DE3539240A1

DE3539240A1 - Method of operating tools controlled by pressure medium and apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: DE3539240A1
Application number: DE19853539240
Authority: DE
Inventors: Harry Alho
Original assignee: MORA HYDRAULICS AB
Current assignee: MORA HYDRAULICS AB
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1985-11-05
Publication date: 1987-05-07

Abstract

A method of operating tools controlled by pressure medium, in particular hydraulically driven shears, is shown. Here, the pressure medium is fed with a pulsating pressure, at least in the working state of the tool, the pulse rate corresponding to the resonance frequency of the tool. In this way, it is possible to considerably increase the productive capacity of the tool without having to work with increased pressures. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben druck mittelgesteuerter Werkzeuge, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating pressure medium-controlled tools, and a device for Execution of the procedure.

In manchen Fällen werden Werkzeuge über Druckmittel ge steuert, also z. B. über Preßluft, Hydrauliköl oder dgl. Dies ist dann von Vorteil, wenn z. B. nur explosionsge schützte Werkzeuge am Einsatzort verwendet werden dürfen oder wenn das Werkzeug trotz hoher Anforderungen an seine Leistung leicht ausgebildet sein soll. In diesem Fall wird dann die Antriebsleistung eines (schweren) Elektromotors über eine Druckmittelpumpe umgesetzt und über eine Leitung dem Werkzeug zugeführt.In some cases, tools are ge over pressure medium controls, e.g. B. over compressed air, hydraulic oil or the like. This is advantageous if, for. B. only explosionsge Protected tools may be used on site or if the tool despite high demands on its Performance should be easy. In this case then the drive power of a (heavy) electric motor implemented via a pressure medium pump and via a line fed to the tool.

Auch wenn die besonders schweren Systembestandteile - z. B. der Elektromotor - nicht im Werkzeug angeordnet wer den müssen, so ist es dennoch in vielen Fällen unvermeid bar, daß die Antriebsmittel für das Werkzeug, die vom Druck mittel beaufschlagt werden, aufgrund hoher Leistungsanfor derungen schwer und unförmig sind.Even if the particularly heavy system components - e.g. B. the electric motor - not arranged in the tool who it is inevitable in many cases bar that the drive means for the tool by the pressure be charged due to high performance requirements changes are heavy and bulky.

Ausgehend von oben genannten Stand der Technik ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrei ben druckmittelgesteuerter Werkzeuge dahingehend weiterzu bilden, daß bei gleicher Antriebsleistung bzw. bei gleicher Leistung der druckmittelgesteuerten Antriebsteile eine höhe re Arbeitsleistung erzielbar wird.Based on the above-mentioned prior art, it is up Object of the present invention, a method for operating pressure-controlled tools form that with the same drive power or at the same Performance of the pressure-controlled drive parts a height re work performance is achievable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Druckmittel zumindest in dem Arbeitszustand des Werk zeuges mit einem pulsierenden Druck zuführt, wobei die Puls rate der Resonanzfrequenz des Werkzeuges entspricht. Wenn man beispielsweise eine hydraulisch angetriebene Schere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibt, so wird beim Öffnen das Druckmittel nicht pulsierend - also mit Gleichdruck - betrieben, beim Schließen der Schere wird das Druckmittel aber zumindest dann pulsierend zugeführt, wenn die Schere auf Widerstand trifft. Dadurch, daß das Werkzeug mit einem pulsförmig verlaufenden Druck betrieben wird, kann eine Leistungssteigerung erreicht werden, indem kinetische Energie in die Arbeitsenergie umgeformt wird. Es sind damit höhere Kräfte erzielbar - z. B. beim Schnei den - als dies mit einem reinen Gleichdruck der Fall wäre. Ganz wesentlich läßt sich dieser Effekt dadurch steigern, daß man das Werkzeug bei seiner Resonanzfrequenz betreibt. Das gesamte Werkzeug, gegebenenfalls einschließlich des Werkstückes, wird dann als Schwingungssystem betrachtet und bei der ihm eigenen (bzw. bei einer der ihm eigenen) Resonanzfrequenzen betrieben, so daß die Dämpfungsverlu ste im System minimiert werden.This object is achieved in that the pressure medium at least in the working state of the plant supplies with a pulsating pressure, the pulse rate corresponds to the resonance frequency of the tool. If for example, a hydraulically driven pair of scissors operates according to the inventive method, so the pressure medium does not pulsate when opening - i.e. with Equal pressure - operated when the scissors are closed however, the pressure medium is at least then supplied in a pulsating manner, when the scissors meet resistance. Because that Tool operated with a pulsating pressure an increase in performance can be achieved by kinetic energy is transformed into working energy. Higher forces can be achieved with it - e.g. B. in the snow the - than would be the case with a pure equal pressure. This effect can be increased significantly by that the tool is operated at its resonance frequency. The entire tool, including the tool if necessary Workpiece, is then considered as a vibration system and his own (or one of his own) Operated resonance frequencies, so that the attenuation loss be minimized in the system.

