EP2183096A1

EP2183096A1 - Antriebssystem für hydraulische pressen

Info

Publication number: EP2183096A1
Application number: EP08801211A
Authority: EP
Inventors: Christian Wieber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-05-12
Also published as: WO2009026893A1; DE102007040286A1

Abstract

Antriebssystem für hydraulische Pressen, welches eine von der benötigten Umformkraft unabhängige, konstante und symmetrische Vorspannung des Pressenrahmens (1) und somit eine präzise Führung des Stößels (2) ermöglicht, wobei der Antrieb (20) nur die tatsächlich für den Umformvorgang benötigte Energie aufzubringen hat. Durch eine starre Kopplung (19c) mehrerer beweglicher Trennelemente (18a, 18b) mit einem gemeinsamen Antrieb (20) kann bei entsprechender Zuordnung der Gegenhaltezylinder (9a, 9b) zu den hydraulischen Koppelvorrichtungen (17a, 17b) eine passive und kraftneutrale Parallelregelung des Stößels (2) erreicht werden, wodurch zum einen die maximale Stößelkippung bei aussermittiger Belastung begrenzt wird, zum anderen die vom Antrieb (20) aufzubringenden Kraft weiterhin der tatsächlich benötigten Umformkraft proportional ist. Dieser kann bei erhöhten Anforderungen an die Parallelität des Stößels (2) eine aktive Parallelregelung (25, 26) überlagert werden, welche aufgrund der geringen Volumenströme eine hohe Dynamik besitzt. Durch die während des gesamten Pressenhubes konstante Vorspannung des Pressenrahmens (1) werden elastische Verformungen minimiert, weiterhin hat aufgrund des konstanten Druckes im Stößelzylinder (6) das darin eingeschlossene Druckflüssigkeitsvolumen keinen Einfluss auf Effizienz und Zykluszeiten. Durch Minimierung der in den Gegenhaltezylindern (9a, 9b) und den damit direkt verbundenen Druckräumen eingeschlossenen Druckflüssigkeitsvolumina ergeben sich somit insbesondere bei kurzen Arbeitshüben eine hohe Effizienz und kurze Zykluszeiten sowie bei Schneid- und Stanzoperationen eine geringe Schnittschlagenergie.

Description

Antriebssystem für hydraulische Pressen

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für hydraulische Pressen. Diese sind aufgrund ihres üblicherweise großen Arbeitshubes und der während des gesamten Hubes verfügbaren Umformkraft vielseitig einsetzbar, besitzen aber auch eine Reihe von Nachteilen. Werden beispielsweise Pressen mit einem großen Arbeitshub für Umformaufgaben eingesetzt die nur einen kurzen Arbeitshub benötigen, wie z.B. dem Schneiden oder Stanzen, so machen sich die Kompressibilität der Druckflüssigkeit sowie die elastische Formänderung des Pressenrahmens negativ bemerkbar, das zum Aufbau der erforderlichen Umformkraft zusätzlich benötigte Druckflüssigkeitsvolumen muß von der Pumpe zur Verfügung gestellt werden und erhöht so die Zykluszeit. Die dabei zusätzlich erforderliche Energie bleibt für den Umformvorgang zumeist ungenutzt, beim Platinenschneiden beispielsweise verursacht diese den sogenannten Schnittschlag mit den bekannten negativen Einflüssen auf Werkzeug und Presse, bei anderen Umformverfahren wie dem Prägen muß diese Energie vor dem Öffnen der Presse durch Entspannung des im Stößelzylinders befindlichen Druckflüssigkeitsvolumens gezielt abgebaut werden um Entspannungsschläge im Hydrauliksystem der Presse beim Öffnen zu vermeiden, dies führt zu einer zusätzlichen Erhöhung der Zykluszeit und einer Verringerung der Effizienz. Aus den genannten Gründen erfolgt daher die Fertigung von Teilen die nur einen kurzen Arbeitshub erfordern üblicherweise entweder auf speziellen hydraulischen Schneid- und Stanzpressen, die nur über einen relativ kurzen Stößelhub sowie über eine entsprechend steifen Rahmen verfügen, oder aber auf mechanischen Pressen. Bei hydraulischen Schneid- und Stanzpressen bewirkt der verfügbare kurze Stößelhub allerdings eine Begrenzung des zur Verfügung stehenden Umformweges, eine schlechte Zugänglichkeit der Werkzeuge sowie einen beschränkten Bereich für die zulässige Einbauhöhe der Werkzeuge, ausserdem ist die Effizienz und Zykluszeit von der effektiven Höhe der Druckflüssigkeitssäule im Stößelzylinder und somit direkt von der Einbauhöhe des Werkzeuges abhängig. Weiterhin können konventionelle hydraulische Pressen nur bis zu einer gewissen Grenze aussermittige Belastungen aufnehmen, anderenfalls sind zusätzliche Vorrichtungen zur Parallelregelung erforderlich, die aber in den meisten Fällen nicht kraftneutral sind und somit die Effizienz der Pressen weiter verringern. Ein weiterer Nachteil konventioneller hydraulischer Pressen ist die von der jeweiligen Umformkraft abhängige Einschnürung der Seitenständer, die über den Stößelhub nicht konstant ist und somit einer präzisen und leichtgängigen Führung des Stößels entgegensteht. Diesem Problem, das auch bei mechanischen Pressen besteht, kann nur durch einen entsprechend biegesteifen und somit schweren Pressenrahmen oder durch Führungselemente in den Werkzeugen begegnet werden. Aus der DE 196 43 396 Al ist eine hydraulische Steuereinrichtung bekannt, bei der dem Stößel Gegenhaltezylinder zugeordnet sind, die mit dem Arbeitszylinder über eine Druckmittelleitung verbunden sind und bei der bei schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen des Stößels das vorgespannte Druckmittel zwischen diesen beiden Druckräumen sowie einem Druckspeicher ausgetauscht wird, während zur Durchführung des Umformhubes diese Verbindung aufgehoben wird und die Druckräume der Gegenhaltezylinder in den Tank entlastet werden, wodurch die benötigte Umformkraft erzeugt wird. Zwar verringert sich hier bei kurzen Arbeitshüben das effektive Kompressionsvolumen, nachteilig ist aber hierbei das die für den Umformhub benötigte Energie nicht von der tatsächlich benötigten Umformkraft, sondern von der Höhe des Vorspanndruckes abhängt, dieser muss somit zur Optimierung der Effizienz an die jeweils benötigte Umformkraft angepasst werden, was zum einen ein aufwendiges Hydrauliksystem erfordert, zum anderen keine konstante Vorspannung des Pressenrahmens erlaubt. Weiterhin besitzt diese Einrichtung insbesondere bei sich über den Arbeitshub ändernden Umformkräften sowie bei aussermittigen Belastungen eine geringe Effizienz, die ungenutzte Energie wird der Druckflüssigkeit als Wärmeenergie zugeführt.

Aus der BE 10 16 706 A ist weiterhin eine Parallelregelvorrichtung bekannt, bei der Gegenhaltezlinder mit den Druckräumen zweier starr verbundener Gleichgangzylinder verbunden sind, wobei hierdurch in Verbindung mit einem Servoventil eine parallele Bewegung des Stößels erreicht wird.

Aus der DE 10 2006 039 463 Al ist ausserdem eine Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung an mechanischen Pressen bekannt, bei der sich der Stößel bei Beginn des Materialabrisses auf den Kolbenstangen eines Hydrauliksystems abstützt. Diese Vorrichtung muss aber vor Inbetriebnahme des Werkzeuges zunächst manuell eingestellt werden, weiterhin kann es bei zunehmendem Verschleiss des Werkzeuges notwendig werden das die Vorrichtung nachgestellt werden muss. Weiterhin würde der Einsatz dieser Vorrichtung auf konventionell angetriebenen hydraulischen Pressen zu einer Verlängerung der Zykluszeit führen, da vor dem Öffnen der Presse neben der Druckflüssigkeit im Stößelzylinder auch das in die Vorrichtung verdrängte Druckflüssigkeitsvolumen mit entspannt werden müsste, die darin enthaltene Energie würde somit während der Dekompressionsphase ungenutzt in Wärme umgewandelt. Ausserdem gewährleistet diese Vorrichtung keine konstante Vorspannung des Pressenrahmens, sowohl beim Einsatz auf mechanischen Pressen als auch auf hydraulischen Pressen unterliegt somit der Pressenrahmen während des Hubes elastischen Verformungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Antriebssystem für hydraulische Pressen zu schaffen, welches eine von der jeweils benötigten Umformkraft unabhängige konstante Vorspannung des Pressenrahmens und somit eine präzise Führung des Stößels ermöglicht, eine von der jeweiligen Umformkraft unabhängige hohe Effizienz insbesondere auch bei kurzen Arbeitshüben bietet, eine kraftneutrale Parallelregelung gestattet die eine hohe aussermittige Belastung des Stößels ermöglicht, sowie zusätzlich eine deutlich verringerte Schnittschlagenergie besitzt. Bei entsprechender Auslegung bieten die mit diesem Antriebssystem ausgestatteten Pressen im Vergleich zu hydraulischen Pressen nach dem Stand der Technik somit eine universelle Verwendbarkeit für unterschiedlichste Umformverfahren, einen verringerten Verschleiß und gute Zugänglichkeit der Werkzeuge, einen verringerten Energieverbrauch sowie einen erhöhten Ausstoß, insbesondere bei kurzhubigen Umformverfahren. Dabei kann auf eine besonders steife Ausführung des Pressenrahmens verzichtet werden, wodurch zusätzlich Material eingespart werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 beschriebene

Antriebssystem gelöst. Dabei werden zumindest die zur Erzeugung der Schließkraft dienenden Druckräume des oder der Stößelzylinder zum Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem während des gesamten Hubes sowie während mehrerer aufeinanderfolgender Hübe mit einem konstanten oder zumindest annähernd konstanten Druck beaufschlagt. Die durch den Druck erzeugte Schließkraft ist dabei mindestens so groß wie die benötigte Umformkraft, zur Vereinfachung des Hydrauliksystems und zur Gewährleistung einer konstanten Vorspannung des Pressenrahmens sollte diese Kraft dabei vorzugsweise auf einem konstanten Wert gehalten werden, welcher üblicherweise der Pressennennkraft entspricht.

Im Pressenrahmen, im Werkzeugeinbauraum oder im Werkzeug selber befindet sich ein oder mehrere Gegenhaltezylinder, deren Wirkrichtung der auf den Stößel wirkenden Schließkraft entgegengerichtet ist. Die Übertragung der Gegenhaltekräfte auf den Stößel kann dabei beispielsweise durch entsprechend drucksteife kraftübertragende Bauteile erfolgen, die durch einfachen Austausch oder aber durch kraft- und / oder formschlüssige wirkende Verstelleinrichtungen eine Anpassung an die jeweilige Werkzeugeinbauhöhe ermöglichen, durch die direkt auf den Stößel wirkenden Kolbenstangen der Gegenhaltezylinder oder aber, für den Fall das die Gegenhaltezylinder integraler Bestandteil des Werkzeuges sind, durch das mit ihnen verbundene Oberwerkzeug. - A -

Weiterhin verfügt das erfindungsgemäße Antriebssystem über zumindest eine hydraulische Koppelvorrichtung, welche über zwei Druckräume verfugt die zumindest durch ein bewegliches Trennelement möglichst leckagefrei voneinander getrennt sind. Ausserdem verfügt die hydraulische Koppelvorrichtung über zumindest eine Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft, die eine Übertragung dieser Kraft auf das oder die beweglichen Trennelemente gestattet. Ein Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung ist mit dem mit konstanten Druck beaufschlagten Druckraum oder -räumen des oder der Stößelzylinders verbunden, während der andere Druckraum mit den Druckraum oder -räumen des oder der Gegenhaltezylinder verbunden ist. Abhängig von den beiden den Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung zugeordneten Wirkflächen des oder der beweglichen Trennelemente sowie von den in den

Druckräumen herrschenden Drücken wirken somit zwei Kräfte oder Kraftkomponenten auf das oder die Trennelemente, und damit auch auf die mit ihnen verbundene Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft. Die jeweiligen Druckräume müssen hierbei nicht unbedingt direkt miteinander verbunden sein, diese Verbindung kann auch indirekt, z.B. über zusätzliche Druckübersetzer, erfolgen. Dies kann z.B. vorteilhaft sein wenn die Gegenhaltezylinder integraler Bestandteil des Werkzeuges sind und diese zur Verringerung der Baugröße mit einem höheren Druck als der Stößelzylinder betrieben werden sollen, die Druckübersetzer ermöglichen hierbei die Verwendung hydraulischer Koppelvorrichtungen bei denen das bewegliche Trennelement gleich große Wirkflächen für beide Druckräume besitzt.

