EP3417178B1 - Double acting double rod cylinder for an extrusion press - Google Patents
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- EP3417178B1 EP3417178B1 EP17702621.8A EP17702621A EP3417178B1 EP 3417178 B1 EP3417178 B1 EP 3417178B1 EP 17702621 A EP17702621 A EP 17702621A EP 3417178 B1 EP3417178 B1 EP 3417178B1
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Definitions
- a hydraulic fluid connection is preferably provided with a hydraulic fluid line which pierces the cylinder lock and / or the cylinder head support of the corresponding end side.
- the hydraulic fluid line with the hydraulic fluid connection is in fluid connection with the corresponding pressure chamber and supplies it with hydraulic fluid.
- FIG 4 shows an alternative embodiment of a synchronous cylinder 1 according to the invention, in which, unlike in the first embodiment according to FIGS Figures 1 to 3 a bypass device 50 in the form of a bypass line 103 is arranged outside the housing and connects the pressure chambers 42 to one another via respective bypass valves 52.
- the bypass line 103 replaces the annular gap between the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 according to the embodiments of FIG Figures 1 to 3 .
- the bypass line 103 has the same technical effects as the annular gap 51 according to the embodiments of FIG Figures 1 to 3 .
- the Figure 5 shows an embodiment of a synchronous cylinder 1 not according to the invention in a side view and one along the line AA from Figure 5 sectioned frontal view. From the front view according to Figure 5b it can be seen that four bypass lines 103a-d are arranged inside the housing of the synchronous cylinder 1 outside the outer cylinder 10. These bypass lines 103a-d replace the bypass line 103 according to FIG Figure 4 in its entirety the annular gap 51 according to the embodiments of FIG Figures 1 to 3 .
- the bypass lines 103a-d connect in the same way as the bypass line 103 according to FIG Figure 4 the pressure chambers 42 of the synchronous cylinder 1.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gleichgangzylinder, vorzugsweise zur Verwendung in einer Umformeinrichtung, insbesondere Pressanlage, Strangpressanlage oder Ringwalzanlage.The invention relates to a synchronous cylinder, preferably for use in a forming device, in particular a pressing plant, extrusion plant or ring rolling plant.
Strangpress- und Ringwalzanlagen sind Vorrichtungen zur plastischen Umformung von Werkstoffen, etwa vorgewärmten Schwer- oder Leichtmetallblöcken, mittels einer gezielten Kraftanwendung. So wird im Fall einer Strangpressanlage etwa ein solcher Schwer- oder Leichtmetallblock, auch als Bolzen bezeichnet, mittels eines hydraulisch betriebenen Pressstempels durch eine sogenannte Matrize getrieben, wodurch ein Halbzeug mit einem bestimmten, definierten Profil hergestellt wird. Solche Strangpressanlagen gehen beispielsweise aus der
Neben der eigentlichen Kraftanwendung zur Umformung des Werkstücks, weisen derartige Anlagen typischerweise Antriebe zum Verfahren bzw. Positionieren des Aufnehmers mit der Matrize oder anderer Anlagenkomponenten auf. Herkömmlich wird der Blockaufnehmer mittels Hydraulikzylinderüber große Hübe konfiguriert und in Position gebracht. So wird beispielsweise der Aufnehmer auf diese Weise zwischen einer Position zum Blockwechsel und einer vorderen Endposition, der Arbeitsposition, an der das Abdichten oder Anpressen, Lüften und Strippen erfolgt, bewegt. Alternativ kommen Elektromotoren zum Einsatz, welche den Aufnehmer zwischen der Blockwechselposition und der Arbeitsposition bewegen.In addition to the actual application of force for reshaping the workpiece, systems of this type typically have drives for moving or positioning the transducer with the die or other system components. Conventionally, the block pick-up is configured and brought into position over long strokes by means of hydraulic cylinders. For example, the pick-up is moved in this way between a position for changing blocks and a front end position, the working position at which sealing or pressing, venting and stripping takes place. Alternatively, electric motors are used, which move the pick-up between the block change position and the working position.
Im Falle der Verwendung von Elektromotoren sind innere Kräfte der Hydraulikzylinder zu überwinden. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von Gleichgangzylindern, bei denen aufgrund ihrer Bauweise - zwei geführte Kolbenstangen plus Kolben, gegebenenfalls Hohlzylinderkolben - neben Strömungsverlusten relativ mechanische Reibkräfte zu überwinden sind. Andererseits sind Gleichgangzylinder in den besprochenen Umformeinrichtungen nützlich, da sie über ihren gesamten Hub vom Schlepp- in den Arbeitsbetrieb umgestellt werden können.If electric motors are used, internal forces in the hydraulic cylinders must be overcome. This is particularly true when using synchronous cylinders, in which due to their design - two guided piston rods plus pistons, possibly hollow cylinder pistons - in addition to flow losses, relatively mechanical frictional forces must be overcome. On the other hand, synchronous cylinders are useful in the shaping devices discussed, since they can be switched from towing to working mode over their entire stroke.
