 60 mit einem Arbeitsanschluss A bzw. B des Wegeventils 56 verbunden. In einer mit einer Feder 62 vorgespannten Grundposition 0 des Wegeventils 56 sind die Ringräume 40 und 42 über die Arbeitsanschlüsse A bzw. B mit einem Tankanschluss T in Druckmittelverbindung und zu einem Tank hin entlastet. Bei einer Verschiebung eines nicht dargestellten Ventilschiebers des Wegeventils 56 entgegen der Vorspannrichtung der Feder 62 mit einem elektrischen Betätigungselement 64 sind die Positionen a ansteuerbar, bei denen der in 3a rechte Ringraum 42 mit einem Pumpenanschluss P des Wegeventils 56 und der linke Ringraum 40 mit dem Tankanschluss T verbunden sind. Eine weitere Verschiebung des Ventilschiebers führt über die Übergangspositionen b, bei denen die Anschlüsse A, B, P und T gesperrt sind, zu den Positionen c, in denen der linke Ringraum 40 mit dem Pumpenanschluss P und der rechte Ringraum 42 mit dem Tankanschluss T in Druckmittelverbindung ist. An dem Druckanschluss P des Wegeventils 56 ist eine nicht dargestellte Pumpe, insbesondere eine drehzahlvariable Pumpe mit Vorsteuerung, angeschlossen.
  • 3b zeigt schematisch den Aufbau der Ansteuerung des zum Hydraulikzylinder 4 aus 3a in etwa gekreuzt angeordneten Hydraulikzylinder 6. Die Ansteuerung erfolgt entsprechend dem Hydraulikzylinder 4 mit einem stetig verstellbaren 4-Wegeventil 66.
  • Im Folgenden wird die Steuerung des Kreuzschlittens 2 aus der 1a mit Bezug zu den 3a und 3b beispielhaft erläutert.
  • Bei einer Verschiebung des Kreuzschlittens 2 in der 1a beispielsweise nach rechts, ist das Wegeventil 56 in 3a in den Positionen a. Hierdurch ist der rechte Ringraum 42 mit der Pumpe und der linke Ringraum 40 mit einem Tank in Druckmittelverbindung, wodurch der mit dem Kreuzschlitten 2 verbundene Zylinderdeckel 46, siehe auch 2, mit Pumpendruck beaufschlagt ist und den Kreuzschlitten 2 nach rechts verschiebt. Zum Verschieben des Kreuzschlittens 2 in 1a nach oben ist ein Zylinderdeckel 68 von dem in 3b oberen Ringraum 42 des Hydrozylinders 6 mit Pumpendruck beaufschlagt.
  • Die Hydrozylinder 4, 6 aus den 3a und 3b sind separat oder synchron ansteuerbar. Bei einer synchronen Ansteuerung ist der Antriebszapfen 37 des Kreuzschlittens 2 aus 1a entlang einer Flugkreisbahn 70 bewegbar und hierbei beispielsweise zum Antrieb einer Servo-Presse einsetzbar. Die Wegeventile 56, 66 werden über eine CNC-Steuerung geregelt. Die Vorschubkraft des Kreuzschlittens 2 aus 1a ist abhängig von dem Zylinderdurchmesser der Hydrozylinders 4, 6 und von dem Betriebsdruck. Die maximale Verschiebgeschwindigkeit ist insbesondere abhängig von der förderbaren Druckmittelmenge der an den Wegeventilen 56, 66 aus 3a und b angeschlossenen Pumpe.
  • 3c zeigt in einer schematischen Darstellung eine Achsklemmung 72 zur Abbremsung und Halterung des Kreuzschlittens 2, die den gekreuzt angeordneten Führungsstangen 22 und 28 zugeordnet ist und in 2 als Klemmbüchse 50 vereinfacht gezeigt ist.
