EP0628730A1 - Hydraulische Anlage, insbesondere für eine Abkantpresse - Google Patents

Hydraulische Anlage, insbesondere für eine Abkantpresse Download PDF

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EP0628730A1
EP0628730A1 EP94106726A EP94106726A EP0628730A1 EP 0628730 A1 EP0628730 A1 EP 0628730A1 EP 94106726 A EP94106726 A EP 94106726A EP 94106726 A EP94106726 A EP 94106726A EP 0628730 A1 EP0628730 A1 EP 0628730A1
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EP
European Patent Office
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valve
piston
chamber
hydraulic system
directional control
Prior art date
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EP94106726A
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English (en)
French (fr)
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EP0628730B1 (de
Inventor
Hubert Bernd
Rudolf Stenger
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Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
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Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
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Publication of EP0628730B1 publication Critical patent/EP0628730B1/de
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    • 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
    • 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
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B20/00—Safety arrangements for fluid actuator systems; Applications of safety devices in fluid actuator systems; Emergency measures for fluid actuator systems

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system which is used in particular in connection with a press brake and which has the features from the preamble of claim 1.
  • Press brakes have a top beam, which can usually be moved up and down by two synchronized differential cylinders.
  • a piston in each differential cylinder separates its interior into a piston chamber and an annular chamber and is connected to the upper cheek of the press via a piston rod.
  • the upper cheek first falls during a press cycle due to its weight in rapid traverse, with oil being metered out of the annular spaces of the differential cylinder.
  • the top beam is switched to creep speed, during which the sheet is moved and the sheet is deformed. After a decompression phase, the upper cheek is finally moved up again in rapid traverse.
  • Known hydraulic systems for press brakes include, in addition to the differential cylinders, a proportional directional control valve for each differential cylinder, with which the pressure medium paths between a pump and a tank on the one hand and the differential cylinder on the other hand can be controlled and which has a valve piston which can be moved from a rest position to a working position .
  • the position of the valve piston and thus also the rest position can usually be detected by a position transmitter in order to be able to react quickly and precisely to the respective differential cylinder.
  • the annular space and the piston space of a differential cylinder can be connected to one another via the proportional directional control valve while the upper beam is moving downwards.
  • the proportional directional control valve With this so-called differential circuit, the oil flowing out of the annulus flows through the proportional directional control valve in the piston chamber of the differential cylinder.
  • the differential circuit can be maintained not only in rapid and creep speed before touching the sheet, but also during the deformation of the sheet.
  • the ratio of the piston surface facing the annular space to the piston surface facing the piston space is namely very small and is approximately in the range of 1:10, so that at the same pressure in the annular space and in the piston space, the pressing force is only slightly smaller than in the case in which of the pressing process in the annulus tank pressure.
  • a monitored safety valve is understood to mean a valve whose status is determined by a sensor, e.g. by an electrical limit switch, can be detected. With lower safety requirements, a single valve can be sufficient to shut off the annulus. Monitoring can then also be dispensed with. If only one of the two safety valves is in its blocking position during a stop, this can be indicated optically or acoustically. In addition, the machine cannot be started until the defect in the safety valve or in the electrical control has been remedied.
  • the invention has for its object to provide a hydraulic system with the features from the preamble of claim 1 so that the desired control of a differential cylinder and the safety requirements can be met with a few valves.
  • the proportional directional control valve has a first outlet for lifting the upper beam, which can be connected to the annulus of the differential cylinder.
  • the use of the proportional directional control valve as a safety valve is now possible in a simple manner in that the first output in the working position of the valve piston, which it assumes for the downward movement of the upper beam, can be connected to the connection between the pressure side of the pump and the piston chamber of the differential cylinder and can be shut off in the rest position of the valve piston.
  • a proportional directional control valve normally has a first chamber which can be connected to the pressure side of the pump and a second chamber which can be connected to the piston chamber of the differential cylinder.
  • the connection of the first output of the proportional directional control valve to the pressure side of the pump or to the piston chamber of the differential cylinder can now be established indirectly via a third chamber, which is permanently connected only to the first or only to the second chamber and which in the working position of the valve piston with the is connected to the first output and is blocked in the rest position towards the first output.
  • the third chamber is permanently connected to the first chamber or the third chamber within a housing of the proportional directional control valve, so that no additional output of the proportional directional control valve is necessary, which is outside the housing with the input connected to the pressure side of the pump or with the second output of the proportional directional control valve connected to the piston chamber would have to be connected.
  • a direct connection of the first outlet to the first or the third chamber can also be favorable.
  • a first chamber connectable to the pressure side of the pump and a second chamber connectable to the piston chamber of the differential cylinder and a chamber connected to the first outlet the latter being connected directly to the first or through the valve piston in the working position connected to the second chamber and locked in the rest position. It is advantageous here that it is possible to fall back on a common housing manufactured in large quantities, with which only a valve piston already known from practice is used. However, a larger nominal size of the directional control valve could be necessary in a configuration according to claim 5 than in an embodiment according to claims 3 or 4.
  • a proportional directional control valve for a fast-reacting and precise control is usually provided with a displacement sensor with which every actual position of the valve piston can be detected.
  • this displacement sensor is now used as a position sensor for the rest position of the valve piston.
  • one of these safety valves is the proportional directional valve.
  • a 2/2-way valve can be used as the second safety valve, which blocks in the rest position and is open when actuated. Since a slow downward movement of the upper cheek is permissible up to a certain speed, this second safety valve does not have to be leak-free, so that its valve element can be a slide piston.
  • the second safety valve is advantageously designed so that in the rest position it acts as a check valve opening towards the annular space and is open in the actuated position.