Zur einfacheren Erläuterung soll hier davon ausgegangen werden das nur eine hydraulische Koppelvorrichtung mit einem beweglichen Trennelement vorhanden ist und die Presse über einen Stößelzylinder sowie vier in den Eckbereichen des Pressentisches befindliche Gegenhaltezylinder verfügt, wobei die Wirkfläche des Stößelzylinders und die Summe der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder gleich groß sind, diese also bei gleich großen, aber entgegengesetzt wirkenden Schließ- und Gegenhaltekräften gleich große Drücke in den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung verursachen, und die Druckräume der Zylinder direkt mit den entsprechenden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung verbunden sind. Weiterhin soll angenommen werden das die den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung zugeordneten Wirkflächen des beweglichen Trennelementes gleich groß sind, und somit bei gleichen Drücken in den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung gleich große, aber entgegengesetzt wirkende Kräfte oder Kraftkomponenten auf das bewegliche Trennelement wirken. Die hier getroffenen Annahmen sind zum Betrieb des erfindungsgemäßen Antriebssystems nicht unbedingt notwendig, eine Änderung der Flächenverhältnisse kann hierbei durchaus zu gewünschten Effekten führen, hierzu wird in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele noch näher eingegangen.

Zur Einleitung des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird die Presse, falls erforderlich, zunächst soweit geschlossen bis der Stößel auf den Kolbenstangen oder anderen Bauteilen der Gegenhaltezylinder aufliegt, wobei eventuell durch entsprechende Einrichtungen eine mechanische und / oder hydraulische Anpassung an die Einbauhöhe des Werkzeuges vorgenommen werden kann. Anschließend erfolgt der Druckaufbau im Stößelkreis, wobei dieser Druck durch entsprechende Einrichtungen während eines kompletten Hubes sowie über mehrere aufeinanderfolgender Hübe konstant oder zumindest annähernd konstant gehalten wird. Die dadurch vom Stößelzylinder erzeugte Schließkraft wirkt nun auch auf die Kolben der Gegenhaltezylinder, unter Vernachlässigung von Reibungs-, Gravitations- und Umformkräften und bei gleichen Wirkflächen erzeugt der Druck im Stößelkreis somit einen gleich großen Druck in den Gegenhaltezylindern. Diese beiden Drücke wirken nun auf die beiden Seiten des beweglichen Trennelementes, aufgrund der gleich großen Drücke und Wirkflächen heben sich die daraus resultierenden Kräfte oder Kraftkomponenten auf, es befindet sich also kräftemäßig im Gleichgewicht. Wird nun über die Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft eine Kraft in das bewegliche Trennelement eingeleitet, so führt eine daraus resultierende Bewegung des Trennelementes zu einer entsprechenden Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen. Der Druck im Stößelkreis und somit die auf den Stößel wirkende Schließkraft wird hierbei durch die entsprechenden Einrichtungen zumindest annähernd konstant gehalten, während sich der Druck in den Gegenhaltezylindern und somit die Gegenhaltekräfte aufgrund der Kompression oder Dekompression der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern entsprechend ändern. Dadurch sind Schließkraft und Gegenhaltekräfte nicht mehr ausgeglichen und es wirkt eine resultierende Kraft auf den Stößel, deren Richtung von der Richtung der auf das bewegliche Trennelement wirkenden Kraft abhängt. Überschreitet die auf den Stößel wirkende resultierende Kraft die erforderlichen Kräfte wie beispielsweise Reibungs-, Gravitations-, Umform- oder Abstreifkräfte, so erfolgt durch die von aussen in das bewegliche Trennelement eingeleitete Kraft eine weitere Bewegung des Trennelementes und somit, durch die damit verbundene Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern, eine Bewegung des Stößels. Für den hier angenommenen Fall dass das bewegliche Trennelement in beiden Druckräumen gleich große Wirkflächen besitzt und die Wirkflächen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern ebenfalls gleich groß sind wird dabei, abgesehen von den durch die Druckunterschiede in den Gegenhaltezylindern verursachten Volumenänderungen, dem Stößelkreis weder Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt, wodurch sich die Auslegung der Einrichtungen zur Konstanthaltung des Druckes im Stößelkreis entsprechend vereinfacht.

Hierbei besteht zwischen den Wirkflächen des beweglichen Trennelementes sowie den Wirkflächen der Gegenhaltezylinder ein hydraulisches Übersetzungsverhältnis, somit kann beispielsweise bei entsprechender Auslegung der Wirkflächen eine auf das bewegliche Trennelement wirkende kleine Kraft bei großem Hub eine große Kraft auf den Stößel bei entsprechend kleinem Hub erzeugen. Die auf den Stößel wirkende resultierende Kraft hängt dabei nur von der in das bewegliche Trennelement eingeleiteten Kraft sowie von dem Verhältnis der Wirkflächen ab und ist, unter der Annahme gleicher Wirkflächen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern sowie bei Vernachlässigung der an den Dichtungen auftretenden Reibungskräften, vom Druck im Stößelkreis unabhängig.

Wird das in den Gegenhaltezylindern und den damit verbundenen Druckräumen vorhandene Druckflüssigkeitsvolumen soweit reduziert das es gerade für den benötigten Arbeitshub ausreichend ist, so ergibt sich insbesondere bei kurzen Arbeitshüben ein sehr geringes Kompressionsvolumen und somit eine hohe Effizienz sowie kurze Zykluszeiten. Aufgrund des konstanten Druckes im Stößelkreis und der dadurch erzeugten konstanten Schließkraft des Stößelzylinders sind elastische Verformungen des Pressenrahmens während des Pressenhubes weitestgehend ausgeschlossen, weiterhin hat das im Stößelzylinder vorhandene, unter konstantem Druck stehende Druckflüssigkeitsvolumen keinen Einfluss auf Effizienz und Zykluszeit. Dadurch können auch Pressen mit einem großem Stößelhub und einer geringen Steifigkeit des Pressenrahmens, wie z.B. konventionelle Tiefziehpressen, beim Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems höchst effizient für kurzhubige Umformverfahren wie z.B. dem Platinenschneiden verwendet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebssystems ergeben sich aus den dem Anspruch 1 folgenden Unteransprüchen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erklärt:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente hydraulisch erzeugt wird und welches eine kraftneutrale Parallelregelung des Stößels ermöglicht;

Fig. 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente mechanisch und / oder hydraulisch erzeugt wird und bei dem die Stößelbewegung durch die Überlagerung der Bewegungen mehrerer Antriebe erfolgen kann; Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente hydraulisch erzeugt wird, die Presse für das Tiefziehen im Gegenzugverfahren verwendet wird und dabei die vom Ziehstempel in den Stößel eingeleitete Kraft zumindest teilweise durch die beweglichen Trennelemente kompensiert werden kann; Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems welches für große Arbeitshübe ausgelegt ist und ausserdem schnelle Schließ- und Öffnungsbewegungen des Stößels ermöglicht ohne das hierbei eine Bewegung der beweglichen Trennelemente erforderlich ist; Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems welches insbesondere beim Betrieb von Schneidwerkzeugen sehr effizient ist und ausserdem leicht an vorhandenen, einfach oder auch mehrfache wirkenden konventionellen hydraulischen Pressen nachgerüstet werden kann.

In den folgenden Beschreibungen sind der Einfachheit halber gleiche oder gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Presse besteht aus einem Pressenrahmen 1, einem in diesem beweglich geführten Stößel 2 sowie einem mit diesem verbundenen, im Pressenhaupt befindlichen doppeltwirkendem Stößelzylinder 6, der im konventionellen Betrieb die für die Schließ- und Öffhungsbewegung sowie den Umformvorgang benötigten Kräfte erzeugt und in den Stößel 2 einleitet, dabei erfolgt die Ansteuerung des Stößelzylinders 6 über eine konventionelle hydraulische Pressensteuerung 7 in Verbindung mit einer Hauptpumpe 8, diese Steuerung ist hier stark vereinfacht dargestellt. Aufgrund des langen Arbeitshubes eignet sich die hier dargestellte Presse grundsätzlich auch für Umformverfahren mit langem Umformweg, wie z.B. dem Tiefziehen, die hierbei üblicherweise an universell einsetzbaren hydraulischen Pressen vorhandenen Zusatzeinrichtungen wie Zieheinrichtung, Auswerfer usw. sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt. Für die Einleitung des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird nun zunächst der Stößel 2 mittels der konventionellen Pressensteuerung 7 soweit abgesenkt bis er sich mittels der kraftübertragenden Bauteile 10 auf den Kolbenstangen der Gegenhaltezylindern 9 abstützt, wobei sich diese hier im Pressenbett befinden und ihre Kolbenstangen durch entsprechende Ausschnitte im Pressentisch 3 hindurchragen. Vorzugsweise befinden sich hierbei vier Gegenhaltezylinder 9 in den Eckbereichen des Pressentisches 3, wobei jeweils die beiden linken sowie die beiden rechten Gegenhaltezylinder 9a, 9b als Gruppe mit je einer der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b verbunden sind, aufgrund des Schnittes sind hier nur zwei Gegenhaltezylinder 9a, 9b dargestellt. Eine Anpassung an unterschiedliche Einbauhöhen der Umformwerkzeuge 4 kann hierbei beispielsweise durch einfachen Austausch oder kraft- und / oder formschlüssig wirkende Verstelleinrichtungen der kraftübertragenden Bauteile 10 erfolgen, entsprechende Einrichtungen sind z.B. zur Verstellung der Schnittschlagdämpfung aus dem konventionellen Pressenbau bekannt.

Nachdem die konventionelle Pressensteuerung 7 vom Stößelzylinder 6 getrennt ist, was hier durch die gesperrte Mittelstellung dargestellt ist, erfolgt die Öffnung des Differential- Sperrventils 11 sowie des Haupt-Sperrventils 12. Der Betrieb des Stößelzylinders 6 in Differentialschaltung ist für den Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems nicht unbedingt notwendig und verursacht zwar eine Reduzierung der Wirkfläche zur Erzeugung der Schließkraft, dies hat aber den Vorteil das bei schnellen Bewegungen des Stößels 2

Kavitationsschäden an den Dichtungen des Ringraumes vermieden werden welche auftreten könnten wenn die Ringraumseite mit dem Tank verbunden würde. Nach dem Öffnen der Sperrventile 11, 12 erfolgt nun der Druckaufbau im Stößelkreis 13 über die Speisepumpe 14 und einer hier als Druckbegrenzungsventil dargestellten Druckregeleinrichtung 15, je nach Auslegung hält der Druckspeicher 16 diesen Druck auch bei durch Druckänderungen verursachte Änderungen der Kompressionsvolumina in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen, Temperaturänderungen, elastischen Verformungen von Bauteilen oder anderweitig verursachten Volumenschwankungen der Druckflüssigkeit im Stößelkreis 13 weitestgehend konstant, ohne das hierbei dem Stößelkreis 13 Druckflüssigkeit zugeführt oder entnommen werden muss. Der im Stößelkreis 13 herrschende Druck wirkt nun auf den in Differentialschaltung betriebenen Stößelzylinder 6, dieser leitet die dadurch erzeugte Schließkraft auf den mit ihm verbundenen Stößel 2 ein. Weiterhin wirkt die durch den Stößelzylinder 6 erzeugte Schließkraft über die kraftübertragenden Bauteile 10 auf die Kolbenstangen der hier als einfachwirkende Zylinder mit Federrückstellung dargestellten Gegenhaltezylinder 9.

Sowohl der Druck im Stößelkreis 13 als auch die Drücke in den beiden Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b wirken nun auch auf die beiden mit ihnen verbundenen hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b. Diese hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 bestehen hier aus zwei aneinandergeflanschten Gleichgangzylindern, die über eine gemeinsame Kolbenstange starr miteinander verbundenen Kolben gleicher Ringflächen dienen hierbei als bewegliche Trennelemente 18a, 18b, weiterhin dient die gemeinsame Kolbenstange als Vorrichtung für die Einleitung einer äußeren Kraft 19c auf die Trennelemente 18. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung der äußeren Kraft auf die beweglichen Trennelemente 18 durch einen hydraulischen Antriebszylinder 20, dieser ist hier als Differentialzy linder ausgeführt und direkt an die beiden Koppel Vorrichtungen 17a, 17b angeflanscht, durch die Nutzung der gemeinsamen Kolbenstange 19c ergibt sich somit eine vorteilhafte, äußerst kompakte und steife Antriebseinheit. Die Ansteuerung des Antriebszylinders 20 erfolgt über das Regelventil 21, der hierfür benötigte Druckfiüssigkeitsstrom wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von der für den konventionellen Betrieb der Presse ohnehin vorhandenen Hauptpumpe 8 zur Verfügung gestellt.

