DE102016011778A1 - Hydraulic, in particular pressure accumulatorless, drive arrangement for and with a consumer, in particular for presses, and method for operating such a hydraulic drive assembly - Google Patents
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Abstract
Bei einer druckspeicherlosen hydraulischen Antriebsanordnung (10) mit einer Presse, mit einer doppelt wirksamen, einen Zylinderraum umfassenden Kolben/Zylinder-Anordnung (20), bei der der eine einen reversierend verfahrbaren Arbeitskolben (21) mit Fluiddruck beaufschlagenden, ersten Kolbenraum (23A) und einen zweiten Kolbenraum (23C) umfasst, mit Druckleitungen (D1, ...), mit einer Pumpenanordnung (30; 30A, 30B), welche eine drehzahlvariabel angetriebene Pumpe (31; 32) und einen die Pumpe (31, 32) antreibenden drehzahlvariablen Antrieb (33), mit einem Druckmittelvorrat, bei der die Pumpe (31) über eine erste Druckleitung (D1) mit dem ersten Kolbenraum (23A) verbunden ist, so dass die hydraulische Antriebsanordnung (10) mittels eines einzigen einmotorigen Antriebsstrangs sowohl in einer Bewegungsrichtung betreibbar ist als auch im Arbeitsgang hohe Arbeitsdrücke erreicht, wird eine verbesserte Auslastung des Antriebsmotors und dessen Umrichters erreicht durch einen hydromechanischen Stellzylinder (51; 51A) der Pumpe (32), eine hydraulische Verbindungsleitung (D1'), die zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der zwischen der einen Pumpe (32) und dem ihr zugeordneten Kolbenraum (23A) vorgesehenen Druckleitung (D1) wirksam ist, sowie durch ein Proportionalventil (50; 50A), wobei das Ventil in der Verbindungsleitung (D1') zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der Druckleitung (D1) derart hydraulisch wirksam ist, dass durch Variation der Stellung dieses Ventils mittels eines externen die Stellung des Hydraulikventils beeinflussenden Stellsignals der Stellzylinder (51; 51A) mit einem variablen Druck beaufschlagbar ist.In a pressure accumulator-free hydraulic drive assembly (10) with a press, with a double-acting, a cylinder chamber comprising piston / cylinder assembly (20), in which a reversibly movable piston (21) pressurizing fluid pressure, the first piston chamber (23A) and a second piston space (23C), with pressure lines (D1, ...), with a pump arrangement (30; 30A, 30B), which a variable speed driven pump (31; 32) and a pump (31, 32) driving variable speed Drive (33), with a pressure medium supply, in which the pump (31) via a first pressure line (D1) to the first piston chamber (23A) is connected, so that the hydraulic drive assembly (10) by means of a single single-motor drive train in both a direction of movement is operable and achieved in the operation high working pressures, an improved utilization of the drive motor and its inverter is achieved by a hydromechanical St ell cylinder (51; 51A) of the pump (32), a hydraulic connecting line (D1 ') acting between the actuating cylinder (51, 51A) and the pressure line (D1) provided between the one pump (32) and the associated piston chamber (23A), and by a proportional valve (50, 50A), wherein the valve in the connecting line (D1 ') between the actuating cylinder (51, 51A) and the pressure line (D1) is hydraulically effective, that by varying the position of this valve by means of an external Position of the hydraulic valve influencing control signal of the actuating cylinder (51, 51A) can be acted upon by a variable pressure.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft eine hydraulische, insbesondere druckspeicherlose, Antriebsanordnung für und mit einem Verbraucher, insbesondere für Pressen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen hydraulischen Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4 oder 5.The invention relates to a hydraulic, in particular pressure accumulatorless, drive arrangement for and with a consumer, in particular for presses with the features of the preamble of claim 1, according to the preamble of claim 2, and a method for operating such a hydraulic drive assembly with the features of the preamble of Claim 4 or 5.