  • the pump can only build up pressure in the annular space or in the piston space if two, in particular, monitored safety valves have been brought from a rest position into a working position.
  • One of these two safety valves can in turn be the proportional directional control valve.
  • the other is advantageously, in particular, a pilot-controlled pressure relief valve, which is connected to the pressure side of the pump and the condition of which can be monitored.
  • this pressure relief valve is usually a pilot operated valve with a main piston and with a pilot valve.
  • Such a pressure relief valve can be easily switched to circulation in a manner known per se in that the main piston can be relieved to the tank via a directional valve with a movable valve element.
  • the position of the movable valve element of this directional control valve can now be monitored, thereby achieving the desired high safety standard. It is particularly advantageous here that regardless of the size of the press brake and the desired speeds of the upper cheek and the resulting different amounts of oil flowing into and out of the cylinder rooms, the same monitored safety valve can always be used. A safety valve upstream of the piston space or annular space would have to be adapted to the respective oil quantities.
  • two differential cylinders 10 are provided in the exemplary embodiment shown, each of which houses a piston 11, which is fixed with one emerging from an end face of the differential cylinder Piston rod 12 is connected.
  • the upper cheek of the press brake is attached to the piston rods 12.
  • the piston 11 separates the inside of a differential cylinder 10 into an annular space 13 on the piston rod side and into a cylindrical pressure space 14 away from the piston rod, the circular area of the piston 11 facing the pressure space 14 being approximately ten times as large as the annular area facing the annular space 13.
  • Each differential cylinder 10 is assigned a control block 20 which is identical to the control block of the other differential cylinder and which has a pressure connection P, a tank connection T and two control connections X1 and X2.
  • the control connection X1 is connected to the pressure chamber 14 and the control connection X2 to the annular space 13.
  • a proportional directional control valve 25 is placed on the control block 12, which is a 4/3-way valve and whose valve piston 26 can assume a spring-centered central rest position and work positions on both sides of this rest position. In one working position, the valve piston 26 is brought into operation by actuating one of two electromagnets 27.
  • valve 25 has four connections, of which a pump connection P is connected to this pump connection of the control block via a check valve 28 which blocks the pump connection of the control block 20, a tank connection T to the tank connection T of the control block and a consumer output A to the control output X1 of the control block 20 is.
  • a consumer connection B of the valve 25 can be connected to the control connection X2 of the control block 20.
  • the position of the valve piston 26 can be monitored with a displacement sensor 29 which is arranged on one side of the valve piston 26.
  • a displacement sensor is used which is based on the principle of changing an inductance and which, in a manner known per se, consists of several coils and an iron core, the axial position of which changes within the coils with the position of the valve piston.
  • the displacement sensor 29 it can also be determined whether the valve piston 26 is in the rest position or not.
  • the rest position of the valve piston 26 can also be monitored by a limit switch to comply with safety regulations.
  • a check valve 31 which can be unlocked by means of an electromagnet against the force of a spring and which, in its rest position, blocks the consumer outlet B of the valve 25.
  • the rest position of the valve element of the check valve 31 is monitored by a limit switch 32.
  • a pressure relief valve 33 is inserted, which has no function in normal operation, but is only intended to prevent an excessively high pressure in the annular space 13 during commissioning of the system .
  • the two pressure connections P of the two control blocks 20 are connected to a common pressure line 38, in which an oil filter 39 is installed and which is fed by a hydraulic pump 40, which sucks in oil from a tank 41.
  • the pressure line 38 is through a pilot-controlled proportional pressure relief valve 42 is secured, which is connected on the inlet side to the pressure connection of the hydraulic pump 40 and on the outlet side to the tank 41 and which is also provided with a maximum pressure safeguard.
  • a main piston 49 of the pressure relief valve 42 can be relieved by a 2/2-way valve 43, via which a control port X of the pressure relief valve 42 is connected to the tank 41 in the rest position. If the directional control valve 43 has been actuated with the aid of an electromagnet 44, the control connection X is shut off.
  • the rest position of a movable valve element 48 of the directional control valve 43 can be detected with a limit switch 45 assigned to the valve 43.
  • a suction valve 46 is placed on the control block 20 and is connected on the one hand to the control connection X1 of the control block and on the other hand to a tank line 47 leading from the tank connection of the control block 20 to the tank 41.
  • the suction valve 46 can be unlocked by pressurizing a control line 48.
  • Both control lines 48 are connected to an output of a directional valve 50, which is connected to the common pressure line 38 in the rest position of the valve 50 and is relieved towards the tank in the actuated position of the valve 50.
  • valves When the pistons 11 and with them the upper cheek of a press brake rest, the valves assume the positions shown in FIG. 1.
  • the annular space 13 of the differential cylinder 10 is blocked off from the tank by the two valves 25 and 31, which are monitored and can thus serve as safety valves.
  • a pressure build-up in the annular space 13 is not possible even when the pump is running, since in the rest position of the valve 25 all connections of this valve are blocked and since the main piston of the pressure relief valve 42 is relieved by the directional control valve 43.
  • the valve 25 and the valve 43 are used together with the valve 42 as safety valves. Both valves also serve as safety valves against pressure build-up in the pressure chamber 14.
  • valve 31 is switched to flow.
  • the valve 25 is actuated so that the consumer outlet B is connected to the connection between the pressure connection P and the consumer outlet A.
  • the amount of oil that flows out of the annular space 13 and via the valve 25 to the pressure space 14 is now metered with the valve 25.
  • the still missing amount of oil for the pressure chamber 14 is sucked out of the tank 41 via the valve 46.
  • the valve 43 is open, so that the pump 40 circulates via the pressure relief valve 42.
