DE102021212944B3 - Hydraulic circuit with a hydraulic cylinder - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Schaltung mit einem Hydrozylinder, insbesondere Pressenzylinder, und mit einer hydrostatischen Verdrängermaschine mit variabler Verdrängungsrichtung, über die der Hydrozylinder in Gangarten antreibbar ist, wofür ihr Hochdruck in Abhängigkeit der Gangart mit wenigstens einem von Zylinderräumen des Hydrozylinders fluidisch verbindbar ist, von denen einer, insbesondere zum Schutz gegen Druckspitzen oder Überlast, über eine Druckbegrenzungseinrichtung der Schaltung fluidisch mit einer Druckmittelsenke verbindbar ist.Disclosed is a hydraulic circuit with a hydraulic cylinder, in particular a press cylinder, and with a hydrostatic displacement machine with a variable direction of displacement, via which the hydraulic cylinder can be driven in gears, for which its high pressure, depending on the gear, can be fluidically connected to at least one of the cylinder chambers of the hydraulic cylinder, of which one, in particular for protection against pressure peaks or overload, can be fluidically connected to a pressure medium sink via a pressure limiting device of the circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltung mit einem Hydrozylinder, insbesondere einem Pressenzylinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydraulic circuit with a hydraulic cylinder, in particular a press cylinder, according to the preamble of claim 1.

Die Druckschrift DE 10 2014 219 734 A1 zeigt eine Schaltung mit einem Hydrozylinder, über den eine hängende Last bewegbar ist. Dabei werden einander entgegenwirkende Kolbenflächen über ein hydrostatisches Getriebe durch eine drehzahlvariabel und drehrichtungsvariabel antreibbare Hydromaschine mit konstantem Verdrängungsvolumen mit Druckmittel versorgt. Druckspitzen oder Druckstöße in den Zylinderräumen werden zum Schutz gegen Überlastung und zur Wahrung eines bestimmungsgemäßen Kraft-Geschwindigkeits-Zeit-Profils über ein jeweiliges Druckbegrenzungsventil hin zu einem Tank oder einem annähernd drucklosen Druckmittelreservoir abgebaut.The pamphlet DE 10 2014 219 734 A1 shows a circuit with a hydraulic cylinder via which a suspended load can be moved. In this case, mutually opposing piston surfaces are supplied with pressure medium via a hydrostatic transmission by a hydraulic machine that can be driven with variable speed and direction of rotation and has a constant displacement volume. Pressure peaks or pressure surges in the cylinder chambers are reduced to a tank or an almost pressure-free pressure medium reservoir via a respective pressure-limiting valve to protect against overloading and to maintain a specified force-velocity-time profile.

Nachteilig hieran ist, dass einmal abgelassenes Druckmittel erneut in das hydrostatische Getriebe nachgefördert und auf das entsprechende Druckniveau gebracht werden muss, was einerseits einen vorrichtungstechnischen Aufwand in Form großer Nachsaugventile mit sich bringt und andererseits energetisch ungünstig ist.The disadvantage of this is that once the pressure medium has been released, it has to be fed back into the hydrostatic transmission and brought to the appropriate pressure level, which on the one hand entails a technical complexity in the form of large suction valves and on the other hand is energetically unfavorable.

Aus der DE 10 2018 203 367 A1 ist ein hydrostatischer Linearantrieb bekannt. Der hydrostatische Linearantrieb weist dabei einen Eil- und einen Kraftgangzylinder und zwei Hydromaschinen auf, die jeweils über Schaltventile mit den Zylindern verbunden werden können. Der Kraftgangzylinder weist einen Regenerationsströmungspfad auf, der die beiden gegenwirkenden Zylinderräume miteinander verbindet. Somit kann Druckmittel von einem Zylinderraum in einen anderen regeneriert werden. Nachteilig hieran ist, dass der hydrostatische Linearantrieb zwei Hydromaschinen benötigt.From the DE 10 2018 203 367 A1 a hydrostatic linear drive is known. The hydrostatic linear drive has a speed and a power cylinder and two hydraulic machines, which can be connected to the cylinders via switching valves. The power cylinder has a regeneration flow path that connects the two opposing cylinder spaces. Thus pressure medium can be regenerated from one cylinder space to another. The disadvantage here is that the hydrostatic linear drive requires two hydraulic machines.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine energieeffizientere hydraulische Schaltung zu schaffen.In contrast, the invention is based on the object of creating a more energy-efficient hydraulic circuit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Schaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved by a hydraulic circuit with the features of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der hydraulischen Schaltung sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 beschrieben.Advantageous developments of the hydraulic circuit are described in patent claims 2 to 9.

Eine hydraulische Schaltung hat einen Hydrozylinder, insbesondere einen Pressenzylinder einer Presse, beispielsweise einer Abkantpresse. Um eine Mehrzahl möglicher Gangarten des Hydrozylinders - und damit der Presse - bezüglich Kraft- und/oder Geschwindigkeit zu ermöglichen, ist der Hydrozylinder vorzugsweise mehrfachwirkend, insbesondere doppeltwirkend. Besonders bevorzugt ist er als Tandemzylinder ausgebildet. Um ihn mit Druckmittel in den verschiedenen Gangarten zu versorgen, hat die Schaltung zudem eine hydrostatische Verdrängermaschine, die in verschiedenen Verdrängungsrichtungen betreibbar ausgestaltet ist. Zumindest ist sie im Pumpenbetrieb in verschiedenen Förderrichtungen betreibbar. Vorzugsweise ist sie ergänzend im Motorbetrieb in verschiedenen Verbrauchsrichtungen betreibbar. In Abhängigkeit der Gangart des Hydrozylinders ist ein Hochdruck oder Hochdruckraum der Verdrängermaschine mit wenigstens einem von Zylinderräumen des Hydrozylinders fluidisch verbindbar. Wenigstens einer der Zylinderräume ist, insbesondere zum Schutz gegen Druckspitzen oder Überlast, über eine Druckbegrenzungseinrichtung, insbesondere über zumindest einen Regenerationsströmungspfad, der Schaltung fluidisch mit einer Druckmittelsenke, insbesondere einem anderen der Zylinderräume, verbindbar. Erfindungsgemäß sind die durch den zumindest einen Regenerationsströmungspfad verbundenen Zylinderräume durch zwei jeweils gleichwirkende Kolbenflächen begrenzt.A hydraulic circuit has a hydraulic cylinder, in particular a press cylinder of a press, for example a press brake. In order to enable a plurality of possible gaits of the hydraulic cylinder—and thus of the press—in terms of force and/or speed, the hydraulic cylinder is preferably multi-acting, in particular double-acting. It is particularly preferably designed as a tandem cylinder. In order to supply it with pressure medium in the different gaits, the circuit also has a hydrostatic displacement machine that is designed to be operable in different directions of displacement. At least it can be operated in different conveying directions during pump operation. It can preferably also be operated in different consumption directions during engine operation. Depending on the gait of the hydraulic cylinder, a high-pressure or high-pressure chamber of the displacement machine can be fluidically connected to at least one of the cylinder chambers of the hydraulic cylinder. At least one of the cylinder chambers can be fluidically connected to a pressure medium sink, in particular to another of the cylinder chambers, via a pressure limiting device, in particular via at least one regeneration flow path, of the circuit, in particular to protect against pressure peaks or overload. According to the invention, the cylinder spaces connected by the at least one regeneration flow path are delimited by two piston surfaces that each have the same effect.

Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem über die Druckbegrenzungseinrichtung ein Druckstoß oder eine Druckspitze in einen Tank oder ein externes Druckmittelreservoir entspannt wird, aus dem die Hydromaschine oder der Hydrozylinder nachsaugt, verbleibt das Druckmittel erfindungsgemäß innerhalb der hydraulischen Schaltung. In Folge muss weniger Druckmittel nachgesaugt werden, um die Druckmittelmenge des Hydrozylinders konstant zu halten und Nachsaugventile können kleiner ausgelegt werden oder können gar entfallen. Ein Risiko von Kavitation beim Nachsaugen ist verringert. Auf diese Weise ist eine energieeffizientere hydraulische Schaltung geschaffen.In contrast to the prior art, in which a pressure surge or a pressure peak is relieved via the pressure limiting device in a tank or an external pressure medium reservoir from which the hydraulic machine or the hydraulic cylinder draws, the pressure medium remains within the hydraulic circuit according to the invention. As a result, less pressure medium has to be replenished in order to keep the pressure medium quantity of the hydraulic cylinder constant, and replenishment valves can be designed to be smaller or can even be omitted. A risk of cavitation during suction is reduced. In this way, a more energy-efficient hydraulic circuit is created.

Ferner kann das Druckmittel über den Regenerationsströmungspfad von dem belasteten Zylinderraum in den anderen Zylinderraum mit der gleichwirkenden Kolbenflache entlastet werden. Das Druckmittel kann über den anderen Zylinderraum zu der hydrostatischen Verdrängermaschine zugeführt und derart regeneriert werden.Furthermore, the pressure medium can be relieved via the regeneration flow path from the loaded cylinder space into the other cylinder space with the same acting piston surface. The pressure medium can be fed to the hydrostatic displacement machine via the other cylinder space and regenerated in this way.

In einer Weiterbildung ist die Verdrängermaschine elektromotorisch antreibbar oder angetrieben, insbesondere mittels einem drehzahlvariablen, positionsregelbaren Schritt- oder Servomotor der Schaltung. Die Verdrängermaschine kann mit konstantem Verdrängungsvolumen oder mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet sein. Letztgenannte Variante ermöglicht in Verbindung mit einer drehzahlvariablen Elektromaschine als Antriebsmaschine eine besonders hohe Dynamik zur Regelung eines Kraft- und/oder Geschwindigkeitsprofils des Hydrozylinders. Die Verdrängermaschine ist vorzugsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben oder -achsenbauweise ausgeführt. Auf eine Drehrichtungsumkehr der Antriebsmaschine und der Verdrängermaschine kann sogar verzichtet werden, wenn die Verdrängermaschine mit reversierbarem, also durch Null und beidseitig davon verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet ist.In a further development, the displacement machine can be driven or is driven by an electric motor, in particular by means of a variable-speed, position-controllable stepper or servomotor of the circuit. The displacement machine can be designed with a constant displacement volume or with an adjustable displacement volume. The latter variant, in conjunction with a variable-speed electric machine as the drive machine, enables particularly high dynamics to control a Force and/or speed profile of the hydraulic cylinder. The displacement machine is preferably designed as an axial piston machine with a swash plate or swash plate design. A reversal of the direction of rotation of the drive machine and the displacement machine can even be dispensed with if the displacement machine is designed with a reversible displacement volume, ie displacement volume that can be adjusted through zero and on both sides.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist dem einen Zylinderraum in Abhängigkeit der Gangart jeweils ein anderer der restlichen Zylinderräume als Druckmittelsenke zugeordnet. Das heißt, je nach Gangart kann für den einen Zylinderraum ein anderer der restlichen Zylinderräume die Druckmittelsenke darstellen. Auf diese Weise sind mehrere Regenrationspfade für den Abbau von Druckspitzen ausbildbar. Insbesondere ausgebildet.In a preferred development, one of the remaining cylinder chambers is assigned as a pressure medium sink to one cylinder chamber, depending on the gait. This means that depending on the gait, another of the remaining cylinder chambers can represent the pressure medium sink for one cylinder chamber. In this way, a number of regeneration paths for reducing pressure peaks can be formed. Specifically trained.

In einer bevorzugten Bauform des Hydrozylinders hat dieser drei hydraulisch aktive oder aktivierbare Kolbenflächen. Insbesondere sind dies eine zweite und eine dritte, die miteinander gleichwirkend sind und eine erste, die der zweiten und dritten Kolbenfläche entgegenwirkt. Die Bauform wird auch als Tandemzylinder bezeichnet.In a preferred design of the hydraulic cylinder, it has three hydraulically active or activatable piston surfaces. In particular, these are a second and a third, which have the same effect as one another, and a first, which counteracts the second and third piston surfaces. The design is also referred to as a tandem cylinder.

Damit bei einer Bewegung des Kolbens kein Differenzvolumen anfällt und in Folge eine Regeneration des Druckmittels zwischen den Zylinderräumen in verschiedenen Gangarten und ohne ein Ausgleichsvolumen oder einen Hydrospeicher möglich ist, ist in einer Weiterbildung eine Summe von Flächeninhalten der gleichwirkenden zweiten und dritten Kolbenfläche gleich einem Flächeninhalt der ihnen entgegenwirkenden ersten Kolbenfläche. Hierbei ist „gleich“ als hinreichend gleich zu verstehen, da eine geringe Leckage zwischen den Zylinderräumen das reale Verhältnis der Flächeninhalte beeinflussen können.So that there is no difference in volume when the piston moves and, as a result, regeneration of the pressure medium between the cylinder chambers in different gear types and without a compensation volume or a hydraulic accumulator is possible, in a further development the sum of the surface areas of the second and third piston surfaces, which have the same effect, is equal to a surface area of the they counteracting first piston surface. Here "equal" is to be understood as sufficiently equal, since a slight leakage between the cylinder chambers can influence the real ratio of the surface areas.

In einer Weiterbildung ist der eine der Zylinderräume, der wie oben erwähnt über die Druckbegrenzungseinrichtung fluidisch mit dem anderen Zylinderraum - der Druckmittelsenke - verbindbar ist, von der dritten Kolbenfläche begrenzt. Vorzugsweise ist die dritte Kolbenfläche derart angeordnet, dass sie bei Druckmittelbeaufschlagung entgegen der Schwerkraft wirksam ist.In a development, one of the cylinder chambers, which, as mentioned above, can be connected fluidically to the other cylinder chamber—the pressure medium sink—as mentioned above, is delimited by the third piston surface. The third piston surface is preferably arranged in such a way that it acts against the force of gravity when pressurized medium is applied.

Damit aus dem dritten Zylinderraum verdrängtes Druckmittel in den ersten Zylinderraum regeneriert werden kann, ist in einer Weiterbildung ein erster Regenerationsströmungspfad vorgesehen, über den die dritte mit der ihr entgegenwirkenden ersten Kolbenfläche, oder in anderen Worten der dritte Zylinderraum mit dem ersten Zylinderraum, fluidisch verbindbar ist. Vorzugsweise ist der erste Regenerationsströmungspfad beim Absenken, insbesondere bei einem schnellen Absenken des Kolbens mit vergleichsweise geringer Kraft - also in einem Eilgang abwärts - aktiv oder aufgesteuert.So that pressure medium displaced from the third cylinder chamber can be regenerated in the first cylinder chamber, a first regeneration flow path is provided in a further development, via which the third piston surface can be fluidically connected to the first piston surface acting in the opposite direction, or in other words the third cylinder chamber to the first cylinder chamber . The first regeneration flow path is preferably active or opened when the piston is lowered, in particular when the piston is lowered quickly with comparatively little force—ie in rapid downward motion.

Um zu hohe Kräfte beim Einfahren oder Anheben des Kolbens - also insbesondere in einem Eilgang aufwärts - zu verhindern, ist in einem ersten Druckbegrenzungspfad, parallel zum ersten Regenerationsströmungspfad, ein erstes Druckbegrenzungsventil angeordnet, das bei zu hohem Druck im dritten Zylinderraum die Druckspitze in den ersten Zylinderraum leitet, wobei dessen erste Kolbenfläche der anhebend wirksamen dritten Kolbenfläche entgegenwirkt. Beim Ansprechen des ersten Druckbegrenzungsventils wird somit einerseits die anhebende Druckkraft im dritten Zylinderraum verringert und zudem die absenkende Druckkraft im ersten Zylinderraum erhöht. Auf diese Weise kann insbesondere eine mechanische Verbindung des Kolbens mit seiner Kolbenstange, an der eine Last hängt, gegen zu hohe Zugkräfte abgesichert werden. Es handelt sich hierbei somit um die Möglichkeit den Hydrozylinder vor Beschädigung durch zu große Kräfte beim Einfahren zu schützen.In order to prevent excessive forces when retracting or raising the piston - i.e. in particular in an upward rapid traverse - a first pressure limiting valve is arranged in a first pressure limiting path, parallel to the first regeneration flow path Cylinder chamber passes, wherein the first piston surface counteracts the lifting effective third piston surface. When the first pressure-limiting valve responds, the raising pressure force in the third cylinder chamber is reduced on the one hand and the lowering pressure force in the first cylinder chamber is also increased. In this way, in particular, a mechanical connection of the piston with its piston rod, on which a load is suspended, can be secured against excessive tensile forces. It is therefore a matter of protecting the hydraulic cylinder from damage caused by excessive forces when retracting.

