EP3317545A1 - Hydraulische maschineneinheit sowie verfahren zum betrieb einer derartigen maschineneinheit. - Google Patents

Hydraulische maschineneinheit sowie verfahren zum betrieb einer derartigen maschineneinheit.

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EP3317545A1
EP3317545A1 EP16754171.3A EP16754171A EP3317545A1 EP 3317545 A1 EP3317545 A1 EP 3317545A1 EP 16754171 A EP16754171 A EP 16754171A EP 3317545 A1 EP3317545 A1 EP 3317545A1
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EP
European Patent Office
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piston accumulator
machine unit
piston
working
hydraulic machine
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Withdrawn
Application number
EP16754171.3A
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Inventor
Frank ZENSEN
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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    • F15B2211/775—Combined control, e.g. control of speed and force for providing a high speed approach stroke with low force followed by a low speed working stroke with high force, e.g. for a hydraulic press

Definitions

  • Hydraulic machine unit and method for operating such
  • the invention relates to an operable with different workers, hydraulic machine unit comprising a master cylinder in which a main piston is arranged, at least one propulsion cylinder whose propulsion piston is operatively connected to the main piston, and a pump-piston accumulator system, which a pump system and a Having associated with the pump system piston accumulator, as a hydraulic drive for the master cylinder and the at least one propulsion cylinder.
  • the invention relates to a method for operating a workable with different workers, hydraulic machine unit in which via a pump-piston accumulator system working medium optionally a master cylinder and at least one propulsion cylinder is abandoned, wherein at least for a working stroke via a pump system of the pump piston accumulator Systems working fluid provided in a piston accumulator of the pump piston accumulator system and then at least for the power stroke at least the master cylinder with a working pressure from the piston accumulator acted and at least for a return stroke of the at least one propulsion cylinder subjected to a return stroke from the pump piston accumulator system becomes.
  • Machine unit comprising a master cylinder, in which a main piston is arranged, at least one propulsion cylinder whose propulsion piston is operatively connected to the main piston, and a pump piston accumulator system, which has a pump system and a piston accumulator connected to the pump system, as a hydraulic drive for the master cylinder and the at least one jacking cylinder relatively simple when the machine unit is characterized in that the piston accumulator is hydraulically connected to the master cylinder via a working stroke control valve comprising a proportional pressure reducing valve.
  • Working pressure on the master cylinder and possibly also on the or the advancing cylinder is passed that can be dispensed with complex backpressures on the or the advancing cylinder and in particular the provision of further propulsion cylinder or further propulsion cylinder pairs is not necessary to operate the hydraulic machine unit with different manpower.
  • the or the jacking cylinder may possibly still be controlled accordingly mitgestaltend, so realized without additional structural or structural measures outside of the hydraulic drive more than four different manpower levels
  • the piston accumulator pressure is directed into the or the advancing cylinders both in the master cylinder and on the piston side, in the second stage, on the side or the advancing cylinder is dispensed with and in the third and fourth stage, a back pressure on the annular surfaces the propulsion cylinder or the propulsion cylinder, which can also be done with and without loading the piston surface of the propulsion cylinder or the propulsion cylinder.
  • the return stroke can only be controlled via the pump system of the pump piston accumulator system, since no high volume flows are to be expected here.
  • displacements in the direction of the power stroke if they are slow, are controlled from the pump system of the pump piston accumulator system, as long as the volume flows occurring in this case are sufficiently low and can be handled by the pump system.
  • the piston accumulator is generally used essentially to allow high speeds of the main piston, since large volume flows are needed here. This makes it possible, for example, to reduce the number of pumps and e.g. from twenty-four pumps needed to reduce to eight pumps.
  • the piston accumulator can discharge from a maximum charge pressure to a minimum charge pressure, whereby it is ensured in the process control that the charge pressure of the piston accumulator is greater than the required pressure.
  • Propulsion piston present, so if the piston surface of the propulsion piston for the return stroke and the annular surfaces of the propulsion piston are designed for the power stroke.
  • a proportional pressure reducing valve between the piston accumulator and the master cylinder to reduce the working pressure or the circuit of such a proportional pressure reducing valve between the piston accumulator and the master cylinder to adapt the manpower.
  • the degree of pressure reduction can be infinitely or almost continuously reduced within certain limits, thereby further increasing the freedom in terms of the design of the hydraulic machine unit and thus a standard machine unit to meet a wide range of customer wishes regarding the diversity of the workforce.
  • the proportional pressure reducing valve may be pre-controlled.
  • pilot control and the connection with the piston accumulator it is possible to provide short-term high volume flows in a particularly simple manner.
  • the pilot control takes place by means of a control valve or via a control line, which is structurally simple to implement and can provide the actuating forces to be applied in a relatively simple manner.
  • the proportional pressure reducing valve is lockable so that it can be actively switched on or off. This allows in particular the avoidance of any interference when the proportional pressure reducing valve for any reason, for example, for reasons that will be explained below, should not be used.
  • the proportional pressure reducing valve in the de-energized state is regulated or switched off and / or locked or closed, which in particular serves the operational safety.
  • the working stroke control valve is parallel to the proportional one
  • Pressure reducing valve designed as a directional control valve bypass valve, via which, if the full working pressure is required, the piston accumulator pressure can be provided without additional pressure reduction in the direction of the master cylinder or propulsion cylinder.
  • bypass valve or the bypass is open in its hydraulic, pneumatic or electrical control, if the pressure reducing valve is disabled or otherwise closed by its corresponding control, so malfunctioning on the scheme or control in this regard be avoided can. Possibly. can also corresponding shuttle valves mechanically coupled or combined in a single way valve.
  • the proportional pressure reducing valve is fed back or driven in a closed loop. This allows for precise control of the ultimate working pressure and the resulting workforce.
  • the feedback is preferably plunger paragraph, whereby any
  • Vibration effects or disturbances from the pump system can be limited to a minimum.
  • the pressure can be detected on the plunger side, which can then be fed back in particular on the piston accumulator side. It has been found that any oscillatory effects or disturbances do not play a role here.
  • the proportional pressure reducing valve may in particular comprise a valve, which, preferably during its Reduzierfunktion, goes into a floating position until the reduced pressure coincides with a predetermined desired value, so that extremely high volume flows can be passed. This corresponds to the situation that just the piston accumulator is provided to provide such high volume flows within a very short time at sufficient pressure for the master cylinder. If the reduced pressure or the plunger-side pressure coincides with a predetermined desired value, then preferably the floating position closes and the corresponding reduced pressure is given as working pressure to the cylinders, so that a corresponding specification of the working pressure can be maintained via a feedback or via a closed control loop ,
  • the proportional pressure reducing valve is preferably designed such that it is closed in its normal position against a conventional malfunction. This serves in particular also increased operational safety.
  • Bypass valve is closed in basic position.
  • the proportional pressure reducing valve can be about 40% to 90% of the maximum working force, ie the maximum working pressure and the piston accumulator pressure variable give the cylinders.
  • the latter can also be achieved with unregulated or with simpler pressure reducing valves - possibly even with a higher bandwidth.