  • the upper cheek is stopped just above the sheet to be machined by resetting the valve 25. It should now be moved slowly to the sheet metal and then deform the sheet metal.
  • the directional valve 43 is now actuated so that the pump 40 can generate a pressure.
  • the proportional directional control valve 25 is adjusted in the same direction as during the rapid traverse so that oil conveyed by the pump 40 reaches the piston chamber 14 in a metered manner.
  • the pressure is initially e.g. about ten times as high as in the piston chamber 14 before the upper cheek hits the sheet to be deformed and a pressure determined in the pressure chamber 14 is determined by the deformation work to be performed.
  • the valve 50 was actuated during the downward movement of the upper cheek. During the subsequent upward movement, the valve 50 returns to its rest position, so that the suction valves 47 are unlocked.
  • the proportional directional control valve 25 is brought from the rest position in the other direction into a working position in which the outlet B is connected to the pressure inlet P and the outlet A is connected to the tank connection T.
  • the flow cross section between P and B can now be used to determine the speed at which the piston 11 moves upwards. Oil, which is displaced from the pressure chamber 14 and cannot flow to the tank via the valve 25, reaches the tank via the suction valve 46.
  • FIGS. 2 to 6 the housing 60 of a proportional directional control valve 25 that can be used in the system according to FIG. 1 is to be indicated by the dash-dotted line.
  • the usual switching symbol for a valve is only intended to identify the valve piston 26.
  • Such a valve piston 26 is usually located in a bore in the housing 60, this bore being provided with various annular chambers which are connected to the externally visible connections of the valve. These annular chambers are symbolized in FIGS. 2 to 6 by the U-shaped characters between the valve pistons and the housings 60.
  • valve according to FIG. 2 which is the same valve as in FIG. 1, that a total of four valve chambers are present.
  • a first valve chamber 61 is connected to the pressure connection P, a second valve chamber 62 to the outlet A, a third valve chamber 63 to the outlet B and a fourth valve chamber 64 to the tank connection T. It can be seen that in one working position of the valve 25, the chamber 63 is connected directly to the chamber 61 or the chamber 62 via the valve piston 26.
  • valve 25 in addition to the valve chambers 61 to 64, there is a further valve chamber 65 which has a connection to the valve chamber 61 within the housing 60. In one working position, the chamber 63 is connected via the piston 26 to the chamber 65 and via this to the chamber 61.
  • FIG. 4 The embodiment according to FIG. 4 is very similar to that from FIG. 3. However, the chambers 61 and 65 are connected to one another outside the housing 60.
  • valve chamber 65 which is connected to the valve chamber 62 in the embodiment according to FIG. 5 inside the housing 60 and in the embodiment according to FIG. 6 outside the housing 60 is.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Anlage, die insbesondere für eine Abkantpresse verwendet wird und die einen Differentialzylinder (10), der einen einen Kolbenraum (14) und einen Ringraum (13) voneinander trennenden und mit einer auf- und abbewegbaren Oberwange der Presse verbundenen Kolben (12) aufweist, und ein Proportionalwegeventil (25) besitzt, mit dem die Druckmittelwege zwischen einer Pumpe (40) und einem Tank (41) einerseits und dem Differentialzylinder (10) andererseits steuerbar sind, das einen Ventilkolben (26) besitzt, der aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verschiebbar ist und über das in der Arbeitsstellung Ringraum und Kolbenraum des Differentialzylinders miteinander verbindbar sind. Bei einer solchen hydraulischen Anlage soll eine hohe Sicherheit mit wenigen Ventilen erzielt werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Ringraum des Differentialzylinders in der Ruhestellung des Proportionalwegeventils durch dieses gegen die Pumpe und gegen den Tank absperrbar ist. Bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anlage wird also das Proportionalwegeventil zugleich als Sicherheitsventil gegen eine Abwärtsbewegung der Oberwange der Presse benutzt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage, die insbesondere im Zusammenhang mit einer Abkantpresse verwendet wird und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 aufweist.
  • Abkantpressen besitzen eine Oberwange, die üblicherweise von zwei im Gleichlauf gesteuerten Differentialzylindern auf und ab bewegbar ist. Ein Kolben in jedem Differentialzylinder trennt dessen Inneres in einen Kolbenraum und einen Ringraum und ist über eine Kolbenstange mit der Oberwange der Presse verbunden. Ausgehend von einem oberen Endpunkt der Bewegung fällt die Oberwange während eines Preßzyklus zunächst aufgrund ihres Gewichtes im Eilgang nach unten, wobei aus den Ringräumen der Differentialzylinder dosiert Öl abgelassen wird. Im geringen Abstand von dem zu bearbeitenden Blech wird die Oberwange auf Schleichgang umgeschaltet, während dessen bis zum Blech verfahren und das Blech verformt wird. Nach einer Dekompressionsphase wird die Oberwange schließlich im Eilgang wieder nach oben bewegt.
