DE4345340C2 - Hydraulisches System für eine Umformpresse - Google Patents
Hydraulisches System für eine UmformpresseInfo
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- DE4345340C2 DE4345340C2 DE4345340A DE4345340A DE4345340C2 DE 4345340 C2 DE4345340 C2 DE 4345340C2 DE 4345340 A DE4345340 A DE 4345340A DE 4345340 A DE4345340 A DE 4345340A DE 4345340 C2 DE4345340 C2 DE 4345340C2
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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.
Ein solches hydraulisches System ist aus dem DE-GM 18 85 909 be
kannt. Es sind dabei ein Druckübersetzer und ein Andockzylinder
axial hintereinander angeordnet. Der Andockzylinder besitzt ei
nen Andockkolben und eine mit dem Andockkolben verbundene in
dieselbe Richtung wie der Sekundärkolben des Druckübersetzers
weisende, aus dem Gehäuse des Andockzylinders herausgeführte An
dockkolbenstange, die wie der Andockkolben mit einer durchgehen
den, zentralen Axialbohrung versehen ist, in die der Sekundär
kolben des Druckübersetzers eintaucht. Bei dem aus dem Ge
brauchsmuster bekannten hydraulischen System besitzt der Andock
kolben noch eine zweite Kolbenstange, die entgegengesetzt zur
Andockkolbenstange zum Druckübersetzer hin gerichtet ist und in
der auch die Axialbohrung fortgesetzt ist. Als hydraulische
Flüssigkeit, die das Werkstück beaufschlagt, wird bevorzugt Was
ser verwendet, während das Druckmittel ein Hydrauliköl ist. Da
bei soll verhindert werden, daß Wasser in das Hydrauliköl und
Hydrauliköl in das Wasser gelangen.
Bei dem hydraulischen System nach dem DE-GM 18 85 909 besitzen
der Druckübersetzer und der Andockzylinder voneinander getrennte
Gehäuse, die auf einem Maschinengestell befestigt sind. Zwischen
den beiden getrennten Gehäusen ist der Sekundärkolben des Druck
übersetzers frei von außen zugänglich. Frei von außen zugänglich
ist auch eine zweite Kolbenstange des Andockkolbens, die entge
gengesetzt zur Andockkolbenstange in Richtung auf das Gehäuse
des Druckübersetzers zu aus dem Gehäuse des Andockzylinders her
ausragt. Bei einem solchen Aufbau wird zwar mit großer Sicher
heit verhindert, daß das Druckmittel, mit dem der Andockkolben
und der Primärkolben des Druckübersetzers beaufschlagbar sind
und das vornehmlich ein Hydrauliköl ist, mit der hydraulischen
Flüssigkeit, mit der das Werkstück beaufschlagt wird und die
vornehmlich Wasser ist, vermischt wird. Es droht jedoch eine
Verschmutzung des Sekundärkolbens des Druckübersetzers sowie der
zweiten Kolbenstange des Andockkolbens, so daß besondere Maßnah
men zum Abstreifen dieses Schmutzes ergriffen werden müssen oder
ein erhöhter Verschleiß an Dichtungen und eine Verschmutzung des
Hydrauliköls auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Sy
stem mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so
weiterzuentwickeln, daß die Verschmutzungsgefahr geringer und
ein einfacherer Aufbau möglich ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein
hydraulisches System mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff zu
sätzlich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Pa
tentanspruchs 1 ausgestattet wird. Demnach sitzen bei einem er
findungsgemäßen hydraulischen System das Gehäuse des Drucküber
setzers und das Gehäuse des Andockzylinders unmittelbar aneinan
der. Im Schnittstellenbereich zwischen Druckübersetzer und An
dockzylinder ist dadurch der Sekundärkolben sowie eine eventuell
vorhandene zum Druckübersetzer gerichtete Kolbenstange des An
dockkolbens nicht mehr äußeren Einflüssen ausgesetzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydrauli
schen Systems kann man den Patentansprüchen 2 bis 13 entnehmen.