Damit aus dem dritten Zylinderraum verdrängtes Druckmittel in den zweiten Zylinderraum regeneriert werden kann, ist in einer Weiterbildung ein zweiter Regenerationsströmungspfad vorgesehen, über den die dritte mit der mit ihr gleichwirkenden zweiten Kolbenfläche, oder in anderen Worten der dritte Zylinderraum mit dem zweiten Zylinderraum, fluidisch verbindbar ist. Vorzugsweise ist der zweite Regenerationsströmungspfad beim Absenken, insbesondere bei einem vergleichsweise langsamen Absenken des Kolbens bei hoher Kraft - also in einem Kraftgang abwärts - aktiv oder aufgesteuert. Der zuvor genannte erste Regenerationspfad ist dann zugesteuert.So that pressure medium displaced from the third cylinder chamber can be regenerated in the second cylinder chamber, a second regeneration flow path is provided in a further development, via which the third cylinder chamber can be fluidically connected to the second piston surface acting in the same way, or in other words the third cylinder chamber to the second cylinder chamber is. The second regeneration flow path is preferably active or opened when the piston is lowered, in particular when the piston is lowered comparatively slowly at high force—ie in a downward force gear. The aforementioned first regeneration path is then closed.

Damit die Schaltung keine ungewollten Betriebszustände aufweist, ist zumindest im Eilgängen und im Kraftgang nur einer der genannten Regenerationspfade aufgesteuert, wobei der jeweils andere zugesteuert ist.To ensure that the circuit does not have any unwanted operating states, only one of the named regeneration paths is opened, at least in rapid traverse and in power gear, with the respective other one being closed.

Im Eilgang abwärts ist, wie bereits erwähnt, der erste Regenrationspfad aufgesteuert und der zweite Regenrationspfad ist zugesteuert. Setzt nun beispielsweise ein vom Kolben bewegter Stempel auf einer Matrize der Presse auf, muss zur Ausbildung des gewünschten Kraft-Zeit-Profils eine Presskraft des Hydrozylinders erhöht werden. Hierzu muss vom Eilgang abwärts in den Kraftgang abwärts umgeschaltet werden, was ein Umschalten der beiden Regenerationspfade bedingt. Der Umschaltprozess muss applikationsspezifisch optimiert werden, um beispielsweise eine möglichst geringe Beschleunigung in das System einzubringen. Hierbei kann es applikationsspezifisch erforderlich sein, dass die beiden Regerationspfade nicht zeitgleich aufgesteuert sein dürfen.As already mentioned, the first regeneration path is opened and the second regeneration path is closed in rapid traverse downwards. If, for example, a ram moved by the piston is placed on a die of the press, the press force of the hydraulic cylinder must be increased in order to form the desired force-time profile. To do this, it is necessary to switch from rapid traverse downwards to force traverse downwards, which requires the two regeneration paths to be switched over. The switching process must be optimized for the specific application in order, for example, to introduce the lowest possible acceleration into the system. Depending on the application, it may be necessary for the regeneration paths must not be activated at the same time.

In einer Weiterbildung, insbesondere in solchen Applikationen, wird daher der erste Regenerationspfad zugesteuert, bevor der zweite Regenrationspfad aufgesteuert wird. Da bei offenem erstem Regenrationspfad Druckmittel aus dem dritten Zylinderraum in den ersten Zylinderraum strömt, kann aus dem Schießen des ersten Regenrationspfades ein Druckstoß im dritten Zylinderraum resultieren.In a further development, particularly in such applications, the first regeneration path is therefore closed before the second regeneration path is opened. Since pressure medium flows from the third cylinder chamber into the first cylinder chamber when the first regeneration path is open, the closing of the first regeneration path can result in a pressure surge in the third cylinder chamber.

In einer Weiterbildung weist die Schaltung daher einen zweiten Druckbegrenzungspfad, parallel zum zweiten Regenerationsströmungspfad, auf, in dem ein zweites Druckbegrenzungsventil angeordnet ist. Im Falle des vorbeschriebenen Druckstoßes kann dieser über das zweite Druckbegrenzungsventil in den zweiten Zylinderraum entspannt werden. Dies ist derjenige Zylinderraum, aus dem die Verdrängermaschine im Kraftgang-abwärts Druckmittel ansaugt, sodass das abgeleitete Druckmittel erfindungsgemäß in der hydraulischen Schaltung verbleibt und der Verdrängermaschine saugseitig bereitgestellt wird.In a further development, the circuit therefore has a second pressure-limiting path, parallel to the second regeneration flow path, in which a second pressure-limiting valve is arranged. In the case of the above-described pressure surge, it can be released into the second cylinder chamber via the second pressure-limiting valve. This is the cylinder space from which the displacement machine draws in pressure medium in the power gear down, so that the derived pressure medium according to the invention remains in the hydraulic circuit and is made available to the displacement machine on the suction side.

In einer Weiterbildung ist im jeweiligen Regenerationsströmungspfad ein Ventil vorgesehen, entweder ein Schaltventil oder, um das Auf- und Zusteuern weniger abrupt zu gestalten, ein stetig verstellbares Wegeventil. Das jeweilige Ventil ist in Abhängigkeit der Gangart oder eines Wechsels der Gangarten betätigbar, insbesondere zu- und aufsteuerbar.In a further development, a valve is provided in the respective regeneration flow path, either a switching valve or, in order to make the opening and closing control less abrupt, a continuously adjustable directional control valve. The respective valve can be actuated depending on the gait or a change of gait, in particular it can be controlled on and off.

Der Eilgang abwärts oder ausfahrend entspricht einer ersten Bewegungsrichtung des Hydrozylinders, wobei ein Niederdruck der Verdrängermaschine mit dem von der zweiten Kolbenfläche begrenzten zweiten Zylinderraum und der Hochdruck der Verdrängermaschine mit dem von der ersten Kolbenfläche begrenzten ersten Zylinderraum fluidisch verbunden ist, und wobei der erste Regenerationsströmungspfad aufgesteuert ist und der zweite Regenerationsströmungspfad zugesteuert ist.The rapid traverse downwards or outwards corresponds to a first direction of movement of the hydraulic cylinder, with a low pressure of the displacement machine being fluidically connected to the second cylinder chamber delimited by the second piston surface and the high pressure of the displacement machine being fluidically connected to the first cylinder chamber delimited by the first piston surface, and the first regeneration flow path being opened and the second regeneration flow path is controlled.

Der Kraftgang abwärts oder ausfahrend entspricht der ersten Bewegungsrichtung des Hydrozylinders, wobei der Niederdruck der Verdrängermaschine mit dem von der zweiten Kolbenfläche begrenzten zweiten Zylinderraum und der Hochdruck der Verdrängermaschine mit dem von der ersten Kolbenfläche begrenzten ersten Zylinderraum fluidisch verbunden ist, und wobei der erste Regenerationsströmungspfad zugesteuert ist und der zweite Regenrationsströmungspfad aufgesteuert ist.The downward or extending power gear corresponds to the first direction of movement of the hydraulic cylinder, with the low pressure of the displacement machine being fluidically connected to the second cylinder chamber delimited by the second piston area and the high pressure of the displacement machine being fluidically connected to the first cylinder chamber delimited by the first piston area, and the first regeneration flow path being controlled and the second regeneration flowpath is turned on.

