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 WO 2010/020427 oder WO 2012/110259 ausgeführt. Bei ersterer sind zwei getrennte Pumpenantriebsanordnungen für den Arbeitshub einerseits und den Rückholhub andererseits vorgesehen um großvolumige Druckspeicher einzusparen. Der Hydraulikzylinder kann mit einem zusätzlichen Eilgang-Kolbenraum ausgestattet sein. Nachteilig ist der hohe Bauaufwand für die beiden Motor-Pumpenstationen. Insbesondere bei großen Verbrauchern sind die für den Motorantrieb eingesetzten Umrichtersteuerungen und Netzteile recht kostenintensiv. Auch die großen Wegeventile zum Umschalten des Pumpenförderstroms vom Eilgangkolben auf die große Kolbenfläche sind kostenintensiv.Variable speed hydraulic drives for large cylinders are roughly equivalent to WO 2010/020427 or WO 2012/110259 executed. In the former, two separate pump drive arrangements for the working stroke on the one hand and the return stroke on the other hand are provided to save large-volume pressure accumulator. The hydraulic cylinder may be equipped with an additional rapid traverse piston chamber. The disadvantage is the high construction costs for the two motor pump stations. Especially with large consumers, the inverter controls and power supplies used for the motor drive are quite expensive. The large directional control valves for switching the pump delivery flow from rapid traverse piston to the large piston surface are also expensive.

Zweitere basiert, ausgehend von der WO 2010/020427 , auf dem Konzept, bei einer druckspeicherlosen hydraulischen Antriebsanordnung mit Arbeitskolben, ergänzendem Eilgangkolben und ringartigem Rückholkolben eine drehrichtungsvariable Pumpenanordnung aus einem drehzahlvariablen Motor mit mindestens zwei Pumpen vorzusehen und die drei Zylinder-(oder Kolben-)Räume über drei Druckleitungen einzeln und direkt mit den Pumpen derart zu verbinden, dass in beide Richtungen eine Eilgangfahrt erfolgt.Second is based, starting from the WO 2010/020427 to provide on the concept, in a pressure accumulatorless hydraulic drive assembly with working piston, additional rapid traverse piston and ringlike Rückholkolben a Drehrichtungsvariable pump assembly of a variable speed motor with at least two pumps and the three cylinder (or piston) spaces via three pressure lines individually and directly to the pump to connect such that in both directions a rapid traverse takes place.

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 WO 2012/110259 , auf dem Konzept, den Eingangsdruck der bekannten autarken rein hydromechanischen Regelung des Förderstromes der mindestens einen Pumpe mittels eines externen, insbesondere elektrisch gesteuerten Hydraulikventils derart überlagernd zu verändern, dass durch die Variation der Stellung dieses Proportionalventils der Stellkolben der Pumpenschwenkeinrichtung mittels des externen, insbesondere elektrischen, Stellsignals mit einem variablen Druck beaufschlagt wird. Es kann auch eine Kombination aus Antriebsanordnung und nachgeschalteter Ventilsteuerungen vorgesehen sein. Die Drehzahlvariabilität kann mit zumindest einem Asynchronmotor und zumindest einem Frequenzumrichter erreichbar sein. Alternativ oder kumulativ schlägt die Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren vor, bei dem eine durch eine hydromechanische Pumpenregelung bewirkte Verringerung des Förderstromes der mindestens einen Pumpe mittels eines die hydromechanische Pumpenregelung überlagernden, extern ansteuerbaren Hydraulikventils so weit hinausgezögert werden, bis der gewünschte Auslastungsgrad des Motors bzw. des zugehörigen Umrichter erreicht ist. Durch die Erfindung kann u. a. eine Verringerung des Förderstromes der Pumpe also so dem aktuellen Zustand des Motors bzw. des Umrichters zeitlich weit hinausgezögert werden, bis die thermischen oder elektrischen Grenzen von Motor oder Umrichter so weit wie gewünscht ausgenutzt sind.To solve the problem, a pressure accumulator hydraulic drive arrangement for and with a consumer, in particular for presses with the features of claim 1, of claim 2 and a method having the features of claim 4 or 5 is proposed. Accordingly, the invention is based on the WO 2012/110259 , on the concept, the input pressure of the known autarkic purely hydromechanical control of the flow of the at least one pump by means of an external, in particular electrically controlled hydraulic valve superimposed to change such that by varying the position of this proportional valve of the actuating piston Pumping device is applied by means of the external, in particular electrical, control signal with a variable pressure. It can also be provided a combination of drive arrangement and downstream valve controls. The speed variability can be achieved with at least one asynchronous motor and at least one frequency converter. Alternatively or cumulatively, the invention proposes a generic method in which a caused by a hydromechanical pump control reduction of the flow of at least one pump by means of a hydromechanical pump control superimposed, externally controllable hydraulic valve so far delayed until the desired degree of utilization of the engine or the associated inverter is reached. By the invention, among other things, a reduction of the flow rate of the pump so the current state of the motor or the inverter can be delayed in time until the thermal or electrical limits of motor or inverter are exploited as much as desired.

