DE102013227053A1 - Hydraulische Achse - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Achse mit einer reversiblen Hydropumpe. Die Achse hat einen Mehrflächenzylinder mit zwei Rückzugsflächen und zwei Ausfahrflächen. In einem Eilgang kann eine erste Ausfahrfläche und eine erste Rückzugsfläche zusammengeschaltet und von den übrigen Flächen getrennt werden. Zum Ausfahren ist die zweite Ausfahrfläche mit Druckmittel beaufschlagt.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Achse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Unter einer hydraulischen Achse wird im Rahmen dieser Anmeldung ein hydraulischer Aktor, zum Beispiel ein Hydrozylinder, sowie die den Aktor mit Fluid ansteuernde hydraulische beziehungsweise elektro-hydraulische Steuerungsanordnung beziehungsweise Schaltung verstanden. Solche hydraulischen Achsen sind kompakte, kräftige und leistungsstarke Antriebe. Diese können bei einer Vielzahl industrieller Automationsanwendungen zum Einsatz kommen, zum Beispiel bei Pressen, Kunststoffmaschinen, Biegemaschinen, und so weiter. Insbesondere sind derartige Antriebe dafür ausgelegt, zumindest zwei Bewegungsabläufe, nämlich eine schnelle Überführungsbewegung – nachfolgend als Eilgang oder als Eilhub bezeichnet – sowie eine Kraft aufbringende Arbeitsbewegung – nachfolgend als Kraftgang, als Arbeitshub oder als Pressgang bezeichnet – zu realisieren.
  • Eine bekannte hydraulische Achse zeigt die Anmeldung DE 10 2009 043 034 der Anmelderin. In einem vorgespannten hydraulischen System sind ein Hauptzylinder, ein Eilgangzylinder und eine drehrichtungsumkehrbare Hydromaschine miteinander verschaltet. Über Ventile kann die Verschaltung der Komponenten so verändert werden, dass eines von mehreren über zum Beispiel Kolbenflächen vorgegebenen hydromechanischen Übersetzungsverhältnissen ausgewählt ist. Damit lassen sich die erwähnten Eilhübe oder Arbeitshübe effizient durchführen.
  • Des Weiteren ist aus der DE 10 2012 020 581 der Anmelderin eine hydraulische Achse mit einem Mehrflächenzylinder bekannt. Dieser hat eine Ausfahrfläche und zwei Rückzugsflächen. Im Eilgang werden die Ausfahrfläche und die erste Rückzugsfläche fluidisch über ein Regenerationsventil miteinander verbunden und sind zusammen über eine Hydropumpe mit der zweiten Rückzugsfläche in Druckmittelverbindung. Beispielsweise beim Ausfahren eines Kolbens des Mehrflächenzylinders im Eilgang können somit die Ausfahrfläche und die erste Rückzugsfläche mit einer Hochdruckseite der Hydropumpe verbunden sein. Die Hydropumpe fördert dann Druckmittel von der zweiten Rückzugsfläche hin zur Ausfahrfläche und zur ersten Rückzugsfläche. Eine sich hierdurch ergebende Druckbeaufschlagung der Ausfahrfläche und der ersten Rückzugsfläche führt dazu, dass eine Vielzahl von Dichtungen unter einem hohen Druck stehen. Insbesondere an Dichtungen einer von der äußeren zweiten Rückzugsfläche begrenzten Kammer führt die Druckbeaufschlagung zu hohen Reibungswiderständen, so dass insbesondere im Eilgang hohe Drücke benötigt werden, um den Kolben zu bewegen.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Achse zu schaffen, bei der ein Kolben eines Zylinders reibungsärmer verfahrbar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer hydraulischen Achse gemäß dem Merkmal des Anspruchs 1.
  • Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Achse, insbesondere eine Kompaktachse, mit einer reversiblen Hydromaschine vorgesehen. Bei der Hydromaschine handelt es sich vorzugsweise um eine drehzahlvariable Hydropumpe. Des Weiteren hat die Achse eine hydraulische Schaltung. Die Schaltung weist Steuerventile zum Steuern eines Kolbens eines Mehrflächenzylinders, insbesondere eines Fünf-Flächen-Zylinders, auf. Mit den Steuerventilen kann der Kolben in einem Eilgang und einem Kraftgang in zwei axiale Richtungen bewegt werden. Erfindungsgemäß hat der Kolben zwei Rückzugsflächen (A2, A3), die mit Druckmittel in Einfahrrichtung beaufschlagbar sind. Des Weiteren hat er zwei Ausfahrflächen (A1, A5), die mit Druckmittel in Ausfahrrichtung beaufschlagbar sind. Vorzugsweise sind im Eilgang die erste Ausfahrfläche (A1) und die erste Rückzugsfläche (A3) insbesondere weitgehend drucklos über die Schaltung zusammengeschaltet und insbesondere von den übrigen Flächen fluidisch getrennt. Des Weiteren kann bei einer Eilgangbewegung beim Ausfahren die zweite Ausfahrfläche (A5) mit Druckmittel angesteuert sein, indem sie mit einer Hochdruckseite der Hydropumpe verbunden wird. Die zweite Rückzugsfläche (A2) kann mit der Niederdruckseite der Hydropumpe verbunden werden.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, dass im Unterschied zum eingangs erläuterten Stand der Technik die DE 10 2012 020 581 eine zusätzliche Ausfahrfläche vorgesehen ist. Hierdurch können eine Ausfahrfläche und Rückzugsfläche drucklos zusammengeschaltet werden und die anderen Flächen zum Verschieben des Kolbens entsprechend angesteuert werden. Somit ist beim Ausfahren nur eine der Ausfahrflächen mit einem erhöhten Druck beaufschlagt beziehungsweise mit der Hochdruckseite der Hydropumpe verbunden. Des Weiteren ist vorteilhaft, dass der Mehrflächenzylinder insbesondere beim Ausfahren im Eilgang eine im Vergleich zum Stand der Technik geringe Anzahl von Dichtungen aufweist, die unter Druck stehen. Hierdurch kann der Kolben deutlich reibungsärmer bewegt werden und ist leichtgängiger.
  • Mit Vorteil ist bei einer Eilgangbewegung beim Einfahren die zweite Rückzugsfläche (A2) mit Druckmittel angesteuert und somit mit der Hochdruckseite der Hydropumpe verbunden. Die erste Ausfahrfläche (A1) und die erste Rückzugsfläche (A3) können hierbei wieder weitestgehend drucklos über die Schaltung zusammengeschaltet sein. Die zweite Ausfahrfläche (A5) kann mit einer Niederdruckseite der Hydropumpe verbunden sein. Hierdurch sind auch beim Einfahren im Eilgang eine vergleichsweise geringe Anzahl von Dichtungen mit einem hohen Druck beaufschlagt. Hierdurch ist der Kolben auch beim Einfahren äußerst leichtgängig.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind im Kraftgang beim Ausfahren die Ausfahrflächen (A1, A5) parallel zusammengeschaltet. Hierdurch stehen vorteilhafterweise große Flächen für den Krafthub zur Verfügung.
  • Zusätzlich können im Kraftgang beim Ausfahren die Rückzugsflächen (A2, A3) zusammengeschaltet sein.
  • Steuerungstechnisch äußerst einfach können im Kraftgang beim Ausfahren die zusammengeschalteten Rückzugsflächen (A2, A3) über die Hydromaschine mit den zusammengeschalteten Ausfahrflächen (A1, A5) verbunden sein. Somit kann Druckmittel von der Hydromaschine von den Rückzugsflächen (A2, A3) zu den Ausfahrflächen (A1, A5) gefördert werden.
  • Bevorzugterweise sind im Kraftgang beim Einfahren des Kolbens die Rückzugsflächen (A2, A3) parallel zusammengeschaltet, weswegen auch beim Einfahren große Flächen für den Krafthub zur Verfügung stehen.
  • Im Kraftgang beim Einfahren des Kolbens können auch die Ausfahrflächen (A1, A5) parallel zusammengeschaltet sein.
  • Steuerungstechnisch einfach sind auch im Kraftgang beim Einfahren des Kolbens die zusammengeschalteten Rückzugsflächen (A2, A3) über die Hydromaschine mit den zusammengeschalteten Ausfahrflächen (A1, A5) verbunden. Es wird somit einfach Druckmittel zum Einfahren im Kraftgang von den Ausfahrflächen (A1, A5) zu den Rückzugsflächen (A2, A3) gefördert.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Ausfahrfläche (A1) eine gleiche Größe wie die erste Rückzugsfläche (A3) auf. Sind sie dann im Eilgang zusammengeschaltet, so wird von der einen Druckfläche das Druckmittel einfach zur anderen Druckfläche gefördert, ohne dass überschüssiges Druckmittel zugeführt oder abgeführt werden muss, wie es bei Druckflächen unterschiedlicher Größe vorgesehen wäre.
