DE2544794A1

DE2544794A1 - Hydraulische presse mit konstantspeicher

Info

Publication number: DE2544794A1
Application number: DE19752544794
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Ing Kreiskorte
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1975-10-07
Filing date: 1975-10-07
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2544794B2

Description

"Hydraulische Presse mit Konstantspeicher"
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse mit Konstantspeicher, bestehend aus einem Pressengestell, einem hydraulischen Antrieb, einerÖlpumpe und mindestens einem Speicher.
Bekannt sind hydraulische Pressen, deren Hydraulik-Anlage im allgemeinen eine wasserhydraulische Anlage, direkt an den Arbeitskolben der Presse angeschlossen ist. Für den ersten Teil des Arbeitshubes, den Bewegungshub, sind erheblich geringere Kräfte erforderlich als für den Preßhub zum Verformen des Werkstückes.
Die Hydraulik-Anlage muß für den Preßhub ausgelegt sein. Bei zwei Zylindern für den Bewegungs- und Preßhub ergeben sich für den Bewegungshub bei kleinerem Zylinderdurchmesser höhere Vorschubgeschwindigkeiten. Um die aufwendige Hydraulik-Anlage klein zu halten, werden zwischen dem Arbeitszylinder und der Hydraulikpumpe Speicher angeordnet, die kontinuierlich mit einer geringeren Menge aufgeladen werden, als sie während der Dauer des Preßhubes erforderlich ist. Gleichwohl ist der Aufwand für die zu installierende Leistung erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß bei geringer installierter Pumpenleistuny und geringem sonstigen konstruktiven Aufwand genau einstellbare Preßhübe hoher Geschwindigkeit und kurzen Berührungszeiten zwischen Werkstück und Werkzeug erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der hydraulische Antrieb besteht aus einem Arbeitszylinder mit einem Arbeitskolben größeren Durchmessers und einem Bewegungszylinder mit einem Bewegungskolben kleineren Durchmessers, daß die Kolben mit Abstand fest miteinander verbunden sind, daß der Arbeitszylinder aus einem Speicher über ein Wegeventil und der Bewegungszylinder aus einem weiteren Speicher über ein weiteres Wegeventil gespeist werden.
Das Wegeventil für den Bewegungszylinder wird erfindungsgemäß zweckmäßig als Servoventil innerhalb eines geschlossenen Regelkreises ausgebildet.
Dieser Regelkreis besteht gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus einem Sollwertgeber, einem Regelverstärker, dem Servoventil für die Speisung des Bewegungszylinders, einem Wegaufnehmer und einem Meßverstärker.
Durch die Einschfitung eines hydraulischen Systemes wird der Arbeitskolben mit Hilfe des Bewegungskolbens in eine vorbestimmte Ausgangsstellung, z.B. kurz vor Beginn des Preßhubes gebracht und dann seinerseits von dem hydraulischen Hauptsystem beaufschlagt. Die sehr kurze Berührungszeit zwischen Werkzeug und Werkstück während des Preßhubes trägt zur Schonung des Werkzeuges beachtlich bei.
Das für den eigentlichen Preßvorgang benötigte Hydraulikmedium wird einem Speicher entnommen, der während der Stillstands- und Bewegungszeit der Presse aufgeladen wird. Für die Vorschubgeschwindigkeit des Arbeitskolbens ist nicht die Pumpenleistuncj, sondern der Querschnitt der Rohrleitung zwischen Arbeitskolben und Speicher und der Öffnungsquerschnitt des in dieser Leitung angeordneten Wegeventiles bestimmend. Dieses Ventil kann unmittelbar am Arbeitszylinder angeflanscht werden und einen größeren Durchgangsquerschnitt haben als die bekannten Servoventile, so daß die Pressen für größere Kräfte und kürzere Arbeitszeiten bei vergleichsweise geringerer installierter Hydraulikleistung ausgelegt werden können.
