DE102019004338A1 - HYDRAULLIC CYLINDER DRIVE AND HYDRAULLIC PRESS DRIVE AND HYDRAULIC DRIVE PROCESS - Google Patents

HYDRAULLIC CYLINDER DRIVE AND HYDRAULLIC PRESS DRIVE AND HYDRAULIC DRIVE PROCESS Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinderantrieb (1) umfassend zumindest eine an zumindest einem Zylinder angeordnete Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) mit einem Zylinder-Kolben (3), einem Zylinder-Kolbenraum (4) und, bevorzugt, einem Zylinder-Ringraum (5), einer fluidisch mit der Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) verbundene Zylinder-Pumpenanordnung (7) mit zumindest einer Zylinder-Pumpe (8, 9), und den Zylinder-Ringraum (5) und/oder den Zylinder-Kolbenraum (4) mit einem Druckmittel (6) fluidisch versorgende Druckleitungen (D1, D2, D3). Die Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) umfasst einen reversibel arbeitenden Zylinder, insbesondere Differentialzylinder. Die Zylinder-Pumpenanordnung (7) ist drehzahl- und/oder drehrichtungsvariabel antreibbar. Die zumindest eine Zylinder-Pumpe (8, 9) ist als Verstellpumpe mit variablem Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkel gebildet.The invention relates to a hydraulic cylinder drive (1) comprising at least one cylinder-piston device (2) arranged on at least one cylinder with a cylinder-piston (3), a cylinder-piston chamber (4) and, preferably, a cylinder-annular chamber ( 5), a cylinder pump arrangement (7) fluidly connected to the cylinder piston device (2) with at least one cylinder pump (8, 9), and the cylinder annulus (5) and / or the cylinder piston chamber ( 4) with a pressure medium (6) fluidly supplying pressure lines (D1, D2, D3). The cylinder-piston device (2) comprises a reversible cylinder, in particular a differential cylinder. The cylinder pump arrangement (7) can be driven in terms of speed and / or direction of rotation. The at least one cylinder pump (8, 9) is designed as a variable displacement pump with a variable cylinder pump swivel angle.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinderantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Etwa für Ziehkissen-Anwendungen oder für Umformanwendungen im Allgemeinen, beispielsweise für Umformvorgänge mit Gegenhaltekräften, für Verdränger-Einrichtungen oder für durch ein Zylinder-Ensemble eingespannte Prozesse, oder für Ziehkissen bei Ziehpressen zur Blechumformung, für Gegenhalter bei Verzahnungspressen mit Gegendruckprinzip, für Gegenhalter bei Kaltfließpressen mit Gegendruckprinzip, oder für Gegendruckzylinder bei Rohrbögenpressen werden derartige Zylinder eingesetzt respektive verwendet. Die hierin beschriebenen Zylinder werden regelmäßig beim maschinellen Umformen, insbesondere beim Tiefziehen, oder bei anderen maschinellen Pressvorgängen verwendet. Mit Hilfe von hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Ziehkissen werden Umformprozesse lokal beeinflusst, etwa um Faltenbildungen zu vermeiden.The invention relates to a hydraulic cylinder drive according to the preamble of claim 1. For example for die cushion applications or for forming applications in general, for example for forming processes with counter-forces, for displacement devices or for processes clamped by a cylinder ensemble, or for die cushions for drawing presses Sheet metal forming, for counterholders in gear presses with a counterpressure principle, for counterholders in cold extrusion presses with a counterpressure principle, or for counterpressure cylinders in pipe bend presses, such cylinders are used or used. The cylinders described here are regularly used in machine forming, in particular in deep drawing, or in other machine pressing processes. With the help of hydraulically or pneumatically operated die cushions, forming processes are influenced locally, for example to avoid wrinkles.

Der hierin beschriebene Zylinderantrieb für die verschiedenen Press- und/oder Umformvorgänge umfasst zumindest eine an zumindest einem Zylinder angeordnete Zylinder-Kolben-Einrichtung mit einem Zylinder-Kolben und einem Zylinder-Kolbenraum. Die Kolben-Einrichtung kann Merkmale einer Plungerpumpe respektive einer Plungerkolbens aufweisen. Es kann, bevorzugt, ein Zylinder-Ringraum vorgesehen sein. Der Zylinder-Kolben begrenzt Kolbenraum und Ringraum und ist darin beweglich. Der Zylinderantrieb umfasst ferner eine fluidisch mit der Zylinder-Kolben-Einrichtung verbundene Zylinder-Pumpenanordnung mit zumindest einer Zylinder-Pumpe. Außerdem umfasst der Zylinderantrieb Druckleitungen, welche den Zylinder-Ringraum und den Zylinder-Kolbenraum mit einem Druckmittel fluidisch versorgen.The cylinder drive described here for the various pressing and / or forming processes comprises at least one cylinder-piston device arranged on at least one cylinder with a cylinder-piston and a cylinder-piston chamber. The piston device can have features of a plunger pump or a plunger. A cylinder annulus can, preferably, be provided. The cylinder-piston delimits the piston space and the annular space and is movable therein. The cylinder drive further comprises a cylinder pump arrangement with at least one cylinder pump that is fluidly connected to the cylinder piston device. In addition, the cylinder drive comprises pressure lines which fluidly supply the cylinder annulus and the cylinder piston space with a pressure medium.

Die Erfindung betrifft ferner eine druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung zum Antreiben einer einen (zusätzlichen) Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 sowie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10. Die Presseinrichtung umfasst dabei eine Pressen-Kolben-Einrichtung, welche über eine Pressen-Pumpenanordnung und über damit verbundene Druckleitungen hydraulisch antreibbar ist. Die Pressen-Kolben-Einrichtung verfügt über zumindest eine, eine Pumpenwelle umfassende, Pressen-Pumpe, welche bevorzugt drehzahl- und/oder drehrichtungsvariabel antreibbar ist. Die Pressen-Kolben-Einrichtung verfügt auch über einen Pressen-Pumpenantrieb, welcher die zumindest eine Pressen-Pumpe antreibt. Die zumindest eine Pressen-Pumpe ist als Verstellpumpe mit variablem Pressen-Pumpen-Schwenkwinkel gebildet und sie ist, insbesondere mittels einer (pumpenexternen) Pressen-Stelleinrichtung schwenkbar.The invention further relates to an accumulator-free hydraulic drive arrangement for driving a pressing device comprising an (additional) cylinder for forming devices according to the preamble of claim 9 and according to the preamble of claim 10. The pressing device comprises a press-piston device which is connected via a press Pump arrangement and hydraulically driven via connected pressure lines. The press-piston device has at least one press pump, comprising a pump shaft, which can preferably be driven in terms of speed and / or direction of rotation. The press-piston device also has a press pump drive which drives the at least one press pump. The at least one press pump is designed as a variable displacement pump with a variable press-pump swivel angle, and it can be swiveled, in particular by means of a press actuating device (external to the pump).

Schließlich betrifft die Erfindung hydraulische Antriebsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16, und gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 und 18.Finally, the invention relates to hydraulic drive methods according to the preamble of claim 16 and according to the preamble of claims 17 and 18.

TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND

Beispielsweise bei Ziehkissen-Anwendungen verdrängt ein Stößel das Ziehkissen, wobei die Verdrängungskräfte etwa 30% der Presskraft erreichen. Die Verdrängungskräfte dienen auch dem gezielten „Bremsen“ der Nachrückbewegung des Bleches beim Tiefziehen. Die Kraft des Ziehkissens wird in den meisten Fällen hydraulisch erzeugt. Je nach apparativen Vorgaben betreffend die Regelbarkeit und/oder die Gleichmäßigkeit des Zieh- oder Umformvorgangs sind alternativ pneumatisch betriebene Kissenvorrichtungen anzutreffen.For example, in die cushion applications, a plunger displaces the die cushion, with the displacement forces reaching about 30% of the pressing force. The displacement forces also serve to "brake" the sheet's advancing movement during deep drawing. The force of the die cushion is generated hydraulically in most cases. Depending on the apparatus specifications regarding the controllability and / or the uniformity of the drawing or forming process, pneumatically operated cushion devices can alternatively be found.

Bei anderen Umformanwendungen wird ebenfalls ein Stößel oder ein Zylinderbauteil mit Druck/Kraft beaufschlagt und gegen ein Werkstück oder mittels Werkzeug gegen die umzuformende Form bewegt.In other forming applications, a ram or a cylinder component is also subjected to pressure / force and moved against a workpiece or by means of a tool against the form to be formed.

