EP0972631A1 - Hydraulischer Antrieb für eine Presse - Google Patents

Hydraulischer Antrieb für eine Presse Download PDF

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EP0972631A1
EP0972631A1 EP99111751A EP99111751A EP0972631A1 EP 0972631 A1 EP0972631 A1 EP 0972631A1 EP 99111751 A EP99111751 A EP 99111751A EP 99111751 A EP99111751 A EP 99111751A EP 0972631 A1 EP0972631 A1 EP 0972631A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
pump
press
cylinder
motor
Prior art date
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Application number
EP99111751A
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English (en)
French (fr)
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EP0972631B1 (de
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Günther Dipl.-Ing. Schaich
Joachim Dipl.-Ing. Beyer
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Mueller Weingarten AG
Original Assignee
Mueller Weingarten AG
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Publication date
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Publication of EP0972631B1 publication Critical patent/EP0972631B1/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
    • B30B15/24—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • 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
    • B30B15/161—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the ram speed and ram pressure, e.g. fast approach speed at low pressure, low pressing speed at high pressure
    • 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
    • B30B15/163—Control arrangements for fluid-driven presses for accumulator-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive for a Press according to the preamble of claim 1.
  • step The workpiece is transfer-pressed over several Work operations made.
  • the shape of Upper tool and lower tool in the respective stage determines the progress of the machining process.
  • GT presses large-part step presses
  • All ram movements take place synchronized from a central main drive via a Press gear located in the head of the press.
  • the longitudinal and / or Cross movements as well as possible lifting movements of the Transport device for the workpiece transport from Main drive derived and are thus with the plunger movement synchronized.
  • Step or transfer presses or GT presses related to the Forming path within the stage and related to the Transport process between the steps is geometrically defined.
  • Such presses are e.g. B. as eccentric and crank presses designed.
  • the kinematics of the thrust crank gear determines the movement of the working ram, the respective Crank angle determines the forming force.
  • the ram speed is also in the direct connection to the crank angle and it results thus a rigid process flow.
  • Have mechanical presses high efficiency and can with high stroke rate are operated because the flywheel only uses so much energy is taken as this is the press movement and the Operation required.
  • Hydraulically operated presses work according to the hydrostatic principle with a uniform Pressure spread in a liquid, the pressure on a piston surface of a cylinder-piston system one for pressure proportional force generated. This allows a hydraulic driven ram at every point of the ram stroke and thus a force up to Unfold the nominal force of the press. Hydraulic presses are therefore preferred in those fields of metal forming technology where the force along the ram travel is constant or must be controllable depending on the process and also where a large forming path is required.
  • a hydraulic press Storage drive Different from such a direct pump drive is the drive of a hydraulic press Storage drive.
  • the pump acts on the direct drive with every work process directly on the Cylinder-piston system, so promotes the pressure accumulator drive the pump first into a high-pressure accumulator, from which then the working cylinder via a proportional valve or Servo valve is fed with nominal pressure. Therefore, when direct pump drive the pump and the drive motor to the greatest current press power requirements be designed.
  • the delivery rate of the High pressure pump is usually the ram speed infinitely adjustable.
  • the speed of the ram in the accumulator drive only indirectly from the Pump performance is affected, so that the pump performance designed an average energy requirement and thus smaller can be dimensioned.
  • Working ability at Storage drive is then on in the high pressure storage stored energy limited.
  • A is then used to retract and optimize these tools hydraulic press used on the individual Forming stages of the GT press can be simulated.
  • the tool press can be used after the tool change Production without any significant interruption continue.
  • the invention is based, the Field of application of such hydraulic simulation presses to expand.
  • a hydraulic Simulation press also for pilot series or small series be suitable.
  • the efficiency should be essential be improved.
  • the invention is based on the main idea that a conventional hydraulic simulation press in terms of construction is expanded by the fact that a certain production plant for the production of pilot series or small series also with this press is possible. This is done by supplementing the conventional hydraulic press through a kind "hydraulic transformer", by means of which the Operating mode from a simulation operation into one without any problems Production operations can be changed.
  • the so-called “hydraulic transformer” by an arrangement of several hydraulic devices adjustable by swivel angle formed in principle as so-called. Hydro engines and Hydro pumps are known.
  • Hydro engines and Hydro pumps are known.
