DE102014016296B4

DE102014016296B4 - Hydraulikanordnung zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung und Vorrichtung zum Fügen und/oder Stanzen und/oder Schweißen mehrerer Partner umfassend eine entsprechende Hydraulikanordnung

Info

Publication number: DE102014016296B4
Application number: DE102014016296.6A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Eh D GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2020-10-29
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: DE102014016296A1

Abstract

Hydraulikanordnung (1) zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung (2), umfassend:- eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (2), mit einem in einem Zylinder (7) bewegbar gelagerten, einseitig mit einer Kolbenstange (8) verbundenen Kolben (9), wobei der Kolben (9) zwischen einer eingefahrenen Stellung, in welcher der Kolben (9) mit einer der Kolbenstange (8) abgewandten ersten Kolbenfläche (9a) im Bereich einer ersten Zylinderbodenfläche (7a) angeordnet ist oder anliegt, und einer ausgefahrenen Stellung, in welcher der Kolben (9) mit einer der Kolbenstange (8) zugewandten zweiten Kolbenfläche (9b) im Bereich einer zweiten Zylinderbodenfläche (7b) angeordnet ist, oder an dieser anliegt, oder umgekehrt, bewegbar ist, wobei zwischen der ersten Kolbenfläche (9a) und der Zylinderinnenwandung ein erster Zylinderraum (7c) ausbildbar und zwischen der zweiten Kolbenfläche (9b) und der Zylinderinnenwandung ein zweiter Zylinderraum (7d) ausbildbar ist,- eine Fördereinrichtung (3), die zur Förderung eines Hydraulikfluids in den ersten Zylinderraum (7c) oder in den zweiten Zylinderraum (7d) der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) eingerichtet ist,- eine zwischen die Fördereinrichtung (3) und die Kolben-Zylinder-Anordnung (2) geschaltete Ventilanordnung (4),-ein Kompensator (5), der zum zumindest zeitweisen Volumenausgleich von Hydraulikfluid bei sich bewegender Kolbenstange (8) und/oder thermisch- oder druckbedingter Volumenänderung des Hydraulikfluids eingerichtet ist,- eine zwischen die Ventilanordnung (4) und die Kolben-Zylinder-Anordnung (2) geschaltete Umschalteinrichtung (6), die in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar ist, wobei- die Umschalteinrichtung (6) unterhalb einer bestimmten, gegen die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in eine erste Schaltstellung schaltbar oder geschaltet ist, in welcher ersten Schaltstellung über den zweiten Zylinderraum (7d) aus der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid über die Umschalteinrichtung (6) in den ersten Zylinderraum (7c) führbar ist und- die Umschalteinrichtung (6) oberhalb einer bestimmten, gegen die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in eine zweite Schaltstellung schaltbar oder geschaltet ist, in welcher zweiten Schaltstellung über den zweiten Zylinderraum (7d) aus der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid über die Umschalteinrichtung (6) in den Kompensator (5) führbar ist, wobeiin einem ersten Ventilraum (12) der Ventilanordnung (4) eine Schaltanordnung (16), aufweisend einen in einem Schaltzylinder (17) bewegbar gelagerten Schaltkolben (18) ausgebildet ist, wobei der Schaltkolben (18) zwischen einer Schließstellung, in welcher er derart angeordnet ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen einem ersten Ventilraumabschnitt (12a) und einem zweiten Ventilraumabschnitt (12b) nicht freigegeben ist, und einer Offenstellung, in welcher er derart angeordnet ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt (12a) und dem zweiten Ventilraumabschnitt (12b) freigegeben ist, oder umgekehrt, bewegbar ist, wobeidie Schaltanordnung (16) zwischen einer ersten Ventileinrichtung (19), die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (20) bewegbar gelagerten Ventilkolben (21) umfasst, und einer zweiten Ventileinrichtung (22), die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (23) bewegbar gelagerten Ventilkolben (24) umfasst, ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung.
Der Einsatz von Hydraulikanordnungen zur Steuerung einer Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. insbesondere zur Steuerung der Bewegung eines Kolbens einer Kolben-Zylinder-Anordnung zwischen einer in einem Zylinder eingefahrenen Stellung und einer aus dem Zylinder ausgefahrenen Stellung, oder umgekehrt, ist bekannt.
In der Praxis werden entsprechende Hydraulikanordnungen insbesondere zur Steuerung von als Differentialschaltungen bzw. Differentialzylinder bezeichneten Kolben-Zylinder-Anordnungen eingesetzt. Hierbei strömt ein Hydraulikfluid im Rahmen der Bewegung des Kolbens in eine ausgefahrene Stellung von einer ringförmigen kleineren Kolbenfläche auf eine scheibenförmige größere Kolbenfläche. Bei der beschriebenen Kolbenbewegung erhöht sich zwar die Ausfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Verhältnisses der wirksamen Kolbenflächen, jedoch erniedrigt sich die über den Kolben ausübbare Kraft in Ausfahrrichtung in gleichem Maße.
Bei entsprechenden Hydraulikanordnungen ist die Ansteuerung der Kolbenbewegung regelmäßig über ein einer Kolben-Zylinder-Anordnung vorgeschaltetes elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbares Ventil realisiert. Die Steuerung erfolgt derart, dass bei einem Ausfahren des Kolbens, d. h. bei einer Bewegung des Kolbens in die ausgefahrene Stellung, beide Kolbenflächen mit gleichem Druck beaufschlagt werden. Bei einem Einfahren des Kolbens, d. h. bei einer Bewegung des Kolbens in die eingefahrene Stellung, wird die kleinere Kolbenfläche weiterhin mit entsprechendem Druck beaufschlagt, das Hydraulikfluid kann auf der Seite der größeren Kolbenfläche über das elektrisch ansteuerbare Ventil aus der Kolben-Zylinder-Anordnung ausströmen. Sofern beim Ausfahren des Kolbens eine der größeren Kolbenfläche entsprechende Kraft realisiert werden soll, müssen weitere Maßnahmen, d. h. insbesondere weitere elektrisch ansteuerbare Ventile, vorgesehen werden, welche die „Ausfahrseite“ der Kolben-Zylinder-Anordnung entlasten.
Die bekannten Hydraulikanordnungen sind zur Steuerung entsprechender, insbesondere doppelt wirkender, Kolben-Zylinder-Anordnungen sonach sowohl anlagen- als auch steuerungstechnisch vergleichsweise aufwändig aufgebaut.
DE 10 2009 021 831 A1 offenbart eine Wegeventilanordnung mit einem Ventilschieber zur Steuerung der Druckmittelverbindung zwischen einem Druckanschluss, einem Tankanschluss und zwei Verbraucheranschlüssen.
DE 10 2008 064 139 A1 offenbart eine hydraulische Steueranordnung zur Druckmittelversorgung zumindest eines Verbrauchers, wobei im Vorlauf zum Verbraucher ein stetig verstellbares Wegeventil und ein diesem nachgeschaltetes Senkbremsventil und im Rücklauf vom Verbraucher ein weiteres Senkbremsventil und ein diesem nachgeschaltetes stetig verstellbares Wegeventil angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Hydraulikanordnung zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere hydraulischen, Kolben-Zylinder-Anordnung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hydraulikanordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zum Fügen und/oder Stanzen und/oderSchweißen mehrerer Partner umfassend eine entsprechende Hydraulikanordnung gemäß Anspruch 16 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Hydraulikanordnung.
