EP0586669B1 - Presse mit einem hydraulische antrieb, insbesondere eine blechformpresse - Google Patents

Presse mit einem hydraulische antrieb, insbesondere eine blechformpresse Download PDF

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EP0586669B1
EP0586669B1 EP93907756A EP93907756A EP0586669B1 EP 0586669 B1 EP0586669 B1 EP 0586669B1 EP 93907756 A EP93907756 A EP 93907756A EP 93907756 A EP93907756 A EP 93907756A EP 0586669 B1 EP0586669 B1 EP 0586669B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine
press
hydrostatic
hydraulic cylinder
hydrostatic machine
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93907756A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0586669A1 (de
Inventor
Rolf Kordak
Michael Reinert
Thassilo Maxeiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
Publication of EP0586669A1 publication Critical patent/EP0586669A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0586669B1 publication Critical patent/EP0586669B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B30B1/266—Drive systems for the cam, eccentric or crank axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor
    • B21D24/08—Pneumatically or hydraulically loaded blank holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses

Definitions

  • the invention is based on a press with a hydraulic drive as indicated in the preamble of claim 1.
  • Press ram For presses, a distinction is made depending on the type of drive Press ram between hydraulic and mechanical presses.
  • the press ram of a hydraulic press is operated by a hydraulic cylinder driven. This type of drive is first of all common for very large presses with high press force.
  • a metal forming press with a press ram and a counter holder and with a hydraulic drive is e.g. known from DE-AS 20 43 967 (closest prior art). At this Press is pressed into the oil by a pump during the advance of the counter holder pumped the hydraulic cylinder. When the counter holder reaches its end position has reached, the pressure medium supply from the pump driven by an electric motor to the cylinder is interrupted. A certain pressure must be maintained in the cylinder if the counterhold during the return stroke of the Press ram is displaced. It is common knowledge that Pressure medium for this via a pressure relief valve, a throttle valve or drain a proportional valve into the pressure medium tank allow. In print this is e.g. in the EP 0 173 755 B1. When the pressure medium drains through the pressure relief valve or the throttle valve becomes much there Generates heat that is lost unused. Possibly. is even one Cooling and thus additional construction work necessary.
  • a hydrostatic press used for sheet metal forming and which has a press ram and a counterholder is also known from FR-A 24 49 490.
  • the disclosed hydraulic press is a pressure chamber of the hydraulic cylinder with which the counter-holder can be moved via a line connected to a pressure-controlled hydraulic motor, over the during the return stroke of the counter holder from the pressure chamber displaced oil flows and with it in the pressure chamber Pressure is maintained.
  • the hydraulic motor drives together another motor, which is probably an electric motor acts, a hydraulic pump, from the pressure medium into a pressure chamber of a hydraulic cylinder assigned to the press ram is. In this way, a hydraulic press good efficiency achieved.
  • Regarding the funds for the Drive of the counter holder in the forward stroke is based on known hydraulic Press drives referenced.
  • Presses of small and medium size are mostly mechanical Presses in which the press ram is mechanically driven by a crank mechanism is driven by an electric motor.
  • Such a Electromechanical drive of the press ram is favorable in terms of efficiency and usually quite inexpensive.
  • the invention has for its object a press, which the features from the preamble of the claim 1 has to train so that despite the increased Use of hydraulic components a favorable energy balance is obtained, i.e. the losses of unusable energy are low.
  • the drive should also be inexpensive.
  • the hydrostatic machine is for the counterhold according to claim 2 also with a quantity-dependent Provide control to which the pressure control is superior. This means that during the forward stroke the cylinder with constant, but by changing the swivel angle of the hydrostatic machine adjustable speed is moved.
  • third hydrostatic machine provided that is hydraulic with the second hydrostatic machine is coupled.
  • the second hydrostatic machine in the drive rod of the press ram maintains their speed particularly precisely when they is regulated according to claim 11, wherein the drive train of the press ram then also contain a hydraulic accumulator can.
  • a particularly advantageous embodiment of an inventive Press contains claim 6. After that is a first connection of the second hydrostatic machine with a pressure medium reservoir connected. Also are a second connection of this machine, the hydraulic cylinder of the counter holder and the pressure side of the first, pressure-controllable and of a motor-driven hydrostatic machine with each other connected.
  • the hydraulic drive is expedient designed so that the first pressure-controllable hydrostatic Machine that can be pivoted on both sides can, no pressure medium displaced to the pressure medium reservoir becomes. If pressure was displaced over them, it would also the first hydrostatic machine to work as a motor and power to the electric via the electric motor connected to it Return network.
  • the first, pressure-controllable machine is to be connected to the second connection of the second hydrostatic machine a quasi-stationary pressure maintain.
  • Move slowly around the counter holder To be able to is according to claim 7 between the second terminal the second machine and the pressure side of the first machine on the one hand and the hydraulic cylinder, on the other hand, preferably adjustable flow valve arranged in one direction of the hydraulic cylinder effective and in the other direction is ineffective.
  • This ineffectiveness in the other direction is achieved according to claim 8 very simply that in the bypass to the flow valve to the hydraulic cylinder non-return valve is arranged.
  • the counterstroke's return stroke prevails in the hydraulic cylinder and in the lines between it and the pressure side of the first machine and the second port on the second machine is the one set on the first machine Pressure.
  • a valve is provided with which the pressure medium flow is lockable to the hydraulic cylinder of the counter holder.
