DE19547482A1 - Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders in einer hydraulischen Presse - Google Patents

Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders in einer hydraulischen Presse

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders in einer hydraulischen Presse.
Im allgemeinen wird eine Antriebsregelung eines Hydraulikzylinders, der einen Stößel einer hydraulischen Presse antreibt, bei einem Hydraulikkreis angewendet, der Stellventile, Hydraulikströmungs-Richtungsregelventile, wie z. B. Spulenventile mit vier Öffnungen und einen aus vier Logikventilen bestehenden äquivalenten hydraulischen Brückenkreis aufweist.
Bei der Antriebsregelung eines ein Spulenventil mit vier Öffnungen verwendenden Hydraulikzylinders wird die Öffnungsrate von vier die Strömungsmenge regelnden Drosselventilen mechanisch anhand des Hubs der Spule ermittelt, so daß der Arbeitsdruck des Hydraulikzylinders nicht frei eingestellt werden kann. Falls der Querschnitt einer oberen Kammer des Hydraulikzylinders ungleich dem Querschnitt einer unteren Kammer des Hydraulikzylinders ist, ergibt sich ein Nachteil, daß ein Zusatzventil nötig wird, welches die Charakteristiken des Strömungs­ verhältnisses der oberen Kammer und der unteren Kammer der Spule hat. Einem Stellventil gelingt es, die Proportionalregelung der Strömungsmenge auszuführen. Es hat jedoch einen Schwachpunkt, indem das Stellventil sehr teuer ist und daß es die Eigenschaften zu hoher Druckverluste hat.
Auf der anderen Seite kann eine ein Logikventil verwendende Antriebsregelung des Hydraulikzylinders individuell die Öffnungsraten von vier Drosselventilen der hydraulischen Brückenschaltung regeln. Logikventile können nur schwer eine Proportionalregelung bei sehr kleinen Strömungsmengen durchführen. Der Nachteil besteht darin, daß ein Logikventil nur sehr schwierig eine geschwindigkeitseinstellende Regelung des Hydraulikzylinders ausführen kann.
Es ist üblich, daß der Hydraulikkreis und du Regelverfahren einer herkömmlichen hydraulischen Presse fest eingestellt sind und daß sie nicht lastabhängig verändert werden können. Die Energiebilanz ist sehr schlecht, da ihre Leistungsabgabe und ihre Geschwindigkeit größer als benötigt sind.
Von einem Antriebsregelverfahren wird gefordert, daß es statt kontinuierlich in einer geschwindigkeitseinstellenden Regelung des den Stößel einer hydraulischen Presse antreibenden Hydraulikzylinders zu arbeiten, bei einer geschwindigkeitseinstellenden Regelung den Öldruck kontinuierlich in Bereichen der Strömungsmenge von klein nach groß regeln kann, daß es allgemeine Strömungskennwerte unabhängig von der Art der Hydraulikzylinder hat und gewünschte Kennwerte frei einstellen sowie diese Kennwerte durch Steuereinrichtungen wie z. B. NC-Steuerungen verändern kann. Es ist außerdem wünschenswert, daß ein Regelverfahren geeignete Hydraulikkreise wählen kann und daß Regelverfahren von den Lastbedingungen abhängen können.
Diese und andere Aufgaben werden durch das Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders einer hydraulischen Presse gemäß der Erfindung gelöst.