So enthalten die Patentansprüche 2 bis 4 vorteilhafte Ausgestal
tungen der Gehäuse von Druckübersetzer und Andockzylinder, die
eine einfache Herstellung der Gehäuse ermöglichen und den Auf
wand an Material für sie gering halten.
Bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 besitzen das Ge
häuse des Druckübersetzers und das Gehäuse des Andockzylinders
einen gemeinsamen Boden. Die beiden Gehäuse sind also mehr oder
weniger ineinander integriert. Eine besonders geringe Anzahl von
separaten Bauteilen ist dann notwendig, wenn die beiden Gehäuse
von Druckübersetzer und Andockzylinder gemäß Patentanspruch 3
ein gemeinsames Mittelteil haben, an das nach entgegengesetzten
Richtungen einstückig Zylindermäntel angeformt sind. Von der
Montage her kann es jedoch günstiger sein, wenn sich gemäß Pa
tentanspruch 4 von einem gemeinsamen Boden der Gehäuse nur zur
einen Seite hin einstückig ein Zylindermantel erstreckt, während
auf die andere Seite des gemeinsamen Bodens ein separater Zylin
dermantel aufgesetzt ist. Dichtringe und Lagerringe, die sich in
dem Boden befinden, lassen sich dann leichter montieren.
Vorzugsweise besitzt gemäß Patentanspruch 5 der Andockkolben ei
ne entgegengesetzt zur Andockkolbenstange gerichtete, zweite
hohlgebohrte Kolbenstange, in die der Sekundärkolben des Druck
übersetzers eintaucht. Diese zweite Kolbenstange des Andockkol
bens endet innerhalb eines Bodens des Gehäuses des Andockzylin
ders, so daß die Außenseite des Sekundärkolbens des Drucküber
setzers nicht im druckübersetzerseitigen Druckraum des Andockzy
linders erscheint. Dies ist im Hinblick darauf günstig, daß in
das Hydrauliköl, mit dem der Andockkolben beaufschlagbar ist,
kein Wasser gelangen soll und umgekehrt. Der Boden kann der ge
meinsame Boden gemäß Patentanspruch 2 sein.
Die Abdichtung der benachbarten Druckräume auf der einen Seite
des Andockkolbens des Andockzylinders und des Primärkolbens des
Druckübersetzers gegeneinander sowie gegen die sich vor der
Stirnseite des Sekundärkolbens des Druckübersetzers befindliche
Hochdruckkammer geschieht vorteilhafterweise gemäß den Patentan
sprüchen 6 bis 9. Insbesondere wird durch die Ausbildung gemäß
Patentanspruch 7 erreicht, daß Leckage von Druckmittel, mit dem
der Andockkolben und der Primärkolben beaufschlagbar sind, und
Leckage von Wasser, das als Arbeitsmedium zum Aufweiten des
Werkstücks genutzt wird, getrennt voneinander gesammelt werden
können. Es werden dazu erste Dichtringe, die radial zwischen dem
Boden und der zweiten Kolbenstange des Andockkolbens angeordnet
sind, und zweite Dichtringe, die vor dem Ende der Kolbenstange
radial zwischen dem Boden und dem Sekundärkolben angeordnet
sind, verwendet. Um die Hochdruckkammer über die Wirkung einer
bloßen Spaltdichtung zwischen dem Sekundärkolben und der Axial
bohrung hinaus axial abzudichten, ist gemäß Patentanspruch 9 ra
dial zwischen dem Sekundärkolben und der Wand der Axialbohrung
ein dritter Dichtring vorgesehen.