Die hierin beschriebene Hydraulikanordnung dient der Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung bzw. ist zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung eingerichtet. Die Hydraulikanordnung umfasst als wesentliche Bestandteile wenigstens eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung, wenigstens eine Fördereinrichtung, wenigstens eine Ventilanordnung, wenigstens einen Kompensator und wenigstens eine Umschalteinrichtung. Aufbau, Funktion und Zusammenwirken der genannten Bestandteile werden im Weiteren näher beschrieben.
Arbeitsmedium der Hydraulikanordnung ist, wie sich im Weiteren ergibt, ein Hydraulikfluid, d. h. insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit, wie z. B. ein Hydrauliköl oder dergleichen. Die genannten Bestandteile der Hydraulikanordnung sind über geeignete Leitungsverbindungen, insbesondere Hydraulikkanäle, verbunden.
Die hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung, im Weiteren kurz als Kolben-Zylinder-Anordnung bezeichnet, umfasst einen in einem Zylinder bewegbar gelagerten, einseitig mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben. Der Kolben ist zwischen einer eingefahrenen Stellung, in welcher er mit einer der Kolbenstange abgewandten ersten Kolbenfläche bzw. ersten Kolbenwirkfläche an einer ersten Zylinderbodenfläche anliegt, und einer ausgefahrenen Stellung, in welcher er mit einer der Kolbenstange zugewandten zweiten Kolbenfläche bzw. zweiten Kolbenwirkfläche an einer zweiten Zylinderbodenfläche anliegt, oder umgekehrt, bewegbar gelagert. Bei der ersten Kolbenfläche handelt es sich typischerweise um eine Kolbenscheibenfläche, bei der zweiten Kolbenfläche handelt es sich typischerweise um eine im Vergleich zu der ersten Kolbenfläche flächenmäßig kleinere Kolbenringfläche. Der Kolben umfasst sonach in Form der ersten und der zweiten Kolbenflächen zwei flächenmäßig unterschiedliche große Wirkflächen. Aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung typischerweise als ein Differentialzylinder ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen Differentialzylinder umfasst.
Zwischen der ersten Kolbenfläche und der Zylinderinnenwandung ist ein erster Zylinderraum ausbildbar. Der erste Zylinderraum wird bei einer Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung ausgebildet und ist in der vollständig ausgefahrenen Stellung des Kolbens vollständig ausgebildet. Zwischen der zweiten Kolbenfläche und der Zylinderinnenwandung ist ein zweiter Zylinderraum ausbildbar. Der zweite Zylinderraum wird bei einer Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der eingefahrenen Stellung ausgebildet und ist in der vollständig eingefahrenen Stellung des Kolbens vollständig ausgebildet.
Die Fördereinrichtung dient der Förderung des oder eines Hydraulikfluids durch die Hydraulikanordnung, d. h. insbesondere der Förderung des oder eines Hydraulikfluids in oder aus der Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. insbesondere in den ersten Zylinderraum oder aus dem ersten Zylinderraum bzw. in den zweiten Zylinderraum oder aus dem zweiten Zylinderraum und ist hierzu entsprechend eingerichtet. Die Fördereinrichtung kann als eine, insbesondere motorisch antreibbare oder angetriebene, Pumpeneinrichtung ausgebildet sein oder wenigstens eine solche umfassen. Bevorzugt kann es sich dabei um eine in einem Zwei- oder gegebenenfalls Vierquadrantenbetrieb betreibbare Pumpeneinrichtung handeln.
Die Fördereinrichtung ist zweckmäßig mit dem Kompensator verbunden, so dass über die Fördereinrichtung in dem Kompensator gespeichertes Hydraulikfluid auch aus dem Kompensator nachförderbar, d. h. typischerweise absaugbar, ist. Derart ist es möglich, vermittels der Fördereinrichtung fehlendes Hydraulikfluid aus dem Kompensator nachzufördern.
Die Ventilanordnung ist zwischen die Kolben-Zylinder-Anordnung und die Fördereinrichtung geschaltet. Wie sich im Weiteren ergibt, ist über die Ventilanordnung wenigstens eine Durchsströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid von der Fördereinrichtung in die Kolben-Zylinder-Anordnung realisierbar. Mithin ist es insbesondere möglich, ein Hydraulikfluid vermittels der Fördereinrichtung durch die Ventilanordnung in die Kolben-Zylinder-Anordnung zu fördern.
Der Kompensator dient der zumindest zeitweisen Speicherung von Hydraulikfluid und ist hierzu entsprechend eingerichtet. Es ist also möglich, eine bestimmte Menge an Hydraulikfluid in den Kompensator zu fördern und in dieser im Sinne eines Zwischenspeichers für einen bestimmten Zeitraum zu speichern. Der Kompensator kann z. B. als ein Niederdruckspeicher ausgebildet sein oder wenigstens einen solchen umfassen.
Zwischen die Ventilanordnung und die Kolben-Zylinder-Anordnung ist eine Umschalteinrichtung geschaltet. Die Umschalteinrichtung ist in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft, d. h. insbesondere einer der Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung entgegen wirkenden Kraft, selbsttätig in wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar. Die Kraft ist typischerweise mit dem Druck des Hydraulikfluids korreliert, welcher sich bei der Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung bildet bzw. ändert. Da der in Ausfahrrichtung befindliche Zylinderraum abgesperrt bleibt, kann der Kolben z. B. bei Stillstand der Hydraulikpumpe nicht selbstständig ausfahren. Dies ist nur dann möglich, wenn die Hydraulikpumpe wieder zu fördern beginnt.
Unterhalb einer bestimmten gegen die Bewegung des Kolbens in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft (Widerstandskraft) und somit unterhalb eines bestimmten Drucks des Hydraulikfluids bzw. unterhalb eines bestimmten Druckniveaus des Hydraulikfluids in der Kolben-Zylinder-Anordnung ist die Umschalteinrichtung selbsttätig in eine erste Schaltstellung schaltbar oder geschaltet. In der ersten Schaltstellung ist aus der Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. insbesondere aus dem zweiten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid in die Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. in den ersten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, rückführbar.
Oberhalb einer bestimmten gegen die Bewegung des Kolbens in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft (Widerstandskraft) und somit oberhalb eines bestimmten Drucks des Hydraulikfluids bzw. oberhalb eines bestimmten Druckniveaus des Hydraulikfluids in der Kolben-Zylinder-Anordnung ist die Umschalteinrichtung selbsttätig in eine zweite Schaltstellung schaltbar oder geschaltet. In der zweiten Schaltstellung ist aus der Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. insbesondere aus dem zweiten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid nicht in die Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. nicht in den ersten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, rückführbar, sondern in den Kompensator führbar.
Mit anderen Worten ist ein bestimmter Kraftgrenzwert bzw. Kraftgrenzwertbereich gegeben, bei dessen Überschreiten ein selbsttätiges Schalten der Umschalteinrichtung in die zweite Schaltstellung und bei dessen Unterschreiten ein selbsttätiges Schalten der Umschalteinrichtung in die erste Schaltstellung erfolgt.
Wesentlich an der Umschalteinrichtung ist, dass das Schalten bzw. Umschalten zwischen den wenigstens zwei Schaltstellungen selbsttätig, d. h. ohne gesonderten antriebs- bzw. steuerungstechnischen Aufwand, erfolgt. Die Umschalteinrichtung ist sonach dazu eingerichtet, in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung selbststätig in die beschriebenen Schaltstellungen zu schalten. Dies kann beispielsweise über eine als ein selbsttätig schaltendes Wegeventil, insbesondere ein selbsttätig schaltendes Drei-Zwei-Wegeventil, ausgebildete oder wenigstens ein solches Wegeventil umfassende Umschalteinrichtung realisiert sein. Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Stand der Technik ist bei der hierin beschriebenen Hydraulikanordnung ein elektrisch ansteuerbares Wegeventil nicht erforderlich. Die Hydraulikanordnung ist deshalb sowohl in anlagen- als auch steuerungstechnischer Hinsicht vergleichsweise einfach aufgebaut.