Es ist ein Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders für eine hydraulische Presse angegeben, bei dem vier Proportional-Blattventile in einem Hydraulikkreis so verbunden sind, das ein hydraulischer Vollbrückenkreis entsteht, wobei dieser Hydraulikkreis eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikzylinder aufweist, um den Stößel der hydraulischen Presse zu einer Auf- und Abbewegung zu veranlassen, und jedes der Proportional-Blattventile ein blattförmiges Hauptventil und ein Pilotventil zur Steuerung bzw. Regelung der Bewegungen des Hauptventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bearbeitungsprozeß mit hohen Lastfluktuationen, wie z. B. beim Stanzen, das in der Stellung befindliche Proportional-Blattventil,in der es unter Druck stehendes Öl zugeführt bekommt, schnell betrieben wird, indem es unter Druck stehendes Öl in die untere Kammer des Hydraulikzylinders strömt läßt, sobald die Last der Presse schnell abnimmt und die untere Kammer des Hydraulikzylinders mit Drucköl beaufschlagt wird, um zu verhindern, daß der Stößel über eine Sollposition hinausschießt.
Das Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels eines Hydraulikzylinders für eine hydraulische Presse gemäß der vorliegenden Erfindung kann folgende Schritte aufweisen:
Stellen zweier in Drucköleinspeisestellung befindlicher Proportional-Blattventile in den Einschaltzustand und der restlichen zwei Proportional-Blattventile, die in Druckölabgabestellung sind in den Ausschaltzustand, wodurch sie eine Auswahl der Hydraulikkreiskombination gestatten, bei der die Arbeitsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders Vorrang vor allen anderen Betriebszuständen hat gemäß einer von einer Betriebssteuereinrichtung wie einer NC-Steuerung berechneten Bearbeitungslast, und, falls die geforderte Arbeitslast größer ist als die berechnete Bearbeitungslast, wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Stößels erfaßt und dann eines der beiden in Drucköleinspeisestellung befindlichen Proportional-Blattventile ausgeschaltet, und die verbleibenden zwei Proportional-Blattventile, die sich in Druckölabgabestellung befinden, unmittelbar vor dem Stößelstop eingeschaltet, wodurch eine Änderung der Hydraulikkreiskombination freigegeben wird.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Hydraulikkreises, welcher zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der Regelung des Antriebs eines Hydraulikzylinders einer hydraulische Presse dient;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung des Proportional-Blattventils, welches in der bevorzugten Ausführungsart der Fig. 1 angewendet wird;
Fig. 3 zeigt ein allgemeines Konzept eines Verbindungsdiagramms des Pilotventils des Proportional- Blattventils mit der NC-Steuerung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form ein Flußdiagramm des Steuer- oder Regelprogramms gemaß der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Kennlinienschar des Lastdrucks und der Strömungsmenge eines Spulenventils mit vier Öffnungen und Null-Überlappung;
Fig. 6 zeigt eine Kennlinienschar des Lastdrucks und der Strömungsmenge eines Proportional-Blattventils in Vollbrückenanordnung; und
Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines an das Pilotventil des Proportional-Blattventils ausgegebenen Steuersignals, wenn das Eingangssignal eine Kreis- oder Sinusfunktion ist, wie sie die vorliegende bevorzugte Ausführungsform anwendet.
Nun folgt anhand der Zeichnungen die ins einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines ein Antriebsregelverfahren für einen einen Stößel antreibenden Hydraulikzylinder einer hydraulischen Presse, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet. In Fig. 1 bezeichnen 1 einen Stößel, 2 einen Hydraulikzylinder, 3 eine Hydraulikpumpe, 4 einen die Hydraulikpumpe antreibenden Motor, 5 einen Ölbehälter und 6 ein Sicherheitsventil.