Zur weiteren Erklärung soll nun zunächst der Ruhezustand bei geöffnetem Umformwerkzeug 4 und bei gesperrten Regelventil 21 für den Antriebszylinder 20 betrachtet werden, Reibungskräfte werden hierbei vernachlässigt. Unter der Annahme das die Krafteinleitung in die Gegenhaltezylinder 9 symmetrisch erfolgt und die Summe der Wirkflächen der vorhandenen Gegenhaltezylinder 9 gleich der effektiven Wirkfläche des Stößelzylinders 6 ist, verursacht der Druck im Stößelkreis 13 und die dadurch vom Stößelzylinder 6 erzeugte und in den Stößel 2 eingeleitete Schließkraft gleich hohe Drücke in den Gegenhaltezylindern 9. Weiterhin wirkt bei der hier dargestellten Oberkolbenpresse noch die Gravitationskraft auf den Stößel 2, diese wird zusätzlich über die kraftübertragenden Bauteile 10 in die Gegenhaltezylinder 9 eingeleitet, wodurch sich der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 um einen bestimmten Betrag gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 erhöht. Die Drücke in den Gegenhaltezylinder 9 wirken nun jeweils auf die linken Seiten der beiden Kolben 18a, 18b, während der Druck im Stößelkreis 13 auf die rechten Seiten wirkt. Durch den durch die Gravitationskraft verursachten höheren Druck in den Gegenhaltezylindern 9 ergibt sich somit eine resultierende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c in Richtung dl, diese Kraft wirkt über die gemeinsame Kolbenstange 19c auch auf den Kolben des Antriebszylinders 20 und verursacht bei gesperrtem Regel ventil 21 einem entsprechenden Druck auf der Ringraumseite, der dieser Kraft entgegenwirkt. Zum schnellen Schließen der Presse ist es daher zunächst ausreichend die Ringraumseite des Antriebszylinders 20 über das Regelventil 21 gegen den Tank zu entlasten, die auf die gemeinsame Kolbenstange 19c wirkende Kraft verschiebt diese in Richtung dl, durch die entstehende Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen bewegt sich der Stößel 2 nach unten bis die auf ihn wirkende Gravitationskraft über das Werkzeugoberteil 4a, Werkstück 5 und Werkzeugunterteil 4b in den Pressentisch 3 eingeleitet wird, das hierbei auf der Kolbenseite des Antriebszylinders 20 benötigte Druckflüssigkeitsvolumen kann dabei über das entsperrbare Nachsaugventil 23 drucklos dem Tank entnommen werden. Für einen gegebenen Stößelhub entsprechen dabei die durch die Bewegung der beweglichen Trennelemente 18 den Gegenhaltezylindern 9 entnommenen und dem Stößelkreis 13 zugeführten Druckflüssigkeitsvolumina genau dem Produkt aus den jeweils angeschlossenen Wirkflächen und diesem Hub, bei der gegebenen Auslegung der Wirkflächen von Stößelzylinder 6, Gegenhaltezylindern 9 und beweglichen Trennelementen 18 wird dem Druckspeicher 16 also bei konstanten Drücken weder Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt. Wird nun durch entsprechende Ansteuerung des Regelventils 21 vom Antriebszylinder 20 eine in Richtung dl wirkende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c ausgeübt, so führt diese Kraft zu einer Volumenvergrößerung und damit zu einer Entspannung bzw. Druckminderung der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9, der Druckspeicher 16 nimmt dabei die dem

Stößelkreis zugeführte Druckflüssigkeitsmenge auf und hält somit den Druck im Stößelkreis 13 weiterhin zumindest annähernd konstant. Hierbei hängt die Höhe der Druckdifferenz von den Wirkflächen der Kolben 18 sowie der vom Antriebszylinder 20 eingeleiteten Kraft ab, während die auf das Umformwerkzeug 4 und damit auf das Werkstück S ausgeübte Kraft von der Differenz zwischen Schließkraft und Gegenhaltekraft und damit vom Produkt aus der erzeugten Druckdifferenz und den Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 abhängt. Überschreitet nun die auf das Werkstück 5 ausgeübte Kraft die benötigte Umformkraft, so verschiebt die vom Antriebszylinder 20 erzeugte Kraft die gemeinsame Kolbenstange 19c weiter in Richtung dl, und der Stößel 2 führt den Arbeitshub aus. Der Rückzug des Stößels 2 erfolgt nun durch entsprechende Umsteuerung des Regelventils 21, durch Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Antriebszylinders 20 erzeugt dieser eine in Richtung d2 wirkende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c, was eine entsprechende Druckerhöhung in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 zur Folge hat. Überschreitet die daraus resultierende gemeinsame Kraft der Gegenhaltezylinder 9 die Summe aus der vom Stößelzylinder 6 erzeugten Schließkraft, Gewichtskraft des Stößels 2, Reibungskräfte sowie eventuell benötigter Abstreifkräfte des Umformwerkzeuges 4, verschiebt sich die gemeinsame Kolbenstange 19c weiter in Richtung d2 und der Öffnungshub findet statt.

Es sei hier noch einmal daraufhingewiesen das zwischen den Wirkflächen der beweglichen Trennelemente 18 sowie der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 eine hydraulische Übersetzung besteht, somit kann z.B. eine von aussen in die beweglichen Trennelemente 18 eingeleitete kleine Kraft bei großem Hub eine entsprechend große Stößelkraft bei kurzem Hub erzeugen. Die auf das Umformwerkzeug 4 und damit auf das Werkstück 5 ausgeübte Kraft ist hierbei nur von dem hydraulischen Übersetzungsverhältniss sowie von der in die beweglichen Trennelemente 18 eingeleiteten Kraft abhängig, eine Regelung und Begrenzung der auf das Werkstück 5 ausgeübten Kraft kann somit über eine entsprechende Regelung der Kräfte des Antriebszylinders 20 erfolgen, der Druck im Stößelkreis 13 und damit die vom Stößelzylinder 6 erzeugte Schließkraft hat keinen Einfluss und kann somit auf einem konstanten, für den Umformvorgang zumindest ausreichend hohen Wert gehalten werden, wodurch sich die

Auslegung des hydraulischen Systems wesentlich vereinfacht und der Pressenrahmen 1 einer von der benötigten Umformkraft unabhängigen konstanten Vorspannung unterliegt. Weiterhin hängt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das Verhältnis von Schließkraft und Rückzugskraft des Stößels 2 sowie der erreichbaren Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeiten bei gegebenen Volumenstrom während des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen

Antriebssystems von dem Verhältnis von Kolbenfläche und Ringfläche des Antriebszylinders 20 ab, diese sind somit von den Flächenverhältnissen des Stößelzylinders 6 unabhängig und lassen sich somit entsprechend der Anforderungen des Umformprozesses optimieren, um so z.B. für Schneidwerkzeuge die benötigten Abstreifkräfte zur Verfügung zu stellen, während beim Antrieb des Stößels über die konventionelle Pressensteuerung 7, z.B. beim Tiefziehen, die zur Verfügung stehende Rückzugskraft von der Ringfläche des Stößelzylinders 6 abhängig ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des hier dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Verwendung von zwei hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17a, 17b mit starrer Kopplung und gemeinsamen Antrieb 20 zur Erzeugung der äußeren Kraft sowie die getrennte Zuordnung einer Gruppe von Gegenhaltezylindern 9a, 9b zu jeder dieser hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17, wobei diese Anordnung ein weitestgehend paralleles Schließen des Stößels 2 während des Umformvorganges gewährleistet. Zur Erklärung soll der Fall betrachtet werden, das sich der Angriffspunkt der Umformkraft aus der Stößelmitte hin zu den Kolbenmitten der Zylindergruppe 9a verschiebt und das Umformwerkzeug 4, z.B. ein Verbundwerkzeug, dabei einseitig auf Block gefahren wird, Gravitations- und Reibungskräfte werden hierbei vernachlässigt. Die maximale Umformkraft an dieser Stelle ist erreicht wenn der Druck in den Gegenhaltezylindern 9a auf Null abfallt, aufgrund der Flächenverhältnisse beträgt diese Kraft somit 50 % der vom Stößelzylinder 2 erzeugten Schließkraft, der in den Gegenhaltezylindern 9b wirkende Druck entspricht dabei dem Druck im Stößelkreis 13 da diese keine Umformkraft erzeugen müssen. Die maximale Stößelkippung, unter Vernachlässigung elastischer Verformungen in den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, kraftübertragenden Bauteilen usw. ergibt sich somit aus der Distanz zwischen den beiden Zylindergruppen 9a, 9b sowie der durch den Druckunterschied in den beiden Zylindergruppen hervorgerufenen Unterschied in der Kompressionshöhe der

Druckflüssigkeitssäulen, durch entsprechende Minimierung der in den Gegenhaltezylinder 9 und den damit verbundenen Druckräumen vorhandenen Druckflüssigkeitsvolumina kann somit auch die maximale Stößelkippung minimiert werden. Gegenüber eines erfindungsgemäßen Antriebssystems mit zwei getrennten hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 mit jeweils eigenen Antrieben 20 hat hierbei das Kompressionsvolumen des Antriebszylinders 20 keinen Einfluss auf die Stößelkippung. Zwar verringert sich bei dieser passiven Form der Parallelregelung die zur Verfügung stehende Umformkraft mit zunehmender aussermittiger Belastung des Stößels 2, dafür benötigt diese Form der Parallelregelung keine Mess- und Regelvorrichtungen, Regelventile oder Druckflüssigkeitsversorgung, ist dadurch äußerst kostengünstig, schnell und effizient, ausserdem gewährleistet sie eine von aussermittigen Belastungen unabhängige symmetrische Vorspannung des Pressenrahmens. Weiterhin arbeitet diese Form der Parallelregelung kraftneutral, d.h. die vom Antriebszylinder 20 aufzubringende Kraft ist, unabhängig vom Grad der aussermittigen Belastung, der tatsächlich benötigten Umformkraft weiterhin proportional. Beträgt beispielsweise wie im zuvor aufgeführten Beispiel die von den Gegenhaltezylindern 9a aufzubringende Umformkraft 50 % und die von den

Gegenhaltezylindern 9b aufzubringende Umformkraft 0 % der Pressennennkraft, so erreicht die auf das bewegliche Trennelement 18a wirkende Druckdifferenz ihren Maximalwert, während die auf die das bewegliche Trennelement 18b wirkende Druckdifferenz Null beträgt. Die vom Antriebszylinder 20 aufzubringende und in die gemeinsame Kolbenstange 19c eingeleitete Kraft beträgt somit ebenfalls nur 50 % der zur Erzeugung der Pressennennkraft benötigten Kraft, wodurch sich eine optimale Effizienz ergibt.

Für Anwendungen, bei denen sich die durch die Kompressibilität der Druckflüssigkeit verursachte Stößelkippung bei dieser passiven Form der Parallelregelung störend auswirkt, kann diese zusätzlich durch eine aktive Parallelregelung unterstützt werden. Dies geschieht bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Kompensationszylinder 25 in Verbindung mit einem Regelventil 26, die zusätzlich benötigte Regelvorrichtung und Wegmesssysteme sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt. Der Kompensationszylinder 25 besteht hier aus zwei kolbenstangenseitig fest miteinander verbundenen Differentialzylindern mit einer gemeinsamen Kolbenstange 25b, die beiden voneinander abgedichteten Ringräume sind dabei mit je einer Gruppe von Gegenhaltezylindern 9a, 9b verbunden, während die beiden kolbenseitigen Anschlüsse auf die entsprechenden Anschlüsse des Regelventiles 26 geführt sind. Führt eine aussermittige Belastung nun zu unterschiedlichen Drücken in den Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b, so führt die dadurch unterschiedliche Kompression der

Druckflüssigkeitssäulen zu einer Stößelkippung. Die Regelelektronik erfasst diese Stößelkippung und kompensiert den durch den Druckunterschied entstandenen Volumenunterschied durch eine entsprechende Verschiebung der über die gemeinsame Kolbenstange 25b des Kompensationszylinders 25 verbundenen Kolben 25a. Verringert sich aufgrund einer aussermittigen Belastung z.B. der Druck im den beiden linken Gegenhaltezylindern 9a, so erfolgt eine Verschiebung der Kolben 25a in Richtung d2, den beiden rechten Gegenhaltezylindern 9b wird somit ein bestimmtes Druckflüssigkeitsvolumen zugeführt, während den beiden linken Gegenhaltezylindern 9a gleichzeitig eine entsprechende Menge entnommen wird, die durch den unterschiedlichen Druck in den beiden Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b hervorgerufene Stößelkippung wird somit kompensiert. Dabei muß die aktive Parallelregelung nur die in den Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b und den damit verbundenen Druckräumen durch Kompression bzw. Dekompression verursachten Volumenänderungen kompensieren, bei entsprechend geringen Druckflüssigkeitsvolumina werden somit auch nur geringe Ausgleichsvolumina benötigt, wodurch eine hochdynamische Regelung ermöglicht wird. Die Druckflüssigkeitsversorgung für das Regelventil 26 erfolgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem Stößelkreis 13, durch das große Kompressionsvolumen und den ohnehin vorhandenen Druckspeicher 16 unterstützt dies die Dynamik des Regelvorganges, die Speisepumpe 14 führt hierbei die bei dem Regelvorgang verbrauchte Druckflüssigkeitsmenge dem Stößelkreis 13 wieder zu.