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 WO 2012/110259 beschriebenen Lösung, von der die Erfindung ausgeht, u. A. folgende Vorteile erzielt:

  • – 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
By the invention are compared to and opposite to in the WO 2012/110259 described solution from which the invention proceeds, u. A. achieves the following advantages:
  • - 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:

1 eine erste Ausführungsform einer druckspeicherlosen hydraulische Antriebsanordnung als Blockschaltbild sowie 1 a first embodiment of a pressure accumulatorless hydraulic drive assembly as a block diagram and

2 eine zweite Ausführungsform einer druckspeicherlosen hydraulische Antriebsanordnung als Blockschaltbild. 2 A second embodiment of a pressure accumulatorless hydraulic drive assembly as a block diagram.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Aus der 1 ist eine doppelt wirksame, einen Arbeitskolben 21, eine Kolbenstange 22 und einen Zylinderraum umfassende Kolben/Zylinder-Anordnung 20 ersichtlich, in der der reversierend verfahrbare Arbeitskolben 21 den Zylinderraum einerseits in einen ersten Kolbenraum 23A (oder Arbeitszylinder) und andererseits in einen die Kolbenstange 22 umgebenden Ringraum 23C (oder Rückholzylinder) unterteilt. Der Eilgangkolben kann in eine zur Kolbenstange entgegengesetzt weisende Richtung, oder in eine mit der Kolbenstange gleiche Richtung orientiert sein. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 20 ist an eine den ersten Kolbenraum 23A mit einem Druckmittel versorgende erste Druckleitung D1 sowie eine den Ringraum 23C mit Druckmittel versorgende Druckleitung D3 angeschlossen.From the 1 is a double-acting, a working piston 21 , a piston rod 22 and a cylinder chamber comprising piston / cylinder arrangement 20 can be seen in the reversible movable piston 21 the cylinder chamber on the one hand in a first piston chamber 23A (or working cylinder) and on the other hand into a piston rod 22 surrounding annulus 23C (or Rückholzylinder) divided. The rapid traverse piston may be oriented in a direction opposite to the piston rod direction, or in a direction similar to the piston rod. The piston / cylinder arrangement 20 is at a the first piston chamber 23A with a pressure medium supplying the first pressure line D1 and the annulus 23C connected with pressure medium supplying pressure line D3.

Ein einziger, als Servomotor gestalteter Antrieb 33 treibt eine Doppelpumpe in Gestalt von zwei, insbesondere drehzahlvariablen Pumpen 31, 32 auf einer einzigen Antriebswelle 33A an. Beide Pumpen sind mit einer Einrichtung 50, 51 zum Verstellen ihres Fördervolumens ausgestattet. Die Verstellung erfolgt einerseits, insbesondere pumpenintern, durch eine Regeleinrichtung, insbesondere in Gestalt von Stellzylindern 51; 51A, 51B, die die Fördermenge in bekannte Weise dem aktuellen Druck folgend verändern. Zusätzlich wird eine hydraulisch vorgeschaltete Verstelleinrichtung (Hydraulikventil) in Gestalt eines Proportionalventils 50; 50A, 50B je Pumpe eingesetzt, die auf hydraulische oder, insbesondere, elektrische Stellgrößen einer externen Steuerung, wie in einem Umrichter, reagierten. Damit kann der Pumpen-Förderstrom in Abhänigkeit von einem externen Eingangssignal bis zum maximalen Förderstrom hydraulisch verstellt werden.A single, designed as a servomotor drive 33 drives a double pump in the form of two, in particular variable speed pumps 31 . 32 on a single drive shaft 33A at. Both pumps come with a device 50 . 51 equipped for adjusting their delivery volume. The adjustment takes place on the one hand, in particular pump-internally, by a control device, in particular in the form of adjusting cylinders 51 ; 51A . 51B , which change the flow rate in a known manner following the current pressure. In addition, a hydraulic upstream adjustment (hydraulic valve) in the form of a proportional valve 50 ; 50A . 50B per pump were used, which reacted to hydraulic or, in particular, electrical control variables of an external control, such as in an inverter. Thus, the pump flow rate can be adjusted hydraulically depending on an external input signal up to the maximum flow rate.

Die dem Servomotor 33 nächstliegende Pumpe 32 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem als Arbeitszylinder dienenden Kolbenraum 23A hydraulisch verbunden. Die Pumpen 31, 32 sind auf ihrer einen Seite mit einem Tank 40 und auf der anderen Seite mit dem Kolbenraum 23A bzw. mit dem Ringraum 23C fluidisch verbunden. Der an der Kolbenstange 22 installierte Weggeber 36 meldet die aktuelle Kolbenposition an einen den Antrieb 33 mit elektrischer Spannung versorgenden Umrichter U.The servomotor 33 nearest pump 32 is in the present embodiment with serving as a working cylinder piston chamber 23A hydraulically connected. The pumps 31 . 32 are on one side with a tank 40 and on the other side with the piston chamber 23A or with the annulus 23C fluidly connected. The on the piston rod 22 installed encoder 36 the current piston position signals the drive to one 33 Powered inverter U.

