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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenpresse mit einer Maschinenstruktur, einer Werkzeugträgeranordnung mit zwei um einen Betriebshub relativ zueinander linear verfahrbaren Werkzeugträgern, einer auf die Werkzeugträgeranordnung einwirkenden, die Bewegung der Werkzeugträger zueinander bewirkenden hydraulischen Antriebseinheit und einer einen Hochdruckspeicher umfassenden Hochdruck-Hydraulikanordnung, wobei die Antriebseinheit ein Hydraulikaggregat und einen durch dieses beaufschlagten Presszylinder umfasst und im Bereich mindestens einer dynamischen Dichtung eine hydraulische Trennung der Antriebseinheit von der Hochdruck-Hydraulikanordnung erfolgt.
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Maschinenpressen der vorstehenden, gattungsgemäßen Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Nach einem bekannten Maschinenkonzept kann dabei die Hochdruck-Hydraulikanordnung dazu dienen, unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Druckminderers bzw. Druckuntersetzers innerhalb der hydraulischen Antriebseinheit permanent einen Vordruck (z. B. 3 - 4,5 bar) zu erzeugen, insbesondere um ein Kavitieren der Hydraulikflüssigkeit in Nachsaugphasen zu unterbinden, so dass Nachsaugphasen selbst bei vergleichsweise geringen Querschnitten von Nachsaugleitung und -ventil mit relativ hohen Bewegungsgeschwindigkeiten durchlaufen werden können (vgl.
DE 102012013098 B4 und
DE 102014005352 B4 ). Je nach der individuellen Nutzung der Hochdruck-Hydraulikanordnung kann deren Hochdruckspeicher beispielsweise auf einen Betriebsdruck von etwa 100 bar ausgelegt sein.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, die Funktionalität von gattungsgemäßen Maschinenpressen zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine die Antriebseinheit der gattungsgemäßen Maschinenpresse mit deren Hochdruck-Hydraulikanordnung hydraulisch koppelnde Verbindungsleitung mit einer darin angeordneten hydraulisch betätigten Kolben-Dosierpumpe mit sekundärseitiger Förderrichtung von der Antriebseinheit zur Hochdruck-Hydraulikanordnung, wobei die primärseitige Betätigungskammer der Kolben-Dosierpumpe mit der Antriebseinheit kommuniziert. Nach der vorliegenden Erfindung besteht somit gewissermaßen in einer Art Parallelschaltung zu der an der mindestens einen dynamischen Dichtung erfolgenden Trennung zwischen der Hochdruck-Hydraulikanordnung und dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit eine hydraulische Verbindung eben des Hydraulikkreises der Antriebseinheit mit der Hochdruck-Hydraulikanordnung, und zwar über eine Verbindungsleitung mit einer darin angeordneten Kolben-Dosierpumpe. Diese wird hydraulisch angetrieben, indem die primärseitige Betätigungskammer durch den von dem Hydraulikaggregat der Antriebseinheit bereitgestellten, funktionsbedingt intermittierend wechselnden Druck beaufschlagt wird, so dass der Kolben der Kolben-Dosierpumpe oszilliert. Sekundärseitig fördert die Kolben-Dosierpumpe dabei Hydraulikflüssigkeit durch die besagte Verbindungsleitung aus dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit in die Hochdruck-Hydraulikanordnung.