  • the counter-holder in the setup or Trial operation can be lowered without the press ram emotional. It is conceivable that for such a lowering Pressure medium from the hydraulic cylinder via the first hydrostatic Lower the machine and swivel this machine on both sides and to equip it with a flow control. Indeed then first discharges itself possibly with the pressure side of the Machine connected hydraulic accumulator up to the load pressure of the counter holder, before it moves. The may be moving Counterholder starting from a position below its upper one First stop upwards. The counterhold finally reaches its lower stop, the hydraulic accumulator empties continue. When switching on the drive, it is therefore necessary to first recharge the hydraulic accumulator to the set pressure.
  • a press ram is in a frame 10 11 guided vertically. It is mechanically driven by a crank mechanism driven one in one direction rotating crank 12 and a coupling rod 13, which on her one end articulated to the crank 12 and at the other end is articulated to the plunger 11.
  • the plunger 11 bears on its side facing the press table 14 One die side 15.
  • On the press table 14 is the associated tool patrix 16 attached.
  • the tool patrix 16 is surrounded by an annular counter-holder 17 which over individual bolts 18 passed through the press table 14 a support plate 19 located below the press table 14 is supported.
  • the support plate 19 is from the plunger 20 of a plunger cylinder 21 carried on the frame 10 sits and is arranged centrally to the plunger 11 so that the Plunger 20 and with it the support plate 19, the bolts 18 and the counter holder 17 perform movements in the vertical direction can.
  • first hydrostatic machine 30 which is pivoted on both sides, axial piston machine with pressure control is formed mechanically with a fixed coupling 31 Three-phase motor 32 coupled. Hydrostatic swiveling on both sides Machines are well known. It is only again mentioned that this feature entails that under Maintaining the direction of rotation of the volume flow within one such machine and the direction of action of the torque reversed can be.
  • the axial piston machine 30 is on one side via a Line 33 with the cylinder 21 and on the other side with a Oil reservoir 34 connected. It has a quantity-dependent Control, but the pressure control is superior.
  • the axial piston machine 30 is used to lift the plunger 20 operated as a pump.
  • the speed at which the Plunger 20 moves thereby, is due to the quantity Control specified.
  • the axial piston machine 30 only promotes the Leakage oil losses.
  • the support plate 19 is in position shown in which she said the stop of the frame is present. It can be seen that the counter-holder 17 with the press ram 11 facing top of the male tool 16 is aligned and under a sheet placed on the die 16 35 protrudes.
  • the press ram 11 moves due to the advance of the forward stroke its weight down and eventually jams due to of the pressure prevailing in the cylinder 21 the sheet between the Tool die 15 and the counter holder 17. With the further Movement of the press ram 11 downwards during the working cycle of the forward stroke, the counter-holder 17 against that in the cylinder 21 prevailing pressure, the sheet between the die 15 and counterholder 17 remains pinched and over the male tool 16 is pulled.
  • the pressure medium is out the cylinder 21 via the axial piston machine 30 into the oil collection container 34 ousted.
  • the axial piston machine works here as an engine.
  • the three-phase motor drives together with the axial piston machine 30 32 in the embodiment according to FIG. 1, a hydraulic pump 40 (third hydrostatic machine) operating in a closed hydraulic circuit hydraulic with a hydraulic motor 41 (second hydrostatic machine) is connected. Without this is shown in more detail, the leakage at the hydraulic pump 40 and on the hydraulic motor 41 in a manner known per se by a Auxiliary pump replaced from a small container permanently sufficient liquid volume via a check valve Low pressure side of the closed circuit promotes.
  • the hydraulic motor 41 drives the crank 12 via the fixed clutch 27.
  • the speed of the hydraulic motor 41 is said to be largely constant, however be adjustable.
  • the hydraulic motor is therefore equipped with a tachometer generator 42 provided, which taps the speed of the hydraulic motor 41. Depending on the tapped speed, the hydraulic pump 40 regulated so that the liquid flow delivered to a largely constant speed of the hydraulic motor 41 leads.
  • the hydraulic machine 30 is also used in the embodiment according to FIG driven by a three-phase motor 32 via a clutch 31.
  • the hydraulic pump 40 is through a hydrostatic machine 50 (third hydrostatic machine) and the hydraulic motor 41 through a hydrostatic machine 51 (second hydrostatic machine) replaced.
  • Both hydrostatic machines 50 and 51 are preferred Axial piston machines. These machines are on line 52 connected to each other and each connected to the oil reservoir 34.
  • a hydraulic accumulator 53 hangs on line 52 With the help of the pressure-controlled axial piston machine 50 and the hydraulic accumulator 53 becomes a largely constant in line 52 Maintain pressure regardless of that of the axial piston machine 51 torque required at constant speed.
  • the axial piston machines 50 and 51 and the accumulator 53 containing circuit is a so-called secondary regulated circuit in which the speed of the secondary unit 51 scanned with the help of the tachometer generator 42 and kept at a largely constant but adjustable value becomes.
  • the swing angle of the secondary unit 51 is about tracked a control process of the size of the torque present.
  • the axial piston machine 30 used in motor operation to drive the pump 40, so that the conversion mechanical-hydraulic energy into electrical energy is avoidable.
  • the embodiment according to Figure 2 corresponds insofar as that of Figure 1, but there is the speed the axial piston machine 51 because of the secondary regulated circuit adhered to better than the speed of the axial piston motor 41 of the embodiment according to FIG. 1. This appears because of the influence the axial piston machine 30 to the axial piston pump 50 particularly favorable in the drive train of the press ram 11. Furthermore can with extreme load distribution from the counterholder over the Axial piston machine 30 excess energy in the hydraulic accumulator get saved. Otherwise, both the axial piston machine 30 and the axial piston machine 50 over the Three-phase motor 32 deliver power to the mains.