Die
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Gleichgangzylinder bereitzustellen, der bei einer kompakten, langlebigen Bauart von einem Fremdantrieb vorzugsweise im Elektro- oder Pneumatikmotor oder aber ein Hydraulikzylinder oder dergleichen verlustarm, effizient und schnell verfahrbar ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Umformeinrichtung, vorzugsweise eine Pressanlage, Strangpressanlage oder eine Ringwalzanlage, anzugeben, die bei kompakter, langlebiger Bauart ein effizientes und schnelles Verfahren der Anlage zwischen einer Arbeitskonfiguration und einer oder mehreren anderen Konfigurationen realisiert.One object of the invention is to provide a synchronous cylinder which, with a compact, long-lasting design, can be moved efficiently and quickly by an external drive, preferably in an electric or pneumatic motor or a hydraulic cylinder or the like. A further object is to specify a forming device, preferably a pressing system, extrusion system or a ring rolling system, which, with a compact, long-lasting design, realizes an efficient and fast movement of the system between a working configuration and one or more other configurations.
Gelöst werden die Aufgaben mit einem Gleichgangzylinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie einer Umformeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The objects are achieved with a synchronous cylinder with the features of
Der erfindungsgemäße Gleichgangzylinder ist ein Hydraulikzylinder, er weist einen Außenzylinder und einen darin eingebrachten und konzentrisch dazu angeordneten Innenzylinder auf. In den Innenzylinder ist ein verschiebbarer, doppeltwirkender Arbeitskolben eingebracht. Bei doppeltwirkenden Hydraulikzylindern bzw. Arbeitskolben gibt es zwei gegenüberliegende Kolbenflächen, die mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Der Hydraulikzylinder hat dadurch zwei aktive Bewegungsrichtungen. Dazu unterteilt der Arbeitskolben den Innenzylinder in zwei Druckkammern und ist von beiden Druckkammern mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbar. Herrscht eine Druckdifferenz zwischen den beiden Druckkammern, wirkt eine Arbeitskraft auf den Arbeitskolben. Der Arbeitskolben ist ferner mit einer Kolbenstange verbunden oder mit einer solchen integral bzw. einstückig ausgebildet, wobei die Kolbenstange vorzugsweise aus beiden Enden des Außenzylinders herausragt und dort geführt wird, etwa mittels endseitig angebrachten Zylinderverschlüssen. Ein Ringspalt zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder und/oder eine andere Direktverbindung, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Bypass-Leitungen, sind vorhanden.The synchronous cylinder according to the invention is a hydraulic cylinder, it has an outer cylinder and an inner cylinder introduced therein and arranged concentrically therewith. A displaceable, double-acting working piston is inserted into the inner cylinder. In the case of double-acting hydraulic cylinders or working pistons, there are two opposite piston surfaces to which hydraulic fluid is applied. As a result, the hydraulic cylinder has two active directions of movement. For this purpose, the working piston divides the inner cylinder into two pressure chambers and a hydraulic fluid can be applied from both pressure chambers. If there is a pressure difference between the two pressure chambers, a work force acts on the working piston. The working piston is also connected to a piston rod or formed integrally or in one piece with such, the piston rod preferably protruding from both ends of the outer cylinder and guided there, for example by means of cylinder locks attached to the ends. There is an annular gap between the inner cylinder and the outer cylinder and / or another direct connection, for example in the form of one or more bypass lines.
Ferner weist der Gleichgangzylinder eine Umgehungseinrichtung mit zwei Umgehungsventilen auf, die an den entgegengesetzten Seiten des Arbeitskolbens vorgesehen sind. Der oben genannte Ringspalt und/oder die wenigstens eine Bypass-Leitung sind Bestandteil der Umgehungseinrichtung. Die Umgehungseinrichtung ist so eingerichtet, dass bei einer bestimmten Stellung oder Position der Umgehungsventile, die hier als Umgehungsstellung bezeichnet wird, eine Fluidverbindung zwischen den beiden Druckkammern über den Ringspalt und/oder die wenigstens eine Bypass-Leitung hergestellt ist und in einer anderen Stellung oder Position der Umgehungsventile, die hier als Arbeitsstellung bezeichnet wird, keine solche Fluidverbindung (innerhalb des Gleichgangzylinders) hergestellt ist. In anderen Worten: die Umgehungsstellung erlaubt einen Fluidaustausch zwischen den Druckkammern, indem Hydraulikfluid von einer Druckkammer über den Ringspalt und/oder die wenigstens eine Bypass-Leitung in die andere Druckkammer strömt, während ein solcher Fluidaustausch in der Arbeitsstellung unterbunden wird.Furthermore, the synchronous cylinder has a bypass device with two bypass valves which are provided on the opposite sides of the working piston. The above-mentioned annular gap and / or the at least one bypass line are part of the bypass device. The bypass device is set up so that in a certain position or position of the bypass valves, which is referred to here as bypass position, a fluid connection is established between the two pressure chambers via the annular gap and / or the at least one bypass line and in another position or position the bypass valve, which is referred to here as the working position, no such fluid connection (within the synchronous cylinder) is established. In other words: the bypass position allows a fluid exchange between the pressure chambers in that hydraulic fluid flows from one pressure chamber via the annular gap and / or the at least one bypass line into the other pressure chamber, while such a fluid exchange is prevented in the working position.