  • Mit Vorteil sind auch die zweite Ausfahrfläche (A5) und die zweite Rückzugsfläche (A2) hinsichtlich ihrer Größe im Wesentlichen gleich. Hierdurch kann beispielsweise auch hier im Eilgang einfach Druckmittel von der einen Fläche zur anderen Fläche gefördert werden.
  • Beim Zusammenschalten der ersten Rückzugsfläche (A3) und der ersten Ausfahrfläche (A1) kann vorrichtungstechnisch einfach ein Verbindungsventil vorgesehen sein. Über dieses können dann die Flächen (A3, A1) direkt verbunden werden.
  • In Ausfahrrichtung kann der Kolben eine zusätzliche druckentlastete Fläche (A4) aufweisen. Somit handelt es sich bei dem Mehrflächenzylinder um einen Fünf-Flächen-Zylinder im Unterschied zum eingangs erläuterten Stand der Technik DE 10 2012 020 581 , bei dem ein Vier-Flächen-Zylinder vorgesehen ist.
  • Bevorzugterweise ist die zweite Ausfahrfläche (A5) kleiner als die erste Ausfahrfläche (A1). Insbesondere beim Ausfahren im Eilhub des Kolbens muss hierdurch nur die kleine oder vergleichsweise kleine Ausfahrfläche (A5) mit Druckmittel beziehungsweise mit einem Druck beaufschlagt werden.
  • Mit Vorteil ist die zweite Rückzugsfläche (A2) kleiner als die erste Rückzugsfläche (A3). Hierdurch muss insbesondere beim Einfahren des Kolbens im Eilhub nur die kleine Rückzugsfläche (A2) mit Druckmittel beaufschlagt beziehungsweise mit einem Druck beaufschlagt werden.
  • Zum Verbinden der zweiten Ausfahrfläche (A5) mit einer ersten Druckseite der Hydromaschine kann einfach ein erstes Steuerventil vorgesehen sein. Für die zweite Rückzugsfläche (A2) kann ein zweites Steuerventil vorgesehen sein, um dieses mit einer zweiten Druckseite der Hydromaschine zu verbinden. Des Weiteren kann die erste Rückzugsfläche (A3) über ein drittes Steuerventil mit der zweiten Druckseite der Hydromaschine verbindbar sein. Vorzugsweise ist auch die erste Ausfahrfläche (A1) über ein viertes Steuerventil und das fluidisch dazu angeordnete erste Steuerventil mit der ersten Druckseite der Hydromaschine verbindbar. Eine derartige Anordnung von Steuerventilen ist vorrichtungstechnisch äußerst einfach umsetzbar und somit kostengünstig.
  • Die Steuerventile sind beispielsweise einfach als schaltbare 2/2-Wegeventile ausgestaltet. Ein Ventilschieber des ersten, zweiten und dritten Steuerventils ist hierbei vorzugsweise in Richtung einer Schließstellung mit einer Federkraft einer Ventilfeder beaufschlagt und in Richtung einer Öffnungsstellung von einer Betätigungskraft eines Aktors beaufschlagbar. Dagegen kann ein Ventilschieber des vierten Steuerventils in Richtung seiner Öffnungsstellung von einer Federkraft einer Ventilfeder beaufschlagt sein und in Richtung seiner Schließstellung von einer Betätigungskraft eines Aktors beaufschlagbar sein. Das Verbindungsventil kann entsprechend dem ersten, zweiten oder dritten Steuerventil ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist ein Hydrospeicher mit der ersten und/oder zweiten Druckseite der Hydromaschine fluidisch direkt verbindbar. Dies ist vorteilhaft für eine Dekompression des Zylinders nach dem Kraftgang beim Ausfahren oder Einfahren und/oder für eine Druckaufbauphase zur Vorspannung des Kolbens.
  • Der Hydrospeicher kann über ein erstes Speicherventil mit der ersten Druckseite der Hydromaschine direkt verbindbar sein und über ein zweites Speicherventil mit der zweiten Druckseite der Hydromaschine direkt verbindbar sein. Des Weiteren kann der Hydrospeicher über ein sich in Strömungsrichtung weg von ihm sich öffnendes erstes Rückschlagventil mit der ersten Druckseite der Hydromaschine und über ein sich in Strömungsrichtung weg von ihm sich öffnendes zweites Rückschlagventil mit der zweiten Druckseite der Hydromaschine verbindbar sein.