Über die Hydraulikanordnung lassen sich gleichzeitig mehrere Funktionen realisieren, welche häufig im Rahmen des Einsatzes dieser im Bereich der Füge-Schweiss- und/oder Stanztechnik, d. h. insbesondere bei Biege-, Klemm-, Press- und/oder Stanzvorgängen, erforderlich bzw. vorteilhaft sind, welche nachfolgend anhand eines Anwendungsbeispiels erläutert werden.
Der typischerweise über die Kolbenstange mit einem entsprechenden Werkzeug, d. h. z. B. einem Füge- oder Stanzwerkzeug, gekoppelte Kolben kann mit hoher Geschwindigkeit in einem so genannten Eilgang so lange ausfahren, bis die auf den Kolben wirkende Kraft oberhalb der vorstehend erwähnten bestimmten Kraft liegt. Bis zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Umschalteinrichtung in der ersten Schaltstellung. Das aus der Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. aus dem zweiten Zylinderraum, ausströmende Hydraulikfluid wird über die Umschalteinrichtung entsprechend zurück in die Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. in den ersten Zylinderraum, geführt. Nach Umschalten der Umschalteinrichtung in die zweite Schaltstellung bewegt sich der Kolben mit vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit und größerer Kraft. Das aus der Kolben-Zylinder-Anordnung, d. h. aus dem zweiten Zylinderraum, ausströmende Hydraulikfluid wird über die Umschalteinrichtung in den Kompensator geführt. Eine Bewegung des Kolbens von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung (Rückhub) kann wiederum mit hoher Geschwindigkeit, d. h. in einem Eilgang, erfolgen.
Im Folgenden werden zweckmäßige Ausführungsformen der zwischen die Fördereinrichtung und die Kolben-Zylinder-Anordnung geschalteten Ventilanordnung näher erläutert.
Die Ventilanordnung kann einen ersten Ventilraum mit zwei miteinander kommunizierenden Ventilraumabschnitten umfassen. Ein erster Ventilraumabschnitt weist wenigstens ein Anschlusselement zum Anschluss der Ventilanordnung an die Fördereinrichtung auf bzw. ist mit wenigstens einem solchen Anschlusselement verbunden. Ein zweiter Ventilraumabschnitt weist wenigstens ein Anschlusselement zum Anschluss der Ventilanordnung an die Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere an den ersten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, auf bzw. ist mit wenigstens einem solchen Anschlusselement verbunden. Der erste Ventilraumabschnitt und der zweite Ventilraumabschnitt kommunizieren miteinander, d. h. diese gehen unmittelbar in einander über. Über den ersten Ventilraum ist die weiter oben erwähnte und weiter unten näher erläuterte Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid durch die Ventilanordnung gegeben.
In dem oder einem entsprechenden ersten Ventilraum der Ventilanordnung ist eine Schaltanordnung, aufweisend einen in einem Schaltzylinder bewegbar gelagerten Schaltkolben ausgebildet. Der Schaltkolben ist zwischen einer Schließstellung, in welcher er derart innerhalb des ersten Ventilraums angeordnet bzw. bewegt ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt und dem zweiten Ventilraumabschnitt nicht freigegeben ist, und einer Offenstellung, in welcher er derart innerhalb des ersten Ventilraums angeordnet bzw. bewegt ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt und dem zweiten Ventilraumabschnitt freigegeben ist, oder umgekehrt, bewegbar gelagert. Der erste Ventilraum umfasst sonach eine zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt und dem mit diesem kommunizierenden zweiten Ventilraumabschnitt gebildete Strömungsöffnung, welche über den Schaltkolben freigegeben bzw. nicht freigegeben werden kann. Der Schaltkolben befindet sich entsprechend in der Schließstellung in dem ersten Ventilraumabschnitt, sodass er die Strömungsöffnung verschließt, und in der Offenstellung in dem zweiten Ventilraumabschnitt, sodass er die Strömungsöffnung nicht verschließt. Der Schaltzylinder ist entsprechend typischerweise durch den ersten Ventilraumabschnitt gebildet bzw. begrenzt.
Die Schaltanordnung ist zwischen einer ersten Ventileinrichtung, die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder bewegbar gelagerten Ventilkolben umfasst, und einer zweiten Ventileinrichtung, die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder bewegbar gelagerten Ventilkolben umfasst, ausgebildet. Jeweilige Ventilkolben sind in einer jeweiligen Schließstellung typischerweise gegen einen jeweils zugeordneten Ventilsitz bewegt, so dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid durch die jeweilige Ventileinrichtung nicht freigegeben ist. Entsprechend sind jeweilige Ventilkolben in einer jeweiligen Offenstellung typischerweise nicht gegen einen jeweils zugeordneten Ventilsitz bewegt, so dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid durch die jeweilige Ventileinrichtung freigegeben ist.
Strukturell betrachtet, kann die erste Ventileinrichtung einen Ventilkolben mit wenigstens einem Ventilkolbenabschnitt und einen einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder mit wenigstens einem zu dem wenigstens einen Ventilkolbenabschnitt korrespondierenden Ventilzylinderabschnitt umfassen. Auch die zweite Ventileinrichtung kann einen Ventilkolben mit wenigstens einem Ventilkolbenabschnitt und einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder mit wenigstens einem zu dem wenigstens einen Ventilkolbenabschnitt korrespondierenden Ventilzylinderabschnitt umfassen.
Zweckmäßig kann die erste Ventileinrichtung einen Ventilkolben mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten aufweisen. Ein erster Ventilkolbenabschnitt weist dabei eine erste Ventilkolbenquerschnittsfläche, ein zweiter Ventilkolbenabschnitt eine im Vergleich zu der ersten Ventilkolbenquerschnittsfläche kleinere zweite Ventilkolbenquerschnittsfläche und ein zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt ausgebildeter respektive sich zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt erstreckender dritter Ventilkolbenabschnitt eine sich in Richtung des zweiten Ventilkolbenabschnitts querschnittlich verjüngende dritte Ventilkolbenquerschnittsfläche auf. Der dritte Ventilkolbenabschnitt ist entsprechend typischerweise kegel- bzw. konusförmig ausgebildet. Ferner weist die erste Ventileinrichtung einen Ventilzylinder mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten auf.
Durch die vorstehend beschriebene geometrisch-konstruktive Ausgestaltung der ersten Ventileinrichtung lässt sich eine Dämpfungswirkung realisieren, weshalb die Ventilkolbenabschnitte auch als Dämpfungskolben bzw. die Ventilzylinderabschnitte auch als Dämpfungszylinder bezeichnet bzw. erachtet werden können. Die besondere geometrisch-konstruktive Gestaltung der Ventileinrichtung mit den wie beschrieben unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten bzw. Ventilzylinderabschnitten bedingt, dass bei einem Schließen der ersten Ventileinrichtung gleichzeitig der erste Ventilkolbenabschnitt mit zugehörigem Ventilzylinderabschnitt und der zweite Ventilkolbenabschnitt mit zugehörigem Ventilzylinderabschnitt zur Überdeckung kommen. Die Menge des in einem dabei zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt und dem zugehörigen ersten Ventilzylinderabschnitt sowie dem zweiten Ventilkolbenabschnitt und dem zugehörigen zweiten Ventilzylinderabschnitt gebildeten Raum enthaltenen Hydraulikfluids muss nunmehr zwischen entsprechend gebildeten ringartigen Spalten der jeweiligen Ventilkolbenabschnitte bzw. Ventilzylinderabschnitte definiert ausströmen, was in einer Dämpfungswirkung resultiert.