Das Wegeventil für den Arbeitszylinder kann erfindungsgemäß sowohl als Ventil mit Schaltstellungen als auch proportional arbeitendes Ventil innerhalb eines weiteren geschlossenen Regelkreises ausgebildet sein. Im letzteren Falle besteht ds Regeleinrichtung aus dem Sollwertgeber, dem Wegaufnehmer und dem Verstärker aus dem Regelkreis für die Speisung des Bewegungszylinders und einem weiteren Regelverstärker und dem Servoventil für die Speisung des Arbeitszylinders.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ölvolumen des Speichers für den Arbeitszylinder derart dosiert, daß es gleich dem Volumen für den vorgesehenen Preßhub in dem Arbeitszylinder ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Presse, bei der die Speisung des Bewegungszylinders über einen geschlossenen Regelkreis erfolgt.
Die hydraulische Presse gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus dem Pressengestell 1, dem Arbeitskolben 2, dem Arbeitszylinder 3, dem Bewegungskolben 4, dem Bewegungszylinder 5 und den Speichern 6 und 7. Die für den Antrieb der Presse benötigte Ölmenge liefert die Pumpe 8 aus dem Tank 9 über die Speicher 6 und 7. Speicher 6 dient zur Versorgung des Arbeitszylinders 3 und Speicher 7 zur Versorung des Bewegungszylinders 5. Zur Absicherung der Hydraulik-Anlage gegen zu hohe Drucke ist in der Druckleitung der Pumpe 8 ein Druckbegrenzungsventil lo angeordnet.
Nachstehend wird der Arbeitsablauf der Hydraulikpresse beschrieben: Ausganyspunkt ist die oberste Stellung der Hydraulikkolben.
Nachdem die Anlage eingeschaltet ist und die Speicher gefüllt sind, wird von einem Sollwertgeber 11 ein Signal an einen Regelverstärker 12 gegeben. Dieser betätigt das Servoventil 13 in die Stellung, in der Öl für die Speisung des Bewegungszylinders 5 freigegeben wird. Der Bewegungskolben 4 und damit der mit ihm fest verbundene Arbeitskolben 2 bewegen sich nach unten. Diese Abwärtsbewegung wird auf einen Wegaufnehmer 14 übertragen. Das Ausgangssignal des Wegaufnehmers 14 wird im Meßverstärker 15 in ein dem Weg proportionales Signal umgewandelt, das im Regelverstärker 12 mit dem Sollwertsignal verglichen wird. Abweichungen der beiden Signale werden im Regelverstärker 12 verarbeitet und geben Korrektursignale an das Servoventil 13 für den Bewegungszylinder 5. Der Regelverstärker 12, das Servoventil 13, der Bewegungszylinder 5, der Wegaufnehmer 14 und der Meßverstärker 15 bilden also einen geschlossenen Regelkreis, der die Bewegung des Bewegungskolbens 4 proportional einem vom Sollwertgeber 11 kommenden elektrischen Signal ermöglicht. Auf diese Weise wird der Arbeitskolben 2 in eine genau festgelegte Position bis kurz vor oder auf das Werkstück 16 gefahren. Wärend des zweiten Teiles des Arbeitshubes, des Preßhubes der durch Umschalten des Wegeventils 17 eingeleitet wird, wird der Arbeitskolben 2 über das Wegeventil 17 aus dem Speicher 6 beaufschlagt, der zuvor mit einer dem Preßhub entsprechend dosierten Ölmenge gefüllt wurde. Diese Ölmenge bewirkt eine vorbestimmte Fortsetzung der Bewegung des Arbeitskolbens 2, die der im Speicher 6 dosierten Ölmenge entspricht. Da die Ausgangsposition des Arbeitskolbens 2 durch das oben beschriebene Servosystem 11 bis 15 bestimmt war, ist auch die Endposition des Arbeitskolbens festgelegt.
Nachdem der Arbeitskolben 2 den Preßhub durchgeführt hat, wird das Wegeventil 17 wieder umgeschaltet und der Bewegungskolben 4 im Bewegungszylinder 5 in die Ausgangsposition zurückbewegt.
Das im-Arbeitszylinder 3 vorhandene Öl wird dabei über das Wegeventil 17 in den Tank 9 zurückgefördert.
Während der Arbeitspause füllt die Pumpe 8 den Speicher 6 wieder mit der vorbestimmten Druckölmenge, die z.B. durch einen Enschalter 18 vorgegeben werden kann, der das Ölventil 19 in der Druckleitung der Pumpe 8 schaltet.
Es ist aber erfindungsgemäß auch möglich, daß die Speisung des Arbeitszylinders 3 außer der des Bewegungszylinders 5 innerhalb eines weiteren geschlossenen Regelkreises entsprechend einer elektrisch vorgegebenen Funktion erfolgt.