  • a corresponding arrangement of swivel angle adjustable Hydraulic devices for driving a Cylinder-piston unit is shown.
  • a hydraulic press can be used by any facility Simulation operation in a production facility changed become.
  • the so-called. hydraulic transformer switched off when Production operation is switched on.
  • the Ram speed can be reduced to z. B. 30 - 60 mm / sec. depending on the size of the transformer with 4 - 6 strokes / min. a higher output of Allows sharing.
  • By connecting the hydraulic Transformer efficiency will be 60 - 75% increased, whereby working strokes of approx. 150 mm at one Total stroke of approx. 700 mm can be easily adjusted.
  • the Cycle times are on the order of ⁇ 10 seconds. According to this data, zero series or Small series can be driven economically, so that a such a hydraulic press significantly expanded Intended use received. This leads to a significant increased area of application of such special presses. She can be used as a simulation press for adjustment work e.g. B. a GT press as well as a production press for Small series can be used.
  • the figure shows a basic representation of the structure and Plant schemes of the invention.
  • a press ram 1 is shown for a hydraulic press, not shown, which receives an upper tool, not shown, on its underside.
  • the up and down movement of the press ram 1 takes place hydraulically via at least one cylinder-piston unit 2 acting on the press ram 1, which serves as a lifting and working cylinder for carrying out the forming process on the workpiece.
  • the cylinder-piston unit 2 has a working cylinder 3, inside which a working piston 4 is moved up and down.
  • the working piston 4 has on its lower side a piston rod 5 which is connected to the press ram 1.
  • the effective circular cylindrical upper pressure surface F 1 on the working piston 4 is consequently determined by the diameter d 1 of the working piston 4.
  • the effective lower circular pressure surface F 2 is formed by the difference in area of the diameter d 1 of the working piston 4 minus the diameter d 2 of the piston rod 5.
  • the press according to the invention has two operating states. First, the first operating state is called “Simulation mode” explained.
  • Analogous to a conventional hydraulic simulation press is the by means of an accumulator drive Cylinder-piston unit 2 actuated.
  • a High-pressure accumulator 8 by means of a pump arrangement 9 on the maximum pressure required, being a Control block 10, the line sections 11, 12 between Pump arrangement 9 and high pressure accumulator 8 connects.
  • the pump assembly 9 for a storage drive usually consists of a Constant pump, zero stroke pump or a variable displacement pump.
  • a drive motor 13 for one Feed pump 14 shown, the hydraulic medium from a Oil tank or tank 15 promotes.
  • the funding direction of the Constant pump 14 shown is with arrow 16 represented symbolically.
  • the Control block 10 To operate the cylinder-piston unit, the Control block 10 a proportional valve arrangement, so that the hydraulic medium from the high pressure accumulator 8 with Nominal pressure over a arranged in the control block 10 Proportional valve arrangement or servo valve (continuous valve) and via the supply line 17 with the supplementary line 18 to the upper circular cylindrical cylinder space 6 of the cylinder-piston unit to be led. At the same time it will Hydraulic medium from the annular cylinder space 7 via a Supplementary line 19 and via line 20 to the control block 10 performed, wherein the pressure relief of the print medium the cylinder space 7 to a not shown Oil tank is done. As a result, the press ram 1 in Downward direction actuated.
  • the conventional hydraulic described above Simulation press is inventively by a so-called hydraulic transformer 27 complements, as in the Figure representation with a dashed line is drawn.
  • This is a first Hydraulic device 28, which is adjustable as the swivel angle Motor pump assembly 29 is formed.
  • This arrangement is used in particular as a hydraulic motor in the direction of arrow 30 specified flow direction operated, the by the Arrow 31 shown adjustability of this hydraulic motor changed swallowing volume and thus a changed Flow allowed.
  • the speed of the hydraulic motor is determined by a speed controller 32 detects.
  • the drive for the Hydro motor 29 takes place via the high-pressure accumulator 8 and the supply line 33.
  • An oil tank 34 is used to hold the hydraulic medium flowing through the hydraulic motor 29.
  • the hydraulic device 29 acting as a hydraulic motor is a second via a mechanical coupling device 35 Associated hydraulic device 36.
  • This Hydraulic device 36 is also as Pump motor device 37 that can be swiveled through an angle the upper and lower double arrows 38, 39 the operation of this device as a pump or motor in occupy two flow directions.