  • a hydrostatic machine is also used in the embodiment according to FIG 30, which is pivoting on both sides, with a bare Pressure control provided axial piston machine is formed via a fixed coupling 31 mechanically with a three-phase motor 32 coupled.
  • Pressure control here means that the swivel angle the machine is set so that the machine such a volume of pressure medium is pumped that a certain pressure occurs on the pressure side. In the present In this case this pressure should correspond to the pressure in the Hydraulic cylinder 21 must prevail so that the sheet 35 firmly between the counter-holder 17 and the die 15 is clamped.
  • the hydrostatic machine 30 in terms of its regulation of the local one hydrostatic machine 50 corresponds.
  • This hydrostatic machine 30 serves the hydrostatic machine driven by the motor 32 3 for lifting the counter-holder 17. It is therefore provided with the reference number 30 and as the first hydrostatic machine consider.
  • This hydrostatic machine 30 according to FIG 3 is on its pressure side via a line 33 to the cylinder 21 and on the other hand with the oil collection container 34 connected.
  • line 33 are in series with one another adjustable flow valve 120 and an unlockable check valve 121 arranged, which blocks to the hydraulic cylinder 21 out. in the A check valve 122 is bypassed to the flow valve 120, which also locks to the hydraulic cylinder 21.
  • the hydrostatic machine 51 as in the execution after Figure 2 is coupled to a tachometer generator with which the Speed of the machine 51 is tapped with a first Connection with the pressure medium reservoir 34 and with a second connection via a line 52 immediately, ie under Bypassing the valves 120, 121 and 122, with the pressure side of the Machine 30 connected. There is also a hydraulic accumulator on line 52 53 attached.
  • the hydrostatic machines 30 and 51 as well the memory 53 belong to a secondary regulated circuit, in which the speed of the machine 51 is regulated. By change the machine automatically searches for the swivel angle the required torque to the existing one Operating pressure in line 52 the predetermined speed to be able to hold. Is e.g. the machine a little too slow, like this the swivel angle is increased and thus the torque somewhat increased until the target speed is reached.
  • the hydraulic machine 30 is shown as pivoting on both sides. However, the drive should be designed so that no drain of pressure medium to the tank via the machine 30 takes place. During this drain, machine 30 would operate as a motor and drive the motor 32 so that energy into the electrical Grid would be fed. Because the conversion of mechanical is lossy in electrical energy, this should be avoided by designing the drive accordingly will. The machine 30 can then be pivoted on one side Be trained machine.
  • the valve is in the state of the press shown in FIG 121 unlocked and in the hydraulic cylinder 21 and in line 52 there is the pressure set on the machine 30, that of the counter pressure corresponds.
  • the plunger 11 moves down and finally takes the counterholder 17 and thus the piston 20th With.
  • Pressure medium is displaced from the cylinder 21, the over check valve 122 and line 52 to machine 51 and flows through this to the tank 34. Only additional, from the machine 51 required pressure medium volume is from the machine 30 promoted.
  • the valve 121 can now be closed briefly, to lift the plunger 11 alone.
  • the valve 121 is unlocked again, so that pressure medium from the pressure side of the machine 30 into the hydraulic cylinder 21 flows, the prevailing in line 52, the counter pressure corresponding, regulated pressure via the flow valve 120 on the for lifting the counter support 17 inclusive the pin 18, the support plate 19 and the piston 20 necessary Load pressure is reduced.
  • valve 121 For sole setup or trial operation of the press ram when the counterholder is lowered, the valve 121 remains blocked.

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Description

Die Erfindung geht aus von einer Presse mit einem hydraulischen Antrieb wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Bei Pressen unterscheidet man je nach der Art des Antriebes des Pressenstößels zwischen hydraulischen und mechanischen Pressen. Der Pressenstößel einer hydraulischen Presse wird über einen Hydrozylinder angetrieben. Diese Art des Antriebes ist vor allem bei sehr großen Pressen mit hoher Preßkraft gebräuchlich.
Eine Blechformpresse mit einem Pressenstößel und einem Gegenhalter und mit einem hydraulischen Antrieb ist z.B. aus der DE-AS 20 43 967 (nächster Stand der Technik) bekannt. Bei dieser Presse wird beim Vorhub des Gegenhalters von einer Pumpe Öl in den Hydrozylinder gepumpt. Wenn der Gegenhalter seine Endlage erreicht hat, wird über Steuerventile die Druckmittelzufuhr von der von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe zum Zylinder unterbrochen. In dem Zylinder muß ein bestimmter Druck aufrechterhalten werden, wenn der Gegenhalter während des Rückhubs von dem Pressenstößel verdrängt wird. Es ist allgemein bekannt, das Druckmittel dazu über ein Druckbegrenzungsventil, ein Drosselventil oder ein Proportionalventil in den Druckmitteltank abfließen zu lassen. Druckschriftlich ist dies z.B. in der EP 0 173 755 B1 geoffenbart. Beim Abfließen des Druckmittels durch das Druckbegrenzungsventil oder das Drosselventil wird dort viel Wärme erzeugt, die ungenutzt verlorengeht. U.U. ist sogar eine Kühlung und somit zusätzlicher Bauaufwand notwendig.