  • Die Achsklemmung 72 weist einen Zugzylinder 74 mit einem Zylinderkolben 76 auf, wobei der Zylinderkolben 76 einen Federraum 78 von einem Ringraum 80 trennt. In dem Federraum 78 ist eine Bremsfeder 81 angeordnet, die den Zylinderkolben 76 mit einer Bremskraft beaufschlagt und dieser sich dabei über eine Kolbenstange 82 an der Führungsstange 22 bzw. 28 abstützt. Durch den Kontakt der Kolbenstange 82 mit der Führungsstange 22 bzw. 28 wird der Kreuzschlitten 2 aus 1a, in welchem der Zugzylinder 74 fest eingebracht ist, abgebremst oder gehaltert. Zum Vermindern der über die Kolbenstange 82 auf die Führungsstange 22 bzw. 28 wirkenden Brems- bzw. Haltekraft wird der Zylinderkolben 76 entgegen der Richtung der Bremskraft der Bremsfeder 81 von dem Ringraum 80 her mit Pumpendruck beaufschlagt.
  • Der Ringraum 80 ist über eine Druckmittelleitung 84 mit einem Arbeitsanschluss A eines elektrisch verstellbaren 3/2-Wegeventils 86 verbunden. In einer über eine Feder 88 vorgespannten Grundposition 0 ist der Arbeitsanschluss A mit einem Tankanschluss T verbunden, wodurch der Ringraum 80 druckentlastet ist und die Kolbenstange 82 an der Führungsstange 22 bzw. 28 anliegt. Wird ein nicht dargestellter Ventilschieber des Wegeventils 86 über eine elektrisches Betätigungselement 90 entgegen der Vorspannrichtung der Feder 88 in die Positionen a verschoben, so wird der Arbeitsanschluss A mit einem Pumpenanschluss P verbunden, wodurch im Ringraum 80 ein Pumpendruck auf den Zylinderkolben 76 wirkt. Bei einem Pumpendruck der größer als die Bremskraft der Bremsfeder 81 ist, wird der Zylinderkolben 76 entgegen die Bremskraftrichtung verschoben und die auf die Führungsstange 22 bzw. 28 durch die Kolbenstange 82 wirkende Brems- bzw. Haltekraft wird verringert.
  • Die Achsklemmung 72 ist wie die Hydrozylinder 4, 6 mit der CNC-Steuerung geregelt. D. h. das Wegeventil 86 wird im Betrieb des hydraulischen Antriebs 1 über die Steuerung „Ein” geschaltet, womit die Achsklemmung 72 nicht wirksam ist, und wird bei „Aus” bzw. „Not Aus” entstromt und abgeschaltet.
  • Die Verschiebebewegungen des Kreuzschlittens 2 aus der 1a sind somit äußerst flexibel steuerbar.
  • Ferner ist mit der Achsklemmung 72 die erforderliche Sicherheitstechnik gemäß der DIN 954 erfüllt.
  • Zum Messen des Verschiebewegs des Kreuzschlittens 2 aus 1a weisen die Führungsschienen 12 bis 18 zusammen mit den Führungswagen 20 ein integriertes Wegmesssystem auf (IMS). In den 3a und 3b ist das Wegmesssystem 91 schematisch dargestellt. Mit diesem ist der Verschiebeweg der Führungswagen 20 messbar, der als Messsignal in die CNC-Steuerung eingespeist wird.
  • Durch das Zusammenwirken der Mechanik, Hydraulik, Sensoring mit der Steuerung (MTX) zur Realisierung der diversitären Kinematiken in Verbindung mit den einzelnen Antriebsaufgaben ist ein äußerst flexibler hydraulischer Antrieb geschaffen.
  • Anwendungsbeispiele des hydraulischen Antriebs 1 aus 1a werden in den folgenden 4 und 5 aufgezeigt.
  • Die 4 zeigt in einer schematischen Darstellung den hydraulischen Antrieb 1 als Antrieb für eine Servo-Presse 92. Diese wird im Stand der Technik mit einem elektrischen Servo- oder Torquemotor mit sehr hohen Anschluss- bzw. Betriebsleistungen angetrieben.