Demnach geht die Erfindung von einer hydraulischen Antriebsanordnung mit mindestens einem Arbeitskolben und, ggf., einem ergänzenden Eilgangkolben und, ggf., einem ringartigen, Rückholkolben aus, insbesondere wenn sie eine doppelt wirksame, mindestens einen reversierend verfahrbaren Arbeitskolben und mindestens einen Zylinderraum umfassende Kolben/Zylinder-Anordnung umfasst, bei der der mindestens eine Zylinderraum oder die Zylinderräume mindestens einen den Arbeitskolben mit Fluiddruck beaufschlagenden ersten Kolbenraum und, vorzugsweise, mindestens einen zweiten Kolbenraum umfasst/umfassen. Die Kolbenräume können über Druckleitungen mit einem Druckmittel versorgt werden. Mindestens eine Pumpenanordnung ist mit mindestens einer, zumindest drehzahlvariabel angetriebenen, Pumpe und mit mindestens einem die mindestens eine Pumpe antreibenden drehzahlvariablen Antrieb versehen. Es kann mindestens ein mit der Kolben/Zylinder-Anordnung und der Pumpenanordnung hydraulisch verbundener oder verbindbarer Druckmittel-Tank vorgesehen sein. Die mindestens eine Pumpe kann über eine erste Druckleitung mit dem ersten Kolbenraum verbunden oder verbindbar sein, so dass die hydraulische Antriebsanordnung mittels eines einzigen einmotorigen Antriebsstrangs sowohl in beiden Bewegungsrichtungen betreibbar ist als auch im Arbeitsgang hohe Arbeitsdrücke erreichtAccordingly, the invention is based on a hydraulic drive arrangement with at least one working piston and, if necessary, a supplementary rapid traction piston and, if appropriate, a ring-like return piston, in particular if it comprises a double-acting piston comprising at least one reversibly movable working piston and at least one cylinder chamber. Cylinder arrangement comprises, wherein the at least one cylinder chamber or the cylinder chambers at least one of the working piston with fluid pressure acting on the first piston chamber and, preferably, at least one second piston chamber comprises / include. The piston chambers can be supplied via pressure lines with a pressure medium. At least one pump arrangement is provided with at least one, at least variable speed driven, pump and at least one at least one pump driving variable speed drive. At least one pressure medium tank hydraulically connected or connectable to the piston / cylinder arrangement and the pump arrangement can be provided. The at least one pump can be connected or connectable via a first pressure line to the first piston chamber, so that the hydraulic drive arrangement can be operated both in both directions of movement by means of a single single-engine drive train and reaches high working pressures during the operation
Die druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung kann einen den ersten Kolbenraum ergänzenden dritten Kolbenraum umfassen, die durch eine zweite Druckleitung versorgt werden. Die den oder die Kolbenraum/-räume mit Druckmittel versorgende/n Pumpe/n können drehzahl- und gewünschtenfalls auch drehrichtungsvariabel antreibbar sein.The pressure accumulator-free hydraulic drive arrangement may comprise a third piston chamber which supplements the first piston chamber and which are supplied by a second pressure line. The one or the piston chamber / spaces with pressure medium supplying / n pump speed and, if desired, also be rotational direction variable driven.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND
Drehzahlvariable Hydraulikantriebe für große Zylinder werden etwa entsprechend der
Zweitere basiert, ausgehend von der
Die derzeit eingesetzten, als Antriebe dienenden Servomotoren und die zugehörigen Umrichter sind sehr kostenintensiv, eine Reduktion des Antriebsmoments würde die Kosten für den Einsatz von sogenannten Verstellpumpen in drehzahlvariablen Hydraulikantrieben deutlich reduzieren. Es wurde zudem gefunden, dass die meisten Einsatzfälle für solche Antriebe lange Eilgang-Wege mit wenig Last erfordern, während die Phasen großer Belastung nur geringe Zeitanteile ausmachen. Beispiele für solche Prozesse sind etwa Umform- oder Richtaufgaben, bei denen nur für weniger als 10 Prozent der gesamten Taktzeit hohe Prozesskräfte benötigt werden. Eine verbesserte Nutzung des verfügbaren Antriebsmomentes des Motors wäre demnach ebenfalls erwünscht.The currently used servomotors serving as drives and the associated converters are very cost-intensive, a reduction of the drive torque would significantly reduce the costs for the use of so-called variable-displacement pumps in variable-speed hydraulic drives. It has also been found that most applications for such drives require long, fast, low-load travels while the high-load phases account for only a small amount of time. Examples of such processes include forming or straightening tasks where high process forces are needed for less than 10 percent of the total cycle time. An improved use of the available drive torque of the engine would therefore also be desirable.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine gattungsgemäße Antriebsanordnung so weiterzuentwickeln, dass die Auslastung des Antriebsmotors und möglichst auch dessen Umrichters verbessert wird.The object of the invention is therefore to develop a generic drive arrangement so that the utilization of the drive motor and possibly also the inverter is improved.