  • the only upper double arrow 40 in the hydraulic device 29 indicates that this arrangement as a hydraulic motor or as Pump in only one, opposite flow direction can be actuated.
  • pressure medium drives the hydraulic motor 29 in turn by means of a targeted and controllable Setting via the clutch assembly 35 as Hydraulic pump acting device 37 drives.
  • This too Pump arrangement is in accordance with arrow 41 adjustable swivel angle so that the absorption volume of the pump and thus the through flow through the hydraulic pump is infinitely variable.
  • the hydraulic pump 37 are a first in the entrance area Shut-off valve 42 and another in the exit area Shut-off valve 43 assigned, which the flow of Feeds pressure medium through the hydraulic transformer or prevents or closes the hydraulic transformer switches off. In the illustration shown is the passage drawn blocked by these valves.
  • shut-off valve 44 is a so-called hydraulic connector between the high pressure accumulator 8 and of the first hydraulic device 28.
  • the hydraulic transformer 27 therefore enables one Supplement to the press explained for simulation mode Implementation of a production operation, with a targeted Regulation or control of the pressure curve via the two Hydraulic devices 28, 36 is made possible.
  • the special one lies in the interaction of the conventional ones hydraulic press arrangement with the loading of the Cylinder-piston unit 2 over the medium of the Pressure fluid storage 8 and the additional use of a so-called hydraulic transformer 27.

Abstract

Es wird ein hydraulischer Antrieb für eine Presse und insbesondere für eine Presse zur Simulation der Betriebsbedingungen von mechanischen GT-Pressen oder dergleichen vorgeschlagen. Um eine derartige hydraulische Simulationspresse auch für Null-Serien oder Kleinserien bei erheblicher Verbesserung des Wirkungsgrades verfügbar zu machen, wird ein sogenannter hydraulischer Transformator dem Antrieb zugeordnet, der aus schwenkwinkelverstellbaren Hydraulikeinrichtungen besteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für eine Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik:
Je nach Art des Antriebes unterscheidet man zwischen mechanischen und hydraulischen Pressen. Bei sog. Stufen- oder Transferpressen wird das Werkstück über mehrere Arbeitsoperationen hergestellt. Die Formgebung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug in der jeweiligen Stufe bestimmt den Fortschritt des Bearbeitungsvorgangs. Das gleiche gilt für sog. Großteil-Stufenpressen (GT-Pressen), bei welchen Werkzeuggröße und Transportschritte im Allgemeinen größer ausfallen als bei normalen Stufen- oder Transferpressen. Alle Stößelbewegungen erfolgen synchronisiert von einem zentralen Hauptantrieb aus über ein im Kopfstück der Presse befindliches Pressengetriebe. Dabei werden die über Kurvengetriebe gesteuerten Längs- und/oder Querbewegungen sowie eventuelle Hubbewegungen der Transporteinrichtung für den Werkstücktransport vom Hauptantrieb abgeleitet und sind somit mit der Stößelbewegung synchronisiert. Hierdurch sind die Bewegungen derartiger Stufen- oder Transferpressen oder GT-Pressen bezogen auf den Umformweg innerhalb der Stufe und bezogen auf den Transportvorgang zwischen den Stufen geometrisch festgelegt. Derartige Pressen sind z. B. als Exzenter- und Kurbelpressen ausgelegt. Die Kinematik des Schubkurbelgetriebes bestimmt die Bewegung des Arbeitsstößels, wobei der jeweilige Kurbelwinkel die Umformkraft bestimmt. Dabei wird die Energie aus einem Schwungrad gewonnen, welches die Kurbelwelle antreibt. Weiterhin steht auch die Stößelgeschwindigkeit im direkten Zusammenhang zum Kurbelwinkel und es ergibt sich somit ein starrer Prozeßablauf. Mechanische Pressen haben einen hohen Wirkungsgrad und können mit hoher Hubzahl betrieben werden, da dem Schwungrad nur soviel Energie entnommen wird, wie dies die Pressenbewegung und der Arbeitsvorgang erfordert.
