DE4312589C2 - Hydraulisches System für eine Umformpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System für eine Umform­ presse, mit der ein Werkstück unter unmittelbarer Beaufschlagung durch eine hydraulische Flüssigkeit umgeformt wird. Dabei wird von einem hydraulischen System ausgegangen, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist und das z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 18 85 909 bekannt ist.

Die Problematik bei einem solchen hydraulischen System liegt darin, daß in den einen Druckraum des Zylinderraums, in dem sich der große, erste Kolben des Druckübersetzers befindet beim Druckaufbau in der hydraulischen Flüssigkeit innerhalb kurzer Zeit eine große Druckmittelmenge fließen muß, wenn man einiger­ maßen akzeptable Taktzeiten erhalten will.

Es soll somit ein hydraulisches System geschaffen werden, mit dem kurze Taktzeiten erhalten werden können und das dabei ko­ stengünstig hergestellt werden kann und einen hohen Sicherheits­ standard aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydraulisches Sy­ stem erfüllt, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufweist und bei dem zusätzlich ein Ventil vorhanden ist, über das während des Druckaufbaus in der hydraulischen Flüssigkeit die beiden Druckräume beidseits des Primärkolbens bis zu einem bestimmten Druck oder bis zu einem bestimmten Weg des Primärkolbens miteinander verbindbar sind und Druckmittel aus dem zweiten Druckraum in den ersten Druckraum verdrängbar ist. Es wird also das Druckmittel im zweiten Druckraum genutzt, um den ersten Druckraum zu füllen. Es ist dann nicht notwendig, die gesamte Druckmittelmenge, die innerhalb kurzer Zeit in den ersten Druck­ raum gelangen soll, über ein Steuerventil großer Nennweite zu leiten und eine Speicherbatterie vorzusehen, der die Druckmit­ telmenge entnommen werden kann. Erst auf dem letzten Stück Weg, den der erste Kolben zurücklegt, bzw. ab einem bestimmten Druck in der hydraulischen Flüssigkeit werden die beiden Druckräume voneinander getrennt. Jetzt wird die gesamte in den ersten Druckraum strömende Druckmittelmenge von einer Druckquelle ge­ fördert und von einem Steuerventil, insbesondere einem Regelven­ til gesteuert. Geht man z. B. von einem Gesamtweg des Kolbens von 500 mm aus, könnten auf den ersten 400 mm der erste und der zweite Druckraum miteinander verbunden sein, während auf den letzten 100 mm nur über die Pumpe Druckmittel in den ersten Druckraum gelangt. Da gerade bei hohen Drücken der weitere Druckaufbau in der hydraulischen Flüssigkeit vorsichtig vonstat­ ten gehen muß, wird der Kolben gegen Ende seiner Wegstrecke oh­ nehin langsam verfahren, so daß es im Hinblick auf die Taktzeit keine Auswirkungen hat, wenn eine geringere Druckmittelmenge pro Zeiteinheit in den ersten Druckraum gefördert wird. Insgesamt können somit ein Steuer- bzw. Regelventil kleiner Nennweite und eine Hydropumpe als Druckmittelquelle verwendet werden. Damit ist das hydraulische System relativ kostengünstig herzustellen. Weil keine Speicherbatterie vorhanden ist, sind nicht die durch eine solche Batterie erhöhten Sicherheitsmaßnahmen notwendig.

Es ist bekannt, bei einem Differentialhydrozylinder die beiden Druckräume beidseits des Kolbens dauernd oder zeitweise mitein­ ander zu verbinden, den Differentialhydrozylinder also dauernd oder zeitweise in Differentialschaltung zu betreiben. In: Ölhy­ draulik und Pneumatik 16 (1972), Nr. 6, S. 255, 256 ist die Ver­ wendung einer solchen Differentialschaltung für einen Hydrozy­ linder geoffenbart, mit dem eine Zange an einem Hüttenkran betä­ tigt werden soll. Der Hydrozylinder soll die Zange schnell schließen und nach dem Anlegen der Zangenbacken an ein Werkstück eine große Druckkraft entwickeln, damit das Werkstück sicher ge­ halten wird. Es sind somit deutlich zwei Phasen zu unterschei­ den. In der ersten Phase ist vom Kolben ein Werkzeug um einen Hubweg zu bewegen, wobei eine kleine Kraft und damit eine kleine wirksame Fläche am Kolben genügt. Deshalb kann der Hydrozylinder während der ersten Phase in Differentialschaltung betrieben wer­ den.

In der weiteren Phase ist vom Hydrozylinder eine große Kraft zu erzeugen. Deshalb wird in dieser zweiten Phase der Ringraum des Hydrozylinders vom Kolbenraum getrennt und mit Tank verbunden.

In dem DE-GM 71 30 759 ist ein Hydraulikantrieb mit einem Hydro­ zylinder gezeigt, wobei, sieht man vom Rückhub ab, ebenfalls zwei Phasen während eines Arbeitszyklus unterschieden werden können. In der ersten, in Differentialschaltung gefahrenen Phase wird eine untere Schürze einer Biegepresse an ein Werkstück her­ angefahren. In der zweiten Phase ist die Differentialschaltung aufgehoben und das Werkstück wird gebogen.