Es ist hierbei selbstverständlich das, bei einer entsprechenden Anzahl von hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, Kompensationseinrichtungen 25, 26 und Gegenhaltezylindern 9 sowie einer entsprechenden Anordnung und Zuordnung der Gegenhaltezylinder 9, sowohl die passive als auch die aktive Parallelregelung in mehr als einer Ebene wirken können. Insbesondere bei kurzhubigen Umformvorgängen ist es von Vorteil, wenn die in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen vorhandenen Druckflüssigkeitsvolumina auf ein Minimum reduziert werden, da durch die verminderten Kompressionsvolumina eine kürzere Zykluszeit sowie eine höhere Effizienz erreicht werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, das die gemeinsame

Kolbenstange 19 durch den Antriebszylinder 20 zunächst bis zum Anschlag in Richtung d2 verfahren wird. Nach dem Öffnen der Sperrventile 24 wird nun durch die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft oder aber die Federrückstellung die in den Gegenhaltezylindern 9 befindliche Druckflüssigkeit solange in den Tank verdrängt, bis sich die Kolben am unteren Anschlag befinden. Wird nun, bei weiterhin geöffneten Sperrventilen 24, die gemeinsame

Kolbenstange 19 durch den Antriebszylinder 20 soweit in Richtung dl verfahren, wie dies für den jeweils benötigten Stößelhub erforderlich ist, wird die dafür benötigte Druckflüssigkeitsmenge über die geöffneten Sperrventile 24 aus dem Tank nachgesaugt, nach dem Schließen der Sperrventile 24 befindet sich somit eine definierte, für den benötigten Stößelhub gerade ausreichende Druckflüssigkeitsmenge in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen. Der hierfür erforderliche z.B. am Antriebszylinder 20 befindliche Wegaufnehmer sowie die entsprechende Regeleinrichtung zur Ansteuerung des Regelventiles 21 sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Eine eventuell notwendige Anpassung an verschiedene Werkzeugeinbauhöhen kann hierbei durch Austausch oder Verstellung der kraftübertragenden Bauteile 10 erfolgen. Es ist ausserdem selbstverständlich dass die Druckflüssigkeitsvolumina in den Druckmittelleitungen zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 ebenfalls auf ein Minimum reduziert werden sollten.

Beim Betrieb von Schneidwerkzeugen kann der Antriebszylinder 20 weiterhin zu einem kontrollierten Abbau der Schnittschlagenergie genutzt werden. Wird möglichst umgehend nach erfolgtem Materialabriss, z.B. durch entsprechende, hier nicht dargestellte Wegaufnehmer oder Beschleunigungssensoren, das Regelventil 21 für den Antriebszylinder 20 in die gesperrte Mittelstellung gebracht, so erhöht sich bei fortschreitender Verschiebung der gemeinsamen Kolbenstange 19 in Richtung dl der Druck auf der Ringraumseite des Antriebszylinders 20 bis auf den am Druckbegrenzungsventil 22 eingestellten Druck, während gleichzeitig der Druck auf der Kolbenseite abfällt. Durch die dadurch in die gemeinsame Kolbenstange 19c eingeleitete, in Richtung d2 wirkende Kraft erfolgt eine der Flächenverhältnisse entsprechende Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylinder 9 gegenüber dem Stößelkreis 13, die daraus resultierende Kraft in Gegenhalterichtung kann nun den Stößel 2 gezielt abbremsen, die dabei frei werdende Energie wird als Wärmeenergie der Druckflüssigkeit zugeführt. Hierbei ist die Verzögerung der Stößelbewegung von der Höhe der Kraftdifferenz zwischen der vom Stößelzylinder 6 erzeugten Schließkraft sowie der von den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekraft, und somit von der Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 abhängig. Es ist somit vorteilhaft sowohl die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, die Gegenhaltezylinder 9 als auch den Antriebszylinder 20 für einen gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 möglichst hohen Betriebsdruck auszulegen, um damit eine möglichst hohe Kraft zur gezielten Verzögerung der Stößelbewegung zur Verfügung zu haben.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels des erfmdungsgemäßen Antriebssystems erfolgt die Erzeugung der äußeren Kraft über einen mechanischen Exzenterantrieb 28 sowie, wie später erläutert, den aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinder 29. Der Exzenterantrieb 28 ist hier vereinfacht dargestellt, die anderen Bauteile wie z.B. Antriebsmotor, Schwungrad, Kupplungs- und Bremseinheit sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt, ebenso wie die in Fig. 1 dargestellte aktive Parallelregelung 25, 26. Das ortsfest gelagerte Exzenterrad 28a ist über den Pleuelzapfen 28b mit der Pleuelstange 28c verbunden, diese leitet die durch die Drehbewegung des Exzenterrades verursachte Bewegung über einen Kreuzkopf 28d in die gemeinsame Kolbenstange 19c der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b ein, die hier wieder aus zwei aneinandergeflanschten Gleichgangzylindern bestehen. Das gemeinsame Gehäuse der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b stützt sich hier zudem auf der Kolbenstange 29a eines doppeltwirkenden, ebenfalls ortsfest gelagertem und hier als Differentialzylinder ausgeführten Kraftbegrenzungszylinder 29 ab, wodurch eine zur gemeinsamen Kolbenstange 19c axiale Verschiebung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 ermöglicht wird. Die vom Exzenterrad 28a verursachte Bewegung der gemeinsamen

Kolbenstange 19c wird nun von den beiden damit verbundenen beweglichen Trennelementen 18 auf die Gegenhaltezylinder 9 und somit auf den Stößel 2 übertragen, das Weg-Zeit-Diagramm der Stößelbewegung, die pro Hub verfügbare Energie sowie die von der Position des Exzenterrades 28a abhängige am Stößel 2 verfügbare Kraft entsprechen somit weitestgehend einer mechanischen Exzenterpresse. Durch das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 kann hierbei ein günstiges Verhältnis zwischen der vom Exzenterantrieb 28 erzeugten und der am Stößel 2 verfügbaren Kraft erreicht werden, für den Fall das der Exzenterantrieb 28 für einen großen Hub bei verhältnismäßig kleine Kräften ausgelegt ist kann dieser entsprechend kostengünstig ausgelegt werden, das hydraulische Übersetzungsverhältnis erlaubt trotzdem eine hohe Umformkraft bei entsprechend kürzerem Stößelhub.

Zur Begrenzung der in das Umformwerkzeug 4 eingeleiteten Umformkraft sowie zum Schutz des Exzenterantriebes 28 vor Überlastung dient hierbei der Kraftbegrenzungszylinder 29.

Befindet sich das im zugeordnete Wegeventil 32 in Mittelstellung, so ist die Ringraumseite mit dem Tank verbunden, zur Kraftbegrenzung wird dieser hier somit als einfachwirkender Zylinder betrieben. Die über die Pleuelstange 28c in die gemeinsame Kolbenstange 19c der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b eingeleitete Kraft wirkt über die dadurch an den beweglichen Trennelementen 18a, 18b verursachten Druckunterschiede auch auf das gemeinsame Gehäuse und, über die mit diesem verbundene Kolbenstange 29a, auch auf den Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29. Überschreitet diese Kraft das Produkt aus Kolbenfläche und dem am Druckbegrenzungsventil 30 eingestellten Druck, so verdrängt der Kolben die darin befindliche Druckflüssigkeit, und die Kolbenstange 29a bewegt sich in Richtung dl. Erfolgt eine weitere Bewegung der durch die Pleuelstange 28c angetriebenen gemeinsamen Kolbenstange 19c in Richtung dl, so wird dadurch die Druckdifferenz an den beweglichen Trennelementen 18 und somit die auf den Stößel 2 und damit auf das Werkstück 5 wirkende Kraft entsprechend des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses auf ein konstanten Wert begrenzt, eine weitere Bewegung des Stößels 2 findet aufgrund der fehlenden Relativbewegung zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und dem Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 nicht mehr statt. Selbstverständlich ist es hierbei auch möglich vor Einleitung des Hubes die auf der Kolbenseite des Kraftbegrenzungszylinders 29 befindliche Druckflüssigkeit über eine entsprechende hydraulische Vorrichtung auf einen bestimmten Druck vorzuspannen, um so zu vermeiden das ein Teil des vom Exzenterantrieb 28 zur Verfügung gestellten Hubes zur Kompression der in dem Kraftbegrenzungszylinder 29 befindlichen Druckflüssigkeit benötigt wird. Nach der Richtungsumkehr der Pleuelstange 28c findet anschließend eine Bewegung der gemeinsamen Kolbenstange 19c in Richtung d2 statt, durch die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft erhöht sich nun der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13, dadurch wirkt auf das Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine Kraft in Richtung d2. Diese Kraft wirkt nun über die Kolbenstange 29a auch auf den Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29, dieser wird dadurch in Richtung d2 bewegt und kann dabei z.B. über ein Nachsaugventil 31 Druckflüssigkeit aus dem Tank entnehmen. Erreicht der Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29 die Endstellung in Richtung d2, so findet wieder eine Relativbewegung zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gehäusen der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 statt, durch die dadurch verursachten Volumenänderungen in den angeschlossenen Druckräumen wird somit die Öfmungsbewegung des Stößels 2 eingeleitet. Dabei muß der Kraftbegrenzungszylinder 29 nur für die an der Pleuelstange 28c bzw. der gemeinsamen Kolbenstange 19c maximal auftretende Kraft ausgelegt werden, diese hängt dabei von dem hydraulischen Übersetzungsverhältniss zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 ab, während bei mechanischen Pressen diese Zylinder für die Pressennennkraft ausgelegt werden müssen, sich als bewegliche Teile im Antriebsstrang der Presse befinden und üblicherweise nur einen sehr begrenzten Hub bieten. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems läßt sich dabei die Wirkung der Kraftbegrenzung auch besonders vorteilhaft für bestimmte Umformverfahren nutzen, so kann z.B. beim Prägen durch Anpassung der kraftübertragenden Bauteile 10 eine Verschiebung des unter Totpunktes in Richtung des geschlossenen Umformwerkzeuges 4 erreicht werden, dadurch kann bei dem hier dargestellten Exzenterantrieb 28 das Umformwerkzeug 4 für eine bestimmbare Zeit mit einer konstanten Kraft geschlossen gehalten werden. Wird hierbei die Kolbenseite des Kraftbegrenzungszylinders 29 mit einem entsprechend vorgespannten, hier nicht dargestellten Druckspeicher verbunden, so kann die während der Schließphase vom Exzenterantrieb 28 aufgebrachte Energie zur Verschiebung der Kolbenstange 29a in Richtung dl diesem während der Öffnungsphase wieder zugeführt werden. Ausser durch den hier dargestellten Kraftbegrenzungszylinder 29 kann die Begrenzung der vom

Exzenterantrieb 28 in die hydraulische Koppel Vorrichtungen 17 eingeleitete Kraft auch anderweitig erfolgen, z.B. durch mechanische Rutschkupplungen.