Die von diesem Zylinder beim Betrieb des Zylinderantriebs aufgebrachte Gegenkraft ist abhängig von den Anforderungen des Werkzeugs. Oft reicht eine über den gesamten Hub im Wesentlichen konstante Kraft aus. Meist wird der Antrieb jedoch mit einem über den Hub veränderlichen Kraftprofil beaufschlagt. Die Anforderungen an die genaue Einhaltung des Kraft-Weg-Verlaufs sind häufig vergleichsweise hoch, was üblicherweise die Verwendung von dynamisch regelnden Druckventilen innerhalb der Antriebsanordnung begründet.The counterforce exerted by this cylinder during operation of the cylinder drive depends on the requirements of the tool. A force that is essentially constant over the entire stroke is often sufficient. Most of the time, however, the drive is subjected to a force profile that varies over the stroke. The requirements for the exact observance of the force-displacement curve are often comparatively high, which usually justifies the use of dynamically regulating pressure valves within the drive arrangement.

Beim Verdrängen des unter Druck stehenden Zylinders durch die Vorrichtung wird Öl im Kolbenraum über ein Druckventil entspannt und in einen Tank abgeführt. Dabei entsteht eine hohe Verlustleistung, die einerseits die Energiebilanz der Vorrichtung beeinträchtigt und andererseits zu einer unerwünschten Ölerwärmung führt, die wiederum durch aufwändige und kostenintensive Kühlungsmaßnahen zu beseitigen wäre.When the pressurized cylinder is displaced by the device, oil in the piston chamber is expanded via a pressure valve and discharged into a tank. This results in a high power loss, which on the one hand affects the energy balance of the device and on the other hand leads to undesired oil heating, which in turn would have to be eliminated by complex and costly cooling measures.

Im Angesicht dieser Nachteile wurden bisweilen hydraulische Antriebskonzepte entworfen, wobei die „abgeführte“ Energie zumindest anteilig rekuperiert werden soll. Dabei wurde auch überlegt, einen Pumpenantrieb (Motor) beim Zieh- respektive Umformvorgang als Generator zu verwenden, so dass die erzeugte elektrische Energie der Vorrichtung zumindest anteilig wieder zugeführt werden soll.In view of these disadvantages, hydraulic drive concepts have sometimes been designed, whereby the "dissipated" energy is to be recuperated at least in part. It was also considered to use a pump drive (motor) as a generator during the drawing or forming process, so that the electrical energy generated should at least partially be returned to the device.

Der hierfür nicht unerhebliche apparative Aufwand ist problematisch, ebenso die bei der mehrfachen Energieumwandlung (hydraulisch in elektrisch - elektrisch in hydraulisch - usw.) beobachteten Verluste. Hier setzt die Erfindung ein. The not inconsiderable expenditure on equipment is problematic, as are the losses observed in the case of multiple energy conversion (hydraulic to electrical - electrical to hydraulic - etc.). This is where the invention comes in.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Konzept bereitzustellen, das effizienter ist im Hinblick auf den Betriebs- respektive Umform-Energieaufwand, insbesondere bei reduzierten (Leistungs-)Verlusten. Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Zylinderantrieb nach Anspruch 1 gelöst. Der Zylinderantrieb eignet sich zum Antreiben eines Zylinderbauteils als Komponente einer Umformeinrichtung respektive eines Umformwerkzeugs im Allgemeinen, beispielsweise einer Ziehkisseneinrichtung, einer Gegendruckeinrichtung, einer Rohrbiegeeinrichtung oder ähnlichem. Bei dem Zylinderantrieb ist eine Zylinder-Kolben-Einrichtung vorgesehen, welche einen reversibel arbeitenden (Differential-)Zylinder umfasst und bei der die Zylinder-Pumpenanordnung drehzahl- und/oder drehrichtungsvariabel antreibbar ist. Die zumindest eine Zylinder-Pumpe ist als Verstellpumpe gebildet mit variablem Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkel.The object of the invention is to provide a hydraulic concept which is more efficient with regard to the operating and forming energy expenditure, in particular with reduced (power) losses. This object is achieved by a hydraulic cylinder drive according to claim 1. The cylinder drive is suitable for driving a cylinder component as a component of a forming device or a forming tool in general, for example a die cushion device, a counter pressure device, a pipe bending device or the like. In the case of the cylinder drive, a cylinder-piston device is provided which comprises a reversibly operating (differential) cylinder and in which the cylinder-pump arrangement can be driven in terms of speed and / or direction of rotation. The at least one cylinder pump is designed as a variable displacement pump with a variable cylinder pump swivel angle.

Die Pumpe oder die Pumpen können beispielsweise als schwenkbare Axialkolbenpumpe gebildet sein, wobei Betriebsparameter wie etwa Druck, Fördervolumen und/oder Pumpleistung unter anderem vom Schwenkwinkel der Verstellpumpe abhängen. Etwa bei einer Ziehkisseneinrichtung folgt die Ziehkissen-Abwärtsbewegung zwangsweise dem Stößel. Im Regelfall folgt das Kissen auch der anschließenden Aufwärtsbewegung des Stößels, dabei wird das gezogene Bauteil ausgeworfen. Indem ein reversibel arbeitender (Differential-)Zylinder vorgesehen ist, kann der Zylinder etwa beim Einrichten des Werkzeugs auch autark in beiden Richtungen betrieben werden. Der doppeltwirkende Differentialzylinder bietet zudem den Vorteil den Zylinder vor dem Auftreffen des Stößels zu beschleunigen, um den entstehenden Schlag zu dämpfen.The pump or pumps can be designed, for example, as a pivotable axial piston pump, with operating parameters such as pressure, delivery volume and / or pump output depending, among other things, on the pivoting angle of the variable displacement pump. In the case of a die cushion device, the die cushion downward movement forcibly follows the ram. As a rule, the cushion also follows the subsequent upward movement of the ram, the pulled component is ejected. By providing a reversible (differential) cylinder, the cylinder can also be operated independently in both directions, for example when setting up the tool. The double-acting differential cylinder also offers the advantage of accelerating the cylinder before it hits the plunger in order to dampen the impact.

Bevorzugt umfasst die Zylinder-Pumpenanordnung zwei Zylinder-Pumpen mit variablem Schwenkwinkel, welche mit einem (gemeinsamen) drehzahlvariablen Zylinder-Pumpenantrieb (Antriebsmotor) etwa über eine gemeinsame Antriebswelle verbunden sind. Motordrehzahl und optional auch -richtung werden über einen Controller und/oder einen Umrichter gesteuert. Es kann vorgesehen sein, dass der Umrichter Controllerfunktionen übernimmt.The cylinder pump arrangement preferably comprises two cylinder pumps with a variable swivel angle, which are connected to a (common) variable-speed cylinder pump drive (drive motor), for example via a common drive shaft. Motor speed and optionally also direction are controlled via a controller and / or a converter. It can be provided that the converter takes on controller functions.

Das Fördervolumen der beiden Zylinder-Pumpen ist im Wesentlichen eine Funktion des Flächenverhältnisses des im Zylinderantrieb enthaltenen Differentialzylinders. Die Bewegungsrichtung des Zylinder-Kolbens wird durch Änderung der Drehrichtung des Zylinder-Pumpenantriebs erzeugt, bei Installation einer externen Stelleinrichtung und einer von -100% bis +100% Fördervolumen schwenkbaren Pumpe alternativ auch durch Schwenken in den jeweils anderen „Vorzeichenbereich“ (Quadranten). Das Schwenken der Verstellpumpe wird dabei durch Algorithmen gesteuert, die in einer Steuereinheit abgearbeitet werden, beispielsweise innerhalb des Umrichters.The delivery volume of the two cylinder pumps is essentially a function of the area ratio of the differential cylinder contained in the cylinder drive. The direction of movement of the cylinder piston is generated by changing the direction of rotation of the cylinder pump drive, when installing an external control device and a pump that can be swiveled from -100% to + 100% delivery volume, alternatively also by swiveling in the other “sign area” (quadrants). The pivoting of the variable pump is controlled by algorithms that are processed in a control unit, for example within the converter.

Für die Regelung der Zylinderkraft des Zylinderantriebs wird letztlich das Motormoment verwendet, was ein in apparativer und sicherheitsrelevanter Hinsicht kostengünstiger Umrichter zu erfüllen vermag, wodurch der apparative Aufwand im Zusammenhang mit Steuerungsaspekten reduziert wird. Eine aufwändige und womöglich störungsanfällige Steuereinheit kann entfallen.Ultimately, the engine torque is used to regulate the cylinder force of the cylinder drive, which a converter that is inexpensive in terms of equipment and safety is able to fulfill, as a result of which the expenditure on equipment in connection with control aspects is reduced. An elaborate control unit, which is possibly prone to failure, can be dispensed with.