Vorteilhafterweise überlagert man dem pulsierenden Druck einen Gleichdruck, wodurch die Arbeitsweise des Werkzeuges wesentlich ruhiger wird, der vorgenannte Effekt der Kraft steigerung dennoch beibehalten bleibt.The pulsating pressure is advantageously superimposed a constant pressure, which makes the tool work the aforementioned effect of force becomes much calmer increase is still maintained.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er findungsgemäßen Verfahrens paßt man die Pulsrate dadurch der Resonanzfrequenz des Werkzeugs an, daß man mindestens einen Arbeitsparameter (Kraft, Geschwindigkeit oder dgl.) des Werkzeugs mißt und als Rückkopplungsgröße zur Einstel lung der Pulsrate verwendet. Auf diese Weise ist es mög lich, das erfindungsgemäße Verfahren selbsttätig ablaufen zu lassen, also ohne daß man die Resonanzfrequenz des Werk zeuges einstellen muß.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention adjusts the pulse rate the resonance frequency of the tool that at least a working parameter (force, speed or the like) of the tool and as a feedback variable for the setting pulse rate used. This way it is possible Lich, the method according to the invention run automatically to leave, so without having the resonance frequency of the work must set stuff.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein druckmittelgesteuer tes Werkzeug, insbesondere eine hydraulisch angetriebene Schere, mit einer Druckmittelzuführung, mindestens einem Arbeitszylinder und mit Steuer-/Schaltmitteln für das Druckmittel gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Steuer-/Schaltmittel mit einer steuerbaren Ansteuer einheit in gesteuerter Verbindung stehen und daß die An steuereinheit derart ausgebildet ist, daß das Druckmittel mindestens teilweise pulsierend mit einer definierten Puls rate zugeführt wird, wobei die Pulsrate der Resonanzfre quenz des Werkzeuges entspricht. Die Schwingfrequenz wird somit über eine gesonderte Ansteuereinheit eingestellt, während die Steuer-/Schaltmittel gegebenenfalls in der üblichen Weise ausgestaltet sein können.The task is still controlled by a pressure medium tes tool, especially a hydraulically driven Scissors with a pressure medium supply, at least one Working cylinder and with control / switching means for that Pressure medium released, which is characterized in that the control / switching means with a controllable control unit in a controlled connection and that the An Control unit is designed such that the pressure medium at least partially pulsating with a defined pulse rate is supplied, the pulse rate of the resonance frequency tool sequence. The oscillation frequency is thus set via a separate control unit, while the control / switching means in the can be designed in the usual way.

Vorzugsweise ist die Ansteuereinheit mit mindestens einem Meßwertaufnehmer verbunden, der die Bewegung des Werk zeuges oder die auf das Werkzeug wirkende Kraft mißt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein "Schwingungssy stem" aufzubauen, bei dem auch das Werkstück in seinen Eigenschaften miterfaßt wird, das Werkstück bildet also dann ein Teil des Schwingungssystems. Am Ort des Werk stückes ergeben sich dann die maximalen Schwingungsampli tuden (hinsichtlich der Kraft bzw. hinsichtlich der Ge schwindigkeit des Werkzeuges). In diesem Fall kann man die Arbeitsfrequenz des Werkzeuges sowohl von Hand, als auch automatisch einstellen.The control unit is preferably provided with at least one Sensor connected to the movement of the work or the force acting on the tool. With this arrangement it is possible to create a "vibration system stem "in which the workpiece is also in its Properties is recorded, so the workpiece forms then part of the vibration system. At the place of work Then the maximum vibration amplitudes result tuden (in terms of strength or in terms of Ge speed of the tool). In this case, you can Working frequency of the tool both by hand and set automatically.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist die Ansteuereinheit derart ausgebildet und mit den Steuer-/Schaltmitteln verbunden, daß die Schleifenver stärkung zwischen Meßwert und Druck des Druckmittels größer als 1 ist. Dadurch ist das Kriterium für die selbsterregte Schwingung gewährleistet, wobei - wie oben ausgeführt - das Werkstück in das Schwingungssystem miteinbezogen ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei dieser Anordnung da hingehend, daß die Pulsbeaufschlagung des Werkzeugs erst dann beginnt, wenn das Werkzeug tatsächlich mit dem Werk stück gekoppelt ist. Vor der Ankoppelung an das Werkstück (z. B. vor dem Zupacken der Schere) ist der Ausgang des Meßwertaufnehmers gleich Null, so daß noch keine Schwin gung auftritt. Sobald der Ausgang des Meßwertaufnehmers steigt beginnt die Schwingung, wobei sich die Resonanz frequenz selbsttätig einstellt.In a particularly preferred embodiment of the invention the control unit is designed and with connected to the control / switching means that the Schleifenver Strengthening between measured value and pressure of the pressure medium greater than 1. This is the criterion for the self-excited Vibration guaranteed, whereby - as stated above - the workpiece is included in the vibration system. Another advantage results from this arrangement going that the pulse application of the tool then starts when the tool actually works piece is coupled. Before coupling to the workpiece (e.g. before grabbing the scissors) is the exit of the Transducer zero, so that no Schwin supply occurs. As soon as the output of the sensor the vibration begins to rise, increasing the resonance frequency automatically.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist die Ansteuereinheit mit Steuer-/Schaltmitteln verbunden, welche in der Druckmittelleitung eines zusätz lichen Druckmittelzylinders sitzen. Die Arbeitskolben stange des zusätzlichen Druckmittelzylinders ist hierbei wirkungsmäßig parallel zur Arbeitskolbenstange des "Haupt-" Arbeitszylinders angeordnet. Auf diese Weise ist es mög lich je nach Bedarf den zusätzlichen Zylinder mit einem pulsierenden Druck zu beaufschlagen, wobei die Pulsampli tuden unabhängig von den Gleichdruckamplituden eingestellt werden können. Hierin liegt insofern ein besonderer Vorteil, als eine schnelle Umsteuerung von Ventilen bei hohen Ar beitsdrücken oftmals recht aufwendig ist. Wenn man bei spielsweise eine hydraulisch angetriebene Schere mit Spit zendrücken von über 1000 bar betreibt, so muß für die Aus bildung eines "Pulsators" bereits ein recht hoher Aufwand getrieben werden. Mit der beschriebenen Anordnung ist es hingegen möglich, den zusätzlichen Zylinder in einem Druck bereich von z. B. 100 bar zu betreiben. Die resultierenden Kräfte werden dann durch die Parallelschaltung der Arbeits kolbenstangen addiert, so daß z. B. eine 1000 Kilopond- Gleichkraft von einer 100 Kilopond(Spitze-Spitze)wechsel kraft überlagert wird.In a further preferred embodiment of the invention is the control unit with control / switching means connected, which in the pressure medium line of an additional pressure cylinder. The working pistons rod of the additional pressure cylinder is here effectively parallel to the working piston rod of the "main" Working cylinder arranged. This way it is possible the additional cylinder with a to apply pulsating pressure, the pulse ampli tuden set independently of the constant pressure amplitudes can be. This is a particular advantage in that as a quick reversal of valves at high Ar press is often quite complex. If you look at for example, a hydraulically driven scissors with a spit pressures of over 1000 bar operates, so must for the Aus Formation of a "pulsator" is already quite an effort to be driven. With the arrangement described it is however, the additional cylinder possible in one print range of z. B. to operate 100 bar. The resulting Forces are then working through the parallel connection piston rods added, so that z. B. a 1000 kilopond Equilibrium from a 100 kilopond (tip-tip) change force is superimposed.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.Further preferred embodiments of the invention result itself from the following examples.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese im fol genden anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigt:For a better understanding of the invention, this is in fol described in more detail with the help of illustrations. Here shows:

Fig. 1 eine hydraulische Schere in schematisierter Dar stellung, Fig. 1 is a schematic hydraulic shear position in Dar,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung entsprechend des kennzeichnenden Bereichs II aus Fig. 1, Fig. 2 is a representation in accordance with the characterizing portion II of FIG. 1,

Fig. 3 eine hydraulische Schaltung für das Werkzeug nach Fig. 1, Fig. 3 shows a hydraulic circuit for the tool according to Fig. 1,

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung einer ersten Aus führungsform einer Ansteuereinheit mit Steuer-/ Schaltmitteln, Fig. 4 is a schematic representation of a first form from execution of a drive unit with control / switching means,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Ansteuerein heit mit Steuer-/Schaltmitteln, Fig. 5 shows a second embodiment of a Ansteuerein integrated with control / switching means,

Fig. 6 eine erste Ausführungsform eines Reglers, der im Zusammenhang mit der Anordnung nach Fig. 4 verwend bar ist, Fig. 6 shows a first embodiment of a controller, which is in connection with the arrangement of FIG. 4 verwend bar,

Fig. 7 eine Ausführungsform eines Reglers, der im Zusam menhang mit der Schaltung nach Fig. 5 verwendbar ist, und Fig. 7 shows an embodiment of a controller which can be used in conjunction with the circuit of Fig. 5, and

Fig. 8 eine schematisierte Darstellung des Frequenzganges der Schaltung nach Fig. 6. Fig. 8 is a schematic representation of the frequency response of the circuit of Fig. 6.

In Fig. 1 ist als Beispiel eines druckmittelgesteuerten Werkzeuges eine hydraulische Rettungsschere gezeigt, die zwei zangenartige Scherenhälften 22, 23 aufweist, die über Lenker 42, 43 mit dem Arbeitskolben (hier nicht gezeigt) eines Arbeitszylinders 20 verbunden sind. Die gesamte An ordnung wird an einem Tragegriff 25 gehalten, der Betäti gungsknöpfe 13, 14 aufweist, welche Betätigungssignale auf eine elektrische Steuerleitung 10 geben. Die elektri sche Steuerleitung 10 ist mit einem hier nicht näher dar gestellten Druckmittelaggregat verbunden, von dem eben falls die Druckmittelleitungen 11 und 12 kommen, die über Schnellverschlüsse 40 und 41 an das Werkzeug angeschlos sen sind. Sobald einer der Druckknöpfe 13/14 betätigt wird, wird Druckmittel aus den Leitungen in den Arbeitszylinder geführt, so daß sich die Zangenhälften 22, 23 schließen und hierbei um die Achse 44 verschwenken.In Fig. 1 a pressure-medium operated tool, as an example shown a hydraulic rescue shears, the two pincer-like scissor halves 22, 23 which (not shown here) via connecting rods 42, 43 with the working piston of a working cylinder 20 are connected. The entire order is held on a handle 25 , the actuation buttons 13 , 14 , which give actuation signals to an electrical control line 10 . The electrical cal control line 10 is connected to a pressure medium unit, not shown here, from which if the pressure medium lines 11 and 12 come, which are connected to the tool via quick-release fasteners 40 and 41 . As soon as one of the pushbuttons 13/14 actuated, pressure medium is fed from the conduits into the working cylinder, so that the clamp halves 22, 23 close and thereby pivot about the axis 44th

An einem der Lenker 42 ist - wie in Fig. 2 gezeigt, ein Dehnmeßstreifen 72′ aufgeklebt. Über diesen Dehnmeßstrei fen 72 wird die auf die Scherenhälften 22, 23 wirkende Kraft (indirekt) gemessen. Selbstverständlich können auch andere Anordnungen zur Kraftmessung verwendet werden bzw. an anderen Stellen angebracht sein. Wesentlich ist hierbei, daß die Kraft im Gesamtsystem gemessen wird.On one of the links 42 - as shown in Fig. 2, a strain gauge 72 'is glued. About this Dehnmeßstrei fen 72 , the force acting on the scissor halves 22 , 23 (indirectly) measured. Of course, other arrangements for force measurement can also be used or attached at other locations. It is essential that the force is measured in the overall system.

In Fig. 3 ist in schematisierter Darstellung eine hydrau lische Schaltung beschrieben, mit der das in Fig. 1 ge zeigte Werkzeug betrieben werden kann. Wie aus Fig. 3 er sichtlich, mündet die Druckmittelleitung 12 in den von der Kolbenstange 21 des Arbeitskolbens 49 durchsetzten Zylin derraum der Kolben-Zylindereinheit 20, während die Druck mittelleitung 11 in den der Kolbenstange 21 abgewandten Zylinderraum führt.In Fig. 3, a hydrau lic circuit is described in a schematic representation, with which the ge shown in Fig. 1 tool can be operated. As it is apparent from FIG. 3, the pressure medium line 12 opens into the cylinder chamber 20 of the piston rod unit 21 penetrated by the piston rod 21 of the working piston 49 , while the pressure medium line 11 leads into the cylinder chamber facing away from the piston rod 21 .