  • Zu bekannten hydraulischen Anlagen für Abkantpressen gehört neben den Differentialzylindern noch jeweils ein Proportionalwegeventil für jeden Differentialzylinder, mit dem die Druckmittelwege zwischen einer Pumpe und einem Tank einerseits und dem Differentialzylinder andererseits steuerbar sind und das einen Ventilkolben besitzt, der aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verschiebbar ist. Üblicherweise ist die Position des Ventilkolbens und damit auch die Ruhestellung von einem Positionsgeber erfaßbar, um den jeweiligen Differentialzylinder schnell reagierend und genau steuern zu können. Um zum dosierten Abströmen von Öl aus dem Ringraum eines Differentialzylinders nicht ein separates Ventil verwenden zu müssen, kann man während der Bewegung der Oberwange nach unten den Ringraum und den Kolbenraum eines Differentialzylinders über das Proportionalwegeventil miteinander verbinden. Mit dieser sog. Differentialschaltung fließt das aus dem Ringraum abströmende Öl über das Proportionalwegeventil in den Kolbenraum des Differentialzylinders. Die Differentialschaltung kann dabei nicht nur im Eilgang und im Schleichgang vor Berührung des Bleches beibehalten werden, sondern auch während der Verformung des Bleches. Das Verhältnis der dem Ringraum zugekehrten Kolbenfläche zu der dem Kolbenraum zugekehrten Kolbenfläche ist nämlich sehr klein und liegt etwa im Bereich 1:10, so daß bei gleichem Druck im Ringraum und im Kolbenraum die Preßkraft nur geringfügig kleiner ist als in dem Fall, in dem während des Preßvorganges im Ringraum Tankdruck herrscht.
  • Bei einem Stopp der Oberwange soll der Ringraum des Differentialzylinders aus Sicherheitsgründen durch zwei sich in Sperrstellung befindliche, insbesondere überwachte Sicherheitsventile zum Tank hin abgesperrt sein. Unter überwachtem Sicherheitsventil wird dabei ein Ventil verstanden, dessen Zustand von einem Sensor, z.B. von einem elektrischen Endschalter, erfaßt werden kann. Bei geringeren Sicherheitsanforderungen kann auch ein einziges Ventil zur Absperrung des Ringraumes genügen. Auch auf eine Überwachung kann dann verzichtet werden. Befindet sich während eines Stopps nur eines der beiden Sicherheitsventile in seiner Sperrstellung, so kann dies optisch oder akkustisch angezeigt werden. Außerdem läßt sich die Maschine nicht in Gang setzen, bis der Defekt am Sicherheitsventil oder an der elektrischen Steuerung behoben ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Anlage mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß die gewünschte Steuerung eines Differentialzylinders sowie die Sicherheitsanforderungen mit wenigen Ventilen erfüllt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Anlage gelöst, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 besitzt und bei der gemaß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs der Ringraum des Differentialzylinders in der Ruhestellung des Proportionalwegeventils durch dieses gegen die Pumpe und gegen den Tank absperrbar ist. Bei einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anlage mit einer Differentialschaltung während der Abwärtsbewegung der Oberwange der Presse wird also das Proportionalwegeventil als Sicherheitsventil benutzt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anlage kann man den Unteransprüchen entnehmen.
  • Für das Heben der Oberwange besitzt das Proportionalwegeventil einen ersten Ausgang, der mit dem Ringraum des Differentialzylinders verbunden werden kann. Gemäß Anspruch 2 wird nun die Verwendung des Proportionalwegeventils als Sicherheitsventil auf einfache Weise dadurch möglich, daß der erste Ausgang in der Arbeitsstellung des Ventilkolbens, die dieser für die Abwärtsbewegung der Oberwange einnimmt, an die Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe und dem Kolbenraum des Differentialzylinders anschließbar und in der Ruhestellung des Ventilkolbens absperrbar ist.
  • Ein Proportionalwegeventil besitzt normalerweise eine mit der Druckseite der Pumpe verbindbare erste Kammer und eine mit dem Kolbenraum des Differentialzylinders verbindbare, zweite Kammer. Die Verbindung des ersten Ausgangs des Proportionalwegeventils zur Druckseite der Pumpe bzw. zum Kolbenraum des Differentialzylinders kann nun indirekt über eine dritte Kammer hergestellt werden, die dauernd nur mit der ersten oder nur mit der zweiten Kammer verbunden ist und die in der Arbeitsstellung des Ventilkolbens mit dem ersten Ausgang verbunden und in der Ruhestellung zum ersten Ausgang hin abgesperrt ist. Bevorzugt ist die dritte Kammer dabei gemäß Anspruch 4 innerhalb eines Gehäuses des Proportionalwegeventils dauernd mit der ersten Kammer oder der dritten Kammer verbunden, so daß kein zusätzlicher Ausgang des Proportionalwegeventils notwendig ist, der außerhalb des Gehäuses mit dem mit der Druckseite der Pumpe verbundenen Eingang oder mit dem mit dem Kolbenraum verbundenen zweiten Ausgang des Proportionalwegeventils verbunden werden müßte.
  • Günstig sein kann auch eine direkte Verbindung des ersten Ausgangs mit der ersten oder der dritten Kammer. Dazu ist, wie an sich von herkömmlichen Wegeventilen bekannt, eine mit der Druckseite der Pumpe verbindbare, erste Kammer und eine mit dem Kolbenraum des Differentialzylinders verbindbare, zweite Kammer und eine mit dem ersten Ausgang verbundene Kammer vorhanden, wobei letztere durch den Ventilkolben in der Arbeitsstellung direkt mit der ersten oder der zweiten Kammer verbunden und in der Ruhestellung abgesperrt ist. Vorteilhaft ist hier, daß auf ein gängiges in großen Stückzahlen hergestelltes Gehäuse zurückgegriffen werden kann, mit dem lediglich ein aus der Praxis schon bekannter Ventilkolben verwendet wird. Allerdings könnte bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 5 eine größere Nennweite des Wegeventils notwendig sein als bei einer Ausführung gemäß den Ansprüchen 3 oder 4.
  • Grundsätzlich ist es denkbar, die Ruhestellung des Ventilkolbens des Proportionalwegeventils durch einen Endschalter zu erfassen, der insbesondere auf induktiver Basis funktioniert und der seinen Zustand ändert, sobald der Ventilkolben die Ruhestellung verlassen hat. Wie schon angedeutet, ist ein Proportionalwegeventil für eine schnellreagierende und genaue Steuerung üblicherweise mit einem Wegaufnehmer versehen, mit dem jede Ist-Position des Ventilkolbens erfaßbar ist. Vorteilhafterweise wird nun gemäß Anspruch 6 dieser Wegaufnehmer als Positionsgeber für die Ruhestellung des Ventilkolbens verwendet.