Eine hydrostatische Presse, die zur Blechumformung verwendet wird und die einen Pressenstößel und einen Gegenhalter aufweist, ist auch aus der FR-A 24 49 490 bekannt. Bei einer in dieser Schrift geoffenbarten hydraulischen Presse ist eine Druckkammer des Hydrozylinders, mit dem der Gegenhalter verfahrbar ist, über eine Leitung mit einem druckgeregelten Hydromotor verbunden, über den während des Rückhubs des Gegenhalters aus der Druckkammer verdrängtes Öl fließt und mit dem in der Druckkammer ein Druck aufrechterhalten wird. Der Hydromotor treibt gemeinsam mit einem weiteren Motor, bei dem es sich wohl um einen Elektromotor handelt, eine Hydropumpe an, von der Druckmittel in eine Druckkammer eines dem Pressenstößel zugeordneten Hydrozylinders förderbar ist. Auf diese Weise wird bei einer hydraulischen Presse ein guter Wirkungsgrad erreicht. Hinsichtlich der Mittel für den Antrieb des Gegenhalters im Vorhub wird auf bekannte hydraulische Pressenantriebe verwiesen.
Pressen kleinerer und mittlerer Baugröße sind meist mechanische Pressen, bei denen der Pressenstößel mechanisch über einen Kurbeltrieb von einem Elektromotor angetrieben wird. Ein solcher elektromechanischer Antrieb des Pressenstößels ist günstig hinsichtlich des Wirkungsgrades und meist recht kostengünstig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so auszubilden, daß trotz des vermehrten Einsatzes von hydraulischen Komponenten eine günstige Energiebilanz erhalten wird, also die Verluste an nichtnutzbarer Energie gering sind. Außerdem soll der Antrieb kostengünstig sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Druckregelung der ersten hydrostatischen Maschine wird erreicht, daß diese Maschine nur das zum Ausgleich der Leckverluste notwendige Öl fördert, wenn der Gegenhalter am Endes des Vorhubs gegen einen Anschlag gefahren ist, und daß während des Rückhubs des Gegenhalters im Hydrozyliner der notwendige Druck aufrechterhalten wird. Gleichzeitig kann durch die zweite hydrostatische Maschine, die über den Pressenstößel auf den Hydrozylinder übertragene Energie zurückgewonnen und zum Antrieb des Pressenstößels genutzt werden. Für das Anheben des Gegenhalters im Vorhub und für die Aufrechterhaltung des Druckes im Rückhub wird also dieselbe hydrostatische Maschine verwendet, so daß der Antrieb auch kostengünstig ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Presse kann man den Unteransprüchen entnehmen. Vorteilhafterweise ist die hydrostatische Maschine für den Gegenhaltung gemäß Anspruch 2 auch mit einer mengenabhängigen Steuerung versehen, der die Druckregelung übergeordnet ist. Dies bedeutet, daß während des Vorhubs der Zylinder mit konstanter, aber durch Änderung des Schwenkwinkels der hydrostatischen Maschine einstellbarer Geschwindigkeit bewegt wird.
Vorteilhafterweise ist gemäß Anspruch 3 zusätzlich zur zweiten hydrostatischen Maschine eine in ihrem Hubvolumen verstellbare, dritte hydrostatische Maschine vorgesehen, die hydraulisch mit der zweiten hydrostatischen Maschine gekoppelt ist.
Die zweite hydrostatische Maschine im Antriebsstrang des Pressenstößels behält ihre Drehzahl besonders genau bei, wenn sie gemäß Anspruch 11 sekundärgeregelt ist, wobei der Antriebsstrang des Pressenstössels dann auch einen Hydrospeicher enthalten kann.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Presse enthält der Anspruch 6. Danach ist ein erster Anschluß der zweiten hydrostatischen Maschine mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbunden. Außerdem sind ein zweiter Anschluß dieser Maschine, der Hydrozylinder des Gegenhalters und die Druckseite der ersten, druckregelbaren und von einem Motor antreibbaren hydrostatischen Maschine miteinander verbunden. Für den hydrostatischen Antrieb sowohl des Gegenhalters als auch des Pressenstößels sind jetzt nur zwei hydrostatische Maschinen benutzt. Der hydraulische Antrieb wird zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß über die erste, druckregelbare hydrostatische Maschine, die beidseitig schwenkend ausgebildet sein kann, kein Druckmittel zum Druckmittelvorratsbehälter verdrängt wird. Würde nämlich Druckmittel über sie verdrängt, so würde auch die erste hydrostatische Maschine als Motor arbeiten und über den mit ihr verbundenen Elektromotor Leistung an das elektrische Netz zurückgeben. Die Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie ist jedoch mit Verlusten behaftet, weshalb eine solche Einspeisung von Energie ins elektrische Netz ungünstiger als eine sofortige Nutzung oder eine Speicherung der hydraulischen Energie erscheint.
