DE102015011209B4

DE102015011209B4 - Hydraulische Presse

Info

Publication number: DE102015011209B4
Application number: DE102015011209.0A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: DE102015011209A1

Abstract

Hydraulische Presse, bestehend aus Pressenständer (1), Zylinderkolbeneinheit (2) und Ziehkissenzylinder (21), wobei eine hydraulische Arbeitshubeinheit den Stößelhub ausführt, dadurch gekennzeichnet, dassa) in der Zylinderkolbeneinheit (2) der Stößelgesamthub über den Arbeitskolben (10) in einen Zustellhub (14) und Arbeitshub (13) unterteilt ist und der Zylinderraum (7) oberhalb des Arbeitskolbens (10) über einen Hochdruckspeicher (41) ständig druckbeaufschlagt ist und der Zustellhub (14) vom Zustellzylinder (15) ausgeführt wird, dessen Kolben mit dem Stößel (16) verbunden ist,b) im Zylinderraum (7) zwischen der oberen Kolbenstange (4) und der unteren Kolbenstange (5) ein Zustellkolben (6) angeordnet ist, der am Ende des Zustellhubs (14) auf den Arbeitskolben (10) trifft und dabei einen Zylinderraum (23) bildet, der über ein Ventil (48) druckentlastet wird, danach bilden Zustellkolben (6) und Arbeitskolben (10) eine Einheit, die untere Kolbenstange (5) die mit dem Zustellkolben (6) verbunden ist, durchdringt den Arbeitskolben (10) und ist mit dem Stößel (16) verbunden,c) beim Arbeitshub (13) über die vom Servomotor (47) angetriebene Pumpe (46), das Druckmedium aus dem Zylinderraum (8) unterhalb des Arbeitskolbens (10) in den Zylinderraum (7) in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet wird,d) alle Geräte dieses geschlossenen Hydrauliksystems sind ständig mit ND-Speicher (42) und HD-Speicher (41) verbunden, das System benötigt keinen Ölbehälter.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2. Eine derartige hydraulische Presse findet beispielsweise Verwendung, um eine Blechplatine zwischen einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug umzuformen.
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 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.
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.
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.
Die gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 beanspruchte Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert werden.

1 zeigt eine erste Ausführung der hydraulischen Presse gemäß der Erfindung im Längsschnitt, wobei sich die einzelnen Darstellungen (1A bis 1C) auf zeitlich aufeinanderfolgende Stellungen des Stößels beziehen. Die Steuerventile befinden sich in der für die Position notwendigen Schaltstellung.
2 stellt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer hydraulischen Presse dar, bei der die Arbeits- und Zustellhübe mechanisch einstellbar sind, dieses Zylindersystem nötigt nur wenige ccm Kompressionsvolumen je Gesamthub. Der Zustell- und Arbeitshub wird direkt von Pumpen mit Servomotoren ausgeführt.

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 42 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.
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 bilden eine Einheit. (1B)
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 Ziehkissenzylinders 21 verdrängt. Die Pumpe 53 wird durch die Hydraulikflüssigkeit angetrieben und treibt dadurch den im Generatorbetrieb arbeitenden Motor 54. 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.
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 53 und Servomotor 54 druckbeaufschlagt und schiebt das Tiefziehwerkstück 37 nach oben.
Das Tiefziehwerkstück 37 wird entnommen und eine Platine 18 auf das Werkzeugunterteil 17 gelegt. Die Presse kann einen neuen Arbeitshub ausführen. (1A)
Die hydraulische Presse gemäß 2 besteht aus Pressenständer 62, Zylinderkolbeneinheit 25 und Ziehkissenzylinder 21. Die Zylinderkolbeneinheit 25 besteht aus einem Zylindergehäuse 26, aus dem die druckbeaufschlagten, gleichgroßen Kolben 27 und Kolben 28 herausragen, eine äußere Kräftebrücke, bestehend aus Stößel 63, 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.
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. Die Arbeitshubverstellung 36 ist über ein Gewinde mit der Traverse 33 verbunden, über dieses Gewinde wird der Arbeitshub 38 eingestellt. (2A)
Bei der Eilzustellung wird über Pumpe 60 mit Servomotor 61 das Druckmedium aus Rückhubzylinder 59 in den Zustellzylinder 39 umgeschichtet, dabei werden über Stößel 63, Zugstangen 24, Traverse 33, Kolben 28 und Kolben 27 nach unten bewegt. Das unter Betriebsdruck stehende Druckmedium wird beim Zustellhub 52 vom oberen Zylinderraum 30 durch Bohrung 31 in den unteren Zylinderraum 29 umgeschichtet. Am Ende des Zustellhubs verschließt Ventilkolben 32 Beim Arbeitshub 38 wird das Druckmedium aus Zylinderraum 30 über Pumpe 49 mit Servomotor 50 in den unteren Zylinderraum 29 in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet, dabei wird über Stößel 63 der Ziehkissenzylinder 21 verdrängt. Die Pumpe 53 wird durch die Hydraulikflüssigkeit angetrieben und treibt dadurch den im Generatorbetrieb arbeitenden Motor 54 an. 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.
Beim Arbeitshubende (UT) trifft die Traverse 33 auf das Zylindergehäuse 26, dies ist der untere Endanschlag des Arbeitshubs. (2C) Der Zylinderraum 30 verringert sich auf wenige ccm Volumen, in dieser Position wird Ventil 57 in Schaltstellung „2“ umgeschaltet. Der Steuerkolben 35 wird druckentlastet, und der Ventilkolben 32 öffnet die Bohrung 31, der Zylinderraum 30 wird mit dem Zylinderraum 29 und dem HD-Speicher 41 verbunden. Da die hydraulischen Wirkflächen der Kolben 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 63 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 49 mit Servomotor 50 umgeschichtet werden, dies beschleunigt die Zustellgeschwindigkeit. Der Ziehkissenzylinder 21 wird über Pumpe 53 und Servomotor 54 druckbeaufschlagt und schiebt das Tiefziehwerkstück 37 nach oben. (2A)
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.