Alternativ oder ergänzend kann auch die zweite Ventileinrichtung einen entsprechenden Ventilkolben mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten und einen entsprechenden Ventilzylinder mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten aufweisen. Es gelten vorstehende Ausführungen im Zusammenhang mit der ersten Ventileinrichtung analog.
Die Schaltanordnung, die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung können über ein, insbesondere innerhalb eines der Ventilanordnung zugehörigen Gehäuseteils, bewegbar gelagertes, insbesondere bolzenartiges, Verbindungselement bewegungsgekoppelt sein. Die Schaltanordnung, die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung können sonach vermittels eines entsprechenden Verbindungselements starr gekoppelt sein, woraus sich eine Bewegungskopplung ergibt. Die Bewegungskopplung ermöglicht eine simultane bzw. gleichförmige Bewegung der Schaltanordnung, der ersten Ventileinrichtung und der zweiten Ventileinrichtung respektive jeweiliger bewegbar gelagerter Komponenten, d. h. insbesondere des schaltanordnungsseitigen Schaltkolbens sowie jeweiliger ventileinrichtungsseitiger Ventilkolben. Die bewegbaren Komponenten der Schaltanordnung, der ersten Ventileinrichtung und der zweiten Ventileinrichtung sind dabei derart relativ zueinander beabstandet an das Verbindungselement gekoppelt, dass bei einer Offenstellung der ersten Ventileinrichtung sowohl die Schaltungsanordnung als auch die zweite Ventileinrichtung in einer Schließstellung befindlich ist und umgekehrt.
Das Verbindungselement kann über wenigstens ein, insbesondere innerhalb eines der Ventilanordnung zugehörigen Gehäuseteils, angeordnetes oder ausgebildetes Federelement mit einer Federkraft (druck)beaufschlagt sein. Das wenigstens eine Federelement kann dabei mit einem ersten Ende an einem im Bereich eines freien Endes des Verbindungselements angeordneten oder ausgebildeten Kolbenelement und mit einem zweiten Ende an einer dem Kolbenelement gegenüber liegenden Innenwandung des oder eines Gehäuseteils der Ventilanordnung verbunden sein. Bei dem Federelement kann es sich z. B. um eine Druckfeder handeln.
Die Federkraft des Federelements ist zweckmäßig so gewählt, dass diese den Schaltkolben der Schaltanordnung in die Schließstellung bewegt. Dies geschieht selbstverständlich unter der Voraussetzung, dass keine der Federkraft entgegen wirkenden größeren Kräfte auf den Schaltkolben wirken. Über das Federelement lässt sich sonach eine Grundstellung des Schaltkolbens der Schaltanordnung definieren, welche der Schließstellung des Schaltkolbens entspricht.
Die Anordnung der ersten Ventileinrichtung betreffend ist es möglich, dass die erste Ventileinrichtung zwischen dem ersten Ventilraum und einem mit diesem kommunizierenden zweiten Ventilraum angeordnet ist. Der zweite Ventilraum ist typischerweise oberhalb des ersten Ventilraums ausgebildet und weist zweckmäßig wenigstens ein Anschlusselement zum Anschluss der ersten Ventileinrichtung respektive der Ventilanordnung an den Kompensator auf bzw. ist zweckmäßig mit wenigstens solchen Anschlusselement verbunden.
Die Anordnung der zweiten Ventileinrichtung betreffend ist es möglich, dass die zweite Ventileinrichtung in einem zu dem ersten Ventilraum separaten, d. h. nicht mit dem ersten Ventilraum, typischerweise auch mit keinem anderen Ventilraum kommunizierenden, dritten Ventilraum angeordnet ist. Der dritte Ventilraum ist typischerweise unterhalb des ersten Ventilraums ausgebildet und weist wenigstens zwei miteinander kommunizierende Ventilraumabschnitte auf. Die zweite Ventileinrichtung ist dabei zwischen einem ersten Ventilraumabschnitt und einem zweiten Ventilraumabschnitt angeordnet.
Der erste Ventilraumabschnitt des dritten Ventilraums weist zweckmäßig wenigstens ein Anschlusselement zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung respektive der Ventilanordnung an die Kolben-Zylinder-Anordnung, insbesondere den zweiten Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Anordnung, auf bzw. ist zweckmäßig mit wenigstens einem solchen Anschlusselement verbunden. Der zweite Ventilraumabschnitt des dritten Ventilraums weist zweckmäßig wenigstens ein Anschlusselement zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung respektive der Ventilanordnung an die Umschalteinrichtung auf bzw. ist zweckmäßig mit wenigstens einem solchen Anschlusselement verbunden.
Die Erfindung betrifft neben der Hydraulikanordnung auch eine Vorrichtung zum Fügen, Schweißen und/oder Stanzen mehrerer Füge-, Schweiß- und/oder Stanzpartner. Die Vorrichtung umfasst wenigstens eine wie beschriebene Hydraulikanordnung sowie ein mit dem Kolben, insbesondere der Kolbenstange, der Kolben-Zylinder-Anordnung koppelbares oder gekoppeltes Füge- und/oder Stanzwerkzeug. Zu der Vorrichtung gelten sämtliche Ausführungen zu der Hydraulikanordnung analog.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 - 3 je eine Prinzipdarstellung einer Hydraulikanordnung in unterschiedlichen Schaltstellungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die 1 - 3 zeigen jeweils eine Prinzipdarstellung einer Hydraulikanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer teilgeschnittenen Ansicht.
Die Hydraulikanordnung 1 dient zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 2 bzw. ist zur Steuerung wenigstens einer solchen Kolben-Zylinder-Anordnung 2 eingerichtet und umfasst als wesentliche Bestandteile entsprechend eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 2, eine Fördereinrichtung 3, eine Ventilanordnung 4, einen Kompensator 5 und eine Umschalteinrichtung 6. Die genannten Bestandteile der Hydraulikanordnung 1 sind über nicht näher bezeichnete Leitungsverbindungen, insbesondere Hydraulikkanäle, verbunden.
Das Arbeitsmedium der Hydraulikanordnung 1 ist ein Hydraulikfluid, d. h. eine Hydraulikflüssigkeit in Form eines Hydrauliköls oder dergleichen.
Die hier als ein als ein Differentialzylinder ausgebildete Kolben-Zylinder-Anordnung 2 umfasst einen in einem Zylinder 7 bewegbar gelagerten, einseitig mit einer Kolbenstange 8 verbundenen Kolben 9. Der Kolben 9 ist zwischen einer eingefahrenen Stellung, in welcher er mit einer der Kolbenstange 8 abgewandten ersten Kolbenfläche 9a bzw. ersten Kolbenwirkfläche an einer ersten Zylinderbodenfläche 7a anliegt, und einer ausgefahrenen Stellung, in welcher er mit einer der Kolbenstange 8 zugewandten zweiten Kolbenfläche 9b bzw. zweiten Kolbenwirkfläche an einer zweiten Zylinderbodenfläche 7b anliegt, oder umgekehrt, bewegbar gelagert (vgl. auch 2, 3). Bei der ersten Kolbenfläche 9a handelt es sich um eine Kolbenscheibenfläche, bei der zweiten Kolbenfläche 9b handelt es sich um eine im Vergleich zu der ersten Kolbenfläche 9a flächenmäßig kleinere Kolbenringfläche. Die Kolbenfläche 9a und die zweite Kolbenfläche 9b bilden sonach zwei flächenmäßig unterschiedliche große Wirkflächen des Kolbens 9.
