EP3880975B1 - Elektrohydrostatisches aktuatorsystem - Google Patents

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EP3880975B1
EP3880975B1 EP19790498.0A EP19790498A EP3880975B1 EP 3880975 B1 EP3880975 B1 EP 3880975B1 EP 19790498 A EP19790498 A EP 19790498A EP 3880975 B1 EP3880975 B1 EP 3880975B1
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EP
European Patent Office
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hydraulic
chamber
valve
electro
main
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EP19790498.0A
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EP3880975A1 (de
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Sascha DANY
Rainer Kohlhaas
Kristof SCHLEMMER
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Moog Luxembourg SARL
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Moog Luxembourg SARL
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    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel

Definitions

  • the present invention relates to an electrohydrostatic actuator system and, more particularly, to an electrohydrostatic actuator system having two moving axes.
  • Electrohydrostatic actuator systems are widely known in the prior art, with usually only one consumer being operated by one actuator. If several consumers are used in the system, then several actuators are required in the prior art.
  • the volume flow will take the path of least resistance and the consumers, for example the axes, will move in an undefined manner, resulting in an uncontrollable system.
  • a constant pressure system can be provided for the use of several actuators. This is fed either continuously or intermittently through a pump train, whereby when peak power is required, it is delivered via a storage system.
  • a pump train whereby when peak power is required, it is delivered via a storage system.
  • Such a system consumes a lot of power and is difficult to control, and improved actuator systems are needed.
  • U.S. 2012/048029 A1 shows a hydraulic system with an oil tank for storing operating oil, a hydraulic actuator and a hydraulic pump that sucks the operating oil from the oil tank and supplies the hydraulic actuator with the operating oil.
  • CN 2 852 100 Y shows a hydraulic system of a high-speed wire rope and seal friction testing machine with a hydraulic pump, a hydraulic motor, an overdrive cylinder, a tensioning cylinder, a high-speed-low-speed conversion oil cylinder, a hydraulic control valve.
  • An oil suction port of the hydraulic pump is connected to an oil tank, and an oil discharge port is connected to a pressure reducing valve, a speed regulating valve, an electrohydraulic switching valve and a variety of electromagnetic switching valves via a one-way valve,
  • DE 894 384 C shows a hydraulic sheet metal drawing press with an inner drawing carriage, an outer carriage holding the sheet metal to be drawn, devices actuated by hydraulic pressure medium which drive the carriages in the working direction.
  • the sheet metal holding carriage is supported by the drawing carriage so that it can move with it and also relative to it. Means are provided for providing a time delay between engagement of the holding carriage with the workpiece and operative engagement of the drawing carriage with the workpiece, the sheet metal holding carriage being lifted off the workpiece by retraction of the drawing carriage.
  • EP 0 631 740 A1 shows a glue stick with a piston that carries the stick mass and a sleeve that surrounds the stick mass, wherein the drive device for moving the stick mass up and down, which also serves as an actuating element, is designed as a uniform injection molded part together with the sleeve and the piston .
  • the drive and actuating element is arcuate. Two such driving and actuating elements can also be provided, which are opposite one another and are each arranged with one end on the edge of the sleeve.
  • the electrohydrostatic actuator system comprises a hydraulic machine with variable volume and/or speed, driven by an electric motor, comprising two connections with two connection lines for providing a volume flow of hydraulic fluid, and a main axis that can be moved by the hydraulic fluid and has at least one first chamber, the first chamber With at least a first main hydraulic line and a first main valve via a first
  • Connecting line is hydraulically connected to the hydraulic machine.
  • the actuator system according to the invention comprises a secondary axle that can be moved by the hydraulic fluid and has at least one first chamber, the first chamber having at least one first secondary hydraulic line and a first secondary valve being connected to a second connection of the hydraulic machine via a second connection line or to the first connection of the hydraulic machine via the first connection line Hydraulic machine is hydraulically connected.
  • a hydraulic accumulator is also hydraulically connected to the first secondary hydraulic line in the area between the first chamber of the secondary axle and the first secondary valve.
  • an electrohydrostatic actuator system which has a hydraulic machine with variable volume and/or speed, driven by an electric motor, and a main axle and a secondary axle, each with at least one chamber.
  • the at least one chamber of the main and secondary axles is hydraulically connected to a main or secondary hydraulic line and to the hydraulic machine via a main or secondary valve.
  • a hydraulic accumulator which is hydraulically connected to the secondary hydraulic line, is arranged between the chamber of the secondary axle and the secondary valve.