Weiterhin ist es bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft das sowohl für die Steuerung des Stößelhubes als auch für die passive Parallelregelung vollkommen auf die Verwendung von hydraulischen Schalt- oder Stetigventilen sowie entsprechenden Steuer- und Regeleinrichtungen verzichtet werden kann, durch die dadurch entfallenen Schaltzeiten und Strömungsverluste kann diese Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems somit hohe Hubzahlen bei gleichzeitig hoher Effizienz erreichen. Verfügt der Exzenterantrieb 28 über eine entsprechende Verstelleinrichtung zur Änderung der Exzentrizität, so kann dadurch der Stößelhub an den jeweils benötigten Arbeitshub angepasst werden, dies ist hier durch die gestrichelt gezeichneten Pleuelzapfen 28b und Pleuelstange 28c dargestellt. Kann dabei weiterhin die Position eines der ortsfesten Lager 27a, 27b durch eine entsprechende, hier nicht dargestellte Verstelleinrichtung in axialer Richtung zur gemeinsamen Kolbenstange 19c verschoben werden, so kann über die Sperrventile 24 eine Anpassung des in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen befindlichen Druckflüssigkeitsvolumens an den benötigten Stößelhub und somit wiederum eine Erhöhung der Effizienz sowie eine Verminderung der auftretenden Schnittschlagenergie erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil des hier dargestellten Ausführungsbeipieles wird dadurch erreicht, das der Kraftbegrenzungszylinder 29 durch Ansteuerung des Wegeventils 32 aktiv betrieben wird, und somit praktisch die Funktion des doppeltwirkenden Antriebszylinders 20 des Ausfuhrungsbeispieles gemäß Fig. 1 übernimmt, wobei hier die Einleitung der äußeren Kraft in die hydraulische Koppelvorrichtungen 17 allerdings nicht über die gemeinsame Kolbenstange 19c, sondern über die miteinander verbundenen Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 erfolgt . Somit kann zum einen eine Überlagerung der Bewegungen von Exzenterantrieb 28 und Kraftbegrenzungszylinder 29 erreicht werden, die Funktion ähnelt somit den bekannten Hybridpressen, mit dem Unterschied das sich der oder die Hydraulikzylinder zur Veränderung der Bewegungscharakteristik, der Kraftbegrenzung sowie der Parallelregelung bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem nicht am Stößel oder im Antriebsstrang befinden, und somit einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau der Presse ermöglichen. Zum anderen kann bei entsprechender Ansteuerung der beiden Antriebe 28, 29 auch ein wahlweiser Antrieb des Stößels 2 erfolgen, bei entsprechender Auslegung des Stößelhubes lässt sich die Presse somit beispielsweise beim Betrieb über die konventionelle Pressensteuerung 7 zum Tiefziehen nutzen, während beim Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems der Stößelantrieb wahlweise über den Exzenterantrieb 28 mit zusätzlicher Kraftbegrenzung, dem Exzenterantrieb 28 mit überlagerter Bewegung des aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinders 29 oder, durch Festsetzen des Exzenterrades 28a, z.B. in der 180°-Position, ausschließlich über den aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinders 29 erfolgen kann. Hubzahl, Hub, Stößelkinematik sowie die am Stößel 2 verfugbare Kraft lassen sich somit optimal an die jeweilige Umformaufgabe anpassen und ermöglichen einen maximalen Ausstoß bei gleichzeitig hoher Effizienz. Auch besteht hierbei die Möglichkeit den Kraftbegrenzungszylinder 29 durch einen zweiten mechanischen Antrieb zu ersetzten, wodurch die Stößelbewegung der überlagerten Bewegung dieser beiden Antriebe entspricht, und somit z.B. eine entsprechende Änderung der Stößelkinematik oder des Stößelhubes erfolgen kann. Neben dem hier dargestellten Exzenterantrieb 28 läßt sich die benötigte äußere Kraft auch durch andere aus dem mechanischen Pressenbau bekannte Antriebsarten in die beweglichen Trennelemente 18 einleiten, z.B. durch Gelenkantriebe, Kniehebel- oder modifizierte Kniehebelantriebe usw., wodurch die Kinematik der Stößelbewegung für die jeweilige Umformaufgabe optimiert werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungs gemäßen Antriebssystems kann dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis der Wirkflächen zwischen Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 verändert wird. Bei der hier dargestellten Oberkolbenpresse wirkt neben der Schließkraft auch die Gravitationskraft auf den Stößel 2 und damit auf die Gegenhaltezylinder 9, was zu einer Druckerhöhung in den Druckräumen der Gegenhaltezylinder 9 führt. Wie in der Beschreibung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 erklärt führt dies bei entsprechenden Flächenverhältnissen zu einer Kraft in Richtung dl auf die gemeinsame Kolbenstange 19c, die dort zum schnellen Schließen des Stößels 2 genutzt wurde. Werden aber die Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 soweit vergrößert, das der durch die Schließkraft und die Gravitationskraft in diesen erzeugte Druck genau dem Druck im Stößelkreis 13 entspricht, so sind die Kräfte auf die beweglichen Trennelemente 18 bei gleichen Wirkflächen ausgeglichen, eine schnelle Schließbewegung findet ohne Einleitung einer äußeren Kraft nicht mehr statt, der Stößel 2 verbleibt in der geöffneten Position ohne das der Exzenterantrieb 28 eine Kraft in die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 einleiten muss. Wird nun durch Einleitung einer äußeren Kraft die gemeinsame Kolbenstange 19c in Richtung dl verschoben, so liefern die Gegenhaltezylinder 9 aufgrund der größeren Wirkflächen bei gleichem Weg ein größeres Austauschvolumen als vom Stößelzylinder 6 benötigt wird, die hierbei dem Stößelkreis 13 zugeführte überschüssige Drackflüssigkeitsmenge wird vom Druckspeicher 16 aufgenommen, bei entsprechender Auslegung hält dieser dabei den Druck um Stößelkreis 13 weiterhin zumindest annähernd konstant. Wird nun die Öffnungsbewegung eingeleitet, so wird das von den Gegenhaltezylindern 9 benötigte zusätzliche Austauschvolumen wieder dem Druckspeicher 16 entnommen, die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft ist somit kompensiert.

Durch eine entsprechende Änderung der Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 kann auch erreicht werden, das der Stößel 2 bei fehlender Einleitung einer äusseren Kraft in die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine bevorzugte Position einnimmt. Werden beispielsweise die Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 weiter vergrößert, so verschieben sich die beweglichen Trennelemente 18 bei fehlender äusserer Kraft aufgrund der durch die Druckverhältnisse verursachten inneren Kräfte in Richtung d2, der Stößel 2 bewegt sich somit in Öffnungsrichtung, die voll ausgefahrenen Gegenhaltezylinder 9 oder die in Richtung d2 am Anschlag befindlichen Kolben 18 begrenzen hierbei diese Bewegung in Öffnungsrichtung. Somit kann z.B. erreicht werden das der Stößel bei einer Fehlfunktion des Antriebes 28 eine sichere Position einnimmt. Die oben genannten Wirkungen lassen sich dabei, bei gleichen Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9, auch durch einen entsprechenden Unterschied der Wirkflächen der beweglichen Trennelemente 18 erreichen, was besonders aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Fig. 3 stellt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsystems dar. Dies hier dargestellte Presse ist mit einem Umformwerkzeug 4 für das kombinierte Schnitt-Zug- Verfahren ausgerüstet, die Ziehmatrize 4c dient hierbei gleichzeitig als Schneidstempel, während das Unterwerkzeug 4a die Funktion von Schneidmatrize und Blechhalter übernimmt. Im

Pressenbett befindet sich die Zieheinrichtung 33, welche hier als Differentialzylinder dargestellt ist, wobei dieser über die Kolbenstange mit dem Ziehstempel 34 verbunden ist, die Ansteuerung erfolgt über das zugeordnete Wegeventil 35, die in den anderen Ausführungsbeispielen dargestellten Zusatzeinrichtungen wie aktive Parallelregelung 25, 26, Sperrventile 24 für die Gegenhaltezylinder 9 usw. sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, dafür aber eine zusätzliche hydraulische Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung, bestehend aus den beiden Schleichgangventilen 37 zur Volumenstrombegrenzung und den zugeordneten Druckbegrenzungsventilen 38. Im abgeschalteten Zustand ermöglichen die Schleichgangventile 37 freien Volumenstrom in beide Richtungen und haben keinen Einfluss auf den Betrieb. Werden diese aber, z.B. vor der Einleitung des Schnittvorganges, eingeschaltet, so begrenzen diese unabhängig von der Druckdifferenz den Volumenstrom von den Gegenhaltezylindern 9 zu den hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17 auf den eingestellten Wert, der dabei möglichst knapp über dem für die entsprechende Schnittgeschwindigkeit benötigten Volumenstrom liegen sollte. Findet nun der Materialabriss statt, so führt die Differenz zwischen Schließkraft und Gegenhaltekraft zu einer Beschleunigung des Stößels 2 und damit zu einer Erhöhung des

Volumenstromes von den Gegenhaltezylindern 9 zu den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17. Aufgrund der Volumenstrombegrenzung durch die Schleichgangventile 37 erhöht sich nun der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 bis auf den an den Druckbegrenzungsventilen 38 eingestellten Wert, liegt dieser bei den hier angenommenen gleichen Wirkflächen über dem Druck im Stößelkreis 13 übersteigt die Gegenhaltekraft die Schließkraft, und der Stößel 2 wird solange kontrolliert abgebremst bis der durch die Stößelgeschwindigkeit verursachte Volumenstrom den an den Schleichgangventilen 37 eingestellten Wert wieder unterschreitet. Hierbei haben die in den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 sowie in den Druckmittelleitungen zwischen den Ventilen 37, 38 und den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 vorhandene Druckflüssigkeitsvolumina keinen Eiπfluss auf die Höhe der Schnittschlagenergie. Um die effektiven Kompressionsvolumina so gering wie möglich zu halten sollten dabei die Ventile 37, 38 über möglichst kurze Druckmittelleitungen mit den Gegenhaltezylindern 9 verbunden sein, vorzugsweise sollten daher jedem Gegenhaltezylinder 9 eigene Ventile 37, 38 zugeordnet werden, der Druckaufbau in den Gegenhaltezylindern 9 und damit die Verzögerung des Stößels 2 geschieht somit fast unmittelbar nach dem Materialabriss. Besonders vorteilhaft ist diese Art der Schnittschlagdämpfung wenn nach dem Schneiden noch weitere Umformvorgänge erfolgen sollen, wie z.B. hier das Tiefziehen.

Weiterhin ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der kolbenseitige Druckraum der Zieheinrichtung 33 mit dem Ringraum der Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36 verbunden, diese ist hier als Differentialzylinder ausgeführt wobei der Kolben 36a mit der gemeinsamen Kolbenstange 19c der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 verbunden ist, der kolbenseitige Druckraum der Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36 ist dabei mit der umgebenen Atmosphäre verbunden und kann daher kräftemäßig vernachlässigt werden.

Gemäß der Darstellung hat der Schneidvorgang mittels der Gegenhaltezylinder 9 bereits stattgefunden, die ausgeschnittene Ronde 5a befindet sich zwischen der Ziehmatrize 4c und dem als Blechhalter dienenden Unterwerkzeug 4b. Zur einfacheren Erklärung wird hier davon ausgegangen, das die Kolben 18a, 18b, 36a gleiche Ringflächen haben, die Summe der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 in Gegenhalterichtung gleich der Wirkfläche des Stößelzylinders 6 in Schließrichtung ist, sowie das die Wirkfläche der Zieheinrichtung 33 in Ziehrichtung gleich der Hälfte der Wirkfläche des Stößelzylinders 6 in Schließrichtung ist. Bei fehlenden äußeren Kräften auf die gemeinsame Kolbenstange 19 wirkt nun der Druck im Stößelkreis 13 über die beweglichen Trennelemente 18 auf die Gegenhaltezylinder 9 und verursacht dadurch ein Gegenhaltekraft gleicher Größe, während die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft über die Ziehmatrize 4c und die Ronde 5a in das Unterwerkzeug 4b und somit in den Pressentisch 3 eingeleitet wird. Wird nun durch entsprechende Ansteuerung des Wegeventils 35 der Ziehvorgang eingeleitet, so bewegt die Zieheinrichtung 33 den Ziehstempel 34 gegen die Ronde 5a, die dabei auftretenden Umformkräfte verursachen eine entsprechende Druckerhöhung in dem kolbenseitigen Druckraum der Zieheinrichtung 33. Dieser Druck wirkt nun auch auf die Ringfläche des Kolbens 36a und erzeugt damit in der gemeinsamen Kolbenstange 19c eine Kraft in Richtung dl welche, bei weiterhin fehlender Einleitung einer äußeren Kraft, einen Druckabfall in den Gegenhaltezylinder 9 und somit eine Verminderung der Gegenhaltekraft verursacht. Steigt der durch den Ziehvorgang verursachte Druck in der Zieheinrichtung 33 dabei beispielsweise auf den Wert des Druckes im Stößelkreis 13, so sinkt bei den gegebenen Wirkflächen der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 auf die Hälfte des Druckes im Stößelkreis 13, wodurch die Gegenhaltekraft genau um die von der Zieheinrichtung 33 erzeugte Stempelkraft vermindert wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil das der

Antriebszylinder 20 nur die zur Erzeugung der Blechhaltekräfte benötigte Kraft erzeugen muss, die von der Zieheinrichtung 33 in den Stößel 2 eingeleitete Kraft kann durch die Kraft auf den Kolben 36a kompensiert werden. Hierbei kann auch, beispielsweise durch Vergrößerung der Ringfläche des Kolbens 36a, erreicht werden, das die durch den Druck in der Zieheinrichtung 33 verursachte Verminderung der Gegenhaltekraft größer als die von der Zieheinrichtung erzeugte Stempelkraft ist, dadurch übt der Stößel 2 während des Ziehvorganges zusätzlich eine der Stempelkraft proportionale Blechhaltekraft auf die Ronde 5a aus, ohne das hierbei die Einleitung einer äußeren Kraft durch den Antriebszylinder 20 erforderlich ist.