  • Es gibt Unfallverhütungsvorschriften, die besagen, daß der Ringraum zur Verhinderung einer abrupten Abwärtsbewegung der Oberwange einer Presse durch zwei hintereinanderliegende überwachte Sicherheitsventile absperrbar sein muß. Gemäß der Erfindung ist eines dieser Sicherheitsventile das Proportionalwegeventil. Als zweites Sicherheitsventil kann im Prinzip ein 2/2-Wegeventil verwendet werden, das in der Ruhestellung sperrt und bei Betätigung offen ist. Da eine langsame Abwärtsbewegung der Oberwange bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit zulässig ist, muß dieses zweite Sicherheitsventil nicht leckölfrei sein, so daß sein Ventilelement ein Schieberkolben sein kann. Von den meisten Pressenherstellern wird jedoch über die gegenwärtig geltenden Unfallverhütungsvorschriften hinaus gewünscht, daß die Oberwange bei ausgeschalteter hydraulischer Anlage in Ruhe bleibt. Deshalb wird das zweite Sicherheitsventil vorteilhafterweise so ausgebildet, daß es in der Ruhestellung als zum Ringraum hin öffnendes Rückschlagventil wirkt und in der betätigten Stellung offen ist.
  • Um Unfälle zu vermeiden, wird auch gewünscht, daß von der Pumpe her ein Druckaufbau im Ringraum oder im Kolbenraum nur dann möglich ist, wenn zwei insbesondere überwachte Sicherheitsventile aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung gebracht worden sind. Das eine dieser beiden Sicherheitsventile kann wiederum das Proportionalwegeventil sein. Das andere ist gemäß Anspruch 8 vorteilhafterweise ein insbesondere vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil, das mit der Druckseite der Pumpe verbunden und dessen Zustand überwachbar sein kann. Bei einem Stopp der Oberwange und laufender Pumpe fördert diese über das auf Umlauf geschaltete Druckbegrenzungsventil zum Tank. Wegen der geförderten Menge ist dieses Druckbegrenzungsventil üblicherweise ein vorgesteuertes Ventil mit einem Hauptkolben und mit einem Pilotventil. Ein solches Druckbegrenzungsventil läßt sich in an sich bekannter Weise dadurch leicht auf Umlauf schalten, daß der Hauptkolben über ein Wegeventil mit einem bewegbaren Ventilelement zum Tank entlastbar ist. Gemäß Anspruch 9 kann nun die Position des bewegbaren Ventilelements dieses Wegeventils überwacht und dadurch der gewünschte hohe Sicherheitsstandard erreicht werden. Vorteilhaft ist hier insbesondere, daß unabhängig von der Größe der Abkantpresse und von den gewünschten Geschwindigkeiten der Oberwange und den dadurch bedingten verschiedenen in die Zylinderräume hinein- und aus den Zylinderräumen herausfließenden Ölmengen pro Zeiteinheit immer das gleiche überwachte Sicherheitsventil benutzt werden kann. Ein dem Kolbenraum bzw. Ringraum vorgeschaltetes Sicherheitsventil müßte man an die jeweiligen Ölmengen anpassen.
  • Gemäß Anspruch 10 ist nur ein Druckbegrenzungsventil und damit nur ein weiteres Sicherheitsventil für mehrere Differentialzylinder vorhanden.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anlage für eine Abkantpresse sowie verschiedene in einer solchen Anlage verwendbare Wegeventile, die mit ihrem Schaltsymbol gezeigt sind, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen hydraulischen Anlage mit einer ersten Ausführung eines Proportionalwegeventils, bei dem in einer Arbeitstellung ein mit dem Ringraum eines Differentialzylinders verbindbarer erster Ausgang direkt an einer Verbindung zwischen dem Pumpenanschluß und einem zweiten Ausgang anschließbar ist,
    Figur 2
    das Proportionalwegeventil nach Figur 1 in etwas ausführlicherer Darstellung,
    Figur 3
    ein anderes Proportionalwegeventil, bei dem der erste Ausgang indirekt über einen zusätzlichen Kanal im Ventilgehäuse mit dem Pumpenanschluß verbindbar ist
    Figur 4
    ein dem Proportionalwegeventil aus Figur 2 ähnliches Proportinalwegeventil, bei dem jedoch außerhalb des Ventilgehäuses eine Verbindung zwischen dem zusätzlichen Kanal und dem Pumpenanschluß besteht,
    Figur 5
    ein Proportionalwegeventil, das demjenigen aus Figur 2 ähnelt, bei dem jedoch der zusätzliche Kanal innerhalb des Gehäuses mit dem zweiten Ausgang verbunden ist, und
    Figur 6
    ein letztes Proportionalwegeventil, bei dem der zusätzliche Kanal und der zweite Ausgang außerhalb des Gehäuses miteinander zu verbinden sind.
  • Zur Bewegung der Oberwange einer Abkantpresse sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Differentialzylinder 10 vorgesehen, die jeweils einen Kolben 11 beherbergen, der fest mit einer aus einer Stirnseite der Differentialzylinder heraustretenden Kolbenstange 12 verbunden ist. An den Kolbenstangen 12 ist die Oberwange der Abkantpresse befestigt. Der Kolben 11 trennt das Innere eines Differentialzylinders 10 in einen kolbenstangenseitigen Ringraum 13 und in einen kolbenstangenabseitigen zylindrischen Druckraum 14 auf, wobei die dem Druckraum 14 zugekehrte Kreisfläche des Kolbens 11 etwa zehnmal so groß wie die dem Ringraum 13 zugekehrte Ringfläche sein möge.