Ein Hydraulikkreis in Vollbrückenanordnung besteht aus vier Proportional-Blattventilen V1, V2, V3 und V4, die in einer die Komponenten verbindenden Rohrleitungsanordnung eines Hydraulikkreises montiert sind. Die Proportional- Blattventile V1 bis V4 bestehen aus blattförmigen Hauptventilen 7, und sehr schnelle elektromagnetische Ventile verwenden Pilotventilen 8, die sich in ihren Öffnungsverhältnissen durch eine NC-Steuerung 9 steuern lassen. Eine Stellung des Kolbens 10 wird durch einen Sensor 11 erfaßt (Fig. 1 zeigt das allgemeine Prinzip der Positionserfassung und keinen echten Fühler). Das Kolbenpositionssignal wird zur NC-Steuerung 9 zurückgeführt. Der Kolben 10 des Hydraulikzylinders 2 kann sich in Fig. 1 nach oben bewegen, wenn die Pilotventile V1 und V4 betrieben werden. Der Kolben 10 kann sich in Fig. 1 nach unten bewegen, wenn die Pilotventile V2 und V3 betrieben werden.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Komponenten der Proportional-Blattventile V1 bis V4 in Fig. 1. Das Hauptventil 7 hat eine P-Öffnung und ein T-Öffnung in einem Körper 12, welcher eine Spule 13 enthält und bildet eine Rückkoppelströmungskanal 15 in einem Teil einer Fase 14 (ihre Drosselung liegt in Reihe und ihre Weite ist Wc). Die Spule 13 hat auch ein Spulengegengewicht 16, der Rückkoppelströmungskanal hat eine Unterlappung X mit einem Steuervolumen 17 im Körper 12.
Das Pilotventil 8 ist ein gewöhnlich geschlossenes Zwei- Öffnungsventil, dessen oberer Körper ein Joch 19, einen Stempel 21, eine Röhre 22, einen Ständer 23 und einen Stoßstift 24 hat und dessen unterer Körper 25 ein Tellerventil 26, eine Hülse 27, eine Feder 29 und einen Stopper 30 hat. Das Pilotventil 8 kann den Strömungskanal zwischen der P-Öffnung und der A-Öffnung bei Ansteuerung des Tellerventils 26 durch eine Ein- Ausschalteregelung eines Elektromagneten 20 öffnen und schließen. Die Öffnung 31, die das Steuervolumen 17 des Hauptventils 7 ausmacht, ist mit der P-Öffnung des Pilotventils 8 verbunden.
In den die oben erwähnten Bestandteile aufweisenden Blattventilen V1 bis V4 ist der Öleinspeisedruck Ps im geschlossenen Zustand des Pilotventils 8 gleich dem Öldruck Ps des Steuervolumens 7 durch den Rückkoppelströmungskanal 15. Die Proportional-Blattventile V1 bis V4 halten den Schließzustand des Ventils, weil die Spule 13 auf du Ventilblatt 32 aufgrund der Beziehung der Wirkfläche der Fase 14 gedrückt wird (wenn der Querschnitt der Wirkfläche des Steuervolumens 17 gleich Ac und der Querschnitt der Wirkfläche des Lieferdrucks gleich Ap sind). In diesem Zustand wird, sobald dem Elektromagneten 20 des Pilotventils 8 Strom zugeführt wird, der Stempel 21 vom Ständer 23 aufgenommen und stößt den Stoßstift 24 an, wodurch das Tellerventil 26 öffnet und das Öl von der P-Öffnung zur A-Öffnung durch den schrägen Strömungskanal der Hülse 27 und den Drosselteil des Tellerventils 20 fließen kann. Beim Öffnen des Tellerventils 26 des Pilotventils 8 fließt das Öl aus dem Steuervolumens 7 durch die Öffnung 31, der Öldruck Pc des Steuervolumens 17 sinkt und wird gleich dem Öldruck auf die Wirkfläche des Fasenteils 14, wodurch die Spule 13 in Fig. 1 nach links geht und das Ventil offen hält.
Wenn die Abgabeströmungsmenge (die Pilotströmungsmenge) von der Öffnung 31 des Steuervolumens 17 gleich der Strömungsmenge Qc des Rückkoppelströmungskanals 15 ist, ist der auf die Wirkfläche des Fasenteils 14 wirkende Öldruck erneut ausgeglichen und die Spule 13 bleibt stehen. Deshalb läßt sich die Stellung der Spule 13 des Hauptventils 17 abhängig vom Öffnungsverhältnis des Pilotventils 8 steuern oder regeln und eine große Strömungsmenge Qv proportional zur Pilotströmungsmenge Qp durch Steuerung oder Regelung der Pilotflußmenge mit geringer Strömungsmenge gewinnen. Wenn der Speisestrom des Elektromagnets 20 des Pilotventils 8 ausgeschaltet wird, kehrt das Tellerventil 26 zu seiner gewöhnlichen Normalposition durch die Kraft der Feder 29 zurück und ist vollständig abgeschaltet.