  • Beim hydraulischen Antrieb 1 wird mit dem Antriebszapfen 37 des Kreuzschlittens 2 ein Pleuel 94 angetrieben, über das ein Pressenbär 96 nach oben und unten in der 4 verfahrbar ist. Die Verfahrkinematik des Antriebszapfens 37 ist über die CNC-Steuerung frei wählbar. Ein elektrischer Antrieb gemäß dem Stand der Technik kann ein Pleuel nur um eine feste Kreisbahn bewegen. Mit dem hydraulischen Antrieb 1 ist der Antriebszapfen 37 und somit das Pleuel 94 entlang beliebiger Bahnen bewegbar. So kann der Antriebszapfen 37, statt entlang einer voll ständigen Flugkreisbahn 70, nur entlang ein minimal notwendige Hubbahn 98 zum Heben und Senken des Pressenbärs 96 bewegt werden. Des Weiteren kann die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Antriebszapfens 37 entlang der Hubbahn 98 unterschiedlich gewählt werden, indem der Druckmittelvolumenstrom der Pumpe, die die Hydrozylinder 4 und 6 aus den 3a und 3b mit Druckmittel versorgt, entsprechend durch die CNC-Steuerung verändert wird.
  • Mit dem Antriebszapfen 37 wird spielfrei eine erforderliche Vorschubkraft auf das Pleuel 94 übertragen, wobei die Kräfte von dem Zylinderdurchmesser der Hydrozylinder 4 und 6 aus 3a und 3b und dem Betriebsdruck abhängen. Über die CNC-Steuerung erfolgt die Regelung der beiden Hydrozylinder 4 und 6 in ihrem Zusammenwirken zur Realisierung aller physikalischer Größen, wie Kinematik, Drehmoment, Vorschubkraft, Drehzahl, Vorschub, Beschleunigung etc. zur Umsetzung der erforderlichen Verfahrenstechnik des Pleuels 94. Typische Funktionen wie Schnittschlagdämpfung, Doppelblechkontrolle, Prägen, maximale Kraftbegrenzung und andere Funktionen der hydraulischen Servo-Presse sind mit dem hydraulischen Antrieb 1 umsetzbar.
  • Die Überlastsicherung und die Kupplungs-Brems-Kombinationen eines elektrischen Servo- oder Torquemotor sind bei dem hydraulischen Antrieb 1 nicht mehr notwendig.
  • Ein weiterer Vorteil des hydraulischen Antriebs 1 ist, dass die Servo-Presse beispielsweise beim Werkzeugwechsel mit einem zusätzlichen Hub auffahrbar ist. Bei einem elektrischen Antrieb dagegen ist der Hub nicht veränderbar.
  • Es ist auch denkbar, dass beispielsweise die Ringräume 40, 42 (siehe 3a) des Hydrozylinders 6 gesperrt sind, und der Kreuzschlitten 2 somit in einer Vertikalrichtung der 4 laststeif gehaltert ist, und die Presskraft aufgrund einer Horizontalbewegung des Kreuzschlittens 2 durch den Hydrozylinder 4 über das Pleuel 94 auf den Pressenbär 96 aufbringbar ist.
  • In der 5 ist schematisch ein weiteres Anwendungsbeispiel des hydraulischen Antriebs 1 gezeigt. Dieser ist hierbei in einem Bearbeitungszentrum (BAZ) zum Antrieb einer Schwenkbrücke 100 und von Rundtischen 102, 104 für eine 4- bzw. 5-Achsbearbeitung eingesetzt. Im Stand der Technik werden beispielsweise als Antrieb elektrische Tourque- oder Servomotoren mit einem Schneckenrad- oder Harmonicdrivegetriebe verwendet. Die getriebebehafteten Antriebe haben allerdings ein großes Spiel, was zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung von Werkstücken in dem BAZ führt. Elektrische Direktantriebe müssen dagegen sehr groß dimensioniert werden und sind sehr verlustleistungsbehaftet.