Zwischen der ersten Kolbenfläche 9a und der Zylinderinnenwandung ist ein erster Zylinderraum 7c ausbildbar. Der erste Zylinderraum 7c wird bei einer Bewegung des Kolbens 9 in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung ausgebildet und ist entsprechend in der vollständig ausgefahrenen Stellung des Kolbens 9 vollständig ausgebildet. Zwischen der zweiten Kolbenfläche 9b und der Zylinderinnenwandung ist ein zweiter Zylinderraum 7d ausbildbar. Der zweite Zylinderraum 7d wird bei einer Bewegung des Kolbens 9 in die oder in Richtung der eingefahrenen Stellung ausgebildet und ist entsprechend in der vollständig eingefahrenen Stellung des Kolbens 9 vollständig ausgebildet.
Die Fördereinrichtung 3 dient der Förderung des Hydraulikfluids durch die Hydraulikanordnung 1, d. h. insbesondere der Förderung des Hydraulikfluids in oder aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. insbesondere in den ersten Zylinderraum 7c oder aus dem ersten Zylinderraum 7c bzw. in den zweiten Zylinderraum 7d oder aus dem zweiten Zylinderraum 7d und ist hierzu entsprechend eingerichtet. Die Fördereinrichtung 3 ist hier als eine über einen elektrischen Motor 10 angetriebene Pumpeneinrichtung ausgebildet. Bevorzugt kann es sich dabei um eine in einem Zwei- oder gegebenenfalls Vierquadrantenbetrieb betreibbare Pumpeneinrichtung handeln.
Ersichtlich ist die Fördereinrichtung 3, hier unter Zwischenschaltung eines Druckbegrenzungsventils 11, mit dem Kompensator 5 verbunden, so dass über die Fördereinrichtung 3 in dem Kompensator 5 gespeichertes Hydraulikfluid nachförderbar, d. h. bzw. absaugbar ist. Derart ist es möglich, vermittels der Fördereinrichtung 3 fehlendes Hydraulikfluid über das Rückschlagventil 35 aus dem Kompensator 5 nachzufördern.
Der Kompensator 5 dient dem zumindest zeitweisen Volumenausgleich von Hydraulikfluid bei sich bewegender Kolbenstange und/oder thermisch- oder druckbedingter Volumenänderung des Fluids und ist hierzu entsprechend eingerichtet. Es ist also möglich, eine bestimmte Menge an Hydraulikfluid in den Kompensator 5 zu fördern und in diesem im Sinne eines Zwischenspeichers für einen bestimmten Zeitraum zu speichern. Der Kompensator 5 ist hier als ein Niederdruckspeicher ausgebildet.
Die zwischen die Kolben-Zylinder-Anordnung 2 und die Fördereinrichtung 3 geschaltete Ventilanordnung 4 umfasst in einem Ventilgehäuse 15 einen ersten Ventilraum 12 mit zwei miteinander kommunizierenden Ventilraumabschnitten 12a, 12b. Ein erster Ventilraumabschnitt 12a weist ein Anschlusselement 13 zum Anschluss der Ventilanordnung 4 an die Fördereinrichtung 3 auf. Ein zweiter Ventilraumabschnitt 12b weist ein Anschlusselement 14 zum Anschluss der Ventilanordnung an die Kolben-Zylinder-Anordnung 2, insbesondere an den ersten Zylinderraum 7c der Kolben-Zylinder-Anordnung 2. Der erste Ventilraumabschnitt 12a und der zweite Ventilraumabschnitt 12 b kommunizieren miteinander, d. h. diese gehen unmittelbar ineinander über. Über den ersten Ventilraum 12 ist eine Durchströmmöglichkeit für das Hydraulikfluid durch die Ventilanordnung 4 gegeben.
In dem ersten Ventilraum 12 ist eine Schaltanordnung 16, aufweisend einen in einem durch den ersten Ventilraumabschnitt 12a gebildeten bzw. begrenzten Schaltzylinder 17 bewegbar gelagerten Schaltkolben 18 ausgebildet. Der Schaltkolben 18 ist zwischen einer Schließstellung, in welcher er derart innerhalb des ersten Ventilraums 12 angeordnet bzw. bewegt ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für das Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt 12a und dem zweiten Ventilraumabschnitt 12b nicht freigegeben ist, und einer Offenstellung, in welcher er derart innerhalb des ersten Ventilraums 12 angeordnet bzw. bewegt ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für das Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt 12a und dem zweiten Ventilraumabschnitt 12b freigegeben ist, oder umgekehrt, bewegbar gelagert.
Der erste Ventilraum 12 umfasst sonach eine zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt 12a und dem mit diesem kommunizierenden zweiten Ventilraumabschnitt 12b gebildete Strömungsöffnung, welche über den Schaltkolben 18 freigegeben bzw. nicht freigegeben werden kann. Der Schaltkolben 18 befindet sich entsprechend in der Schließstellung in dem ersten Ventilraumabschnitt 12a (vgl. 1), sodass er die Strömungsöffnung verschließt, und in der Offenstellung in dem zweiten Ventilraumabschnitt 12b, sodass er die Strömungsöffnung nicht verschließt.
Ersichtlich ist die Schaltanordnung 16 zwischen einer ersten Ventileinrichtung 19, die einen relativ zu einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder 20 bewegbar gelagerten Ventilkolben 21 umfasst, und einer zweiten Ventileinrichtung 22, die einen relativ zu einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder 23 bewegbar gelagerten Ventilkolben 24 umfasst, ausgebildet. Jeweilige Ventilkolben 21, 24 sind in einer jeweiligen Schließstellung gegen einen jeweils zugeordneten Ventilsitz bewegt, so dass eine Durchströmmöglichkeit für das Hydraulikfluid durch die jeweilige Ventileinrichtung 19, 22 nicht freigegeben ist. Entsprechend sind jeweilige Ventilkolben 21, 24 in einer jeweiligen Offenstellung nicht gegen einen jeweils zugeordneten Ventilsitz bewegt, so dass eine Durchströmmöglichkeit für das Hydraulikfluid durch die jeweilige Ventileinrichtung 19, 22 freigegeben ist.
Ersichtlich weist die erste Ventileinrichtung 19 einen Ventilkolben 21 mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten 21a, 21b, 21 c auf. Ein erster Ventilkolbenabschnitt 21a weist dabei eine erste Ventilkolbenquerschnittsfläche, ein zweiter Ventilkolbenabschnitt 21b eine im Vergleich zu der ersten Ventilkolbenquerschnittsfläche kleinere zweite Ventilkolbenquerschnittsfläche und ein zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt 21a und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt 21b ausgebildeter respektive sich zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt 21a und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt 21b erstreckender dritter Ventilkolbenabschnitt 21c eine sich in Richtung des zweiten Ventilkolbenabschnitts 21b querschnittlich verjüngende dritte Ventilkolbenquerschnittsfläche auf. Der dritte Ventilkolbenabschnitt 21c ist entsprechend kegel- bzw. konusförmig ausgebildet. In der Folge weist die erste Ventileinrichtung 19 einen Ventilzylinder 20 mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten 21a, 21b, 21c korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten 20a, 20b, 20c auf.
