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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse in kompakter Bauweise mit energieeffizientem Hydraulikzylinder und Servomotoren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige hydraulische Presse findet beispielsweise Verwendung, um eine Blechplatine zwischen einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug umzuformen.
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Eine ähnliche hydraulische Presse ist in der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 006 981 A1 vorgeschlagen worden. Diese hydraulische Presse besitzt einen Stößel, der mittels einer hydraulischen Antriebsvorrichtung verstellbar ist. Der Hydraulikzylinder hat einen Kolben, der den Innenraum in zwei gleichgroße Arbeitskammern unterteilt, die mit einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt sind. Die beiden Arbeitskammern sind über zwei Pumpen verbunden, eine der Pumpen kann sowohl als Pumpenbetrieb als auch im Motorbetrieb betrieben werden. Die hydraulische Presse hat zwei Rückstellzylinder, die mit einem Öltank verbunden sind. Der Zustellhub wird über das Eigengewicht des Stößels eingeleitet und hat somit eine geringe Beschleunigung. Das Druckmedium aus dem unteren Zylinderraum wird über eine externe Leitung und über ein schaltbares Ventil in den oberen Zylinderraum umgeschichtet, hierbei entstehen große Strömungswiderstände, die den Gesamtwirkungsgrad ungünstig beeinflussen. Die hydraulische Presse ist nicht für Schneidarbeiten ausgelegt, der Hydraulikzylinder kann in seiner dargestellten Ausführung keinen Schnittschlag dämpfen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Presse mit Arbeitszylinder zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile vermieden und folgende verbesserte Eigenschaften erzielt werden.
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Beim Zustellhub wird das druckbeaufschlagte Druckmedium innerhalb des Zylindergehäuses mit geringem Widerstand vom oberen in den unteren Zylinderraum umgeschichtet. Das Zylindersystem besitzt eine wirksame Schnittschlagdämpfung und verbraucht nur wenige cm3 Kompressionsvolumen je Hub. Mit der hydraulischen Eilgangzustellung und dem geringen Kompressionsvolumen können hohe Hubleistungen pro Minute gefahren werden. Eine nach dieser Art gebaute Presse benötigt keinen Ölbehälter und kommt mit ca. 50% Energie einer herkömmlichen hydraulischen Presse aus.
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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.
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1 zeigt eine erste Ausführung der hydraulischen Presse gemäß der Erfindung im Längsschnitt, wobei sich die einzelnen Darstellungen (1A bis 1C) auf zeitlich aufeinander folgende Stellungen des Stößels beziehen. Die Steuerventile befinden sich in der für die Position notwendigen Schaltstellung.
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2 stellt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer hydraulischen Presse dar, bei der die Arbeits- und Zustellhübe mechanisch einstellbar sind, dieses Zylindersystem benötigt nur wenige cm3 Kompressionsvolumen je Gesamthub. Der Zustell- und Arbeitshub wird direkt von Pumpen mit Servomotoren ausgeführt.
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3 stellt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer hydraulischen Presse dar, bei der große außermittige Belastungen hydraulisch ausgeregelt werden, auch dieses Zylindersystem benötigt nur wenige cm3 Kompressionsvolumen je Gesamthub.
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Die hydraulische Presse gemäß 1 besteht aus Pressenständer 1, Zylinderkolbeneinheit 2 und Ziehkissenzylinder 21. Die Zylinderkolbeneinheit 2 besteht aus Zylindergehäuse 3, einem Zustellkolben 6 mit oberer und unterer Kolbenstange 4 und 5, einem Arbeitskolben 10 und Zustellzylinder 15. Der Zylinderraum 7 ist ständig über HD-Speicher 41 druckbeaufschlagt, die Differenzfläche der Kolbenstangen 4 und 5 drücken den Stößel 16 mit Zustellkolben 6 nach oben gegen den Zustellzylinder 15. Die hydraulische Wirkfläche des Zustellzylinders 15 ist größer als die Differenzfläche der Kolbenstangen 4 und 5. Das Ventil 45 ist in Schaltstellung „0”, der Stößel 16 befindet sich in der oberen Position (1A). Ein ND-Speicher ersetzt den Ölbehälter einer Hydraulikpresse, der Druck im ND-Speicher beträgt ca. 1–3 bar. Das geschlossene Hydrauliksystem ist ständig über die ND-Speicher und HD-Speicher druckbeaufschlagt, der minimale Systemdruck liegt über dem Umgebungsdruck.