Die erste, druckregelbare Maschine soll am zweiten Anschluß der zweiten hydrostatischen Maschine einen quasistationären Druck aufrechterhalten. Um den Gegenhalter trotzdem langsam verfahren zu können, ist gemäß Anspruch 7 zwischen dem zweiten Anschluß der zweiten Maschine und der Druckseite der ersten Maschine einerseits und dem Hydrozylinder andererseits ein vorzugsweise einstellbares Stromventil angeordnet, das in die eine Bewegungsrichtung des Hydrozylinders wirksam und in die andere Bewegungsrichtung unwirksam ist. Diese Unwirksamkeit in die andere Bewegungsrichtung wird gemäß Anspruch 8 sehr einfach dadurch erreicht, daß im Bypass zu dem Stromventil ein zum Hydrozylinder hin sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist. Dies führt dazu, daß beim Anheben des Gegenhalters zwischen dem zweiten Anschluß der zweiten Maschine, der Druckseite der ersten Maschine und dem Stromventil der an der ersten Maschine eingestellte Druck herrscht. Zwischen dem Stromventil und dem Hydrozylinder herrscht Lastdruck. Während des Rückhubs des Gegenhalters herrscht im Hydrozylinder und in den Leitungen zwischen diesem und der Druckseite der ersten Maschine und dem zweiten Anschluß der zweiten Maschine der an der ersten Maschine eingestellte Druck.
Für den Fall, daß man den Pressenstößel für Einrichtarbeiten oder für Probeläufe bei ruhendem Gegenhalter bewegen will, ist gemäß Anspruch 9 ein Ventil vorgesehen, mit dem der Druckmittelstrom zum Hydrozylinder des Gegenhalters absperrbar ist.
Manchmal wird gewünscht, daß der Gegenhalter im Einricht- oder Probebetrieb abgesenkt werden kann, ohne daß sich der Pressenstößel bewegt. Es ist denkbar, für eine solche Absenkung das Druckmittel aus dem Hydrozylinder über die erste hydrostatische Maschine abzulassen und dazu diese Maschine beidseitig schwenkend und mit einer Förderstromregelung auszustatten. Allerdings entlädt sich dann zunächst ein eventuell mit der Druckseite der Maschine verbundener Hydrospeicher bis auf den Lastdruck des Gegenhalters, ehe sich dieser bewegt. Eventuell bewegt sich der Gegenhalter ausgehend von einer Stellung unterhalb seines oberen Anschlags zunächst nach oben. Erreicht der Gegenhalter schließlich seinen unteren Anschlag, so entleert sich der Hydrospeicher weiter. Beim Einschalten des Antriebs ist es deshalb notwendig, den Hydrospeicher erst wieder auf den eingestellten Druck aufzuladen. Wegen dieser Nachteile ist gemäß Anspruch 10 vorgesehen, daß zwischen dem Hydrozylinder des Gegenhalters und einem Druckmittelvorratsbehälter ein Ventil geschaltet ist, über das unter Umgehung der ersten hydrostatischen Maschine aus dem Hydrozylinder verdrängtes Druckmittel zum Druckmittelvorratsbehälter ablaßbar ist.
Auch bei einer hydraulischen Presse gemäß Anspruch 6 und den weiteren Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 7 bis 10 ist die hydrostatische Maschine, die mechanisch mit dem Pressenstößel gekoppelt ist, vorteilhafterweise sekundärgeregelt.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Presse sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1
schematisch eine erste Ausführung, bei der der Pressenstößel von einem drehzahlgeregelten Hydromotor angetrieben wird und ein Drehstrommotor mechanisch mit einer hydrostatischen Maschine zum Bewegen des Gegenhalters und mit einer Hydropumpe zum Antrieb des Hydromotors gekoppelt ist,
Figur 2
schematisch eine zweite Ausführung, die derjenigen nach Figur 1 ähnelt, bei der jedoch die hydrostatische Maschine zum Antrieb des Pressenstößels sekundärgeregelt ist, und
Figur 3
schematisch eine dritte Ausführung, die ebenfalls eine sekundärgeregelte, zweite hydrostatische Maschine benutzt, bei der jedoch die Primäreinheit des sekundärgeregelten Antriebssystems mit der ersten hydrostatischen Maschine identisch ist.
Die in den Figuren gezeigte Presse ist dafür geeignet, um aus Blech, aber auch aus Kunststofftafeln tiefgezogene Teile zu formen. Bei den Ausführungen ist in einem Gestell 10 ein Pressenstößel 11 vertikal geführt. Er wird mechanisch über einen Kurbeltrieb angetrieben, der eine sich in eine einzige Richtung drehende Kurbel 12 und eine Koppelstange 13 umfaßt, die an ihrem einen Ende gelenkig mit der Kurbel 12 und an ihrem anderen Ende gelenkig mit dem Stößel 11 verbunden ist.
Der Stößel 11 trägt auf seiner dem Pressentisch 14 zugewandten Seite eine Werkzeugmatrize 15. Auf dem Pressentisch 14 ist die zugehörige Werkzeugpatrize 16 befestigt. Die Werkzeugpatrize 16 wird umgeben von einem ringförmigen Gegenhalter 17, der über einzelne durch den Pressentisch 14 hindurchgeführte Bolzen 18 an einer Stützplatte 19, die sich unterhalb des Pressentisches 14 befindet, abgestützt ist. Die Stützplatte 19 wird vom Tauchkolben 20 eines Plungerzylinders 21 getragen, der an dem Gestell 10 sitzt und zentral zum Stößel 11 so angeordnet ist, daß der Tauchkolben 20 und mit ihm die Stützplatte 19, die Bolzen 18 und der Gegenhalter 17 Bewegungen in vertikaler Richtung ausführen können.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 ist eine erste hydrostatische Maschine 30, die als beidseitig schwenkende, mit einer Druckregelung versehene Axialkolbenmaschine ausgebildet ist, über eine feste Kupplung 31 mechanisch mit einem Drehstrommotor 32 gekoppelt. Beidseitig schwenkende hydrostatische Maschinen sind allgemein bekannt. Es sei lediglich nochmal erwähnt, daß es dieses Merkmal mit sich bringt, daß unter Beibehaltung der Drehrichtung der Volumenstrom innerhalb einer solchen Maschine und die Wirkrichtung des Drehmoments umgekehrt werden können.