  • Mit Vorteil bilden der Mehrflächenzylinder und die Hydromaschine eine Einheit und sind zusammengebaut. Zusätzlich kann für die Einheit die hydraulische Schaltung vorgesehen sein. Es ist denkbar, dass die hydraulische Schaltung zusammen mit der Hydromaschine in einem Ventilblock angeordnet ist. An diesen kann eine die Hydromaschine antreibbare Antriebseinheit angeschlossen sein. Hierdurch ist auf einfache Weise eine Kompaktachse geschaffen.
  • Der Kolben des Mehrflächenzylinders kann einen Ringraum aufweisen, der von einer inneren kolbenfesten axialen Kolbenstange gebildet ist. Diese kann in eine gehäusefeste etwa hohlzylindrische Führungsstange eintauchen. Die Führungsstange wiederum kann in den Ringraum zusammen mit einem äußeren Radialbund eintauchen. Umgekehrt kann der Kolben mit einem äußeren und einem inneren Radialbund seines Außenmantels in einen Ringraum eintauchen, der von der Führungsstange und einem äußeren Gehäuse begrenzt ist. Hierdurch ist ein konstruktiv einfacher Fünf-Flächen-Zylinder geschaffen.
  • Eine ringförmige Bodenfläche des Kolbens kann dann die erste Ausfahrfläche (A1) bilden. Eine Stirnfläche der Kolbenstange kann die zweite Ausfahrfläche (A5) darstellen. Eine zur Bodenfläche weisende Ringfläche des inneren Radialbunds des Kolbens kann als zweite Rückzugsfläche (A2) vorgesehen werden. Eine zur Bodenfläche weisende Ringfläche des äußeren Radialbunds des Kolbens ist dann vorzugsweise die erste Rückzugsfläche (A3). Eine von der Bodenfläche weg weisende ringförmige Stirnfläche des Kolbens wiederum kann mit der Atmosphäre verbunden sein und die druckentlastete Fläche (A4) darstellen.
  • Der äußere Radialbund der Führungsstange und der innere Radialbund des Kolbens können sich gegenseitig hintergreifen.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in einem hydraulischen Schaltplan die erfindungsgemäße hydraulische Achse.
  • Gemäß der einzigen Figur ist eine hydraulische Achse 1 dargestellt. Diese hat einen Mehrflächenzylinder 2 (Fünf-Flächen-Zylinder), der über eine hydraulische Schaltung 4 steuerbar ist. Zur Druckmittelversorgung ist eine reversible Hydropumpe 6 vorgesehen, die von einer Antriebseinheit 8 drehzahlvariabel in zwei Dichtrichtungen antreibbar ist. Die Schaltung 4 mit der Hydropumpe 6 ist in einem Ventilblock 10 angeordnet, an den die Antriebseinheit 8 und der Mehrflächenzylinder 2 angeschlossen sind. Von dem Mehrflächenzylinder 2 sind am Ventilblock 10 vier Druckanschlüsse A, B, C und E vorgesehen. Mit dem Druckanschluss A ist eine erste Ausfahrfläche A1 eines Kolbens 12 des Mehrflächenzylinders 2 verbunden. Mit dem Druckanschluss B ist eine zweite Rückzugsfläche A2 des Kolbens 12 fluidisch in Verbindung. Eine erste Rückzugsfläche A3 des Kolbens 12 wiederum ist mit dem Druckanschluss C verbunden. Eine weitere zweite Ausfahrfläche A5 des Kolbens 12 ist mit dem Druckanschluss E in Verbindung. Außerdem ist eine in Ausfahrrichtung wirkende Fläche A4 mit einem Druckanschluss D verbunden, der wiederum mit der Atmosphäre verbunden ist, womit die Fläche A4 druckentlastet ist. Die erste äußere ringförmige Rückzugsfläche A3 ist gleich groß wie die erste ringförmige Ausfahrfläche A1. Ebenfalls gleich groß sind die kreisförmige zweite Ausfahrfläche A5 und die ringförmige zweite innere Rückzugsfläche A2. Die kleine zweite Ausfahrfläche A5 ist über ein erstes Schaltventil 14 (Steuerventil) mit einer ersten Druckseite P1 der Hydropumpe 6 verbunden. Die zweite Rückzugsfläche A2 ist über ein zweites