Indem eine Pumpe vorgesehen ist oder vorzugsweise zwei Pumpen mit variablem Schwenkwinkel vorgesehen sind, ist - je nach anstehendem Druck - das Fördervolumen je Motorumdrehung veränderbar. Auf diese Weise kann das maximale Moment des angeschlossenen Motors reduziert werden, weil bei hohem Druck die Zylindergeschwindigkeit in gleicher Weise reduziert wird wie es beim Pressenstößel ohnehin üblich ist. Damit ist ein kleinerer, preiswerterer und letztlich energieeffizienterer Motor einsetzbar.By providing one pump or preferably two pumps with a variable swivel angle, the delivery volume per engine revolution can be changed, depending on the pressure present. In this way, the maximum torque of the connected motor can be reduced, because at high pressure the cylinder speed is reduced in the same way as is usual with the press ram anyway. This means that a smaller, cheaper and ultimately more energy-efficient motor can be used.

Ein weiterer Effizienzgewinn wird dadurch erreicht, dass durch den Einsatz von zwei Pumpen eine Anpassung der Förderströme für Ring- und Kolbenseite des Differentialzylinders möglich wird. Etwaige im Stand der Technik beschriebene Schaltventile, Rückschlagventile oder Akkumulatoren können entfallen, was die Apparatur vereinfacht, weniger störanfällig macht und Anschaffungs- und Betriebskosten reduziert. Die Entbehrlichkeit von Ventilen und Akkumulatoren mach den Zylinderantrieb außerdem sicherer. So besteht die hydraulische Seite der Zylindersteuerung aus nahezu ausfallsicheren Elementen wie Pumpen und Druckleitungen. Damit wird etwa mittels der im Umrichter integrierten und demnach zertifizierten Sicherheitsfunktionen (z. B. „sicherer Halt“, „sichere Bewegungsrichtung“, „sicher reduzierte Drehzahl“) auf effiziente und kostengünstige Weise ein Zylinderantrieb realisiert, der ohne weitere Zusatzeinrichtungen den gesetzlichen Sicherheitsanforderungen entspricht. Beispielsweise sind ohne nennenswerten apparativen Mehraufwand Einricht-Bewegungen der Vorrichtung mit sicher reduzierter Geschwindigkeit möglich.A further gain in efficiency is achieved by using two pumps to adjust the flow rates for the ring and piston side of the differential cylinder. Any switching valves, check valves or accumulators described in the prior art can be dispensed with, which simplifies the apparatus, makes it less susceptible to faults and reduces acquisition and operating costs. The need for valves and accumulators also makes the cylinder drive safer. The hydraulic side of the cylinder control consists of almost fail-safe elements such as pumps and pressure lines. With the safety functions integrated in the converter and certified accordingly (e.g. "safe stop", "safe direction of movement", "safely reduced speed"), a cylinder drive can be implemented in an efficient and cost-effective manner that meets the legal safety requirements without any additional equipment , For example, set-up movements of the device at a safely reduced speed are possible without any significant additional outlay in terms of apparatus.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Zylinderantrieb autark arbeitet ohne direkte Verbindung zur Antriebstechnik anderer Einrichtungen, Apparate und/oder Vorrichtungen. Es ist demnach eine Verwendung für hydraulische Pressen denkbar oder für elektromechanisch angetriebene Pressen. Die im Zylinderantrieb gewonnene elektrische Energie kann sowohl bei hydraulischen wie auch bei elektromechanischen Anlagen zum Antrieb eines Pressenstößels wiedergewonnen werden.Another advantage is that the cylinder drive works autonomously without a direct connection to the drive technology of other devices, apparatus and / or devices. So it's one Can be used for hydraulic presses or for electromechanically driven presses. The electrical energy obtained in the cylinder drive can be recovered in both hydraulic and electromechanical systems for driving a press ram.

Im Ergebnis wird ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Zylinderantriebskonzept verwirklicht, einerseits mit dem beschriebenen Rekuperationsmerkmal unter Umgehung einer doppelten Energieumwandlung, andererseits als „Low-Cost“-Konzept für vergleichsweise einfache Anwendungen.As a result, a cylinder drive concept that is improved compared to the prior art is realized, on the one hand with the described recuperation feature while avoiding double energy conversion, and on the other hand as a “low-cost” concept for comparatively simple applications.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Zylinderantriebs kann die Zylinder-Pumpenanordnung einen Zylinder-Pumpenantrieb, etwa einen Elektromotor, zum Antreiben der Zylinder-Pumpe umfassen. Es kann eine Zylinder-Getriebeanordnung vorgesehen sein, insbesondere zur Anpassung der Drehzahlen, vorzugsweise der Maximaldrehzahlen, von Zylinder-Pumpenantrieb und Zylinder-Pumpe, wobei die Zylinder-Getriebeanordnung zwischen der zumindest einen Zylinder-Pumpe und dem Zylinder-Pumpenantrieb angeordnet ist.According to a preferred embodiment of the cylinder drive, the cylinder pump arrangement can comprise a cylinder pump drive, for example an electric motor, for driving the cylinder pump. A cylinder gear arrangement can be provided, in particular for adapting the speeds, preferably the maximum speeds, of the cylinder pump drive and the cylinder pump, the cylinder gear arrangement being arranged between the at least one cylinder pump and the cylinder pump drive.

Ein Umrichter kann zum Steuern von Zylinder-Pumpenantriebs-Parametern verwendet werden, wobei die Parameter insbesondere umfassen: Drehrichtung und/oder Drehzahl und/oder Drehmoment des Zylinder-Pumpenantriebs (Motors) und/oder Schwenkwinkel der Zylinder-Verstellpumpe.A converter can be used to control cylinder pump drive parameters, the parameters in particular comprising: direction of rotation and / or speed and / or torque of the cylinder pump drive (motor) and / or swivel angle of the cylinder variable displacement pump.

Ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Verstellpumpe kann pumpenintern erfolgen, insbesondere mittels Druck und/oder Moment des Zylinder-Pumpenantriebs. Alternativ kann ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Verstellpumpe mittels zumindest einer, insbesondere pumpenextemen und/oder elektromechanisch antreibbaren, Stelleinrichtung erfolgen, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist. Zum Steuern dieser Stelleinrichtung(en) kann zumindest ein (vorzugsweise jeweils ein) Umrichter vorgesehen sein. Es kann zumindest ein Steuerventil vorgesehen sein, insbesondere bei einer hydraulisch verstellbaren Pumpe.The cylinder pump swivel angle of the variable pump can be adjusted internally in the pump, in particular by means of pressure and / or torque of the cylinder pump drive. Alternatively, the cylinder-pump pivoting angle of the variable pump can be adjusted by means of at least one, in particular pump-specific and / or electromechanically drivable, actuating device, which can preferably be operated hydraulically or electromechanically. At least one (preferably one) converter can be provided to control this actuating device (s). At least one control valve can be provided, in particular in the case of a hydraulically adjustable pump.

Bei einer Variante des Zylinderantriebskonzeptes kann zumindest ein Druck-Regelventil vorgesehen sein, welches insbesondere in einer den Kolbenraum oder den Ringraum mit einem Druckmitteltank verbindenden Druckleitung angeordnet ist. Insbesondere wenn die Dynamik der Regelung der Motordrehzahl und/oder der Pumpenschwenkeinrichtung nicht ausreicht, um den geforderten Verlauf des Kraft-Weg-Verlaufs des Zylinders darzustellen, kann ein Druck-Regelventil zweckmäßig sein.In a variant of the cylinder drive concept, at least one pressure control valve can be provided, which is arranged in particular in a pressure line connecting the piston space or the annular space with a pressure medium tank. In particular, if the dynamics of the regulation of the engine speed and / or the pump swiveling device are not sufficient to represent the required course of the force-displacement course of the cylinder, a pressure control valve can be expedient.

Ein hydraulisches Konzept, das effizienter ist im Hinblick auf den Betriebs- respektive Umform-Energieaufwand, insbesondere bei reduzierten (Leistungs-)Verlusten, wird ferner durch eine druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung zum Antreiben einer einen Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung nach Anspruch 9 verwirklicht. Bei dieser Antriebsanordnung ist der Zylinder für Umformeinrichtungen mittels eines hierin beschriebenen Zylinderantriebs antreibbar. Bei Pressen mit mehreren Zylindern für Umformeinrichtungen kann optional jeder Zylinder mit einem eigenen Pumpenaggregat ausgestattet und damit individuell betrieben werden.A hydraulic concept, which is more efficient with regard to the operating or forming energy expenditure, in particular with reduced (power) losses, is further realized by an accumulator-free hydraulic drive arrangement for driving a pressing device comprising a cylinder for forming devices. In this drive arrangement, the cylinder for forming devices can be driven by means of a cylinder drive described here. In the case of presses with several cylinders for forming devices, each cylinder can optionally be equipped with its own pump unit and thus operated individually.