Die Axialkolbenmaschine 30 ist auf der einen Seite über eine Leitung 33 mit dem Zylinder 21 und auf der anderen Seite mit einem Ölsammelbehälter 34 verbunden. Sie besitzt eine mengenabhängige Steuerung, der jedoch die Druckregelung übergeordnet ist.
Zum Heben des Tauchkolbens 20 wird die Axialkolbenmaschine 30 als Pumpe betrieben. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Tauchkolben 20 dabei bewegt, ist durch die mengenabhängige Steuerung vorgegeben. Sobald die Stützplatte 19 gegen einen nicht näher gezeigten Anschlag am Gestell 10 stößt, steigt der Druck im Zylinder 21 bis auf den durch die Druckregelung vorgegebenen Wert an. Die Axialkolbenmaschine 30 fördert nur noch die Leckölverluste. In den Figuren ist die Stützplatte 19 in der Position gezeigt, in der sie an dem besagten Anschlag des Gestells anliegt. Man erkennt, daß der Gegenhalter 17 mit der dem Pressenstößel 11 zugewandten Oberseite der Werkzeugpatrize 16 fluchtet und unter ein auf die Werkzeugpatrize 16 aufgelegtes Blech 35 ragt. Der Pressenstößel 11 fährt im Vorlauf des Vorhubs aufgrund seines Gewichts nach unten und klemmt schließlich aufgrund des im Zylinder 21 herrschenden Druckes das Blech zwischen der Werkzeugmatrize 15 und dem Gegenhalter 17 ein. Bei der weiteren Bewegung des Pressenstößels 11 nach unten während des Arbeitsspiels des Vorhubs wird der Gegenhalter 17 gegen den im Zylinder 21 herrschenden Druck mitgeführt, wobei das Blech zwischen Werkzeugmatrize 15 und Gegenhalter 17 eingeklemmt bleibt und über die Werkzeugpatrize 16 gezogen wird. Das Druckmittel wird aus dem Zylinder 21 über die Axialkolbenmaschine 30 in den Ölsammelbehälter 34 verdrängt. Dabei arbeitet die Axialkolbenmaschine als Motor.
Gemeinsam mit der Axialkolbenmaschine 30 treibt der Drehstrommotor 32 bei der Ausführung nach Figur 1 eine Hydropumpe 40 (dritte hydrostatische Maschine) an, die in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf hydraulisch mit einem Hydromotor 41 (zweite hydrostatische Maschine) verbunden ist. Ohne daß dies näher dargestellt ist, wird die Leckage an der Hydropumpe 40 und am Hydromotor 41 in an sich bekannter Weise durch eine Hilfspumpe ersetzt, die aus einem kleinen Behälter permanent ein ausreichendes Flüssigkeitsvolumen über ein Rückschlagventil zur Niederdruckseite des geschlosssenen Kreislaufs fördert. Der Hydromotor 41 treibt über die feste Kupplung 27 die Kurbel 12 an. Die Drehzahl des Hydromotors 41 soll weitgehend konstant, aber einstellbar sein. Der Hydromotor ist deshalb mit einem Tachogenerator 42 versehen, der die Drehzahl des Hydromotors 41 abgreift. Je nach der abgegriffenen Drehzahl wird die Hydropumpe 40 so geregelt, daß der geförderte Flüssigkeitsstrom zu einer weitgehend konstanten Drehzahl des Hydromotors 41 führt.
Auch bei der Ausführung nach Figur 2 wird die Hydromaschine 30 von einem Drehstrommotor 32 über eine Kupplung 31 angetrieben.
Die Hydropumpe 40 ist durch eine hydrostatische Maschine 50 (dritte hydrostatische Maschine) und der Hydromotor 41 durch eine hydrostatische Maschine 51 (zweite hydrostatische Maschine) ersetzt. Beide hydrostatische Maschinen 50 und 51 sind bevorzugt Axialkolbenmaschinen. Diese Maschinen sind über eine Leitung 52 miteinander verbunden und jeweils an den Ölsammelbehälter 34 angeschlossen. An der Leitung 52 hängt ein Hydrospeicher 53. Mit Hilfe der druckgeregelten Axialkolbenmaschine 50 und des Hydrospeichers 53 wird in der Leitung 52 ein weitgehend konstanter Druck aufrechterhalten, der unabhängig von dem der Axialkolbenmaschine 51 bei konstanter Drehzahl abverlangten Drehmoment ist. Bei dem die Axialkolbenmaschinen 50 und 51 und den Speicher 53 enthaltenden Kreislauf handelt es sich also um einen sogenannten sekundärgeregelten Kreislauf, in dem die Drehzahl der Sekundäreinheit 51 mit Hilfe des Tachogenerators 42 abgetastet und auf einen weitgehend konstanten, aber einstellbaren Wert gehalten wird. Der Schwenkwinkel der Sekundäreinheit 51 wird über einen Regelvorgang der Größe des anstehenden Drehmoments nachgeführt.