  • oil being preferred.
  • water or emulsions or water-oil mixtures can be used.
  • Machine units comprising as a hydraulic drive a pump piston accumulator system.
  • the solutions described above are particularly suitable for hydraulic or hydraulically driven piston-storage system units.
  • machine units or piston-memory system units forming machines implement the solutions described above, especially when very large forming forces, such as pressing forces or similar manpower, are needed and therefore pump-piston accumulator systems are used as drive, in particular also to accordingly to be able to realize large strokes quickly.
  • Corresponding solutions can be used, in particular, in forming machines designed as extrusion presses or forging presses, since in these presses particularly high volume flows and pressures have to be used in the face of the very large plunger cylinders as main cylinder and plunger as main piston.
  • Figure 1 is a schematic representation of a hydraulic machine unit which is operable with different manpower
  • FIG. 2 shows the machine unit according to FIG. 1 at maximum working force
  • FIG. 3 shows the machine unit according to FIGS. 1 and 2 with reduced working force
  • FIG. 4 shows the machine unit according to FIGS. 1 to 3 during the return stroke.
  • the machine unit 1 illustrated in the figures is an extrusion press and comprises a master cylinder 22, also referred to as a plunger cylinder, in which a main piston 32, also referred to as a plunger, is arranged so as to be axially displaceable in a working direction and in a return stroke direction Via a cross member 36 propulsion piston 34 are provided, which are accordingly displaceable in propulsion cylinders 24. It is understood that in different embodiments, if necessary, only a propulsion cylinder, which may possibly also be arranged centrally, may be provided. Because of their lateral arrangement, the propulsion cylinder 24 and the propulsion piston 34 are often referred to as side cylinders or pistons.
  • a hydraulic drive 40 which comprises a pump piston accumulator system 41.
  • the pump piston accumulator system 41 in turn comprises on the one hand a pump system 42, in which a plurality of pumps 43 are connected in parallel via pump lines 77, wherein the number of pumps 43 depends on the required pressures and the quantities of working medium to be handled.
  • the pump piston accumulator system 41 on the other hand comprises a piston accumulator 44, in which working fluid can be provided under pressure in sufficient volume.
  • the hydraulic drive 40 comprises a tank 45, in which expiring
  • the pump system 42 can via a return stroke control valve 46, the annular surfaces of the
  • Propulsion piston 34 are switched by means of a return stroke 76, while it can be switched on via a Häbuchan embarkventil 47 of a main piston line 71, via which the master cylinder 22 can be supplied with a working pressure.
  • Both scaffoldêtventil 46 and the Schwarzan embarkventil 47 are designed as directional control valves in this embodiment and allows the emptying of the main piston line 71 and the return stroke 76 respectively in the tank 45, when the other of these lines is pressurized and this makes sense from hydraulic boundary conditions appears.
  • the main piston line 71 is a proportional valve 49 and a
  • the piston accumulator 44 further comprises sensors 48, which the respective
  • Level in this embodiment, a maximum level and a minimum level detect and output as an electrical signal to the controller.
  • main piston line 71 is still connected to propulsion cylinder lines 75, which in turn are connected to the propulsion cylinders 24, so that working pressure can also be applied to the propulsion cylinders 24.
  • the propulsion cylinder lines 75 and the return strokes 76 may have other valves that can decouple these from the main piston line 71 and zukoppeln to this, if this control reasons in consideration against the correspondingly increased structural complexity in the hydraulic drive 40 and in the electrical or electronic employment makes sense.
  • the working stroke control valve 50 of the present embodiment comprises a proportional pressure reducing valve 52, which with a bypass valve 53 and a control valve 56, wherein the proportional pressure reducing valve 52 disposed in a minor line 73 and is fed back via a control line 78 and the control valve 56 to the piston accumulator 72 and the bypass valve 54 is disposed in a bypass 74 which is connected in parallel with the minor line 73.
  • the working stroke control valve 50 includes the proportional pressure reducing valve 52 and the bypass valve 54 connected in parallel to each other, and the driving valve 56 which can enable the feedback of the proportional pressure reducing valve 52 to the piston accumulator line 72 in the form of a logical directional valve.
  • a path to the return lines 76 can also be selected which can be switched on or off.
  • additional valves are provided, through which the reduced by the proportional pressure reducing valve 52 pressure can be applied separately to the propulsion cylinder 75, in order to increase the variability in terms of manpower in this way, if this given the somewhat increased structural complexity justified.
  • the bypass valve 54 is closed in the basic position, with a corresponding control then prevents simultaneous opening of the valves 52, 54. With open bypass valve 54, the maximum working pressure on the Working stroke control valve 50 are provided. In a different embodiment, it is also conceivable to combine the pressure reducing valve 52 and the bypass valve 54 in a single directional control valve.
  • the proportional valve 49 is closed in the basic position.
  • the bypass valve 54 are closed and the proportional pressure reducing valve 52 and the control valve 56 is opened so that via the control line 78, a feedback of the proportional pressure reducing valve 52 to the piston accumulator 72 and via the proportional pressure reducing valve 52, a corresponding reduced pressure as the working pressure can be provided. Also plunger side, a pressure measurement 81 is made, which makes it possible to control the pressure reducing valve 52.
  • the proportional pressure reducing valve 52 goes during the Reduzierfunktion in a floating position until the reduced pressure coincides with the predetermined setpoint, so that a corresponding specification of the working pressure via a feedback or via a closed loop can be maintained.
  • the hydraulic described above is merely an example and can be configured differently in detail, as long as in particular the piston accumulator 44 can act on the main piston 32 with reduced pressure or via a proportional pressure reducing valve 52.
  • additional lines and valves can be provided in order to represent other operating situations.
  • safety valves and switches as well as other additional measures can still be implemented.
  • the working medium used may be any suitable working medium for a hydraulic system, with oil being used in the present exemplary embodiment. Alternatively, especially water or an emulsion or a water-oil mixture can be used.
  • the working pressure control valve 47 is opened and the return stroke control valve 46 is closed so that the return stroke line 76 to the tank 45 is opened.
  • the valves 52 and 56 are closed and the bypass valve 54 open.
  • the pump system 42 then acts directly on the cylinders 22, 24, while via the proportional valve 49, which ultimately acts as an adjustable diaphragm, the speed of the main piston 32 can be controlled. It is understood that reduced working force levels can possibly be achieved by also opening the return stroke control valve 46 and thus the pump system 42 can also act on the annular surface of the propulsion piston 34.
  • valves may optionally be provided in the advancing cylinder lines 75, which may be closed in order to lower the working force likewise by one step.
  • the working force is reduced via the proportional pressure reducing valve 52, as shown in FIG.
  • the bypass valve 54 is closed and the control valve 56 is opened so that a pressure in the desired manner reduced pressure from the piston accumulator 44, which also acts on the main piston 32 via the proportional valve 49, can be provided on the proportional pressure reducing valve 52.
  • the valve control of the working pressure control valve 47 the gearbox 44 and the proportional valve 49 can then be moved ultimately as at maximum work force to ensure the desired movement of the main piston 32 for a given reduced labor.