Ein, insbesondere eigenständiges, hydraulisches Konzept, das ebenfalls effizienter ist im Hinblick auf den Betriebs- respektive Umform-Energieaufwand, insbesondere bei reduzierten (Leistungs-)Verlusten, wird außerdem durch eine druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung zum Antreiben einer einen Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung nach Anspruch 10 verwirklicht. Hierbei ist die Pumpenwelle eine gemeinsame Welle der Pressen-Pumpe(n) und der Zylinder-Pumpe(n).A, in particular independent, hydraulic concept, which is also more efficient with regard to the operating or forming energy expenditure, in particular with reduced (power) losses, is furthermore achieved by a pressure-free hydraulic drive arrangement for driving a pressing device comprising a cylinder for forming devices 10 realized. The pump shaft is a common shaft of the press pump (s) and the cylinder pump (s).

Es kann zweckmäßig sein, wenn eine Pressen-Getriebeanordnung vorgesehen ist, insbesondere zur Anpassung der Drehzahlen, vorzugsweise der Maximaldrehzahlen, von Pressen-Pumpenantrieb und Pressen-Pumpe(n), wobei die Pressen-Getriebeanordnung zwischen der zumindest einen Pressen-Pumpe respektive den Pressen-Pumpen und dem Pressen-Pumpenantrieb angeordnet ist.It may be expedient if a press gear arrangement is provided, in particular for adapting the speeds, preferably the maximum speeds, of the press pump drive and press pump (s), the press gear arrangement between the at least one press pump or the presses -Pumps and the press pump drive is arranged.

Die Pressen-Kolben-Einrichtung kann einen Eilgangkolben umfassen. Es kann ferner eine Hilfs-Pumpenanordnung vorgesehen sein, welche fluidisch verbunden ist mit dem Zylinder-Kolbenraum und/oder mit dem Zylinder-Ringraum und/oder mit einem Raum, etwa einem Kolben- oder Ringraum des Eilgangkolbens, der Pressen-Kolben-Einrichtung.The press-piston device can comprise a rapid-motion piston. An auxiliary pump arrangement can also be provided, which is fluidly connected to the cylinder-piston chamber and / or to the cylinder-ring chamber and / or to a chamber, for example a piston or ring chamber of the rapid-motion piston, of the press-piston device.

Gemäß einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Pressen-Pumpenanordnung eine erste Pressen-Pumpe und eine zweite Pressen-Pumpe umfasst. Einzelne oder jede der Pressen-Pumpen können als Doppel- oder Mehrfachpumpe(n) ausgebildet sein, insbesondere mit jeweils eigenen Stelleinrichtungen. Die erste Pressen-Pumpe ist fluidisch mit dem Pressen-Kolbenraum der Pressen-Kolben-Einrichtung verbunden. Die zweite Pressen-Pumpe ist mit dem Pressen-Ringraum der Pressen-Kolben-Einrichtung fluidisch verbunden. Die erste Pressen-Pumpe, die zweite Pressen-Pumpe und die Zylinder-Pumpe weisen eine gemeinsame Pumpenwelle auf. Ein Verstellen eines ersten Pressen-Pumpen-Schwenkwinkels der ersten Pressen-Pumpe erfolgt demnach mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, ersten Pressen-Stelleinrichtung, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist. Ein Verstellen eines zweiten Pressen-Pumpen Schwenkwinkels der zweiten Pressen-Pumpe erfolgt mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, zweiten Pressen-Stelleinrichtung, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist. Ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Zylinder-Pumpe erfolgt mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, Zylinder-Stelleinrichtung, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist. Vorzugsweise kann einen Umrichter-Anordnung vorgesehen sein, welche einen ersten Umrichter zum Steuern der ersten Pressen-Stelleinrichtung, einen zweiten Umrichter zum Steuern der zweiten Pressen-Stelleinrichtung und einen dritten Umrichter zum Steuern der Zylinder-Stelleinrichtung umfasst.According to a preferred variant, it is provided that the press pump arrangement comprises a first press pump and a second press pump. Individual or each of the press pumps can be designed as a double or multiple pump (s), in particular with their own actuating devices. The first press pump is fluidly connected to the press piston chamber of the press piston device. The second press pump is fluidly connected to the press annulus of the press piston device. The first press pump, the second press pump and the cylinder pump have a common pump shaft. A first press pump swivel angle of the first press pump is accordingly adjusted by means of at least one, in particular pump-external, first press actuating device, which can preferably be operated hydraulically or electromechanically. A second press pump swivel angle of the second press pump is adjusted by means of at least one, in particular pump-external, second press actuating device, which can preferably be operated hydraulically or electromechanically. The cylinder pump swivel angle of the cylinder pump is adjusted by means of at least one, in particular pump-external, cylinder actuating device, which can preferably be operated hydraulically or electromechanically. A converter arrangement can preferably be provided, which comprises a first converter for controlling the first press actuating device, a second converter for controlling the second press actuating device and a third converter for controlling the cylinder actuating device.

Die Rekuperation kann unmittelbar von der „bremsenden“ Zylinderpumpe über die gemeinsame Welle in die Hauptkolben-Pumpe erfolgen. Somit werden die zweifachen Umwandlungsverluste (Hydraulik - Elektrik und Elektrik - Hydraulik) vermieden. Dies führt erfahrungs- und versuchsgemäß zu etwa 10% höheren Rückspeisewerten. Bei einer Zylinderleistung von etwa 20 kW würden demnach etwa 2 kW zurückgespeist, d. h. etwa 2 kW mehr als gemäß Stand der Technik zu erwarten wäre. Dies bewirkt eine erhebliche Effizienzsteigerung der Vorrichtung.The recuperation can take place directly from the "braking" cylinder pump via the common shaft into the main piston pump. This avoids double conversion losses (hydraulics - electrics and electrics - hydraulics). Experience has shown that this leads to approximately 10% higher feedback values. At a cylinder output of approximately 20 kW, approximately 2 kW would be fed back, i.e. H. about 2 kW more than would be expected according to the prior art. This brings about a considerable increase in the efficiency of the device.

Besonders vorteilhaft ist, dass die rückgespeiste Zylinderenergie die Bewegung des Hauptstößels beschleunigt. Ist beispielsweise ein Antriebsmotor mit einem maximalen Moment von etwa 200 Nm im Einsatz, so könnte bei einem über den Zylinder zurückgespeisten Moment von etwa 60 Nm die Kolbenpumpe des Pressenstößels mit im Wesentlichen 200 Nm + 60 Nm = 260 Nm angetrieben werden, weil die rekuperierte Energie über die Welle direkt eingespeist wird. Die StößelGeschwindigkeit steigt also um etwa 30%. Beim Umweg über die elektrische Rekuperation stünden dagegen auch bei einem über den Zylinder für die Umformeinrichtung zurückgespeisten Moment von etwa 60 Nm weiterhin nur 200 Nm an der Motorwelle zur Verfügung. Die Anlage würde also bei der rein elektrischen Rückspeisung nicht schneller, sie entnähme nur weniger Energie aus dem Stromnetz.It is particularly advantageous that the regenerated cylinder energy accelerates the movement of the main tappet. If, for example, a drive motor with a maximum torque of approximately 200 Nm is in use, the piston pump of the press ram could essentially be used for a torque of approximately 60 Nm fed back via the cylinder 200 Nm + 60 Nm = 260 Nm because the recuperated energy is fed directly via the shaft. The ram speed increases by about 30%. When detouring via electrical recuperation, on the other hand, even with a torque of about 60 Nm fed back via the cylinder for the forming device, only 200 Nm would still be available on the motor shaft. The system would not be faster with purely electrical energy recovery, it would only draw less energy from the power grid.

Bei Einsatz einer motorischen Schwenkwinkelverstellung mit Servomotoren, Kugelrollspindel und entsprechend sicherem Drehwinkelgeber am Motor kann allein durch die im Umrichter integrierten, zertifizierten Sicherheitsfunktionen (z. B. „sicherer Halt“, „sichere Bewegungsrichtung“, „sicher reduzierte Drehzahl“) auf einfache Weise ein Antrieb realisiert werden, der ohne weitere Zusatzeinrichtungen den gesetzlichen Sicherheitsanforderungen entspricht. So sind auch hier Einricht-Bewegungen mit sicher reduzierter Geschwindigkeit möglich. Durch die zusätzliche Bremse am Motor können auch höchste Sicherheitsanforderungen erfüllt werden (z. B. PLe nach EN 13849-1).When using a motorized swivel angle adjustment with servo motors, ball screw and correspondingly safe angle encoder on the motor, the safety functions integrated in the converter (e.g. "safe stop", "safe direction of movement", "safely reduced speed") can be used in a simple manner Drive can be realized that meets the legal safety requirements without additional equipment. This means that setup movements are also possible at a safely reduced speed. The additional brake on the motor means that even the highest safety requirements can be met (e.g. PLe according to EN 13849-1).