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Eine mögliche Ölverschleppung von der Hochdruck-Hydraulikanordnung in den Hydraulikkreis der Antriebseinheit an der mindestens einen die beiden Bereiche trennenden dynamischen Dichtung wird auf diese Weise permanent ausgeglichen bzw. kompensiert. Der Hochdruckspeicher der Hochdruck-Hydraulikanordnung kann hierdurch ständig nachgeladen werden, so dass das Druckniveau erhalten bleibt. So bleiben die hydraulischen Verhältnisse innerhalb der einzelnen hydraulischen Teilsysteme der Maschinenpresse und in Relation zueinander konstant. Dies gilt sogar auch im Hinblick auf Druckvariationen innerhalb des Hydrauliksystems, die durch Temperaturschwankungen bedingt sind, insbesondere indem sich der Druck in der Hochdruck-Hydraulikanordnung temperaturabhängig ändert. Der erfindungsgemäß erzielbare permanente Ausgleich begünstigt im erheblichen Maße die Reproduzierbarkeit der Maschinenzyklen und somit die Qualität der Pressung. Überdiese kann die vorliegende Erfindung auch ein Einsparpotenzial eröffnen, was die Maschinenkosten angeht; denn infolge der ständigen Rückführung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit in die Hochdruck-Hydraulikanordnung können im Bereich der mindestens einen dynamischen Dichtung Komponenten zum Einsatz kommen, die mit gröberen Toleranzen (und somit kostengünstiger) gefertigt sind als nach dem Stand der Technik erforderlich. Zusätzlich zu dem Kostenvorteil können sich hieraus auch Vorteile hinsichtlich der Betriebszuverlässigkeit ergeben; denn infolge der gröberen Toleranzen wird die Maschinenpresse auch auf der mechanischen Seite unempfindlicher gegen große Temperaturschwankungen bzw. -unterschiede.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die primärseitige Betätigungskammer der Kolben-Dosierpumpe an den Druckausgang (bzw. bei reversierbaren Hydraulikaggregaten einen Ausgang) des Hydraulikaggregats oder eine den Presszylinder mit dem Hydraulikaggregat verbindende Hydraulikleitung angeschlossen. So kann bei jedem Pressgang, d. h. bei jeder Beaufschlagung des Presszylinders aus dem Hydraulikaggregat, ein Hub des Kolbens der Kolben-Dosierpumpe erfolgen. Indem hierdurch im regulären Betrieb der Maschinenpresse die Betätigungsfrequenz der Kolben-Dosierpumpe vergleichsweise hoch sein kann, kann die Fördermenge pro Hub und somit der Hub als solcher dementsprechend gering ausfallen (z. B. nur 0,01% bis 1% des wirksamen maximalen Hydraulikflüssigkeit-Speichervolumens des Hochdruckspeichers). Dies ist günstig, weil auf diese Weise die Beeinflussung des Hydraulikkreises der Antriebseinheit durch die von ihm betriebene Kolben-Dosierpumpe - im Vergleich mit konventionellen gattungsgemäßen Maschinenpressen - vernachlässigbar, zumindest jedoch sehr gering ist. Somit können sogar bestehende Maschinenpressen ohne weitere Eingriffe (beispielsweise in die Maschinensteuerung) zu solchen nach der vorliegenden Erfindung umgerüstet werden, um von den vorstehend dargelegten Vorteilen zu profitieren.
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In anderer bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist - durch entsprechende Gestaltung der primärseitigen und sekundärseitigen Wirkungsquerschnitte eines als Stufenkolben ausgeführten Kolbens der Kolben-Dosierpumpe diese selbst dergestalt als Druckwandler ausgeführt, dass der sekundärseitige Förderdruck dem Bedarf gemäß höher ist als der primärseitige Betätigungsdruck. Dies macht zusätzliche gesonderte Einrichtungen (Druckwandler), um das zum Laden des Hochdruckspeichers erforderliche Druckniveau bereitzustellen, entbehrlich. Durch geeignete Abstimmung der primärseitigen und sekundärseitigen Wirkungsquerschnitte des Stufenkolbens der Kolben-Dosierpumpe aufeinander lässt sich dabei sogar erreichen, dass bei Erreichen des Solldrucks in dem Hochdruckspeicher eine weitere Förderung von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit in die Hochdruck-Hydraulikanordnung unterbleibt. Denn bei Erreichen eines von den geometrischen Verhältnissen der Kolben-Dosierpumpe abhängigen Druckverhältnisses zwischen deren Sekundärseite und Primärseite reicht der durch das Hydraulikaggregat primärseitig aufgebrachte Druck nicht mehr aus, um den Kolben gegen den sekundärseitig herrschenden Druck zu bewegen. So kann sich bei geschickter Auslegung der Kolben-Dosierpumpe bei dieser ein selbstregelndes Förderverhalten einstellen.