Ein Eilgang aufwärts oder einfahrend entspricht einer zweiten Bewegungsrichtung des Hydrozylinders, wobei der Niederdruck der Verdrängermaschine mit dem von der ersten Kolbenfläche begrenzten ersten Zylinderraum und der Hochdruck der Verdrängermaschine mit dem von der zweiten Kolbenfläche begrenzten zweiten Zylinderraum fluidisch verbunden ist, und wobei der erste Regenerationsströmungspfad aufgesteuert ist und der zweite Regenerationsströmungspfad zugesteuert ist.An upward or retracting rapid traverse corresponds to a second direction of movement of the hydraulic cylinder, with the low pressure of the displacement machine being fluidically connected to the first cylinder chamber delimited by the first piston surface and the high pressure of the displacement machine being fluidically connected to the second cylinder chamber delimited by the second piston surface, and the first regeneration flow path being opened and the second regeneration flow path is controlled.

Zur Steuerung weist die Schaltung in einer Weiterbildung eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, dass über sie die Gangarten steuerbar und wechselbar sind.In a further development, the gearshift has a control unit for control purposes, which is set up so that the gaits can be controlled and changed via it.

In einer Weiterbildung ist die Steuereinheit eingerichtet, dass über sie die Verdrängungsrichtung steuerbar und wechselbar ist, und dass über sie das oder die Ventile steuerbar ist oder sind.In a further development, the control unit is set up so that the direction of displacement can be controlled and changed via it, and that the valve or valves can be controlled via it.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung in vier Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine hydraulische Schaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel, in einem Eilgang abwärts,
  • 2 die hydraulische Schaltung gemäß 1, beim Umschalten vom Eilgang abwärts in einen Kraftgang abwärts,
  • 3 die hydraulische Schaltung gemäß 1 und 2 im Kraftgang abwärts, und
  • 4 die hydraulische Schaltung gemäß den 1 bis 3 in einem Eilgang aufwärts.
An exemplary embodiment of a circuit according to the invention is explained in more detail below in four drawings. Show it:
  • 1 a hydraulic circuit according to an embodiment, in a rapid traverse downwards,
  • 2 the hydraulic circuit according to 1 , when switching from rapid traverse downwards to a power traverse downwards,
  • 3 the hydraulic circuit according to 1 and 2 in power gear down, and
  • 4 the hydraulic circuit according to the 1 until 3 in a rapid traverse upwards.

1 zeigt eine hydraulische Schaltung 1 mit einem Hydrozylinder 2, der als Pressen Zylinder fungiert. Der Hydrozylinder 2 ist als Tandemzylinder ausgebildeten und hat demgemäß zwei Zylinderrohre 4, 6, die voneinander über einen Mittelboden 8 getrennt sind. Der Hydrozylinder 2 hat einen ersten Kolben 10, der im Zylinderrohr 4 läuft, und einen zweiten Kolben 12, der im Zylinderrohr 6 läuft. Die Kolben 10,12 sind über eine Stange 14 gekoppelt, die den Mittelboden 8 durchsetzt. Vom zweiten Kolben 12 erstreckt sich eine Kolbenstange 16 durch einen Zylinderboden 18, der das Zylinderrohr 6 in Pressrichtung verschließt. 1 shows a hydraulic circuit 1 with a hydraulic cylinder 2, which acts as a pressing cylinder. The hydraulic cylinder 2 is designed as a tandem cylinder and accordingly has two cylinder tubes 4 , 6 which are separated from one another by a central base 8 . The hydraulic cylinder 2 has a first piston 10 running in the cylinder tube 4 and a second piston 12 running in the cylinder tube 6 . The pistons 10, 12 are coupled via a rod 14 which passes through the central base 8. A piston rod 16 extends from the second piston 12 through a cylinder base 18 which closes the cylinder tube 6 in the pressing direction.

Gemäß 1 teilt der Kolben 12 den Innenraum des Zylinderrohres 6 in einen ersten Zylinderraum 20 und einen dritten Zylinderraum 22. Dabei begrenzt eine erste Kolbenfläche 24 den ersten Zylinderraum 20 und eine dritte Kolbenfläche 26 begrenzt den dritten Zylinderraum 22. Die Kolbenflächen 24,26 sind am Kolben 12 einander entgegenwirkend ausgebildet und angeordnet. Weiterhin separiert der Kolben 10 den Innenraum des Zylinderrohres 4 in einen zweiten Zylinderraum 28 und in einen vierten Zylinderraum 30. Erstgenannter ist von einer zweiten Kolbenfläche 32 begrenzt. Letztgenannter ist von einer vierten Kolbenfläche 34 begrenzt und ist über ein hin zu Atmosphäre (Druck p0) öffnendes Rückschlagventil 36 mit dieser verbindbar.According to 1 the piston 12 divides the interior of the cylinder tube 6 into a first cylinder chamber 20 and a third cylinder chamber 22. A first piston surface 24 delimits the first cylinder chamber 20 and a third piston surface 26 delimits the third cylinder chamber 22. The piston surfaces 24, 26 are on the piston 12 formed and arranged in opposition to each other. Furthermore, the piston 10 separates the interior of the cylinder tube 4 into a second cylinder chamber 28 and a fourth cylinder chamber 30. The first-mentioned cylinder chamber is delimited by a second piston surface 32. last The latter is delimited by a fourth piston surface 34 and can be connected to it via a check valve 36 that opens to atmosphere (pressure p0).

An der Kolbenstange 16 ist ein Stempel (nicht dargestellt) angeordnet, der für den Pressvorgang auf eine Matratze der Presse (ebenso nicht dargestellt) verfahren werden kann. Üblicherweise ist dabei die Anordnung des Hydrozylinders 2 derart, dass das Ausfahren der Kolbenstange 16 in Schwerkraftrichtung erfolgt. Natürlich sind auch abweichende Anordnungen oder Lagen des Hydrozylinders 2 möglich.A ram (not shown) is arranged on the piston rod 16 and can be moved onto a mattress of the press (also not shown) for the pressing process. The hydraulic cylinder 2 is usually arranged in such a way that the piston rod 16 is extended in the direction of gravity. Of course, different arrangements or positions of the hydraulic cylinder 2 are also possible.

Zum Verfahren des Hydrozylinders 2, genauer gesagt von dessen Kolben- und Stangenanordnung 10, 14, 12, 16, ist ein elektrohydraulischer Antrieb mit einer drehzahlvariablen Elektromaschine 38 und einer damit gekoppelten hydrostatischen Verdränger- oder Hydromaschine 40 vorgesehen. Diese ist für den Betrieb in allen vier Quadranten, das heißt sowohl für den Betrieb in beiden Drehrichtungen als auch für den Pumpenbetrieb und den Motorbetrieb ausgestaltet. Der Pumpenbetrieb ermöglicht dabei das aktive Verfahren der Kolbenstange 16, der Motorbetrieb ermöglicht die Rekuperation von hydraulischer Druckmittelenergie und trägt so zur Energieeffizienz bei. Zudem ist die Hydromaschine 40 mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Im konkreten Fall ist sie als Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben-Bauweise ausgestaltet, wobei als Maß für das Verdrängungsvolumen in 1 der Schwenkwinkel α der Schrägscheibe angetragen ist. Das Verdrängungsvolumen der Hydromaschine 40 ist im Ausführungsbeispiel reversierbar, also beidseitig von einem Schwenkwinkel a gleich Null (entspricht einer Null Verdrängung) in negative Richtung (a-) und positive Richtung (α+) verstellbar. Das ermöglicht bei gleichbleibender Drehrichtung einen Druckseitenwechsel der Hydromaschine 40, also einen Wechsel der Verdrängungsrichtung, für alle Betriebsarten (Pumpen-, Motorbetrieb).To move the hydraulic cylinder 2, more precisely its piston and rod arrangement 10, 14, 12, 16, an electrohydraulic drive with a variable-speed electric machine 38 and a hydrostatic displacement or hydraulic machine 40 coupled thereto is provided. This is designed for operation in all four quadrants, ie for operation in both directions of rotation as well as for pump operation and motor operation. The pump operation enables the active displacement of the piston rod 16, the motor operation enables the recuperation of hydraulic pressure medium energy and thus contributes to energy efficiency. In addition, the hydraulic machine 40 is designed with an adjustable displacement volume. In this specific case, it is designed as an axial piston machine with a swash plate design, with the displacement volume being measured in 1 the swivel angle α of the swash plate is indicated. The displacement volume of the hydraulic machine 40 is reversible in the exemplary embodiment, ie adjustable on both sides from a pivoting angle a equal to zero (corresponds to zero displacement) in the negative direction (a−) and positive direction (α+). With the direction of rotation remaining the same, this allows the pressure side of the hydraulic machine 40 to change, that is to say a change in the direction of displacement, for all operating modes (pump, motor operation).