Die Druckmittelleitung 11 umfaßt innerhalb einer Druck steigerungseinheit einen Niederdruckteil 11′, in dem ein druckgesteuertes Rückschlagventil 8 angeordnet ist. Wei terhin ist ein parallel dazu geschalteter Hochdruckteil 32 mit einem reziprokierenden Drucksteigerungsventil 7 vorgesehen. Die Drucksteuerung des Rückschlagventils 8 erfolgt durch den Druck in der Druckmittelleitung 12 über eine Drucksteuerleitung 26.The pressure medium line 11 comprises within a pressure increasing unit a low pressure part 11 ', in which a pressure-controlled check valve 8 is arranged. Wei terhin a parallel connected high-pressure part 32 is provided with a reciprocal pressure increase valve 7 . The pressure control of the check valve 8 is carried out by the pressure in the pressure medium line 12 via a pressure control line 26 .

Das Drucksteigerungsventil 7 umfaßt einen Differentialkol ben 27 mit einem Flächenverhältnis von z. B. 6,5 : 1. Mittels dieses Differentialkolbens ist bei erhöhtem Widerstand auf das Werkzeug und damit auf den Arbeitskolben 49 eine schlagartige Erhöhung des Arbeitsdruckes von z. B. 100 bar auf etwa 1400 bar möglich. Es wird dann der Hochdruckteil der Druckmittelleitung 11 wirksam.The pressure increase valve 7 includes a Differentialkol ben 27 with an area ratio of z. B. 6.5: 1. By means of this differential piston with increased resistance to the tool and thus to the working piston 49 a sudden increase in the working pressure of z. B. 100 bar to about 1400 bar possible. The high-pressure part of the pressure medium line 11 then becomes effective.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung des 2-Wege-Ventils 16 (im gezeigten Zustand wird der Berührungsschalter 14 ge mäß Fig. 1 betätigt) ist das reziprokierende Drucksteige rungsventil 7 außer Funktion. Der Arbeitskolben 49 wird im Arbeitszylinder 20 in seine linke Ausgangsstellung ver schoben, so daß sich die Scherenhälften 22, 23 öffnen. Das druckgesteuerte Ventil 8 ist geöffnet. Die Öffnung dieses Ventils erfolgt durch den über die Druckmittelleitung 26 einwirkenden Druck. Durch das geöffnete Rückschlagventil 8 kann das Druckmittel aus dem der Kolbenstange 21 abgewandten Zylinderraum zurück in das Reservoir 5 strömen und zwar über den Anschluß A des 2-Wege-Ventils 16.In the circuit of the 2-way valve 16 shown in FIG. 3 (in the state shown, the touch switch 14 is actuated according to FIG. 1), the reciprocal pressure increase valve 7 is out of function. The working piston 49 is pushed ver in the working cylinder 20 into its left starting position, so that the scissor halves 22 , 23 open. The pressure-controlled valve 8 is open. This valve is opened by the pressure acting via the pressure medium line 26 . Through the opened check valve 8 , the pressure medium can flow back into the reservoir 5 from the cylinder space facing away from the piston rod 21 , specifically via the connection A of the 2-way valve 16 .

Wird das 2-Wege-Ventil 16 durch Betätigung des Berührungs schalters 13 in Fig. 1 umgeschaltet, so liegt die Pumpe 4 nicht mehr an der Druckmittelleitung 12, sondern an der Drucksteigerungseinheit 9. Dabei wirkt der Pumpendruck so wohl auf das druckgesteuerte Rückschlagventil 8, also auf den Niederdruckteil 11′ der Druckmittelleitung 11, als auch auf dem reziprokierenden Drucksteigerungsventil 7, und zwar auf der Rückseite 35 des Differentialkolbens 27, so wie auf dem in Fig. 3 unteren Rückschlagventil 30 der pa rallel zum Ventil 8 angeordneten Hochdruckleitung 32. Der Differentialkolben 27 wird nach Umschaltung des Ventils 16 demnach in Fig. 3 nach rechts bewegt, wodurch die Hoch druckleitung 32 gesperrt ist. Die Unterbrechung der Hoch druckleitung 32 erfolgt durch einen in diese hineinragen den Differentialkolbenfortsatz 36. Es baut sich dann über das druckgesteuerte Rückschlagventil 8 in dem der Kolben stange 21 angewandten Teil des Arbeitszylinders 20 ein Ar beitsdruck von z. B. 100 bar (Niederdruck) auf, mit dem der Arbeitskolben 49 bzw. die Kolbenstange 21 in Fig. 3 nach rechts verschoben wird. Durch diese Bewegung des Ar beitskolbens 49 bzw. der Kolbenstange 21 wird das Werk zeug mit dem zu bearbeitenden Gegenstand in Eingriff ge bracht. Sofern der Widerstand am Werkzeug den Arbeits druck von 100 bar - bzw. die entsprechende Kraft - über steigt, wirkt der dann erhöhte Pumpendruck über ein zusam men mit dem Differentialkolben 27 nach rechts bewegtes Schaltventil 28 sowie eine Verbindungsleitung 33 auf den Differentialkolben 27 derart ein, daß dieser in Fig. 3 schlagartig nach links verschoben wird und die Hochdruck leitung 32 freigibt. Die Druckmittelleitung 11 bzw. der Arbeitskolben 49 stehen dann schlagartig unter Hochdruck von z. B. 1400 bar. In der Hochdruckleitung 32 angeordnete Rückschlagventile 30 und 31 sind in diesem Falle natürlich geöffnet. Das druckgesteuerte Rückschlagventil 8 im Nie derdruckteil 11′ ist dagegen geschlossen. Sollte es sich jedoch zufällig öffnen, so würde dadurch die Funktion nicht beeinträchtigt.If the 2-way valve 16 is switched by actuating the touch switch 13 in FIG. 1, the pump 4 is no longer connected to the pressure medium line 12 but to the pressure increasing unit 9 . The pump pressure acts so well on the pressure-controlled check valve 8 , i.e. on the low pressure part 11 'of the pressure medium line 11 , as well as on the reciprocal pressure increase valve 7 , namely on the rear 35 of the differential piston 27 , as on the lower check valve in Fig. 3 30 of the high-pressure line 32 arranged parallel to the valve 8 . The differential piston 27 is accordingly moved to the right in Fig. 3 after switching the valve 16 , whereby the high pressure line 32 is blocked. The interruption of the high pressure line 32 takes place through a projecting into the differential piston extension 36th It then builds up via the pressure-controlled check valve 8 in the piston rod 21 applied part of the working cylinder 20 an Ar beitsdruck of z. B. 100 bar (low pressure), with which the working piston 49 or the piston rod 21 in Fig. 3 is moved to the right. This movement of the Ar beitskolbens 49 and the piston rod 21 , the tool is brought into engagement with the object to be machined GE. If the resistance on the tool exceeds the working pressure of 100 bar - or the corresponding force -, the then increased pump pressure acts via a switching valve 28 moved to the right together with the differential piston 27 and a connecting line 33 on the differential piston 27 in such a way that that this is suddenly moved to the left in Fig. 3 and the high pressure line 32 releases. The pressure medium line 11 or the working piston 49 are then suddenly under high pressure from z. B. 1400 bar. Check valves 30 and 31 arranged in the high-pressure line 32 are of course open in this case. The pressure-controlled check valve 8 in the never derdruckteil 11 'is closed. However, if it should open accidentally, the function would not be affected.