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Vorteilhaft ist gleichwohl, wenn parallel zu der Dosierpumpe ein Rückström-Bypass mit Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Dies verhindert zuverlässig einen über ein vorgegebenes Niveau hinausgehenden Druckaufbau in der Hochdruck-Hydraulikanordnung, und macht den sekundärseitigen Maximaldruck unabhängig von auf der Primärseite der Kolben-Dosierpumpe herrschenden Bedingungen. So kann die Sicherheit der Maschinenpresse im Hinblick auf mögliche Fehlfunktionen im Hydraulikkreislauf der Antriebseinheit, die mit einem irregulären Druckanstieg auf der Primärseite der Kolben-Dosierpumpe verbunden sind, erhöht werden.
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Mit besonderem Vorteil lässt sich die vorliegende Erfindung bei solchen Maschinenpressen einsetzen, bei denen die hydraulische Trennung der Antriebseinheit von der Hochdruck-Hydraulikanordnung im Bereich eines hydraulischen Druckminderers erfolgt, dessen Niederdruckseite einen das Hydraulikaggregat unter Vordruck speisenden Zylinderspeicher bildet. Ebenfalls kommen die mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteil besonders weitreichend bei solchen Maschinenpressen zum Tragen, bei denen der Presszylinder Teil einer doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit ist, in der die hydraulische Trennung der Antriebseinheit von der Hochdruck-Hydraulikanordnung dergestalt erfolgt, dass ein Rückhub-Arbeitsraum der Zylinder-Kolben-Einheit (insbesondere ständig) von dem Hochdruckspeicher beaufschlagt ist.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Dies Zeichnung beschränkt sich dabei auf die Darstellung des eine hydraulische Antriebseinheit sowie eine Hochdruck-Hydraulikanordnung umfassenden Hydrauliksystems der Maschinenpresse, da deren sonstiger Aufbau dem hinlänglich bekannten Stand der Technik (vgl. beispielsweise
DE 102009052531 A1 sowie
EP 1228822 A1 ,
US 2003/0084794 A1 und
US 6240758 B1 ) entsprechen kann und daher keiner Erläuterung bedarf.
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Das in der Zeichnung dargestellte Hydrauliksystem einer Maschinenpresse, welche im Übrigen in als solches bekannter Weise eine Maschinenstruktur und eine Werkzeugträgeranordnung mit zwei um einen Betriebshub relativ zueinander linear verfahrbaren Werkzeugträgern aufweist, umfasst eine auf die Werkzeugträgeranordnung einwirkende, die Bewegung der Werkzeugträger zueinander bewirkende hydraulische Antriebseinheit 1 und eine Hochdruck-Hydraulikanordnung 2 mit einem Hochdruckspeicher 3. Die Antriebseinheit 1 ihrerseits umfasst einen Presszylinder 4 und ein diesen beaufschlagendes Hydraulikaggregat 5. Das Hydraulikaggregat 5 wird aus einem Zylinderspeicher 6 gespeist, mit dem über ein Nachsaugventil 7 auch der Kolbenarbeitsraum 8 des Presszylinders 4 in hydraulischer Verbindung steht. Mittels des Ventils 9 lässt sich zwischen einer Beaufschlagung nur des Hilfsarbeitsraums 10 (Eilgang der Maschinenpresse bei Füllung des Kolbenarbeitsraums 8 über das Nachsaugventil 7) aus dem Hydraulikaggregat 5 und einer Beaufschlagung sowohl des Hilfsarbeitsraums 10 als auch des Kolbenarbeitsraums 8 (Pressgang der Maschinenpresse) aus dem Hydraulikaggregat 5 umschalten.
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Die Hochdruck-Hydraulikanordnung 2 bewirkt einerseits einen Rückhub des Presskolbens 11. Hierzu bildet der Presszylinder 4 einen Teil einer doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 12, deren - einen Rückhub-Arbeitsraum 33 bildender - Ringarbeitsraum 13 ständig aus dem Hochdruckspeicher 3 beaufschlagt wird. Andererseits bewirkt die Hochdruck-Hydraulikanordnung 2, dass in dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit 1 permanent ein Mindest-Vordruck herrscht. Hierzu wird der Kolben 14 des Zylinderspeichers 6 - auf einer reduzierten Querschnittsfläche 35 - ständig aus dem Hochdruckspeicher 3 beaufschlagt.