Die beiden Veröffentlichungen zeigen somit Differentialhydrozy­ linder, von denen in einer ersten Phase Teile einer Maschine oder eines Werkzeugs bewegt und nach dem Heranfahren des Werk­ zeugs an ein Werkstück in einer zweiten Phase das Werkstück mit großer Kraft gehalten oder verformt wird.

Demgegenüber sind beim Anmeldungsgegenstand die beiden Druckräu­ me beidseits des Primärkolbens eines Druckübersetzers zeitweise miteinander verbunden. Aufgabe eines Druckübersetzes ist es, aus einem primärseitigen Druck einen sehr viel höheren sekundärsei­ tigen Druck zu erzeugen. Aufgabe eines Druckübersetzers ist es jedoch nicht, Teile eines Werkzeugs oder einer Maschine oder ein Werkstück von einer Position in eine andere Position zu bringen. Am Druckübersetzer lassen sich somit auch üblicherweise nicht zwei Arbeitsphasen voneinander unterscheiden.

Es ist nun erkannt worden, daß es bei einem hydraulischen System für eine Umformpresse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 skiz­ zierten Art mit Vorteilen verbunden ist, zeitweise die beiden Druckräume zu beiden Seiten des Primärkolbens eines Drucküber­ setzers miteinander zu verbinden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Systems kann man den Unteransprüchen entnehmen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird gemäß Patentan­ spruch 2 als Ventil zwischen den beiden Druckäumen ein Zwei- Wege-Einbauventil verwendet, das einen axialen Anschluß und ei­ nen radialen Anschluß hat. Zweckmäßige Ausgestaltungen bezüglich dieses Ventils finden sich in den Patentansprüchen 3 und 4.

Besonders bevorzugt wird auch eine Ausbildung gemäß Patentan­ spruch 5. Danach ist ein Eilgangzylinder mit einem Kolben vor­ handen, dessen Wirkfläche kleiner als die Wirkfläche des ersten Kolbens des Druckübersetzers ist. Die Kolben des Drucküberset­ zers sind von dem Eilgangzylinder bis zu einem bestimmten Druck in der hydraulische Flüssigkeit oder bis zu einem bestimmten Weg verfahrbar. Einen Eilgang erhält man nun auch dann, wenn der Querschnitt des ersten Druckraums genau so groß wie der Quer­ schnitt des zweiten Druckraums ist. Ein Flächenverhältnis von 1 : 1 ist für die Steuerung des Kolbens mit Hilfe eines Regelven­ tils besonders vorteilhaft.

Besondere Ausgestaltungen des hydraulischen Systems, die im Zu­ sammenhang mit dem Eilgangzylinder stehen, finden sich in den Patentansprüchen 6 bis 13.

Gemäß Patentanspruch 14 ist zwischen dem ersten Druckraum und dem Vorratsbehälter ein Nachsaugventil vorgesehen, über das Druckmittel aus dem Vorratsbehälter in den ersten Druckraum ge­ langen kann, wenn in diesem ein Unterdruck entsteht.

Vier Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeich­ nungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel, bei dem die Kolbenstange eines Eilgangzylinders gelenkig mit einer Kolbenstange des Druckübersetzers und das Gehäuse des Eilgangzylinders gelenkig mit dem Gehäuse des Druckübersetzers verbunden sind und wobei auch die zur Steuerung verwendeten Ventile und Pumpen eingezeichnet sind,

Fig. 2 vergrößert das Zwei-Wege-Einbauventil aus Fig. 1 mit dem dazugehörigen Pilotventil und den dazugehörigen Arbeits- und Steueranschlüssen,

Fig. 3 schematisch die zweite Ausführung, bei der die Kolbenstange des Druckübersetzers das Zylindergehäuse des Eilgangzylinders ist,

Fig. 4a schematisch einen ersten Teil und

Fig. 4b einen zweiten Teil einer dritten Ausführung, bei der Lecköl und Leckwasser getrennt voneinander abgeleitet werden und

Fig. 5 das vierte Ausführungsbeispiel im Bereich der Hochdruck­ kammer.

Zu dem hydraulischen System nach Fig. 1 gehört ein Drucküberset­ zer 10 mit einem Gehäuse 11 und ein Andockzylinder 80 mit einem Gehäuse 86. Die beiden Gehäuse 11, 86 sind ineinander integriert und haben ein gemeinsames, einstückiges Mittelteil 87, das einen Zy­ linderraum 20 und einen Zylinderraum 79 aufweist. Die beiden Zy­ linderräume 20 und 79 sind nach entgegengesetzten Seiten hin of­ fen und durch einen Boden 88 des Mittelteils 87 voneinander ge­ trennt, von dem aus sich die Zylindermäntel 97 und 98 der Zylin­ derräume 20 und 79 erstrecken. An den offenen Seiten sind sie jeweils mit einem separaten Boden 100 bzw. 101 verschlossen. In dem gegenüber dem Zylinderraum 79 axial größeren Zylinderraum 20 befindet sich ein doppeltwirkender, erster Kolben 12 des Druck­ übersetzers 10, der auf der einen Seite eine Kolbenstange 19 be­ sitzt, die durch den Deckel 100 nach außen tritt. Auf der ande­ ren Seite ragt vom Kolben 12 ein Tauchkolben 25 weg, der in eine Bohrung des Bodens 88 eintritt, der denselben Durchmesser wie die Kolbenstange 19 hat und der einstückig mit dieser herge­ stellt sein kann. Bevorzugt sind der Tauchkolben 25 und die Kol­ benstange 19 jeodch zwei Bauteile, die in gegenüberliegende Sackbohrungen des Kolbens 12 eingesetzt sind. Der Kolben 12 mit der Kolbenstange 19 und dem Tauchkolben 25 kann als Kolben eines Gleichgangzylinders betrachtet werden. Die Wirkflächen 17 und 18 des Kolbens 12, die den Druckräumen 13 und 14, in die der Kolben 12 den Zylinderraum 20 aufteilt, zugekehrt sind, sind also gleich groß.

