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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ziehkissenvorrichtung für eine Umformpresse, umfassend mindestens eine Kissenplatte und ein hydraulisches System, wobei das hydraulische System mindestens eine mit einer Kissenplatte verbundene Zylinder-/Kolbeneinheit, mindestens eine Quelle für druckbeaufschlagtes Hydraulikfluid, mindestens eine Leitung zur Verbindung der Quelle mit der Zylinder-/Kolbeneinheit und ein Steuerventil umfasst, wobei ein Kolben der Zylinder-/Kolbeneinheit einen Zylinderraum der Zylinder-/Kolbeneinheit in eine erste Zylinderkammer und eine zweite Zylinderkammer unterteilt, wobei zumindest die erste Zylinderkammer über die Leitung mit der Quelle verbindbar ist. Die Erfindung betrifft zudem insbesondere eine Umformpresse, umfassend einen mechanisch oder hydraulisch antreibbaren und ein Oberwerkzeug tragenden Stößel und die ein Unterwerkzeug tragende Ziehkissenvorrichtung.
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Eine Umformpresse mit den vorgenannten Merkmalen ist beispielsweise aus
DE 10 2010 051 140 A1 bekannt. Beim Umformen des Werkstückes drückt der Stößel den Kolben der Ziehkissenvorrichtung indirekt bis zu einer von dem maximalen Hub des Stößels vorgegebenen eingedrückten Stellung in den Zylinderraum hinein. Es ist beabsichtigt ist, dass beim Zurückfahren des Stößels der Kolben entweder in seiner durch den Stößel herbeigefügten eingedrückten Stellung verbleibt, dem Stößel beim Zurückfahren folgt oder in entgegengesetzter Richtung zur Rückfahrrichtung des Stößels weiter in den Zylinderraum hineinfährt. Um diese unterschiedlichen Bewegungsprofile des Kolbens während des Zurückfahrens des Stößels zu ermöglichen, ist in der mindestens einen Leitung zwischen der Druckquelle und der Zylinder-/Kolbeneinheit mindestens ein Servoventil angeordnet. Diese Servoventile sind einerseits teuer und erfordern andererseits einen relativ hohen Wartungsaufwand.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die mit Bezug zum Stand der Technik geschilderten Nachteile zumindest teilweise zu beheben und insbesondere eine Ziehkissenvorrichtung anzugeben, die günstiger und weniger wartungsaufwendig ist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch eine Ziehkissenvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Ziehkissenvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben, wobei einzelne Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen in technisch sinnvoller Weise beliebig miteinander kombinierbar sind.
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Gelöst wird die Aufgabe insbesondere durch eine Ziehkissenvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen, bei der an die erste Zylinderkammer eine erste Zuführleitung und eine erste Abführleitung angeschlossen ist und bei der in der ersten Abführleitung das Steuerventil als ein insbesondere einstellbares und/oder vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist, wobei das Druckbegrenzungsventil die erste Abführleitung durchgängig schaltet, wenn der an dem Druckbegrenzungsventil insbesondere zylinderseitig anliegende Druck einen Schaltdruck übersteigt, der größer ist als der von der Quelle bereitstellbare Druck.