Hydraulisch betätigte Pressen arbeiten nach dem hydrostatischen Prinzip mit einer gleichmäßigen Druckausbreitung in einer Flüssigkeit, wobei der Druck auf eine Kolbenfläche eines Zylinder-Kolbensystems eine zum Druck proportionale Kraft erzeugt. Dadurch kann ein hydraulisch angetriebener Stößel an jeder Stelle des Stößelhubes und damit unabhängig von der Werkzeugstellung eine Kraft bis zur Höhe der Nennkraft der Presse entfalten. Hydraulische Pressen sind deshalb auf jenen Gebieten der Umformtechnik bevorzugt, bei denen die Kraft längs des Stößelwegs konstant oder verfahrenabedingt regelbar sein muß und auch dort, wo ein großer Umformweg erforderlich ist.
Der Antrieb der Zylinder-Kolbensysteme von hydraulischen Pressen und damit der Antrieb der Stößelbewegung erfolgt entweder direkt durch Konstantförderpumpen (Zahnrad- oder Schraubenpumpen) oder bei größeren Maschinen durch verstellbare Axial- oder Radialkolbenpumpen. Dabei werden Betriebsdrücke von z. B. 200 - 300 bar erzeugt.
Unterschiedlich zu einem solchen unmittelbaren Pumpenantrieb ist der Antrieb einer hydraulischen Presse mit Speicherantrieb. Wirkt beim unmittelbaren Antrieb die Pumpe bei jedem Arbeitsvorgang direkt auf das Zylinder-Kolbensystem, so fördert beim Druckspeicherantrieb die Pumpe zunächst in einen Hochdruckspeicher, aus dem dann der Arbeitszylinder über ein Proportionalventil oder Servoventil mit Nenndruck gespeist wird. Daher müssen beim unmittelbaren Pumpenantrieb die Pumpe und der Antriebsmotor auf den größten momentanen Leistungsbedarf der Presse ausgelegt sein. Über eine Verstellung der Fördermenge der Hochdruckpumpe ist dadurch die Stößelgeschwindigkeit meist stufenlos einstellbar. Demgegenüber wird die Geschwindigkeit des Stößels beim Druckspeicherantrieb nur indirekt von der Pumpenleistung beeinflußt, so daß die Pumpenleistung auf einen mittleren Energiebedarf ausgelegt und somit kleiner dimensioniert werden kann. Das Arbeitavermögen beim Speicherantrieb ist dann auf die im Hochdruckspeicher gespeicherte Energie begrenzt. Vorstehende Ausführungen stellen klar, daß hydraulische Pressen in ihrer Betriebsart flexibler einsetzbar sind als mechanische Pressen.
Es ist auch möglich und an sich bekannt, den Bewegungs- und Kraftverlauf einer mechanischen Presse auf einer hydraulischen Presse nachzubilden. Diese Möglichkeit wird dann genutzt, wenn bei einer geplanten Produktionsumstellung andere bzw. neue Teile auf eine GT-Presse hergestellt werden sollen.
Zur Einfahren und Optimieren dieser Werkzeuge wird dann eine hydraulische Presse verwendet auf der die einzelnen Umformstufen der GT-Presse simuliert werden.
Die erheblich teurere GT-Presse wird somit nicht durch die Einarbeitung von Werkzeugsätzen blockiert und steht voll für den Produktionsprozeß zur Verfügung.
Aufgrund der in der Einarbeitungspresse optimierten Werkzeugsätze kann nach erfolgtem Werkzeugwechsel die GT-Presse ohne nennenswerte Unterbrechung die Produktion fortsetzen.
Der Einsatzzweck derartiger bekannter Simulationspressen ist aufgrund der Betriebsweise sehr beschränkt. Die hydraulischen Druckspeicher sind stets auf das höchste Potential des Nenndrucks aufzuladen und geben diesen maximalen Druck bei jedem Arbeitsvorgang ab. Überschüssige Energie wird über Drosseln vernichtet, was zu einem hohen Energieverlust führt. Die Speicher müssen stets wieder auf Nenndruck aufgeladen werden, was den Wirkungsgrad negativ beeinflußt. Auch die Hubzahl von z. B. 1 - 2 Hüben/min. fällt bei derartigen Simulationspressen sehr gering aus, so daß sie eher unwirtschaftlich arbeiten. Dies ist jedoch für den reinen Simulationsbetrieb, d. h. für eine Probierphase nicht von Bedeutung.
Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich derartiger hydraulischer Simulationspressen zu erweitern. Insbesondere soll eine derartige hydraulische Simulationspresse auch für Nullserien oder Kleinserien geeignet sein. Dabei soll der Wirkungsgrad wesentlich verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Presse angegeben.
Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß eine herkömmliche hydraulische Simulationspresse bautechnisch dadurch erweitert wird, daß ein gewisser Produktionsbetrieb zur Herstellung von Nullserien oder Kleinserien auch mit dieser Presse möglich ist. Dies geschieht durch Ergänzung der herkömmlichen hydraulischen Presse durch eine Art "hydraulischen Transformator", mittels welchem die Betriebsart von einem Simulationsbetrieb problemlos in einen Produktionsbetrieb geändert werden kann. Dabei wird der sog. "hydraulische Transformator" durch eine Anordnung von mehreren schwenkwinkelverstellbaren Hydraulikeinrichtungen gebildet, wie sie prinzipiell als sog. Hydro-Motoren und Hydro-Pumpen bekannt sind. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 44 29 782 A1 der Anmelderin verwiesen, in welcher eine entsprechende Anordnung von schwenkwinkelverstellbaren Hydraulikeinrichtungen zum Antrieb einer Zylinder-Kolbeneinheit dargestellt ist. Mittels derartigen Einrichtungen kann eine hydraulische Presse von einem Simulationsbetrieb in einem Produktionsbetrieb umgestellt werden. Dabei ist beim Simulationsbetrieb der sog. hydraulische Transformator abgeschaltet, beim Produktionsbetrieb wird dieser eingeschaltet. Die Stößelgeschwindigkeit kann beim Produktionsbetrieb auf z. B. 30 - 60 mm/sek. je nach Größe des Transformators abgesenkt werden, wobei 4 - 6 Hübe/min. eine höhere Ausbringung von Teilen ermöglicht. Durch die Hinzuschaltung des hydraulischen Transformators wird der Wirkungsgrad auf 60 - 75 % gesteigert, wobei Arbeitshübe von ca. 150 mm bei einem Gesamthub von ca. 700 mm problemlos einstellbar sind. Die Taktzeiten liegen in der Größenordnung von < 10 Sekunden. Entsprechend diesen Daten können demzufolge Nullserien oder Kleinserien wirtschaftlich gefahren werden, so daß eine derartige hydraulische Presse einen wesentlich erweiterten Verwendungszweck erhält. Dies führt zu einem erheblich vergrößerten Einsatzgebiet derartiger Spezialpressen. Sie kann sowohl als Simulationspresse für Einstellarbeiten z. B. einer GT-Presse als auch als Produktionspresse für Kleinserien verwendet werden.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Zeichnung und dem hiermit beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur zeigt eine prinzipielle Darstellung des Aufbaus und Anlagenschemas der Erfindung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels:
In der Figur ist für eine nicht näher gezeigte hydraulische Presse ein Pressenstößel 1 dargestellt, der an seiner Unterseite ein nicht näher dargestelltes Oberwerkzeug aufnimmt. Die Auf- und Abwärtsbewegung des Pressenstößels 1 erfolgt auf hydraulischem Weg über wenigstens eine am Pressenstößel 1 angreifende Zylinder-Kolbeneinheit 2, welche als Hub- und Arbeitszylinder zur Durchführung des Umformvorgangs am Werkstück dient. Die Zylinder-Kolbeneinheit 2 weist einen Arbeitszylinder 3 auf, in dessen Inneren ein Arbeitskolben 4 auf- und abwärts bewegt wird. Der Arbeitskolben 4 weist an seiner unteren Seite eine Kolbenstange 5 auf, die mit dem Pressenstößel 1 verbunden ist. Oberhalb des Arbeitskolbens 4 befindet sich ein im Querschnitt kreiszylindrischer Zylinderraum 6, unterhalb des Arbeitskolbens 4 ein im Querschnitt ringförmiger Zylinderraum 7. Die wirksame kreiszylindrische obere Druckfläche F1 auf den Arbeitskolben 4 wird demzufolge durch den Durchmesser d1 des Arbeitskolbens 4 bestimmt. Die wirksame untere kreisringförmige Druckfläche F2 wird durch die Flächendifferenz des Durchmessers d1 des Arbeitskolbens 4 abzüglich des Durchmessers d2 der Kolbenstange 5 gebildet.
Die erfindungsgemäße Presse weist zwei Betriebszustände auf. Zunächst wird der erste Betriebszustand als sog. "Simulationsbetrieb" erläutert.