  • Die Schwenkbrücke 100 ist zwischen zwei Brückenstützen 106, 108 um eine sich in der 5 horizontal erstreckende Schwenkachse 110 drehbar gelagert. Auf der in 5 linken Seite der Schwenkbrücke ist eine sich in etwa senkrecht zur Schwenkachse 110 erstreckende Antriebskurbel 112 ausgebildet. Diese ist mit einem von der Schwenkachse 110 entfernten Endbereich mit dem Antriebszapfen 37 des hydraulischen Antriebs 1 verbunden, wobei der Antriebszapfen 37 im Wesentlichen in Richtung der Schwenkachse 110 weist. Der Antriebszapfen 37 ist um eine durch die Antriebskurbel 112 vorgegebene Verschiebekreisbahn verfahrbar und schwenkt bei einer Verfahrbewegung über die Antriebskurbel 112 die Schwenkbrücke 100 um die Schwenkachse 110.
  • Die Rundtische 102 und 104 sind auf der Schwenkbrücke 100 im Parallelabstand zueinander angeordnet, wobei die jeweiligen Drehachsen 114 bzw. 116 in etwa senkrecht zur Schwenkachse 110 stehen. Angetrieben sind die Rundtische 102, 104 von den hydraulischen Antrieben 1, wobei ein jeweiliger Antriebszapfen 37 im Parallelabstand zur jeweiligen Drehachse 114 bzw. 116 an die Rundtische 102 bzw. 104 angreift. Die hydraulischen Antriebe 1 sind spielfrei und äußerst laststeif, was zu geringen Fertigungstoleranzen bei der Herstellung von Werkstücken im BAZ führt.
  • Mit Druckmittel sind die drei hydraulischen Antriebe vorteilhafterweise über vorhandene Speicherladeaggregate bzw. Hydraulikspeicher für die Spannhydraulik versorgbar. Es ist höchstens ein größerer Druckspeicher der Speicheraggregate als im Stand der Technik notwendig. Eine elektrische Anschlussleistung mit mehreren 10 kW wie bei den elektrischen Antrieben ist somit obsolet. Des Weiteren ist die Verlustleistung bei den hydraulischen Antrieben gering. Diese genannten Vorteile führen zu erheblich geringeren Investitionskosten, elektrischen Anschlusskosten und elektrischen Verbrauchskosten bei gleicher oder besserer Bearbeitungsqualität.
  • Die Programmierung der CNC-Steuerung entspricht im Wesentlichen derer von BAZ aus dem Stand der Technik. Durch die Systemachskopplung der Hydrozylinder 4, 6 aus 1a ist die erforderliche Kreisinterpolation für den Programmierer der CNC-Steuerung nicht bemerkbar, da dieser die Schwenk- und Drehachsen 110, 114, 116 wie im Stand der Technik als Rundachsen programmiert.
  • Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Steuerungsarchitektur einer MTX-Steuerung, in welcher die Antriebsregler nicht in der CNC-Steuerung integriert sind. Der Vorteil liegt hierbei in der hohen Achsanzahl pro Kanal und der Möglichkeit, weitere Regelungsaufgaben und Sicherheitsaufgaben im Achsregler selbst zu gestalten ohne die übergeordnete CNC-Steuerung zu belasten.
  • Aufgrund der schnellen Achsklemmung 72 aus 3c ist ein sicheres Abbremsen und Haltern der Schwenkbrücke 100 bei „Not aus” und „Not halt” ermöglicht.
  • Durch die hohe Beschleunigung und Abbremsung des Kreuzschlittens 2 aus 1a werden Nebenzeiten des BAZ stark reduziert.
  • Die Hydrozylinder 4, 6 aus 1a weisen eine hohe Verfahrgenauigkeit im Vergleich zu elektrischen Antrieben auf, wodurch geringe Fertigungstoleranzen im BAZ einhaltbar sind.
  • Durch zusätzliche hydraulische Funktionen, wie beispielsweise eine Druckbegrenzung durch ein Druckbegrenzungsventil, ist eine Vielzahl von Zusatzfunktionen im Vergleich zu den elektrischen Antrieben ermöglicht.