In den in Fig. 1 gezeigten Proportional-Blattventilen V1 bis V4 können die Spule 13 und die Pilotflußmenge Qp leicht Fluktuationen im Bereich des Ventilöffnungsverhältnisses bewirken, deren Einfluß auf den Lastdruck klein ist. Denn, obwohl es in der Figur nicht veranschaulicht ist, führt der Hydraulikabfluß des Pilotventils 8 ins Freie und die Anordnung ist durch Vorsehen einer Ausgleichsspule 16 im Hauptventil 7 so getroffen, daß sie vom Lastdruck nicht beeinflußt ist.
Fig. 3 zeigt ein allgemeines Konzept der Verbindung der NC-Steuerung 9 mit dem Pilotventil 8 der Proportional- Ventile V1-V4. In Fig. 3 bezeichnen 33 ein Ein/Ausgabeport, 34 eine sehr schnelle Ansteuerschaltung, 35 eine Gleichstromversorgung (beispielsweise mit +24V), und die NC-Steuerung wählt die Proportional-Blattventile und gibt ein Betriebsbefehls-Impulssignal an den Kreis jedes Pilotventils 8 vom Ein/Ausgabeport 33 durch die schnelle Ansteuerschaltung.
Der Betrieb der bevorzugten Ausführungsart wird nun erläutert:
Der hydraulische Vollbrückenkreis besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus vier Proportional- Blattventilen V1 bis V4, und es werden jeweils die Betriebszeiten jedes Proportional-Blattventils V1 bis V4 gesteuert bzw. geregelt. Die Regelbedingungen beinhalten in drei Schritten:
  • (1) In einem Fall einer ein- ausschaltenden Regelung der sich in Öleinspeisestellung befindenden Proportional- Blattventile V1 bis V4 und einer ausmessenden Regelung im Zustand der Ölabgabestellung;
  • (2) Im Falle, wo sich die Last sehr stark verändert, wie beim Pressen oder beim Stanzen;
  • (3) Im Falle, wo die Regelung automatisch auswählt, ob ein sehr schneller Betrieb oder ein Betrieb mit hoher Ausgangsleistung unabhängig von der Last stattfinden.
Die oben erwähnten Regelbedingungen werden in ihrer Reihenfolge erläutert. Die Operationen werden nachstehend erläutert, wenn ein ein- ausschaltendes Regelsystem die in Öleinspeisestellung befindlichen Proportional-Blattventile V1 und V2 und wenn eine ausmessende Regelung einer Proportional-Regelung die Proportional-Blattventile V3 und V4 regelt, wenn sich diese in Ölabgabestellung befinden, und zwar mittels einer Pulsdauermodulationsregelung (PWM-Regelung).
Die NC-Steuerung wählt die Proportional-Blattventile V1 bis V4 und öffnet sie abhängig von der Eingangssignalspannung, die dem Hub yr des angesteuerten Ölzylinders entspricht (im Falle des Regelkreises ist dies die Regeldifferenz e entsprechend dem Hub y des Hydraulikzylinders), und abhängig von dem an jedes Pilotventil 8 ausgegebenen Modulationsverhältnis. Die NC-Steuerung gibt du Eingangssignal U als Operationsbefehlssignal an den Erregerkreis jedes Pilotventils 8 über das Ein/Ausgabeport 33 aus.