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Solche Druckbegrenzungsventile weisen nur zwei Schaltzustände auf, nämlich einen die Leitung absperrende Sperrstellung und eine die Leitung freigebende Durchgangsstellung. Solche Druckbegrenzungsventile sind auch als Druckvergleicher bekannt. Solche Druckbegrenzungsventile weisen in der Regel einen ersten Anschluss (A-Anschluss) für die Leitung und einen zweiten Anschluss (B-Anschluss) für die Leitung sowie einen Anschluss für einen Referenzdruck (C-Anschluss) auf. In der Regel kann über ein Vorsteuerventil der am ersten Anschluss anliegende Druck oder der am zweiten Anschluss anliegende Druck oder ein anderer Druck (beispielsweise der Druck in einem Speichertank) an den dritten Anschluss (C-Anschluss) angelegt werden. In Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Referenzdruck, dem Druck am ersten Anschluss und/oder dem Druck am zweiten Anschluss wird das Druckbegrenzungsventil von der Sperrstellung in die Durchgangsstellung überführt. Fällt der an dem ersten und zweiten Anschluss in der Durchgangstellung anstehende Druck unter den Referenzdruck ab, so nimmt das Druckbegrenzungsventil wieder die Sperrstellung ein. Solche Druckbegrenzungsventile sind hinlänglich bekannt.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken also vor, dass die erste Zylinderkammer über die erste Zuführleitung mit einem Hydraulikfluid beaufschlagt werden kann, welches über die erste Abführleitung aus der ersten Zylinderkammer abfließen kann, so dass in der ersten Abführleitung technisch einfach aufgebaute und damit wartungsarme Druckbegrenzungsventile zur Steuerung der Zylinder-/Kolbeneinheit angeordnet sein können. In der ersten Abführleitung ist also kein Servoventil oder Proportionalventil zur Steuerung des Hydraulikfluidflusses angeordnet. Insbesondere ist auch in der ersten Zuführleitung kein Servoventil oder Proportionalventil zur Steuerung des Hydraulikfluidflusses angeordnet. In einer einfachen Ausführungsform könnte in der ersten Zuführleitung ein Rückschlagventil angeordnet sein. Dem Druckbegrenzungsventil ist zudem eine Überdrucksicherung zugeordnet, die beim Überschreiten eines kritischen Drucks von beispielsweise 260 bar die erste Abführleitung entlastet. Durch die Verwendung von Druckbegrenzungsventilen können auch Druckschwingungen beim Ändern der Schaltzustände reduziert werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Kissenplatten ausgebildet sind und dass jeder Kissenplatte eine Zylinder-/Kolbeneinheit zugeordnet ist. Alternativ kann aber auch eine einzige Kissenplatte vorgesehen sein, der eine oder mehrere Zylinder-/Kolbeneinheiten zugeordnet sind. Insbesondere wenn mehrere unabhängig voneinander betätigbare Zylinder-/Kolbeneinheiten vorgesehen sind, ist durch die Vermeidung von Servoventilen oder Proportionalventilen eine enorme Kosteneinsparung gegeben. Als Quelle für das druckbeaufschlagte Hydraulikfluid kann beispielsweise ein Druckspeicher wie Blasenspeicher oder Kolbenspeicher vorgesehen sein, die von einer antreibbaren Pumpe geladen werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Quelle selbst durch eine antreibbare Pumpe realisiert ist.
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Der Kolben der Zylinder-/Kolbeneinheit kann beidseits eine Kolbenstange aufweisen, so dass sowohl die erste Zylinderkammer als auch die zweite Zylinderkammer ringförmig ausgebildet sind. Alternativ kann der Kolben aber auch nur an einer Seite eine Kolbenstange aufweisen, so dass insbesondere die erste Zylinderkammer den Kolbenraum verwirklicht und die zweite Zylinderkammer den Stangenraum verwirklicht.
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Die erste Zylinderkammer ist insbesondere jene Zylinderkammer, in die zum Ausfahren der Kolbenstange in Richtung der Kissenplatte Hydraulikfluid einfließen muss.
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Das in der ersten Abführleitung angeordnete Druckbegrenzungsventil ist insbesondere so eingerichtet, dass das Hydraulikfluid aus der ersten Zylinderkammer über die erste Abführleitung abfließen kann, wenn der Stößel den Kolben in Richtung der ersten Zylinderkammer in den Zylinder zumindest mittelbar hineindrückt und der Druck im ersten Zylinderraum daher den von der Druckquelle bereitstellbaren Druck übersteigt. Um zu verhindern, dass das Hydraulikfluid dabei über die erste Zuführleitung aus der ersten Zylinderkammer herausfließt, sollte in der ersten Zuführleitung eine Art Rückschlagventil angeordnet sein, das zumindest beim Übersteigen des von der Druckquelle bereitstellbaren Druckes einen Rückfluss durch die erste Zuführleitung verhindert.
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Hierzu kann in der ersten Zuführleitung insbesondere ein bevorzugt drosselbares erstes Schaltventil angeordnet sein, welches bei einem relativ hohen Druck in der ersten Zylinderkammer die erste Zuführleitung sperrt und welches bei einem im Vergleich zur Quelle relativ geringen Druck in der ersten Zylinderkammer ermöglicht, dass die erste Zuführleitung durchgängig geschaltet wird. Bei welcher Druckdifferenz zwischen Quelle und erster Zylinderkammer die Umschaltung von der Sperrstellung in die Durchgangsstellung erfolgt, kann mechanisch oder elektrisch einstellbar sein. Insbesondere ist das erste Schaltventil vorgesteuert.