Zur Lösung des Problems wird eine druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung für und mit einem Verbraucher, insbesondere für Pressen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, des Anspruchs 2 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 oder 5 vorgeschlagen. Demnach basiert die Erfindung, ausgehend von der
Das Verstellsystem der Pumpe kann einen Hydraulikzylinder umfassen, ggf. mit (Feder-)Rückstellung. Bei zunehmendem Betriebsdruck schwenkt die Pumpe gegen die Rückstellung (Feder). Beim Vor- und/oder Zurückschwenken wird der Förderstrom je Pumpenumdrehung (Hubraum) verändert.The adjustment system of the pump may include a hydraulic cylinder, possibly with (spring) reset. As the operating pressure increases, the pump pivots against the return (spring). When swiveling forwards and / or backwards, the flow rate per pump revolution (displacement) is changed.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Schwenkwinkel-Verstelltechnik kann mit den verschiedensten Schaltungskonzepten drehzahlvariabler Motor-Pumpenkombinationen verwirklichen, wie z. B. mit einer einzigen Motor-Pumpenstation mit einer oder mehreren Pumpen von denen zumindest an einer Pumpe eine Schwenkwinkelverstellung nach der Erfindung erfolgt oder mit mehreren Motor-Pumpenstationen mit je einer oder mehreren Pumpen wobei zumindest an einer Motor-Pumpenstation eine Schwenkwinkelverstellung nach der Erfindung vorgesehen ist.The use of the pivoting angle adjustment according to the invention can realize with a variety of circuit concepts variable speed motor-pump combinations, such. B. with a single motor pump station with one or more pumps of which at least on a pump a swivel angle adjustment according to the invention or with multiple motor pump stations, each with one or more pumps being provided at least at a motor pump station, a pivot angle adjustment according to the invention is.
Bekannte drehzahlvariable Hydraulikantriebe verfügen über Antriebsmotoren, die kurzzeitig deutlich über das Nennmoment hinaus belastet werden können. So ist beispielsweise ein um den Faktor vier höheres Moment für rund zwei Sekunden abrufbar, eine 10-prozentige Überschreitung ist über mehrere Minuten hinweg zulässig. Die höheren Grenzen werden durch die thermische Belastbarkeit der Motorwicklungen und der Leistungshalbleiter des Umrichters bestimmt. Dabei geht der Strom I quadratisch, die Dauer t des Stroms linear ein. Für die Bewertung der Grenzen des Systems wird das jeweilige Lastkollektiv bewertet („I2t-Rechnung”). Dieses Potential kann durch die Erfindung auf einfache und kostengünstige Weise genutzt werden, wohingegen bekannte Hydraulikantriebe das Motormoment durch das Einschwenken der Pumpe selbsttätig begrenzen, so dass ein höheres Moment ohne Nutzung der Auslastungswerte von Umrichter und Motor daher auch kurzzeitig nur bedingt genutzt werden kann.Known variable-speed hydraulic drives have drive motors that can be loaded for a short time well beyond the rated torque. For example, a factor that is four times faster can be called up for about two seconds, and a 10 percent overrun is allowed for several minutes. The higher limits are determined by the thermal capacity of the motor windings and the power semiconductors of the inverter. The current I is quadratic, the duration t of the current is linear. For assessing the limits of the system, the respective load collective is evaluated ("I 2 t-bill"). This potential can be used by the invention in a simple and cost-effective manner, whereas known hydraulic drives automatically limit the engine torque by pivoting the pump, so that a higher torque without use of the load values of inverter and motor can therefore be used only for a short time only limited.