Ein mechanisches Getriebe 37 für die Drehmomentübertragung vom Antrieb ist beiden Pumpen desselben Antriebsstrangs zugeordnet, insbesondere, um Motoren mit im Vergleich zu den Pumpen relativ höheren Drehzahlen einsetzen zu können.A mechanical transmission 37 for the transmission of torque from the drive is associated with both pumps of the same drive train, in particular in order to use motors with compared to the pump relatively higher speeds can.

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 WO 2012/110259 ist in oder z. B. an den Enden mindestens einer Verbindungsleitung D1', D3' mindestens ein Hydraulikventil, insbesondere ein Proportionalventil 50A bzw. 50B hydraulisch verbindend eingebaut. Die mindestens eine Verbindungsleitung D1', D3' ist vorgesehen zwischen dem/denn mindestens einer der Pumpen 32 bzw. 31 zugeordneten,, Stellzylinder/n 51A bzw. 51B und den Druckleitungen D1 bzw. D3 der Pumpen 32 bzw. 31. Die Stellzylinder 51A bzw. 51B können in die jeweils ihnen zugeordnete Pumpe 32 bzw. 31 integriert sein. Durch Variation der Kolbenstellung dieser Hydraulikventile können die Stellzylinder 51A bzw. 51B mit einem variablen Druck beaufschlagt werden, der in den Grenzen von 0 bis zum anliegenden Pumpendruck verstellt werden kann. Damit kann die jeweilige Pumpe mit, insbesondere je einem, z. B. elektrischen, Stellsignal extern über die Proportionalventile 50A bzw. 50B verstellt werden. Für die Steuerung der beiden Hydraulik-/Proportionalventile können in aktuell verfügbaren Umrichtern standardmäßig installierte, frei programmierbare Steuerungsysteme eingesetzt werden. Der Regelalgorithmus kann auf alle Systemgrößen des Antriebs zugreifen (beispielsweise Auslastungsgrad des Motors, Motortemperatur, Wegposition des Stößels, Drehmoment und Drehzahl des Motors), um sie für eine optimale Steuerung des Pumpenschwenkwinkels zu nutzen. Die bei üblichen Reglern vorhandenen Sensoren für den Schwenkwinkel und Druck können entfallen, weil mit den aktuellen Signalen des Zylinder-Weggebers und den umrichterintern verfügbaren Werten für Motorstrom und -drehzahl sowie nach Bedarf auch einem rechnerischen Modell des Pumpenverhaltens Schwenkwinkel und Systemdruck indirekt berechnet werden/werden können. Zudem wird es möglich und insoweit bevorzugt, die Pumpe ohne Instandhaltungsprobleme platzsparend und lärmdämmend unterhalb des Ölspiegels einzubauen.Starting from the hydraulic drive system according to WO 2012/110259 is in or z. B. at the ends of at least one connecting line D1 ', D3' at least one hydraulic valve, in particular a proportional valve 50A respectively. 50B hydraulically connecting installed. The at least one connecting line D1 ', D3' is provided between / for at least one of the pumps 32 respectively. 31 assigned, actuating cylinder / s 51A respectively. 51B and the pressure lines D1 and D3 of the pumps 32 respectively. 31 , The adjusting cylinders 51A respectively. 51B can into their respective assigned pump 32 respectively. 31 be integrated. By varying the piston position of these hydraulic valves, the actuating cylinder 51A respectively. 51B be subjected to a variable pressure, which can be adjusted within the limits of 0 to the applied pump pressure. Thus, the respective pump with, in particular one each, z. B. electrical, control signal externally via the proportional valves 50A respectively. 50B be adjusted. To control the two hydraulic / proportional valves, currently available, freely programmable control systems can be used in currently available converters. The control algorithm can access all system sizes of the drive (such as engine load, motor temperature, tappet travel position, torque, and motor speed) for optimal control of the pump swing angle. The existing sensors for the swivel angle and pressure can be omitted, because with the current signals of the cylinder position transmitter and the internally available values for motor current and speed as well as, if necessary, also a mathematical model of the pump behavior, the swivel angle and system pressure are indirectly calculated can. In addition, it is possible and so far preferred to install the pump without maintenance problems to save space and sound-insulating below the oil level.

Die mit dem Kolbenraum 23A verbundene Pumpe 32 wird beispielsweise erst dann zurückgeschwenkt, wenn der Auslastungsgrad des Motors 33 dies erfordert. Die mit dem Ringraum 23C verbundene Pumpe 31 wird beispielsweise so verschwenkt, dass der rinraumseitige Druck zur Kompensation der Schwerkraft rund 20 bar beträgt.The with the piston chamber 23A connected pump 32 For example, it is only then swung back when the degree of utilization of the engine 33 this requires. The one with the annulus 23C connected pump 31 is pivoted, for example, so that the chamber-side pressure to compensate for gravity is around 20 bar.