Der Zylinderraum 79 des Andockzylinders 80, der denselben Durch­ messer wie der Zylinderraum 20 hat, wird durch einen Kolben 81 in die zwei Druckräume 82 und 83 geteilt. Auch der Andockzylin­ der 80 ist als Gleichgangzylinder zu betrachten. Sein Kolben 81 be­ sitzt zu beiden Seiten jeweils eine Kolbenstange 84a, 84b, von denen die eine auf der einen Seite in den Boden 88 des Mittel­ teils 87 eintaucht und die andere auf der anderen Seite durch den Boden 101 nach außen hindurchtritt und sich von dem Boden 101 wegerstreckt. Die Kolbenstange 84a ist von ihrem dem Zylin­ derraum 20 zugekehrten Ende her mit einer Axialbohrung 89 verse­ hen, deren Durchmesser dem Durchmesser des Tauchkolbens 25 ent­ spricht und die durch den Kolben 81 hindurch bis in die Kolben­ stange 84b reicht. Man sieht in Fig. 1, daß in der gezeigten Stellung des Kolbens 81 die Bohrung 89 bis etwa zum Boden 101 reicht. Von dort geht von ihr eine engere Bohrung aus die an der Stirnseite der Kolbenstange 84b ins Freie mündet. Die Boh­ rung 89 und die engere Bohrung sind Teil einer Zuleitung 85, durch die Wasser in einen Arbeitsraum 27 innerhalb eines Werk­ stücks, im vorliegenden Fall innerhalb eines Rohrs 110 geleitet werden kann.

Innerhalb des Tauchkolbens 25 und der Kolbenstange 19 wird die Zuleitung durch einen Axialkanal 67 gebildet, der an der Stirn­ seite des Tauchkolbens 25 in die Bohrung 89 mündet und der im Bereich des Bodens 100 endet und über eine Querbohrung mit einem innerhalb des Bodens 100 ausgebildeten Ringraum 68 verbunden ist. Auch wenn dies in Fig. 1 maßstäblich nicht exakt dargestellt ist, ist der Ringraum 68 axial so lang, daß die Querbohrung in jeder Position des Kolbens 12 axial innerhalb des Ringraums 68 liegt.

Ein Absperrventil 28 ist an den Boden 101 angebaut oder in die­ sen integriert. Dieses Absperrventil 28 befindet sich zwischen dem Ringraum 68 und einer Vorförderpumpe 29, die an einen Wasserbe­ hälter 30 angeschlossen ist. Das Absperrventil 28 wird von einem Elektromagneten gegen die Kraft einer Druckfeder betätigt. In der Ruhestellung ist es durch die Druckfeder gesperrt. In der anderen Stellung kann von der Pumpe 29 aus Wasser in den Ring­ raum 68 und von dort durch die Axialkanäle in der Kolbenstange 19, im Tauchkolben 25 und in den Kolbenstangen 84a, 84b in den Arbeitsraum 27 strömen. In dem Kanal 67 ist ein Rückschlagventil 31 angeordnet, das den Arbeitsraum 27 beim Druckaufbau absperrt.

Damit nicht Hydrauliköl in das Wasser und Wasser nicht in das Hydrauliköl gelangt sind verschiedene Dichtungen und Leckagean­ schlüsse vorgesehen. Zwischen dem Ringraum 68 und dem Druckraum 13 sind radial zwischen der Kolbenstange 19 und dem Boden 100 zwei Dichtringe 92 und 94 angeordnet, zwischen denen sich ein Leckageanschluß 91 befindet. Zwischen dem Tauchkolben 25 und dem Boden 88 liegt vor der Stirnseite der Kolbenstange 84a ein Radi­ aldichtring 93. Ein weiterer Radialdichtring 95 befindet sich zwischen der Kolbenstange 84a und dem Boden 88. Schließlich ist ein weiterer Radialdichtring 56 zwischen dem Tauchkolben 25 und der Bohrung 89 vorhanden. Zur Aufnahme des Tauchkolbens 25 und der Kolbenstange 84a ist der Boden 88 mit einer sich zwischen den beiden Druckräumen 14 und 82 erstreckenden Stufenbohrung versehen. Unmittelbar an der Stufe ist im größeren Abschnitt dieser Bohrung 89 eine Ringnut vorhanden, die als Leckageanschluß 90 dient. Dieser befindet sich somit sowohl zwischen den beiden Dichtringen 93 und 95 als auch den beiden Dichtringen 93 und 96. In den Leckageanschlüssen 90 und 91 sammelt sich ein Was­ ser/Ölgemisch, das über einen Anschluß am Boden 101 gesammelt wird, wie durch den Pfeil E angedeutet ist.