  • Jedem Differentialzylinder 10 ist ein Steuerblock 20 zugeordnet, der identisch zu dem Steuerblock des anderen Differentialzylinders ist und der einen Druckanschluß P, einen Tankanschluß T und zwei Steueranschlüsse X1 und X2 besitzt. Der Steueranschluß X1 ist mit dem Druckraum 14 und der Steueranschluß X2 mit dem Ringraum 13 verbunden. Auf den Steuerblock 12 ist ein Proportionalwegeventil 25 aufgesetzt, das ein 4/3-Wegeventil ist und dessen Ventilkolben 26 eine federzentrierte mittlere Ruhestellung und zu beiden Seiten dieser Ruhestellung Arbeitstellungen einnehmen kann. In einer Arbeitsstellung wird der Ventilkolben 26 durch Ansteuern jeweils eines von zwei Elektromagneten 27 gebracht. Auch wenn von jeweils einer Arbeitsstellung auf jeder Seite der mittleren Ruhestellung die Rede ist, so muß man, da das Ventil 25 ein Proportionalventil ist, sich immer vor Augen halten, daß im Prinzip unendlich viele seitliche Stellungen des Ventilkolbens möglich sind, die sich durch verschieden große Strömungsquerschnitte unterscheiden, in denen jedoch immer dieselben Ein- und Ausgänge des Ventils 25 miteinander verbunden sind. Das Ventil 25 besitzt vier Anschlüsse, von denen ein Pumpenanschluß P über ein zum Pumpenanschluß des Steuerblocks 20 hin sperrendes Rückschlagventil 28 mit diesem Pumpenanschluß des Steuerblocks, ein Tankanschluß T mit dem Tankanschluß T des Steuerblockes und ein Verbraucherausgang A mit dem Steuerausgang X1 des Steuerblocks 20 verbunden ist. Ein Verbraucheranschluß B des Ventils 25 ist mit dem Steueranschluß X2 des Steuerblocks 20 verbindbar. Wie man anhand der Schaltsymbole aus Figur 1 und aus Figur 2 erkennt, sind in der Ruhestellung des Ventilkolbens 26 alle vier Anschlüsse des Ventils 25 gesperrt. In der einen Arbeitsstellung ist der Tankanschluß T weiterhin gesperrt, während der Pumpenanschluß P sowie die beiden Verbraucherausgänge A und B miteinander verbunden sind. In der anderen Arbeitsstellung dagegen ist der Verbraucherausgang B mit dem Pumpenanschluß P und der Verbraucherausgang A mit dem Tankanschluß T verbunden.
  • Die Position des Ventilkolbens 26 ist mit einem Weggeber 29 überwachbar, der auf der einen Seite des Ventilkolbens 26 angeordnet ist. Insbesondere wird ein Weggeber verwendet, der auf dem Prinzip der Veränderung einer Induktivität beruht und der in an sich bekannter Weise aus mehreren Spulen und einem Eisenkern besteht, dessen axiale Position innerhalb der Spulen sich mit der Position des Ventilkolbens verändert. Mit Hilfe des Weggebers 29 kann auch festgestellt werden, ob sich der Ventilkolben 26 in der Ruhestellung befindet oder nicht. Die Ruhestellung des Ventilkolbens 26 kann zur Erfüllung von Sicherheitsvorschriften zusätzlich auch durch einen Endschalter überwacht werden.
  • Zwischen dem Verbraucherausgang B des Ventils 25 und dem Steueranschluß X2 des Steuerblocks 20 liegt ein mit Hilfe eines Elektromagneten gegen die Kraft einer Feder entsperrbares Rückschlagventil 31, das in seiner Ruhestellung zum Verbraucherausgang B des Ventils 25 hin sperrt. Die Ruhestellung des Ventilelements des Rückschlagventils 31 wird durch einen Endschalter 32 überwacht. Durch die Ausbildung des Ventils 31 als Sitzventil ist der Ringraum 13 leckölfrei abgesperrt, wenn sich das Ventil 31 in der Ruhestellung befindet.
  • Zwischen das Ventil 31 und den Steueranschluß X2 des Steuerblocks 20 einerseits und den Tankanschluß T des Steuerblocks 20 andererseits ist ein Druckbegrenzungsventil 33 eingefügt, das im normalen Betrieb keine Funktion hat, sondern nur während der Inbetriebnahme der Anlage einen übermäßig hohen Druck im Ringraum 13 verhindern soll.
  • Die beiden Druckanschlüsse P der beiden Steuerblöcke 20 sind mit einer gemeinsamen Druckleitung 38 verbunden, in die ein Ölfilter 39 eingebaut ist und die von einer Hydropumpe 40 gespeist wird, die Öl aus einem Tank 41 ansaugt. Die Druckleitung 38 ist durch ein vorgesteuertes Proportional-Druckbegrenzungsventil 42 abgesichert, das eingangsseitig mit dem Druckanschluß der Hydropumpe 40 und ausgangsseitig mit dem Tank 41 verbunden und das außerdem auch mit einem maximal Druckabsicherung versehen ist. Ein Hauptkolben 49 des Druckbegrenzungsventils 42 ist durch ein 2/2-Wegeventil 43 entlastbar, über das in der Ruhestellung ein Steueranschluß X des Druckbegrenzungsventils 42 mit dem Tank 41 verbunden ist. Ist das Wegeventil 43 mit Hilfe eines Elektromagneten 44 betätigt worden, so ist der Steueranschluß X abgesperrt. Mit einem dem Ventil 43 zugeordneten Endschalter 45 kann die Ruheposition eines bewegbaren Ventilelements 48 des Wegeventils 43 erfaßt werden.