In diesem Fall wird ab einer bestimmten Kolbenstellung während des Arbeitshubes der Regelkreis 4, 12 bis 15 für den Bewegungskolben abgeschaltet einem weiteren Regelverstärker 20 für den Arbeitszylinder ein Sollwert vorgegeben, der das nunmehr als Servoventil ausgebildete Wegeventil 17 für den Arbeitszylinder proportional steuert, das im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nur geschaltet bzw. um einen bestimmten Betrag geöffnet wird.
Der weitere geschlossene Regelkreis besteht aus dem Regelverstärker 20 für den Arbeitszylinder 3, dem Bewegungszylinder 5, dem Wegaufnehmer 14, dem Meßverstärher 15 und dem nunmehr als Servoventil ausgebildeten Wegeventil 17 für den Arbeitszylinder.
Die Ölmenge, mit der der Speicher für den Arbeitszylinder zu füllen ist, braucht nicht mehr dosiert zu werden, das Ölventil 19 kann entfallen und statt der Speicher 6 und 7 kann ein gemeinsamer Speicher zum Einsatz kommen. Die Speicher werden in jedem Falle mit einem kompressiblen Medium aus einer Gasflasche 21 beaufschlagt. Weiter ist eine genaue Positionierung des Arbeitskolbens 2 vor der zweiten Arbeitsphase nicht erforderlich. Das Signal zum Umschalten vom Regelkreis für den Bewegungszylinder zum Regelkreis für den Arbeitszylinder kann wegabhängig vom Meßverstärker 15 oder kraftabhängig von einem nicht dargestellten Druck- bzw. Kraftaufnehmer gegeben werden.
Patentansprüche: L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: )Hydraulische Presse mit Konstantspeicher, bestehend aus einem Pressengestell, einem hydraulischen Antrieb, einer Ölpumpe und mindestens einem Speicher, dadurch aekennnzeichnet, daß der hydraulische Antrieb besteht aus einem Arbeitszylinder (3) mit einem Arbeitskolben (2) größeren Durchmessers und einem Bewegungszylinder (5) mit einem Bewegungskolben (4) kleineren Durchmessers, daß die Kolben (2 und 4) mit Abstand fest miteinander verbunden sind, daß der Arbeitszylinder (3) aus einem Speicher (6) über ein Wegeventil (17) und der Bewegungszylinder (5) aus einem weiteren Speicher (7) über ein weiteres Wegeventil (13) gespeist werden.
2. Hydraulische Presse nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß das Wegeventil (13) für den Bewegungszylinder (5) als Servoventil innerhalb eines geschlossenen Regelkreises ausgebildet ist.
3. Hydraulische Presse nach Anspruch 2, dadurch qekennzeichnet, daß der Regelkreis besteht aus einem Sollwertgeber (11), einem Regelverstärker (12), dem Servoventil (13) für die Speisung des Bewegungszylinders (5), einem Wegaufnehmer (14) und einem Meßverstärker (15).
4. Hydraulische Presse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch qekennzeichnet, daß das Wegeventil (17) für den Arbeitszylinder (3) als Ventil mit festen Schaltstellungen ausgebildet ist.
5. Hydraulische Presse nach Anspruch 4, dadurch qekennzeichnet, daß die festen Einstellungen des Wegeventils (17) zur Veränderbarkeit der Geschwindigkeit des Arbeitssystems justierbar sind.
6. Hydraulische Presse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölvolumen des Speichers (6) für den Arbeitszylinder (3) derart dosiert ist, daß es gleich dem Volumen für den vorgesehenen Preßhub in dem Arbeitszylinder (3) ist.
7. Hydraulische Presse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzufuhr zum Speicher (6) automatisch abschaltbar ist, sobald das vorgesehene Ölvolumen errreicht ist.
8. Hydraulische Presse nach Anspruch 1 bis 7, dadurch vekennzeichnet, daß das Wegeventil (17) für den Arbeitszylinder (3) als Servoventil innerhalb eines weiteren geschlossenen Regelkreises ausgebildet ist.
9. Hydraulische Presse nach Anspruch 8, dadurch qekennezeichnet, daß der Regelkreis besteht aus dem Sollwertgeber (11), einem Regelverstärker (20), dem Servoventil (17) für die Speisung des Arbeitszylinders (3), dem Wegaufnehmer (14) und dem Meßverstärker (15).