Wird weiterhin die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellte aktive Parallelregelung 25, 26 verwendet, so kann diese hier zur dazu verwendet werden die Drücke und damit die Blechhaltekräfte in den einzelnen Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b gezielt zu verändern und somit beispielsweise das Tiefziehen von asymmetrischen Teilen zu ermöglichen. Hierbei sind aufgrund der kleinen Kompressionsvolumina schnelle Druckänderungen bei kleinen Volumenströmen möglich. Die hier dargestellte Presse kann somit, bei entsprechender Auslegung der hydraulischen Steuerung 35 für die Zieheinrichtung 33 und des Hubes des StÖßelzylinders 6, sowohl für das konventionelle Tiefziehen mir passivem Ziehkissen, dem Tiefziehen im Gegenzugverfahren mit aktivem Ziehkissen, dem Tiefziehen im Schnitt-Zug- Verfahren, sowie für den Betrieb von Schneid-, Stanz-, Verbund-, Folgeverbundwerkzeugen usw. verwendet werden, wobei sie in allen Anwendungsbereichen eine hohe Effizienz, einen hohen Ausstoß sowie eine hohe Flexibilität hinsichtlich der zulässigen Einbauhöhen und eine gute Zugänglichkeit der Umformwerkzeuge 4 gewährleistet.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems, das auch für große Umformwege geeignet ist und bei dem schnelle Schließ- und / oder Öffnungsbewegungen des Stößels 2 erfolgen können, ohne das hierzu eine Bewegung der beweglichen Trennelemente 18 erforderlich ist. Die Erzeugung der äußeren Kraft, in diesem Falle eines Drehmomentes, erfolgt hier durch zwei Elektromotoren 39, wobei jedem Motor jeweils einer hydraulischen Koppelvorrichtung 17a, 17b zugeordnet ist. Die beiden Koppelvorrichtungen 17a, 17b bestehen hier aus zwei verstellbaren Axialkolbenpumpen für den geschlossenen Kreislauf, deren Volumenstrom und Förderrichtung über eine entsprechende Verstelleinrichtung geregelt werden kann. Die beweglichen Trennelemente 18 bestehen somit aus den hier nicht dargestellten Kolben der Axialpumpentriebwerke, die Einleitung der äußeren Kraft auf die Trennelemente erfolgt über das in die Antriebswellen 19a, 19b eingeleitete Drehmoment in Verbindung mit den ebenfalls hier nicht dargestellten Schrägscheiben, Gleitschuhen usw. Weiterhin fehlt bei diesem Ausführungsbeispiel das Differential-Sperrventil 11, statt dessen verfügt dieses Ausführungsbeispiel über ein proportionales Regelventil 40 für die Steuerung der schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen, was hier über die Ringraumseite des Stößelzylinders 6 erfolgt. Weiterhin verfügt dieses Ausführungsbeispiel über zwei Überbrückungsventile für die hydraulischen Koppelvorrichtungen 42, welche im angesteuerten Zustand eine direkte Verbindung zwischen dem Stößelkreis 13 und den Gegenhaltezylindern 9 herstellen, sowie zwei Druckbegrenzungsventile 41, welche die maximale Differenz zwischen dem Druck im Stößelkreis 13 und dem Druck in den Gegenhaltezylindern 9 begrenzen.

Zur einfacheren Erklärung ist die mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ausgerüstete Presse hier zusätzlich vertikal geschnitten dargestellt. Die linke Seite des Schnittes I zeigt die Presse in weit geöffnetem Zustand, wie dies für Einlege- oder Transferoperationen erforderlich sein kann. Das Überbrückungsventil 42 ist hier geöffnet, wodurch die Druckflüssigkeit zwischen dem Stößelkreis 13 und den Gegenhaltezylindern 9 unabhängig von den hydraulischen

Koppelvorrichtungen 17 frei ausgetauscht werden kann. Bei gleichen Flächenverhältnissen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 befinden sich die von ihnen erzeugten Kräfte im Gleichgewicht, die zusätzlich auf den Stößel 2 und die mit ihm verbunden Teile wie Oberwerkzeug 4a sowie Kolbenstange und Kolben des Stößelzylinders 6 wirkende Gravitationskraft erzeugt bei gesperrten Regelventil 40 einen Druckanstieg im Ringraum des Stößelzylinders 6, der Stößel 2 wird dadurch in geöffneter Position gehalten. Wird die Ringraumseite des Stößelzylinders 6 nun über das Regelventil 40 zum Tank hin entlastet, so bewirkt die Gravitationskraft eine Umwälzung der Druckflüssigkeit aus den Gegenhaltezylindern 9 über die geöffneten Überbrückungsventile 42 in den Stößelzylinder 6, die schnelle Schließbewegung des Stößels findet statt, dem Druckspeicher 16 wird dabei weder

Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt. Kurz vor Erreichen des Startposition für den Arbeitshub kann der Stößel 2 dann durch das Regelventil 40 auf Umformgeschwindigkeit abgebremst werden. Vorteilhafter Weise kann hierbei der Volumenstrom der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 bereits auf die gewünschte Umformgeschwindigkeit geregelt werden, somit ergibt sich ein ruckfreie Stößelbewegung beim Schließen der Überbrückungsventile 42.

Die rechte Seite II des Schnittes zeigt nun die Position kurz vor Beginn des Umformhubes, das Überbrückungsventil 42 ist bereits geschlossen. Die weitere Schließbewegung des Stößels 2 erfolgt nun durch die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, die den Gegenhaltezylindern 9 Druckflüssigkeit entnehmen und diese dem Stößelkreis zuführen. Beim Aufsetzen des Oberwerkzeuges 4a auf dem Werkstück 5 fällt dadurch der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 soweit ab bis die erforderliche Umformkraft erreicht wird und durch die weitere Stößelbewegung der Umformvorgang stattfindet. Während des Umformvorganges erfüllen die beiden

Druckbegrenzungsventile 41 hierbei zwei Funktionen. Zum einem begrenzen sie die maximale Druckdifferenz zwischen Stößelkreis 13 und Gegenhaltezylindern 9 und somit, unabhängig vom Druck im Stößelkreis 13, die maximale Umformkraft, zum anderen verhindern sie das in den hier als hydraulische Koppelvorrichtungen 17 verwendeten Axialkolbenpumpen Kavitation aufgrund eines zu geringen Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 auftritt.

Nach erfolgtem Umformvorgang kann das Öffnen der Presse hierbei auf zweierlei Arten geschehen. Falls für das Öffnen größere Kräfte benötigt werden, z.B. aufgrund vorhandener Abstreifkräfte, kann zunächst die Förderrichtung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 umgekehrt werden, wobei die Öffnungskraft über den dadurch entstehenden Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 erzeugt wird, nach dem Abstreifvorgang werden dann wieder die Überbrückungsventile 42 geöffnet und der schnelle Öffnungshub erfolgt durch die Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Stößelzylinders 6 über das Regelventil 40, die Druckflüssigkeit wird dabei wieder vom Stößelzylinder 6 über die Überbrückungsventile 42 in die Gegenhaltezylinder 9 umgewälzt. Sind diese Kräfte nicht erforderlich kann die schnelle Öffnungsbewegung direkt durch das Öffnen der Überbrückungsventile 42 und Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Stößelzylinders 6 eingeleitet werden, in diesem Fall ist eine Umkehrung der Förderrichtung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 nicht erforderlich.

Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen, bei denen durch die mechanische Kopplung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine passive Parallelregelung der Stößelbewegung erreicht wird, erfolgt diese hier rein aktiv über die elektronische Regelvorrichrung 44 in Verbindung mit den beiden Positionsgebern 43a, 43b und den Verstelleinrichtungen der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b, wodurch deren Volumenstrom so geregelt wird das eine eventuelle Stößelkippung ausgeglichen wird. Da das von den hier aus Axialkolbenpumpen bestehenden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 benötigte Drehmoment proportional zu dem Produkt aus Verdrängungsvolumen und Druckdifferenz ist erfolgt die Parallelregelung auch hier wieder kraftneutral und bietet somit eine optimale Effizienz.

Weitere Vorteile des hier dargestellten Ausführungsbeispieles bestehen zum einen darin, das die bei den schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen auftretenden hohen Volumenströme nicht über die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 geleitet werden müssen, diese fließen nur in den Überbrückungsventilen 42 und deren Verbindungsleitungen zum Stößelkreis 13 sowie zu den Gegenhaltezylindern 9. Dadurch müssen die Druckmittelleitungen zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und den hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17 sowie die hydraulischen Koppelvorrichtungen selber nur für die bei maximaler Umformgeschwindigkeit auftretenden Volumenströme ausgelegt werden, wodurch sich die zusätzlichen Kompressionsvolumina entsprechend verringern. Unterstützt wird dies durch die Verwendung getrennter Antriebe 39 für die beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b, insbesondere bei Pressen mit großen Tischabmessungen können die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b somit näher an dem jeweiligen Gegenhaltezylinder oder den Gruppen von Gegenhaltezylinder 9a, 9b positioniert werden, was zu einer weiteren Reduzierung der Kompressionsvolumina führt. Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel das maximal zur Verfügung stehende Austauschvolumen der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 nicht durch die mechanischen Abmessungen der Koppelvorrichtungen begrenzt, wie dies z.B. bei der Verwendung von Hydraulikzylindern der Fall ist. Dies ermöglicht insbesondere bei großen Umformwegen einen entsprechend kompakten Aufbau der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, eine konventionelle Pressensteuerung 7 kann daher bei diesem Ausführungsbeispiel auch bei der Verwendung für Umformvorgänge mit einem langen Arbeitshub entfallen.

Selbstverständlich könnten hier als hydraulische Koppelvorrichtungen 17 auch Konstantpumpen, z.B. Zahnradpumpen, in Verbindung mit Servomotoren verwendet werden, wobei