Das hierin beschriebene Pressenantriebskonzept kann außer für Tiefziehpressen auch für viele andere hydraulischen Maschinen mit mehreren, bevorzugt gegeneinander wirkenden Zylindern genutzt werden, beispielsweise für Rohr-Biegeanlagen.In addition to deep-drawing presses, the press drive concept described here can also be used for many other hydraulic machines with several, preferably counteracting, cylinders, for example for tube bending systems.

Ein insbesondere eigenständiges hydraulisches Konzept, das effizienter ist im Hinblick auf den Betriebs- respektive Umform-Energieaufwand, insbesondere bei reduzierten (Leistungs-)Verlusten, wird außerdem durch ein hydraulisches Antriebsverfahren zum Antreiben eines Zylinders nach Anspruch 16, 17 und 18 verwirklicht. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die rekuperierte Energie Leistung dem verwendeten Zylinder und/oder der verwendeten Presse zugeführt wird.A particularly independent hydraulic concept, which is more efficient with regard to the operating or forming energy expenditure, in particular with reduced (power) losses, is also realized by a hydraulic drive method for driving a cylinder according to claims 16, 17 and 18. It can be provided that the recuperated energy output is supplied to the cylinder and / or the press used.

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 size, shape, material selection and technical conception of the above-mentioned components as well as the components to be used according to the invention described in the exemplary embodiments are not subject to any special exceptional conditions, so that the selection criteria known in the field of application can be used without restriction.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Antriebskonzeptes für Zylinder respektive für Pressen dargestellt ist. 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 result from the subclaims, as well as from the following description and the associated drawing, in which an exemplary embodiment of a hydraulic drive concept for cylinders or for presses is shown. Individual features of the claims or the embodiments can also be combined with other features of other claims and embodiments.

Figurenlistelist of figures

In der Zeichnung zeigen

  • 1A/B Varianten eines Zylinderantriebs, jeweils in schematischer Darstellung,
  • 2 ein Antrieb einer Presseinrichtung mit Zylinder in schematischer Darstellung und
  • 3A/B Varianten eines Pressenantriebs, bei dem Pressen-Pumpen und Zylinderpumpe auf einer gemeinsamen Pumpenwelle angeordnet sind, in schematischer Darstellung.
Show in the drawing
  • 1A / B variants of a cylinder drive, each in a schematic representation,
  • 2 a drive of a pressing device with cylinder in a schematic representation and
  • 3A / B Variants of a press drive, in which press pumps and cylinder pumps are arranged on a common pump shaft, in a schematic representation.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Ein Schema eines Zylinderantriebs 1 kann der 1 A entnommen werden. Das (in 1A nicht dargestellte) Werkzeug (Ziehkissen) wird über eine Zylinder-Kolben-Einrichtung 2 in Gestalt eines Differentialzylinders mit Kraft respektive Druck beaufschlagt. Die Zylinder-Kolben-Einrichtung 2 umfasst einen Zylinder-Kolben 3, der einen Zylinder-Kolbenraum 4 und einen Zylinder-Ringraum 5 der Kolben-Einrichtung 2 begrenzt. An dem Zylinder-Kolbenraum 4 ist die Druckleitung D1 angeschlossen, an dem Zylinder-Ringraum die Druckleitung D2. In den Druckleitungen D1, D2 wird ein Druckmittel 6 fluidisch gefördert.A schematic of a cylinder drive 1 can he 1 A be removed. This in 1A not shown) Tool (die cushion) is over a cylinder-piston device 2 in the form of a differential cylinder with force or pressure. The cylinder-piston device 2 includes a cylinder piston 3 which has a cylinder piston chamber 4 and a cylinder annulus 5 the piston device 2 limited. On the cylinder-piston chamber 4 is the pressure line D1 connected to the cylinder annulus the pressure line D2 , In the pressure lines D1 . D2 becomes a leverage 6 fluidly promoted.

Der hydraulische Zylinderantrieb 1 umfasst ferner eine Zylinder-Pumpenanordnung 7. Die Zylinder-Pumpenanordnung 7 wiederum umfasst eine erste, verstellbare, Zylinder-Pumpe 8 und eine zweite, verstellbare, Zylinder-Pumpe 9, die beide durch eine gemeinsame Pumpenwelle 10 mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die Pumpen 8, 9 können beispielsweise als Axialkolbenpumpen gebildet sein. An der gemeinsamen Pumpenwelle 10 ist der elektromotorische Zylinder-Pumpenantrieb 11 mechanisch befestigt. Das motorische Antreiben der Pumpen 8, 9 erfolgt drehzahlvariabel und/oder drehrichtungsvariabel. Der Antriebsmotor 11 ist elektrisch mit einem Umrichter 12 verbunden. Zwischen Elektromotor 11 und den Pumpen 8, 9 ist ein Zylinder-Getriebe 13 vorgesehen zur Anpassung der jeweiligen Drehzahlen.The hydraulic cylinder drive 1 further includes a cylinder pump assembly 7 , The cylinder pump assembly 7 in turn includes a first, adjustable, cylinder pump 8th and a second, adjustable, cylinder pump 9 both through a common pump shaft 10 are mechanically coupled together. The pumps 8th . 9 can be formed, for example, as axial piston pumps. On the common pump shaft 10 is the electromotive cylinder pump drive 11 mechanically attached. The motor drive of the pumps 8th . 9 is variable in speed and / or variable in direction of rotation. The drive motor 11 is electrical with an inverter 12 connected. Between electric motor 11 and the pumps 8th . 9 is a cylinder gear 13 provided to adjust the respective speeds.

Die an dem Zylinder-Kolbenraum 4 angeordnete Druckleitung D1 ist mit der Druckseite 14 der ersten Zylinder-Pumpe 8 fluidisch verbunden. Die an dem Zylinder-Ringraum 5 angeordnete Druckleitung D2 ist mit der Druckseite 14 der zweiten Zylinder-Pumpe 9 fluidisch verbunden.The on the cylinder piston chamber 4 arranged pressure line D1 is with the print side 14 the first cylinder pump 8th fluidly connected. The on the cylinder annulus 5 arranged pressure line D2 is with the print side 14 the second cylinder pump 9 fluidly connected.

Gemäß 1A ist ein Controller 15 vorgesehen, der elektrisch mit dem Umrichter 12 verbunden ist (strichlierte Linie). Mit dem Controller 15 können, sofern dies bei der Zylinderantriebsvariante vorgesehen sein soll, andere Komponenten der Antriebseinrichtung 1 geregelt/gesteuert werden. Gemäß 1A sind das ein Positionssensor 16 zur Erfassung der Kolbenstellung und/oder ein Druckregelventil 17. Das (optionale) Druckregelventil 17 kann zweckmäßig sein, wenn die Dynamik der Regelung der (hydraulischen und/oder mechanischen) Antriebskomponenten nicht ausreicht, um den erforderlichen Kraft-Weg-Verlauf des Zylinders 3 zu realisieren. Das Druckregelventil 17 ist in der Druckleitung D3 angeordnet welche ansonsten die Druckleitung D1 und einen Druckmittel-Tank 18 fluidisch verbindet.According to 1A is a controller 15 provided the electrically with the converter 12 is connected (dashed line). With the controller 15 can, provided that this should be provided in the cylinder drive variant, other components of the drive device 1 be regulated / controlled. According to 1A they are a position sensor 16 to record the piston position and / or a pressure control valve 17 , The (optional) pressure control valve 17 can be useful if the dynamics of the control of the (hydraulic and / or mechanical) drive components are not sufficient to the required force-displacement curve of the cylinder 3 to realize. The pressure control valve 17 is in the pressure line D3 arranged which otherwise the pressure line D1 and a pressure medium tank 18 fluidly connects.