Der beschriebene Gleichgangzylinder weist eine kompakte Bauart auf, bei der eine Umgehungsfunktion, auch als Bypass-Funktion bezeichnet, auf technisch einfache Weise realisiert ist. Die Ringleitung, die durch die konzentrischen Zylinder - Innenzylinder und Außenzylinder - hergestellt ist, erlaubt eine verlustarme Umgehungsströmung. Gleiches gilt, zusätzlich zu der Ringleitung oder alternativ hierzu auch für die wenigstens eine Bypass-Leitung außerhalb des Zylinder-Gehäuses. Der Arbeitskolben lässt sich somit energiesparend, verlustarm und schnell von einem Fremdantrieb bewegen. Durch die Gleichgangbauweise kann der Hydraulikzylinder in jeder Hubstellung die volle Auslegungskraft entwickeln.The synchronous cylinder described has a compact design in which a bypass function, also referred to as a bypass function, is implemented in a technically simple manner. The ring line, which is created by the concentric cylinders - inner cylinder and outer cylinder - allows a low-loss bypass flow. Same goes, in addition to the ring line or, alternatively, also for the at least one bypass line outside the cylinder housing. The working piston can thus be moved quickly and energy-efficiently by an external drive. Thanks to the synchronous construction, the hydraulic cylinder can develop its full design force in every stroke position.
Aufgrund der oben beschrieben technischen Wirkungen und Vorteile ist der Gleichgangzylinder besonders vorteilhaft im Bereich der Umformeinrichtungen, insbesondere Pressanlagen, Strangpressanalgen oder Ringwalzanlagen anwendbar. Die Strangpressanlagen nehmen hierbei eine herausgehobene Stellung ein, da dort ein rasches Verfahren des Aufnehmers oder gegebenenfalls anderer Anlagenteile über einen großen Hub wünschenswert ist. Der erfindungsgemäße Gleichgangzylinder kombiniert hierbei auf synergetische Weise einen Arbeitsbetrieb und einen Schleppbetrieb über den gesamten Hub. Insbesondere lässt sich der Gleichgangzylinder über den gesamten Hub zwischen dem Arbeitsbetrieb und dem Schleppbetrieb umschalten, also jenem Betrieb, in dem die Umgehungsventile in die Umgehungsstellung gebracht sind und der Gleichgangzylinder von einem Fremdantrieb, etwa einem oder mehreren Elektromotoren, bewegt wird. Dabei sind die Strömungsverluste und die innere Reibung des Gleichgangzylinders gemindert, sodass der Schleppbetrieb kraftsparend, energieeffizient und schnell durchgeführt werden kann.Due to the technical effects and advantages described above, the synchronous cylinder can be used particularly advantageously in the area of forming devices, in particular pressing systems, extrusion systems or ring rolling systems. The extrusion plants occupy a prominent position here, since there a rapid movement of the transducer or possibly other plant parts over a large stroke is desirable. The synchronous cylinder according to the invention here combines in a synergetic manner a working mode and a towing mode over the entire stroke. In particular, the synchronous cylinder can be switched over the entire stroke between working mode and towing mode, i.e. that operation in which the bypass valves are brought into the bypass position and the synchronous cylinder is moved by an external drive, such as one or more electric motors. The flow losses and the internal friction of the synchronous cylinder are reduced, so that the towing operation can be carried out in a power-saving, energy-efficient and fast manner.
Vorzugsweise ist die Kolbenstange so ausgestaltet, dass sie sich auf beiden Seiten vom Arbeitskolben erstreckt und auf beiden Seiten den gleichen Durchmesser aufweist. Auf diese Weise lässt sich der Gleichgangzylinder auf technisch besonders einfache Weise realisieren, da bei einem zylindrischen Arbeitskolben die Kontaktflächen zur Beaufschlagung mit dem Hydraulikfluid auf beiden Seiten gleichgroß sind. Auf einen strömungstechnisch nachteiligen hohlzylindrischen Kolben kann verzichtet werden. Vorzugsweise wird hierbei zumindest eines der Umgehungsventile auf der Kolbenstange geführt, dieses umgibt die Kolbenstange vorzugsweise ringförmig, und zum Umschalten zwischen der Umgehungsstellung und der Arbeitsstellung wird das Umgehungsventil in diesem Fall axial verschoben. So wird die Kolbenstange synergetisch als Führung und damit gewissermaßen als Bestandteil des Umgehungsventils genutzt. Dadurch vereinfacht sich der technische Aufbau des Gleichgangzylinders, die Fehleranfälligkeit ist vermindert.The piston rod is preferably designed such that it extends from the working piston on both sides and has the same diameter on both sides. In this way, the synchronous cylinder can be implemented in a technically particularly simple manner, since in the case of a cylindrical working piston the contact surfaces for exposure to the hydraulic fluid are the same size on both sides. A hollow cylindrical piston, which is disadvantageous in terms of flow, can be dispensed with. In this case, at least one of the bypass valves is preferably guided on the piston rod, this preferably surrounds the piston rod in an annular manner, and in this case the bypass valve is axially displaced to switch between the bypass position and the working position. In this way, the piston rod is used synergistically as a guide and thus to a certain extent as a component of the bypass valve. This simplifies the technical structure of the synchronous cylinder and reduces the susceptibility to errors.