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Um sicherzustellen, dass das erste Schaltventil beim durch den Stößel verursachten Einfahren des Kolbens in die erste Zylinderkammer die erste Zuführleitung sperrt, kann der dritte Anschluss (C-Anschluss) des ersten Schaltventils über eine Abzweigung mit dem zur ersten Zylinderkammer führenden Teil der ersten Zuführleitung verbunden sein. Mit dem Einstellelement kann eingestellt werden, bei welcher Druckdifferenz zwischen der ersten Zylinderkammer und der Druckquelle das erste Schaltventil durchgängig schaltet.
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Durch eine solche hydraulische Schaltung kann sichergestellt werden, dass das von der Druckquelle bereitgestellte Hydraulikfluid in die erste Zylinderkammer fließt, wenn der Stößel keine Kraft auf die Kolbenstange ausübt. Drückt der Stößel hingegen auf die Kolbenstange, so wird der Kolben in den Zylinderraum eingeschoben. Ohne weitere Maßnahmen folgt daher der Kolben und damit die Ziehplatte der Rückbewegung des Stößels.
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Um zu erreichen, dass der Kolben und damit die Kissenplatte in der von dem Stößel eingedrückten Stellung verbleibt, kann ein erstes Vorsteuerventil vorgesehen sein, welches so verschaltet ist, dass zumindest das Druckbegrenzungsventil oder das erste Schaltventil nach Erreichen der eingedrückten Stellung in der Sperrstellung verbleibt oder in die Sperrstellung überführt wird.
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Damit die Kissenplatte und damit auch der Kolben nach Erreichen der von dem Stößel herbeigeführten eingedrückten Stellung von dem Stößel wegbewegt werden kann, ist die zweite Zylinderkammer an eine zweite Zuführleitung und eine zweite Abführleitung angeschlossen, wobei die zweite Zuführleitung mit der Quelle und/oder der ersten Abführleitung verbindbar oder verbunden ist. Zum Einfahren des Kolbens in den Zylinder wird Hydraulikfluid über die zweite Zuführleitung in die zweite Zylinderkammer geführt, wobei beim Ausfahren des Kolbens das Hydraulikfluid aus der zweiten Zylinderkammer über die zweite Abführleitung abfließt. Damit auch der Zu- beziehungsweise Abfluss in beziehungsweise aus der zweiten Hydraulikkammer ohne aufwendige Servo- oder Proportionalventile gesteuert werden kann, ist in der zweiten Abführleitung ein Rückschlagventil oder bevorzugt ein zweites Schaltventil angeordnet.
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Um zu ermöglichen, dass der Kolben nach Erreichen der durch den Stößel herbeigeführten eingedrückten Stellung weiter nach unten bewegt wird, kann ein zweites Vorsteuerventil vorgesehen sein, mit dem die zweite Zuleitung mit der Quelle koppelbar ist und mit dem der Referenzdruck des zweiten Schaltventils schaltbar ist, so dass der Druck der Quelle als Referenzdruck an dem zweiten Schaltventil anliegt, so dass das zweite Schaltventil beim Einfahren des Kolbens geschlossen ist.
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Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Ziehkissenvorrichtung, bei der der Hub des Kolbens der wenigstens einen Zylinder-/Kolbeneinheit kleiner ist als 100 mm [Millimeter], bevorzugt kleiner ist als 50 mm und besonders bevorzugt kleiner ist als 10 mm. Insbesondere sind auch solche Ziehkissenvorrichtungen betroffen, bei denen das maximale Volumen der ersten Zylinderkammer kleiner ist als 500 cm3 [Kubikzentimeter], bevorzugt kleiner ist als 100 cm3. Insbesondere sind auch solche Ziehkissenvorrichtungen betroffen, bei denen die Bewegung des Kolbens in eine Richtung nicht länger als 0,2 s [Sekunde], bevorzugt nicht länger als 0,1 s und besonders bevorzugt nicht als länger 0,05 s dauert.