Wie oben bereits erwähnt, ist das Flächenverhältnis des Differentialkolbens 27 konstant und beträgt z. B. 6,5 : 1, wobei dieses Flächenverhältnis bestimmt ist durch die den Differentialkolbenfortsatz 36 zugewandte Ringfläche 37 des Differentialkolbens 27 einerseits und die den Dif ferentialkolbenfortsatz 36 abgewandte Ringfläche des Dif ferentialkolbens 27 andererseits. Bei geöffneter Hoch druckleitung 32 ist darüber hinaus auch noch die in Fig. 3 rechte Stirnfläche 34 des Differentialkolbenfortsatzes 36 hydraulisch wirksam.As already mentioned above, the area ratio of the differential piston 27 is constant and is, for. B. 6.5: 1, wherein said area ratio is determined by the differential piston extension 36, facing annular surface 37 of the differential piston 27 on the one hand and the Dif ferentialkolbenfortsatz 36 faces away from annular surface of the Dif ferentialkolbens 27 on the other. When the high pressure line 32 is open, the right-hand end face 34 of the differential piston extension 36 in FIG. 3 is also hydraulically active.

Bis jetzt wurde lediglich beschrieben, wie die Druckmit telzufuhr zum Öffnen und Schließen des Werkzeuges, sowie zum Betreiben des Werkzeugs mit erhöhtem oder mit niedri gerem Druck erfolgt. Die Druckmittelzufuhr erfolgt jedoch über Steuer-/Schaltmittel 60, die mit einer Ansteuerein heit 70 in steuernder Verbindung stehen. Wie in Fig. 3 lediglich symbolisch dargestellt, sind diese Steuer-/ Schaltmittel 60 als "Sperre" in die Druckmittelleitungen 11 und 12 geschaltet, wobei es insbesondere darauf an kommt, wie die Schaltung der Druckmittelleitung 11 erfolgt, da das Zurückziehen des Kolbens im Falle einer druckmit telgesteuerten Schere unproblematisch ist. So far it has only been described how the Druckmit telzufuhr to open and close the tool, as well as to operate the tool with increased or with lower pressure. However, the pressure medium is supplied via control / switching means 60 , which are in control connection with a control unit 70 . As only symbolically shown in Fig. 3, these control / switching means 60 are connected as a "lock" in the pressure medium lines 11 and 12 , it being particularly important how the pressure medium line 11 is switched, since the piston is retracted in the case pressure-controlled scissors is not a problem.

In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform der Steuer-/ Schaltmittel 60 und deren Verbindung mit der Ansteuer einheit 70 näher erläutert. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist die Leitung 12, welche das Öffnen der Schere bewirkt, ohne zusätzliches Ventil ausgeführt, führt also direkt in die in Fig. 3 zuvor erläuterte hydraulische Schaltung bzw. in das Ventil 16. Die Druckleitung 11 hingegen, welche den Kolben 21 aus dem Arbeitszylinder 20 in Fig. 1 nach rechts beaufschlagt (die Scherenhälften werden geschlossen) ist auf ein Ventil 60 geführt. Das Ventil 60 wird von einem Motor M gesteuert und kann die Leitung 11 schließen und öffnen, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß man bei kontinuierlich hin- und hergefahrenem Steuerschieber des Ventils 60 einen pulsierenden Druckmittelstrom erhält. Die Darstellung in Fig. 4 ist also nur sinnbildlich gewählt.In Fig. 4 a first embodiment of the control / switching means 60 and their connection to the control unit 70 is explained in more detail. As is apparent from Fig. 4, line 12, which causes the opening of the scissors, carried out without additional valve, that leads directly into the in Figure 3 previously described hydraulic circuit. Or in the valve 16. The pressure line 11, on the other hand, which acts on the piston 21 from the working cylinder 20 to the right in FIG. 1 (the scissor halves are closed) is guided to a valve 60 . The valve 60 is controlled by a motor M and can close and open the line 11 , the arrangement being such that a pulsating pressure medium flow is obtained when the control slide of the valve 60 is continuously moved back and forth. The representation in FIG. 4 is therefore only chosen symbolically.