Vorzugsweise ist bzw. wird zumindest eines der Umgehungsventile mittels einer Feder in die Umgehungsstellung oder die Arbeitsstellung, besonders bevorzugt in die Umgehungsstellung, vorgespannt. Grundsätzlich kann die Betätigung des Umgehungsventils auf verschiedene Weise erfolgen, so etwa elektrisch, magnetisch, hydraulisch und/oder mechanisch. Das Umgehungsventil sollte allerdings von außen ansteuerbar sein. Indem das Umgehungsventil zu einer Seite hin vorgespannt ist, vereinfacht sich der Aufbau, denn eine aktive Betätigung muss technisch nur entlang der anderen Richtung realisiert werden. Besonders bevorzug ist das Umgehungsventil in der Arbeitsstellung fest fixierbar, damit es nicht unbeabsichtigt, etwa durch den Druck in der Druckkammer in die Umgehungsstellung gebracht wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Feder zur Rückstellung oder Vorspannung des Umgehungsventils innenliegend, d. h. zumindest teilweise innerhalb des Außenzylinders, bevorzugt vollständig innerhalb des Gehäuses bzw. vollständig innerhalb des durch Kopfabschnitte kopfseitig abgeschlossenen Gleichgangzylinders vorgesehen.Preferably, at least one of the bypass valves is or is pretensioned by means of a spring into the bypass position or the working position, particularly preferably into the bypass position. In principle, the bypass valve can be actuated in various ways, for example electrically, magnetically, hydraulically and / or mechanically. The bypass valve should, however, be controllable from the outside. Since the bypass valve is preloaded on one side, the structure is simplified, because active actuation only has to be implemented technically along the other direction. Particularly preferably, the bypass valve can be fixedly fixed in the working position so that it is not brought into the bypass position unintentionally, for example by the pressure in the pressure chamber. According to a particularly preferred embodiment, the spring for resetting or biasing the bypass valve is located on the inside, i. H. provided at least partially within the outer cylinder, preferably completely within the housing or completely within the synchronous cylinder closed on the head side by head sections.
Vorzugsweise ist zumindest eines der Umgehungsventile hydraulisch betätigbar, um eine fehlerunanfällige, dauerhafte technische Lösung zu schaffen. Besonders bevorzugt werden die Vorspannung durch eine Feder und die hydraulische Lösung kombiniert. Zum Zweck der hydraulischen Betätigung steht das Umgehungsventil mit einem Betätigungsfluid in Kontakt, das über eine Betätigungsleitung, gegebenenfalls mit einer Betätigungskammer, und einen dafür geeigneten Anschluss am Gleichgangzylinder zugeführt wird.Preferably, at least one of the bypass valves can be operated hydraulically in order to create a permanent technical solution that is not prone to faults. Particularly preferably, the preload is combined by a spring and the hydraulic solution. For the purpose of hydraulic actuation, the bypass valve is in contact with an actuation fluid, which is supplied via an actuation line, possibly with an actuation chamber, and a suitable connection on the synchronous cylinder.
Die Umgehungseinrichtung weist zwei Umgehungsventile auf, die an den entgegengesetzten Seiten des Arbeitskolbens vorgesehen sind. Dadurch lässt sich der Umgehungsweg über den Ringspalt und/oder die wenigstens eine Bypass-Leitung technisch einfach realisieren. Besonders bevorzugt kommt hierbei ein im Wesentlichen spiegelsymmetrischer Aufbau der Umgehungseinrichtung, gegebenenfalls des gesamten Gleichgangzylinders zur Anwendung, um die Krafteigenschaften zu homogenisieren. Das bzw. die Umgehungsventile sind vorzugsweise an den Endbereichen bzw. den Kopfseiten des Gleichgangzylinders vorgesehen, wodurch der Hub maximiert wird. Die Umgehungsventile können zusammen mit den Kolbenflächen und dem Innenzylinder einen Teil jener Wände bereitstellen, welche die Druckkammern ausbilden.The bypass device has two bypass valves which are provided on the opposite sides of the working piston. As a result, the bypass route via the annular gap and / or the at least one bypass line can be implemented in a technically simple manner. Particularly preferably, an essentially mirror-symmetrical structure of the bypass device, possibly of the entire synchronous cylinder, is used in order to homogenize the force properties. The bypass valve or valves are preferably provided at the end regions or the head sides of the synchronous cylinder, whereby the stroke is maximized. The Bypass valves, along with the piston surfaces and the inner cylinder, can provide part of the walls that form the pressure chambers.