Bei einem erfindungsgemäßen hydraulischen System wird die hy
draulische Flüssigkeit zum Aufweiten des Werkstücks der Hoch
druckkammer vor der Stirnseite des Sekundärkolbens vorteilhaf
terweise nicht mehr zwischen Druckübersetzer und Andockzylinder,
sondern über einen Axialkanal zugeführt, der im Sekundärkolben,
im Primärkolben und in einer Kolbenstange des Primärkolbens ver
läuft, die entgegengesetzt zur Richtung, in die sich der Sekun
därkolben erstreckt, in einen Boden eintritt, der den Zylinder
raum, in dem sich der Primärkolben des Druckübersetzers befin
det, verschließt. Vorteilhafterweise wird gemäß Patentanspruch
11 die hydraulische Flüssigkeit innerhalb des Bodens oder inner
halb eines Aufsatzes auf dem Boden dem Axialkanal in der Kolben
stange des Primärkolbens zugeführt. Innerhalb des Bodens oder
des Aufsatzes kann ein Ringraum vorgesehen sein, in den eine den
Axialkanal schneidende Querbohrung in der Kolbenstange mündet.
Der Boden kann ein separater Boden gemäß Patentanspruch 3 sein.
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 Eilgangzylin
ders gelenkig mit dem Gehäuse des Druckübersetzers
verbunden sind und wobei auch die zur Steuerung ver
wendeten Ventile und Pumpen eingezeichnet sind,
Fig. 2 vergrößert und schematisch ein 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 Kolben
stange des Druckübersetzers das Zylindergehäuse des
Eilgangzylinders ist,
Fig. 4a schematisch einen ersten Teil und
Fig. 4b eine zweiten Teil einer dritten Ausführung, bei der
Lecköl und Leckwasser getrennt voneinander abgeleitet
werden und
Fig. 5 das vierte Ausführungsbeispiel im Bereich der Hoch
druckkammer.
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 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 Primärkolben 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 Primärkolben 12 als Sekundärkolben des Druck
übersetzers 10 ein Tauchkolben 25 weg, der in eine Bohrung des
Bodens 88 eintritt, der denselben Durchmesser wie die Kolben
stange 19 hat und der einstückig mit dieser hergestellt sein
kann. Bevorzugt sind der Sekundärkolben 25 und die Kolbenstange
19 jedoch zwei Bauteile, die in gegenüberliegende Sackbohrungen
des Primärkolbens 12 eingesetzt sind. Der Primärkolben 12 mit
der Kolbenstange 19 und dem Tauchkolben 25 kann als Kolben eines
Gleichgangzylinders betrachtet werden. Die Wirkflächen 17 und 18
des Primärkolbens 12, die den Druckräumen 13 und 14, in die der
Primärkolben 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 Andockkol
ben 81 in die zwei Druckräume 82 und 83 geteilt. Auch der An
dockzylinder ist als Gleichgangzylinder zu betrachten. Sein An
dockkolben 81 besitzt zu beiden Seiten jeweils eine Kolbenstange
84a, 84b, von denen die Kolbenstange 84a auf der einen Seite in
den Boden 88 des Mittelteils 87 eintaucht und die als Andockkol
benstange bezeichnete Kolbenstange 84b 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
Zylinderraum 20 zugekehrten Ende her mit einer Axialbohrung 89
versehen, deren Durchmesser dem Durchmesser des Sekundärkolbens
25 entspricht und die durch den Andockkolben 81 hindurch bis in
die Andockkolbenstange 84b reicht. Man sieht in Fig. 1, daß in
der gezeigten Stellung des Andockkolbens 81 die Bohrung 89 bis
etwa zum Boden 101 reicht. Von dort geht von ihr eine engere
Bohrung aus, die an der Stirnseite der Andockkolbenstange 84b
ins Freie mündet. Die Bohrung 89 und die engere Bohrung sind
Teil einer Zuleitung 85, durch die Wasser in einen Arbeitsraum
27 innerhalb eines Werkstücks, im vorliegenden Fall innerhalb
eines Rohrs 110 geleitet werden kann.