Verstellbare Pumpenregler nach der Erfindung, können ohne weitere Steuerbaugruppen und Sensoren z. B. direkt vom Umrichter gesteuert werden. Dabei sollte die Regelung vorzugsweise dergestalt erfolgen, dass entsprechend dem mit der umrichterinternen I2t-Rechnung durch den Umrichter ermittelten aktuellen Auslastungsfaktor von Motor und Antrieb die Pumpe möglichst lange mit hohem Schwenkwinkel betrieben wird, um Motor und Umrichter optimal auszulasten. Der auf diese Weise erhöhte Förderstrom erlaubt es, die Anlagentaktzeit deutlich zu verkürzen oder alternativ einen kleineren Antriebsmotor zu wählen. Es wurde zudem erkannt, dass die oben genannten, typischen Lastprofile einer Presse mit den nur kurzzeitig höheren Kräften es erlauben, während des Arbeitsprozesses deutlich höhere Momente abzurufen, wenn die anschließende Eilgangfahrt und auch Pausen zum Be- und Entladen der Anlage wieder zur Abkühlung genutzt werden.Adjustable pump controller according to the invention, without further control modules and sensors z. B. controlled directly from the inverter. The system should preferably take place in such a way that the pump is operated as long as possible with high swivel angle corresponding to the determined with the internal inverter I 2 t calculation by the converter current utilization factor of the motor and drive in order to utilize the motor and inverter optimal. The flow rate increased in this way makes it possible to significantly shorten the system cycle time or, alternatively, to select a smaller drive motor. It was also recognized that the above-mentioned, typical load profiles of a press with only a short time higher forces allow it to retrieve significantly higher moments during the work process, if the subsequent rapid traverse and breaks for loading and unloading the system are used again for cooling ,
Nach der Erfindung kann es demnach vorteilhaft sein, den aktuellen Auslastungsgrad als Regelgröße zu verwenden. Vorzugsweise wird dabei einerseits der Auslastungswert von Motor und Umrichter betrachtet, andererseits aber auch die Änderungsgeschwindigkeit dieses Werts. Mit schnell steigendem Auslastungswert wird der Schwenkwinkel zur Senkung des Motormoments relativ rasch zurückgenommen, während bei einem langsam steigenden Auslastungswert eine Anpassung langsamer erfolgen oder gar ganz unterbleiben kann.According to the invention it may therefore be advantageous to use the current utilization rate as a control variable. Preferably, on the one hand, the load value of the motor and the converter is considered, but on the other hand, the rate of change of this value. With a rapidly increasing utilization value, the swivel angle for reducing the engine torque is reduced relatively quickly, while with a slowly increasing load value an adaptation can take place more slowly or even completely be omitted.
Neben dem Auslastungsfaktor für Motor und Antrieb kann nach der Erfindung als weitere Regelgröße zur Schwenkwinkeleinstellung der Pumpe auch die Kenntnis des jeweiligen Arbeitsprozesses der Gesamtanlage berücksichtigt werden. Ist etwa bekannt, dass ein besonders hoher Leistungsbedarf nur noch für einen kurze Zeitabschnitt benötigt wird, so kann ein hoher Schwenkwinkel beibehalten werden, obwohl der Verlauf des Auslastungsfaktors eine baldige Notabschaltung erkennen lässt.In addition to the load factor for motor and drive can be considered according to the invention as a further control variable for adjusting the pivot angle of the pump and the knowledge of the respective work process of the entire system. If it is known, for example, that a particularly high power requirement is only needed for a short period of time, then a high tilt angle can be maintained, although the course of the load factor indicates an imminent emergency shutdown.