Der Außenzylinder ist an seinen Endabschnitten jeweils vorzugsweise mit einem Zylinderverschluss verschlossen. Der Innenzylinder ist an seinen Endabschnitten jeweils vorzugsweise mittels eines Zylinderkopfträgers relativ zum Außenzylinder fixiert. Dazu ist der Innenzylinder in axialer Richtung vorzugsweise kürzer ausgebildet als der Außenzylinder. Die Bezeichnungen "Endseite", "Kopfseite" und "Stirnseite" werden synonym verwendet und meinen die äußeren Abschnitte des Gleichgangzylinders, in axialer Richtung gesehen.The outer cylinder is preferably closed at its end sections with a cylinder lock. The inner cylinder is preferably fixed at its end sections relative to the outer cylinder by means of a cylinder head carrier. For this purpose, the inner cylinder is preferably made shorter in the axial direction than the outer cylinder. The terms "end side", "head side" and "front side" are used synonymously and mean the outer sections of the synchronous cylinder, seen in the axial direction.
Vorzugsweise ist ein Hydraulikfluid-Anschluss mit einer Hydraulikfluid-Leitung, welche den Zylinderverschluss und/oder den Zylinderkopfträger der entsprechenden Endseite durchstößt, vorgesehen. Die Hydraulikfluid-Leitung mit dem Hydraulikfluid-Anschluss steht mit der entsprechenden Druckkammer in Fluidverbindung und versorgt diese mit Hydraulikfluid.A hydraulic fluid connection is preferably provided with a hydraulic fluid line which pierces the cylinder lock and / or the cylinder head support of the corresponding end side. The hydraulic fluid line with the hydraulic fluid connection is in fluid connection with the corresponding pressure chamber and supplies it with hydraulic fluid.
Die Zylinderkopfträger können Komponenten sein, welche sowohl zur Herstellung und Definition der Umgehungseinrichtung, vorzugsweise des Ringspalts beitragen, als auch die Hydraulikfluid-Leitungen tragen bzw. beinhalten können. Als weitere Funktion können sie den technischen Aufbau der Umgehungsventile unterstützen, denn bevorzugt stehen die Umgehungsventile sowohl mit der Kolbenstange als auch mit dem entsprechenden Zylinderkopfträger in Kontakt. So vereinfacht sich der Aufbau des Gleichgangzylinders erheblich, seine Fehleranfälligkeit ist vermindert.The cylinder head supports can be components which both contribute to the production and definition of the bypass device, preferably the annular gap, and which can also carry or contain the hydraulic fluid lines. As a further function, they can support the technical structure of the bypass valves, because the bypass valves are preferably in contact with both the piston rod and the corresponding cylinder head carrier. This simplifies the structure of the synchronous cylinder considerably and reduces its susceptibility to errors.
Vorzugsweise weisen die beiden Zylinderkopfträger jeweils eine oder mehrere Umgehungsleitungen auf, welche eine Fluidverbindung zwischen den Druckkammern und dem Ringspalt und/oder der wenigstens einen Bypass-Leitung herstellen. In diesem Fall verschließen die Umgehungsventile in der Arbeitsstellung vorzugsweise die Fluidverbindung zwischen der entsprechenden Druckkammer und der entsprechenden Umgehungsleitung und öffnen diese Fluidverbindung in der Umgehungsstellung.The two cylinder head supports preferably each have one or more bypass lines which establish a fluid connection between the pressure chambers and the annular gap and / or the at least one bypass line. In this case, the bypass valves in the working position preferably close the Fluid connection between the corresponding pressure chamber and the corresponding bypass line and open this fluid connection in the bypass position.
Wenngleich die Erfindung besonders bevorzugt im technischen Umfeld von Strangpressanlagen zum Einsatz kommt, kann die Erfindung auch in anderen Bereichen umgesetzt werden, etwa im Bereich der Walzwerke oder von allgemein Einrichtungen zum plastischen Umformen harter Werkstücke, wie etwa Metallblöcken oder Blechen. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung.Although the invention is particularly preferred in the technical field of extrusion plants, the invention can also be implemented in other areas, for example in the area of rolling mills or generally devices for plastic deformation of hard workpieces, such as metal blocks or sheets. Further advantages and features of the present invention can be seen from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described there can be implemented alone or in combination with one or more of the features set out above, provided the features do not contradict one another. The following description of the preferred exemplary embodiments takes place with reference to the accompanying drawings.