Claims

Hydraulische Presse, bestehend aus Pressenständer (1), Zylinderkolbeneinheit (2) und Ziehkissenzylinder (21), wobei eine hydraulische Arbeitshubeinheit den Stößelhub ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass a) in der Zylinderkolbeneinheit (2) der Stößelgesamthub über den Arbeitskolben (10) in einen Zustellhub (14) und Arbeitshub (13) unterteilt ist und der Zylinderraum (7) oberhalb des Arbeitskolbens (10) über einen Hochdruckspeicher (41) ständig druckbeaufschlagt ist und der Zustellhub (14) vom Zustellzylinder (15) ausgeführt wird, dessen Kolben mit dem Stößel (16) verbunden ist, b) im Zylinderraum (7) zwischen der oberen Kolbenstange (4) und der unteren Kolbenstange (5) ein Zustellkolben (6) angeordnet ist, der am Ende des Zustellhubs (14) auf den Arbeitskolben (10) trifft und dabei einen Zylinderraum (23) bildet, der über ein Ventil (48) druckentlastet wird, danach bilden Zustellkolben (6) und Arbeitskolben (10) eine Einheit, die untere Kolbenstange (5) die mit dem Zustellkolben (6) verbunden ist, durchdringt den Arbeitskolben (10) und ist mit dem Stößel (16) verbunden, c) beim Arbeitshub (13) über die vom Servomotor (47) angetriebene Pumpe (46), das Druckmedium aus dem Zylinderraum (8) unterhalb des Arbeitskolbens (10) in den Zylinderraum (7) in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet wird, d) alle Geräte dieses geschlossenen Hydrauliksystems sind ständig mit ND-Speicher (42) und HD-Speicher (41) verbunden, das System benötigt keinen Ölbehälter.
Hydraulische Presse, bestehend aus Pressenständer (62), Zylinderkolbeneinheit (25) und Ziehkissenzylinder (21), wobei eine Arbeitshubeinheit den Stößelhub ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Zylinderkolbeneinheit (25) besteht aus einem Zylindergehäuse (26) besteht, aus dem die druckbeaufschlagten, gleichgroßen Kolben (27) und Kolben (28) für den Arbeitshub (38) und die gleichgroßen Kolben (39 und 59) für den Zustellhub (52) herausragen, wobei die nach unten herausragenden Kolben (27, 39) gegen den Stößel (63) und die nach oben herausragenden Kolben (28, 59) gegen eine Traverse (33) drücken, eine äußere Kräftebrücke, bestehend aus Stößel (63), Zuganker (24), Verstelleinrichtung (34) und der Traverse (33), hält die Zylindersysteme im Gleichgewicht, die untere Position des Stößels (63) kann über Zugstangen (24) an der Verstellung (34) eingestellt werden, b) in der OT-Position des Stößels (63) die Zylinderräume (29) und (30) der Zylinderkolbeneinheit (25) über einen Hochdruckspeicher (41) druckbeaufschlagt sind, c) beim Zustellhub (52) das Druckmedium vom Rückhubzylinder (59) über die vom Servomotor (61) angetriebene Pumpe (60) in den Zustellzylinder (39) umgeschichtet wird und hierdurch der Stößel (63) mit Traverse (33) sich nach unten bewegt, das druckbeaufschlagte Druckmedium aus Zylinderraum (30) wird über den oberen Kolben (28) durch Bohrung (31) in den Zylinderraum (29) umgeschichtet, am Ende des Zustellhubs (52) verschließt der am oberen Kolben (28) angeordnete Ventilkolben (32) die Bohrung (31), d) der Ventilkolben (32) über eine Verbindungsstange mit dem an der Traverse (33) angeordneten Steuerkolben (35) fest verbunden ist und der Steuerkolben (35) durch Druckbeaufschlagung über Ventil (57) gegen den unteren Anschlag in der Arbeitshubverstellung (36) gedrückt wird, die Arbeitshubverstellung (36) ist über ein Gewinde mit der Traverse (33) verbunden, über dieses Gewinde wird der Arbeitshub (38) eingestellt, e) beim Arbeitshub (38) über die vom Servomotor (50) angetriebene Pumpe (49) das Druckmedium aus dem Zylinderraum (30) in den Zylinderraum (29) in der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit umgeschichtet wird, f) beim Arbeitshubende die Traverse (33) auf das Zylindergehäuse (26) trifft, dies ist die unterste Position des Kolbens (28) im Zylinderraum (30), das Restvolumen im Zylinderraum (30) beträgt nur wenige cm³, g) alle Geräte dieses geschlossenen Hydrauliksystems sind ständig mit ND-Speicher (42) und . HD-Speicher (41) verbunden, das System benötigt keinen Ölbehälter.