  • Durch den hydraulischen Antrieb 1 erfolgt durch die hohe Dynamik und durch die Begrenzung der Verfahrwege eine Reduzierung der Nebenzeiten des BAZ.
  • Die vorstehend in den 4 und 5 aufgezeigten Einsatzgebiete des hydraulischen Antriebs 1 sind nur beispielhaft für eine Vielzahl von möglichen Anwendungen bei umformenden oder spanenden Werkzeugmaschinen aufgeführt.
  • Offenbart ist ein hydraulischer Antrieb mit zumindest zwei Hydrozylindern, deren Zylinderachsen zueinander angestellt sind. Die Hydrozylinder greifen dabei an ein gemeinsames Verbindungsteil an, das über die Hydrozylinder zum Antrieb eines mit dem Verbindungsteil verbundenen Maschinenelements frei in einer Verschiebeebene oder entlang einer durch das Maschinenelement in der Verschiebeebene vorgegebenen Bahn bewegbar ist.
  • 1
    hydraulischen Antrieb
    2
    Kreuzschlitten
    4
    Hydrozylinder
    6
    Hydrozylinder
    7
    Verschiebeebene
    8
    Kolbenstangen
    10
    Kolbenstangen
    12
    Führungsschiene
    14
    Führungsschiene
    16
    Führungsschiene
    18
    Führungsschiene
    20
    Führungswagen
    22
    Führungsstange
    24
    Führungsstange
    26
    Führungsstange
    28
    Führungsstange
    30
    Ventilanordnung
    32
    Ventilanordnung
    36
    Stirnfläche
    37
    Antriebszapfen
    38
    Arbeitskolben
    40
    Ringraum
    42
    Ringraum
    44
    Zylinderdeckel
    46
    Zylinderdeckel
    48
    Führungsbuchse
    50
    Klemmbüchse
    52
    Zylinderlängsachse
    56
    Wegeventil
    58
    Druckmittelleitung
    60
    Druckmittelleitung
    62
    Feder
    66
    Wegeventil
    68
    Zylinderdeckel
    72
    Achsklemmung
    74
    Zugzylinder
    76
    Zylinderkolben
    78
    Federraum
    80
    Ringraum
    81
    Bremsfeder
    82
    Kolbenstange
    84
    Druckmittelleitung
    86
    Wegeventil
    88
    Feder
    90
    Betätigungselement
    92
    Servo-Presse
    94
    Pleuel
    96
    Pressenbär
    98
    Hubbahn
    100
    Schwenkbrücke
    102
    Rundtisch
    104
    Rundtisch
    106
    Brückenstütze
    108
    Brückenstütze
    110
    Schwenkachse
    112
    Antriebskurbel
    114
    Drehachse
    116
    Drehachse
    A
    Arbeitsanschluss
    B
    Arbeitsanschluss
    P
    Pumpenanschluss
    T
    Tankanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - DIN 954 [0053]

Claims (15)

  1. Hydraulischer Antrieb mit zumindest zwei Hydrozylindern (4, 6), deren Zylinderachsen zueinander angestellt sind, wobei die Hydrozylinder (4, 6) an ein gemeinsames Verbindungsteil (2) angreifen, das über die Hydrozylinder (4, 6) zum Antrieb eines mit dem Verbindungsteil (2) verbundenen Maschinenelements (94, 112) frei in einer Verschiebeebene (7) oder entlang einer durch das Maschinenelement (112) in der Verschiebeebene (7) vorgegebenen Bahn bewegbar ist.
  2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsteil (2) ein in der Verschiebeebene (7) bewegbarer Kreuzschlitten (2) ist, an dem die Hydrozylinder (4, 6) in etwa gekreuzt zueinander angeordnet sind.
  3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine jeweilige Kolbenstange (8, 10) eines Hydrozylinders (4, 6) an zumindest einer Führungsschiene (12, 14, 16, 18) in etwa quer zur Zylinderachse und parallel zur Verschiebeebene (7) verschiebbar gelagert ist.