  • Auf den Steuerblock 20 ist ein Nachsaugventil 46 aufgesetzt, das einerseits mit dem Steueranschluß X1 des Steuerblocks und andererseits mit einer vom Tankanschluß des Steuerblocks 20 zum Tank 41 führende Tankleitung 47 verbunden ist. Durch Druckbeaufschlagung einer Steuerleitung 48 ist das Nachsaugventil 46 entsperrbar. Beide Steuerleitungen 48 sind an einen Ausgang eines Wegeventils 50 angeschlossen, der in der Ruheposition des Ventils 50 mit der gemeinsamen Druckleitung 38 verbunden ist und in der betätigten Stellung des Ventils 50 zum Tank hin entlastet ist.
  • Wenn die Kolben 11 und mit ihnen die Oberwange einer Abkantpresse ruhen, nehmen die Ventile die in Figur 1 gezeigten Positionen ein. Der Ringraum 13 der Differentialzylinder 10 ist durch die beiden Ventile 25 und 31, die überwacht sind und somit als Sicherheitsventile dienen können, zum Tank hin abgesperrt. Ein Druckaufbau im Ringraum 13 ist auch bei laufender Pumpe nicht möglich, da in der Ruhestellung des Ventils 25 alle Anschlüsse dieses Ventils gesperrt sind und da der Hauptkolben des Druckbegrenzungsventils 42 durch das Wegeventil 43 entlastet ist. Gegen einen Druckaufbau im Ringraum 13 sind also das Ventil 25 und das Ventil 43 zusammen mit Ventil 42 als Sicherheitsventile verwendet. Beide Ventile dienen auch als Sicherheitsventile gegen einen Druckaufbau im Druckraum 14.
  • Ausgehend von der gezeigten Position der Kolben 11 mögen diese nun im Eilgang nach unten gefahren werden. Das Ventil 31 wird auf Durchfluß geschaltet. Das Ventil 25 wird so betätigt, daß der Verbraucherausgang B an die Verbindung zwischen dem Druckanschluß P und dem Verbraucherausgang A angeschlossen ist. Mit dem Ventil 25 wird nun die Ölmenge dosiert, die aus dem Ringraum 13 heraus und über das Ventil 25 zum Druckraum 14 fließt. Die noch fehlende Ölmenge für den Druckraum 14 wird über das Ventil 46 aus dem Tank 41 nachgesaugt. Während des Eilgangs ist das Ventil 43 offen, so daß die Pumpe 40 im Umlauf über das Druckbegrenzungsventil 42 fördert.
  • Knapp über dem zu bearbeitenden Blech wird die Oberwange durch Rückstellen des Ventils 25 gestoppt. Sie soll nun im Schleichgang zunächst auf das Blech zu bewegt werden und dann das Blech verformen. Es wird nun das Wegeventil 43 betätigt, so daß die Pumpe 40 einen Druck erzeugen kann. Das Proportionalwegeventil 25 wird in dieselbe Richtung wie während des Eilgangs verstellt, damit von der Pumpe 40 gefördertes Öl dosiert in den Kolbenraum 14 gelangt. Im Ringraum 13 ist der Druck zunächst z.B. etwa zehnmal so hoch wie im Kolbenraum 14, ehe die Oberwange auf das zu verformende Blech trifft und sich im Druckraum 14 ein durch die zu leistende Verformungsarbeit bestimmter Druck einstellt.
  • Während der Abwärtsbewegung der Oberwange war das Ventil 50 betätigt. Während der nun folgenden Aufwärtsbewegung kehrt das Ventil 50 in seine Ruhestellung zurück, so daß die Nachsaugventile 47 entsperrt sind. Das Proportionalwegeventil 25 wird von der Ruhestellung aus in die andere Richtung in eine Arbeitsstellung gebracht, in der der Ausgang B mit dem Druckeingang P und der Ausgang A mit dem Tankanschluß T verbunden sind. Durch den Strömungsquerschnitt zwischen P und B kann nun die Geschwindigkeit bestimmt werden, mit der sich der Kolben 11 aufwärts bewegt. Öl, das aus dem Druckraum 14 verdrängt wird und nicht über das Ventil 25 zum Tank abfließen kann, gelangt über das Nachsaugventil 46 zum Tank.
  • In den Figuren 2 bis 6 soll durch die strichpunktierte Linie jeweils das Gehäuse 60 eines in der Anlage nach Figur 1 verwendbaren Proportionalwegeventils 25 angedeutet sein. Das übliche Schaltsymbol für ein Ventil soll nur den Ventilkolben 26 kennzeichnen. Üblicherweise befindet sich ein solcher Ventilkolben 26 in einer Bohrung des Gehäuses 60, wobei diese Bohrung mit verschiedenen Ringkammern versehen ist, die mit den außen sichtbaren Anschlüssen des Ventils in Verbindung stehen. Diese Ringkammern sind in den Figuren 2 bis 6 durch die U-förmigen Zeichen zwischen den Ventilkolben und den Gehäusen 60 symbolisiert.
  • Man erkennt bei dem Ventil gemäß Figur 2, das dasselbe Ventil wie in Figur 1 ist, daß insgesamt vier Ventilkammern vorhanden sind. Eine erste Ventilkammer 61 ist mit dem Druckanschluß P, eine zweite Ventilkammer 62 mit dem Ausgang A, eine dritte Ventilkammer 63 mit dem Ausgang B und eine vierte Ventilkammer 64 mit dem Tankanschluß T verbunden. Man erkennt, daß in der einen Arbeitsstellung des Ventils 25 die Kammer 63 direkt über den Ventilkolben 26 mit der Kammer 61 bzw. der Kammer 62 verbunden ist.