Schaltventil 16 (Steuerventil) mit einer zweiten Druckseite P2 der Hydropumpe 6 verbunden. Fluidisch parallel zum zweiten Schaltventil 16 ist ein drittes Schaltventil 18 (Steuerventil) an die zweite Druckseite P2 der Hydropumpe 6 angeschlossen, das die erste Rückzugsfläche A3 mit der zweiten Druckseite P2 verbinden kann. Ein viertes Schaltventil 20 (Steuerventil) ist fluidisch in Reihe zum ersten Schaltventil 14 angeordnet, wobei das erste Schaltventil 14 zwischen dem vierten Schaltventil 20 und der Hydropumpe 6 angeordnet ist. Es kann die erste Ausfahrfläche A1 mit der zweiten Ausfahrfläche A5 verbinden und bei geöffnetem ersten Schaltventil 14 die erste Ausfahrfläche A1 mit der ersten Druckseite P1. Die Verbindung zur zweiten Ausfahrfläche A5 ist fluidisch zwischen dem ersten Schaltventil 14 und dem vierten Schaltventil 20 vorgesehen.
  • Über ein Verbindungsventil 22 (Schaltventil) sind die erste Ausfahrfläche A1 und die erste Rückzugsfläche A3 zusammenschaltbar. Das Verbindungsventil 22 ist im Druckmittelströmungspfad zwischen der ersten Ausfahrfläche A1 und dem vierten Schaltventil 20 angeschlossen. Vom Druckmittelströmungspfad zwischen der ersten Rückzugsfläche A3 und dem Verbindungsventil 22 zweigt der Anschluss zum dritten Schaltventil 18 ab.
  • Die Schaltung 4 weist des Weiteren einen Hydrospeicher 24 auf. Dieser ist über ein erstes Speicherventil 26 (Schaltventil) mit der ersten Druckseite P1 und über ein zweites Speicherventil 28 (Schaltventil) mit der zweiten Druckseite P2 der Hydropumpe 6 verbindbar. Das erste Speicherventil 26 ist hierbei an den Druckmittelströmungspfad zwischen der Hydropumpe 6 und dem ersten Schaltventil 14 und das zweite Speicherventil 28 an den Druckmittelströmungspfad zwischen der Hydropumpe 6 und dem zweiten Schaltventil 16 angeschlossen. Des Weiteren sind sie gemeinsam mit dem Hydrospeicher 24 verbunden. Fluidisch parallel zum jeweiligen Speicherventil 26 und 28 ist jeweils ein Rückschlagventil 30 beziehungsweise 32 vorgesehen. Diese öffnen jeweils in einer Druckmittelströmungsrichtung weg vom Hydrospeicher 24 hin zur ersten Druckseite P1 beziehungsweise zweiten Druckseite P2.
  • Der Kolben 12 des Mehrflächenzylinders 2 ist in einem Zylindergehäuse 34 gleitend geführt. Er ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei sich in seinem Inneren von seinem Boden 36 aus eine innere Kolbenstange 38 axial erstreckt. In die dadurch gebildete Ringkammer 38 taucht eine hohlzylindrische gehäusefeste Führungsstange 42 mit ihrem Mantel ein. Die Kolbenstange 38 wiederum taucht in eine vom Mantel begrenzte Zylinderkammer 44 der Führungsstange 42 ein. Die Führungsstange 42 hat endseitig einen äußeren Radialbund und der Kolben 36 hat einen inneren Radialbund, wobei sich diese hintergreifen und einen Ringraum 46 begrenzen. Des Weiteren hat der Kolben 12 einen äußeren Radialbund, mit dem er zusammen mit dem Zylindergehäuse 34 einen weiteren äußeren Ringraum 48 begrenzt. Über die Ringkammer 40 wird somit die erste Ausfahrfläche A1 mit Druckmittel beaufschlagt. Über die Zylinderkammer 44 wird die zweite Ausfahrfläche A5 mit Druckmittel beaufschlagt. Eine Druckmittelbeaufschlagung der zweiten und ersten Rückzugsfläche A2, A3 erfolgt über die Ringkammern 46 beziehungsweise 48. Die druckentlastete Fläche A4 begrenzt zusammen mit einer Innenmantelfläche des Zylindergehäuses 34 und einer Außenmantelfläche der Führungsstange 42 einen druckentlasteten Ringraum 50. Die Fläche A4 weist hierbei von den Flächen A2 und A3 weg.