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Die Erfindung betrifft auch eine Umformpresse, die einen mechanisch oder hydraulisch antreibbaren und ein Oberwerkzeug tragenden Stößel und eine ein Unterwerkzeug tragende erfindungsgemäße Ziehkissenvorrichtung umfasst.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der Figur beispielhaft erläutert. In der Figur ist das hydraulische System einer Ziehkissenvorrichtung dargestellt. Das hydraulische System umfasst eine Zylinder-/Kolbeneinheit 1, bei der ein Kolben 3 den Zylinderraum in eine erste Zylinderkammer 4 und eine zweite Zylinderkammer 5 teilt. Das hydraulische System umfasst ferner eine Druckquelle 2, die mittels einer Pumpe gefüllt werden kann. Die Druckquelle 2 ist über eine erste Zuführleitung 6 mit der ersten Zylinderkammer 4 verbunden. Aus der ersten Zylinderkammer 4 führt eine erste Abführleitung 7 hinaus, in der ein Druckbegrenzungsventil 8 angeordnet ist. In der ersten Zuführleitung 6 ist ein erstes Schaltventil 9 angeordnet.
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An die zweite Zylinderkammer 5 ist eine zweite Zuführleitung 10 und eine zweite Abführleitung 11 angeschlossen. Die zweite Zuführleitung 10 ist unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils mit der ersten Abführleitung 7 und über Zwischenschaltung eines zweiten Vorsteuerventils 14 mit der Druckquelle 2 verbunden. In der zweiten Abführleitung 11 ist zudem ein zweites Schaltventil 12 angeordnet.
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Das hydraulische System umfasst ferner ein erstes Vorsteuerventil 13, welches mit dem Druckbegrenzungsventil 8 und dem ersten Schaltventil 9 verbunden ist.
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In der Ausgangsstellung liegt die Druckquelle 2 über das zweite Druckbegrenzungsventil 9 und die erste Zuführleitung 6 an der ersten Zylinderkammer 4 an, wobei das Druckbegrenzungsventil 8 geschlossen ist, so dass der Kolben 3 nach oben gefahren wird. Wird nun ein Umformprozess durch den nicht dargestellten Stößel eingeleitet, so wird der Kolben 3 indirekt durch den Stößel nach unten gedrückt, wobei einerseits aufgrund des ansteigenden Druckes in der ersten Zylinderkammer 4 das erste Schaltventil 9 schließt und das Druckbegrenzungsventil 8 öffnet. Das aus der ersten Zylinderkammer 4 verdrängte Hydraulikfluid fließt zum Teil hinter dem Druckbegrenzungsventil 8 durch die zweite Zuführleitung 10 in die zweite Zylinderkammer 5 und zum Teil zurück in einen Tank.
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Ohne Veränderung der Schaltzustände der Vorsteuerventile 13 und 14 würde der Kolben 3 der Rückbewegung des nicht dargestellten Stößels folgen, da sich das Druckbegrenzungsventil 8 aufgrund des dann in der ersten Zylinderkammer 4 fallenden Druckes schließen und das erste Schaltventil 9 öffnen würde.
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Nach Erreichen der durch den Stößel herbeigeführten eingedrückten Stellung des Kolbens kann das erste Vorsteuerventil 13 jedoch auch so geschaltet werden, dass das erste Schaltventil 9 geschlossen bleibt. Hierbei wird der dritte Anschluss (C-Anschluss) des ersten Schaltventils 9 über das erste Vorsteuerventil 13 mit der Druckquelle 2 verbunden.
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Soll hingegen der Kolben 3 nach Erreichen der durch den Stößel herbeigeführten eingedrückten Stellung weiter nach unten bewegt werden, so kann durch zusätzliches Schalten des zweiten Vorsteuerventils 14 die Druckquelle 2 über die zweite Zuführleitung 10 mit der zweiten Zylinderkammer 5 verbunden werden. Somit liegt aber auch der Druck der Druckquelle 2 unmittelbar an einem dritten Anschluss (C-Anschluss) des zweiten Schaltventils 12 an, so dass dieses verschlossen bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder-/Kolbeneinheit
- 2
- Druckquelle
- 3
- Kolben
- 4
- erste Zylinderkammer
- 5
- zweite Zylinderkammer
- 6
- erste Zuführleitung
- 7
- erste Abführleitung
- 8
- Druckbegrenzungsventil
- 9
- erstes Schaltventil
- 10
- zweite Zuführleitung
- 11
- zweite Abführleitung
- 12
- zweites Schaltventil
- 13
- erstes Vorsteuerventil
- 14
- zweites Vorsteuerventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010051140 A1 [0002]