Die bislang nach dem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ausgeführten drehzahlvariablen Antriebe basieren demgegenüber lediglich auf einer pumpeninternen, meist rein hydromechanischen Regelung des Förderstroms. Bei ansteigendem Druck wird der Förderstrom der Pumpe selbsttätig so weit zurückgenommen, dass das Antriebsmoment des Motors, welches proportional zum Produkt aus Hydraulikdruck und Hubraum ist, weitgehend konstant bleibt. Damit war es durch geeignete Wahl der Federcharakteristik möglich, das Motor-Antriebsmoment druckunabhängig fast konstant zu halten und das Nennmoment des Motors nicht zu überschreiten. Beispiele für eine solche hydromechanisch momentengeregelte Pumpe ist etwa der Typ A4VSO-LR2 der Firma BoschRexroth. Charakteristisch für diese bekannte Regelung ist die Tatsache, dass die Verstellung pumpenintern erfolgt und der für die Bewegungssteuerung verantwortliche Umrichter keinen Einfluss darauf hat. Diese autarken, rein hydromechanischen Regler konnten alternativ aber beispielsweise auch so ausgelegt sein, dass als Stellgröße für die Variation des Hubraums der Betriebsdruck konstant gehalten wird (Druckregler). Dies war bei solchen Steuerung sinnvoll für diejenige Pumpe, die mit dem Ringraum des Zylinders verbunden war. Sie hatte lediglich die Aufgabe, den Zylinder und eventuell anhängende Massen gegen die Schwerkraft abzustützen und bei der Aufwärtsfahrt eine Kavitation der mit dem Ringraum verbundenen Pumpe zu verhindern.By contrast, the speed-variable drives which have hitherto been implemented according to the state of the art from which the invention is based are based merely on a pump-internal, generally purely hydromechanical, control of the delivery flow. With increasing pressure, the flow rate of the pump is automatically withdrawn so far that the drive torque of the motor, which is proportional to the product of hydraulic pressure and displacement remains largely constant. This made it possible by suitable choice of the spring characteristic to keep the engine drive torque pressure-independent almost constant and the rated torque of the engine not too exceed. Examples of such a hydromechanically torque-controlled pump is about the type A4VSO-LR2 BoschRexroth. Characteristic of this known control is the fact that the adjustment is done inside the pump and responsible for the motion control inverter has no influence on it. Alternatively, these self-sufficient, purely hydromechanical controllers could, for example, also be designed so that the operating pressure is kept constant as a control variable for the variation of the displacement (pressure regulator). This was useful in such control for that pump which was connected to the annular space of the cylinder. It had only the task to support the cylinder and possibly attached masses against gravity and to prevent cavitation of the associated with the annulus pump when driving uphill.
Neben diesen hydromechanischen Reglern sind aktuell auch elektrisch beeinflussbare Regler bekannt. So können z. B. heute eingesetzte Umrichter die Auslastung des Motors und des Umrichters selbst ständig verfolgen und sie begrenzen den Strom selbsttätig, sobald die thermischen Grenzen erreicht werden. Auch kann der jeweilige Auslastungsgrad von Umrichter und Motor an einer elektrischen Schnittstelle als Zahlenwert für die Maschinensteuerung zur Verfügung gestellt werden. Verfügbar für die oben genannte Pumpe sind auch solche Regler – z. B. in Gestalt des Reglertyps DFE1 – welche die Beeinflussung der Pumpe durch externe Steuersignale für Förderstrom oder Druck gestatten. Die elektrisch beeinflussbaren Regler benötigen eine eigene Steuerelektronik und verfügen über Sensoren für die Istwerte z. B. von Schwenkwinkel und Druck. Die zusätzlichen Einrichtungen und Kosten des Regelsystems verteuern die Pumpe allerdings deutlich.In addition to these hydromechanical controllers are currently also electrically influenced controller known. So z. B. today used inverter track the utilization of the motor and the inverter itself constantly and they limit the power automatically when the thermal limits are reached. Also, the respective degree of utilization of inverter and motor can be made available at an electrical interface as a numerical value for the machine control. Available for the above pump are also such regulators - z. B. in the form of the controller type DFE1 - which allow the influence of the pump by external control signals for flow or pressure. The electrically influenced controllers require their own control electronics and have sensors for the actual values z. B. swivel angle and pressure. However, the additional equipment and costs of the control system make the pump significantly more expensive.