In der Ausführung nach Figur 1 wird die Axialkolbenmaschine 30 im Motorbetrieb zum Antrieb der Pumpe 40 benutzt, so daß die Umwandlung der mechanisch-hydraulischen Energie in elektrische Energie vermeidbar ist. Die Ausführung nach Figur 2 entspricht insofern derjenigen nach Figur 1, jedoch wird dort die Drehzahl der Axialkolbenmaschine 51 wegen des sekundärgeregelten Kreislaufs besser eingehalten, als die Drehzahl des Axialkolbenmotors 41 der Ausführung nach Figur 1. Dies erscheint wegen des Einflusses der Axialkolbenmaschine 30 auf die Axialkolbenpumpe 50 im Antriebsstrang des Pressenstößels 11 besonders günstig. Außerdem kann bei extremer Lastverteilung vom Gegenhalter über die Axialkolbenmaschine 30 anfallende Überschußenergie im Hydrospeicher gespeichert werden. Im übrigen können sowohl die Axialkolbenmaschine 30 als auch die Axialkolbenmaschine 50 über den Drehstrommotor 32 Leistung an das Stromnetz abgeben.
Auch bei der Ausführung nach Figur 3 ist eine hydrostatische Maschine 30, die als beidseitig schwenkende, mit einer bloßen Druckregelung versehenen Axialkolbenmaschine ausgebildet ist, über eine feste Kupplung 31 mechanisch mit einem Drehstrommotor 32 gekoppelt. Druckregelung bedeutet hier, daß der Schwenkwinkel der Maschine jeweils so eingestellt wird, daß von der Maschine als Pumpe ein solches Volumen an Druckmittel gefördert wird, daß sich an der Druckseite ein bestimmter Druck einstellt. Im vorliegenden Fall soll dieser Druck dem Druck entsprechen, der im Hydrozylinder 21 herrschen muß, damit das Blech 35 fest zwischen dem Gegenhalter 17 und der Werkzeugmatrize 15 eingeklemmt ist. Im Vergleich zur Ausführung nach Figur 2 erkennt man, daß die hydrostatische Maschine 30 von ihrer Regelung her der dortigen hydrostatischen Maschine 50 entspricht. Andererseits dient jedoch die von dem Motor 32 angetriebene hydrostatische Maschine nach Figur 3 zum Anheben des Gegenhalters 17. Sie ist deshalb mit der Bezugszahl 30 versehen und als erste hydrostatische Maschine zu betrachten. Diese hydrostatische Maschine 30 gemäß Figur 3 ist auf ihrer Druckseite über eine Leitung 33 mit dem Zylinder 21 und auf der anderen Seite mit dem Ölsammelbehälter 34 verbunden. In der Leitung 33 sind jedoch in Serie zueinander ein einstellbares Stromventil 120 und ein entsperrbares Rückschlagventil 121 angeordnet, das zum Hydrozylinder 21 hin sperrt. Im Bypass zu dem Stromventil 120 ist ein Rückschlagventil 122 geschaltet, das ebenfalls zum Hydrozylinder 21 hin sperrt.
Die hydrostatische Maschine 51, die wie bei der Ausführung nach Figur 2 mit einem Tachogenerator gekoppelt ist, mit dem die Drehzahl der Maschine 51 abgegriffen wird, ist mit einem ersten Anschluß mit dem Druckmittelvorratsbehälter 34 und mit einem zweiten Anschluß über eine Leitung 52 unmittelbar, also unter Umgehung der Ventile 120, 121 und 122, mit der Druckseite der Maschine 30 verbunden. An die Leitung 52 ist noch ein Hydrospeicher 53 angehängt. Die hydrostatischen Maschinen 30 und 51 sowie der Speicher 53 gehören zu einem sekundärgeregelten Kreislauf, in dem die Drehzahl der Maschine 51 geregelt wird. Durch Änderung des Schwenkwinkels sucht sich die Maschine jeweils selbsttätig das erforderliche Drehmoment, um bei dem jeweils vorhandenen Betriebsdruck in der Leitung 52 die vorgegebene Drehzahl halten zu können. Ist z.B. die Maschine etwas zu langsam, so wird der Schwenkwinkel vergrößert und damit das Drehmoment etwas erhöht, bis die Solldrehzahl erreicht ist.
Die Hydromaschine 30 ist als beidseitig schwenkend eingezeichnet. Der Antrieb sollte jedoch so ausgelegt sein, daß kein Abfluß von Druckmittel zum Tank über die Maschine 30 stattfindet. Während dieses Abflusses würde die Maschine 30 als Motor betrieben werden und den Motor 32 antreiben, so daß Energie ins elektrische Netz eingespeist werden würde. Da die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie mit Verlusten behaftet ist, sollte dies durch eine entsprechende Auslegung des Antriebs vermieden werden. Die Maschine 30 kann dann als einseitig schwenkende Maschine ausgebildet sein.
In dem in Figur 3 gezeigten Zustand der Presse ist das Ventil 121 entsperrt und im Hydrozylinder 21 und in der Leitung 52 herrscht der an der Maschine 30 eingestellte Druck, der dem Gegenhaltedruck entspricht. Der Stößel 11 fährt nach unten und nimmt schließlich den Gegenhalter 17 und damit den Kolben 20 mit. Aus dem Zylinder 21 wird Druckmittel verdrängt, das über das Rückschlagventil 122 und die Leitung 52 zur Maschine 51 und über diese zum Tank 34 fließt. Nur zusätzliches, von der Maschine 51 benötigtes Druckmittelvolumen wird von der Maschine 30 gefördert. Das Ventil 121 kann nun kurzzeitig geschlossen werden, um allein den Stößel 11 hochzuheben. Zum Anheben des Gegenhalters 17 wird das Ventil 121 wieder entsperrt, so daß Druckmittel von der Druckseite der Maschine 30 in den Hydrozylinder 21 fließt, wobei der in der Leitung 52 herrschende, dem Gegenhaltedruck entsprechende, eingeregelte Druck über das Stromventil 120 auf den zum Anheben des Gegenhalters 17 einschließlich der Bolzen 18, der Stützplatte 19 und des Kolbens 20 notwendigen Lastdruck abgebaut wird.