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Die
Figur 1 zeigt den Längsschnitt eines Gleichgangzylinders in einer ersten Ausführungsform der Erfindung.TheFigure 1 shows the longitudinal section of a synchronous cylinder in a first embodiment of the invention. -
Die
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnitts durch einen Gleichgangzylinder mit einem abgewandelten Aufbau.TheFigure 2 shows a detail of a longitudinal section through a synchronous cylinder with a modified structure. -
Die
Figur 3 zeigt die Einbaulage eines Gleichgangzylinders in der Strangpressanlage.TheFigure 3 shows the installation position of a synchronous cylinder in the extrusion plant. -
Die
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer äußeren Bypass-Leitung.TheFigure 4 shows a further embodiment of the invention with an external bypass line. -
Figur 5 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Vielzahl in den Gleichgangzylinder integrierter Bypass-Leitungen.Figure 5 shows an embodiment not according to the invention with a large number of bypass lines integrated in the synchronous cylinder.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der
Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.Identical, similar or identically acting elements are provided with identical reference symbols, and a repetitive description of these elements is in some cases dispensed with in order to avoid redundancies.
Die
Der Hydraulikzylinder 1 weist einen hohlen Außenzylinder 10, einen hohlen Innenzylinder 20, links und rechts jeweils einen Kopfabschnitt 30 und eine Kolbenstange 40 mit einem integrierten oder damit verbundenen Arbeitskolben 41 auf. Der Kopfabschnitt 30 hat einen Zylinderkopfträger 31 und einen Zylinderverschluss 33, wodurch der Hydraulikzylinder 1 an beiden Enden verschlossen ist und der Innenzylinder 20 relativ zum Außenzylinder 10 fixiert ist. Der Innenzylinder 20 ist in den Außenzylinder 10 eingebracht, beide liegen konzentrisch zueinander, sodass ein Ringspalt 51, der Bestandteil einer später im Detail beschriebenen Umgehungs- oder Bypasseinrichtung 50 ist, zwischen dem Innenzylinder 20 und dem Außenzylinder 10 ausgebildet ist. Der Arbeitskolben 41 ist verschiebbar im Innenzylinder 20 gelagert. Die Kolbenstange 40 erstreckt sich auf beiden Seiten des Arbeitskolbens 41, durchstößt die jeweiligen Kopfabschnitte 30 und wird durch diese geführt. Nicht näher beschriebene, doch in der
Links und rechts des Arbeitskolbens 41 befinden sich Druckkammern 42, die von dem Arbeitskolben 41, dem Innenzylinder 20 und kopfseitigen Komponenten, wie etwa einem Zylinderkopfträger 31 und einem später beschriebenen Umgehungsventil 52, umgeben sind und dadurch definiert werden. Der Arbeitskolben 41 wird von einem Druckmittel bzw. Hydraulikfluid - etwa einem Hydrauliköl - von beiden Seiten beaufschlagt, das sich in den Druckkammern 42 befindet. Das Hydraulikfluid wird über Bohrungen oder Leitungen, hier als Hydraulikfluid-Leitungen 32 bezeichnet, in die Druckkammern 42 zugeführt. Die Hydraulikfluid-Leitungen 32 erstrecken sich durch die beiden Kopfabschnitte 30. Die Hydraulikfluid-Leitungen 32 können einen Hydraulikfluid-Anschluss 32', eine Hydraulikfluid-Ringleitung 32" und andere Komponenten, die geeignet sind, das unter Druck stehende Hydraulikfluid den Druckkammern 42 sicher zuzuführen, zu verteilen und abzuleiten, aufweisen oder damit fluidtechnisch verbunden sein.Left and right of the working
Eine Druckdifferenz des Hydraulikfluids zwischen den beiden Druckkammern 42 bewirkt eine Kraft auf den Arbeitskolben 41, die zu einer Verschiebung des Arbeitskolbens 41 in axialer Richtung und damit der Kolbenstange 40 führen kann. Dazu findet ein Zustrom von Hydraulikfluid in eine der beiden Druckkammern 42, über die betreffende Hydraulikfluid-Leitung 32, und eine Verdrängung des Hydraulikfluids in der anderen Druckkammer 42 statt, wobei Hydraulikfluid über die andere Hydraulikfluid-Leitung 32 abgegeben wird. Indem die Beaufschlagungsfläche des Arbeitskolbens 41 auf beiden Seiten gleichgroß ist, wirkt der Hydraulikzylinder 1 als Gleichgangzylinder, der auch als Gleichlaufzylinder bezeichnet wird. Diese Betriebsart wird als Arbeitsmodus bezeichnet, zur Unterscheidung von einer im Folgenden beschriebenen Schlepp-Betriebsart, die eine drucklose oder druckarme Verschiebung des Arbeitskolbens 41 ermöglicht.A pressure difference in the hydraulic fluid between the two