Indem die Pumpen 8, 9 des Zylinderantriebs 1 gemäß 1A (pumpenintern) schwenkbar sind, etwa in Abhängigkeit von Druck oder Motormoment, ist z. B. das Fördervolumen je Motorumdrehung veränderbar. Auf diese Weise kann dass maximale Moment des angeschlossenen Motors 11 reduziert werden, weil bei hohem Druck die Zylindergeschwindigkeit in gleicher Weise reduziert wird wie es beim Pressenstößel ohnehin üblich ist. Damit ist ein kleinerer, kostengünstigerer Motor 11 einsetzbar. Schließlich erlaubt der Einsatz von zwei Pumpen 8, 9 gemäß 1A eine effiziente Anpassung der Förderströme für die Ring- und Kolbenseite des Differentialzylinders 2.By the pumps 8th . 9 of the cylinder drive 1 according to 1A (internal to the pump) can be pivoted, for example depending on pressure or engine torque. B. the delivery volume per engine revolution changeable. In this way, the maximum torque of the connected motor 11 be reduced, because at high pressure the cylinder speed is reduced in the same way as is usual with the press ram anyway. This makes a smaller, less expensive motor 11 used. Finally, the use of two pumps allowed 8th . 9 according to 1A an efficient adjustment of the flow rates for the ring and piston side of the differential cylinder 2 ,

Bei der in 1B schematisch dargestellten Variante des Zylinderantriebs 1 ist eine pumpenexterne Stelleinrichtung 19 zum Schwenken der Verstellpumpen 8, 9 vorgesehen, welche jeweils an einem (eigenen) Umrichter 20 einer Umrichter-Anordnung 21 (elektrisch) angeschlossen sind. Die Umrichter-Anordnung 21 ist elektrisch mit dem Controller 15 verbunden. Gemäß der 1B ist ein Druckregelventil (17) nicht vorgesehen.At the in 1B schematically illustrated variant of the cylinder drive 1 is an external control device 19 for swiveling the variable pumps 8th . 9 provided, each on a (separate) converter 20 an inverter arrangement 21 (electrically) connected. The converter arrangement 21 is electrical with the controller 15 connected. According to the 1B is a pressure control valve ( 17 ) not provided.

Eine druckspeicherlose hydraulische Antriebseinrichtung 100 zum Antreiben einer einen Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung 150 ist schematisch in 2 abgebildet. Die Presseinrichtung 150 umfasst eine ebenfalls als Differentialzylinder gebildete Pressen-Kolben-Einrichtung 102, an der - gemäß einer Variante - ein Eilgangkolben 151 angeordnet ist. Der Pressen-Kolbenraum 104 des Pressen-Differentialzylinders 102 ist mit der Druckseite 114 einer ersten Pumpe 108 einer Pressen-Pumpenanordnung 107 über die Druckleitung L2 fluidisch verbunden. Der Pressen-Ringraum 105 des Pressen-Differentialzylinders 102 ist über die Druckleitung L1 fluidisch mit der Druckseite 114 einer zweiten Pressen-Pumpe 109 der Pressen-Pumpenanordnung 107 verbunden. Die Saugseite 122 der ersten Pressen-Pumpe 108 ist fluidisch mit dem Kolbenraum 152 des Eilgangkolbens 151 der Pressen-Kolben-Einrichtung 102 über die Druckleitung L3 verbunden. Die Pressen-Pumpenanordnung 107 umfasst eine Pumpenwelle 110, welche gemeinsame Welle der ersten Pressen-Pumpe 108 und der zweiten Pressen-Pumpe 109 ist. Eine, vorzugsweise beide, Pressen-Pumpen können als Verstellpumpe gebildet sein, d. h. als schwenkbare Pumpen, welche um einen Schwenkwinkel verschwenkbar sind, um das Fördervolumen je Umdrehung zu verändern.A hydraulic drive device without accumulator 100 for driving a pressing device comprising a cylinder for forming devices 150 is schematically in 2 displayed. The press facility 150 comprises a press-piston device also formed as a differential cylinder 102 , on which - according to one variant - a rapid traverse piston 151 is arranged. The press piston chamber 104 of the press differential cylinder 102 is with the print side 114 a first pump 108 a press-pump arrangement 107 via the pressure line L2 fluidly connected. The press annulus 105 of the press differential cylinder 102 is over the pressure line L1 fluidic with the pressure side 114 a second press pump 109 the press pump arrangement 107 connected. The suction side 122 the first press pump 108 is fluid with the piston chamber 152 of the rapid traverse piston 151 the press-piston device 102 via the pressure line L3 connected. The press pump assembly 107 includes a pump shaft 110 what common shaft of the first press pump 108 and the second press pump 109 is. One, preferably both, press pumps can be designed as a variable displacement pump, ie as pivotable pumps which can be pivoted by a pivoting angle in order to change the delivery volume per revolution.

Die gemeinsame Pumpenwelle 110 der Pressen-Pumpenanordnung 107 ist mechanisch mit dem Pressen-Pumpenantrieb 111 verbunden, wobei der Pressen-Pumpenantrieb 111 als drehzahlvariabel und/oder drehrichtungsvariabel betreibbarer Elektromotor 111 gebildet ist. Zwischen dem Motor 111 und den Pumpen 108, 109 ist wahlweise ein Getriebe 113 angeordnet.The common pump shaft 110 the press pump arrangement 107 is mechanical with the press pump drive 111 connected, the press pump drive 111 as a variable-speed and / or variable-direction electric motor 111 is formed. Between the engine 111 and the pumps 108 . 109 is optionally a gear 113 arranged.

Die Presseinrichtung 150 gemäß 2 umfasst einen Zylinderantrieb 1, dessen Komponenten und fluidische sowie elektrische Beschaltung - mit Ausnahme eines optionalen Druckregelventils - bereits anhand der 1A erläutert wurde. Zylinderantrieb 1 und Pressen-Pumpenanordnung 107 respektive Pressen-Kolben-Einrichtung 102 haben einen gemeinsamen Druckmitte-Tank 18.The press facility 150 according to 2 includes a cylinder drive 1 , its components and fluidic and electrical wiring - with the exception of an optional pressure control valve - already based on the 1A was explained. cylinder drive 1 and press pump assembly 107 or press-piston device 102 have a common pressure center tank 18 ,

Die Pressenantriebs-Varianten gemäß der 3A und 3B umfassen Pumpenanordnungen 107 mit einer ersten und einer zweiten Pressen-Pumpe 108, 109 sowie mit einer Zylinder-Pumpe 8, wobei diese drei Pumpen (erste Pressen-Pumpe 108, zweite Pressen-Pumpe 109 und Zylinder-Pumpe 8) an einer gemeinsamen Pumpenwelle 110 mechanisch angeschlossen sind. Gemäß 3A ist die Druckseite 14 der Pumpe 8 fluidisch über die Druckleitung L5 mit dem Kolbenraum 5 der Zylinder-Kolbeneinrichtung 2 verbunden und die Saugseite 22 der Pumpe 8 über die Leitung L4 mit dem Zylinder-Ringraum 4. Jede der drei Pumpen 8, 108, 109 ist pumpenextern mittels jeweils einer Stelleinrichtung 19, 119 elektromechanisch ooder hydraulisch verschwenkbar. Für jede Stelleinrichtung 19, 119 ist bei elektromechanischer Verstellung jeweils ein Umrichter 20, 120 einer Umrichter-Anordnung 121 vorgesehen, bei hydraulischer Verstellung wäre dies ein entsprechendes Steuerventil. Ein vierter Umrichter 120 ist elektrisch mit dem elektromotorischen Pressen-Pumpenantrieb 111 verbunden.The press drive variants according to the 3A and 3B include pump assemblies 107 with a first and a second press pump 108 . 109 as well as with a cylinder pump 8th , these three pumps (first press pump 108 , second press pump 109 and cylinder pump 8th ) on a common pump shaft 110 are mechanically connected. According to 3A is the print side 14 the pump 8th fluidly via the pressure line L5 with the piston chamber 5 the cylinder-piston device 2 connected and the suction side 22 the pump 8th over the line L4 with the cylinder annulus 4 , Each of the three pumps 8th . 108 . 109 is external to the pump using one actuator each 19 . 119 can be pivoted electromechanically or hydraulically. For every actuator 19 . 119 is an inverter for electromechanical adjustment 20 . 120 an inverter arrangement 121 provided that with hydraulic adjustment this would be a corresponding control valve. A fourth converter 120 is electric with the electromotive press pump drive 111 connected.

Die Anordnung dreier wellenseitig gekoppelter Verstellpumpen 8, 108, 109 gemäß des in 3A gezeigten Antriebskonzepts ermöglicht einen effizienten Energierespektive Leistungsaustausch zwischen den anzutreibenden Verbrauchern (2, 102, 150). So kann Energie/Leistung rekuperiert werden und die verbauten Komponenten können kleiner dimensioniert werden, was Herstellungs- und Betriebskosten reduziert.The arrangement of three variable pumps coupled on the shaft side 8th . 108 . 109 according to the in 3A shown drive concept enables an efficient energy-related exchange of power between the consumers to be driven ( 2 . 102 . 150 ). In this way, energy / performance can be recuperated and the installed components can be dimensioned smaller, which reduces manufacturing and operating costs.