Für den Einricht- und Probebetrieb kann es gewünscht sein, daß der Gegenhalter 17 ohne eine Bewegung des Pressenstößels 11 abgesenkt wird. Für diesen Fall ist ein einstellbares Drosselventil 124 vorgesehen, das an den Druckraum des Zylinders 21 angeschlossen ist und über das Druckmittel zum Tank 34 abgelassen werden kann. Im normalen Betrieb ist das Drosselventil 124 geschlossen.
Für einen alleinigen Einricht- oder Probebetrieb des Pressenstößels bei abgesenktem Gegenhalter bleibt das Ventil 121 gesperrt.

Claims (12)

  1. Presse mit einem hydraulischen Antrieb, insbesondere eine Blechformpresse, mit einem hydraulisch verfahrbaren Gegenhalter (17), der in einem Vorhub in Richtung auf einen Pressenstößel (11) zu über mindestens einen Hydrozylinder (21) von einer ersten Maschine (30) und in einem Rückhub vom Pressenstößel (11) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse mit einem mechanisch auf und ab bewegbaren Pressenstößel (11) versehen ist und daß die erste Maschine als hydrostatische Maschine (30) insbesondere als Axialkolbenmaschine und insbesondere beidseitig schwenkend ausgebildet ist, daß die erste hydrostatische Maschine (30) zur Aufrechterhaltung eines Druckes im Hydrozylinder (21) während des Rückhubs des Gegenhalters (17) mit einer Druckregelung versehen ist und daß der Pressenstößel (11) mechanisch mit einer drehzahlgeregelten, zweiten hydrostatischen Maschine (41, 51) gekoppelt ist, die zumindest während eines Teils des Rückhubs des Gegenhalters (17) als Hydromotor direkt oder indirekt von aus dem Hydrozylinder (21) verdrängtem Druckmittel antreibbar ist.
  2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste hydrostatische Maschine (30) mit einer mengenabhängigen Steuerung versehen ist, der die Druckregelung übergeordnet ist.
  3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das das Druckmittel aus dem Hydrozylinder (21) über die als Hydromotor betreibbare, erste hydrostatische Maschine (30) verdrängbar ist, daß die erste hydrostatische Maschine (30) mechanisch mit einer in ihrem Hubvolumen verstellbaren, dritten hydrostatischen Maschine (40, 50) gekoppelt ist und daß die dritte hydrostatische Maschine (40, 50) hydraulisch mit der zweiten hydrostatischen Maschine (41, 51) gekoppelt ist.
  4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite hydrostatische Maschine (41) ein Konstantmotor und die dritte hydrostatische Maschine (40) eine in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe ist und daß die zweite hydrostatische Maschine (41) und die dritte hydrostatische Maschine (40) in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf angeordnet sind.
  5. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite hydrostatische Maschine (51) und die dritte hydrostatische Maschine (50) in einem offenen hydraulischen Kreislauf angeordnet sind.
  6. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschluß der zweiten hydrostatischen Maschine (51) mit einem Druckmittelvorratsbehälter (34) verbunden ist und daß ein zweiter Anschluß dieser Maschine, der Hydrozylinder (21) des Gegenhalters (17) und die Druckseite der ersten, druckregelbaren und von einem Motor (32) antreibbaren hydrostatischen Maschine (30) hydraulisch miteinander verbunden sind.
  7. Presse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Anschluß der zweiten Maschine (51) und der Druckseite der ersten Maschine (30) einerseits und dem Hydrozylinder (21) andererseits ein vorzugsweise einstellbares Stromventil (120) angeordnet ist, das in die eine Bewegungsrichtung des Hydrozylinders (21) wirksam und in die andere Bewegungsrichtung unwirksam ist.
  8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypass zu dem Stromventil (120) ein zum Hydrozylinder (21) hin sperrendes Rückschlagventil (122) angeordnet ist.
  9. Presse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Anschluß der zweiten Maschine (51) und der Druckseite der ersten Maschine (30) einerseits und dem Hydrozylinder (21) andererseits ein Ventil (121), mit dem der Druckmittelstrom zum Hydrozylinder (21) absperrbar ist, insbesondere ein zum Hydrozylinder (21) hin sperrendes entsperrbares Rückschlagventil (121) angeordnet ist.
  10. Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hydrozylinder (21) und einem Druckmittelvorratsbehälter (34) ein Ventil (124) geschaltet ist, über das aus dem Hydrozylinder (21) verdrängtes Druckmittel zum Druckmittelvorratsbehälter (34) unter Umgehung der beiden hydrostatischen Maschinen (30, 51) ablaßbar ist.
  11. Presse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch mit dem Pressenstößel (11) gekoppelte zweite hydrostatische Maschine (51) die Sekundäreinheit eines als hydrostatische Primäreinheit (30, 50) die erste oder die dritte hydrostatische Maschine (30, 50) aufweisenden sekundärgeregelten Antriebs ist.
  12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindungsleitung (52) zwischen der Sekundäreinheit (51) und der Primäreinheit (30, 50) ein Hydrospeicher (53) angeschlossen ist.
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