Innerhalb des Sekundärkolbens 25 und der Kolbenstange 19 wird
die Zuleitung durch einen Axialkanal 67 gebildet, der an der
Stirnseite des Sekundärkolbens 25 in die Axialbohrung 89 mündet
und der im Bereich des Bodens 100 endet und über eine Querboh
rung mit einem innerhalb des Bodens 100 ausgebildeten Ringraum
68 verbunden ist. Auch wenn dies in Fig. 1 maßstäblich nicht ex
akt dargestellt ist, ist der Ringraum 68 axial so lang, daß die
Querbohrung in jeder Position des Primärkolbens 12 axial inner
halb des Ringraums 68 liegt.
Ein Absperrventil 28 ist an den Boden 101 angebaut oder in die
sen integriert. Dieses Absperrventil 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 Sekundärkolben 25 und in den Kolbenstangen 84a, 84b in
den Arbeitsraum 27 strömen. In dem Kanal 67 ist ein Rückschlag
ventil 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 Sekundärkolben 25 und
dem Boden 88 liegt vor der Stirnseite der Kolbenstange 84a ein
Radialdichtring 93. Ein weiterer Radialdichtring 95 befindet
sich zwischen der Kolbenstange 84a und dem Boden 88. Schließlich
ist ein weiterer Radialdichtring 96 zwischen dem Sekundärkolben
25 und der Bohrung 89 vorhanden. Zur Aufnahme des Sekundärkol
bens 25 und der Kolbenstange 84a ist der Boden 88 mit einer sich
zwischen den beiden Druckräumen 14 und 82 erstreckenden Stufen
bohrung versehen. Unmittelbar an der Stufe ist im größeren Ab
schnitt dieser Bohrung eine Ringnut vorhanden, die als Leckage
anschluß 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
Wasser/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 Eilgangkolben 51,
der einseitig mit einer Kolbenstange 57 versehen ist und der in
nerhalb 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 Sekundär
kolbens 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,
Andockzylinder und Eilgangzylinder bilden also eine einzige zu
sammenhängende Einheit.
Der Raum 53 des Eilgangzylinders 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 Ölbehälter 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 An
dockkolben 81 und mit ihm die Kolbenstangen 84a und 84b zurück
legen, wird von einem Weggeber 72 erfaßt. Damit kann der Andock
kolben 81 positionsgeregelt verfahren werden, wobei die Positi
onsregelung vorzugsweise beim Anfahren des Druckübersetzers be
ginnt. Es ist somit möglich, die während des Umformens an einem
auf die Kolbenstange 84 aufgesetzten Flansch 111 anliegende
Stirnseite des Werkstücks 110 gemäß einer bestimmten Geschwin
digkeitssollkurve zu verschieben. Der Andockzylinder 80 wird da
bei aktiv mit zur Verformung des Werkstücks 110 eingesetzt, in
dem er axial Material nachschiebt, das zum Beispiel zum Ausbau
chen des Werkstücks benötigt wird, wenn man keine Material
schwächung haben will.
Die Hydropumpe 15 ißt 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 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 geschlossen. Der Pri
märkolben 12 des Druckübersetzers 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,
Primärkolben 12, Sekundärkolben 25, gemeinsames Gehäuseteil 87,
Andockzylinder 80 mit Andockkolben 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 Primärkolbens 12 inner
halb des Ringraums befindet.
Die Kolbenstange 19 weist von ihrem dem Primärkolben 12 entfern
ten und sich außerhalb des Bodens 100 befindlichen Ende her eine
Sackbohrung 103 auf, die mit einem Deckel 104 verschlossen ist.
Dadurch wird für den Eilgangzylinder 50 ein Zylinderraum gebil
det, den der Eilgangkolben 51 in einen Druckraum 53 und einen
mit Tank verbundenen Ringraum 54 trennt. Eine Kolbenstange 57
ragt durch den Deckel 104 hindurch und ist an das Maschinenge
stell 60 angelenkt. Wird der Druckraum 53 mit Druck beauf
schlagt, 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 Primärkolben 12 und mit ihm der
Sekundärkolben 25 können also positionsgeregelt verfahren wer
den.