  • Control of the propulsion cylinder 24 take place when the main piston ultimately only the required volume from the pump-piston accumulator system 41 and from the piston accumulator 44 possibly at reduced pressure and possibly also with slight suction, gets provided. If necessary, further valves and lines can be provided for this purpose.
  • Return stroke control valve 46 is opened and the Häyakan tenuventil 47 and the proportional valve 49 is closed, so that the main piston line 71 and the propulsion cylinder lines 75 are relieved in the tank 45, while the piston accumulator 44 loses no further pressure.
  • the pump system 42 of the pump piston accumulator system 41 then acts on the annular surfaces of the propulsion piston 24 and pushes the main piston 32 in the return stroke.
  • the piston accumulator 44 is recharged in this time via a separate switchable line, which can otherwise happen naturally during any dead or non-productive times via the piston accumulator line 72 through the proportional valve 49 and the bypass valve 54.
  • a corresponding hydraulic drive for other types of machine units especially in other piston-storage system units or forming machines, for example in forging presses, can be used.
  • Machine unit 50 working stroke control valve

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Abstract

Eine mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbare, hydraulische Maschineneinheit, bei welcher über ein Pumpen-Kolbenspeicher-System Arbeitsmedium wahlweise einem Hauptzylinder und wenigstens einem Vortriebzylinder aufgegeben wird, wobei zumindest für einen Arbeitshub über ein Pumpensystem des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems Arbeitsmedium in ein Kolbenspeicher des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems bereitgestellt und dann zumindest für den Arbeitshub zumindest der Hauptzylinder mit einem Arbeitsdruck aus dem Kolbenspeicher beaufschlagt werden und wobei zumindest für einen Rückhub der wenigstens eine Vortriebzylinder mit einem Rückhubdruck aus dem Pumpen-Kolbenspeicher-System beaufschlagt wird, kann baulich einfach ausgestaltet werden, wenn bei reduzierten Arbeitskräften der Arbeitsdruck gegenüber dem im Kolbenspeicher befindlichen Kolbenspeicherdruck reduziert wird.

Description

Hydraulische Maschineneinheit sowie Verfahren zum Betrieb einer derartigen
Maschineneinheit.
[01] Die Erfindung betrifft eine mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbare, hydraulische Maschineneinheit umfassend einen Hauptzylinder, in welchem ein Hauptkolben angeordnet ist, wenigstens einen Vortriebzylinder, dessen Vortriebkolben mit dem Hauptkolben wirkverbunden ist, und ein Pumpen-Kolbenspeicher-System, welches ein Pumpensystem und einen mit dem Pumpensystem verbundenen Kolbenspeicher aufweist, als hydraulischen Antrieb für den Hauptzylinder und den wenigstens einen Vortriebzylinder. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbaren, hydraulischen Maschineneinheit, bei welchem über ein Pumpen-Kolbenspeicher-System Arbeitsmedium wahlweise einem Hauptzylinder und wenigstens einem Vortriebzylinder aufgegeben wird, wobei zumindest für einen Arbeitshub über ein Pumpensystem des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems Arbeitsmedium in einem Kolbenspeicher des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems bereitgestellt und dann zumindest für den Arbeitshub zumindest der Hauptzylinder mit einem Arbeitsdruck aus dem Kolbenspeicher beaufschlagt werden und wobei zumindest für einen Rückhub der wenigstens eine Vortriebzylinder mit einem Rückhubdruck aus dem Pumpen-Kolbenspeicher-System beaufschlagt wird.
[02] Beispielsweise werden zum Betreiben einer hydraulischen Strangpresse als derartige hydraulische Maschineneinheit mit verschiedenen als Presskräfte bezeichneten Arbeitskräften der oder die Vortriebzylinder auch bei einem Arbeitshub in Rückhubrichtung auf ihren Ringkolben mit dem Arbeitsdruck, der an sich auf den Hauptkolben wirkt, belastet. Auf diese Weise können die Arbeitskräfte entsprechend der Flächenverhältnisse zwischen den Ringflächen der Vortriebzylinder und der Hauptkolbenkolbenfläche reduziert werden. Für eine maximale Arbeitskraft können ergänzend auch die Kolbenflächen des Vortriebzylinders oder der Vortriebzylinder mit dem Arbeitsdruck belastet werden. Weitere Arbeitskraftstufen lassen sich durch weitere Vortriebzylinder, insbesondere aus Gründen der Symmetrie und zur Vermeidung von Kippmomenten durch jeweils weitere Vortriebzylinderpaare, erzielen, welche ergänzend vorgesehen sind und wahlweise dementsprechend betrieben werden können. Aus der EP 0 629 455 Bl ist beispielsweise ein Stauchpressenhauptantrieb bekannt, der jedoch neben einem Hauptkolben und Hauptzylinder lediglich Rückhubkolben und -zylinder umfasst. [03] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, gattungsgemäße Maschineneinheiten sowie gattungsgemäße Betriebsverfahren baulich einfach mit variablen Arbeitskräften auszugestalten.
[04] Die Aufgabe der Erfindung wird durch hydraulische Maschineneinheiten sowie durch Verfahren zum Betrieb derartiger Maschineneinheiten mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
[05] So baut eine mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbare, hydraulische
Maschineneinheit umfassend einen Hauptzylinder, in welchem ein Hauptkolben angeordnet ist, wenigstens einen Vortriebzylinder, dessen Vortriebkolben mit dem Hauptkolben wirkverbunden ist, und ein Pumpen-Kolbenspeicher-System, welches ein Pumpensystem und einen mit dem Pumpensystem verbundenen Kolbenspeicher aufweist, als hydraulischen Antrieb für den Hauptzylinder und den wenigstens einen Vortriebzylinder verhältnismäßig einfach, wenn die Maschineneinheit sich dadurch auszeichnet, dass der Kolbenspeicher über ein ein proportionales Druckreduzierventil umfassendes Arbeitshubsteuerventil hydraulisch mit dem Hauptzylinder verbunden ist.
[06] Ebenso ist es möglich eine entsprechende Maschineneinheit baulich einfach auszugestalten, wenn diese durch ein Verfahren zum Betrieb einer mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbaren, hydraulischen Maschineneinheit, bei welchem über ein Pumpen-Kolbenspeicher- System Arbeitsmedium wahlweise einem Hauptzylinder und wenigstens einem Vortriebzylinder aufgegeben wird, wobei zumindest für einen Arbeitshub über ein Pumpensystem des Pumpen- Kolbenspeicher-Systems Arbeitsmedium in ein Kolbenspeicher des Pumpen-Kolbenspeicher- Systems bereitgestellt und dann zumindest für den Arbeitshub zumindest der Hauptzylinder mit einem Arbeitsdruck aus dem Kolbenspeicher beaufschlagt werden und wobei zumindest für einen Rückhub der wenigstens eine Vortriebzylinder mit einem Rückhubdruck aus dem Pumpen- Kolbenspeicher-System beaufschlagt wird, betrieben wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass bei reduzierten Arbeitskräften der Arbeitsdruck gegenüber dem im Kolbenspeicher befindlichen Kolbenspeicherdruck reduziert wird.