  4. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydrozylinder (4, 6) über von einer CNC-Steuerung angesteuerte Wegeventile (56, 66) gesteuert sind.
  5. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydrozylinder (4, 6) in etwa in Richtung senkrecht zur Verschiebeebene (7) zueinander beabstandet angeordnet sind und sich in etwa parallel zur Verschiebeebene (7) erstrecken.
  6. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Hydrozylinder (4, 6) in dem Kreuzschlitten (2) ausgebildete Gleichgangzylinder mit einer beidseitigen Kolbenstange (8, 10) sind, die jeweils mit den Stangenenden zwischen zwei in etwa parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen (12, 14, 16, 18) derart gelagert sind, dass der Kreuzschlitten (2) im Wesentli chen zwischen jeweils zwei gegenüberliegenden Führungsschienen (12, 16 bzw. 14, 18) verschiebbar ist.
  7. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 3, wobei ein Führungswagen (20) auf einer jeweiligen Führungsschiene (12, 14, 16, 18) zum Lagern eines Stangenendes der Kolbenstange (8, 10) eingesetzt ist.
  8. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 7, wobei zumindest eine Führungsstange (22, 24, 26, 28) zwischen jeweils zwei Führungsschienen (12, 14, 16, 18) parallel zur jeweiligen Kolbenstange (8, 10) an den Führungswagen (20) fixiert und im Kreuzschlitten (2) geführt sind.
  9. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei durch eine an eine Führungsstange (22, 24, 26, 28) angreifende Achsklemmung (72) eine Bremsung und/oder Halterung des Kreuzschlittens (2) erfolgt.
  10. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei jeweils ein Ringraum (40, 42) des Hydrozylinders (4, 6) mit einem Arbeitsanschluss (A) des Wegeventils (56, 66) in Druckmittelverbindung ist, und wobei beide Ringräume (40, 42) mit einem Tankanschluss (T) oder jeweils einer der Ringräume (40, 42) mit einem Tankanschluss (T) und der andere mit einem Pumpenanschluss (P) verbindbar ist, oder beide Ringräume (40, 42) abgesperrt sind.
  11. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei ein Führungswagen (20) auf einer jeweiligen Führungsschiene (12, 14, 16, 18) ein integriertes Wegmesssystem zur Erfassung des Verschiebewegs des Führungswagens (20) aufweist, und wobei der Verschiebeweg als Eingangsgröße der CNC-Steuerung dient.
  12. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei sich ein Antriebszapfen (37) zur Verbindung mit dem anzutreibenden Maschinenelement (94, 112) in etwa senkrecht zur Verschiebeebene (7) von dem Kreuzschlitten (2) weg erstreckt.
  13. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 12, wobei der Antriebszapfen (37) zum Antreiben des Maschinenelements (94, 112) zumindest abschnittsweise entlang einer Flugkreisbahn (70) bewegbar ist.
  14. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieser als Antrieb (1) für eine Servo-Presse (92) oder für eine Schwenkbrücke (100) und für zumindest einen auf der Schwenkbrücke (100) angeordneten Rundtisch (102, 104) eines Bearbeitungszentrums einsetzbar ist.
  15. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 14, wobei die Wegeventile (56, 66) am Kreuzschlitten (2) angeordnet sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736808A (zh) * 2013-12-20 2014-04-23 合肥海德数控液压设备有限公司 框架式多轴伺服充液拉深液压机
CN115597822A (zh) * 2022-12-15 2023-01-13 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所(Cn) 一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的轴向平移机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 954

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736808A (zh) * 2013-12-20 2014-04-23 合肥海德数控液压设备有限公司 框架式多轴伺服充液拉深液压机
CN103736808B (zh) * 2013-12-20 2016-12-07 合肥海德数控液压设备有限公司 框架式多轴伺服充液拉深液压机
CN115597822A (zh) * 2022-12-15 2023-01-13 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所(Cn) 一种大型高超声速高温风洞模型送进系统的轴向平移机构

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