Zur Verformung eines Werkstücks, zum Beispiel eines Rohrstücks,
wird dieses in eine Formhälfte eines Werkzeugs gelegt und dann
das Werkzeug geschlossen. Der Andockzylinder 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 Primärkolben 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 Primärkolben 12 gesteuert vor, bis
der Wasserdruck einen Höchstdruck erreicht hat, der von der
Pumpe 15 aufrechterhalten wird. Beim Anfahren des Drucküberset
zers schaltet der Andockzylinder auf Positionsregelung. Beim
Entlasten fährt der Primärkolben 12 gesteuert zurück und entla
stet die Wassersäule. Das Wasserventil 28 wird nun geschlossen.
Dann fährt der Andockzylinder 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 und des Andockzylinders 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 Andockkolben
stange 84b einen größeren Durchmesser als die Kolbenstange 84a.
Damit wird der Druckraum 83 im Querschnitt kleiner als der
Druckraum 82 und der Andockzylinder ist ein Differentialzylin
der. Der größere Durchmesser der Andockkolbenstange 84b erleich
tert die Befestigung von weiteren Bauteilen an ihrem über den
Deckel 101 vorstehenden Abschnitt. Die Kolbenstangen 84a und 84b
sind einstückig mit dem Kolben 81 ausgebildet.
Der Eilgangzylinder 50 der Ausführung nach den Fig. 4a und 4b
ist im Prinzip gleich wie der Eilgangzylinder der Ausführung
nach Fig. 3 aufgebaut. Sein Eilgangkolben 51 unterteilt die
Sackbohrung 103 in der Kolbenstange 19 in den Druckraum 53 und
den weiteren Raum 54, der nun nicht mit einem Ölvorratsbehälter,
sondern über einen Luftfilter 127 mit Atmosphäre verbunden ist.
In den Druckraum 53 gelangt Öl über eine Axialbohrung 128 und
eine Querbohrung 129 im Eilgangkolben 51 bzw. in der Kolben
stange 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 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 geht wieder eine Leckleitung 125
für Hydrauliköl ab. Ebenso folgt auf die Dichtung 93 eine wei
tere Dichtung 135 zwischen dem Sekundärkolben 25 und dem Boden
88. Zwischen den beiden Dichtungen geht wiederum eine Lecköllei
tung 125 ab. Eine vor der Kolbenstange 84a in deren Aufnahmeboh
rung 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 Andockkolbenstange 84b des Andockzylinders 80. Dieses
Ende ist außen mit einem Gewindeversehen. Ein Flansch 140 ist
auf die Andockkolbenstange 84b aufgeschraubt, wobei die eine
Stirnseite 141 des Flansches 140 leicht gegenüber der Stirnseite
der Andockkolbenstange 84b zurücksteht. Der Sekundärkolben 25
gleitet in einem Lagerring 142, der in eine stufige Erweiterung
der Axialbohrung 89 am Ende der Andockkolbenstange 84b einge
setzt ist, und ragt über die Andockkolbenstange 84b hinaus in
eine Hochdruckkammer 143, die sich innerhalb eines Hochdruckzy
linders 144 befindet.
Dieser Hochdruckzylinder ist in einem Schrumpfverband aus zwei
radial übereinanderliegenden Buchsen hergestellt und besitzt
einen Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Innen
durchmesser der Andockkolbenstange 84b ist, und einen Außen
durchmesser, der größer als der Außendurchmesser der Andockkol
benstange 84b ist. Das Lager 142 greift mit einem Bund in den
Spalt zwischen dem Sekundärkolben 25 und dem Hochdruckzylinder
144 hinein.