[07] Hierbei bedingt die Druckreduktion des Kolbenspeicherdrucks, bevor dieser als
Arbeitsdruck auf den Hauptzylinder sowie ggf. auch auf den oder die Vortriebzylinder geleitet wird, dass auf komplexe Gegendrucke über den oder die Vortriebzylinder verzichtet werden kann und insbesondere das Vorsehen weiterer Vortriebzylinder bzw. weiterer Vortriebzylinderpaare nicht notwendig ist, um die hydraulische Maschineneinheit mit verschiedenen Arbeitskräften zu betreiben.
[08] Da für den Rückhub ohnehin wenigstens ein Vortriebzylinder vorgesehen ist, versteht es sich, dass der oder die Vortriebzylinder ggf. dennoch entsprechend mitgestaltend angesteuert werden können, sodass ohne ergänzende konstruktive bzw. bauliche Maßnahmen außerhalb des hydraulischen Antriebs mehr als vier verschiedene Arbeitskraftstufen realisiert werden können: bei der ersten Arbeitskraftstufe wird der Kolbenspeicherdruck sowohl in dem Hauptzylinder als auch kolbenseitig in den oder die Vortriebzylinder geleitet, bei der zweiten Stufe wird hierbei auf Seiten des oder der Vortriebzylinder verzichtet und bei der dritten und vierten Stufe erfolgt ein Gegendruck über die Ringflächen des Vortriebzylinders oder der Vortriebzylinder, was ebenfalls mit und ohne Belastung der Kolbenfläche des Vortriebzylinders oder der der Vortriebzylinder geschehen kann. Weitere Arbeitskraftvariationen können dann über die entsprechende Druckreduktion des Kolbenspeicherdrucks zu einem niedrigeren Arbeitsdruck realisiert werden, wobei ohne zusätzliche bauliche Maßnahmen und lediglich durch eine Ergänzung weiterer Hydraulikleitungen und Ventile ggf. auch ein reduzierter Kolbenspeicherdruck lediglich auf den oder die Vortriebzylinder, je nach Anforderungen kolbenseitig oder ringflächenseitig, gegeben werden kann. Hierdurch lässt sich demnach nahezu jede Arbeitskraft realisieren. So können ohne weitere Maßnahmen, insbesondere auch ohne Berücksichtigung unterschiedlicher Ansteuerung des Vortriebzylinders oder der Vortriebzylinder, allein durch die Druckreduktion Arbeitskräfte zwischen ca. 40 % und 90 % der maximalen Arbeitskraft realisieren, wobei die Obergrenze dieses Intervalls durch die Druckverluste über dem Druckreduzierventil gegeben ist. Über weitere Verschaltungen kann dieser Bereich noch, wie bereits vorstehend erläutert und noch nachstehend erläutert werden wird, erweitert werden. Es versteht sich, dass die Vorteile des vorstehend erläuterten ein proportionales Druckreduzierventil umfassenden Arbeitshubsteuerventils auch ohne die über den oder die Vortriebzylinder realisierbaren Arbeitskraftstufen genutzt werden können, um im Arbeitsbereich des proportionalen Druckreduzierventils bei geeigneter Ausgestaltung der gesamten Ansteuerung eine stufenlose Arbeitskraftvariation zu gewährleisten.
[09] Die Reduktion des Kolbenspeicherdrucks gegenüber dem Arbeitsdruck durch eine entsprechende hydraulische Maßnahme, wie ein Druckreduzierventil, ermöglicht mithin ohne komplexe weitere bauliche mechanische Maßnahmen eine Erhöhung der Variabilität hinsichtlich der aufgebrachten Arbeitskräfte der hydraulischen Maschineneinheit. Es versteht sich, dass ausgehend von dieser Grundidee verschiedenste hydraulische Schaltungen in unterschiedlichen Kombinationen vorgesehen sein können, um verschiedene bzw. unterschiedliche Arbeitskraftstufen oder Arbeitskräfte mit einer hinsichtlich der Zahl der Vortriebzylinder minimalistisch aufgebauten hydraulischen Maschineneinheit zu realisieren.
[10] Die größeren Freiheiten hinsichtlich der verschiedenen Arbeitskräfte, mit denen eine derartige hydraulische Maschineneinheit betrieben werden kann, ermöglichen es, eine baugleiche Maschineneinheit ohne konstruktive Änderungen an verschiedene Kundenwünsche anzupassen, da lediglich die vom Kunden gewünschten Arbeitskraftstufen kombinatorisch aus den verschiedenen hydraulischen Schaltungswegen passend angesteuert werden brauchen. Im Rahmen der Variabilität des Druckreduzierventils können die Arbeitskräfte stufenlos gewählt werden.
[11] Vorzugsweise wird - je nach konkreter Umsetzung der vorliegenden Erfindung - der Rückhub lediglich über das Pumpensystem des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems angesteuert werden, da hier keine hohen Volumenströme zu erwarten sind. Ebenso können Verlagerungen in Richtung des Arbeitshubs, wenn diese langsam erfolgen, aus dem Pumpensystem des Pumpen- Kolbenspeicher-Systems angesteuert werden, solange die hierbei auftretenden Volumenströme ausreichend gering sind und von dem Pumpensystem bewältigt werden können. Der Kolbenspeicher dient in der Regel im Wesentlichen dazu, hohe Geschwindigkeiten des Hauptkolbens zu ermöglichen, da hier große Volumenströme benötigt werden. Dieses ermöglicht es beispielweise die Zahl der Pumpen zu reduzieren und z.B. von vierundzwanzig benötigten Pumpen auf acht Pumpen zu reduzieren.
[12] Der Kolbenspeicher kann sich von einem maximalen Ladedruck bis zu einem minimalen Ladedruck entladen, wobei in der Verfahrensführung sichergestellt wird, dass der ladedruck des Kolbenspeichers größer als der benötigte Druck ist.
[13] Es versteht sich, dass diese Vorteile auch bei einer Wirkrichtungsumkehr der
Vortriebkolben vorliegen, wenn also die Kolbenfläche der Vortriebkolben für den Rückhub und die Ringflächen der Vortriebkolben für den Arbeitshub ausgelegt sind.
[14] Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines proportionalen Druckreduzierventils zwischen dem Kolbenspeicher und dem Hauptzylinder zur Reduktion des Arbeitsdrucks bzw. die Schaltung eines derartigen proportionalen Druckreduzierventils zwischen den Kolbenspeicher und den Hauptzylinder zur Anpassung der Arbeitskräfte. Über ein derartiges proportionales Druckreduzierventil lässt sich der Grad der Druckreduktion in gewissen Grenzen stufenlos bzw. nahezu stufenlos reduzieren, wodurch sich die Freiheiten hinsichtlich der Auslegung der hydraulischen Maschineneinheit weiter erhöhen und mithin eine Standartmaschineneinheit vielfältigen Kundenwünschen hinsichtlich der Verschiedenheit der Arbeitskräfte gerecht werden kann.