Der Motor M, der das Ventil 60 und damit die Pulsrate in der Druckmittelleitung 11 steuert, wird von einem Verstär ker 74 angesteuert, der ein Eingangssignal aus einem Regler 76 erhält. Der Regler steht eingangsseitig mit einem Meß wertaufnehmer 72 (Druckaufnehmer) in Verbindung, der den Druck im Innenraum des Arbeitszylinders 20 mißt. Alterna tiv - in unterbrochenen Linien dargestellt - kann der Regler 76 auch mit einem Meßwertaufnehmer 72′ in Verbin dung stehen, der z. B. die Position oder Vorschubgeschwin digkeit der Kolbenstange 21 oder die auf diese wirkende Kraft mißt. Im wesentlichen kommt es lediglich darauf an, daß einer der Betriebsparameter in das Regelsystem einbe zogen wird. Ganz allgemein ist die Schaltung des Reglers 76 hierbei so, daß dann, wenn z. B. die Kraft auf die Kol benstange 21 ihren Maximalwert erreicht, das Ventil 60 geschlossen wird und dann, wenn die Kraft auf die Kolben stange 21 ihr (lokales) Minimum erreicht, das Ventil 60 wieder geöffnet wird. Auf diese Weise fängt das Gesamt system sofort zu schwingen an und zwar bei der Resonanz frequenz des Gesamtsystems. Selbstverständlich enthält der Regler 76 entsprechende Verzögerungsglieder, damit alle im System auftretenden Verschiebungen kompensiert werden.The motor M, which controls the valve 60 and thus the pulse rate in the pressure medium line 11 , is controlled by an amplifier 74 which receives an input signal from a controller 76 . On the input side, the controller is connected to a measuring sensor 72 (pressure sensor) which measures the pressure in the interior of the working cylinder 20 . Alterna tively - shown in broken lines - the controller 76 can also be connected to a transducer 72 ', the z. B. measures the position or feed speed of the piston rod 21 or the force acting on it. Essentially, it is only important that one of the operating parameters is included in the control system. In general, the circuit of the controller 76 is so that when z. B. the force on the piston rod 21 reaches its maximum value, the valve 60 is closed and then, when the force on the piston rod 21 reaches its (local) minimum, the valve 60 is opened again. In this way, the overall system starts to vibrate immediately at the resonance frequency of the overall system. Of course, the controller 76 contains corresponding delay elements so that all the displacements occurring in the system are compensated for.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung, die in Fig. 5 dargestellt ist, wird nicht die Druck mittelleitung 11, die mit dem Arbeitszylinder 20 verbun den ist, gesteuert, sondern eine Druckmittelleitung 83, welche einen zusätzlichen Druckmittelzylinder 80 mit Druck medium versorgt. Der zusätzliche Zylinder 80 ist bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform innerhalb des Arbeits zylinders 20 angeordnet und zwar derart, daß sein Kolben 82 über dessen Kolbenstange 81 direkt mit dem Arbeitskol ben 49 verbunden ist. Somit wirken der Kolben 82 und der Kolben 49 gemeinsam bzw. sind parallel geschaltet.In a further preferred embodiment of the inven tion, which is shown in FIG. 5, not the pressure medium line 11 , which is connected to the working cylinder 20 , is controlled, but a pressure medium line 83 , which supplies an additional pressure medium cylinder 80 with pressure medium. The additional cylinder 80 is arranged in the embodiment shown in FIG. 5 within the working cylinder 20 in such a way that its piston 82 is directly connected to the piston 49 ben via the piston rod 81 . Thus, the piston 82 and the piston 49 act together or are connected in parallel.

Der vor dem Kolben 82 (rechts in Fig. 5) liegende Raum ist direkt über eine Leitung 84 mit dem Reservoir 5 verbunden, was bedeutet, daß der Kolben 80 lediglich als einseitiger Kolben wirkt, wobei aber auf die Vorderseite des Kolbens 82 kein Druck wirkt (auch nicht der im Arbeitszylinder 20 wirkende Druck).The space in front of the piston 82 (on the right in FIG. 5) is connected directly to the reservoir 5 via a line 84 , which means that the piston 80 only acts as a one-sided piston, but no pressure acts on the front of the piston 82 (also not the pressure acting in the working cylinder 20 ).

Die (Haupt)-Druckmittelleitung 11 ist über eine Abzweig leitung 83 auf den Eingang eines Druckreduzierventiles 86 geführt, dessen Ausgang über eine Leitung 83′ auf das Ventil 60 geführt ist. Auf der anderen Seite steht das 2-Wege-Ventil 60 wie ausgeführt über die Leitung 83 mit dem Raum hinter dem zusätzlichen Arbeitskolben 82 in Ver bindung. Die Leitung 83′′ steht darüber hinaus über ein druckmittelgesteuertes Rückschlagventil 85 mit der Lei tung 83 bzw. mit der Leitung 11 in Verbindung. Das Rück schlagventil 85 wird dann geöffnet, wenn auf der Leitung 12 erhöhter Druck liegt, der Kolben 49 also zurück (in Fig. 5 nach links) gefahren wird, so daß dann der hinter dem Kolben 82 liegende Raum in die Leitung 11 entleert werden kann. The (main) pressure medium line 11 is guided via a branch line 83 to the input of a pressure reducing valve 86 , the output of which is led via a line 83 'to the valve 60 . On the other hand, the 2-way valve 60 is connected via line 83 to the space behind the additional working piston 82 in connection. The line 83 '' is also via a pressure medium controlled check valve 85 with the Lei device 83 or with the line 11 in connection. The check valve 85 is then opened when there is increased pressure on the line 12 , the piston 49 is thus moved back (in Fig. 5 to the left), so that the space behind the piston 82 can then be emptied into the line 11 .

Das Ventil 60 steht über einen Ansteuerverstärker 74 mit einem Regler 76 in Verbindung. Auf den Eingang des Reglers 76 ist der Ausgang eines Meßwertaufnehmers 72′ ge schaltet, der - symbolisch dargestellt - eine Meßgröße der Kolbenstange 21 erfaßt.The valve 60 is connected to a controller 76 via a control amplifier 74 . At the input of the controller 76 , the output of a transducer 72 'is switched, which - symbolically shown - detects a measured variable of the piston rod 21 .