Zur schnellen, drucklosen Bewegung des Arbeitskolbens 41 - etwa zum Einstellen oder Justieren eines Aufnehmers in einer Strangpressanlage - weist der Hydraulikzylinder 1 eine Umgehungseinrichtung 50 auf. Diese umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ringspalt 51, die zwei Umgehungsventile 52, Umgehungsleitungen 53, die mit dem Ringspalt 51 in Fluidverbindung stehen, und Betätigungseinrichtungen 54. Die beiden Umgehungsventile 52 sind auf der Kolbenstange 40, im Bereich der beiden Kopfabschnitte 30 geführt und öffnen und verschließen die Umgehungsleitungen 53, indem sie von der Betätigungseinrichtung 54 in axialer Richtung betätigt, d.h. verschoben werden. Bei geöffnetem Umgehungsventil 52 kann das Hydraulikfluid von der betreffenden Hydraulikkammer 42 in die nahegelegene Umgehungsleitung 53 treten, von dort aus gelangt das Hydraulikfluid in den Ringspalt 51. Wenn beide Umgehungsventile 52 geöffnet sind, lässt sich der Arbeitskolben 41 auf diese Weis kraftlos oder kraftarm verschieben, da eine Fluidverbindung zwischen beiden Druckkammern 42, über die Umgehungsleitungen 53 und den Ringspalt 51 besteht. Dabei ermöglicht der Ringspalt 51 durch seine äußere Anordnung und ringförmige Gestalt ein strömungstechnisch besonders optimales Verhalten.For the rapid, pressureless movement of the working piston 41 - for example for setting or adjusting a transducer in an extrusion press - the
Die Betätigung der Umgehungsventile 52 erfolgt über die Betätigungseinrichtungen 54. Diese weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine mittels einer Feder vorgespannte Betätigungsstange 54', die sich durch den betreffenden Kopfabschnitte 30 erstreckt und mit dem Umgehungsventil 52 verbunden ist, und einen Betätigungshydraulikabschnitt 54" mit einem Betätigungsanschluss 54''', einer Bohrung und einer Kammer (ohne Bezugszeichen) auf. Indem das Umgehungsventil 52 vorgespannt wird, hier beispielsweise mittels der Feder, wird das Umgehungsventil 52 automatisch in eine Vorzugsstellung gebracht. Indem über den Betätigungsanschluss 54''' ein Fluid in den Betätigungshydraulikabschnitt 54" eingebracht oder abgelassen wird, wird das Betätigungsventil 52 betätigt.The actuation of the
Die Umgehungeinrichtung 50 zum drucklosen oder druckarmen Verfahren des Arbeitskolbens 41 ist mittels des oben beschriebenen Ringspalts 51 realisiert, der durch die konzentrischen Hohlzylinder 10 und 20 außen um den Arbeitskolben 41 herumführt. Diese technische Lösung ist platzsparend und im Hinblick auf die Strömungsverhältnisse ausgezeichnet, denn der Ringspalt 51 weist die geringsten Strömungsverluste im Vergleich zu anderen Lösungen auf. Die hier beispielhaft dargestellten, auf der Kolbenstange 40 geführten, dazu konzentrischen, ringförmigen Umgehungsventile 52 erlauben ein schnelles und sicheres Umschalten der Betriebsarten des Hydraulikzylinders 1. Ein gezieltes Steuern der Überströmung des Hydraulikfluids zwischen den beiden Druckkammern 42, bzw. vom Ringspalt 51 in die Druckkammern 42 wird so auf technische einfache, fehlerunanfällige und langlebige Weise realisiert. Ferner weist die hier dargestellte technische Lösung eine geringe Anzahl hydraulischer Anschlüsse auf, wodurch sich der Betrieb des Hydraulikzylinders 1 weiter vereinfacht.The
Die
Im Unterschied zum Gleichgangzylinder der
Durch die schlanke Ausführung kann der Gleichgangzylinder 1 durch einen Zylinderholm einer Strangpressanlage geführt werden. Aus diesem Grund ist der Hydraulikzylinder 1 besonders bevorzugt im Bereich der Strangpressanlagen einsetzbar, insbesondere zur Realisierung der Aufnehmer-Kinematik, einschließlich der Kraftfunktion. Er weist den großen Vorteil auf, dass er durch die drucklose Verstellung über den gesamten Hub vom Schlepp- in den Arbeitsbetrieb umgestellt werden kann. Somit ist der Gleichgangzylinder 1 in der Lage, in allen Positionen etwaige Elektromotoren zur Schnellverfahrung über den kompletten Hub mit der vollen Zylinderkraft zu unterstützen.Due to the slim design, the
Die Einbaulage des Gleichgangzylinders 1 in einer Strangpressanlage 100 ist in der
Die
Nicht alle der im Rahmen der beispielhaften Ausführungsformen dargestellten technischen Merkmale müssen für die Erfindung wesentlich sein. So lässt sich beispielsweise der Zustrom und Abstrom zwischen dem Ringspalt 51 und den Druckkammern 42 anders als mittels der hier dargestellten Umgehungsleitungen 53 realisieren. Auch die Umgehungsventile 52 können anders aufgebaut und/oder positioniert sein, wenngleich die dargelegte technische Lösung bevorzugt ist.Not all of the technical features presented in the context of the exemplary embodiments have to be essential for the invention. For example, the inflow and outflow between the
- 11
- GleichgangzylinderSynchronous cylinder
- 1010
- AußenzylinderOuter cylinder
- 2020th