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Im vorstehend dargelegten Umfang entspricht das in der Zeichnung veranschaulichte Hydrauliksystem dem Stand der Technik nach der (zur Gattungsbildung herangezogenen)
DE 102012013098 B4 , so dass im Hinblick auf weitere Details auf dieses Dokument verwiesen wird.
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Zwischen dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit 1 und der Hochdruck-Hydraulikanordnung 2 erfolgt eine hydraulische Trennung im Bereich zweier dynamischer Dichtungen. Eine erste solche dynamische Dichtung 15 liegt am Kolben 14 des - einen Druckminderer 34 bildenden - Zylinderspeichers 6 vor, und eine zweite dynamische Dichtung 16 besteht am Presskolben 11 der Zylinder-Kolben-Einheit 12. Zum automatischen Ausgleich möglicher Ölverschleppungen im Bereich jener beiden dynamischen Dichtungen 15 und 16 vom höheren zum niedrigeren Druckniveau ist eine die Antriebseinheit 1 mit der Hochdruck-Hydraulikanordnung 2 hydraulisch koppelnde Verbindungsleitung 17 vorgesehen, in welcher eine hydraulisch betätigte Kolben-Dosierpumpe 18 angeordnet ist. Diese umfasst einen Stufenzylinder 19 und einen darin verschiebbaren Kolben 20 in Form eines Stufenkolbens 21. Der größere Kolbendurchmesser des Stufenkolbens 21 ist dabei der Primärseite 22 der Kolben-Dosierpumpe 18 zugordnet, der geringere Kolbendurchmesser des Stufenkolbens 21 indessen der Sekundärseite 23.
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Der primärseitige Arbeitsraum 24 der Kolben-Dosierpumpe 18 bildet eine Betätigungskammer 25. Diese kommuniziert mit der Antriebseinheit 1 dergestalt, dass sie an den Ausgang des Hydraulikaggregats 5 angeschlossen ist. Der eine Rückstellfeder 26 aufnehmende Ringraum 27 der Kolben-Dosierpumpe 18 ist indessen an den Eingang des Hydraulikaggregats 5 angeschlossen. In Verbindung mit den beiden der Kolben-Dosierpumpe 18 zugeordneten Rückschlagventilen 28 und 29 bewirkt eine - durch die (zwischen Stillstand und Betrieb des Hydraulikaggregats 5) wechselnde Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Hydraulikaggregats 5 induzierte - Oszillation des Kolbens 20 der Kolben-Dosierpumpe 18 eine Förderung von Hydraulikflüssigkeit durch den sekundärseitigen Arbeitsraum 30 der Kolben-Dosierpumpe 18 hindurch aus dem Hydraulikkreis der Antriebseinheit 1 in die Hochdruck-Hydraulikanordnung 2.
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Parallel zu der Kolben-Dosierpumpe 18 besteht ein Rückström-Bypass 31 mit einem Druckbegrenzungsventil 32. Letzteres öffnet den Rückström-Bypass, wenn in dem Hochdruckspeicher 3 das vorgegebene Druckniveau erreicht ist.
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Vorsorglich ist zur Vermeidung von Missverständnissen darauf hinzuweisen, dass keineswegs zwingend die primärseitig wirksame Fläche des Kolbens 20 identisch sein muss mit der Summe aus der sekundärseitig wirksame Fläche des Kolbens 20 und dem Querschnitt des Ringraums 26. Vielmehr kommen auch vielfältige andere Geometrien in Betracht, je nach der individuellen Anwendungssituation und den spezifischen Druckverhältnissen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012013098 B4 [0002, 0013]
- DE 102014005352 B4 [0002]
- DE 102009052531 A1 [0010]
- EP 1228822 A1 [0010]
- US 2003/0084794 A1 [0010]
- US 6240758 B1 [0010]