Zu dem gezeigten hydraulischen System gehört ein Eilgangzylinder 50 mit einem Zylindergehäuse 56 und mit einem Kolben 51, der einseitig mit einer Kolbenstange 57 versehen ist und der inner­ halb des Gehäuses 56 zwei voneinander getrennte Räume 53 und 54 schafft. Der Innenraum 54 ist ein Ringraum und an Tank ange­ schlossen. Dem anderen Raum 53 ist die Wirkfläche 52 des Kolbens 51 zugekehrt, die genauso groß wie die Wirkfläche des Tauchkol­ bens 25 ist. Der Eilgangzylinder 50 ist gleichachsig mit dem Druckübersetzer 10 und dem Andockzylinder 80 angeordnet. Die Kolbenstange 57 ist mit der Kolbenstange 19 verbunden, und zwar über ein Gelenk verbunden, um leichte Fluchtungsfehler ausglei­ chen zu können. Das Gehäuse 56 ist an einen Träger 58 angelenkt und über diesen mit dem Boden 100 verbunden. Druckübersetzer 10, Andockzylinder 80 und Eilgangzylinder 50 bilden also eine einzige zu­ sammenhängende Einheit.

Der Raum 53 des Eilgangzylinders 50 ist je nach Schaltstellung ei­ nes Vier/Zwei-Wege-Ventils 55 entweder mit dem Vorratsbehälter 16 oder mit dem Druckanschluß einer Hydropumpe 15 verbunden, auf die später näher eingegangen werden wird.

Zur Versorgung des Andockzylinders 80 mit Druckmittel ist eine Pumpe 120 vorhanden, die saugseitig an den Ölbehälter 16 ange­ schlossen ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Ölbehälter 16 erhöht gegenüber den anderen Teilen des hydraulischen Systems angeordnet ist. Die Hydropumpe 120 ist eine Verstellpumpe, deren Verdrängungsvolumen proportional zu einem einstellbaren Steuerdruck ist. Dies ist durch die beiden Buchstaben HD angedeutet. Die Druckmittelwege zwischen der Hy­ dropumpe 120 und dem Ölbehälter 16 einerseits und dem Andockzy­ linder 80 andererseits sind mit einem Servoventil 70 beeinfluß­ bar, das einen Eingang P, der mit dem Druckanschluß der Pumpe 120, und einem Eingang T, der mit dem Ölblehälter 16 verbunden ist, aufweist. An einen Ausgang A des Servoventils 70 ist der erste Druckraum 82 und an einen Ausgang B der zweite Druckraum 83 des Andockzylinders 80 angeschlossen. Der Druck im Druckraum 82 ist von einem Drucksensor 71 erfaßbar. Der Weg, den der Kol­ ben 81 und mit ihm die Kolbenstangen 84a und 84b zurücklegen, wird von einem Weggeber 72 erfaßt. Damit kann der Kolben 81 des Andockzylinders 80 positionsgeregelt verfahren werden, wobei die Positionsregelung vorzugsweise beim Anfahren des Drucküberset­ zers 10 beginnt. Es ist somit möglich, die während des Umformens an einem auf die Kolbenstange 84 aufgesetzten Flansch 111 anlie­ gende Stirnseite des Werkstücks 110 gemäß einer bestimmten Ge­ schwindigkeitssollkurve zu verschieben. Der Andockzylinder 80 wird dabei aktiv mit zur Verformung des Werkstücks 110 einge­ setzt, indem er axial Material nachschiebt, das zum Beispiel zum Ausbauchen des Werkstücks 110 benötigt wird, wenn man keine Materi­ alschwächung haben will.

Die Hydropumpe 15 ist ebenfalls eine Verstellpumpe, die jedoch druckgeregelt ist, wie durch die beiden Buchstaben DR angedeutet ist. Es wird also der Druck am Druckanschluß der Verstellpumpe 15 konstantgehalten. Die Hydropumpe 15 versorgt den Drucküber­ setzer 10 mit Hydrauliköl. Zwischen der Hydropumpe 15 und dem Ölbehälter 16 einerseits und dem Druckübersetzer 10 andererseits ist ein Servoventil 75 angeordnet, dessen Eingang P mit dem Druckanschluß der Hydropumpe 15 und dessen Eingang T mit dem Öl­ behälter 16 verbunden ist. Ein Ausgang A des Servoventils 75 ist mit dem Druckraum 13 und ein Ausgang B mit dem Druckraum 14 ver­ bunden.