Gemäß der in 3B dargestellten Variante des Antriebskonzepts ist ein Hilfsmotor 153 und eine damit verbundene Hilfspumpe 154 vorgesehen, etwa zur Druckmittelförderung in und/oder aus wenig leistungsrelevante(n) Volumina, wie etwa dem Eilgangkolbenraum 152 oder dem Zylinder-Ringraum 5. Das Konzept gemäß 3B gestattet, dass die Druckleitung L4 zwischen der Saugseite 22 der Zylinder-Pumpe 8 und dem Zylinder-Ringraum 5 entfällt. Die Versorgung des Zylinder-Ringraums 5 und des Eilgangkolbenraums 152 erfolgt über die Hilfsdruckleitung L6 und L7, wobei die Druckseite 14 der Hilfspumpe 154 über Leitungen L6 und L7 mit dem Ringraum 4 verbunden ist und mit dem Kolbenraum 152 des Eilgangkolbens 151. Die Druckseite 14 der Pumpe 8 ist über die Leitung L5 mit dem Kolbenraum 5 der Zylinder-Kolben-Einrichtung 2 fluidisch verbunden.According to the in 3B The variant of the drive concept shown is an auxiliary motor 153 and an associated auxiliary pump 154 provided, for example for the delivery of pressure medium in and / or from less performance-relevant volumes, such as the rapid traverse piston chamber 152 or the cylinder annulus 5 , The concept according to 3B allowed the pressure line L4 between the suction side 22 the cylinder pump 8th and the cylinder annulus 5 eliminated. The supply of the cylinder annulus 5 and the rapid traverse piston chamber 152 takes place via the auxiliary pressure line L6 and L7 , the print side 14 the auxiliary pump 154 over lines L6 and L7 with the annulus 4 is connected and with the piston chamber 152 of the rapid traverse piston 151 , The print page 14 the pump 8th is over the line L5 with the piston chamber 5 the cylinder-piston device 2 fluidly connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zylinderantriebcylinder drive
22
Zylinder-Kolben-EinrichtungCylinder-piston means
33
Zylinder-KolbenCylinder piston
44
Zylinder-KolbenraumCylinder piston chamber
55
Zylinder-RingraumCylinder annulus
66
Druckmittellever
77
Zylinder-PumpenanordnungCylinder pump assembly
88th
Pumpepump
99
Pumpepump
1010
Pumpenwellepump shaft
1111
Zylinder-Pumpenantrieb, MotorCylinder pump drive, motor
1212
Umrichterinverter
1313
Zylinder-GetriebeCylinder gear
1414
Druckseitepressure side
1515
Controllercontroller
1616
Positionssensorposition sensor
1717
DruckregelventilPressure control valve
1818
DruckmitteltankPressure tank
1919
Stelleinrichtungsetting device
2020
Umrichterinverter
2121
Umrichter-AnordnungInverter arrangement
2222
Saugseite suction
100100
Antriebseinrichtungdriving means
102102
Pressen-Kolben-EinrichtungPressing-piston device
103103
Pressen-KolbenPressing piston
104104
Pressen-KolbenraumPress piston chamber
105105
Pressen-RingraumPresses annulus
107107
Pressen-PumpenanordnungPress pump assembly
108108
Pumpepump
109109
Pumpepump
110110
Pumpenwellepump shaft
111111
Pressen-Pumpenantrieb, MotorPress pump drive, motor
112112
Umrichterinverter
113113
Pressen-GetriebePresses transmission
114114
Druckseitepressure side
115115
Controllercontroller
116116
Positionssensorposition sensor
119119
Stelleinrichtungsetting device
120120
Umrichterinverter
121121
Umrichter-AnordnungInverter arrangement
122122
Saugseitesuction
150150
Presseinrichtungpresser
151151
EilgangkolbenEilgangkolben
152152
EilgangkolbenraumEilgangkolbenraum
153153
Hilfsmotorauxiliary engine
154154
Hilfspumpe auxiliary pump
D1D1
Druckleitungpressure line
D2D2
Druckleitungpressure line
D3D3
Druckleitungpressure line
L1L1
Druckleitungpressure line
L2L2
Druckleitungpressure line
L3L3
Druckleitungpressure line
L4L4
Druckleitungpressure line
L5L5
Druckleitungpressure line
L6L6
Druckleitungpressure line
L7L7
Druckleitungpressure line

Claims (18)