Zum Simulationsbetrieb:
Analog zu einer herkömmlichen hydraulischen Simulationspresse wird mittels eines Druckspeicherantriebs die Zylinder-Kolbeneinheit 2 betätigt. Hierfür wird ein Hochdruckspeicher 8 mittels einer Pumpenanordnung 9 auf den maximal erforderlichen Druck aufgeladen, wobei ein Steuerblock 10 die Leitungsabschnitte 11, 12 zwischen Pumpenanordnung 9 und Hochdruckspeicher 8 verbindet. Zur Aufladung des Hochdruckspeichers 8 wäre auch eine direkte Verbindung (Leitung 11') möglich. Die Pumpenanordnung 9 für einen Speicherantrieb besteht üblicherweise aus einer Konstantpumpe, Nullhubpumpe oder einer Verstellpumpe. Der Einfachheit halber ist ein Antriebsmotor 13 für eine Förderpumpe 14 dargestellt, die das Hydraulikmedium aus einem Ölbehälter bzw. Tank 15 fördert. Die Förderrichtung der dargestellten Konstantpumpe 14 ist mit dem Pfeil 16 symbolisch dargestellt.
Zum Betrieb der Zylinder-Kolbeneinheit beinhaltet der Steuerblock 10 eine Proportionalventilanordnung ausgebildet, so daß das Hydraulikmedium aus dem Hochdruckspeicher 8 mit Nenndruck über eine im Steuerblock 10 angeordnete Proportionalventilanordnung oder Servoventil (Stetigventil) und über die Zufuhrleitung 17 mit der Ergänzungsleitung 18 zum oberen kreiszylindrischen Zylinderraum 6 der Zylinder-Kolbeneinheit geführt wird. Gleichzeitig wird das Hydraulikmedium aus dem ringförmigen zylinderraum 7 über eine Ergänzungsleitung 19 und über die Leitung 20 zum Steuerblock 10 geführt, wobei die Druckentlastung des Druckmediums aus dem Zylinderraum 7 zu einem nicht näher dargestellten Ölbehälter erfolgt. Hierdurch wird der Pressenstößel 1 in Abwärtsrichtung betätigt.
Die Aufwärtsbewegung des Pressenstößels 1 geschieht durch Druckbeaufschlagung des unteren Zylinderraums 7 bei gleichzeitiger Entlastung des oberen Zylinderraums 6. Im dargestellten und beschriebenen Simulationsbetrieb werden die in der Beschreibungseinleitung erläuterten Betriebszustände zur Simulation einer mechanischen Presse und insbesondere einer Transferpresse oder GT-Presse gefahren. Diese hydraulischen Simulationspressen sind von ihrem Aufbau und ihrer Betriebsweise grundsätzlich bekannt.
Zum Produktionebetrieb:
Die zuvor beschriebene, herkömmliche hydraulische Simulationspresse wird erfindungsgemäß durch einen sog. hydraulischen Transformator 27 ergänzt, wie er in der Figurendarstellung mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet ist. Hierbei handelt es sich um eine erste Hydraulikeinrichtung 28, die als schwenkwinkelverstellbare Motor-Pumpenanordnung 29 ausgebildet ist. Diese Anordnung wird insbesondere als Hydro-Motor in der mit Pfeil 30 angegebenen Strömungsrichtung betrieben, wobei die durch den Pfeil 31 dargestellte Verstellbarkeit dieses Hydro-Motors ein verändertes Schluckvolumen und damit einen veränderten Förderstrom erlaubt. Die Drehzahl des Hydro-Motors wird durch einen Drehzahlregler 32 erfaßt. Der Antrieb für den Hydro-Motor 29 erfolgt über den Hochdruckspeicher 8 und über die Zufuhrleitung 33. Ein Öltank 34 dient zur Aufnahme des den Hydro-Motor 29 durchströmenden Hydraulikmediums.