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Bei der Eilgangzustellung wird Ventil 45 in Schaltstellung „2” umgeschaltet, der Zustellzylinder 15 drückt den Stößel 16 mit Zustellkolben 6 und Kolbenstangen 4 und 5 nach unten, während des Zustellhubs 14 wird das Druckmedium um den Zustellkolben 6 vom unteren in den oberen Zylinderraum 7 mit geringem Widerstand umgeschichtet. Am Ende des Zustellhubs 14, wenn der Zustellkolben 6 den Arbeitskolben 10 erreicht, bildet sich ein Druckraum 23, dieser wird über Ventil 48 Schaltstellung „2” druckentlastet. Zustellkolben 6 und Arbeitskolben 10 sind hydraulisch gekoppelt und bilden eine Einheit. (1B)
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Beim Arbeitshub 13 wird das Druckmedium aus Zylinderraum 8 über Pumpe 46 mit Servomotor 47 in den oberen Zylinderraum 7 in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet, dabei wird über Stößel 16 der Ziehkissenzylinder 21 verdrängt. Die Pumpe 50 wird durch die Hydraulikflüssigkeit angetrieben und treibt dadurch den im Generatorbetrieb arbeitenden Motor 49. Auf diese Weise wird elektrische Energie erzeugt, die in nicht dargestellter Weise an einen Speicher oder ins Stromnetz abgegeben wird, wie es durch den Pfeil „E” angedeutet ist.
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Beim Arbeitshubende in der unteren Position des Stößels 16 (1C) wird Ventil 48 in die Schaltstellung „1” umgeschaltet. Der Druckraum 23 wird druckbeaufschlagt, dadurch löst sich der Zustellkolben 6 vom Arbeitskolben 10. Die druckbeaufschlagte Differenzfläche der Kolbenstangen 4 und 5 drücken den Stößel 16 nach oben, das Druckmedium aus Zustellzylinder 15 wird über Ventil 45 Schaltstellung „1” in den ND-Speicher 42 umgeschichtet. Mit einer geringen Verzögerung wird die Förderrichtung der Pumpe 46 über Servomotor 47 geändert. Die Pumpe 46 füllt den unteren Zylinderraum 8 mit dem druckbeaufschlagten Druckmedium aus Zylinderraum 7 und dem HD-Speicher 41, bis der OT-Arbeitshub 13 erreicht ist, gleichzeitig erreicht der Stößel 16 seine obere Position, Ventil 45 wird in Schaltstellung „0” umgeschaltet. Der Ziehkissenzylinder 21 wird über Pumpe 50 und Servomotor 49 druckbeaufschlagt und schiebt das Tiefziehwerkstück 37 nach oben.
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Das Tiefziehwerkstück 37 wird entnommen und eine Platine 18 auf das Werkzeugunterteil 17 gelegt. Die Presse kann einen neuen Arbeitshub ausführen. (1A)
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Die hydraulische Presse gemäß 2 besteht aus Pressenständer 1, Zylinderkolbeneinheit 25 und Ziehkissenzylinder 21. Die Zylinderkolbeneinheit 25 besteht aus einem Zylindergehäuse 26, aus dem die druckbeaufschlagten, gleichgroßen Kolben 27 und 28 herausragen, eine äußere Kräftebrücke, bestehend aus Stößel 16, Zuganker 24, Verstelleinrichtung 34 und Traverse 33, hält das Zylindersystem im Kräftegleichgewicht. Die untere Position des Stößels 16 kann über Zugstangen 24 an der Verstellung 34 eingestellt werden.
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Das Zylindergehäuse 26 weist eine Bohrung 31 auf, die den unteren Zylinderraum 29 mit dem oberen Zylinderraum 30 verbindet. Die Bohrung 31 ist so groß, dass das Druckmedium beim Eilzustell- und Eilrückhub sie mit geringem Widerstand durchströmt. Der Steuerkolben 35, der mit dem Ventilkolben 32 verbunden ist, ist ständig, außer bei der UT-Umschaltung und beim Eilrückhub, druckbeaufschlagt. Über die Arbeitshubverstellung 36 wird am Ventilkolben 32 der Arbeitshub 38 eingestellt. (2A)
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Bei der Eilzustellung wird über Pumpe 60 mit Servomotor 61 das Druckmedium aus Rückhubzylinder 59 in den Zustellzylinder 39 umgeschichtet, dabei werden über Stößel 16, Zugstangen 24, Traverse 33, Kolben 28 und 27 nach unten bewegt. Das unter Betriebsdruck stehende Druckmedium wird beim Zustellhub vom oberen Zylinderraum 30 durch Bohrung 31 in den unteren Zylinderraum 29 umgeschichtet. Am Ende des Zustellhubs verschließt Ventilkolben 32 die Bohrung 31, die Verbindung zwischen oberem Zylinderraum 30 und unterem Zylinderraum 29 ist unterbrochen. (2B)
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Beim Arbeitshub 38 wird das Druckmedium aus Zylinderraum 30 über Pumpe 46 mit Servomotor 47 in den unteren Zylinderraum 29 in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet, dabei wird über Stößel 16 der Ziehkissenzylinder 21 verdrängt. Die Pumpe 50 wird durch die Hydraulikflüssigkeit angetrieben und treibt dadurch ihrerseits den im Generatorbetrieb arbeitenden Motor 49. Auf diese Weise wird elektrische Energie erzeugt, die in nicht dargestellter Weise an einen Speicher oder ins Stromnetz abgegeben wird, wie es durch den Pfeil „E” angedeutet ist.