Zwischen den beiden Druckräumen 13 und 14 liegt außerdem ein Zwei-Wege-Einbauventil 35, das einen axialen Anschluß 36 und einen radialen Anschluß 37 besitzt und hinter dessen Steuerkol­ ben 39 ein Steuerraum 38 vorhanden ist, der mit einem Steuer­ druck beaufschlagt werden kann. Eine im Steuerraum 38 unterge­ brachte Schraubendruckfeder 40 drückt den Steuerkolben 39 in Schließrichtung des Ventils. Der axiale Anschluß 36 des Einbau­ ventils 35 ist mit dem Druckraum 14 und der radiale Anschluß 37 ist mit dem Druckraum 13 verbunden. Ist das Einbauventil 35 of­ fen, so kann also vom Druckraum 14 Öl direkt über das Einbauven­ til 35 in den Druckraum 13 strömen. Ein zu dem Einbauventil 35 ge­ hörender Steuerdeckel 41 trägt ein Pilotventil 42, mit dem das Einbauventil 35 gesteuert werden kann.

Die einzelnen Arbeits- und Steueranschlüsse der aus Einbauventil 35 und Pilotventil 42 bestehenden Einheit gehen näher aus Fig. 2 hervor. Man erkennt dort das Einbauventil 35 mit dem axialen An­ schluß 36 und dem radialen Anschluß 37, mit dem Steuerkolben 39 und mit der Druckfeder 40 im Steuerraum 38. Der Anschluß 36 ist mit dem Druckraum 14 und der Anschluß 37 mit dem Druckraum 13 des nur schematisch dargestellten Druckübersetzers 10 verbunden. In den Steuerdeckel 41 ist ein Wechselventil 43 eingebaut, des­ sen mittlerer Ausgang mit dem Steuerraum 38 verbunden ist. Der eine Eingang des Wechselventils 43 liegt über einer Düse am ra­ dialen Anschluß 37 und der andere Eingang liegt ebenfalls über einer Düse an einem Ausgang A des von dem Steuerdeckel 41 getra­ genen Pilotventils 42. Das Pilotventil ist ein Vier/Zwei-Wege­ ventil, dessen Ausgang B allerdings abgesperrt ist. Ein Eingang P des Pilotventils 42 ist über eine Düse mit dem Druckanschluß einer Steuerölpumpe 44 verbunden. Ein Eingang T ist mit einem Ölbehälter 16 verbunden.

Das Pilotventil 42 kann aus einer Ruhestellung, in der es von einer Druckfeder gehalten wird und in der der Eingang P mit dem Ausgang A verbunden ist, elektromagnetisch in eine zweite Schaltstellung gebracht werden, in der der Ausgang A zum Eingang T entlastet ist. In der Ruhestellung des Pilotventils 42 herrscht also, sofern man von einem niedrigen Druck im Druckraum 13 ausgeht, im Steuerraum 38 Steueröldruck, der das Einbauventil 35 geschlossen hält. Nach einer Betätigung durch den Elektroma­ gneten ist der Steuerraum 38 entlastet und das Einbauventil 35 öffnet die Verbindung zwischen den beiden Druckräumen 13 und 14. Die Steuerleitung zwischen dem radialen Anschluß 37 und dem Steuerraum 38 über das Wechselventil 43 hat im wesentlichen Be­ deutung für die Sicherheit des Systems. Sollte die Elektrik und mit ihr auch die Pumpe 44 ausfallen, so wird durch einen gerin­ gen Druck im Druckraum 13 das Einbauventil 35 geschlossen. Der Kol­ ben 12 des Übersetzers 10 ist deshalb eingespannt und kann nicht vom Wasserdruck schlagartig zurückgeschoben werden.

Die Ausführung nach Fig. 3 ist ohne die verschiedenen Ventile und Pumpen gezeigt. Sie unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 nur im Bereich des Eilgangzylinders 50 und im Bereich des Bodens 100 des zum Druckübersetzer 10 gehörenden Drucküber­ setzerzylinders 21. Die einzelnen Teile, wie Druckübersetzer 10, doppeltwirkender Kolben 12, Tauchkolben 25, gemeinsames Gehäuse­ teil 87, Andockzylinder 80 mit Kolben 81 und Kolbenstange 84 sind deshalb auch mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Im Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1 besitzt der Boden 100 einen Bund 102, mit dem er in den Zylinderraum 20 im Mittel­ teil 87 der ineinander integrierten Gehäuse 11 und 86 einge­ steckt ist. Man erkennt in Fig. 3 besser als in der Ausführung nach Fig. 1, daß der Ringraum 68 eine solche axiale Erstreckung hat, daß die den Axialkanal 67 mit dem Ringraum 68 verbindende Querbohrung sich in jeder Position des Kolbens 12 innerhalb des Ringraums 68 befindet.

Die Kolbenstange 19 weist von ihrem dem Kolben 12 entfernten und sich außerhalb des Bodens 100 befindlichen Ende her eine Sack­ bohrung 103 auf, die mit einem Deckel 104 verschlossen ist. Da­ durch wird für den Eilgangzylinder 50 ein Zylinderraum gebildet, den der Kolben 51 in einen Druckraum 53 und einen mit Tank ver­ bundenen Ringraum 54 trennt. Eine Kolbenstange 57 ragt durch den Deckel 104 hindurch und ist an das Maschinengestell 60 ange­ lenkt. Wird der Druckraum 53 mit Druck beaufschlagt, so wird die Kolbenstange 19 nach rechts verschoben, wenn man die Ansicht nach Fig. 3 zugrundelegt.