  • Eine Beschreibung der Funktionsweise der hydraulischen Achse erfolgt im Folgenden.
  • Eilgang ausfahren:
  • Beim Eilgang ausfahren fördert die Hydropumpe 6 Druckmittel von ihrer zweiten Druckseite P2 zu ihrer ersten Druckseite P1. Aktoren der Schaltventile 14 und 16 sind bestromt und die Schaltventile 14, 16 sind somit geöffnet. Der Aktor des vierten Schaltventils 20 ist ebenfalls bestromt, weswegen dieses geschlossen ist. Außerdem ist der Aktor des Verbindungsventils 22 bestromt und dieses ist somit geöffnet. Die anderen Schaltventile 18, 26 und 28 sind unbestromt und geschlossen. Durch das geöffnete Verbindungsventil 22 sind die zweite Ausfahrfläche A1 und die gleich große erste Rückzugsfläche A3 zusammengeschaltet und von den anderen Kolbenflächen getrennt. Die Hydropumpe 6 fördert nun Druckmittel von der zweiten Rückzugsfläche A2 über das Schaltventil 16 zum Schaltventil 14 und weiter zur zweiten Ausfahrfläche A5, weswegen der Kolben 12 ausgefahren wird. Bei dieser Ausfahrbewegung ist somit nur die zweite Ausfahrfläche A5 druckbeaufschlagt, weswegen nur eine geringe Anzahl von Dichtungen des Mehrflächenzylinders 2 mit einem hohen Druck druckbelastet sind. Der Kolben 2 kann somit leichtgängig ausfahren.
  • Kraftgang ausfahren:
  • Die Hydropumpe 6 fördert hierbei wieder Druckmittel von der zweiten Druckseite P2 zur ersten Druckseite P1. Nun sind beide Ausfahrflächen A1 und A5 mit der Hochdruckseite der Hydropumpe 6, also der ersten Druckseite P1 verbunden. Hierfür sind die Schaltventile 14 und 20 geöffnet und das Verbindungsventil 22 ist geschlossen. Des Weiteren sind die erste und zweite Rückzugsfläche A3, A2 mit der Niederdruckseite der Hydropumpe 6, also mit ihrer zweiten Druckseite P2, in Druckmittelverbindung. Hierzu sind die fluidisch parallelen Schaltventile 16 und 18 geöffnet. Die Speicherventile 26 und 28 sind geschlossen. Die Hydropumpe 6 fördert nun Druckmittel von den Rückzugsflächen A2, A3 über die Schaltventile 16, 18 zu den Ausfahrflächen A1 und A5 über die Schaltventile 14 und 20.
  • Dekompression nach dem Kraftgang ausfahren:
  • Bei der Dekompression nach dem Kraftgang ausfahren werden die Ausfahrflächen A1 und A5 mit dem Hydrospeicher 24 verbunden und die Rückzugsflächen A2 und A3 abgesperrt. Zum Verbinden der Ausfahrflächen A1 und A5 mit dem Hydrospeicher 24 sind das erste Schaltventil 14 und das vierte Schaltventil 20 geöffnet. Des Weiteren ist das zweite Speicherventil 28 geöffnet. Das zweite Schaltventil 16, das dritte Schaltventil 18 und das Verbindungsventil 22 sind geschlossen. Die Hydropumpe 6 fördert Druckmittel von ihrer ersten Druckseite P1 zu ihrer zweiten Druckseite P2. Somit wird Druckmittel von der ersten Ausfahrfläche A1 und der zweiten Ausfahrfläche A5 über das vierte Schaltventil 20 und das erste Schaltventil 14 zum Hydrospeicher 24 über das zweite Schaltventil 28 gefördert.
  • Eilgang einfahren:
  • Beim Eilgang einfahren fördert die Hydropumpe 6 Druckmittel von ihrer ersten Druckseite P1 zu ihrer zweiten Druckseite P2. Die erste Ausfahrfläche A1 und die erste Rückzugsfläche A3 sind über das Verbindungsventil 22 zusammengeschaltet und von den anderen Kolbenflächen fluidisch getrennt. Das erste und zweite Schaltventil 14 und 16 sind geöffnet. Das dritte und vierte Schaltventil 18 und 20 sind geschlossen. Außerdem sind die Speicherventile 26 und 28 geschlossen. Die Hydropumpe 6 fördert nun Druckmittel von der zweiten Ausfahrfläche A5 über das erste Schaltventil 14 zur zweiten Rückzugsfläche A2 über das zweite Schaltventil 16.