Ein Arbeitsanschluss der Hydromaschine 40 ist über eine erste Arbeitsleitung 42 mit dem ersten Zylinderraum 20, ein anderer ihrer Arbeitsanschlüsse ist über eine zweite Arbeitsleitung 44 mit dem zweiten Zylinderraum 28 fluidisch verbunden. Von der ersten Arbeitsleitung 42 zweigt eine dritte Arbeitsleitung 46 ab, über die der letztgenannte Arbeitsanschluss mit dem dritten Zylinderraum 22 fluidisch verbindbar ist. Dabei ist zum Auf- und Zusteuern der Druckmittelverbindung der Hydromaschine 40 mit dem dritten Zylinderraum 22 in der dritten Arbeitsleitung 46 ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Schaltventil 48 mit einer federvorgespannten Sperrstellung a und einer betätigbaren Durchflussstellung b angeordnet. Über die erste Arbeitsleitung 42, das Schaltventil 48 und die dritte Arbeitsleitung 46 ist zwischen den Zylinderräumen 20, 22 ein erster Regenerationsströmungspfad 46 ausbildbar. In Parallelschaltung zum ersten Schaltventil 48 ist ein erstes Druckbegrenzungsventil 50 in einem Druckbegrenzungspfad 52 angeordnet.A working port of hydraulic machine 40 is fluidically connected to first cylinder chamber 20 via a first working line 42 , and another of its working ports is fluidically connected to second cylinder chamber 28 via a second working line 44 . A third working line 46 branches off from the first working line 42 , via which the latter working connection can be fluidically connected to the third cylinder chamber 22 . An electromagnetically actuable 2/2-way switching valve 48 with a spring-loaded blocking position a and an actuatable flow position b is arranged in the third working line 46 for opening and closing the pressure medium connection of the hydraulic machine 40 with the third cylinder chamber 22 . A first regeneration flow path 46 can be formed between the cylinder chambers 20 , 22 via the first working line 42 , the switching valve 48 and the third working line 46 . A first pressure-limiting valve 50 is arranged in a pressure-limiting path 52 in a parallel connection to the first switching valve 48 .

Darüber hinaus ist der dritte Zylinderraum 22 über einen zweiten Regenrationspfad 54 mit dem zweiten Zylinderraum 28 fluidisch verbindbar. Zum Auf- und Zusteuern des zweiten Regenrationspfades 54 ist auch hier ein elektromagnetisch betätigbares 2/2-Schaltventil 56 mit einer federvorgespannten Sperrstellung a und einer betätigbaren Durchflussstellung b vorgesehen. In Parallelschaltung zum zweiten Schaltventil 56 ist ein zweites Druckbegrenzungsventil 58 in einem zweiten Druckbegrenzungspfad 60 angeordnet.In addition, the third cylinder chamber 22 can be fluidically connected to the second cylinder chamber 28 via a second regeneration path 54 . To open and close the second regeneration path 54, an electromagnetically actuable 2/2-way switching valve 56 with a spring-loaded blocking position a and an actuatable flow position b is also provided here. A second pressure-limiting valve 58 is arranged in a second pressure-limiting path 60 in a parallel connection to the second switching valve 56 .

Der Hydrozylinder 2 ist derart ausgestaltet, dass die Summe der Flächeninhalte der gleichwirkenden Kolbenflächen 26, 32 gleich dem Flächeninhalt der ihnen entgegenwirkenden, ersten Kolbenfläche 24 ist. Dadurch kann beim Verfahren der Kolben 10, 12 über die Arbeitsleitungen 42, 44, 46 und die Regenerationsströmungspfade 42, 46 und 54 Druckmittel zwischen den Zylinderräumen 22, 20 und 22, 28 im geschlossenen Kreis gefördert werden, ohne dass ein Differenzvolumenstrom anfällt. Um ein mögliches Leckagevolumen ersetzen zu können, sind in der Schaltung 1 Nachsaugventile vorsehbar, über die ein Nachaugen in den jeweiligen Zylinderraum 20, 28 und 22 ermöglicht wird.The hydraulic cylinder 2 is designed in such a way that the sum of the surface areas of the piston surfaces 26, 32 that act in the same way is equal to the surface area of the first piston surface 24 that acts in opposition to them. As a result, when the pistons 10, 12 are moved, pressure medium can be conveyed between the cylinder chambers 22, 20 and 22, 28 in a closed circuit via the working lines 42, 44, 46 and the regeneration flow paths 42, 46 and 54, without a differential volume flow occurring. In order to be able to replace a possible leakage volume, suction valves can be provided in the circuit 1, via which suction valves in the respective cylinder chambers 20, 28 and 22 are made possible.

Die erste Kolbenfläche 24 ist größer als die ihr entgegenwirkende dritte Kolbenfläche 26, welche wiederum größer ist, als die mit der ersten Kolbenfläche 24 gleichwirkende, zweite Kolbenfläche 32.The first piston surface 24 is larger than the counteracting third piston surface 26, which in turn is larger than the second piston surface 32, which acts in the same way as the first piston surface 24.

Mit der ersten Arbeitsleitung 42 ist eine erste Druckerfassungseinheit 64, mit der zweiten Arbeitsleitung 44 ist eine zweite Druckerfassungseinheit 62 und mit der dritten Arbeitsleitung 46 eine dritte Druckerfassungseinheit 66 fluidisch verbunden. Die Druck Erfassungseinheit 62, 64, 66 sind über eine jeweilige Signalleitung mit einer Steuereinheit 68 der Schaltung 1 signalverbunden. Die Ventile 48, 56, genauer gesagt deren Elektromagnete, sind über eine jeweilige Signalleitung der Steuereinheit 68 signalverbunden. Zudem sind die Druckbegrenzungsventil 50, 58 in ihrem Begrenzungsdruck einstellbar und kann zu diesem Zweck über eine jeweilige Signalleitung mit der Steuereinheit 68 signalverbunden sein.A first pressure detection unit 64 is fluidly connected to the first working line 42 , a second pressure detection unit 62 is fluidly connected to the second working line 44 and a third pressure detection unit 66 is fluidically connected to the third working line 46 . The pressure detection units 62, 64, 66 are signal-connected to a control unit 68 of the circuit 1 via a respective signal line. The valves 48, 56, more precisely their electromagnets, are signal-connected to the control unit 68 via a respective signal line. In addition, the pressure limiting valves 50, 58 can be adjusted in terms of their limiting pressure and for this purpose can be signal-connected to the control unit 68 via a respective signal line.

Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise der Schaltung 1 anhand von Gangarten des Hydrozylinders 2. Diese sind ein Eilgang abwärts, ein Übergang vom Eilgang abwärts zu einem Kraftgang abwärts, der Kraftgang abwärts und ein Eilgang aufwärts.The following is a description of how the circuit 1 works using the types of gears of the hydraulic cylinder 2. These are a rapid traverse down, a transition from rapid traverse down to a power gear down, the power gear down and a rapid traverse up.