Wie bei der Ausführung nach Fig. 1 ist auch bei derjenigen nach Fig. 3 der von der Kolbenstange 19 zurückgelegte Weg von einem Weggeber 105 erfaßbar. Auch der Kolben 12 und mit ihm der Tauch­ kolben 25 können also positionsgeregelt verfahren werden.

Zur Verformung eines Werkstücks 110, zum Beispiel eines Rohrstücks, wird dieses in eine Formhälfte eines Werkzeugs gelegt und dann das Werkzeug geschlossen. Der Andockzylinder 80 fährt gesteuert vor und legt den Flansch 111 an das Werkstück 110 an. Wenn im Druck­ raum 82 ein bestimmter Druck erreicht ist, wird auf Druckhalten umgeschaltet, wobei der Druck von dem Drucksensor 71 erfaßt wird. Dann fährt der Eilgangzylinder 50 den Kolben 12 vor, wobei Hydrauliköl vom Druckraum 14 über das Einbauventil 35 in den Druckraum 13 verdrängt wird. Wenn im Wasser ein bestimmter Druck erreicht ist, fährt der Kolben 12 gesteuert vor, bis der Wasser­ druck einen Höchstdruck erreicht hat, der von der Pumpe 15 auf­ rechterhalten wird. Bein Anfahren des Druckübersetzers 10 schaltet der Andockzylinder 80 auf Positionsregelung. Beim Entlasten fährt der Kolben 12 gesteuert zurück und entlastet die Wassersäule. Das Wasserventil 28 wird nun geschlossen. Dann fährt der Andock­ zylinder 80 zurück, wobei das Wasser aus dem Werkstück 110 und eventuell aus der Zuleitung 85 wegspritzt.

Auch bei der Ausführung nach den Fig. 4a und 4b sind die Ge­ häuse 11 und 86 des Druckübersetzers 10 und des Andockzylinders 80 in­ einander integriert. Allerdings ist nun der Zylindermantel 98 des Andockzylinders 80 ein separates Teil, das auf den gemeinsa­ men Boden 88 aufgesetzt ist. Vom Deckel 101 her sind durch den Zylindermantel 98 hindurch Maschinenschrauben in den Boden 88 eingeschraubt, die Boden 88, Zylindermantel 98 und Deckel 101 zusammenhalten. Die separate Herstellung des Zylindermantels 98 erleichtert bei der Montage das Einsetzen von Dichtringen und Lagerringen in den Boden 88, da nicht durch den Zylindermantel 98 hindurchgegriffen werden muß. Auch läßt sich eine axiale Boh­ rung 126 im Boden 88, über die der Druckraum 82 mit Öl beauf­ schlagt werden kann, leichter bohren.

Im Gegensatz zu den Ausführungen nach den Fig. 1 und 3 hat bei der Ausführung nach den Fig. 4a und 4b die Kolbenstange 84b einen größeren Durchmesser als die Kolbenstange 84a. Damit wird der Druckraum 83 im Querschnitt kleiner als der Druckraum 82 und der Andockzylinder 80 ist eine Differentialzylinder. Der größere Durchmesser der Kolbenstange 84b erleichtert die Befe­ stigung von weiteren Bauteilen an ihrem über den Deckel 101 vor­ stehenden Abschnitt. Die Kolbenstangen 84a und 84b sind einstüc­ kig mit dem Kolben 81 ausgebildet.

Der Eilgangzylinder 50 der Ausführung nach den Fig. 4a und 4b ist im Prinzip gleich wie der Eilgangzylinder 50 der Ausführung nach Fig. 3 aufgebaut. Sein Kolben 51 unterteilt die Sackboh­ rung 103 in der Kolbenstange 19 in den Druckraum 53 und den wei­ teren Raum 54, der nun nicht mit einem Ölvorratsbehälter, son­ dern über einen Luftfilter 127 mit Atmosphäre verbunden ist. In den Druckraum 53 gelangt Öl über eine Axialbohrung 128 und eine Querbohrung 129 im Kolben 51 bzw. in der Kolbenstange 57 des Eilgangzylinders 50.

Der Ringraum 68, über den Wasser in die Axialbohrung 67 gelangt, befindet sich nicht im Boden 100 des Druckübersetzers 10, son­ dern in einem Aufsatz 130, der auf dem Boden 100 befestigt ist. Der Aufsatz 130 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 131, dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser der Kol­ benstange 19 und aus einem Flansch 132, mit dem der Zylinder 131 an der einen Stirnseite verschlossen ist. An der anderen Stirnseite sitzt der Zylinder 131 auf dem Boden 100 auf. Ein fester Halt wird durch Maschinenschrauben erhalten, die vom Flansch 132 aus durch den im Querschnitt außen quadratischen Zylinder 131 hin­ durch in den Boden 100 eingeschraubt sind.