  • Kraftgang einfahren:
  • Die Hydropumpe 6 fördert hierbei Druckmittel von ihrer ersten Druckseite P1 zu ihrer zweiten Druckseite P2. Beim Kraftgang einfahren wird Druckmittel von den Ausfahrflächen A1 und A5 zu den Rückzugsflächen A2 und A3 gefördert. Hierfür sind alle Schaltventile 14 bis 20 geöffnet. Die Speicherventile 26, 28 und das Verbindungsventil 22 sind geschlossen. Die Hydropumpe 6 fördert dann Druckmittel von den Ausfahrflächen A1 und A5 über die Schaltventile 14, 20 zu den Rückzugsflächen A2 und A3 über die Schaltventile 16, 18.
  • Dekompression nach Kraftgang einfahren:
  • Die Hydropumpe 6 fördert Druckmittel von ihrer zweiten Druckseite P2 zu ihrer ersten Druckseite P1. Mit der Dekompression werden die Rückzugsflächen A2 und A3 mit dem Hydrospeicher 24 verbunden, während die Ausfahrflächen A1 und A5 gesperrt sind. Das zweite und dritte Schaltventil 16 und 18 und das erste Speicherventil 26 sind geöffnet. Das erste Schaltventil 14 und das Verbindungsventil 22 sind geschlossen. Bei Bedarf kann auch das vierte Schaltventil 20 geschlossen werden. Die Hydropumpe 6 fördert nun Druckmittel von dem Rückzugsflächen A2 und A3 über die Schaltventile 16 und 18 zum Hydrospeicher 24 über das Speicherventil 26.
  • Druckhaltephase:
  • In der Druckhaltephase sind alle Schaltventile 14 bis 20 und das Verbindungsventil 22 geschlossen, damit Druckmittel bei den Ausfahrflächen A1, A5 und den Rückzugsflächen A2, A3 nicht entweichen kann und der Kolben 12 in seiner Position eingespannt ist.
  • Druckaufbauphase zur Vorspannung:
  • Bei der Druckaufbauphase zur Vorspannung werden die Ausfahrflächen A1 und A5 und die Rückzugsflächen A2 und A3 mit dem Hydrospeicher 24 verbunden. Die Hydropumpe 6 fördert Druckmittel von der ersten Druckseite P1 zur zweiten Druckseite P2. Das erste Schaltventil 14 und die Speicherventile 26 und 28 sind geschlossen. Die Schaltventile 16, 18 und 20 und das Verbindungsventil 22 sind geöffnet. Die Hydropumpe 6 kann nun Druckmittel von dem Hydrospeicher 24 über das erste Rückschlagventil 30 zu den Ausfahrflächen A1 und A5 und den Rückzugsflächen A2 und A3 fördern.
  • Offenbart ist eine hydraulische Achse mit einer reversiblen Hydropumpe. Die Achse hat einen Mehrflächenzylinder mit zwei Rückzugsflächen und zwei Ausfahrflächen. In einem Eilgang kann eine erste Ausfahrfläche und eine erste Rückzugsfläche zusammengeschaltet und von den übrigen Flächen getrennt werden. Zum Ausfahren ist die zweite Ausfahrfläche mit Druckmittel beaufschlagt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    hydraulische Achse
    2
    Mehrflächenzylinder
    4
    Schaltung
    6
    Hydropumpe
    8
    Antriebseinheit
    10
    Ventilblock
    12
    Kolben
    14
    erstes Schaltventil
    16
    zweites Schaltventil
    18
    drittes Schaltventil
    20
    viertes Schaltventil
    22
    Verbindungsventil
    24
    Hydrospeicher
    26
    erstes Speicherventil
    28
    zweites Speicherventil
    30
    erstes Rückschlagventil
    32
    zweites Rückschlagventil
    34
    Zylindergehäuse
    36
    Boden
    38
    Kolbenstange
    40
    Ringkammer
    42
    Führungsstange
    44
    Zylinderkammer
    46
    Ringraum
    48
    Ringraum
    50
    Ringraum
    A1
    erste Ausfahrfläche
    A2
    zweite Rückzugsfläche
    A3
    erste Rückzugsfläche
    A4
    druckentlastete Fläche
    A5
    zweite Ausfahrfläche
    P1
    erste Druckseite
    P2
    zweite Druckseite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009043034 [0003]
    • DE 102012020581 [0004, 0009, 0020]

Claims (12)

  1. Hydraulische Achse mit einer reversiblen Hydromaschine (6) und mit einer hydraulischen Schaltung (4), die Steuerventile (14 bis 22) zum Betätigen eines Kolbens eines Mehrflächenzylinders in einem Eilgang und einem Kraftgang hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12) zwei Rückzugsflächen (A2, A3) und zwei Ausfahrflächen (A1, A5) hat, wobei im Eilgang die erste Ausfahrfläche (A1) und die erste Rückzugsfläche (A3) weitgehend drucklos über die Schaltung zusammenschaltbar sind, und wobei im Eilgang beim Ausfahren die zweite Ausfahrfläche (A5) mit Druckmittel angesteuert ist.