Durch die geometrisch-konstruktive Ausgestaltung der ersten Ventileinrichtung 19 lässt sich eine Dämpfungswirkung realisieren, weshalb die Ventilkolbenabschnitte 21a, 21b, 21c auch als Dämpfungskolben bzw. die Ventilzylinderabschnitte 20a, 20b, 20c auch als Dämpfungszylinder bezeichnet bzw. erachtet werden können. Die besondere geometrisch-konstruktive Gestaltung der ersten Ventileinrichtung 19 mit den wie beschrieben unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten 21a, 21b, 21c bzw. Ventilzylinderabschnitten 20a, 20b, 20c bedingt, dass bei einem Schließen der ersten Ventileinrichtung 19 gleichzeitig der erste Ventilkolbenabschnitt 21a mit zugehörigem Ventilzylinderabschnitt 20a und der zweite Ventilkolbenabschnitt 21b mit zugehörigem Ventilzylinderabschnitt 20b zur Überdeckung kommen. Die Menge des in einem dabei zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt 21a und dem zugehörigen ersten Ventilzylinderabschnitt 20a sowie dem zweiten Ventilkolbenabschnitt 21b und dem zugehörigen zweiten Ventilzylinderabschnitt 20b gebildeten Raum enthaltenen Hydraulikfluids muss nunmehr zwischen entsprechend gebildeten ringartigen Spalten der jeweiligen Ventilkolbenabschnitte 21a, 21b bzw. Ventilzylinderabschnitte 20a, 20b definiert ausströmen, was in einer Dämpfungswirkung resultiert.
Auch die zweite Ventileinrichtung 22 weist einen entsprechenden Ventilkolben 24 mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten 24a, 24b, 24c und einen entsprechenden Ventilzylinder 23 mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten 24a, 24b, 24c korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten 23a, 23b, 23c aufweisen. Es gelten vorstehende Ausführungen im Zusammenhang mit der ersten Ventileinrichtung 19 analog.
Die Schaltanordnung 16, die erste Ventileinrichtung 19 und die zweite Ventileinrichtung 22 sind über ein innerhalb des Gehäuseteils 15 axial bewegbar gelagertes, bolzenartiges Verbindungselement 25 bewegungsgekoppelt. Die Bewegungskopplung ermöglicht eine simultane bzw. gleichförmige Bewegung der Schaltanordnung 16, der ersten Ventileinrichtung 19 und der zweiten Ventileinrichtung 22 respektive jeweiliger bewegbar gelagerter Komponenten, d. h. insbesondere des schaltanordnungsseitigen Schaltkolbens 18 sowie jeweiliger ventileinrichtungsseitiger Ventilkolben 21, 24. Wie z. B. anhand von 1 ersichtlich, sind die bewegbaren Komponenten der Schaltanordnung 16, der ersten Ventileinrichtung 19 und der zweiten Ventileinrichtung 22 derart relativ zueinander beabstandet an das Verbindungselement 25 gekoppelt, dass bei einer Offenstellung der ersten Ventileinrichtung 19 sowohl die Schaltungsanordnung 16 als auch die zweite Ventileinrichtung 22 in einer Schließstellung befindlich ist und umgekehrt.
Das Verbindungselement 25 ist über ein Federelement 26 in Form einer Druckfeder mit einer Federkraft (druck)beaufschlagt. Das Federelement 26 ist mit einem ersten Ende 26a an einem im Bereich eines freien Endes des Verbindungselements 25 angeordneten oder ausgebildeten Kolbenelement 27 und mit einem zweiten Ende 26b an einer dem Kolbenelement 27 gegenüber liegenden Innenwandung des Gehäuseteils 15 verbunden.
Die Federkraft des Federelements 26 ist so gewählt, dass diese den Schaltkolben 18 der Schaltanordnung 16 in die Schließstellung bewegt. Dies geschieht selbstverständlich unter der Voraussetzung, dass keine der Federkraft entgegen wirkenden größeren Kräfte auf den Schaltkolben 18 wirken. Über das Federelement 26 lässt sich sonach eine in 1 gezeigte Grundstellung des Schaltkolbens 18 der Schaltanordnung 16 definieren, welche der Schließstellung des Schaltkolbens 18 entspricht.
Die erste Ventileinrichtung 19 ist zwischen dem ersten Ventilraum 12 und einem mit diesem kommunizierenden zweiten Ventilraum 28 angeordnet ist. Der zweite Ventilraum 28 ist oberhalb des ersten Ventilraums 12 ausgebildet und weist ein Anschlusselement 29 zum Anschluss der ersten Ventileinrichtung 19 respektive der Ventilanordnung 4 an den Kompensator 5 auf.
Die zweite Ventileinrichtung 22 ist in einem zu dem ersten Ventilraum 12 separaten, d. h. nicht mit dem ersten Ventilraum 12, typischerweise auch mit keinem anderen Ventilraum kommunizierenden, dritten Ventilraum 30 angeordnet ist. Der dritte Ventilraum 30 ist unterhalb des ersten Ventilraums 12 ausgebildet und weist zwei miteinander kommunizierende Ventilraumabschnitte 30a, 30b auf. Die zweite Ventileinrichtung 29 ist dabei zwischen einem ersten Ventilraumabschnitt 30a und einem zweiten Ventilraumabschnitt 30b angeordnet.
Der erste Ventilraumabschnitt 30a weist ein Anschlusselement 31 zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung 22 an die Kolbenzylinderanordnung 2 auf. Dabei wird der zweite Zylinderraum 7c der Kolbenzylinderanordnung 2 über die Umschalteinrichtung 6 angeschlossen. Der zweite Ventilraumabschnitt 30b hat wenigstens ein Anschlusselement 32 zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung 22 an den Zylinder 7d.
Die Funktion der zwischen die Ventilanordnung 4 und die Kolben-Zylinder-Anordnung 2 geschalteten Umschalteinrichtung 6 wird im Weiteren insbesondere auch unter Bezugnahme auf die 2, 3, in welchen unterschiedliche Stellungen des Kolbens 9 der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 sowie unterschiedliche Schaltstellungen der Umschalteinrichtung 6 gezeigt sind, erläutert.
Die Umschalteinrichtung 6 ist in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens 9 der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft, d. h. insbesondere einer der Bewegung des Kolbens 9 in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung entgegen wirkenden Kraft, selbsttätig in wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar. Die Kraft ist typischerweise mit dem Druck des Hydraulikfluids korreliert, welcher sich bei der Bewegung des Kolbens 9 in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung bildet bzw. ändert.
Unterhalb einer bestimmten gegen die Bewegung des Kolbens 9 in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft (Widerstandskraft) und somit unterhalb eines bestimmten Drucks des Hydraulikfluids bzw. unterhalb eines bestimmten Druckniveaus des Hydraulikfluids in der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 ist die Umschalteinrichtung 6 selbsttätig in eine erste Schaltstellung schaltbar oder geschaltet (vgl. 1, 2). In der ersten Schaltstellung ist aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. insbesondere aus dem zweiten Zylinderraum 7d der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid in die Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. in den ersten Zylinderraum 7c der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, rückführbar (vgl. 1, 2). Die Fördermenge der Fördereinrichtung 3 wirkt somit nur auf die Differenz der beiden Kolbenflächen, was zu einer vergleichsweise hohen Kolbengeschwindigkeit bei vergleichsweise geringer Kraft führt. Das Druckniveau ist hierbei vergleichsweise gering, d. h. insbesondere niedriger als für das Schalten der Umschalteinrichtung 6 erforderlich. Das Rückschlagventil 38 sorgt dafür, dass an einem weiteren Anschlusselement 34 der Ventilanordnung 4 kein Druck ansteht.