Volumenstrom und Förderrichtung durch entsprechende Ansteuerung der Servomotoren geregelt werden können und diese gleichzeitig für die Kompensation von Leckagen zwischen den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verwendet werden können. Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie bereits in der Beschreibung zu Fig.2 erwähnt, durch entsprechende Änderung der Flächenverhältnisse zwischen dem Stößelzylinder 6 und den Gegenhaltezylindern 9 die dadurch erzeugten Kräfte zu variieren. Beispielsweise kann durch eine entsprechende Vergrößerung der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 die auf die beweglichen Massen, also Stößel 2, Oberwerkzeug 4a sowie Kolbenstange und Kolben des Stößelzylinders 6, wirkenden Gravitationskräfte kompensiert werden, somit müssen bei schnellen Schließ- und Öffhungsbewegungen nur noch die auftretenden Beschleunigungs-, Reibungs- und Strömungskräfte überwunden werden, dadurch können beispielsweise die für diese Bewegungen benötigten Kräfte durch direkt auf den Stößel 6 wirkende Linearmotoren oder ähnliche Antriebe erzeugt werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems, welches insbesondere beim Einsatz von Schneidwerkzeugen eine sehr hohe Effizienz besitzt. Die hydraulische Koppel Vorrichtung 17 besteht hier aus zwei ortsfest gelagerten einfach wirkenden Differentialzylindern, deren als bewegliche Trennelemente dienenden Kolben 18a, 18b mittels der Kolbenstange 19 fest miteinander verbunden sind. Die Erzeugung der äußeren Kraft geschieht hier durch einen ebenfalls ortsfest gelagerten und als Servomotor ausgeführten elektrischen Antrieb 45, wobei das von ihm erzeugte Drehmoment hier über das Ritzel in die Verzahnung der hier als Einrichtung zur Einleitung einer äusseren Kraft dienenden Kolbenstange 19 eingeleitet wird und so eine entsprechende Kraft in die beweglichen Trennelemente, also die beiden Kolben 18a, 18b, eingeleitet wird, die Begrenzung der maximalen Umformkraft kann somit durch eine entsprechende Begrenzung des Drehmomentes des Servomotors 45 erfolgen. Die Erzeugung und Übertragung der Kraft kann selbstverständlich auch anders geschehen, z.B. mittels eines Torquemotors in Verbindung mit einer Kugelrollspindel und einer entsprechenden Mutter. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 werden auch hier die beweglichen Trennelemente 18 nur einseitig mit Druck beaufschlagt, der Kräfteausgleich erfolgt in diesem Falle über die Kolbenstange 19. Wie bei diesem Ausführungsbeispiel leicht ersichtlich ist kann durch eine entsprechende Änderung der Flächenverhältnisse der beiden Kolben 18a, 18b beispielsweise erreicht werden, das bei unterschiedlichen Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen unterschiedlichen Drücken bei gleichen Schließ- und Gegenhaltekräften sich die beiden von den Kolben 18a, 18b erzeugten und auf die Kolbenstange 19 wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben, ein zusätzlicher Druckübersetzer wird in diesem Falle nicht benötigt. Die Gegenhaltezylinder 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel integraler Bestandteil des Werkzeuges, befinden sich also zwischen Oberwerkzeug 4a und Unterwerkzeug 4b, vorzugsweise sind hier wieder vier Gegenhaltezylinder 9 in den Eckbereichen des Werkzeuges anzubringen. Da hier nur eine hydraulische Koppelvorrichtung 17 vorhanden ist entfallt auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel die passive Parallelregelung. Des weiteren befinden sich in den Druckleitungen zwischen der Koppelvorrichtung 17 und denen mit ihr verbundenen Gegenhaltezylindern 9 jeweils ein Rohrbruchsicherheitsventil 46 und, parallel dazu, je ein entsperrbares Rückschlagventil 47, aufgrund des Schnittes hier nur zwei Gegenhaltezylinder 9 sowie jeweils zwei entsprechende Ventile 46, 47 dargestellt. Die Rohrbruchsicherheitsventile 46 sind dabei so eingestellt das sie bei der gewünschten Umformgeschwindigkeit gerade noch nicht auslösen, sie können dabei durch Ansteuerung der entsperrbaren Rückschlagventile 47 überbrückt werden, was ein schnelles Schließen des Werkzeuges 4 ohne ein verfrühtes Ansprechen der Rohrbruchsicherheitsventile 46 ermöglicht. Die Ventile 46, 47 sind hierbei zur Verringerung der auftretenden Schnittschlagenergie wieder möglichst dicht an den jeweiligen Gegenhaltezylindern 9 anzuordnen.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Presse gerade am Beginn des Umformhubes, die entsperrbaren Rückschlagventile 47 sind geschlossen, der Servomotor 45 dreht im Uhrzeigersinn und erzeugt so eine Kraft auf die Kolbenstange 19, welche die beiden beweglichen Trennelemente 18a, 18b in Richtung d2 bewegt. Den Gegenhaltezylindern 9 wird dadurch über die noch geöffneten Rohrbruchsicherheitsventile 46 Druckflüssigkeit entnommen, erreicht die dadurch erzeugte Druckdifferenz einen ausreichenden Wert dringt der mit dem Oberwerkzeug 4a verbundene Schneidstempel in das Material ein. Im Laufe des Schneidvorganges erfolgt nun der Materialabriss, durch die auf den Stößel 2 wirkende Kraftdifferenz wird dieser schlagartig beschleunigt, der Schnittschlag findet statt. Durch die schlagartige Beschleunigung des Stößels 2 steigen nun auch die durch die Rohrbruchsicherheitsventile 46 fließenden Volumenströme schlagartig an, diese schließen dadurch fast verzögerungsfrei. Durch den in Schließrichtung beschleunigenden Stößel 2 wird nun die in den Gegenhaltezylindern 9 eingeschlossene Druckflüssigkeit zunehmend komprimiert bis die Summe der auf den Stößel 2 wirkenden Schließ- und Gravitationskräfte und die von den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht sind, eine weitere Beschleunigung des Stößels 9 erfolgt nun nicht mehr, durch entsprechend kleine Kompressionsvolumina in den Gegenhaltezylindern 9 kann somit die in den Stößel 2 eingeleitete Schnittschlagenergie minimiert werden. Durch den sich weiter in Schließrichtung bewegenden Stößel 2 wird nun die Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9 weiter komprimiert, was eine Erhöhung der Gegenhaltekräfte gegenüber der Schließkraft und somit eine zunehmende Verzögerung der Stößelbewegung bewirkt. Durch den Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 wird somit die in den Stößel 2 eingeleitete Schnittschlagenergie abgebaut, der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 erreicht dabei am Ende der Schließbewegung einen Maximalwert, anschließend wird der Stößel 2 durch den nun in den Gegenhaltezylindern 9 herrschenden Überdruck wieder in Öffnungsrichtung beschleunigt bis sich die auf den Stößel 2 wirkenden Schließ- und Gravitationskräfte und die vom Druck in den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht befinden.

Der dabei in den Gegenhaltezylindern 9 auftretende Maximaldruck hängt hauptsächlich vom Druck im Stößelkreis 13, der zur Erzeugung der Umformkraft benötigten Druckdifferenz zwischen dem Druck im Stößelkreis 13 und dem Druck in den Gegenhaltezylindern 9 sowie von der Ansprechgeschwindigkeit der Rohrbruchsicherheitsventile 46 ab. In ungünstigen Fällen kann der dabei auftretende Maximaldruck den Betriebsdruck der damit beaufschlagten Bauteile, also Gegenhaltezylinder 9, Rohrbruchsicherheitsventile 46 sowie entsperrbare Rückschlagventile 47, überschreiten. Um dies zu vermeiden ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jedem Gegenhaltezylinder 9 je ein Differentialzylinder 48 zugeordnet, aufgrund der Schnittdarstellung sind hier wieder nur zwei Differentialzylinder 48 dargestellt. Zur Verringerung der auftretenden Schnittschlagenergie sind auch diese möglichst nahe an den entsprechenden Gegenhaltezylindern 9 anzuordnen. Diese dienen in Verbindung mit dem ohnehin vorhanden Druckspeicher des Stößelkreises 16 als Druckspeicher mit Druckübersetzungsfunktion und könnten bei gleicher Funktion auch durch entsprechend vorgespannte Druckspeicher ersetzt werden. Die Flächen der Differentialzylinder 48, also die Ringraumflächen Al sowie die Kolbenflächen A2 werden nun entsprechend dem konstanten Druckes im Stößelkreis p_st und dem zulässigen Maximaldruck in den Gegenhaltezylindern 9 p_max ausgelegt, d.h. Al > (p_st / Pmax) ^x A2.

Im normalen Betrieb befinden sich die Kolben der Differentialzylinder 48 am Anschlag in Richtung dl und haben keinen Einfluss auf den Betrieb des erfmdungsgemäßen Antriebssystems. Erfolgt aber auf Grund eines Schnittschlages eine Erhöhung des Druckes über den oben berechneten Wert hinaus, so wird die Druckflüssigkeit aus den Gegenhaltezylindern 9 in die beiden Differentialzylinder 48 verdrängt, wobei sich die Kolben in Richtung d2 verschieben. Der in den Gegenhaltezylindern 9 auftretende Maximaldruck wird somit auf einen festen Wert begrenzt und der Stößel 2 mit einer konstanten Kraft weiter verzögert. Nach dem Abbau der Schnittschlagenergie und dem damit verbundenen Stillstand des Stößels 2 wird nun aufgrund des im Stößelkreises 13 herrschenden Druckes die Druckflüssigkeit aus den Differentialzylindern 48 wieder in die Gegenhaltezylinder 9 zurückgedrängt, wodurch die Öffnungsbewegung des Stößels 2 eingeleitet wird. Nachdem die Differentialzylinder 48 ihren Anschlag in Richtung dl wieder erreicht haben erfolgt nun, wie vorher beschrieben, ein Abbau des Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 bis sich Schließ- und Gravitationskräfte sowie Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht befinden. Die beim Abbau der Schnittschlagenergie frei werdende Energie wird also nicht wie bei konventionellen hydraulischen Pressen in Wärme umgewandelt, sondern gespeichert und zur Einleitung der Öffnungsbewegung des Stößels 2 wiederverwendet, weiterhin ist eine Einstellung der Schnittschlagdämpfung hier nicht erforderlich.

Des weiteren soll die Kombination aus Servomotor 45 und hydraulischer Koppelvorrichtung 17 betrachtet werden. Zum Aufbau der erforderlichen Schneidkraft leitet der Servomotor 45 zunächst über die Kolbenstange 19 eine Kraft in die Richtung d2 in die beiden beweglichen Trennelemente 18a, 18b ein. Durch die Bewegung des Trennelementes 18b in Richtung d2 findet somit eine Dekompression der Druckflüssigkeit im rechten Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 und den damit verbundenen Gegenhaltezylindern 9 statt, wozu eine entsprechende Energie benötigt wird. Findet nun der Schnittschlag statt, so wird über die

Rohrbruchsicherheitsventile 46 die Verbindung zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und der hydraulischen Koppel Vorrichtung 17 schlagartig gesperrt, was im Anschluss zu einem plötzlichen Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 führt. Durch eine geeignete, hier nicht dargestellte Vorrichtung kann nun der erfolgte Schnittschlag erkannt werden und der Servomotor abgeschaltet werden, dies kann z.B. einfach über eine Differenzdruckmessung geschehen, überschreitet der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 den Druck im rechten Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 um einen entsprechenden Wert, so bedeutet dies das die Rohrbruchsicherheitsventile 46 geschlossen sind und somit der Schnittschlag erfolgt ist. Während auf den Kolben 18a nun der Druck im Stößelkreis 13 wirkt, ist der auf den Kolben 18b wirkende Druck um die zur Erzeugung der Schneidkraft benötigte Druckdifferenz niedriger, auf die Kolbenstange 19 wirkt also eine resultierende Kraft in Richtung dl. Nach Abschalten des Servomotors 45 werden nun also die beiden Kolben 18a, 18b und die mit ihnen verbundene Kolbenstange 19 in Richtung dl beschleunigt, die zuvor zur Dekompression der Druckflüssigkeit benötigte Energie wird somit, abgesehen von den vorhandenen Reibungsverlusten, zur Kompression wiederverwendet. Nach erfolgtem Druckausgleich kann nun durch entsprechende Ansteuerung des Servomotors 45 eine Kraft in Richtung dl in die Kolbenstange 19 eingeleitet werden, durch die entstehende Druckdifferenz wird nun wieder Druckflüssigkeit aus der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 in die Gegenhaltezylinder 9 verdrängt, der aus der Bewegung des Kolbens 18b resultierende Volumenstrom fließt dabei über die entsperrbaren Rückschlagventile 47 sowie über die wieder öffnenden Rohrbruchsicherheitsventile 46, die Öffhungsbewegung des Stößels 2 findet statt.

Der Einbau der Gegenhaltezylinder 9 in das Werkzeug 4 bietet bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei zusätzliche Vorteile. Zum einem wird insbesondere bei kleinen

Abmessungen des Werkzeuges 4 gegenüber den Abmessungen von Stößel 2 und Pressentisch 3 die Durchbiegung von Stößel 2 und Pressentisch 3 verringert, was zu einer weiteren Steigerung der Effizienz und Verkürzung der Zykluszeiten fuhrt. Zum anderen kann bei einer entsprechender Modifikation der Hydraulik und Steuerung das erfindungsgemäße Antriebssystem so auch einfach an bereits bestehenden einfach oder auch mehrfach wirkenden Pressen nachgerüstet werden, ohne das hierzu Modifikation am Pressenrahmen notwendig sind.

Auch andere als in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen dargestellte Antriebsarten können zur Erzeugung der äußeren Kraft genutzt werden, z.B. Linearmotoren, hierbei ist besonders das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 von Vorteil, wodurch z.B. auf die beweglichen Trennelemente 18 wirkende kleine Kräfte bei großem Hub eine große Umformkraft bei entsprechend kleinem Hub erzeugen können. Weiterhin kann die Übertragung der äußeren Kraft auf die beweglichen Trennelemente 18 nicht nur mechanisch, sondern auch anderweitig, z.B. magnetisch oder elektromagnetisch, erfolgen. Die für die Stößelbewegung benötigten Volumenänderungen in den mit der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verbundenen Druckräumen kann dabei auch durch eine elastische Verformung des Trennelementes 18, z.B. einer druckfesten Membran, erreicht werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit das, bei ausreichend großem Volumen der Druckflüssigkeit im Stößelkreis oder einer geringen Steifigkeit des Pressenrahmens sowie relativ kleinen Druckflüssigkeitsvolumina in den

Gegenhaltezylindern, auf den Druckspeicher 16 verzichtet werden kann. Ausserdem könnte das erfϊndungsgemäße Antriebssystem beim Vorhandensein mehrerer Stößelzylinder 6 auch über mehrere Stößelkreise 13 verfügen, wobei jeder Stößelkreis 13 mit einer eigenen hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verbunden sein könnte. Dies hat aber gegenüber der Parallelschaltung der Stößelzylinder 6 den Nachteil, das auch mehrere Druckspeicher 16 benötigt würden.