[15] Insbesondere kann das proportionale Druckreduzierventil vorgesteuert sein. Durch das Vorsteuern und die Verbindung mit dem Kolbenspeicher ist es möglich, kurzfristig hohe Volumenströme auf besonders einfache Weise bereitzustellen.
[16] Vorzugsweise erfolgt das Vorsteuern mittels eines Ansteuerungsventils bzw. über eine Ansteuerleitung, was baulich einfach umzusetzen ist und auf relativ einfache Weise die aufzubringenden Stellkräfte bereitstellen kann.
[17] Vorzugsweise ist das proportionale Druckreduzierventil sperrbar, sodass es aktiv zu- oder weggeschaltet werden kann. Dieses ermöglicht insbesondere die Vermeidung etwaiger Interferenzen, wenn das proportionale Druckreduzierventil aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise aus nachfolgend noch erläuterten Gründen, nicht zur Anwendung kommen soll.
[18] Um das proportionale Druckreduzierventil sperrbar auszubilden, kann dieses insbesondere mit einem sperrenden Wegeventil kombiniert sein, was dementsprechend eine baulich einfache Umsetzung ermöglicht.
[19] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das proportionale Druckreduzierventil in stromlosen Zustand ausgeregelt bzw. ausgeschaltet und/oder gesperrt bzw. geschlossen, was insbesondere der Betriebssicherheit dient.
[20] Vorzugsweise umfasst das Arbeitshubsteuerventil parallel zu dem proportionalen
Druckreduzierventil ein als Wegeventil ausgebildetes Bypassventil, über welches, wenn der volle Arbeitsdruck benötigt wird, der Kolbenspeicherdruck ohne zusätzliche Druckreduktion in Richtung Hauptzylinder bzw. Vortriebzylinder zur Verfügung gestellt werden kann.
[21] Ebenso ist es dementsprechend vorteilhaft, dass bei maximalen Arbeitskräften das
Arbeitsmedium über einen Bypass dem Hauptzylinder bzw. dem oder den Vortriebzylindern aufgegeben wird.
[22] Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Bypassventil bzw. der Bypass in über seine hydraulische, pneumatische oder elektrische Ansteuerung offen ist, wenn das Druckreduzierventil über seine entsprechende Ansteuerung gesperrt oder sonstwie geschlossen ist, sodass über die Regelung oder Steuerung diesbezüglich Fehlfunktionen vermieden werden können. Ggf. können auch entsprechende Wechselventile mechanisch gekoppelt bzw. in einem einzigen Wegeventil kombiniert werden.
[23] Vorzugsweise ist bzw. wird das proportionale Druckreduzierventil rückgekoppelt bzw. in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert. Dieses ermöglicht eine genaue Kontrolle des letztlich wirkenden Arbeitsdrucks und der hieraus resultierenden jeweiligen Arbeitskräfte.
[24] Hierbei erfolgt die Rückkopplung vorzugsweise plungerseitig, wodurch etwaige
Schwingungseffekte oder auch Störungen aus dem Pumpensystem auf ein Minimum begrenzt werden können. Zur Rückkopplung kann beispielsweise plungerseitig der Druck erfasst werden, der dann insbesondere kolbenspeicherseitig rückgekoppelt werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass etwaige Schwingeffekte oder Störungen hier keine Rolle spielen. Insbesondere ist es denkbar, die Rückkopplung über ein Wegeventil, ggf. auch über ein Logik- Wegeventil als Ansteuerungsventil auszugestalten, sodass das proportionale Druckreduzierventil dann entlastet werden kann, wenn es nicht gebraucht und ausgesteuert oder -geschaltet bzw. gesperrt ist.
[25] Das proportionale Druckreduzierventil kann insbesondere ein Ventil umfassen, welches, vorzugsweise während seiner Reduzierfunktion, in eine Schwimmstellung geht, bis der geminderte Druck mit einem vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, so dass extrem hohe Volumenströme geleitet werden können. Dieses entspricht der Situation, dass gerade der Kolbenspeicher vorgesehen ist, derartig hohe Volumenströme innerhalb kürzester Zeit bei ausreichendem Druck für den Hauptzylinder zur Verfügung zu stellen. Stimmt der geminderte Druck bzw. der plungerseitige Druck mit einem vorgegebenen Sollwert überein, so schließt sich vorzugsweise die Schwimmstellung und der entsprechende Minderdruck wird als Arbeitsdruck den Zylindern aufgegeben, sodass eine entsprechende Vorgabe des Arbeitsdrucks über ein Rückkopplung bzw. über einen geschlossenen Regelkreis eingehalten werden kann.
[26] Wie bereits vorstehend dargelegt, ist vorliegend das proportionale Druckreduzierventil vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es entgegen einer konventionellen Minderfunktion in seiner Grundstellung geschlossen ist. Dieses dient insbesondere auch einer erhöhten Betriebssicherheit.
[27] Aus dem vorstehend genannten Grunde ist es dementsprchend vorteilhaft, wenn das
Bypassventil in Grundstellung geschlossen ist. [28] Es versteht sich, dass, wenn besondere Umstände, wie beispielsweise eine
Krafterhöhung im Rückhub, dieses erzwingen, auch mehr als ein bzw. zwei Vortriebzylinder vorgesehen sein können, wobei dann die erheblichen baulichen Aufwandreduktionen dementsprechend in ihrem Vorteil verloren gehen. Gleichwohl bleibt die hohe Flexibilität in der Wahl der Arbeitskraftstufen bzw. Arbeitskräfte. Baulich besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn genau zwei Vortriebzylinder vorgesehen sind, da sie bereits über die Druckminderung ohne große weitere bauliche Maßnahmen eine entsprechende Arbeitskraftreduktion gewährleisten lässt. Ebenso versteht es sich, dass durch das Vorsehen lediglich genau eines Vortriebzylinders eine baulich äußerst einfache Umsetzung möglich ist.
[29] Insbesondere über das proportionale Druckreduzierventil lassen sich ungefähr 40 % bis 90 % der maximalen Arbeitskraft, also des maximalen Arbeitsdrucks bzw. des Kolbenspeicherdrucks variabel den Zylindern aufgeben. Letzteres lässt sich allerdings auch mit ungeregelten bzw. mit einfacheren Druckreduzierventilen - ggf. noch mit einer höheren Bandbreite - realisieren.
[30] Als Arbeitsmedium kann jedes für eine Hydraulik geeignete Arbeitsmedium zur
Anwendung kommen, wobei Öl zu bevorzugen ist. Alternativ können insbesondere auch Wasser oder Emulsionen bzw. Wasser-Öl-Gemische zur Anwendung kommen.