Konkret jedes Pilotventil 8 durch das Operationsprogramm gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Flußdiagramm in folgenden Schritten angesteuert:
In Schritt 1 erfolgt nach dem Start eine erste Initialisierung;
in Schritt 2 werden die Anfangszustände der Regelparameter den Pilotventilen 8 der Proportional- Blattventile V1 bis V4 eingegeben, so daß die anfänglich eingestellten Parameter ein PWM-Verstärkungsgrad K, eine Totzonenbreite δ, eine PWM-Regelungsabtastperiode ts, ein Modulationsgradminimum oder ein Schwellwert τ0 sind;
in Schritt 3 wird ein Eingangssignal U eingegeben;
in Schritt 4 werden die Pilotventile mit dem Eingangssignal U zum öffnen gewählt, abhängig von dem an jedes Pilotventil 8 ausgegebenen Modulationsgrad;
in Schritt 5 beispielsweise im Schritt, der das Einschalten der Pilotventile 8 der Proportional- Blattventile V1 und V3 wählt, werden deren Totzonenbreiten δ1 und δ3 jeweils mit dem Eingangssignal U verglichen;
in Schritt 6 wird eine Pulsdauer berechnet, die an jedes Pilotventil 8 gegeben wird, wenn das Eingangssignal U größer als die Breiten δ1 bzw. δ3 der Totzone ist;
in Schritt 7 wird das Pilotventil 8 mit den Proportional- Blattventilen V1 und V3 eingeschaltet;
in Schritt 8 wird die vom Einschalten an laufende Zeit mit der Pulsperiodendauer pt der PWM-Regelung verglichen;
in Schritt 8 ist die Bedingung tts erfüllt;
in Schritt 9 wird mit der oben genannten Bedingung jedes Pilotventil 8 ausgeschaltet;
in Schritt 10 wird die vom Ausschaltzeitpunkt an laufende Zeit länger als die PWM-Abtastzeitdauer ts;
in Schritt 11 wird die laufende Zeit t auf Null gesetzt und zurückgesprungen zu Schritt 3.
Wenn in Schritt 5 das Eingangssignal U kleiner als die Breiten δ1 und δ3 der Totzone ist, wird der Prozeßfluß mit Schritt 9 fortgesetzt, und die Pilotventile 8 der Proportional-Blattventile V1 und V3 werden ausgeschaltet.
Nun werden die Abflußkennwerte bei der Steuerung oder Regelung der die Vollbrückenkreis bildenden Proportional- Blattventile V1 bis V4 in dem oben angeführten Flußdiagramm erläutert. Zunächst wird ein allgemeines Vollbrückenregelsystem betrachtet. Die Abflußkennwerte des Spulenventils mit vier Öffnungen und Null-Überlappung, welches zu einem allgemeinen Vollbrückenregelsystem gehört, werden aus der nachfolgenden Gleichung berechnet:
worin QL die Laststrommenge, PL den Lastöldruck, d den Ventildurchmesser und Xv das Öffnungsverhältnis des Hauptventils sind. Die obige Gleichung wird durch folgende Ausdrücke in Normalform gebracht:
Fig. 5 zeigt die Beziehungen der in Wirklichkeit strömenden normalisierten Flußmenge QL und der normalisierten Öldruckdifferenz unter der Bedingung konstanter Ventilöffnungsrate jedes Ventils. Die Bezugsströmungsmenge QsM ist gleich der sich bei maximaler Öffnungsbedingung von Ventilen mit vier Öffnungen und Null- Überlappung ergebenden maximalen Strömungsmenge. Die Ausgangsleistung Wv des Ventils ergibt sich aus folgender Beziehung:
Wv = PLQL (8)
Unter Verwendung der Differentialgleichung