Das erfindungs gemäße Antriebssystem kann außerdem anstelle von Flüssigkeiten auch mit anderen Druckmitteln betrieben werden, z.B. mit Gasen oder Gasgemischen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich hierbei, wenn der Antrieb des Stößelzylinders 6 pneumatisch erfolgt, das in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen befindliche Druckmittel eine Flüssigkeit ist, sowie die Erzeugung der äußeren Kraft für das erfindungsgemäße Antriebssystem durch einen mechanischen Antrieb 28 gemäß des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles erfolgt. Bei entsprechender Auslegung des Stößelzylinders 6 steht somit ein großer Verfahrweg für den Stößel 2 zur Verfügung, wodurch sich eine gute Zugänglichkeit der Umformwerkzeuge 4 sowie einen großer Bereich für die zulässige Einbauhöhe ergibt. Nach erfolgtem Druckaufbau im Stößelkreis 13 wird nun während des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems aufgrund der hermetisch abgeschlossenen Druckräume keine weitere Druckmittelzufuhr benötigt, der Stößelantrieb kann dabei alleine durch den mechanischen Antrieb 28 erfolgen ohne das hierbei pneumatische Ventile notwendig sind, eine Hydropumpe 8, 14 wird ebenfalls nicht benötigt. Aufgrund der geringen Kompressibilität der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen arbeitet die Presse dabei hocheffizient und kann mit hohen Hubzahlen betrieben werden, weiterhin kann die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschriebene passive Parallelregelung zum Einsatz kommen.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfasst auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen des geltenden Anspruches 1.

Bezugszeichenliste

1 Pressenrahmen

2 Stößel 3 Pressentisch

4 Umformwerkzeug

4a Werkzeugoberteil

4b Werkzeugunterteil

4c Ziehmatrize 5 Werkstück

5a Ronde

6 Stößelzylinder

7 konventionelle hydraulische Pressensteuerung (vereinfacht)

8 Hauptpumpe 9 Gegenhaltezylinder

9a Gegenhaltezylinder links

9b Gegenhaltezylinder rechts

10 kraftübertragendes Bauteil

11 Differential-Sperrventil Stößelzylinder 12 Haupt-Sperrventil Stößelzylinder

13 Stößelkreis

14 Speisepumpe Stößelkreis

15 Druckregeleinrichtung Stößelkreis

16 Druckspeicher Stößelkreis 17 hydraulische Koppelvorrichtung

17a hydraulische Koppelvorrichtung I

17b hydraulische Koppelvorrichtung II

18 bewegliches Trennelement 18a bewegliches Trennelement I 18b bewegliches Trennelement II

19 Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft

19a Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft I

19b Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft II

19c gemeinsame Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft 20 Antriebszylinder (hydraulischer Antrieb)

21 Regelventil Antriebszylinder

22 Druckbegrenzungsventil Antriebszylinder

23 entsperrbares Nachsaugventil Antriebszylinder 24 Sperrventil Gegenhaltezylinder

25 Kompensationszylinder

25a Kolben Kompensationszylinder

25b Kolbenstange Kompensationszylinder

26 Regelventil Kompensationszylinder 27 ortsfestes Lager

27a ortsfestes Lager Exzenterrad

27b ortsfestes Lager Kraftbegrenzungszylinder

28 Exzenterantrieb (mechanischer Antrieb) 28a Exzenterrad 28b Pleuelzapfen

28c Pleuelstange

28d Kreuzkopf

29 Kraftbegrenzungszylinder

29a Kolbenstange Kraftbegrenzungszylinder 30 Druckbegrenzungsventil Kraftbegrenzungszylinder

31 Nachsaugventil Kraftbegrenzungszylinder

32 Wegeventil Kraftbegrenzungszylinder

33 Zieheinrichtung

34 Ziehstempel 35 Wegeventil Zieheinrichtung

36 Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36a Kolben

37 Schleichgangventil

38 Druckbegrenzungsventil 39 Elektromotor (elektrischer Antrieb)

40 Regelventil für Eilgang Stößelzylinder

41 Druckbegrenzungsventil hydraulische Koppelvorrichtung

42 Überbrückungsventil hydraulische Koppelvorrichtung

43 Positionsgeber Stößel a Positionsgeber Stößel linksb Positionsgeber Stößel rechts elektronische Regelvorrichtung Servomotor (elektrischer Antrieb) Rohrbruchsichersheitsventil entsperrbares Rückschlagventil Differentialzylinder

Claims

Patentansprüche

1. Antriebssystem für hydraulische Pressen mit einem oder mehreren Stößelzylindern (6) zur Erzeugung der benötigten Schließkraft, einem mit diesen verbundenem und im Pressenrahmen (1) beweglich geführten Stößel (2), sowie einem oder mehreren im Pressenrahmen (1), im Werkzeugeinbauraum oder im Werkzeug (4) befindlichen Gegenhaltezylindern (9), deren Wirkrichtung der Schließkraft des oder der Stößelzylinder (6) entgegengerichtet ist und deren Gegenhaltekraft direkt oder über entsprechende Einrichtungen (4a, 10) in den Stößel eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf zumindest die in Schließrichtung wirkenden Flächen des oder der Stößelzylinder (6) durch geeignete Einrichtungen (16) während des gesamten Pressenzyklusses sowie zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Pressenzyklen konstant oder zumindest annähernd konstant gehalten wird, zumindest die in Schließrichtung wirkenden Druckräume des oder der Stößelzylinder (6) sowie die in Gegenhalterichtung wirkenden Druckräume des oder der Gegenhaltezylinder (9), direkt oder indirekt sowie einzeln oder in Gruppen, jeweils mit den beiden Druckräumen zumindest einer hydraulischen

Koppelvorrichtung (17) verbunden sind, diese zumindest ein bewegliches Trennelement (18) zur möglichst leckagefreien Trennung der unterschiedlichen Druckräume sowie zumindest eine mit diesem mittelbar oder unmittelbar verbundene Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft (19) besitzt, sowie eine durch einen entsprechenden Antrieb (20, 28, 39, 45) erzeugte und auf die Vorrichtungen zur Einleitung einer äußeren Kraft (19) wirkende Kraft über diese so auf das oder die beweglichen Trennelemente (18) wirkt, das diese Kraft eine der wirksamen Fläche des oder der beweglichen Trennelemente (18) und der Wirkrichtung der Kraft entsprechende Druckänderung in den Gegenhaltezylindern (9) und damit eine Änderung der Gegenhaltekraft verursacht, und die jeweilige Differenz zwischen der auf den Stößel (2) wirkenden Schließkraft und Gegenhaltekraft zumindest die für den Umformvorgang benötigten Kräfte bereitstellt, sowie eine durch innere und / oder äußere Kräfte verursachte Bewegung des oder der beweglichen Trennelemente (18) zu einer entsprechenden Änderung des Druckflüssigkeitsvolumens in den angeschlossenen Druckräumen von Stößelzylindern (6) und Gegenhaltezylindern (9) führt und somit eine Bewegung des Stößels (2) ermöglicht.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Auslegung der Wirkflächen der beweglichen Trennelemente (18) einerseits und der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder (9) andererseits das hydraulische Übersetzungsverhältnis und somit das Verhältnis zwischen der in die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) eingeleiteten Kräfte und der daraus resultierenden Druckänderungen in den Gegenhaltezylindern (9) frei gewählt werden kann.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) durch geeignete Ventile (42) überbrückt werden können, dadurch eine direkte Verbindung zwischen Gegenhaltezylindern (9) und Stößelkreis (13) hergestellt wird und somit bei Einleitung einer durch eine zusätzliche Vorrichtung (6, 40) erzeugten Kraft in den Stößel (2) dieser verfahren werden kann ohne das hierzu die Einleitung einer äusseren Kraft in die hydraulische Koppelvorrichtungen (17) oder eine Bewegung der beweglichen Trennelemente (18) notwendig ist.

4. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Auslegung der Wirkflächen von Stößelzylinder (6), Gegenhaltezylindern (9) und / oder beweglichen Trennelementen (18) erreicht wird das bei fehlenden äusseren Kräften auf die beweglichen Trennelemente (18) eine Differenz zwischen Schließ- und Gegenhaltekraft entsteht, und diese Kraftdifferenz entweder zur zumindest teilweisen

Kompensation der auf den Stößel (2) wirkenden Gravitationskräfte dient oder es ermöglicht, das der Stößel (2) bei fehlenden äusseren Kräften auf die beweglichen Trennelemente (18) eine bevorzugte Position einnimmt.

5. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Gegenhaltezylindern (9) und den damit verbundenen Druckräumen befindliche Druckflüssigkeitsvolumina durch geeignete Vorrichtungen (24), auch in Verbindung mit mechanischen Verstelleinrichtungen (10), an die für den jeweils benötigten Arbeitshub notwendige Volumina angepasst werden können und somit die wirksamen Kompressionsvolumina minimiert werden können.

6. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei oder auch mehr hydraulische Koppelvorrichtungen (17a, 17b) sowie deren Vorrichtungen zur Einleitung einer äußeren Kraft (19c) so miteinander als auch mit einem gemeinsamen Antrieb zur Erzeugung der äußeren Kraft (20, 28) verbunden sind, das dadurch die Bewegung der beweglichen Trennelemente (18a, 18b) und somit die Bewegung der damit verbundenen Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern synchronisiert erfolgt und dadurch, bei entsprechender Anordnung der Gegenhaltezylinder (9a, 9b) im Pressenrahmen (1), die Kippung des Stößels (2) aufgrund aussermittiger Belastung begrenzt werden kann.

7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflüssigkeitsvolumina in den Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern durch geeignete Vorrichtungen (25, 26) so geändert werden können, das die bei aussermittiger Belastung durch unterschiedliche Kompression der Druckflüssigkeit entstehende Kippung des Stößels (2) kompensiert werden kann und / oder die Drücke und damit die von den einzelnen Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern erzeugten Kräfte gezielt verändert werden können.

8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei hydraulische Koppelvorrichtungen (17a, 17b) vorhanden sind, eine Kippung des Stößels

(2) durch entsprechende Regeleinrichtungen (44) in Verbindung mit geeigneten messtechnischen Einrichtungen (43a, 43b) erfasst wird und die Regeleinrichtungen (44) so auf entsprechende Verstelleinrichtungen der hydraulischen Koppelvorrichtungen (17a, 17b) und / oder deren Antriebe (39) zurückwirken, das dadurch, bei entsprechender Anordnung der Gegenhaltezylinder (9a, 9b) im Pressenrahmen (1), ein paralleles Schließen des Stößels (2) ermöglicht wird.

9. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylindern (9) eine Erhöhung der daraus resultierenden Gegenhaltekraft gegenüber der auf den Stößel (2) wirkenden Schließkraft erreicht wird und die sich dadurch ergebene Kraftdifferenz zum gezielten Abbau einer in den Stößel (2) eingeleiteten Schnittschlagenergie genutzt wird.

10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Einrichtungen (46, 48) zumindest ein Teil der in den Stößel (2) eingeleiteten Schnittschlagenergie zur Einleitung der Öffhungsbewegung wiederverwendet werden kann.

11. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden äusseren Kräfte durch geeignete mechanische bzw. elektromechanisch wirkende Antriebe (28, 39, 45) erzeugt werden.

12. Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Vorrichtungen zur Kraftbegrenzung (29) die von den Antrieben (28) erzeugte und auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden Kräfte und somit auch die in das Werkstück (5) eingeleitete Kraft begrenzt werden kann.

13. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden äussere Kräfte durch geeignete hydraulisch wirkende Antriebe (20) erzeugt werden.

14. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Pressen verwendet wird die eine hydraulische Zieheinrichtung (33) besitzen die für das aktive Gegenzugverfahren geeignet ist, wobei der in Ziehrichtung wirkende Druck in der Zieheinrichtung (33) auf zumindest eine geeignete Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft (36) wirkt, die eine dem Druck entsprechende Kraft auf die beweglichen Trennelemente (18) ausübt, diese Kraft zu einer entsprechende Druckminderung in den Gegenhaltezylindern (9) führt und somit, bei entsprechender Auslegung der Wirkflächen von Zieheinrichtung (33), Gegenhaltezylindern (9), beweglichen Trennelementen (18) und der

Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft (36), eine zumindest teilweise Kompensation der von der Zieheinrichtung (33) über die Ziehmatrize (4c) in den Stößel (2) eingeleiteten Kraft erreicht wird.

15. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) aus Hydraulikzylindern bestehen.

16. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) mindestens zwei, durch getrennte Antriebe (28, 29) erzeugte Kräfte einwirken können, wobei die Bewegung der beweglichen Trennelemente (18) und somit die daraus resultierende Bewegung des Stößels (2) entweder durch entsprechende Auswahl eines der Antriebe (28, 29) oder durch die Überlagerung der Bewegungen mehrerer dieser Antriebe (28, 29) erfolgen kann.

17. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das im Stößelkreis (13) verwendete Druckmittel ein Gas oder Gasgemisch ist.

18. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) aus Hydraulikpumpen bestehen.

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