Die Funktionsweise dieser Vorrichtung ist im Prinzip wie die der Vorrichtung nach Fig. 4, wobei jedoch nicht die von der Kolbenstange 21 aufgebrachte Gesamtkraft pulsie rend gesteuert wird, sondern lediglich eine additive Kraft, nämlich die Kraft, die vom zusätzlichen Zylinder 80 aufge bracht wird. Durch die Anbringung des Druckriegelventiles 86 ist hierbei gewährleistet, daß selbst dann, wenn auf der Leitung 11 das Druckmittel unter einem erhöhten Druck (z. B. 1400 bar) zugeführt wird, das Ventil 60 lediglich mit einem niedrigeren, konstanten Druck beaufschlagt wird. Auf diese Weise ist es möglich, als Ventil 60 z. B. ein relativ einfaches Magnetventil zu verwenden.The operation of this device is in principle like that of the device of FIG. 4, but not the total force applied by the piston rod 21 is controlled pulsie rend, but only an additive force, namely the force that is brought up by the additional cylinder 80 . The attachment of the pressure lock valve 86 ensures that even if the pressure medium is supplied to the line 11 under an increased pressure (for example 1400 bar), the valve 60 is only subjected to a lower, constant pressure. In this way it is possible as a valve 60 z. B. to use a relatively simple solenoid valve.

Im folgenden wird der in Fig. 4 schematisiert dargestell te Regler anhand von Fig. 6 näher beschrieben.The controller illustrated schematically in FIG. 4 is described in more detail below with reference to FIG. 6.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist der in den Fig. 1 und 2 ge zeigte Dehnmeßstreifen 72′ in Viertel-Brücken-Schaltung ge schaltet (diese Schaltung wurde lediglich aus Vereinfa chungsgründen gewählt). Das Ausgangssignal dieser Kraft- Meßschaltung gelangt über einen Eingangskondensator C _e, der den Gleichspannungsanteil abkoppelt, auf eine Demodu latorschaltung, gebildet aus den Dioden D ₁, D ₂, dem Wider stand R und einem Kondensator C. Am Ausgang dieser Demodu latorschaltung liegt somit ein Wert an, der dem Effektiv wert der vom Dehnmeßstreifen 20′ gemessenen Wechsel-Kraft entspricht. Dieser demodulierte Wert ist auf den Eingang eines spannungsgesteuerten Verstärkers VCG geführt. Der Ausgang des VCG ist auf den Eingang eines Leistungsverstär kers 74 geführt, dessen Ausgang den Motor M ansteuert.As can be seen from Fig. 6, the ge shown in Figs. 1 and 2 strain gauges 72 'switched in quarter-bridge circuit ge (this circuit was chosen only for reasons of simplification). The output signal of this force measuring circuit passes through an input capacitor C _e , which decouples the DC voltage component, to a demodulator circuit, formed from the diodes D ₁ , D ₂ , the resistor R and a capacitor C. At the output of this demodulator circuit there is therefore a value which corresponds to the effective value of the alternating force measured by the strain gauge 20 '. This demodulated value is fed to the input of a voltage-controlled amplifier VCG. The output of the VCG is fed to the input of a power amplifier 74 , the output of which drives the motor M.

Der Wechselspannungsanteil der Meßspannung ist weiterhin auf einen Frequenz/Spannungswandler (f/V-Wandler) geführt, dessen Ausgangssignal auf ein Tiefpaßfilter TP geführt ist. Der Ausgang des Tiefpaßfilters ist über einen Inver tierverstärker auf den Verstärkungs-Steuereingang des VCG- Verstärkers geführt.The AC voltage component of the measuring voltage is still led to a frequency / voltage converter (f / V converter), whose output signal is fed to a low-pass filter TP is. The output of the low pass filter is via an inverter animal amplifier to the gain control input of the VCG Amplifier led.