Oberhalb einer bestimmten gegen die Bewegung des Kolbens 9 in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft (Widerstandskraft) und somit oberhalb eines bestimmten Drucks des Hydraulikfluids bzw. oberhalb eines bestimmten Druckniveaus des Hydraulikfluids in der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 ist die Umschalteinrichtung 6 selbsttätig in eine zweite Schaltstellung schaltbar oder geschaltet (vgl. 3). In der zweiten Schaltstellung ist aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. insbesondere aus dem zweiten Zylinderraum 7d der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid nicht in die Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. nicht in den ersten Zylinderraum 7c der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, rückführbar, sondern in den Kompensator 5 führbar (vgl. 3). Die Fördermenge der Fördereinrichtung 3 und der an dem Anschlusselement 13 anliegende Druck wirken allein auf die voll wirksame erste Kolbenfläche 9a, was zu einer niedrigen Kolbengeschwindigkeit bei großer Kraft führt.
Es ist also ein bestimmter Kraftgrenzwert bzw. Kraftgrenzwertbereich gegeben, bei dessen Überschreiten ein selbsttätiges Schalten der Umschalteinrichtung 6 in die zweite Schaltstellung und bei dessen Unterschreiten ein selbsttätiges Schalten der Umschalteinrichtung 6 in die erste Schaltstellung erfolgt.
Wesentlich ist, dass das Schalten bzw. Umschalten zwischen den wenigstens zwei Schaltstellungen selbsttätig, d. h. ohne gesonderten antriebs- bzw. steuerungstechnischen Aufwand, erfolgt. Die hier als selbsttätig schaltendes Wegeventil, insbesondere selbsttätig schaltendes Drei-Zwei-Wegeventil, ausgebildete Umschalteinrichtung 6 ist sonach dazu eingerichtet, in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens 9 in die oder in Richtung der ausgefahrenen Stellung selbststätig in die beschriebenen Schaltstellungen zu schalten.
Über die Hydraulikanordnung 1 lassen sich gleichzeitig mehrere Funktionen realisieren, welche häufig im Rahmen des Einsatzes dieser im Bereich der Füge-, Schweiss- und/oder Stanztechnik, d. h. insbesondere bei Biege-, Klemm-, Press- und/oder Stanzvorgängen, erforderlich bzw. vorteilhaft sind.
Der typischerweise über die Kolbenstange 8 mit einem entsprechenden Werkzeug, d. h. z. B. einem Füge- oder Stanzwerkzeug, gekoppelte Kolben 9 kann mit hoher Geschwindigkeit in einem Eilgang so lange ausfahren, bis die auf den Kolben 9 wirkende Kraft oberhalb der vorstehend erwähnten bestimmten Kraft liegt. Bis zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Umschalteinrichtung 6 in der ersten Schaltstellung (vgl. 1, 2). Das aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. aus dem zweiten Zylinderraum 7d, ausströmende Hydraulikfluid wird nach Durchströmen der geöffneten zweiten Ventileinrichtung 22 über die Umschalteinrichtung 6 entsprechend zurück in die Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. in den ersten Zylinderraum 7c, geführt. Nach Umschalten der Umschalteinrichtung 6 in die zweite Schaltstellung bewegt sich der Kolben 9, wie erwähnt, mit niedrigerer Geschwindigkeit und größerer Kraft. Das aus der Kolben-Zylinder-Anordnung 2, d. h. aus dem zweiten Zylinderraum 7d, ausströmende Hydraulikfluid wird über die Umschalteinrichtung 6 in den Kompensator 5 geführt (vgl. 3). Eine Bewegung des Kolbens 9 von der ausgefahrenen Stellung in die eingefahrene Stellung (Rückhub) kann wiederum mit hoher Geschwindigkeit, d. h. in einem Eilgang, erfolgen. Dadurch wird nach der Erfindung eine Differenzialschaltung ohne Zuhilfenahme insbesondere elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Ansteuerungskomponenten erzielt.
Wird die Förderrichtung der Fördereinrichtung 3 umgekehrt, fällt der Druck an der ersten Ventileinrichtung 30 und an der ersten Kolbenfläche 9a des Kolbens 9 der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 ab. Gleichzeitig steigt der Druck an der zweiten Kolbenfläche 9b des Kolbens 9 der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 und an dem oberen Anschlusselement 34 an, was zu einer Bewegung des Verbindungselements 25 nach unten und zu einer Überführung der Schaltanordnung 16 sowie der zweiten Ventileinrichtung 22 in die Schließstellung führt. Der Kolben 9 fährt hier mit hoher Geschwindigkeit (Eilgang) ein. Das Rückschlagventil 36 schützt die Fördereinrichtung 3 vor Kavitation.
Der Vollständigkeit halber sei schließlich noch auf ein in die Leitungsverbindung zwischen der Umschalteinrichtung 6 und dem Kompensator 5 geschaltetes weiteres Druckbegrenzungsventil 37 hingewiesen.
Die in den Fig. gezeigte Hydraulikanordnung 1 kann einen Teil einer Vorrichtung zum Fügen, Schweißen und/oder Stanzen mehrerer Füge-, Schweiß- und/oder Stanzpartner bilden. Die Vorrichtung umfasst sonach eine entsprechende Hydraulikanordnung 1 sowie ein mit dem Kolben 9, insbesondere der Kolbenstange 8, der Kolben-Zylinder-Anordnung 2 koppelbares oder gekoppeltes Füge- und/oder Stanzwerkzeug.

Claims

Hydraulikanordnung (1) zur Steuerung wenigstens einer, insbesondere doppelt wirkenden, hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung (2), umfassend: - eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (2), mit einem in einem Zylinder (7) bewegbar gelagerten, einseitig mit einer Kolbenstange (8) verbundenen Kolben (9), wobei der Kolben (9) zwischen einer eingefahrenen Stellung, in welcher der Kolben (9) mit einer der Kolbenstange (8) abgewandten ersten Kolbenfläche (9a) im Bereich einer ersten Zylinderbodenfläche (7a) angeordnet ist oder anliegt, und einer ausgefahrenen Stellung, in welcher der Kolben (9) mit einer der Kolbenstange (8) zugewandten zweiten Kolbenfläche (9b) im Bereich einer zweiten Zylinderbodenfläche (7b) angeordnet ist, oder an dieser anliegt, oder umgekehrt, bewegbar ist, wobei zwischen der ersten Kolbenfläche (9a) und der Zylinderinnenwandung ein erster Zylinderraum (7c) ausbildbar und zwischen der zweiten Kolbenfläche (9b) und der Zylinderinnenwandung ein zweiter Zylinderraum (7d) ausbildbar ist, - eine Fördereinrichtung (3), die zur Förderung eines Hydraulikfluids in den ersten Zylinderraum (7c) oder in den zweiten Zylinderraum (7d) der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) eingerichtet ist, - eine zwischen die Fördereinrichtung (3) und die Kolben-Zylinder-Anordnung (2) geschaltete Ventilanordnung (4), -ein Kompensator (5), der zum zumindest zeitweisen Volumenausgleich von Hydraulikfluid bei sich bewegender Kolbenstange (8) und/oder thermisch- oder druckbedingter Volumenänderung des Hydraulikfluids eingerichtet ist, - eine zwischen die Ventilanordnung (4) und die Kolben-Zylinder-Anordnung (2) geschaltete Umschalteinrichtung (6), die in Abhängigkeit einer auf die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in wenigstens zwei Schaltstellungen schaltbar ist, wobei - die Umschalteinrichtung (6) unterhalb einer bestimmten, gegen die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in eine erste Schaltstellung schaltbar oder geschaltet ist, in welcher ersten Schaltstellung über den zweiten Zylinderraum (7d) aus der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid über die Umschalteinrichtung (6) in den ersten Zylinderraum (7c) führbar ist und - die Umschalteinrichtung (6) oberhalb einer bestimmten, gegen die Bewegung des Kolbens (9) in Richtung der ausgefahrenen Stellung wirkenden Kraft selbsttätig in eine zweite Schaltstellung schaltbar oder geschaltet ist, in welcher zweiten Schaltstellung über den zweiten Zylinderraum (7d) aus