Hydraulischer Zylinderantrieb (1) umfassend zumindest eine an zumindest einem Zylinder angeordnete Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) mit einem Zylinder-Kolben (3), einem Zylinder-Kolbenraum (4) und, bevorzugt, einem Zylinder-Ringraum (5), einer fluidisch mit der Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) verbundene Zylinder-Pumpenanordnung (7) mit zumindest einer Zylinder-Pumpe (8, 9), und den Zylinder-Ringraum (5) und/oder den Zylinder-Kolbenraum (4) mit einem Druckmittel (6) fluidisch versorgende Druckleitungen (D1, D2, D3), dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Kolben-Einrichtung (2) einen reversibel arbeitenden Zylinder, insbesondere Differentialzylinder, umfasst, dass die Zylinder-Pumpenanordnung (7) drehzahl- und/oder drehrichtungsvariabel antreibbar ist, und dass die zumindest eine Zylinder-Pumpe (8, 9) als Verstellpumpe gebildet ist mit variablem Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkel.Hydraulic cylinder drive (1) comprising at least one cylinder-piston device (2) arranged on at least one cylinder with a cylinder-piston (3), a cylinder-piston chamber (4) and, preferably, a cylinder-annular chamber (5), one Cylinder-pump arrangement (7) fluidly connected to the cylinder-piston device (2) with at least one cylinder pump (8, 9), and the cylinder annulus (5) and / or the cylinder-piston chamber (4) with one Pressure medium (6) fluid-supplying pressure lines (D1, D2, D3), characterized in that the cylinder-piston device (2) comprises a reversibly operating cylinder, in particular differential cylinder, that the cylinder-pump arrangement (7) speed and / or can be driven in a direction of rotation, and that the at least one cylinder pump (8, 9) is designed as a variable displacement pump with a variable cylinder pump pivoting angle. Zylinderantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Pumpenanordnung (7) einen Zylinder-Pumpenantrieb (11) zum Antreiben der Zylinder-Pumpe (8, 9) umfasst.Cylinder drive (1) after Claim 1 , characterized in that the cylinder pump arrangement (7) comprises a cylinder pump drive (11) for driving the cylinder pump (8, 9). Zylinderantrieb (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zylinder-Getriebeanordnung (13), insbesondere zur Anpassung der Drehzahlen, vorzugsweise der Maximaldrehzahlen, von Zylinder-Pumpenantrieb (11) und Zylinder-Pumpe (8, 9), wobei die Zylinder-Getriebeanordnung (13) zwischen der zumindest einen Zylinder-Pumpe (8, 9) und dem Zylinder-Pumpenantrieb (11) angeordnet ist.Cylinder drive (1) after Claim 2 , characterized by a cylinder gear arrangement (13), in particular for adapting the speeds, preferably the maximum speeds, of cylinder pump drive (11) and cylinder pump (8, 9), the cylinder gear arrangement (13) between the at least one Cylinder pump (8, 9) and the cylinder pump drive (11) is arranged. Zylinderantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Umrichter (12) zum Steuern von Zylinder-Pumpenantriebs-Parametern, insbesondere umfassend Drehrichtung und/oder Drehzahl und/oder Drehmoment des Zylinder-Pumpenantriebs (11) und/oder Schwenkwinkel der Zylinder-Pumpe (8, 9).Cylinder drive (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized by a converter (12) for controlling cylinder pump drive parameters, in particular comprising the direction of rotation and / or speed and / or torque of the cylinder pump drive (11) and / or swivel angle of the cylinder pump (8, 9). Zylinderantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Verstellpumpe (8, 9) pumpenintern erfolgt, insbesondere mittels Druck und/oder Moment des Zylinder-Pumpenantriebs (11).Cylinder drive (1) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that an adjustment of the cylinder pump swivel angle of the variable pump (8, 9) takes place inside the pump, in particular by means of pressure and / or torque of the cylinder pump drive (11). Zylinderantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Verstellpumpe (8, 9) mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, Zylinder-Stelleinrichtung (19) erfolgt, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist.Cylinder drive (1) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the cylinder-pump swivel angle of the variable pump (8, 9) is adjusted by means of at least one, in particular pump-external, cylinder actuating device (19), which can preferably be operated hydraulically or electromechanically. Zylinderantrieb (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zumindest einen Umrichter (20) zum Steuern der zumindest einen, insbesondere elektromechanisch antreibbaren, Zylinder-Stelleinrichtung (19), und/oder durch zummindest ein Steuerventil.Cylinder drive (1) after Claim 6 , characterized by at least one converter (20) for controlling the at least one, in particular electromechanically drivable, cylinder actuating device (19), and / or by at least one control valve. Zylinderantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet, durch zumindest ein Druck-Regelventil (17), welches insbesondere in einer den Zylinder-Kolbenraum (4) oder den Zylinder-Ringraum (5) mit einem Druckmitteltank (18) verbindenden Druckleitung (D3) angeordnet ist.Cylinder drive (1) according to one of the Claims 1 to 7 , characterized by at least one pressure control valve (17) which is arranged in particular in a pressure line (D3) connecting the cylinder piston chamber (4) or the cylinder ring chamber (5) with a pressure medium tank (18). Druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung (100) zum Antreiben einer einen Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung (150), wobei die Presseinrichtung (150) eine Pressen-Kolben-Einrichtung (102) umfasst, welche über eine Pressen-Pumpenanordnung (107) und über damit verbundene Druckleitungen (L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, D1, D2, D3) hydraulisch antreibbar ist, wobei die Pressen-Kolben-Einrichtung (101) über zumindest eine, eine Pumpenwelle (110) umfassende, Pressen-Pumpe (108, 109) verfügt, welche drehzahl- und/oder drehrichtungsvariabel antreibbar ist, wobei die Pressen-Kolben-Einrichtung (102) über einen Pressen-Pumpenantrieb (111) verfügt, welcher die zumindest eine Pressen-Pumpe (108, 109) antreibt, und wobei die zumindest eine Pressen-Pumpe (108, 109) als Verstellpumpe gebildet ist mit variablem Pressen-Pumpen-Schwenkwinkel, insbesondere mittels, vorzugsweise pumpenexterner, Pressen-Stelleinrichtung (119), dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder für Umformeinrichtungen mittels einem Zylinderantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 antreibbar ist.Hydraulic drive arrangement (100) without an accumulator for driving a press device (150) comprising a cylinder for forming devices, the press device (150) comprising a press-piston device (102), which is connected via a press-pump arrangement (107) and via pressure lines connected to it (L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, D1, D2, D3) can be driven hydraulically, the press-piston device (101) using at least one press pump (1) comprising a pump shaft (110). 108, 109) which can be driven variable in speed and / or direction of rotation, the press piston device (102) having a press pump drive (111) which drives the at least one press pump (108, 109), and wherein the at least one press pump (108, 109) is designed as a variable displacement pump with a variable press-pump swivel angle, in particular by means of, preferably pump-external, press actuating device (119), characterized in that the cylinder for forming devices by means of a cylinder drive (1 ) according to one of the Claims 1 to 8th is drivable. Druckspeicherlose hydraulische Antriebsanordnung (100) zum Antreiben einer einen Zylinder für Umformeinrichtungen umfassenden Presseinrichtung (150) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (110) eine gemeinsame Welle der Pressen-Pumpe (108, 109) und der Zylinder-Pumpe (8) ist.Hydraulic drive arrangement (100) without an accumulator for driving a pressing device (150) comprising a cylinder for forming devices according to the preamble of Claim 9 , especially after Claim 9 , characterized in that the pump shaft (110) is a common shaft of the press pump (108, 109) and the cylinder pump (8). Antriebsanordnung (100) nach Anspruch 9 oder 10 gekennzeichnet durch eine Pressen-Getriebeanordnung (113), insbesondere zur Anpassung der Drehzahlen, vorzugsweise der Maximaldrehzahlen, von Pressen-Pumpenantrieb (111) und Pressen-Pumpe (108, 109), wobei die Pressen-Getriebeanordnung (113) zwischen der zumindest einen Pressen-Pumpe (108, 109) und dem Pressen-Pumpenantrieb (111) angeordnet ist.Drive arrangement (100) after Claim 9 or 10 characterized by a press gear arrangement (113), in particular for adapting the speeds, preferably the maximum speeds, of press pump drive (111) and press pump (108, 109), the press gear arrangement (113) between the at least one press -Pump (108, 109) and the press pump drive (111) is arranged. Antriebsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen-Kolben-Einrichtung (102) einen Eilgangkolben (151) umfasst.Drive arrangement (100) according to one of the Claims 8 to 11 , characterized in that the press-piston device (102) comprises a rapid-motion piston (151). Antriebsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Hilfs-Pumpenanordnung (153, 154), welche fluidisch verbunden ist mit dem Zylinder-Kolbenraum (4) und/oder mit dem Zylinder-Ringraum (5) und/oder mit einem Raum (152) der Pressen-Kolben-Einrichtung (102).Drive arrangement (100) according to one of the Claims 9 to 12 , characterized by an auxiliary pump arrangement (153, 154) which is fluidly connected to the cylinder-piston chamber (4) and / or to the cylinder-ring chamber (5) and / or to a chamber (152) of the press-piston Setup (102). Antriebsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressen-Pumpenanordnung (107) eine erste Pressen-Pumpe (108) und eine zweite Pressen-Pumpe (109) umfasst, wobei die erste Pressen-Pumpe (108) fluidisch mit dem Pressen-Kolbenraum (104) der Pressen-Kolben-Einrichtung (102) verbunden ist, wobei die zweite Pressen-(109) Pumpe mit dem Pressen-Ringraum (105) der Pressen-Kolben-Einrichtung (102) fluidisch verbunden ist, wobei die erste Pressen-Pumpe (108), die zweite Pressen-Pumpe (109) und die Zylinder-Pumpe (8) eine gemeinsame Pumpenwelle (110) aufweisen, wobei ein Verstellen eines ersten Pressen-Pumpen-Schwenkwinkels der ersten Pressen-Pumpe (108) mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, ersten Pressen-Stelleinrichtung (119) erfolgt, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist, wobei ein Verstellen eines zweiten Pressen-Pumpen Schwenkwinkels der zweiten Pressen-Pumpe (109) mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, zweiten Pressen-Stelleinrichtung (119) erfolgt, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist, und wobei ein Verstellen des Zylinder-Pumpen-Schwenkwinkels der Zylinder-Pumpe (8) mittels zumindest einer, insbesondere pumpenexternen, Zylinder-Stelleinrichtung (19) erfolgt, welche vorzugsweise hydraulisch oder elektromechanisch betreibbar ist.Drive arrangement (100) according to one of the Claims 9 to 13 , characterized in that the press pump arrangement (107) comprises a first press pump (108) and a second press pump (109), the first press pump (108) being fluid with the press piston chamber (104) of the Press piston device (102) is connected, wherein the second press (109) pump is fluidly connected to the press annulus (105) of the press piston device (102), wherein the first press pump (108) , the second press pump (109) and the cylinder pump (8) have a common pump shaft (110), an adjustment of a first press pump swivel angle of the first press pump (108) by means of at least one, in particular pump-external, the first press actuating device (119), which can preferably be operated hydraulically or electromechanically, an adjustment of a second press pump pivoting angle of the second press pump (109) using at least one, in particular pump-external, second press actuating device (119) takes place, which can preferably be operated hydraulically or electromechanically, and wherein the cylinder-pump pivoting angle of the cylinder pump (8) is adjusted by means of at least one, in particular pump-external, cylinder actuating device (19), which is preferably operated hydraulically or electromechanically. Antriebsanordnung (100) nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Umrichter-Anordnung (121) umfassend einen ersten Umrichter (120) zum Steuern der ersten Pressen-Stelleinrichtung (119), einen zweiten Umrichter (120) zum Steuern der zweiten Pressen-Stelleinrichtung (119) und einen dritten Umrichter (20) zum Steuern der Zylinder-Stelleinrichtung (19).Drive arrangement (100) after Claim 14 , characterized by a converter arrangement (121) comprising a first converter (120) for controlling the first press actuating device (119), a second converter (120) for controlling the second press actuating device (119) and a third converter (20 ) to control the cylinder actuator (19). Hydraulisches Antriebsverfahren zum Antreiben eines Zylinders, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Antriebsenergie mit einem Zylinderantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8 rekuperiert wird.Hydraulic drive method for driving a cylinder, characterized in that part of the drive energy with a cylinder drive according to one of the Claims 1 to 8th is recuperated. Hydraulisches Antriebsverfahren zum Antreiben einer ein Zylinder umfassenden Presseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Antriebsenergie mit einem Zylinderantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8 rekuperiert und der Presseinrichtung zur Verfügung gestellt wird.Hydraulic drive method for driving a pressing device comprising a cylinder, characterized in that part of the drive energy with a cylinder drive according to one of the Claims 1 to 8th recuperated and made available to the pressing device. Hydraulisches Antriebsverfahren zum Antreiben einer ein Zylinder umfassenden Presseinrichtung, insbesondere nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Antriebsenergie mit einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 rekuperiert und der Presseinrichtung zur Verfügung gestellt wird.Hydraulic drive method for driving a pressing device comprising a cylinder, in particular according to Claim 17 , characterized in that part of the drive energy with a drive arrangement according to one of the Claims 10 to 15 recuperated and made available to the pressing device.
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