Die Funktionsweise der Anordnung nach Fig. 6 wird im fol genden anhand des Diagramms nach Fig. 8 näher erläutert. In Fig. 8 ist schematisiert die Resonanzfrequenzkurve A des Gesamtsystems dargestellt. Solange die Schere geöffnet ist, ist das Eingangssignal auf der Reglerschaltung 76 gleich Null, der Motor M wird nicht angesteuert. Sobald das Werkzeug greift, steigt die Spannung am Eingang des Reglers 76 an, so daß eine (der Anstiegsgeschwindigkeit entsprechende) Spannung auf den VCG-Verstärker gelangt, der über den Leistungsverstärker 74 den Motor M ansteuert, so daß die Druckmittelzuleitung 11 pulsierend geöffnet und geschlossen wird. Diese Pulse wiederum äußern sich in einem Wechselspannungssignal, das vom Dehnmeßstreifen 72′ aufgenommen und auf den Regler 76 gegeben wird. Je höher nun die Amplitude der Wechselfrequenz ist, desto höher ist das Eingangssignal auf den VCG-Verstärker. Blie be die Verstärkung des VCG-Verstärkers konstant, so würde der Motor M in immer schnellere Drehung versetzt, so daß die Anordnung die Kurve a in Fig. 8 "abfahren" würde. Da durch aber, daß der Verstärkungs-Steuereingang des VCG- Verstärkers über einen f/V-Wandler angesteuert wird und dieses Ansteuersignal invertiert wird, wird die Verstär kung des Reglers 76 bei höheren Frequenzen niedriger. Auf diese Weise wird die Kurve a in Fig. 8 im Uhrzeigersinn um den Nullpunkt des Koordinatensystems gekippt, so daß die Kurve b entsteht. Fährt nun aber der Regler 76 die Kurve b ab, so sinkt kurz nach der Resonanzfrequenz f ₀ die Verstärkung des Systems sehr stark ab, so daß der Mo tor M nicht mehr mit Energie versorgt wird, also die Kur ve wieder nach links (in Fig. 8) durchfahren wird. Somit pendelt sich die Drehzahl des Motors M auf dem Scheitel punkt der Kurve b in Fig. 8 ein, also bei der Resonanz frequenz f ₀ des gesamten Systems.The operation of the arrangement according to FIG. 6 is explained in more detail in the fol lowing with reference to the diagram of FIG. 8. The resonance frequency curve A of the overall system is shown schematically in FIG . As long as the scissors are open, the input signal on the regulator circuit 76 is zero, the motor M is not activated. As soon as the tool grips, the voltage at the input of the regulator 76 rises, so that a voltage (corresponding to the slew rate) reaches the VCG amplifier, which drives the motor M via the power amplifier 74 , so that the pressure medium supply line 11 opens and closes in a pulsating manner becomes. These pulses in turn express themselves in an AC voltage signal, which is taken up by the strain gauge 72 'and given to the controller 76 . The higher the amplitude of the alternating frequency, the higher the input signal to the VCG amplifier. If the gain of the VCG amplifier remained constant, the motor M would be set in ever faster rotation, so that the arrangement would "traverse" curve a in FIG. 8. Since, however, that the gain control input of the VCG amplifier is driven by an f / V converter and this drive signal is inverted, the gain of the controller 76 is lower at higher frequencies. In this way, curve a in FIG. 8 is tilted clockwise around the zero point of the coordinate system, so that curve b is created. But if the controller 76 now traces the curve b , the gain of the system drops very sharply shortly after the resonance frequency f ₀ , so that the motor M is no longer supplied with energy, that is to say the curve ve again to the left (in FIG . is run through 8). Thus, the speed of the motor M oscillates at the apex of curve b in Fig. 8, that is, at the resonance frequency f _{0 of} the entire system.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Erfindung, die einen Regler zeigt, der in der Ausführung nach Fig. 5 verwendbar ist, wird nicht ein Motor, sondern ein elektrisch ansteuerbares Ventil geschaltet. Hierbei ist das Ausgangs signal des Meßfühlers 72′ zunächst auf einen Differenzier verstärker 90 geschaltet. Der Ausgang des Differenzier verstärkers 90 liegt auf dem Eingang eines 0-Punkt-Schal ters 91, dessen Ausgang (gegebenenfalls über einen zu sätzlichen Leistungsverstärker) das Ventil 60 ansteuert. Die Wirkungsweise des Systems ist folgendermaßen: Sobald das Werkzeug das Werkstück greift, steigt die Spannung am Eingang des Reglers 76. Der Spannungsanstieg wird als Ausgangsspannung aus dem Differenzierglied 90 dem 0-Span nungsschalter 91 mitgeteilt, so daß dieser das Ventil 60 schließt. Sobald die Wechsel-Kraft absinkt, wird ein der negativen Steigung der Meßspannung entsprechendes Signal vom Differenzierverstärker 90 erzeugt, so daß 0-Spannungs schalter 91 in die andere Richtung schaltet und das Ven til 60 wieder öffnet. Durch das Öffnen steigt wieder die auf das Werkstück und damit auf den Meßwertaufnehmer 72′ wirkende Kraft, so daß sich der Vorgang wiederholt, das Ventil 60 öffnet und schließt pulsierend. Die Frequenz, mit der das Öffnen und Schließen erfolgt, wird hierbei im wesentlichen durch die Eigenfrequenz des Gesamtsystems bestimmt - der Aufbau des Reglers 76 muß also entsprechend gewählt sein. Die hier gezeigte Darstellung ist lediglich schematisch und soll nur das Arbeitsprinzip wiedergeben. In the embodiment of the invention shown in FIG. 7, which shows a controller that can be used in the embodiment according to FIG. 5, it is not an engine that is switched, but an electrically controllable valve. Here, the output signal of the sensor 72 'is first switched to a differentiating amplifier 90 . The output of the differentiating amplifier 90 is located on the input of a 0- point switch 91 , the output (possibly via an additional power amplifier) controls the valve 60 . The system works as follows: As soon as the tool grips the workpiece, the voltage at the input of controller 76 increases . The voltage rise is communicated as an output voltage from the differentiator 90 to the 0-voltage switch 91 so that it closes the valve 60 . As soon as the alternating force drops, a signal corresponding to the negative slope of the measuring voltage is generated by the differentiating amplifier 90 , so that the 0-voltage switch 91 switches in the other direction and the valve 60 opens again. By opening again increases the force acting on the workpiece and thus on the transducer 72 ', so that the process repeats, the valve 60 opens and closes pulsating. The frequency with which the opening and closing takes place is essentially determined by the natural frequency of the overall system - the structure of the controller 76 must therefore be chosen accordingly. The illustration shown here is only schematic and is only intended to reflect the working principle.

Wie oben bereits ausgeführt kann nicht nur die Kraft, sondern auch z. B. die Geschwindigkeit, mit der sich das Werkzeug bewegt, als Meßgröße Eingang finden. Weiterhin kann diese Meßgröße irgendwo im (geschlossenen) Gesamt system gemessen werden.As stated above, not only the power, but also z. B. the speed at which Tool moved, find input as measured variable. Farther can this measurand somewhere in the (closed) total system can be measured.

Claims

1. A method of operating pressure-controlled tools GE, in particular hydraulically driven scissors, characterized in that the pressure medium at least in the working state of the tool is supplied with a pulsating pressure, the pulse rate corresponding to the resonance frequency of the tool.

2. The method according to claim 1, characterized draws that one the pulsating pressure Equal pressure overlaid.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pulse rate thereby the resonance frequency of the Tool that adjusts at least one working parameters (force, speed or the like) of the work stuff and as a feedback variable for adjustment the pulse rate used.

4. Pressure medium-controlled tool, in particular hydraulically driven scissors, for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a pressure medium supply, at least one working cylinder and with control / switching means for the pressure medium, characterized in that the control / switching means ( 60 ) with a controllable control unit ( 70 ) stand in a controlled connection and that the control unit ( 70 ) is formed in such a way that the pressure medium is at least partially pulsed at a defined pulse rate (f) , the pulse rate (f ) corresponds to the resonance frequency ( f ₀ ) of the tool.

5. The device according to claim 4, characterized in that the control unit ( 70 ) with at least one transducer ( 72 , 72 ') is connected, which measures the movement of the tool or the force acting on the tool.

6. The device according to claim 5, characterized in that the control unit ( 70 ) is designed and connected to the control / switching means ( 60 ) that the loop amplification between measured value and pressure of the pressure medium is <1.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the control unit ( 70 ) is connected to control / switching means ( 60 ) connected in the pressure medium line ( 83 ) of an additional pressure medium cylinder ( 80 ) and that the working piston rods ( 21 , 81 ) of the cylinders ( 20 , 80 ) are arranged in an effective parallel connection.