der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) ausströmendes oder ausgeströmtes Hydraulikfluid über die Umschalteinrichtung (6) in den Kompensator (5) führbar ist, wobei in einem ersten Ventilraum (12) der Ventilanordnung (4) eine Schaltanordnung (16), aufweisend einen in einem Schaltzylinder (17) bewegbar gelagerten Schaltkolben (18) ausgebildet ist, wobei der Schaltkolben (18) zwischen einer Schließstellung, in welcher er derart angeordnet ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen einem ersten Ventilraumabschnitt (12a) und einem zweiten Ventilraumabschnitt (12b) nicht freigegeben ist, und einer Offenstellung, in welcher er derart angeordnet ist, dass eine Durchströmmöglichkeit für ein Hydraulikfluid zwischen dem ersten Ventilraumabschnitt (12a) und dem zweiten Ventilraumabschnitt (12b) freigegeben ist, oder umgekehrt, bewegbar ist, wobei die Schaltanordnung (16) zwischen einer ersten Ventileinrichtung (19), die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (20) bewegbar gelagerten Ventilkolben (21) umfasst, und einer zweiten Ventileinrichtung (22), die wenigstens einen relativ zu wenigstens einem einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (23) bewegbar gelagerten Ventilkolben (24) umfasst, ausgebildet ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (4) den ersten Ventilraum (12) mit zwei miteinander kommunizierenden Ventilraumabschnitten (12a, 12b) umfasst, wobei der erste Ventilraumabschnitt (12a) wenigstens ein Anschlusselement (13) zum Anschluss der Ventilanordnung (4) an die Fördereinrichtung (3) aufweist oder mit wenigstens einem solchen verbunden ist, und der zweite Ventilraumabschnitt (12b) wenigstens ein Anschlusselement (14) zum Anschluss der Ventilanordnung (4) an die Kolben-Zylinder-Anordnung (2), insbesondere an den ersten Zylinderraum (7c) der Kolben-Zylinder-Anordnung (2), aufweist oder mit wenigstens einem solchen verbunden ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinrichtung (19) einen Ventilkolben (21) mit wenigstens einem Ventilkolbenabschnitt und einen einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (20) mit wenigstens einem zu dem wenigstens einen Ventilkolbenabschnitt korrespondierenden Ventilzylinderabschnitt umfasst und die zweite Ventileinrichtung (22) einen Ventilkolben (24) mit wenigstens einem Ventilkolbenabschnitt und einen einen Ventilsitz bildenden Ventilzylinder (23) mit wenigstens einem zu dem wenigstens einen Ventilkolbenabschnitt korrespondierenden Ventilzylinderabschnitt umfasst.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinrichtung (19) einen Ventilkolben (21) mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten (21a, 21b, 21c) aufweist, wobei ein erster Ventilkolbenabschnitt (21a) eine erste Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist, ein zweiter Ventilkolbenabschnitt (21b) eine im Vergleich zu der ersten Ventilkolbenquerschnittsfläche kleinere zweite Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist und ein zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt (21a) und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt (21b) ausgebildeter dritter Ventilkolbenabschnitt (21c) eine sich in Richtung des zweiten Ventilkolbenabschnitts (21b) querschnittlich verjüngende dritte Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist, sowie einen Ventilzylinder (20) mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten (21a, 21b, 21c) korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten (20a, 20b, 20c) aufweist und/oder die zweite Ventileinrichtung (22) einen Ventilkolben (24) mit drei unterschiedlichen Ventilkolbenabschnitten (24a, 24b, 24c) aufweist, wobei ein erster Ventilkolbenabschnitt (24a) eine erste Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist, ein zweiter Ventilkolbenabschnitt (24b) eine im Vergleich zu der ersten Ventilkolbenquerschnittsfläche kleinere zweite Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist und ein zwischen dem ersten Ventilkolbenabschnitt (24a) und dem zweiten Ventilkolbenabschnitt (24b) ausgebildeter dritter Ventilkolbenabschnitt (24c) eine sich in Richtung des zweiten Ventilkolbenabschnitts (24b) querschnittlich verjüngende dritte Ventilkolbenquerschnittsfläche aufweist, sowie einen Ventilzylinder (23) mit zu den jeweiligen Ventilkolbenabschnitten (24a, 24b, 24c) korrespondierenden Ventilzylinderabschnitten (23a, 23b, 23c) aufweist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (16), die erste Ventileinrichtung (19) und die zweite Ventileinrichtung (22) über ein, insbesondere innerhalb eines der Ventilanordnung (4) zugehörigen Gehäuseteils (15), bewegbar gelagertes, insbesondere bolzenartiges, Verbindungselement (25) bewegungsgekoppelt sind.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (25) über wenigstens ein, insbesondere innerhalb eines der Ventilanordnung (4) zugehörigen Gehäuseteils (15), angeordnetes oder ausgebildetes Federelement (26) mit einer Federkraft beaufschlagt ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft des Federelements (26) wenigstens den Schaltkolben (18) in die Schließstellung bewegt.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinrichtung (19) zwischen dem ersten Ventilraum (12) und einem mit diesem kommunizierenden zweiten Ventilraum (28) angeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilraum (28) wenigstens ein Anschlusselement (29) zum Anschluss der ersten Ventileinrichtung (19) an den Kompensator (5) aufweist oder mit wenigstens einem solchen verbunden ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ventileinrichtung (22) in einem zu dem ersten Ventilraum (12) separaten dritten Ventilraum (30) angeordnet ist, wobei der dritte Ventilraum (30) wenigstens zwei miteinander kommunizierende Ventilraumabschnitte (30a, 30b) aufweist und die zweite Ventileinrichtung (22) zwischen einem ersten Ventilraumabschnitt (30a) und einem zweiten Ventilraumabschnitt (30b) angeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilraumabschnitt (30a) wenigstens ein Anschlusselement (31) zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung (22) an die Kolben-Zylinder-Anordnung (2), insbesondere den zweiten Zylinderraum (7c) der Kolben-Zylinder-Anordnung (2), über die Umschalteinrichtung (6) aufweist oder mit wenigstens einem solchen verbunden ist, und der zweite Ventilraumabschnitt (30b) wenigstens ein Anschlusselement (32) zum Anschluss der zweiten Ventileinrichtung (22) an den Zylinder (7d) mit wenigstens einem solchen verbunden ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (3) mit dem Kompensator (5) verbunden ist, so dass über die Fördereinrichtung (3) ein in den Kompensator (5) gespeichertes Hydraulikfluid aus dem Kompensator (5) nachförderbar ist.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (6) als ein selbsttätig schaltendes Wegeventil, insbesondere ein Drei-Zwei-Wegeventil, ausgebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (2) als ein Differentialzylinder ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst.
Hydraulikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (3) als eine, insbesondere motorisch antreibbare oder angetriebene, Pumpeneinrichtung ausgebildet ist oder wenigstens eine solche umfasst.
Vorrichtung zum Fügen und/oder Stanzen und/oder Schweißen mehrerer Partner, umfassend eine Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie ein mit dem Kolben (9), insbesondere der Kolbenstange (8), der Kolben-Zylinder-Anordnung (2) koppelbares oder gekoppeltes Füge- und/oder Stanz- und/oder Schweißwerkzeug.