  • Bei dem Ventil 25 nach Figur 3 ist zusätzlich zu den Ventilkammern 61 bis 64 eine weitere Ventilkammer 65 vorhanden, die innerhalb des Gehäuses 60 eine Verbindung zur Ventilkammer 61 hat. In der einen Arbeitsstellung ist die Kammer 63 über den Kolben 26 mit der Kammer 65 und über diese mit der Kammer 61 verbunden.
  • Die Ausführung nach Figur 4 ähnelt stark derjenigen aus Figur 3. Die Kammern 61 und 65 sind jedoch außerhalb des Gehäuses 60 miteinander verbunden.
  • Bei den Ausführungen nach den Figuren 5 und 6 ist außer den Ventilkammern 61 bis 64 ebenfalls eine weitere Ventilkammer 65 vorhanden, die bei der Ausführung nach Figur 5 innerhalb des Gehäuses 60 und bei der Ausführung nach Figur 6 außerhalb des Gehäuses 60 mit der Ventilkammer 62 verbunden ist.

Claims (10)

  1. Hydraulische Anlage, insbesondere für eine Abkantpresse, mit einem Differentialzylinder (10), der einen einen Kolbenraum (14) und einen Ringraum (13) voneinander trennenden und mit einer auf- und abbewegbaren Oberwange der Presse verbundenen Kolben (11) aufweist, und mit einem Proportionalwegeventil (25), mit dem die Druckmittelwege zwischen einer Pumpe (40) und einem Tank (41) einerseits und dem Differentialzylinder (10) andererseits steuerbar sind, das einen Ventilkolben (26) besitzt, der aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verschiebbar ist, und über das in der Arbeitstellung Ringraum (13) und Kolbenraum (14) des Differentialzylinders (10) miteinander verbindbar sind, wobei insbesondere zumindest die Ruhestellung des Ventilkolbens (26) von einem Positionsgeber (29) erfaßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (13) des Differentialzylinder (10) in der Ruhestellung des Proportionalwegeventils (25) durch dieses gegen die Pumpe (40) und gegen den Tank (41) absperrbar ist.
  2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Ringraum (13) des Differentialzylinders (10) verbindbarer, erster Ausgang (B) des Proportionalwegeventils (25) in der Arbeitsstellung des Ventilkolbens (26) an die Verbindung zwischen der Druckseite der Pumpe (40) und dem Kolbenraum (14) des Differentialzylinders (10) anschließbar und in der Ruhestellung des Ventilkolbens (26) absperrbar ist.
  3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalwegeventil (25) eine mit der Druckseite der Pumpe (40) verbindbare, erste Ventilkammer (61), eine mit dem Kolbenraum (14) des Differentialzylinders (10) verbindbare, zweite Ventilkammer (62) und eine dritte Ventilkammer (65) aufweist, die dauernd nur mit der ersten Ventilkammer (61) oder nur mit der zweiten Ventilkammer (62) verbunden ist, und daß die dritte Ventilkammer (65) durch den Ventilkolben (26) in der Arbeitsstellung mit dem ersten Ausgang (B) verbunden und in der Ruhestellung zum ersten Ausgang (B) hin abgesperrt ist.
  4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ventilkammer (65) innerhalb eines Gehäuses (60) des Proportionalwegeventils (25) dauernd mit der ersten Ventilkammer (61) oder der zweiten Ventilkammer (62) verbunden ist.
  5. Hydraulische Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalwegeventil (25) eine mit der Druckseite der Pumpe (40) verbindbare, erste Ventilkammer (61) und eine mit dem Kolbenraum (14) des Differentialzylinders (10) verbindbare, zweite Ventilkammer (62) und eine mit dem ersten Ausgang (B) verbundene Ventilkammer (63) aufweist und daß letztere durch den Ventilkolben (26) in der Arbeitsstellung direkt mit der ersten Ventilkammer (61) oder der zweiten Ventilkammer (62) verbunden und in der Ruhestellung abgesperrt ist.
  6. Hydraulische Anlage nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalwegeventil (25) mit einem Wegaufnehmer (29) für den Ventilkolben (26) ausgestattet ist und daß dieser Wegaufnehmer (29) als Positionsgeber für die Ruhestellung des Ventilkolbens (26) verwendet wird.
  7. Hydraulische Anlage nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Proportionalwegeventil (25) und dem Ringraum (13) des Differentialzylinders (10) ein insbesondere überwachtes Ventil (31) angeordnet ist, das in der Ruhestellung nach Art eines Rückschlagventils vom Ringraum (13) zum Proportionalwegeventil (25) hin sperrt und in einer betätigten Stellung offen ist.
  8. Hydraulische Anlage nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Druckseite der Pumpe (40) ein insbesondere vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (42) verbunden ist, wobei insbesondere dessen Zustand überwachbar ist.
  9. Hydraulische Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil (42) einen Hauptkolben (49) besitzt, der über ein Wegeventil (43) mit einem bewegbaren Ventilelement (48) entlastbar ist, daß insbesondere die Position des Ventilelements (48) von einem Positionsgeber (45) erfaßbar ist und daß das Wegeventil (43) im unbetätigten Zustand offen ist.
  10. Hydraulische Anlage nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleichlaufend angesteuerte Differentialzylinder (10) vorhanden sind, die an eine gemeinsame Druckleitung (38) anschließbar sind, und daß das Druckbegrenzungsventil (42) mit der gemeinsamen Druckleitung (38) verbunden ist.
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