Durch die Erfindung werden dem gegenüber und gegenüber der in der
- – Bessere Ausnutzung von Motor und Umrichter
- – Geringer Anschaffungspreis durch Entfall einer eigenen Pumpensteuerung und Sensoren für Schwenkwinkel und Druck
- – Günstigere Taktzeiten
- – Anwahl energieoptimaler Betriebspunkte für Motor und Pumpe möglich (schlechte Wirkungsgrade bei sehr geringer Drehzahl)
- – Erhöhung der Maschinensicherheit: Gezieltes Schwenken der Pumpen auf „0” mindert die Gefahr einer ungewollten Bewegung
- - Better utilization of motor and inverter
- - Low purchase price due to omission of own pump control and sensors for tilt angle and pressure
- - Cheaper cycle times
- - Selection of energy-optimal operating points for motor and pump possible (poor efficiency at very low speed)
- - Increased machine safety: Targeted swiveling of the pumps to "0" reduces the risk of unwanted movement
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The above-mentioned and the claimed and described in the embodiments described components to be used in their size, shape design, material selection and technical design are not subject to any special conditions, so that the well-known in the field of application selection criteria can apply without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer druckspeicherlosen hydraulischen Antriebsanordnung dargestellt sind. Auch einzelne Merkmale der Ansprüche oder der Ausführungsformen können mit anderen Merkmalen anderer Ansprüche und Ausführungsformen kombiniert werden.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention will become apparent from the subclaims, as well as from the following description of the accompanying drawings and table, in which - by way of example - an embodiment of a pressure accumulator hydraulic drive arrangement are shown. Also, individual features of the claims or of the embodiments may be combined with other features of other claims and embodiments.
FIGURENKURZBESCHREIBUNGBRIEF DESCRIPTION
In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Aus der
Ein einziger, als Servomotor gestalteter Antrieb
Die dem Servomotor
Ein mechanisches Getriebe
Ebenso ist es hilfreich, wenn die Pumpenanordnung eine Bremse umfasst, insbesondere um einen schaltventillosen Betrieb zu begünstigen.It is also helpful if the pump arrangement comprises a brake, in particular in order to favor a switching valveless operation.
Folgende/r Arbeitsweise/Aufbau sind bevorzugt:The following mode of operation / construction are preferred:
A) Schwenkwinkel-VerstellsystemA) Swivel angle adjustment system
Ausgehend von dem hydraulischen Antriebssystem gemäß
Die mit dem Kolbenraum
Für die Steuerung der beiden Proportionalventile können in aktuell verfügbaren Umrichtern standardmäßig installierte, frei programmierbare Systeme eingesetzt werden. Der Regelalgorithmus kann, insbesondere, auf alle Systemgrößen des Antriebs
Zum Ausfahren der an dem Arbeitskolben
Zum Umschalten auf Arbeitsgeschwindigkeit füllt die Pumpe
Der Positioniervorgang erfolgt in gewohnter Weise durch Anhalten des Servomotors
Zum Dekomprimieren wird die Drehrichtung des Servomotors
Für die Aufwärtsfahrt wird ein etwa vorhandenes Füllventil geöffnet, die reversierte Pumpe
B) Schwenkwinkelregelung nach AntriebsauslastungB) Swivel angle control according to drive load
Dabei wird einerseits der Auslastungswert von Motor und Umrichter betrachtet, andererseits aber auch die Änderungsgeschwindigkeit dieses Werts. Mit schnell steigendem Auslastungswert muss der Schwenkwinkel zur Senkung des Motormoments relativ rasch zurückgenommen werden, während bei einem langsam steigenden Auslastungswert eine Anpassung langsamer erfolgen oder gar ganz unterbleiben kann.On the one hand, the utilization value of motor and inverter is considered, on the other hand, but also the rate of change of this value. With a rapidly increasing utilization value, the swivel angle for reducing the engine torque must be reduced relatively quickly, while with a slowly increasing load value, an adaptation can take place more slowly or even completely cease.