Der als Hydro-Motor wirkenden Hydraulikeinrichtung 29 ist über eine mechanische Kupplungseinrichtung 35 eine zweite Hydraulikeinrichtung 36 zugeordnet. Diese Hydraulikeinrichtung 36 ist ebenfalls als schwenkwinkelversteilbare Pumpen-Motoreinrichtung 37 ausgebildet, wobei die oberen und unteren Doppelpfeile 38, 39 die Arbeitsweise dieser Einrichtung als Pumpe oder Motor in je zwei Strömungsrichtungen belegen. Demgegenüber deutet der einzige obere Doppelpfeil 40 in der Hydraulikeinrichtung 29 darauf hin, daß diese Anordnung als Hydro-Motor oder als Pumpe in nur einer, entgegengesetzten Strömungsrichtung betätigbar ist. Das aus dem Hochdruckspeicher 8 austretende Druckmedium treibt demzufolge den Hydro-Motor 29 an, der seinerseits mittels einer gezielten und regelbaren Einstellung über die Kupplungsanordnung 35 die als Hydro-Pumpe wirkende Einrichtung 37 antreibt. Auch diese Pumpenanordnung ist entsprechend der Pfeildarstellung 41 schwenkwinkelverstellbar, so daß das Schluckvolumen der Pumpe und damit der Durchgangsförderstrom durch die Hydro-Pumpe stufenlos regelbar ist.
Der Hydro-Pumpe 37 sind im Eingangsbereich ein erstes Absperrventil 42 und im Ausgangsbereich ein weiteres Absperrventil 43 zugeordnet, welches den Durchfluß des Druckmediums durch den hydraulischen Transformator zuführt oder verhindert bzw. den hydraulischen Transformator zu- oder abschaltet. In der gezeigten Darstellung ist der Durchgang durch diese Ventile gesperrt eingezeichnet.
Ein weiteres Absperrventil 44 ist als sogenannter hydraulischer Stecker zwischen dem Hochdruckspeicher 8 und der ersten Hydraulikeinrichtung 28 angeordnet.
Der Betrieb des hydraulischen Transformators zur Betätigung des Pressenstößels 1 geschieht demzufolge geregelt über das Druckmedium des Hochdruckspeichers 8, der den Hydro-Motor 29 antreibt. Dieser Hydro-Motor 29 treibt seinerseits über die Kupplungsanordnung 35 die schwenkwinkelverstellbare Hydro-Pumpe 37 an, die Hydraulikmedium in einem Kreislauf vom unteren Zylinderraum 7 über die Leitung 19 zum oberen Zylinderraum 6 in einer Art Kreislauf befördert. Eine solche Arbeitsweise ist prinzipiell in der DE 44 29 782 A1 der Anmelderin ausführlichst erläutert. Diese Druckschrift wird zur Erläuterung dieses Vorgangs explizit herangezogen.
Der hydraulische Transformator 27 ermöglicht demzufolge eine Ergänzung der zum Simulationsbetrieb erläuterten Presse zur Durchführung eines Produktionsbetriebs, wobei eine gezielte Regelung bzw. Steuerung des Druckverlaufs über die beiden Hydraulik-Einrichtungen 28, 36 ermöglicht wird. Der besondere Vorteil liegt in dem Zusammenwirken der herkömmlichen hydraulischen Pressenanordnung mit der Beaufschlagung der Zylinder-Kolbeneinheit 2 über das Medium des Druckmittelspeichers 8 und der zusätzlichen Verwendung eines sog. hydraulischen Transformators 27.
Wird der Pressenstößel 1 im Produktionsbetrieb in seine Ausgangsstellung zurückgefahren, so geschieht dies ebenfalls über den hydraulischen Transformator, d. h. das Hydraulikmedium aus dem oberen Zylinderraum 6 wird über die Förderleitung 18, die Ventilanordnung 43, die Hydro-Pumpe 37, die zweite Ventilanordnung 42 und über die Leitung 19 in den unteren Zylinderraum 7 befördert. Dabei wird die Durchflußrichtung der Hydro-Pumpe 37 umgekehrt. Der Antrieb dieser Bewegung kann wiederum durch den Hydro-Motor 29 gesteuert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr umfaßt sich auch alle Abwandlungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.