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 33 zugreifen (Beispielsweise Auslastungsgrad des Motors, Motortemperatur, Wegposition des Stößels, Drehmoment und Drehzahl des Motors), um sie für eine optimale Steuerung des Pumpenschwenkwinkels zu nutzen.For the control of the two proportional valves, currently available, freely programmable systems can be used in currently available converters. The control algorithm can, in particular, on all system sizes of the drive 33 (For example, load level of the motor, motor temperature, plunger position, torque, and motor speed) to use for optimal pump swing angle control.

Zum Ausfahren der an dem Arbeitskolben 21 vorgesehenen Kolbenstange 22 mit Eilganggeschwindigkeit fördert bei Drehung des Servomotors 33 die Pumpe 32 Öl in den Kolbenraum 23A. Zeitgleich saugt die Pumpe 31 Öl aus der Ringraum 23C. Der zur Füllung des als Arbeitszylinders dienenden Kolbenraums 23A erforderliche Ölstrom kann aus dem Tank 40 nachgesaugt werden. Die Pumpe 31 wird z. B. durch die gemeinsame Welle 33A zur Pumpe 32 durch den Servomotor 33 mit derselben Drehzahl wie die Pumpe 32 aber mit entgegengesetztem Drehsinn angetrieben. Der Förderstrom wird über die Verstelleinrichtung jeder Pumpe vorzugsweise auf das Maximum eingestellt. Das geschieht bei vergleichsweise geringem Pumpendruck.To extend the on the working piston 21 provided piston rod 22 at rapid speed promotes rotation of the servomotor 33 the pump 32 Oil in the piston chamber 23A , At the same time the pump sucks 31 Oil from the annulus 23C , The filling of serving as a working cylinder piston chamber 23A required oil flow may be from the tank 40 be sucked. The pump 31 is z. B. by the common shaft 33A to the pump 32 through the servomotor 33 at the same speed as the pump 32 but driven in opposite directions. The flow rate is preferably adjusted to the maximum via the adjustment of each pump. This happens at comparatively low pump pressure.

Zum Umschalten auf Arbeitsgeschwindigkeit füllt die Pumpe 32 den großen Kolbenraum 23A allein. Das Fördervolumen der Pumpe 32 wird dabei zurückgenommen, wahlweise druckabhängig oder überlagernder Hilfe des der über den Umrichter angesteuerten Proportionalventil 50A auf einen vorgebbaren Wert.The pump fills to switch to working speed 32 the big piston chamber 23A alone. The delivery volume of the pump 32 is thereby withdrawn, optionally pressure-dependent or superimposing help of the controlled via the inverter proportional valve 50A to a predefinable value.

Der Positioniervorgang erfolgt in gewohnter Weise durch Anhalten des Servomotors 33.The positioning is done in the usual way by stopping the servomotor 33 ,

Zum Dekomprimieren wird die Drehrichtung des Servomotors 33 umgekehrt. Das unter Druck stehende Öl treibt den Servomotor an, der nun als Generator wirkt. Die entstehende elektrische Energie kann ins elektrische Netz zurückgespeist werden. For decompressing the direction of rotation of the servomotor 33 vice versa. The pressurized oil drives the servomotor, which now acts as a generator. The resulting electrical energy can be fed back into the electrical grid.

Für die Aufwärtsfahrt wird ein etwa vorhandenes Füllventil geöffnet, die reversierte Pumpe 31 fördert nun in den Ringraum 23C der Kolben/Zylinder-Anordnung 20, so dass die Kolbenstange 22 mit Eilganggeschwindigkeit einfährt. Zudem saugt die Pumpe 32 das Öl aus dem Kolbenraum 23A. Die Pumpe 31 ist wird vorzugsweise mit vollem Förderstrom betrieben, um ein ggf. vorgesehenes schaltbares Füllventil beim Entleeren der Arbeitszylinders zu unterstützen.For the upward drive, an approximately existing filling valve is opened, the reversed pump 31 now promotes into the annulus 23C the piston / cylinder arrangement 20 so that the piston rod 22 retracts at rapid traverse speed. In addition, the pump sucks 32 the oil from the piston chamber 23A , The pump 31 is preferably operated at full flow to assist a possibly provided switchable filling valve during emptying of the working cylinder.