  2. Achse nach Anspruch 1, wobei im Eilgang beim Einfahren die zweite Rückzugsfläche (A2) mit Druckmittel angesteuert ist und die erste Ausfahrfläche (A1) und die erste Rückzugsfläche (A3) weitgehend drucklos über die Schaltung zusammenschaltbar sind.
  3. Achse nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Kraftgang beim Ausfahren die Ausfahrflächen (A1, A5) zusammengeschaltet sind, und wobei im Kraftgang beim Ausfahren die Rückzugsflächen (A2, A3) zusammengeschaltet sind.
  4. Achse nach Anspruch 3, wobei im Kraftgang beim Ausfahren die zusammengeschalteten Rückzugsflächen (A2, A3) über die Hydromaschine (6) mit den zusammengeschalteten Ausfahrflächen (A1, A5) verbunden sind.
  5. Achse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Kraftgang beim Einfahren die Rückzugsflächen (A2, A3) zusammengeschaltet sind, und wobei im Kraftgang beim Einfahren die Ausfahrflächen (A1, A5) zusammengeschaltet sind.
  6. Achse nach Anspruch 5, wobei im Kraftgang beim Einfahren die zusammengeschalteten Rückzugsflächen (A2, A3) über die Hydromaschine (6) mit den zusammengeschalteten Ausfahrflächen (A1, A5) verbunden sind.
  7. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausfahrfläche (A1) und die erste Rückzugsfläche (A3) im Wesentlichen gleich groß sind und/oder wobei die zweite Ausfahrfläche (A5) und die zweite Rückzugsfläche (A2) im Wesentlichen gleich groß sind.
  8. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Rückzugsfläche (A3) und die erste Ausfahrfläche (A1) über ein Verbindungsventil (22) zusammenschaltbar sind.
  9. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausfahrfläche (A5) kleiner als die erste Ausfahrfläche (A1) ist und/oder wobei die zweite Rückzugsfläche (A2) kleiner als die erste Rückzugsfläche (A3) ist.
  10. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ausfahrfläche (A5) über ein erstes Steuerventil (14) mit einer ersten Druckseite (P1) der Hydromaschine (6) verbindbar ist, und wobei die zweite Rückzugsfläche (A2) über ein zweites Steuerventil (16) mit einer zweiten Druckseite (P2) der Hydromaschine (6) verbindbar ist, und wobei die erste Rückzugsfläche (A3) über ein drittes Steuerventil (18) mit der zweiten Druckseite (P2) der Hydromaschine verbindbar ist, und wobei die erste Ausfahrfläche (A1) über ein viertes Steuerventil (20) und über das fluidisch in Reihe dazu angeordnete erste Steuerventil (14) mit der ersten Druckseite (P1) der Hydromaschine (6) verbindbar ist.
  11. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Hydrospeicher (24) vorgesehen ist, der mit beiden Druckseiten (P1, P2) der Hydromaschine verbindbar ist.
  12. Achse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaltventile (14 bis 22) in einem gemeinsamen Ventilblock (10) zusammen mit der Hydromaschine (6) und dem Hydrospeicher (24) angeordnet sind, wobei der Mehrflächenzylinder (2) an den Ventilblock (10) anschließbar ist.
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