In Ringkanäle der Bohrung, in der die Kolbenstange 19 den Boden 100 durchsetzt, sind wiederum Dichtringe 92 und 94 eingesetzt, wobei der Dichtring 92 benachbart dem Druckraum 13 des Druck­ übersetzers 10 und der Dichtring 94 benachbart dem Ringraum 68 ist. Ein weiterer Dichtring 133 ist zwischen den beiden Dicht­ ringen 92 und 94 angeordnet. Zwischen den beiden Dichtringen 92 und 133 geht von der Bohrung im Boden 100 eine Leckleitung 125 für Hydrauliköl ab. Zwischen den Dichtringen 94 und 133 geht eine Leckleitung 137 für Wasser ab. Im Gegensatz zu den Ausfüh­ rungen nach den Fig. 1 und 3 werden also bei der Ausführung nach den Fig. 4a und 4b Lecköl und Leckwasser getrennt abge­ leitet.

Im Bereich des Bodens 88 folgt auf die Dichtung 95 eine weitere Dichtung 134 zwischen der Kolbenstange 84a und dem Boden 88. Zwischen den beiden Dichtungen 95, 134 geht wieder eine Leckleitung 125 für Hydrauliköl ab. Ebenso folgt auf die Dichtung 93 eine wei­ tere Dichtung 135 zwischen dem Tauchkolben 25 und dem Boden 88. Zwischen den beiden Dichtungen 93, 135 geht wiederum eine Leckölleitung 125 ab. Eine vor der Kolbenstange 84a in deren Aufnahmebohrung 136 im Boden 88 mündende Querbohrung dient als Leckleitung 137 für Wasser. Somit sind auch im Bereich des Bodens 88 Lecköl und Leckwasser vollkommen voneinander getrennt.

Die Fig. 5 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel im Bereich des Endes der Kolbenstange 84b des Andockzylinders 80. Dieses Ende ist außen mit einem Gewinde versehen. Ein Flansch 140 ist auf die Kolbenstange 84b aufgeschraubt, wobei die eine Stirnseite 141 des Flansches 140 leicht gegenüber der Stirnseite der Kol­ benstange 84b zurücksteht. Der Tauchkolben 25 gleitet in einem Lagerring 142, der in eine stufige Erweiterung der Axialbohrung 89 am Ende der Kolbenstange 84b eingesetzt ist, und ragt über die Kolbenstange 84b hinaus in eine Hochdruckkammer 143, die sich innerhalb eines Hochdruckzylinders 144 befindet.

Dieser Hochdruckzylinder 144 ist in einem Schrumpfverband aus zwei radial übereinanderliegenden Buchsen hergestellt und besitzt einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Innen­ durchmesser der Kolbenstange 84b ist, und einen Außendurchmes­ ser, der größer als der Außendurchmesser der Kolbenstange 84b ist. Das Lager 142 greift mit einem Bund in den Spalt zwischen dem Tauchkolben 25 und dem Hochdruckzylinder 144 hinein.

An der der Kolbenstange 84b abgewandten Stirnseite des Hoch­ druckzylinders 144 sitzt ein weiterer Flansch 145, der ebenso wie der Flansch 140 den Hochdruckzylinder 144 radial überragt und der mit einem Bund 146 in den Hochdruckzylinder 144 ein­ greift. Der Bund 146 ist zur Hochdruckkammer 143 hin stufig ab­ gesetzt. Durch den Bund am Lagerring 142 ist der Hochdruckzylin­ der 144 gegenüber der Kolbenstange 84b und durch den Bund 146 ist der Flansch 145 gegenüber dem Hochdruckzylinder 144 zen­ triert. Durch Dehnschrauben 147, die sich radial außerhalb des Hochdruckzylinders 144 zwischen dem Flansch 140 und dem Flansch 145 erstrecken, sind der Hochdruckzylinder 144 und der Flansch 145 an der Kolbenstange 84b gehalten, mit der sie sich bei einer Bewegung des Kolbens 81 des Andockzylinders 80 mitbewegen.

Vor dem Lagerring 142 liegen in dem Spalt zwischen dem Tauchkol­ ben 25 und dem Hochdruckzylinder 155 ein Stützring 148 und ein Dichtring 96. Ebenso befinden sich zwischen dem Bund 146 und dem Hochdruckzylinder 144 ein Stützring 148 und ein Dichtring 149. Die Dichtringe 96 und 149 werden durch einen Distanzbuchse 150, die sich radial zwischen dem Tauchkolben 25 und dem Hochdruckzy­ linder 144 befindet und die mit radialen Durchbrüchen 151 verse­ hen ist, in ihren Positionen gesichert.

Die axialen Abmessungen der Hochdruckkammer 143 und des Tauch­ kolbens 25 sind so getroffen, daß sich das dem Flansch 145 zuge­ wandte Ende des Tauchkolbens 25 immer zwischen den beiden Dicht­ ringen 96 und 149 befindet. Dabei ist sichergestellt, daß der Kolben 12 und der Kolben 81 völlig unabhängig voneinandner be­ wegt werden können. Dies bedeutet, daß zwischen dem Tauchkolben 25 bzw. dem an ihm montierten Rückschlagventil 31 und dem Flansch 145 noch ein Abstand besteht, wenn sich die beiden Kol­ ben 12 und 81 in ihren dem Boden 88 nahen Endlagen befinden. Ebenso hat das Ende des Tauchkolbens 25 die Dichtung 96 am La­ gerring 142 noch nicht überfahren, wenn die beiden Kolben 12 und 81 in ihre dem Boden 88 ferne Endlagen bewegt worden sind.