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 2 enthält je eine Motor-Pumpenstation für den Kolben- und den Ringraum. Hier ist ein erster und ein zweiter Antriebsmotor 33C bzw. 33B samt Umrichter vorgesehen. Die für die Ringraumseite 23C deutlich geringeren Anforderungen an Fördermenge und Druck erfordern jedoch nur eine geringe Motorleistung und kleine Pumpen. Zudem kann eine einfache Konstantpumpe 34 für die Ringraumseite 23C eingesetzt werden. Die Variation des Förderstroms zur Ringraumseite 23C wird ausschließlich über die Motordrehzahl erreicht. Bei vertikal angeordnetem Zylinderraum ist es besonders vorteilhaft, den Ringraumdruck durch die Regelung des Motormoments konstant zu halten. – Im Einzelnen ist aus 2 eine doppelt wirksame, einen Arbeitskolben 21, eine Kolbenstange 22 und einen Zylinderraum umfassende Kolben/Zylinder-Anordnung 20 ersichtlich, in der der reversierend verfahrbare Arbeitskolben 21 den Zylinderraum einerseits in einen ersten Kolbenraum 23A (oder Arbeitszylinder) und andererseits in einen die Kolbenstange 22 umgebenden Ringraum 23C (oder Rückholzylinder) unterteilt. Der Eilgangkolben 21A kann, wie dargestellt, in eine zur Kolbenstange entgegengesetzt weisende Richtung, oder (nicht dargestellt) in eine mit der Kolbenstange gleiche Richtung orientiert sein. Die Kolben/Zylinder-Anordnung 20 ist an eine den ersten Kolbenraum 23A mit einem Druckmittel versorgende erste Druckleitung D1 sowie eine den Ringraum 23C mit Druckmittel versorgende Druckleitung D3 angeschlossen.The embodiment according to 2 Each contains a motor pump station for the piston and annulus. Here is a first and a second drive motor 33C respectively. 33B provided with inverter. The for the annulus side 23C However, significantly lower requirements for flow rate and pressure require only a small engine power and small pumps. In addition, a simple constant pump 34 for the annulus side 23C be used. The variation of the flow to the annulus side 23C is achieved only via the engine speed. When the cylinder space is arranged vertically, it is particularly advantageous to keep the annulus pressure constant by regulating the engine torque. - In detail is off 2 a double-acting, a working piston 21 , a piston rod 22 and a cylinder chamber comprising piston / cylinder arrangement 20 can be seen in the reversible movable piston 21 the cylinder chamber on the one hand in a first piston chamber 23A (or working cylinder) and on the other hand into a piston rod 22 surrounding annulus 23C (or Rückholzylinder) divided. The rapid motion piston 21A may be oriented in a direction opposite to the piston rod, as shown, or (not shown) in a direction similar to the piston rod. The piston / cylinder arrangement 20 is at a the first piston chamber 23A with a pressure medium supplying the first pressure line D1 and the annulus 23C connected with pressure medium supplying pressure line D3.

Zwei, je als mit drehzahlvariablen Motoren gestaltete Antriebe 33B und 33C treiben je eine, insbesondere drehzahlvariable Pumpe 32 bzw. 34 an. Allein die Pumpe 33C ist mit einer Einrichtung 50, 51 zum Verstellen ihres Fördervolumens ausgestattet. Die Verstellung erfolgt einerseits, insbesondere pumpenintern, durch eine Regeleinrichtung, insbesondere in Gestalt eines Stellzylinders 51, der die Fördermenge in bekannte Weise dem aktuellen Druck folgend verändern. Zusätzlich wird eine hydraulisch vorgeschaltete Verstelleinrichtung (Hydraulikventil) in Gestalt eines Proportionalventils 50 eingesetzt, die auf hydraulische oder, insbesondere, elektrische Stellgrößen einer externen Steuerung, wie in einem Umrichter U, reagiert. Damit kann der Pumpen-Förderstrom in Abhängigkeit von einem externen Eingangssignal bis zum maximalen Förderstrom hydraulisch verstellt werden.Two, each designed as drives with variable speed motors 33B and 33C drive one each, especially variable speed pump 32 respectively. 34 at. Alone the pump 33C is with a facility 50 . 51 equipped for adjusting their delivery volume. The adjustment takes place on the one hand, in particular pump-internally, by a control device, in particular in the form of an actuating cylinder 51 which change the flow rate in a known manner following the current pressure. In addition, a hydraulic upstream adjustment (hydraulic valve) in the form of a proportional valve 50 used, which responds to hydraulic or, in particular, electrical control variables of an external control, such as in a converter U. Thus, the pump flow rate can be adjusted hydraulically depending on an external input signal up to the maximum flow rate.

Die dem Motor 33C zugeordnete Pumpe 32 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem als Arbeitszylinder dienenden Kolbenraum 23A hydraulisch verbunden. Beide Pumpen 32 und 34 sind auf ihrer einen Seite mit einem Tank 40 und auf der anderen Seite mit dem Kolbenraum 23A bzw. mit dem Ringraum 23C fluidisch verbunden. Der an der Kolbenstange 22 installierte Weggeber 36 meldet die aktuelle Kolbenposition an einen den Antrieb 33B bzw. 33C mit elektrischer Spannung versorgenden Umrichter U.The engine 33C associated pump 32 is in the present embodiment with serving as a working cylinder piston chamber 23A hydraulically connected. Both pumps 32 and 34 are on one side with a tank 40 and on the other side with the piston chamber 23A or with the annulus 23C fluidly connected. The on the piston rod 22 installed encoder 36 the current piston position signals the drive to one 33B respectively. 33C Powered inverter U.