1 zeigt die Schaltung 1 im Eilgang abwärts, der durch den nach unten gerichteten Pfeil symbolisiert wird. In dieser Gangart wird die Kolben- und Stangenanordnung 10, 14, 12, 16 mit hoher Geschwindigkeit (große Länge des Pfeiles) und geringer Kraft (geringe Dicke des Pfeiles) nach unten, in Richtung Matrize (nicht dargestellt), bewegt. Für die vereinfachte Anschaulichkeit der weiteren Betrachtung sei angenommen, dass ein Verdrängungsrichtungswechsel der Hydromaschine 40 allein durch einen Drehrichtungswechsel der Elektromaschine 38 bewirkt wird. Es wird also auf eine Beschreibung, dass auch das Reversieren des Schwenkwinkel α von positiven zu negativen Werten - und umgekehrt - den Verdrängungsrichtungswechsel bewirken kann, verzichtet. Die Hydromaschine 40 weist demnach in jeder Gangart einen Schwenkwinkel α, beziehungsweise ein Verdrängungsvolumen Vg, auf der/das größer als oder gleich Null ist. Im Eilgang abwärts ist gemäß 1 das erste Schaltventil 48 in seine Durchflussstellung b betätigt, während das zweite Schaltventil 56 unbetätigt in seiner Sperrstellung a gespannt ist. Demgemäß ist der erste Regenerationspfad 42, 46 aufgesteuert und der zweite Regenerationspfad 54 ist zugesteuert. Die Hydromaschine 40 ist von der Elektromaschine 38 angetrieben und fördert Druckmittel vom zweiten Zylinderraum 28 in den ersten Zylinderraum 20. Aufgrund der unterschiedlichen Flächeninhalte der Kolbenflächen 32, 24 reicht der über die zweite Arbeitsleitung 44 angesaugte Druckmittelvolumenstrom nicht aus, den ersten Zylinderraum 20 bei angeforderter Verfahrgeschwindigkeit ausreichend mit Druckmittel zu beschicken. Der aus der Flächendifferenz resultierender Differenzvolumenstrom wird aber über den ersten Regenerationsströmungspfad 46 und das erste Schaltventil 48 aus dem dritten Zylinderraum 22 bereitgestellt, sodass die angeforderte Verfahrgeschwindigkeit bei gleichzeitig sehr reduzierter Pumpenleistung erreicht wird. Das geschieht, indem der sich abwärtsbewegende Kolben 12 den dritten Zylinderraum 22 verkleinert und so Druckmittel aus diesem heraus über die dritte Arbeitsleitung 46, das erste Schaltventil 48 und die erste Arbeitsleitung 42 hinein in den ersten Zylinderraum 20 verdrängt. 1 shows the circuit 1 in rapid downwards, which is symbolized by the arrow pointing downwards. In this gait, the piston and rod assembly 10, 14, 12, 16 is moved downwardly toward the die (not shown) at high speed (large length of arrow) and low force (small thickness of arrow). For the sake of clarity of further consideration, it is assumed that a change in the direction of displacement of the hydraulic machine 40 is brought about solely by a change in the direction of rotation of the electric machine 38 . A description that reversing the swivel angle α from positive to negative values—and vice versa—can also bring about the change in the direction of displacement is therefore dispensed with. The hydraulic machine 40 accordingly has a swivel angle α, or a displacement volume Vg, which is greater than or equal to zero in every gear. Rapid down is according to 1 the first switching valve 48 is actuated in its flow position b, while the second switching valve 56 is tensioned in its blocking position a when not actuated. Accordingly, the first regeneration path 42, 46 is opened and the second regeneration path 54 is closed. The hydraulic machine 40 is driven by the electric machine 38 and conveys pressure medium from the second cylinder chamber 28 into the first cylinder chamber 20. Due to the different surface areas of the piston surfaces 32, 24, the pressure medium volume flow sucked in via the second working line 44 is not sufficient to pump the first cylinder chamber 20 at the requested travel speed to be sufficiently charged with pressure medium. However, the differential volume flow resulting from the difference in area is made available via the first regeneration flow path 46 and the first switching valve 48 from the third cylinder chamber 22, so that the required displacement speed is achieved with a very reduced pump output at the same time. This occurs when the downwardly moving piston 12 reduces the third cylinder chamber 22 and thus displaces pressure medium from it via the third working line 46, the first switching valve 48 and the first working line 42 into the first cylinder chamber 20.

Setzt der an der Kolbenstange 16 angeordnete Stempel auf der Matrize auf (nicht dargestellt), wird der Eilgang beendet. Es folgt ein Übergang vom Eilgang abwärts zum Kraft- oder Pressgang abwärts, der in 2 erläutert wird.If the punch arranged on the piston rod 16 touches the die (not shown), the rapid traverse is terminated. There follows a transition from rapid traverse downwards to power or press traverse downwards, which 2 is explained.

Über eine Wegerfassungseinheit oder durch die fortwährende Druckmessung wird das Aufsetzen festgestellt. Zum einen führt das Aufsetzen zu einer drastischen Verringerung der Fahrgeschwindigkeit, was über die Wegerfassungseinheit feststellbar ist, zum anderen steigt mit dem Aufsetzen der Druck im ersten Zylinderraum 20 an. Gleichzeitig verändern sich auch die Druckverhältnisse im zweiten und im dritten Zylinderraum 28, 22. Die Druckerfassung erfolgt fortwährend über die zuvor erwähnten Druckerfassungseinheiten 62, 64, 66. Über die Steuereinheit 68 wird in Abhängigkeit der Drücke und der ihnen zugeordneten Kolbenflächen 32, 24, 26 die Zylinderkraft berechnet. Diese verändert sich mit dem Aufsetzen markant.The touchdown is determined by a displacement detection unit or by continuous pressure measurement. On the one hand, the touchdown leads to a drastic reduction in the driving speed, which can be determined via the position detection unit, and on the other hand, the pressure in the first cylinder chamber 20 increases with the touchdown. At the same time, the pressure conditions in the second and third cylinder chambers 28, 22 also change. The pressure is measured continuously via the previously mentioned pressure detection units 62, 64, 66. The control unit 68, depending on the pressures and the piston surfaces 32, 24, 26 assigned to them, calculate the cylinder force. This changes significantly when you put it on.

In der Steuereinheit 68 ist dabei eine Umschaltkraft der Zylinderkraft vorbestimmt abgelegt, ab der der Eilgang abwärts beendet wird und das Umschalten in den Kraftgang abwärts gestartet wird, was anhand 2 beschrieben wird. Damit kann ein Umschalten der Zylinderübersetzung lastabhängig erfolgen und die Zykluszeit verbessert werden.In the control unit 68, a switchover force of the cylinder force is stored in a predetermined manner, from which point onwards the rapid traverse is ended and the switchover to the force gear down is started, which is based on 2 is described. This means that the cylinder ratio can be switched over depending on the load and the cycle time can be improved.