[31] Die vorgeschriebenen Lösungen eignen sich insbesondere für hydraulische
Maschineneinheiten, die als hydraulischen Antrieb ein Pumpen-Kolbenspeicher-System umfassen. Dementsprechend eignen sich die vorstehend beschriebenen Lösungen insbesondere für hydraulische bzw. hydraulisch angetriebene Kolben-Speicher-Systemeinheiten. Insbesondere sind als entsprechende Maschineneinheiten bzw. Kolben-Speicher-Systemeinheiten Umformmaschinen die vorstehend beschriebenen Lösungen umsetzen, gerade wenn sehr große Umformkräfte, wie Presskräfte oder ähnliche Arbeitskräfte, benötigt werden und deswegen Pumpen-Kolbenspeicher-Systeme als Antrieb zum Einsatz kommen, insbesondere auch um entsprechend große Hübe schnell realisieren zu können. Entsprechende Lösungen können insbesondere bei als Strangpressen oder Schmiedepressen ausgebildeten Umformmaschinen zum Einsatz kommen, da bei diesen Pressen besonders hohe Volumenströme und Drücke angesichts der sehr großen Plungerzylinder als Hauptzylinder und Plunger als Hauptkolben zur Anwendung kommen müssen. So arbeiten derartige Pressen bei Kolbenspeicher mit einem maximalen Ladedruck über 250 HPa (bar), insbesondere über 300 HPa bzw. über 320 HPa. Nach einer Entnahme bzw. nach einem Pressvorgang sind in einem entsprechenden Kolbenspeicher in der Regel nach wie vor mehr als 50 % des maximalen Ladedrucks zu finden. [32] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
[33] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Maschineneinheit, die mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbar ist;
Figur 2 die Maschineneinheit nach Figur 1 bei maximaler Arbeitskraft;
Figur 3 die Maschineneinheit nach Figuren 1 und 2 bei reduzierter Arbeitskraft; und Figur 4 die Maschineneinheit nach Figuren 1 bis 3 beim Rückhub.
[34] Die in den Figuren dargestellte Maschineneinheit 1 ist eine Strangpresse und umf asst einen auch als Plungerzylinder bezeichneten Hauptzylinder 22, in welchem ein auch als Plunger bezeichneter Hauptkolben 32 in eine Arbeitsrichtung und in eine Rückhubrichtung axial verlagerbar angeordnet ist, wobei an dem Hauptkolben 32 über einen Querholm 36 Vortriebkolben 34 vorgesehen sind, die dementsprechend in Vortriebzylindern 24 verlagerbar sind. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen ggf. auch lediglich ein Vortriebzylinder, der ggf. auch zentral angeordnet sein kann, vorgesehen sein kann. Wegen ihrer seitlichen Anordnung werden die Vortriebzylinder 24 und die Vortriebkolben 34 häufig auch als Seitenzylinder bzw. -kolben bezeichnet.
[35] Um den Hauptkolben 32 und die Vortriebkolben 34 anzutreiben, ist ein hydraulischer Antrieb 40 vorgesehen, der ein Pumpen-Kolbenspeicher-System 41 umf asst. Das Pumpen-Kolbenspeicher-System 41 seinerseits umf asst zum Einen ein Pumpensystem 42, in welchem mehrere Pumpen 43 über Pumpenleitungen 77 parallel geschaltet sind, wobei die Zahl der Pumpen 43 von den benötigten Drücken und den zu bewältigenden Mengen an Arbeitsmedium abhängt. Darüber hinaus umf asst das Pumpen-Kolbenspeicher-System 41 zum Anderen einen Kolbenspeicher 44, in welchem Arbeitsmedium unter Druck in ausreichender Volumenmenge bereitgestellt werden kann.
[36] Ebenso umfasst der hydraulische Antrieb 40 einen Tank 45, in welchem ablaufendes
Arbeitsmedium aufgefangen und aus welchem die Pumpen 43 Arbeitsmedium aufnehmen können. [37] Das Pumpensystem 42 kann über ein Rückhubsteuerventil 46 den Ringflächen der
Vortriebkolben 34 mittels einer Rückhubleitung 76 aufgeschaltet werden, während es über ein Arbeitsdruckansteuerventil 47 einer Hauptkolbenleitung 71, über welche der Hauptzylinder 22 mit einem Arbeitsdruck versorgt werden kann, aufgeschaltet werden kann. Sowohl das Rückhubsteuerventil 46 als auch das Arbeitsdruckansteuerventil 47 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Wegeventile ausgestaltet und ermöglicht das Entleeren der Hauptkolbenleitung 71 bzw. der Rückhubleitung 76 jeweils in den Tank 45, wenn die jeweils andere dieser Leitungen mit Druck beaufschlagt ist und dieses aus hydraulischen Randbedingungen sinnvoll erscheint.
[38] Die Hauptkolbenleitung 71 ist über ein Proportional ventil 49 und ein
Arbeitshubsteuerventil 50 mit einer Kolbenspeicherleitung 72 verbunden, welche ihrerseits mit dem Kolbenspeicher 44 verbunden ist. Auf diese Weise kann an sich in bekannter Weise der Druck bzw. das Volumen aus dem Kolbenspeicher 44 über das Proportionalventil 49 und das Arbeitshubsteuerventil 50 den Zylindern 22, 24 aufgegeben oder aber der Kolbenspeicher 44 von dem Pumpensystem 42 beladen werden, wobei das Proportionalventil 49 insbesondere dazu dient, ein zu schnelles Entleeren des Kolbenspeichers 44 zu verhindern und wobei das Arbeitshubsteuerventil 50 in vorliegendem Ausführungsbeispiel in besonderer Weise ausgestaltet ist, wie nachfolgend erläutert werden wird. Wenn der Hauptkolben 32 arbeitet, wird dem Kolbenspeicher 44 dementsprechend ein Entnahmevolumen 60 entnommen.
[39] Der Kolbenspeicher 44 umfasst des Weiteren Sensoren 48, welche den jeweiligen
Füllstand, bei diesem Ausführungsbeispiel einen maximalen Füllstand und einen minimalen Füllstand, erfassen und als elektrisches Signal der Steuerung ausgeben.
[40] Darüber hinaus ist die Hauptkolbenleitung 71 noch mit Vortriebzylinderleitungen 75 verbunden, welche ihrerseits mit den Vortriebzylindern 24 verbunden sind, sodass Arbeitsdruck auch den Vortriebzylindern 24 aufgegeben werden kann.
[41] Es versteht sich, dass - je nach konkreter Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels
- die Vortriebzylinderleitungen 75 und auch die Rückhubleitungen 76 weitere Ventile aufweisen können, die diese von der Hauptkolbenleitung 71 abkoppeln bzw. zu dieser zukoppeln können, wenn dieses aus ansteuertechnischen Gründen in Abwägung gegen den dementsprechend erhöhten baulichen Aufwand in dem hydraulischen Antrieb 40 und in dessen elektrischer bzw. elektronischer Anstellung sinnvoll erscheint.
[42] In Abgrenzung zum Stand der Technik umfasst das Arbeitshubsteuerventil 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein proportionales Druckreduzierventil 52, welches mit einem sperrenden Wegeventil 53 kombiniert ist, ein Bypassventil 54 sowie ein Ansteuerungsventil 56, wobei das proportionale Druckreduzierventil 52 in einer Minderleitung 73 angeordnet und über eine Ansteuerleitung 78 und das Ansteuerungsventil 56 mit der Kolbenspeicherleitung 72 rückgekoppelt ist und das Bypassventil 54 in einem Bypass 74 angeordnet ist, der parallel zu der Minderleitung 73 geschaltet ist. Dementsprechend umfasst das Arbeitshubsteuerventil 50 das proportionale Druckreduzierventil 52 und das Bypassventil 54, die parallel zueinander geschaltet sind, sowie das Ansteuerungsventil 56 welche die Rückkopplung des proportionalen Druckreduzierventils 52 zu der Kolbenspeicherleitung 72 in Form eines logischen Wegeventils ermöglichen bzw. unterbrechen kann.