- InnenzylinderInner cylinder
- 3030th
- KopfabschnittHead section
- 3131
- ZylinderkopfträgerCylinder head carrier
- 3232
- Hydraulikfluid-LeitungHydraulic fluid line
- 32'32 '
- Hydraulikfluid-AnschlussHydraulic fluid connection
- 32"32 "
- Hydraulikfluid-RingleitungHydraulic fluid ring line
- 3333
- ZylinderverschlussCylinder lock
- 4040
- KolbenstangePiston rod
- 4141
- ArbeitskolbenWorking piston
- 4242
- DruckkammernPressure chambers
- 5050
- UmgehungseinrichtungBypass device
- 5151
- RingspaltAnnular gap
- 5252
- UmgehungsventilBypass valve
- 5353
- UmgehungsleitungBypass line
- 5454
- BetätigungseinrichtungActuator
- 54'54 '
- BetätigungsstangeOperating rod
- 54"54 "
- BetätigungshydraulikabschnittActuation hydraulic section
- 54'''54 '' '
- BetätigungsanschlussActuation connection
- 5555
- Feder zur Vorspannung des UmgehungsventilsSpring to preload the bypass valve
- 100100
- StrangpressanlageExtrusion line
- 101101
- ZylinderholmCylinder spar
- 102102
- AufnehmerTransducer
- 103103
- Bypass-LeitungBypass line
Claims (11)
- Synchronous cylinder (1), preferably for an extruder, comprising an outer cylinder (10), an inner cylinder (20) installed therein and arranged concentrically therewith, a double-acting work piston (41) provided in the inner cylinder to be displaceable and a bypass device (50) with at least one bypass valve (52), wherein the work piston (41) divides the inner cylinder (20) into two pressure chambers (412) and can be loaded with a hydraulic fluid from both pressure chambers (42), wherein the bypass device (50) is so arranged that in a bypass setting of the bypass valve (52) a fluid connection between the two pressure chambers (42) is produced by way of a direct connection, preferably at least one bypass line, and in a work setting of the bypass valve (52) no such fluid connection is present, characterised in that the bypass device (50) comprises two bypass valves (50) respectively provided on opposite sides of the work piston (41).
- Synchronous cylinder (1) according to claim 1, characterised in that the direct connection, preferably the bypass line, is arranged between the outer cylinder and the inner cylinder of the synchronous cylinder (1).
- Synchronous cylinder (1) according to one of claims 1 and 2, characterised in that the bypass line is arranged outside the synchronous cylinder housing.
- Synchronous cylinder (1) according to any one of the preceding claims, characterised in that at least one of the bypass valves (52) is biased by means of spring (55) into the bypass setting or the work setting, preferably the bypass setting.
- Synchronous cylinder (1) according to claim 4, characterised in that the spring (55) for resetting or biasing the bypass valve (52) is provided partly or completely in the outer cylinder, preferably completely within the synchronous cylinder (1) closed at the head side by head sections (30).
- Synchronous cylinder (1) according to any one of the preceding claims, characterised in that at least one of the bypass valves (52) is hydraulically actuable.
- Synchronous cylinder (1) according to any one of the preceding claims, characterised in that the outer cylinder (10) is closed at each of its end sections by a respective cylinder closure (33), the inner cylinder (20) is fixed at each of its end sections relative to the outer cylinder (10) by means of a respective cylinder head support (31), and a respective hydraulic fluid connection (32') and hydraulic fluid line (32), which are formed in the cylinder closure (33) and/or cylinder head support (31) of the corresponding side, are provided at each of the two ends.
- Synchronous cylinder (1) according to claim 7, characterised in that the two cylinder head supports (31) each have one or more bypass ducts (53) producing a fluid connection between the pressure chambers (42) and the annular gap (51).
- Synchronous cylinder (1) according to any one of the preceding claims, characterised in that the bypass valves (52) are in contact not only with the piston rod (40), but also with the corresponding cylinder head support (31) and in the work setting close and in the bypass setting open the fluid connection between the corresponding pressure chamber (42) and the corresponding bypass duct (53).
- Reshaping device, preferably press, extruder or ring roller, with one or more synchronous cylinders (1) according to any one of the preceding claims.
- Reshaping device according to claim 10, characterised in that one or more electric motors are provided for adjusting the synchronous cylinder (1).
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