Wie zuvor erläutert sind beim Aufsetzen noch die Schaltstellungen gemäß 1 aktiv. Wird über die Steuereinheit 68 die Umschaltkraft ermittelt, erfolgt ein sequentielles Umschalten der Ventile 48, 56, wobei gemäß 2 zuerst das Ventil 48 geschlossen wird und das Ventil 56 geschlossen bleibt. Zuerst wird demnach die Regeneration vom dritten Zylinderraum 22 über das Ventil 48 in den ersten Zylinderraum 20 unterbrochen. Zu dem Zeitpunkt herrscht in beiden Zylinderräumen 22, 20 noch der etwa gleiche, hohe Druck, der sich beim Aufsetzen eingestellt hat. Gleichzeitig ist das Ventil 56 noch geschlossen. Da somit der Regenerationsvolumenstrom über das Ventil 48 schlagartig unterbrochen wird, kann im dritten Zylinderraum 22 ein Druckstoß auftreten. Dieser muss begrenzt werden, um Schäden an Komponenten zu verhindern und weil die Anforderung an den Hydrozylinder 2 ist, ein genaues Geschwindigkeits- und Kraft-ZeitProfil abzufahren, um die Qualität des zu pressenden Produktes zu gewährleisten. Erfahrungswerte zeigen, dass die Amplituden der Druckstöße durchaus 50 bar mit Druckgradienten von bis zu 2000 bar/s erreichen. Würden die Druckspitzen in einen Tank oder in ein Reservoir niederen Drucks abgeleitet, müssten Nachsaugventile aufgrund dieser geringen Vorspannung sehr groß ausgelegt werden, was zu einer geringen Dynamik führt. Hier wird erfindungsgemäß das zweite Druckbegrenzungsventil 58 wirksam und entlastet den Druckstoß in den zweiten Zylinderraum 28 über den Druckbegrenzungspfad 60. In anderen Worten öffnet das zweite Druckbegrenzungsventil 58, sobald die Druckdifferenz zwischen dem dritten Zylinderraum 22 und dem zweiten Zylinderraum 28 einen applikationsspezifischen Druck übersteigt.As previously explained, the switching positions are still in accordance with when putting on 1 active. If the switching force is determined via the control unit 68, the valves 48, 56 are switched sequentially, with according to FIG 2 first valve 48 is closed and valve 56 remains closed. Accordingly, the regeneration from the third cylinder chamber 22 via the valve 48 into the first cylinder chamber 20 is first interrupted. At that point in time, the two cylinder chambers 22, 20 are still at about the same high pressure as when they touched down. At the same time, the valve 56 is still closed. Since the regeneration volume flow is abruptly interrupted via the valve 48, a pressure surge can occur in the third cylinder chamber 22. This must be limited to prevent damage to components and because the hydraulic cylinder 2 is required to follow an exact speed and force-time profile in order to ensure the quality of the product to be pressed. Empirical values show that the amplitudes of the pressure surges can reach 50 bar with pressure gradients of up to 2000 bar/s. If the pressure peaks were diverted into a tank or a low-pressure reservoir, anti-cavitation valves would have to be designed very large due to this low preload, which leads to low dynamics. Here, according to the invention, the second pressure-limiting valve 58 becomes effective and relieves the pressure surge in the second cylinder chamber 28 via the pressure-limiting path 60. In other words, the second pressure-limiting valve 58 opens as soon as the pressure difference between the third cylinder chamber 22 and the second cylinder chamber 28 exceeds an application-specific pressure.

Erfindungsgemäß wird der Druckstoß somit nicht gegen Umgebungsdruck oder Tankdruck abgeblasen, sondern das Druckmittel des Druckstoßes verbleibt im Hydrozylinder 2. Somit muss es auch nicht wieder nachgesaugt werden und vorhandene Nachsaugventile der Schaltung 1 können kleiner ausgelegt werden oder entfallen.According to the invention, the pressure surge is not blown off against ambient pressure or tank pressure, but the pressure medium of the pressure surge remains in the hydraulic cylinder 2. It therefore does not have to be sucked in again and existing ones Anti-cavitation valves of circuit 1 can be made smaller or can be omitted.

Erst mit einem geringen Zeitversatz wird gemäß 3 das zweite Ventil 56 im zweiten Regenerationspfad 54 aufgesteuert, wodurch bei weiterem Absenken des Kolbens 12 Druckmittel aus dem dritten Zylinderraum 22 über das zweite Ventil 56, den zweiten Zylinderraum 28 und die zweite Arbeitsleitung 44 der Hydromaschine 40 (an deren Saugseite) Druckmittel zugeführt wird. Nun kann bei gleichbleibender Drehrichtung der Hydromaschine 40 und verringertem Schwenkwinkel α der Kraftgang mit hoher Kraft und geringer Geschwindigkeit bis hin zu Null Geschwindigkeit erfolgen, was durch den kurzen und dicken Pfeil symbolisiert ist. Dies wird durch den in 2 dicken und kurzen Pfeil symbolisiert, der auf den langen und dünnen Pfeil des Eilgangs folgt.Only with a small time delay according to 3 the second valve 56 in the second regeneration path 54 is opened, whereby as the piston 12 is lowered further, pressure medium is supplied from the third cylinder chamber 22 via the second valve 56, the second cylinder chamber 28 and the second working line 44 to the hydraulic machine 40 (on its suction side). With the direction of rotation of the hydraulic machine 40 remaining the same and the swivel angle α reduced, the power transmission can now take place with high force and low speed down to zero speed, which is symbolized by the short, bold arrow. This is done by the in 2 thick and short arrow that follows the long and thin arrow of the rapid traverse.

Am Ende des Kraftgangs abwärts erfolgt eine Dekompression. Decompression occurs at the end of the downward power cycle.

Darauf kann ein Kraft- oder Pressgang aufwärts folgen, um beispielsweise Haftkräfte der Presse zu überwinden. Hierbei kommt die gleiche Schaltung wie in 3 (Pressgang abwärts), jedoch bei geänderter Drehrichtung der Hydromaschine 40, zum Einsatz. Dabei fördert die Hydromaschine 40 Druckmittel über die zweite Arbeitsleitung 44 in den zweiten Zylinderraum 28 und über den aufgesteuerten zweiten Regenerationsströmungspfad 54 auch in den dritten Zylinderraum 22. In beiden Zylinderräumen 28, 22 steht somit der Arbeitsdruck an und aus der Summe der zweiten und dritten Kolbenflächen 26, 32 resultiert eine hohe, aufwärts gerichtete Kolbenkraft. Durch Hebung des Kolbens 12 wird dabei aus dem ersten Zylinderraum 20 Druckmittel verdrängt und steht somit der Hydromaschine 40 saugseitig zur Verfügung. Mit der nach oben gerichteten Kolbenkraft und ggf. hohen Haftkräften kann eine hohe Zugbelastung einer mechanischen Verbindungsstelle der Kolbenstange 16 mit dem Kolben 12 einhergehen. Zum Komponentenschutz und insbesondere zum Schutz der Verbindungsstelle gegen Versagen, ist das erste Druckbegrenzungsventil 50 vorgesehen, das bei zu großem Druck im dritten Zylinderraum 22 anspricht, und den ersten Druckbegrenzungspfad 52 öffnet. Auch hier greift die erfindungsgemäße Lösung, dass das über das Druckbegrenzungspfad 52 abgeleitete Druckmittel in der hydraulischen Schaltung verbleibt und so nicht nachgesaugt werden muss. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Öffnungsdruck des zweiten Druckbegrenzungsventils 52 auf 160 bar eingestellt.This can be followed by a power or press run upwards, for example to overcome the adhesive forces of the press. Here comes the same circuit as in 3 (Press gear downwards), but with a changed direction of rotation of the hydraulic machine 40, for use. The hydraulic machine 40 conveys pressure medium via the second working line 44 into the second cylinder chamber 28 and via the activated second regeneration flow path 54 also into the third cylinder chamber 22. The working pressure is therefore present in both cylinder chambers 28, 22 and from the sum of the second and third piston areas 26, 32 results in a high upward piston force. By lifting the piston 12, pressure medium is displaced from the first cylinder chamber 20 and is thus available to the hydraulic machine 40 on the suction side. With the piston force directed upwards and possibly high adhesive forces, a high tensile load can be associated with a mechanical connection point of the piston rod 16 with the piston 12 . To protect the components and in particular to protect the connection point against failure, the first pressure-limiting valve 50 is provided, which responds when the pressure in the third cylinder chamber 22 is too high, and opens the first pressure-limiting path 52 . The solution according to the invention applies here too, that the pressure medium discharged via the pressure-limiting path 52 remains in the hydraulic circuit and thus does not have to be replenished. In the exemplary embodiment shown, the opening pressure of the second pressure-limiting valve 52 is set to 160 bar.