[43] Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Bypass 74 mit möglichst wenig
Druckverlust, also möglichst gradlinig - ausgestaltet, da über den Bypass 74 und das Bypassventil 54, welches ebenfalls als Wegeventil ausgebildet ist, der maximale Arbeitsdruck bereitgestellt werden soll, weswegen mögliche Druckverluste zwischen dem Kolbenspeicher 44 und der Hauptkolbenleitung 71 bzw. den Vortriebzylinderleitungen 75 auf ein Minimum begrenzt werden sollen.
[44] Es versteht sich, dass beispielsweise von dem proportionalen Druckreduzierventil 52 auch ein zu- oder abschaltbarer Weg zu den Rückhubleitungen 76 gewählt werden kann. Ebenso ist es denkbar, dass zusätzliche Ventile vorgesehen sind, durch welche der durch das proportionale Druckreduzierventil 52 geminderte Druck separat den Vortriebzylinderleitungen 75 aufgegeben werden kann, um auf diese Weise die Variabilität hinsichtlich der Arbeitskraft noch zu erhöhen, wenn dieses angesichts des etwas erhöhten baulichen Aufwands gerechtfertigt erscheint. Ebenso ist es denkbar, für diese Zwecke ein weiteres proportionales Druckreduzierventil 52, ggf. auch mit einem separaten Ansteuerungsventil 56, vorzusehen.
[45] Es versteht sich des Weiteren, dass auch das Rückhubsteuerventil 46 und das
Arbeitsdruckansteuerventil 47 etwas anders oder aber mit anderen Stellen gekoppelt sein kann, ohne dass die Vorteile einer Druckreduktion zwischen Kolbenspeicher 44 und den Zylindern 22, 24 verloren gehen.
[46] Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel sind das proportionale Druckreduzierventil
52 und das Ansteuerungsventil 56 derart geschaltet, dass diese in Grundstellung jeweils über eine Wegeventilstellung geschlossen sind. Auch das Bypassventil 54 ist in Grundstellung geschlossen, wobei eine entsprechende Ansteuerung dann ein gleichzeitiges Öffnen der Ventile 52, 54 verhindert. Bei geöffnetem Bypassventil 54 kann der maximale Arbeitsdruck über das Arbeitshubsteuerventil 50 bereitgestellt werden. In einer abweichenden Ausführungsform ist es auch denkbar, das Druckreduzierventil 52 und das Bypassventil 54 in einem einzigen Wegeventil zu kombinieren. Auch das Proportionalventil 49 ist in der Grundstellung geschlossen.
[47] Soll eine gegenüber dem maximalen Arbeitsdruck und der hieraus resultierenden
Arbeitskraft reduzierte Arbeitskraft bereitgestellt werden, werden das Bypassventil 54 geschlossen und das proportionale Druckreduzierventil 52 sowie das Ansteuerungsventil 56 geöffnet, sodass über die Ansteuerleitung 78 eine Rückkopplung des proportionalen Druckreduzierventil 52 zu der Kolbenspeicherleitung 72 erfolgen und über das proportionale Druckreduzierventil 52 ein entsprechender reduzierter Druck als Arbeitsdruck bereitgestellt werden kann. Auch wird plungerseitig eine Druckmessung 81 vorgenommen, die es ermöglicht, das Druckreduzierventil 52 anzusteuern.
[48] Das proportionale Druckreduzierventil 52 geht während der Reduzierfunktion in eine Schwimmstellung bis der geminderte Druck mit dem vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, sodass eine entsprechende Vorgabe des Arbeitsdrucks über eine Rückkopplung bzw. über einen geschlossenen Regelkreis eingehalten werden kann.
[49] Wie unmittelbar ersichtlich, wird der geminderte Druck auf der in Bezug auf das
Arbeitsmedium ablaufenden Seite, also hauptkolbenseitig gemessen und auf das Druckreduzierventil 52 rückgeführt.
[50] Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebene Hydraulik lediglich ein Beispiel ist und im Detail auch anders ausgeführt sein kann, solange insbesondere der Kolbenspeicher 44 mit reduziertem Druck bzw. über ein proportionales Druckreduzierventil 52 auf den Hauptkolben 32 wirken kann. Insbesondere können noch ergänzende Leitungen und Ventile vorgesehen sein, um noch andere Betriebssituationen darstellen zu können. Ebenso versteht es sich, dass noch Sicherheitsventile und -Schalter sowie andere zusätzliche Maßnahmen realisiert sein können. Ebenso versteht es sich, dass als Arbeitsmedium jedes für eine Hydraulik geeignete Arbeitsmedium zur Anwendung kommen kann, wobei bei vorliegendem Ausführungsbeispiel Öl zur Anwendung kommt. Alternativ können insbesondere auch Wasser oder eine Emulsion bzw. ein Wasser-Öl-Gemisch zur Anwendung kommen.
[51] Soll der Hauptkolben 32 mit maximaler Arbeitskraft in Arbeitshubrichtung 65 bewegt werden, so werden hierzu, wie in Figur 2 dargestellt, das Arbeitsdruckansteuerventil 47 geöffnet und das Rückhubsteuerventil 46 geschlossen, so dass die Rückhubleitung 76 zum Tank 45 geöffnet ist. Ebenso werden die Ventile 52 und 56 geschlossen und das Bypassventil 54 geöffnet. Das Pumpensystem 42 wirkt dann unmittelbar auf die Zylinder 22, 24, während über das Proportionalventil 49, welches letztlich als verstellbare Blende wirkt, die Geschwindigkeit des Hauptkolbens 32 beherrscht werden kann. Es versteht sich, dass reduzierte Arbeitskraftstufen ggf. erreicht werden können, indem das Rückhubsteuerventil 46 ebenfalls geöffnet und so das Pumpensystem 42 auch auf die Ringfläche der Vortriebkolben 34 wirken kann. Ebenso können ggf. noch Ventile in den Vortriebzylinderleitungen 75 vorgesehen sein, die ggf. geschlossen werden, um die Arbeitskraft ebenfalls um eine stufenartig herabzusenken.
[52] Eigentlich wird jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Arbeitskraft über das proportionale Druckreduzierventil 52 reduziert, wie in Figur 3 dargestellt. Hierzu wird das Bypassventil 54 geschlossen und das Ansteuerungsventil 56 geöffnet, so dass an dem proportionalen Druckreduzierventil 52 ein in gewünschter Weise reduzierter Druck aus dem Kolbenspeicher 44, der ebenfalls über das Proportionalventil 49 auf den Hauptkolben 32 wirkt, bereitgestellt werden kann. Hinsichtlich der Ventilsteuerung des Arbeitsdruckansteuerventils 47, des Rückhubsteuerventils 46 und des Proportionalventils 49 kann dann letztlich wie bei maximaler Arbeitskraft verfahren werden, um die gewünschte Bewegung des Hauptkolbens 32 bei gegebener reduzierter Arbeitskraft zu gewährleisten.