wird die maximale Ausgangsleistungsbedingung des Ventils aus der folgenden Gleichung gewonnen:
Die maximale Ausgangsgleichung Wvmax wird aus folgender Gleichung berechnet:
Das Regelsystem, das die oben erwähnten, die Erfindung anwendenden Proportional-Blattventile V1 bis V4 in Vollbrückenanordnung einsetzt wird nun behandelt. Die Abflußkennwerte QL werden aus der folgenden Gleichung berechnet:
worin Xv das Ventilöffnungsverhältnis des Proportionalregeventils ist. Fig. 6 zeigt die Lastflußmengenkennwerte der Proportional-Blattventile V1 bis V4 in Vollbrückenanordnung über dem Ventil­ öffnungsverhältns Xv. Als Ergebnis wird aus einem Vergleich von Gleichung (1) mit Gleichung (12) deutlich, daß die Strömungsmenge der Proportional-Blattventile in Vollbrückenanordnung √mal größer als die des Spulenventils ist. Die Bedingung mit maximaler Ausgangsleistung ist dieselbe wie sie Gleichung 10 angibt. Die maximale Ausgangsleistung Wvmax läßt sich aus folgender Gleichung ermitteln:
Die Ölausgangsleistung ist um das √fache verstärkt gegenüber dem Regelsystem mit Spulenventil.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel des an jedes Pilotventil ausgegebenen Steuersignals, wenn das Eingangssignal U eine Kreisfunktion oder eine Sinusschwingung ist. Es wird deutlich, daß die Pilotventile 8 der Proportional- Blattventile V2 und V4, wenn sie in Öleingabestellung sind, nach Maßgabe des Ein- Ausschaltregelsystems und daß die Pilotventile 8 der sich in Ölabgabestellung befindlichen Proportional-Blattventile V1 und V3 nach Maßgabe des PWM-Regelsystems arbeiten.
Durch die Steuerung des Ölzylinders 2 mit diesem Verfahren ist es möglich, daß die Energiebilanz erhöht wird, weil der Druckverlust kleiner ist als bei der die Stellventile verwendenden Methode. Es ist möglich, daß die Positionsregelgenauigkeit höher ist, weil der Rückdruck des Öls durch die in Ölabgabestellung befindliche ausmessende Regelung höher ist.
Nun wird das Regelverfahren im Falle starker Lastfluktuationen, wie sie bei einem Stanzbearbeitungsprozeß auftreten, beschrieben. Wenn man den Fall betrachtet, daß die auf den Stößel 1 einwirkende Last rasch abnimmt, wie beim. Stanzen, läßt sich der Stößel 1 leicht aufgrund seiner Trägheitskräfte gegen eine Sollposition fahren. Dieses Fahren aufgrund der Trägheit ist das überschießen. Das Überschießen bewirkt eine Erhöhung der Bewegungsdistanz des Stößels 1 sowie eine Totzeit des Regelsystems, wenn der Stößel 1 mit hoher Frequenz betrieben wird. Das überschießen wird so klein wie möglich gehalten. Bei einem herkömmlichen Hydraulikkreis, der ein übliches Stellventil verwendete, ergab sich die Strömungsmengenverstärkung der Spule proportional zu einem Querschnittsverhältnis einer oberen und einer unteren Kammer des Hydraulikzylinders. Die die vorliegende Erfindung anwendende Regelung fügt das Ein- Ausschaltregelsystem und das ausmessende Regelsystem, wie sie oben beschrieben wurden, hinzu, um damit das Überschießen zu verhindern.