Die Ausstattung der beiden Motoren 33C und 30 mit geeigneten Bremsen verhindert ein gefahrbringendes Absinken des Kolbens 21 unter Schwerkrafteinfluss bei vertikal installierter Zylindereinheit 20, beispielsweise bei Netzausfall. Auf bisher in solchen Fällen eingesetzte Schaltventile kann so verzichtet werden. The equipment of the two engines 33C and 30 with suitable brakes prevents dangerous lowering of the piston 21 under the influence of gravity with vertically installed cylinder unit 20 , for example in the event of a power failure. On previously used in such cases switching valves can be dispensed with.

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]

Claims (9)

Hydraulische, insbesondere druckspeicherlose, Antriebsanordnung (10) für und mit einem Verbraucher, insbesondere für Pressen, mit einer, insbesondere doppelt wirksamen, Kolben/Zylinder-Anordnung (20), die mindestens einen reversierend verfahrbaren Arbeitskolben (21) und mindestens einen Zylinderraum umfasst und bei der der mindestens eine Zylinderraum oder die Zylinderräume mindestens einen den Arbeitskolben (21) mit Fluiddruck beaufschlagenden, ersten Kolbenraum (23A), und, vorzugsweise, mindestens einen zweiten Kolbenraum (23C) umfasst/umfassen, mit den oder die Kolbenraum/-räume mit einem Druckmittel versorgende/n Druckleitung/en (D1, D3), mit mindestens einer Pumpenanordnung (30), welche mindestens eine zumindest drehzahlvariabel angetriebene Pumpe (31; 32) und mindestens einen die mindestens eine Pumpe (31, 32) antreibenden drehzahlvariablen Antrieb (33), mit mindestens einem mit der Kolben/Zylinder-Anordnung (20) und der Pumpenanordnung (30) hydraulisch verbundenen oder verbindbaren Druckmittelvorrat, bei der die mindestens eine Pumpe (32) über eine erste Druckleitung (D1) mit dem ersten Kolbenraum (23A) verbunden oder verbindbar ist, so dass die hydraulische Antriebsanordnung (10), vorzugsweise, mittels eines einzigen einmotorigen Antriebsstrangs sowohl in mindestens einer Bewegungsrichtung betreibbar ist als auch im Arbeitsgang hohe Arbeitsdrücke erreicht, gekennzeichnet durch mindestens einen hydromechanischen Stellzylinder (51; 51A) der mindestens einen Pumpe (32), eine hydraulische Verbindung/Verbindungsleitung (D1'), die zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der zwischen der mindestens einen Pumpe (32) und dem ihr zugeordneten Kolbenraum (23A) vorgesehenen Druckleitung (D1) wirksam ist, sowie zumindest ein Hydraulikventil, insbesondere ein Proportionalventil (50; 50A), wobei das zumindest eine Hydraulikventil in der mindestens einen Verbindungsleitung (D1') zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der Druckleitung (D1) derart hydraulisch wirksam ist, dass durch Variation der Stellung dieses Hydraulikventils mittels eines externen, insbesondere elektrischen, die Stellung des Hydraulikventils beeinflussenden Stellsignals der Stellzylinder (51; 51A) mit einem variablen Druck beaufschlagbar ist.Hydraulic, in particular pressure accumulatorless, drive arrangement ( 10 ) for and with a consumer, in particular for presses, with a, in particular double-acting, piston / cylinder arrangement ( 20 ), the at least one reversibly movable working piston ( 21 ) and at least one cylinder space and in which the at least one cylinder space or the cylinder spaces at least one of the working piston ( 21 ) acted upon by fluid pressure, the first piston chamber ( 23A ), and, preferably, at least one second piston space ( 23C ), comprising pressure line (s) (D1, D3) supplying pressure fluid to the piston chamber (s) (s) (D1, D3), with at least one pump arrangement ( 30 ), which at least one at least variable speed driven pump ( 31 ; 32 ) and at least one the at least one pump ( 31 . 32 ) driving variable speed drive ( 33 ), with at least one of the piston / cylinder arrangement ( 20 ) and the pump assembly ( 30 ) hydraulically connected or connectable pressure medium supply, wherein the at least one pump ( 32 ) via a first pressure line (D1) with the first piston chamber ( 23A ) is connected or connectable, so that the hydraulic drive arrangement ( 10 ), preferably, by means of a single single-motor drive train in both at least one direction of movement is operable and achieved in the operation high working pressures, characterized by at least one hydromechanical actuating cylinder ( 51 ; 51A ) of the at least one pump ( 32 ), a hydraulic connection / connection line (D1 '), which between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and between the at least one pump ( 32 ) and its associated piston chamber ( 23A ) provided pressure line (D1) is effective, and at least one hydraulic valve, in particular a proportional valve ( 50 ; 50A ), wherein the at least one hydraulic valve in the at least one connecting line (D1 ') between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and the pressure line (D1) is hydraulically effective such that by varying the position of this hydraulic valve by means of an external, in particular electrical, the position of the hydraulic valve influencing actuating signal