Im Anschluss erfolgt der Eilgang aufwärts, gemäß 4. Hierbei kommt die gleiche Schaltkonstellation der Ventile 48, 56 wie in 1 (Eilgang abwärts) zum Einsatz. Das heißt, das Ventil 56 ist geschlossen und das Ventil 48 ist offen geschaltet. Die Drehrichtung der Hydromaschine 40 ist nach wie vor diejenige, wie im zuvor beschriebenen Kraft- oder Pressgang aufwärts, also invers zum Eilgang abwärts gemäß 1. Dadurch fördert die Hydromaschine 40 Druckmittel über die zweite Arbeitsleitung 44 allein in den zweiten Zylinderraum 28 mit der vergleichsweise kleinen Kolbenfläche 32. Der erste Regenerationsströmungspfad 54 ist geschlossen. Durch die Hebung des Kolbens 12 wird aus dem ersten Zylinderraum 20 Druckmittel hin zur Hydromaschine 40 (Saugseite) und über das geöffnete Ventil 48 hin zum dritten Zylinderraum 22 (Regeneration) verdrängt.This is followed by rapid traverse upwards, according to 4 . The same switching constellation of the valves 48, 56 as in 1 (rapid traverse downwards) for use. That is, valve 56 is closed and valve 48 is switched open. The direction of rotation of the hydraulic machine 40 is still the same as in the above-described power or press gear, ie inversely to the rapid feed, downwards 1 . As a result, the hydraulic machine 40 conveys pressure medium via the second working line 44 solely into the second cylinder chamber 28 with the comparatively small piston area 32. The first regeneration flow path 54 is closed. Due to the lifting of the piston 12, pressure medium is displaced from the first cylinder chamber 20 towards the hydraulic machine 40 (suction side) and via the open valve 48 towards the third cylinder chamber 22 (regeneration).

Offenbart ist eine hydraulische Schaltung mit einem Hydrozylinder, insbesondere Pressenzylinder, mit Zylinderräumen, von denen wenigstens einer über ein Druckbegrenzungsventil abgesichert ist, dessen Druckmittelausgang fluidisch mit einem anderen der Zylinderräume verbindbar oder verbunden ist.Disclosed is a hydraulic circuit with a hydraulic cylinder, in particular a press cylinder, with cylinder chambers, at least one of which is protected by a pressure-limiting valve whose pressure medium outlet can be fluidically connected or is connected to another of the cylinder chambers.

Der erfindungsgemäße Einsatz des wenigstens einen Druckbegrenzungsventils ermöglicht einen Komponentenschutz bei unerwartetem Druckaufbau und bei suboptimalem Umschalttiminig zwischen den Gangarten.The use of the at least one pressure-limiting valve according to the invention enables components to be protected in the event of an unexpected pressure build-up and in the event of a suboptimal switching timing between the gear types.

Die erfindungsgemäße Druckabsicherung erfolgt innerhalb des Hydrozylinders, indem die Druckmittelsenke des Druckbegrenzungsventils von einem der Zylinderräume gebildet ist. Sie erfolgt damit auch innerhalb der Regelstrecke. Hierdurch wird das nachzusaugende Druckmittevolumen minimiert und Kavitation bestmöglich vermieden.The pressure protection according to the invention takes place within the hydraulic cylinder, in that the pressure medium sink of the pressure-limiting valve is formed by one of the cylinder chambers. It therefore also takes place within the controlled system. This minimizes the pressure medium volume to be replenished and cavitation is avoided as far as possible.

Claims (9)

Hydraulische Schaltung (1) mit einem Hydrozylinder (2), insbesondere Pressenzylinder, und mit einer hydrostatischen Verdrängermaschine (40) mit variabler Verdrängungsrichtung, über die der Hydrozylinder (2) in Gangarten antreibbar ist, wofür ihr Hochdruck in Abhängigkeit der Gangart mit wenigstens einem von Zylinderräumen (20, 22, 28) des Hydrozylinders (2) fluidisch verbindbar ist, von denen einer, insbesondere zum Schutz gegen Druckspitzen oder Überlast, über zumindest einen Regenerationsströmungspfad (54) der Schaltung (1) fluidisch mit einem anderen der Zylinderräume (20, 22, 28) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den zumindest einen Regenerationsströmungspfad (54) verbundenen Zylinderräume (22, 28) durch zwei jeweils gleichwirkende Kolbenflächen (26, 32) begrenzt sind.Hydraulic circuit (1) with a hydraulic cylinder (2), in particular a press cylinder, and with a hydrostatic displacement machine (40) with a variable direction of displacement, via which the hydraulic cylinder (2) can be driven in gears, for which its high pressure is dependent on the gear with at least one of Cylinder chambers (20, 22, 28) of the hydraulic cylinder (2) can be fluidically connected, one of which, in particular for protection against pressure peaks or overload, via at least one regeneration flow path (54) of the circuit (1) fluidically with another of the cylinder chambers (20, 22, 28) can be connected, characterized in that the cylinder chambers (22, 28) connected by the at least one regeneration flow path (54) are delimited by two piston surfaces (26, 32) each having the same effect. Schaltung nach Anspruch 1, wobei parallel zu dem Regenerationsströmungspfad (54), der die gleichwirkenden Kolbenflächen (26, 32) fluidisch verbindet, ein Druckbegrenzungspfad (60) mit einem Druckbegrenzungsventil (58) angeordnet ist.circuit after claim 1 , wherein parallel to the regeneration flow path (54), which fluidly acts the same piston surfaces (26, 32). connects, a pressure relief path (60) is arranged with a pressure relief valve (58). Schaltung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Druckmittelsenke in Abhängigkeit der Gangart ausbildbar oder ausgebildet ist.Circuit (1) after claim 1 or 2 , wherein the pressure medium sink can be formed or is formed depending on the gait. Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine zweite Kolbenfläche (32) und dritte Kolbenfläche (26) der Kolbenflächen (24, 26, 32, 34) miteinander gleichwirkend sind und eine erste Kolbenfläche (24) der Kolbenflächen der zweiten Kolbenfläche (32) und der dritten Kolbenfläche (26) entgegenwirkend ist.Circuit (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein a second piston surface (32) and third piston surface (26) of the piston surfaces (24, 26, 32, 34) act in the same way and a first piston surface (24) of the piston surfaces of the second piston surface (32) and the third piston surface (26) is counteracting. Schaltung (1) nach Anspruch 4, wobei eine Summe von Flächeninhalten der gleichwirkenden zweiten Kolbenfläche (32) und dritten Kolbenfläche (26) gleich einem Flächeninhalt der ihnen entgegenwirkenden ersten Kolbenfläche (24) ist.Circuit (1) after claim 4 , wherein a sum of the surface areas of the second piston surface (32) and the third piston surface (26) that act in the same way is equal to a surface area of the first piston surface (24) that acts in opposition to them. Schaltung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der eine der Zylinderräume (22), der insbesondere gegen Druckspitzen oder Überlast geschützt ist, von der dritten Kolbenfläche (26) begrenzt ist.Circuit (1) after claim 4 or 5 , wherein one of the cylinder chambers (22), which is protected in particular against pressure peaks or overload, is delimited by the third piston surface (26). Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 mit einem Regenerationsströmungspfad (46) über den die dritte Kolbenfläche (26) mit der ihr entgegenwirkenden ersten Kolbenfläche (24) fluidisch verbindbar ist.Circuit (1) according to one of Claims 4 until 6 with a regeneration flow path (46) via which the third piston surface (26) can be fluidically connected to the first piston surface (24) acting in opposition to it. Schaltung nach Anspruch 7, mit einem weiteren Druckbegrenzungspfad (52), parallel zu dem Regenerationsströmungspfad (46), der die beiden entgegenwirkenden Kolbenfläche (24, 26) fluidisch verbindet, in dem ein weiteres Druckbegrenzungsventil (50) angeordnet ist.circuit after claim 7 , With a further pressure-limiting path (52), parallel to the regeneration flow path (46), which fluidly connects the two counteracting piston surfaces (24, 26), in which a further pressure-limiting valve (50) is arranged. Schaltung (1) nach Anspruch 2 oder 7 mit einem ansteuerbaren jeweiligen Ventil (48, 56) in dem Regenerationsströmungspfad (46, 54), über das dieser in Abhängigkeit der Gangart zu- und aufsteuerbar ist.Circuit (1) after claim 2 or 7 with a controllable respective valve (48, 56) in the regeneration flow path (46, 54), via which this can be controlled on and off depending on the gait.
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