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Beim Arbeitshubende 38 (UT) trifft die Traverse 33 auf das Zylindergehäuse 26, dies ist der untere Endanschlag des Arbeitshubs. (2C) Der Zylinderraum 30 verringert sich auf wenige cm3 Volumen, in dieser Position wird Ventil 57 in Schaltstellung „2” umgeschaltet. Der Steuerkolben 35 und der Ventilkolben 32 werden druckentlastet und öffnen die Bohrung 31, der Zylinderraum 30 wird mit dem Zylinderraum 29 und dem HD-Speicher verbunden. Da die hydraulischen Wirkflächen der Kolbens 28 und 27 gleich groß sind, befindet sich das Zylindersystem im Kräftegleichgewicht. Durch Drehrichtungsumkehr des Servomotors 61 wird das Druckmedium über Pumpe 60 vom Zustellzylinder 39 in den Rückhubzylinder 59 umgeschichtet. Gleichzeitig wird das druckbeaufschlagte Druckmedium vom Zylinderraum 29 über Bohrung 31 in den Zylinderraum 30 umgeschichtet. Der Kolben des Rückhubzylinders 59 drückt die Traverse 33 mit den Zugstangen 24 und dem Stößel 16 nach oben, bis die obere Position erreicht ist, gleichzeitig wird das Ventil 57 von Schaltstellung „2” in Schaltstellung „1” umgeschaltet, der Steuerkolben 35 drückt den Ventilkolben 32 in die Arbeitshubposition 38. Beim Zustellhub und Rückhub kann das Druckmedium aus dem Zylinderraum 29 in Zylinderraum 30 zusätzlich über Pumpe 46 mit Servomotor 47 umgeschichtet werden, dies beschleunigt die Zustellgeschwindigkeit. (2A)
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Das Tiefziehwerkstück 37 wird über Ziehkissenzylinder 21 und Ziehstifte 19 ausgestoßen und aus der Presse genommen. Eine Platine 18 wird auf das Werkzeugunterteil 17 gelegt. Die Presse kann einen neuen Arbeitshub ausführen.
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Die hydraulische Presse gemäß 3 besteht aus Pressenständer 55, zwei Zylinderkolbeneinheiten 25 aus 2 und Ziehkissenzylinder 21. Die Zylinderkolbeneinheit besteht aus einem Zylindergehäuse aus dem druckbeaufschlagte, gleichgroße Kolben herausragen, eine äußere Kräftebrücke bestehend aus Stößel, Zuganker, Verstelleinrichtung und Traverse halten das Zylindersystem im Kräftegleichgewicht. Die untere Position des Stößels 56 kann über Zugstangen 24 an der Verstellung 34 eingestellt werden.
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Das Zylindergehäuse weist eine Bohrung 31 auf, die den unteren Zylinderraum 29 mit dem oberen Zylinderraum 30 verbindet. Über die Arbeitshubverstellung 36 wird am Ventilkolben 32 der Arbeitshub 38 eingestellt.
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Bei der Eilzustellung wird über die Pumpen 69 und 71 mit den Servomotoren 70 und 72 das Druckmedium aus den Rückhubzylindern in die Zustellzylinder umgeschichtet, dabei werden über Stößel 56, Zugstangen und Traverse der obere und der untere Kolben nach unten bewegt. Das unter Betriebsdruck stehende Druckmedium wird beim Zustellhub vom oberen Zylinderraum 30 durch Bohrung 31 in den unteren Zylinderraum 29 umgeschichtet. Am Ende des Zustellhubs verschließt Ventilkolben 32 die Bohrung 31, die Verbindung zwischen oberem Zylinderraum 30 und unterem Zylinderraum 29 ist unterbrochen.
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Beim Arbeitshub 38 wird das Druckmedium aus den Zylinderräumen 30 über die Pumpen 65 und 67 mit den Servomotoren 66 und 68 in die unteren Zylinderräume 29 in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet. An beiden Seiten des Stößels 56 befinden sich Wegmesssysteme 64, die mit der Regelung der Servomotoren 66 und 68 verknüpft sind, die den Arbeitshub 38 des Stößels 56 auch bei außermittiger Belastung mit hoher Genauigkeit und Parallelität ausführen.
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Beim Arbeitshub 38 wird über Stößel 16 der Ziehkissenzylinder 21 verdrängt. Die Pumpe 50 wird durch die Hydraulikflüssigkeit angetrieben und treibt dadurch den im Generatorbetrieb arbeitenden Motor 49. Auf diese Weise wird elektrische Energie erzeugt, die in nicht dargestellter Weise an einen Speicher oder ins Stromnetz abgegeben wird, wie es durch den Pfeil „E” angedeutet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012006981 A1 [0002]