Im Normalbetrieb treibt, wenn die Proportional-Blattventile V2 und V3 mit der Ein- Ausschaltregelung und mit der ausmessenden Regelung betrieben werden, der auf die obere Kammer 2U des Hydraulikzylinders einwirkende Öldruck PU, den Stößel 1 mittels des sich nach unten bewegenden Kolbens 10 an, wobei ein in den Figuren nicht gezeigtes Werkstück ausgestanzt wird. Die NC-Steuerung 9 überwacht immer die Geschwindigkeit-Zeit-abhängige Veränderung des Stößels 1 oder des Kolbens 10 und erfaßt den durch Trägheit bewirkten Lauf des Stößels 1 im Moment, wo das Werkstück bei der Stanzbearbeitung ausgestanzt worden ist. Sobald die NC-Steuerung 9 sehr schnelle Geschwindigkeitsfluktuationen mittels eines Geschwindigkeitfühlers erfaßt, gibt sie an das Pilotventil 8 des Proportional-Blattventile V1 den Befehl aus, den durch Trägheit bedingten Lauf des Stößels zu verhindern, indem sie den Rückdruck PL der unteren Kammer 2L des Hydraulikzylinders regelt. Der Stößel 1 hält nicht an, bis die NC-Steuerung das Abschalten der Proportional-Blattventile V2 und V3 befiehlt und den Befehl an das Pilotventil 8 des Proportional-Blattventils V4 zur Aufwärtsbewegung des Stößels 1 ausgibt.
Nun wird die Auswahlmethode erläutert, die automatisch auswählt, ob ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder ein solcher mit hoher Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Last ausgeführt wird. Das Regelverfahren dafür besteht in der Berechnung der Belastung der Stanzbearbeitung aus dem Material und der Dicke des Werkstücks und der Werkzeuggröße, wobei die NC-Steuerung aufgrund der berechneten Werte und der Zeiteinstellung des Bearbeitungsprozesses entweder den hohe Geschwindigkeit bewirkenden Hydraulikkreis des Stößels 1 oder den eine hohe Ausgangsleistung bewirkenden Hydraulikkreis des Stößels 1 wählt und die optimalen Befehle an die Proportional- Blattventile ausgibt.
Der für hohe Ausgangsleistung maßgebliche Hydraulikkreis oder Leistungshydraulikkreis ist derselbe Hydraulikkreis, wie der oben erwähnte normale Hydraulikkreis. Die Last wird überschlägig aus dem Querschnitt des Kolbens 10 multipliziert mit dem Öldruck der oberen Kammer 2U berechnet. Der Hydraulikkreis für hohe Geschwindigkeit oder der hydraulische Geschwindigkeitskreis befiehlt du Einschalten der Proportional-Blattventile V1 und V2, die den Stößel 1 nach unten bewegen und gibt den Befehl, die Proportional-Blattventile V3 und V4 auszuschalten. Die Strömung kann wirksam zirkulieren durch die Addition des Öldrucks zur oberen Kammer 2U des Hydraulikzylinders 2 über das Proportional-Blattventil V3, von der Hydraulikpumpe 3 zum Abgabeöldruck zur oberen Kammer 2U, vom Hydraulikzylinder 2 durch die Proportional-Blattventile V1 und V2, von der unteren Kammer 2L des Hydraulikzylinders 2; im Detail geht die Strömung von der unteren Kammer 2L, fließt durch die T-Öffnung zur P-Öffnung des Hauptventils des Proportional-Blattventils V1 und fließt von der P-Öffnung zur T-Öffnung des Hauptventils 7 des Proportional- Blattventils V2. Als Ergebnis wird die normale Strömungsrate der Hydraulikpumpe und damit die Abwärtsgeschwindigkeit des Stößels 1 erhöht. Zum Beispiel wird, wenn ein Zylinderdurchmesser des Hydraulikzylinders 2 zu 125 mm und der Stabdurchmesser zu 29 mm angenommen werden, die Abwärtsgeschwindigkeit des Stößels 1 1,5 mal größer als bei den normal eingestellten Zuständen. Bei Verwendung dieses Hydraulikkreises wird die Stanz- oder Pressenleistung im Falle des Geschwindigkeitshydraulikkreises verringert, weil sich die Ausgangslast als Querschnitt des Kolbens 10 multipliziert mit dem Öldruck in der oberen Kammer 2U des Hydraulikzylinders ergibt.