Bezugszeichenliste:
1
Pressenstößel
2
Zylinder-Kolbeneinheit
3
Arbeitszylinder
4
Arbeitskolben
5
Kolbenstange
6
kreiszyl. Zylinderraum
7
ringförmiger Zylinderraum
8
Hochdruckspeicher
9
Pumpenanordnung
10
Steuerblock
11
Leitungsabschnitte
12
Leitungsabschnitte
13
Antriebsmotor
14
Förderpumpe
15
Ölbehälter/Tank
16
Pfeil
17
Zufuhrleitung
18
Ergänzungsleitung
19
Ergänzungsleitung
20
Leitung
23
Vorfülleinrichtung
24
Rückschlagventil
25
Hydroleitung
26
Ölbehälter
27
hydraulischer Transformator
28
1. schw. Hydraulikeinrichtung
29
Motor-Pumpenanordnung
30
Pfeil
31
Pfeil
32
Drehzahlregler
33
Zufuhrleitung
34
Öltank
35
mech. Kupplungseinrichtung
36
2. Hydraulikeinrichtung
37
Pumpen-Motoreinrichtung
38
Doppelpfeil
39
Doppelpfeil
40
Doppelpfeil
41
Pfeil
42
Absperrventil
43
Absperrventil
44
Absperrventil (hydr. Stecker)

Claims (8)

  1. Hydraulischer Antrieb für eine Presse, insbesondere für eine Presse zur Simulation der Betriebsbedingungen von mechanischen Stufen- oder Transferpressen bzw. Großteil-Stufenpressen (GT-Pressen) mit wenigstens einer doppelseitig beaufschlagbaren Zylinder-Kolbeneinheit (2) mit einem Druckspeicherantrieb für einen Pressenstößel (1), wobei ein Hochdruckspeicher (8) mittels einer Motor-Pumpeneinheit (9) auf den maximalen Nenndruck aufgeladen und die Zylinder-Kolbeneinheit (2) über Proportionalventile (10) mittels des Speicherdrucks mit Hydraulikmedium beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umstellung der Presse von einem "Simulationsbetrieb" mit hoher Stößelgeschwindigkeit und niedriger Hubzahl in einen "Produktionsbetrieb" mit niedrigerer Stößelgeschwindigkeit und höherer Hubzahl dem Druckspeicherantrieb für die Zylinder-Kolbeneinheit (2) ein "hydraulischer Transformator" (27) zugeordnet ist, bestehend aus einer 1. Hydraulikeinrichtung (28), die als schwenkwinkelverstellbarer Hydro-Motor (29) ausgebildet ist und einer mechanisch hiermit verbundenen 2. Hydroeinrichtung (36), die als schwenkwinkelverstellbare Hydro-Pumpe ausgebildet ist, wobei der Hydro-Speicher (8) der Pumpenanordnung im Simulationsbetrieb gleichermaßen zum Antrieb der 1. Hydro-Einrichtung (28, 29) dient.
  2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Simulationsbetrieb der Hydro-Speicher (8) über einen Steuerblock (10) mittels einer Motor-Pumpenanordnung (9) aufgeladen und über den Steuerblock (10) die Zylinder-Kolbeneinheit (2) betätigbar ist.
  3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerblock (10) zur Steuerung bzw. Regelung der Arbeitszustände der Zylinder-Kolbeneinheit (2) im Simulationsbetrieb dient, wobei Geschwindigkeitsbereiche des Pressenstößels (1) bis zu 500 mm/sek. bei 1 - 2 Hüben/min. einstellbar sind.
  4. Antrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung der Zylinderräume (6, 7) der Zylinder-Kolbeneinheit (2) über Servoventile, Stetigventile bzw. eine Proportionalventilsteuerungen im Steuerblock (10) erfolgt.
  5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Produktionsbetrieb durch ein Hinzuschalten eines hydraulischen Transformators (27) zur Pressenanordnung nach dem Simulationsbetrieb erfolgt, wobei der obere Zylinderraum (6) und der untere Zylinderraum (7) der Zylinder-Kolbeneinheit (2) über wenigstens eine Absperrventilanordnung (42, 43) und einer schwenkwinkelverstellbaren Hydro-Motor/Hydro-Pumpenanordnung (36, 37) verbunden sind.
  6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikeinrichtung (36) als Pumpen-Motoranordnung ausgebildet ist, wobei die Pumpe oder Motor in je zwei Strömungsrichtungen arbeitet.
  7. Antrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikeinrichtung (28) als schwenkwinkelverstellbare Pumpen-Motoranordnung ausgebildet ist, wobei die Pumpe in einer Strömungsrichtung und der Motor in der entgegengesetzten Strömungsrichtung arbeitet.
  8. Antrieb nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikeinrichtung (28) ein Drehzahlgeber (32) zugeordnet ist.
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