of the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) can be acted upon by a variable pressure. Hydraulische, insbesondere druckspeicherlose, Antriebsanordnung (10) für und mit einem Verbraucher, insbesondere für Pressen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung mindestens einen hydromechanischen Stellzylinder (51; 51A) der mindestens einen Pumpe (32) umfasst sowie eine hydraulische Verbindung/Verbindungsleitung (D1'), die zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der zwischen der mindestens einen Pumpe (32) und dem ihr zugeordneten Kolbenraum (23A) vorgesehenen Druckleitung (D1) wirksam ist, und dass die Antriebsanordnung (10) mit zumindest einem Hydraulikventil, insbesondere einem Proportionalventil (50; 50A), verbindbar ist wobei das zumindest eine Hydraulikventil in der mindestens einen Verbindungsleitung (D1'), insbesondere zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der Druckleitung (D1), derart hydraulisch wirksam ist, dass durch Variation der Stellung dieses Hydraulikventils mittels eines externen, insbesondere elektrischen, die Stellung des Hydraulikventils beeinflussenden Stellsignals der Stellzylinder (51; 51A) mit einem variablen Druck beaufschlagbar ist.Hydraulic, in particular pressure accumulatorless, drive arrangement ( 10 ) for and with a consumer, in particular for presses, according to the preamble of claim 1, characterized in that the drive arrangement at least one hydromechanical actuating cylinder ( 51 ; 51A ) of the at least one pump ( 32 ) and a hydraulic connection / connecting line (D1 '), which between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and between the at least one pump ( 32 ) and its associated piston chamber ( 23A ) provided pressure line (D1) is effective, and that the drive arrangement ( 10 ) with at least one hydraulic valve, in particular a proportional valve ( 50 ; 50A ), wherein the at least one hydraulic valve in the at least one connecting line (D1 '), in particular between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and the pressure line (D1), is hydraulically effective such that by varying the position of this hydraulic valve by means of an external, in particular electrical, the position of the hydraulic valve influencing actuating signal of the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) can be acted upon by a variable pressure. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei, je aus mindestens einer Pumpe (32; 34) und einem Antrieb (33C; 33B) bestehende, gesonderte Motor-Pumpenstationen für den ersten Kolbenraum (23A) und für mindestens einen zweiten Kolbenraum (23C), bei der zumindest eine der Motor-Pumpenstationen ein Hydraulikventil (50) in der Verbindungsleitung zwischen dem Stellzylinder (51) und der zugehörenden Druckleitung aufweist.Drive arrangement according to Claim 1 or 2, characterized by at least two, each of at least one pump ( 32 ; 34 ) and a drive ( 33C ; 33B ), separate motor pump stations for the first piston chamber ( 23A ) and for at least one second piston space ( 23C ), wherein at least one of the motor pump stations is a hydraulic valve ( 50 ) in the connecting line between the actuating cylinder ( 51 ) and the associated pressure line. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen, insbesondere druckspeicherlosen, Antriebsanordnung für einen Verbraucher, insbesondere für Pressen, mit einer doppelt wirksamen, mindestens einen reversierend verfahrbaren Arbeitskolben (21) und mindestens einen Zylinderraum umfassenden Kolben/Zylinder-Anordnung (20), bei der der mindestens eine Zylinderraum oder die Zylinderräume mindestens einen den Arbeitskolben (21) mit Fluiddruck beaufschlagenden, ersten Kolbenraum (23A), und ggf. mindestens einen zweiten Kolbenraum (23C) umfasst/umfassen, mit die Kolbenräume mit einem Druckmittel versorgenden Druckleitungen (D1, D3), mit mindestens einer Pumpenanordnung (30), welche mindestens eine zumindest drehzahlvariabel angetriebene Pumpe (31; 32) und mindestens einen die mindestens eine Pumpe (31, 32) antreibenden drehzahlvariablen Antrieb (33) umfasst, mit mindestens einem mit der Kolben/Zylinder-Anordnung (20) und der Pumpenanordnung (30) hydraulisch verbundenen oder verbindbaren Druckmittelvorrat, bei der die mindestens eine Pumpe (32) über eine erste Druckleitung (D1) mit dem ersten Kolbenraum (23A) verbunden oder verbindbar ist, so dass die hydraulische Antriebsanordnung (10), vorzugsweise, mittels eines einzigen einmotorigen Antriebsstrangs sowohl in mindestens einer Bewegungsrichtung betreibbar ist als auch im Arbeitsgang hohe Arbeitsdrücke erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein hydromechanischer Stellzylinder (51; 51A) der mindestens einen Pumpe (32) vorgesehen wird, eine hydraulische Verbindung/Verbindungsleitung (D1'), die zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der zwischen der mindestens einen Pumpe (32) und dem ihr zugeordneten Kolbenraum (23A) vorgesehenen Druckleitung (D1) wirksam ist, vorgesehen wird, sowie zumindest ein Hydraulikventil, insbesondere ein Proportionalventil (50; 50A) vorgesehen wird, wobei das zumindest eine Hydraulikventil in der mindestens einen Verbindungsleitung (D1') zwischen dem Stellzylinder (51; 51A) und der Druckleitung (D1) derart hydraulisch wirksam wird, dass durch Variation der Stellung dieses Hydraulikventils mittels eines externen, insbesondere elektrischen, die Stellung des Hydraulikventils beeinflussenden Stellsignals der Stellzylinder (51; 51A) mit einem variablen Druck beaufschlagt wird.Method for operating a hydraulic, in particular accumulatorless, drive arrangement for a consumer, in particular for presses, with a double-acting, at least one reversibly movable working piston ( 21 ) and at least one cylinder chamber comprising piston / cylinder arrangement ( 20 ), wherein the at least one cylinder space or the cylinder spaces at least one of the working piston ( 21 ) acted upon by fluid pressure, the first piston chamber ( 23A ), and possibly at least one second piston space ( 23C ) comprising, with the piston chambers with a pressure medium supplying pressure lines (D1, D3), with at least one pump arrangement ( 30 ), which at least one at least variable speed driven pump ( 31 ; 32 ) and at least one the at least one pump ( 31 . 32 ) driving variable speed drive ( 33 ), with at least one of the piston / cylinder arrangement ( 20 ) and the pump assembly ( 30 ) hydraulically connected or connectable pressure medium supply, wherein the at least one pump ( 32 ) via a first pressure line (D1) with the first piston chamber ( 23A ) is connected or connectable, so that the hydraulic drive arrangement ( 10 ), preferably, by means of a single single-motor drive train both in at least one direction of movement operable and achieved in the operation high working pressures, characterized in that at least one hydromechanical actuating cylinder ( 51 ; 51A ) of the at least one pump ( 32 ) is provided, a hydraulic connection / connecting line (D1 ') between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and between the at least one pump ( 32 ) and its associated piston chamber ( 23A ) provided pressure line (D1) is effective, is provided, and at least one hydraulic valve, in particular a proportional valve ( 50 ; 50A ) is provided, wherein the at least one hydraulic valve in the at least one connecting line (D1 ') between the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) and the pressure line (D1) is so hydraulically effective that by varying the position of this hydraulic valve by means of an external, in particular electrical, the position of the hydraulic valve influencing actuating signal of the actuating cylinder ( 51 ; 51A ) is subjected to a variable pressure. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 4, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch eine hydromechanische Pumpenregelung bewirkte Verringerung des Förderstromes der mindestens einen Pumpe mittels eines die hydromechanische Pumpenregelung überlagernden, extern ansteuerbaren Hydraulikventils so weit hinausgezögert werden, bis das Antriebsmoment des Motors so weit wie gewünscht ausgelastet ist.Method according to the preamble of claim 4, in particular according to claim 4, characterized in that a caused by a hydromechanical pump control reduction of the flow of the at least one pump by means of a hydromechanical pump control superimposed, externally controllable hydraulic valve so far delayed until the drive torque of the motor as far as desired is used. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor des drehzahlvariablen Hydraulikantriebes mittels des extern ansteuerbaren Hydraulikventils kurzzeitig gezielt über sein Nennmoment hinaus belastet wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the drive motor of the variable-speed hydraulic drive by means of externally controllable hydraulic valve is briefly deliberately charged over its rated torque addition. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch Verwenden des aktuellen Auslastungsgrades des Antriebsmotors als Regelgröße für die zu geordnete Pumpe.Method according to one of claims 4 to 6, characterized by using the current load factor of the drive motor as a controlled variable for the pump to be ordered. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wiederabkühlung des zuvor gezielt überlasteten Antiebsmotors eine Eilgangfahrt und/oder Pausen zum Be- und Entladen des Verbrauchers genutzt werden.A method according to claim 6 or 7, characterized in that for re-cooling the previously deliberately overloaded Antiebsmotors a rapid traverse and / or pauses are used for loading and unloading of the consumer. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein hoher Schwenkwinkel der mindestens einen Pumpe beibehalten wird, obwohl der Verlauf des Auslastungsfaktors eine baldige Notabschaltung erkennen lässt.Method according to one of claims 4 to 8, characterized in that a high tilt angle of the at least one pump is maintained, although the course of the load factor indicates a speedy emergency shutdown.
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