C) Optimierte Schwenkwinkelregelung aus ProzessdatenC) Optimized swivel angle control from process data
Eine zusätzliche Möglichkeit der Regelung des Schwenkwinkels ist möglich, wenn der eigentliche Prozessablauf für die einzelnen Arbeitsspiele der Gesamtanlage sich in Bezug auf das Kraft-Geschwindigkeitsprofil immer wieder in sehr ähnlicher Form wiederholt. Das ist beispielsweise bei Umform- oder Richtvorgängen der Fall. Hierbei kann neben den aktuellen Messdaten auch die Kenntnis über die nächsten Zeitabschnitte wertvolle informationen zur optimalen Schwenkwinkeleinstellug der Pumpe geben. Die Kenntnisse über den Prozessablauf können beispielsweise aus für den jeweiligen Prozess erstellten Parameterlisten entnommen werden.An additional possibility of controlling the swivel angle is possible if the actual process sequence for the individual working cycles of the entire system is repeatedly repeated with respect to the force-speed profile in a very similar form. This is the case, for example, with forming or straightening processes. In addition to the current measurement data, knowledge about the next periods of time can provide valuable information on the optimum swivel angle adjustment of the pump. The knowledge of the process flow can, for example, be taken from parameter lists created for the respective process.
Möglich ist auch, für die Optimierung selbstlernende Algorithmen zu verwenden, die die Schwenkwinkeleinstellung ausgehend von einer eher „vorsichtigen” Einstellung bis zum Auslastungsoptimum immer weiter verbessern. Die mit dem Ringraum verbundene Pumpe wird beispielsweise so verschwenkt, dass der ringraumseitige Druck zur Kompensation der Schwerkraft rund 20 bar beträgt.It is also possible to use self-learning algorithms for the optimization, which always further improve the swivel angle adjustment, starting from a rather "cautious" setting up to the utilization optimum. The pump connected to the annular space is pivoted, for example, so that the pressure on the side of the annular space to compensate for the force of gravity is around 20 bar.