Im Fall der Aufwärtsbewegung des Stößels 1 erhalten die Proportional-Blattventile V1 und V3 denselben Befehl wie ein Hydraulikkreis im normalen Zustand.
Um zu verhindern, daß ein Stanzprozeß wegen zu kleiner Ausgangslast im Geschwindigkeitshydraulikkreis aufgrund falscher Eingangsdaten zur NC-Steuerung nicht arbeiten kann, genügt es zur Ansteuerung des Stößels 1, daß die NC-Steuerung 9 den Proportional-Blattventilen V1 bis V4 befiehlt, momentan den Hydraulikkreis zu wechseln, wenn der Kolben 10 vor dem unteren Totpunkt stoppt, indem die Stellung und Geschwindigkeit des Kolbens 10 des Hydraulikzylinders 2 oder des Stößels 1 unter Verwendung eines Fühlers erfaßt werden. Das oben beschriebene Regelsystem ist ein digitales Regelsystem, das eine NC-Steuerung 9 verwendet. Damit lassen sich die gesetzten Betriebsparameter, wie die Strukturänderung des Hydraulikzylinders und die Geschwindigkeitsregelung des Stößels 1 durch das Setzen der Parameter in der NC-Steuerung 9 und der Informationen von den Fühlern leicht verändern. Das digitale Regelsystem hat den Vorteil der Störungsfreiheit und Sicherheit.

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels (1) eines Hydraulikzylinders (2) in einer hydraulischen Presse, bei dem vier Proportional-Blattventile (V1-V4) in einem Hydraulikkreis so verbunden sind, daß ein hydraulischer Vollbrückenkreis gebildet ist, wobei der Hydraulikkreis eine Hydraulikpumpe (3) und einen Hydraulikzylinder (2) hat, um den Stößel (1) der hydraulischen Presse nach oben und unten zu bewegen, und jedes der Proportional-Blattventile (V1-V4) ein blattförmiges Hauptventil (7) und ein Pilotventil (8) zur Steuerung der Bewegungen des Hauptventils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - im Falle eines Bearbeitungsvorgangs mit großen Last­ fluktuationen, wie z. B. bei einer Stanzbearbeitung, das in Öldruckeinspeisestellung befindliche Proportional-Blattventil, durch Einströmen von Drucköl in die untere Kammer (2L) des Hydraulikzylinders (2) schnell betrieben wird, sobald die Stanzlast schnell abnimmt, und
  • - die untere Kammer (2L) des Hydraulikzylinders (2) mit Drucköl beaufschlagt wird, um zu verhindern, daß der Stößel (1) über eine Sollposition hinausschießt.
2. Verfahren zur Regelung des Antriebs eines Stößels (1) eines Hydraulikzylinders (2) einer hydraulischen Presse nach Anspruch 1, welches aufweist:
  • - Stellen zweier in Drucköleinspeisestellung befindlicher Proportional-Blattventile in den Einschaltzustand und der zwei übrigen Proportional-Blattventile, die in Druckölabgabe­ stellung sind, in den Ausschaltzustand, wodurch eine Hydraulikkreiskombination gewählt werden kann, bei der die Arbeitsgeschwindigkeit des Hydraulikzylinders Vorrang vor allen anderen Betriebszuständen hat in Übereinstimmung mit einer von einer Betriebssteuereinrichtung, wie z. B. einer NC-Steuerung (9) berechneten Bearbeitungslast, und
  • - falls die benötigte Bearbeitungslast größer als eine berechnete Bearbeitungslast ist, wird die Bewegungs­ geschwindigkeit des Stößels erfaßt und dann eines der beiden Proportional-Blattventile, die in Drucköleinspeisestellung sind, ausgeschaltet und die zwei restlichen Proportional- Blattventile, die in Druckölabgabestellung sind, eingeschaltet, unmittelbar vor dem Stop des Stößels (1), wodurch eine Veränderung der Hydraulikkreiskombination freigegeben wird.
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