Claims (14)

1. Hydraulisches System für eine Umformpresse, mit der ein Werkstück (110) unter unmittelbarer Beaufschlagung durch eine hydraulische Flüssigkeit umgeformt wird, mit einem Drucküberset­ zer (10), der ein Gehäuse (11), einen Primärkolben (12), der einen Zylinderraum (20) des Gehäuses (11) in einen ersten und einen zweiten Druckraum (13, 14) trennt, die mit einer Druck­ quelle (15) bzw. mit einem Vorratsbehälter (16) verbindbar sind, und als Sekundärkolben einen Tauchkolben (25) umfaßt, dessen Wirkfläche (26) wesentlich kleiner als eine Wirkfläche (17) des Primärkolbens (12) ist, von dessen Wirkfläche (26) ein Arbeits­ raum (27) für die hydraulische Flüssigkeit begrenzt ist und der zum Druckaufbau in der hydraulischen Flüssigkeit zusammen mit dem Primärkolben (12) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (35) vorhanden ist, über das während des Druck­ aufbaus in der hydraulischen Flüssigkeit die beiden Druckräume (13, 14) beidseits des Primärkolbens (12) bis zu einem bestimm­ ten Druck oder bis zu einem bestimmten Weg des Primärkolbens (12) miteinander verbindbar sind und Druckmittel aus dem zweiten Druckraum (14) in den ersten Druckraum (13) verdrängbar ist.

2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (35) ein Zwei-Wege-Einbauventil ist, das einen axialen Anschluß (36) und einen radialen Anschluß (37) hat.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Druckraum (14) mit dem axialen Anschluß (36) und der erste Druckraum (13) mit dem radialen Anschluß (37) des Zwei-Wege-Einbauventils verbunden ist.

4. Hydraulisches System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckraum (13) mit dem Steuerraum (38) des Zwei-Wege-Einbauventils verbindbar ist.

5. Hydraulisches System nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eilgangzylinder (50) mit einem Eilgangkolben (51) vorhanden ist, dessen Wirkfläche (52) kleiner als die Wirkfläche (17) des Primärkolbens (12) des Druckübersetzers (10) ist und daß die Kolben (12, 25) des Druck­ übersetzers (10) von dem Eilgangzylinder (50) bis zu dem be­ stimmten Druck in der hydraulischen Flüssigkeit oder bis zu dem bestimmten Weg verfahrbar sind.

6. Hydraulisches System nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eilgangzylinder (50) ein einfachwirkender Zy­ linder ist.

7. Hydraulisches System nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eilgangkolben (51) das Innere des Eilgangzy­ linders (50) in einen Druckraum (53) und einen zweiten Raum (54), durch den eine Kolbenstange (57) des Eilgangkolbens (51) verläuft, aufteilt und daß der Druckraum (53) über ein Ventil (55) mit einer Druckquelle (15) oder dem Vorratsbehälter (16) verbindbar ist und der zweite Raum (54) mit dem Vorratsbehälter (16) verbunden ist.

8. Hydraulisches System nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eilgangkolben (51) das Innere des Eilgangszy­ linders (50) in einen Druckraum (53) und einen zweiten Raum (54), durch den eine Kolbenstange (57) des Eilgangkolbens (51) verläuft, aufteilt und daß der erste Raum (53) über ein Ventil (55) mit einer Druckquelle (15) oder dem Vorratsbehälter (16) verbindbar ist und der zweite Raum (54) vorzugsweise über einen Luftfilter mit Atmosphäre verbunden ist.

9. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange (19) des Primär­ kolbens (12) des Druckübersetzers (10) aus einem Gehäuse (11) des Druckübersetzers (10) herausgeführt ist und daß der Eilgang­ zylinder (50) mit dieser Kolbenstange (19) verbunden ist.

10. Hydraulisches System nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kolbenstange (19) das Zylindergehäuse des Eil­ gangzylinders (50) bildet und daß der Eilgangkolben (51) ge­ stellfest gehalten ist.

11. Hydraulisches System nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Eilgangkolben (51) oder eine Kolbenstange (57) des Eilgangkolbens (51) außerhalb der das Zylindergehäuse des Eilgangzylinders (50) bildenden Kolbenstange (19) des Primärkolbens (12) des Druckübersetzers (10) mit einem Anschluß für eine hydraulische Flüssigkeit versehen ist und daß dieser Anschluß über eine Längsbohrung des Eilgangkolbens (51) mit dem hinter dem Eilgangkolben (51) befindlichen Druckraum (53) verbunden ist.

12. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilgangzylinder (50) an das Gehäuse (11) des Druckübersetzers (10) montiert ist.

13. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilgangkolben (51) des Eilgangzylinders (50) gelenkig mit der Kolbenstange (19) des Primärkolbens (12) des Druckübersetzers (10) und/oder das Gehäuse (56) des Eilgangzylinders (50) gelenkig mit dem Gehäuse (11) des Druckübersetzers (10) oder mit dem Gestell (60) der Umformpresse verbunden ist.

14. Hydraulisches System nach einem vorhergehenden An­ spruch, gekennzeichnet durch ein Nachsaugventil (61) zwischen dem ersten Druckraum (13) und dem Vorratsbehälter (16).