An der der Andockkolbenstange 84b abgewandten Stirnseite des
Hochdruckzylinders 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
eingreift. Der Bund 146 ist zur Hochdruckkammer 143 hin stufig
abgesetzt. Durch den Bund am Lagerring 142 ist der Hochdruckzy
linder 144 gegenüber der Andockkolbenstange 84b und durch den
Bund 146 ist der Flansch 145 gegenüber dem Hochdruckzylinder 144
zentriert. 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 Andockkolbenstange 84b gehalten, mit der sie
sich bei einer Bewegung des Andockkolbens 81 des Andockzylinders
80 mitbewegen.
Vor dem Lagerring 142 liegen in dem Spalt zwischen dem Sekundär
kolben 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 Sekundärkolben 25 und dem
Hochdruckzylinder 144 befindet und die mit radialen Durchbrüchen
151 versehen ist, in ihren Positionen gesichert.
Die axialen Abmessungen der Hochdruckkammer 143 und des Sekun
därkolbens 25 sind so getroffen, daß sich das dem Flansch 145
zugewandte Ende des Sekundärkolbens 25 immer zwischen den beiden
Dichtringen 96 und 149 befindet. Dabei ist sichergestellt, daß
der Primärkolben 12 und der Andockkolben 81 völlig unabhängig
voneinandner bewegt werden können. Dies bedeutet, daß zwischen
dem Sekundärkolben 25 bzw. dem an ihm montierten Rückschlagven
til 31 und dem Flansch 145 noch ein Abstand besteht, wenn sich
die beiden Kolben 12 und 81 in ihren dem Boden 88 nahen Endlagen
befinden. Ebenso hat das Ende des Sekundärkolbens 25 die Dich
tung 96 am Lagerring 142 noch nicht überfahren, wenn die beiden
Kolben 12 und 81 in ihre dem Boden 88 ferne Endlagen bewegt wor
den sind.
Claims (13)
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 ei
nen Zylinderraum (20) des Gehäuses (11) in einen ersten und ei
nen zweiten Druckraum (13, 14) trennt, die mit einer Druckquelle
(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 und mit einem achsgleich
mit dem Druckübersetzer (10) angeordneten Andockzylinder (80),
der ein zum Gehäuse (11) des Druckübersetzers ortsfestes Gehäuse
(86), einen Andockkolben (81) und eine mit dem Andockkolben (81)
verbundene, in dieselbe Richtung wie der Sekundärkolben (25) des
Druckübersetzers weisende und aus dem Gehäuse (86) des Andockzy
linders (80) herausgeführte Andockkolbenstange (84b) aufweist,
die wie der Andockkolben (81) mit einer durchgehenden, zentralen
Axialbohrung (89) versehen ist, in die der Sekundärkolben (25)
eintaucht, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) des
Druckübersetzers (10) und das Gehäuse (86) des Andockzylinders
(80) unmittelbar aneinander sitzen.
2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zylinderraum (20), in dem sich der Primärkol
ben (12) des Druckübersetzers (10) befindet, und der Zylinder
raum (79) des Andockzylinders (80) durch einen dem Gehäuse (11)
des Druckübersetzers (10) und dem Gehäuse (86) des Andockzylin
ders (80) gemeinsamen Boden (88) voneinander getrennt sind.
3. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die beiden Gehäuse (11, 86) ein gemeinsames Mit
telteil (87) umfassen, das zwei nach entgegengerichteten Seiten
offene Zylinderräume (20, 79) besitzt, in denen sich der Primär
kolben (12) des Druckübersetzers (10) und der Andockkolben (81)
des Andockzylinders (80) befinden, und daß die Zylinderräume
(20, 79) an den offenen Seiten jeweils durch einen separaten Bo
den (100, 101) verschlossen sind.
4. Hydraulisches System nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich vom gemeinsamen Boden (88) zur einen Seite
hin ein einstückig mit dem Boden (88) ausgebildeter Zylinderman
tel (97) erstreckt und daß auf die andere Seite des gemeinsamen
Bodens (88) ein separater Zylindermantel (98) aufgesetzt ist.
5. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Andockkolben (81) eine entgegen
gesetzt zur Andockkolbenstange (84b) gerichtete, zweite hohlge
bohrte Kolbenstange (84a) aufweist, in die der Sekundärkolben
(25) des Druckübersetzers (10) eintaucht, und daß die zweite
Kolbenstange (84a) innerhalb eines Bodens des Gehäuses (86) des
Andockzylinders (80) endet.
6. Hydraulisches System nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb des Bodens (88) radial zwischen diesem
und der zweiten Kolbenstange (84a) ein erster Dichtring (95,
134) angeordnet ist, daß vor dem Ende der Kolbenstange (84a) ra
dial zwischen dem Boden (88) und dem Sekundärkolben (25) ein
zweiter Dichtring (93, 135) angeordnet ist und daß zwischen dem
ersten und zweiten Dichtring (95, 134, 93, 135) ein Leckagean
schluß (90, 125, 137) vorhanden ist.
7. Hydraulisches System nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß radial zwischen dem Boden (88) und der zweiten
Kolbenstange (84a) zwei erste Dichtringe (95, 134) angeordnet
sind, zwischen denen ein erster Leckageanschluß (125) abgeht,
daß vor dem Ende der zweiten Kolbenstange (84a) radial zwischen
dem Boden (88) und dem Sekundärkolben (25) zwei zweite Dicht
ringe (93, 135) angeordnet sind, zwischen denen ein zweiter
Leckageanschluß (125) abgeht, und daß zwischen den ersten Dicht
ringen (95, 134) einerseits und den zweiten Dichtringen (93,
135) andererseits ein dritter Leckageanschluß (137) abgeht.
8. Hydraulisches System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich der Leckageanschluß (90, 125, 137) in
nerhalb des Aufnahmeraumes (136) für die zweite Kolbenstange
(84a) des Andockkolbens (81) befindet.
9. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Raum von der Stirnseite des Se
kundärkolbens (25) durch einen dritten Dichtring (96) gegen den
Leckageanschluß (90, 125, 137) abgedichtet ist.
10. Hydraulisches System nach einem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (20), in dem sich
der Primärkolben (12) des Druckübersetzers (10) befindet, durch
einen Boden verschlossen ist, daß durch den Boden eine Kolben
stange (19) des Primärkolbens (12) hindurchtritt, die mit einem
Axialkanal (67) versehen ist, dem die hydraulische Flüssigkeit
zuführbar ist und der sich durch den Primärkolben (12) und den
Sekundärkolben (25) des Druckübersetzers (10) hindurch fort
setzt.
11. Hydraulisches System nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die hydraulische Flüssigkeit innerhalb des Bodens
und/oder innerhalb eines Aufsatzes (130) auf dem Boden dem
Axialkanal (67) in der Kolbenstange (19) des Primärkolbens (12)
zuführbar ist.
12. Hydraulisches System nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die hydraulische Flüssigkeit dem Axialkanal (67)
über eine Querbohrung der Kolbenstange (19) des Primärkolbens
(12) und über eine Kammer (68) im Boden und/oder in dem Aufsatz
(130), die sich axial über den Bewegungsbereich der Querbohrung
erstreckt, zuführbar ist.
13. Hydraulisches System nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kammer (68) als Ringraum ausgebildet ist.
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Cited By (1)
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DE102012207178A1 (de) * | 2012-04-30 | 2013-10-31 | Fgb A. Steinbach Gmbh & Co. Kg | Hydraulikzylinder für Hexapod und Hexapod mit einem solchen Hydraulikzylinder |
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DE102012207178B4 (de) * | 2012-04-30 | 2018-06-14 | Fgb A. Steinbach Gmbh & Co. Kg | Hydraulikzylinder für Hexapod und Hexapod mit einem solchen Hydraulikzylinder |
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