Die Ausführungsform nach
Zwei, je als mit drehzahlvariablen Motoren gestaltete Antriebe
Die dem Motor
Die Ausstattung der beiden Motoren
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsanordnungdrive arrangement
- 2020
- Kolben/Zylinder-AnordnungPiston / cylinder assembly
- 2121
- Arbeitskolbenworking piston
- 2222
- Kolbenstangepiston rod
- 23A23A
- Kolbenraum oder ArbeitszylinderPiston chamber or working cylinder
- 23C23C
- Ringraum oder RückholzylinderAnnulus or backwood cylinder
- 3030
- Pumpenanordnungpump assembly
- 3131
- erste Pumpefirst pump
- 3232
- zweite Pumpesecond pump
- 3333
- Antriebdrive
- 33A33A
- Antriebswelledrive shaft
- 33B33B
- Antriebdrive
- 33C33C
- Antriebdrive
- 3434
- Pumpepump
- 3636
- Weggeberencoder
- 3737
- Getriebetransmission
- 4040
- Druckmittel-TankPressure medium tank
- 50; 50A, 50B50; 50A, 50B
- Stellzylinderactuating cylinder
- 51; 51A, 51B51; 51A, 51B
- Proportionalventil/eProportional valve / e
- D1D1
- (erste) Druckleitung(first) pressure line
- D1'D1 '
- Verbindungsleitungconnecting line
- D2D2
- zweite Druckleitungsecond pressure line
- D2'D2 '
- Verbindungsleitungconnecting line
- UU
- Umrichterinverter
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2010/020427 [0004, 0005] WO 2010/020427 [0004, 0005]
- WO 2012/110259 [0004, 0008, 0017, 0029] WO 2012/110259 [0004, 0008, 0017, 0029]
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
DE202018003042U1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-10-01 | M A E Maschinen- Und Apparatebau Götzen Gmbh | Hydraulic cylinder drive and hydraulic press drive |
DE102021200407A1 (en) | 2021-01-18 | 2022-07-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Hydraulic device for an electrified commercial vehicle, control device for a hydraulic device and method for operating a hydraulic device |
DE102022203979A1 (en) | 2022-04-25 | 2023-10-26 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Hydraulic linear drive |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4335403C1 (en) * | 1993-10-18 | 1994-12-15 | Karl Hehl | Hydraulic device |
DE102007007005A1 (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Electrohydraulic control arrangement |
WO2010020427A1 (en) | 2008-08-21 | 2010-02-25 | MAE Maschinen- und Apparatebau Götzen GmbH & Co. KG | Accumulator-free hydraulic drive system for a consumer and comprising the same, especially for hydraulic presses, and method for hydraulically driving a consumer without an accumulator |
DE102010027183A1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Robert Bosch Gmbh | hydraulic unit |
DE112009004713T5 (en) * | 2008-12-23 | 2012-06-14 | Caterpillar Inc. | A hydraulic control system using a feedforward control |
WO2012110259A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | M A E Maschinen- Und Apparatebau Götzen Gmbh | Pressure-accumulator-free hydraulic drive arrangement for and comprising a consumer, in particular for presses, and method for operating a pressure-accumulator-free hydraulic drive arrangement of said type |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10259315C5 (en) * | 2002-12-18 | 2009-07-02 | Brueninghaus Hydromatik Gmbh | Regulating device for a hydraulic motor |
CN101341342B (en) * | 2006-06-02 | 2011-05-18 | 布鲁宁赫斯海诺马帝克有限公司 | Hydrostatic drive having volumetric flow compensation |
US8857168B2 (en) * | 2011-04-18 | 2014-10-14 | Caterpillar Inc. | Overrunning pump protection for flow-controlled actuators |
US20120297758A1 (en) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | Caterpillar, Inc. | Large Displacement Variator |
-
2016
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-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4335403C1 (en) * | 1993-10-18 | 1994-12-15 | Karl Hehl | Hydraulic device |
DE102007007005A1 (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Electrohydraulic control arrangement |
WO2010020427A1 (en) | 2008-08-21 | 2010-02-25 | MAE Maschinen- und Apparatebau Götzen GmbH & Co. KG | Accumulator-free hydraulic drive system for a consumer and comprising the same, especially for hydraulic presses, and method for hydraulically driving a consumer without an accumulator |
DE112009004713T5 (en) * | 2008-12-23 | 2012-06-14 | Caterpillar Inc. | A hydraulic control system using a feedforward control |
DE102010027183A1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-01-19 | Robert Bosch Gmbh | hydraulic unit |
WO2012110259A1 (en) | 2011-02-18 | 2012-08-23 | M A E Maschinen- Und Apparatebau Götzen Gmbh | Pressure-accumulator-free hydraulic drive arrangement for and comprising a consumer, in particular for presses, and method for operating a pressure-accumulator-free hydraulic drive arrangement of said type |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021123914A1 (en) | 2021-09-15 | 2023-03-16 | HMS - Hybrid Motion Solutions GmbH | Hydraulic drive system with a 2x2Q pump unit |
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