[53] Ggf. kann für einen Schnellhub in Arbeitshubrichtung 65 auch nur eine hydraulische
Ansteuerung der Vortriebzylinder 24 erfolgen, wenn der Hauptkolben letztlich lediglich das benötigte Volumen aus dem Pumpen-Kolbenspeicher-System 41 bzw. aus dem Kolbenspeicher 44 ggf. bei reduziertem Druck und ggf. auch unter leichtem Ansaugen, bereitgestellt bekommt. Hierfür können ggf. noch weitere Ventile und Leitungen vorgesehen sein.
[54] Für den Rückhub in Rückhubrichtung 66 werden, wie in Figur 4 dargestellt, das
Rückhubsteuerventil 46 geöffnet und das Arbeitsdruckansteuerventil 47 sowie das Proportional ventil 49 geschlossen, so dass die Hauptkolbenleitung 71 und die Vortriebzylinderleitungen 75 in den Tank 45 entlastet werden, während der Kolbenspeicher 44 keinen weiteren Druck verliert. Das Pumpensystem 42 des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems 41 wirkt dann auf die Ringflächen der Vortriebkolben 24 und schiebt den Hauptkolben 32 in Rückhubrichtung. Es ggf. denkbar, dass in dieser Zeit über eine separate zuschaltbare Leitung der Kolbenspeicher 44 wieder aufgeladen wird, was ansonsten natürlich während etwaige Tot- oder Nebenzeiten auch über die Kolbenspeicherleitung 72 durch das Proportionalventil 49 und das Bypassventil 54 geschehen kann. [55] Es versteht sich, dass statt bei der vorstehend beschriebenen, als Strangpresse ausgebildeten Maschineneinheit ein entsprechender hydraulischer Antrieb auch bei anderen Arten von Maschineneinheiten, insbesondere bei anderen Kolben-Speicher-Systemeinheiten bzw. Umformmaschinen, beispielsweise bei Schmiedepressen, zur Anwendung kommen kann.
Bezugszeichenliste:
Maschineneinheit 50 Arbeitshubsteuerventil
52 proportionales Druckreduzierventil Hauptzylinder 53 sperrendes Wegeventil
Vortriebzylinder 25 54 Bypassventil
56 Ansteuerungsventil
Hauptkolben
Vortriebkolben 60 Entnahmevolumen
Querholm 65 Arbeitshubrichtung
30 66 Rückhubrichtung
ölhydraulischer Antrieb
Pumpen-Kolbenspeicher-System 71 Hauptkolbenleitung
Pumpensystem 72 Kolbenspeicherleitung
Pumpe 73 Minderleitung
Kolbenspeicher 35 74 Bypass
Tank 75 Vortriebzylinderleitung
Rückhubsteuerventil 76 Rückhubleitung
Arbeitsdruckansteuerventil 77 Pumpenleitung
Sensor 78 Ansteuerleitung
Proportionalventil 40
81 Druckmessung

Claims

Patentansprüche :
1. Mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbare, hydraulische Maschineneinheit (1) umfassend einen Hauptzylinder (22), in welchem ein Hauptkolben (32) angeordnet ist, wenigstens einen Vortriebzylinder (24), dessen Vortriebkolben (34) mit dem Hauptkolben (32) wirkverbunden ist, und ein Pumpen-Kolbenspeicher-System (41), welches ein Pumpensystem (42) und einen mit dem Pumpensystem (42) verbundenen Kolbenspeicher (44) aufweist, als hydraulischen Antrieb (40) für den Hauptzylinder (22) und den wenigstens einen Vortriebzylinder (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenspeicher (44) über ein ein proportionales Druckreduzierventil (52) umfassendes Arbeitshubsteuerventil (50) hydraulisch mit dem Hauptzylinder (22) verbunden ist.
2. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch genau zwei Vortriebzylinder (24).
3. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitshubsteuerventil (50) parallel zu dem proportionalen Druckreduzierventil (52) ein als Wegeventil ausgebildetes Bypassventil (54) umfasst.
4. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) sperrbar, insbesondere mit einem sperrenden Wegeventil (53) kombiniert, ist.
5. Verfahren zum Betrieb einer mit verschiedenen Arbeitskräften betreibbaren, hydraulischen Maschineneinheit (1), bei welchem über ein Pumpen-Kolbenspeicher- System (41) ein fluides Arbeitsmedium wahlweise einem Hauptzylinder (22) und wenigstens einem Vortriebzylinder (24) aufgegeben wird, wobei zumindest für einen Arbeitshub über ein Pumpensystem (42) des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems (41) Arbeitsmedium in einem Kolbenspeicher (44) des Pumpen-Kolbenspeicher-Systems (41) bereitgestellt und dann zumindest für den Arbeitshub zumindest der Hauptzylinder (22) mit einem Arbeitsdruck aus dem Kolbenspeicher (44) beaufschlagt werden und wobei zumindest für einen Rückhub der wenigstens eine Vortriebzylinder (24) mit einem Rückhubdruck aus dem Pumpen-Kolbenspeicher-System (41) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei reduzierten Arbeitskräften der Arbeitsdruck gegenüber dem im Kolbenspeicher (44) befindlichen Kolbenspeicherdruck reduziert wird.
6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch genau zwei Vortriebzylinder (24).
7. Betriebsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei maximalen Arbeitskräften das Arbeitsmedium über einen Bypass (74) dem Hauptzylinder (22) bzw. dem wenigstens einen Vortriebzylinder (24) aufgegeben wird.
8. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduktion des Arbeitsdrucks ein proportionales Druckreduzierventil (52) zwischen den Kolbenspeicher (44) und den Hauptzylinder (22) geschaltet wird.
9. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) plungerseitig rückgekoppelt ist bzw. wird.
10. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 9 bzw.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert ist bzw. wird.
11. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 9 bis 10 bzw.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) ein Ventil umfasst, welches, vorzugsweise während seiner Reduzierfunktion, in eine Schwimmstellung geht, bis der geminderte Druck mit einem vorgegebenen Sollwert übereinstimmt.
12. Hydraulische Maschineneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 9 bis 11 bzw.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) vorgesteuert ist bzw. wird.
13. Hydraulische Maschineneinheit (1) bzw. Betriebsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das proportionale Druckreduzierventil (52) mittels eines Ansteuerungsventils (56) und/oder über eine Ansteuerleitung (78) vorgesteuert ist bzw. wird.
14. Hydraulische Maschineneinheit (1) bzw. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Maschineneinheit (1) eine Kolben-Speicher-Systemeinheit, insbesondere eine Umformmaschine, vorzugsweise Strangpresse, insbesondere eine Stahlstrangpresse, bzw. eine Schmiedepresse, insbesondere eine Freiformschmiedpresse, ist.
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