  • Electric motors are known in the prior art and are used to drive the hydraulic machine.
  • the hydraulic machine is variable in terms of volume and/or speed and can preferably provide two possible directions of flow of the hydraulic fluid in the closed hydraulic circuit during operation.
  • the hydraulic machine can also have either a variable-speed electric motor and a constant pump, or a constant-speed electric motor and a variable-displacement pump, or a variable-speed electric motor and a variable-displacement pump.
  • the selection of the hydraulic machine is determined by factors such as system costs, reliability, permitted noise emissions or efficiency.
  • the axes of the actuator system according to the invention are movable, the movement preferably being provided by the hydraulic fluid entering or exiting the chambers and the pressure build-up or pressure reduction associated therewith.
  • the main axis can be a deformation axis and the secondary axis can be a clamping axis.
  • a workpiece to be machined is clamped by the clamping axis and (formed) by the forming axis.
  • the axes can also have other functions.
  • the secondary axle is prestressed mechanically and in particular with a spring system and/or a weight system.
  • the axes are used for the same process sequence and not for different functions that are not correlated with one another. If the functions are connected to one another, the present invention is particularly advantageous since a process that requires two axes can be controlled by means of a single hydraulic machine—as will be explained later in more detail.
  • major and secondary axis should not be construed as implying that one of the axes is more important than the other, but rather to distinguish the axes.
  • Both the main axle and the secondary axle have at least one first chamber into which hydraulic fluid can flow.
  • the chambers are each hydraulically connected via a line and via a valve to a connection of the hydraulic machine.
  • the hydraulic machine operated by the electric motor thus provides a hydraulic fluid flow in the respective first chambers of the main and secondary axles, causing the axles to move.
  • the arrangement of the hydraulic accumulator on the first secondary hydraulic line in the area between the first chamber of the secondary axle and the first secondary valve is advantageous in this embodiment according to the invention.
  • the arrangement of the hydraulic accumulator according to the invention also expands the hydraulic fluid in the hydraulic accumulator by expanding the hydraulic fluid of the secondary axle, so that the pressure of the hydraulic fluid in the first chamber of the secondary axle corresponds to the pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic accumulator.
  • the hydraulic machine can be used for clamping or for controlling the primary axle.
  • the primary axle can thus be operated by means of the same hydraulic machine, it being possible in particular for both axles to work in parallel by means of a single hydraulic machine.
  • the hydraulic fluid is preloaded in the connecting lines.
  • the pretensioning can be provided, for example, by means of a further hydraulic machine, an accumulator or the like.
  • connection lines are the lines that hydraulically connect the main or secondary valve to the connections of the hydraulic machine. Pre-stressing the connection lines is advantageous here, since there is always a certain pressure in the system; thus, hydraulic fluid does not have to be continually pressurized from a fully relaxed state to the desired state, which in turn results in substantial energy savings.
  • the pressure in the connecting lines can be 10 bar, for example.
  • the main reason for the preload is to ensure a minimum pressure in the two actuator chambers and thus to avoid cavitation even in the event of a strong pressure drop, e.g. with rapid pressure changes and movements.
  • the first secondary hydraulic line can be hydraulically connected to a drain line and a safety valve and/or a 2-way valve, in particular a drain valve.
  • the pressure in the secondary hydraulic line and, accordingly, the pressure in the first chamber of the secondary axle and the pressure in the hydraulic accumulator can be relieved through the drain line.
  • Such a drain system can also be used and arranged accordingly on the main hydraulic line. Accordingly, the discharge lines of the main hydraulic line and the secondary hydraulic line can also be the same. It is also within the meaning of the invention that the hydraulic fluid expanded in the drain line flows into a tank where it can be used for other purposes.
  • the tank can be the same tank that is used to feed hydraulic fluid into the system, thereby providing a closed system.
  • cleaning, venting and/or cooling devices can also be connected to the drain line, so that, for example, the hydraulic fluid is vented before it is fed back into the system.
  • the connecting line can also be arranged in such a way that it only serves to relieve the hydraulic accumulator, while the first chamber of the secondary axle is relieved by means of a further line, for example by means of the connecting line, which is also connected to the tank. In this way, it is possible to precisely control where the pressure relief is to take place.
  • the hydraulic machine can be used to relieve the pressure in the chambers of the main and/or secondary axle.
  • the hydraulic machine can provide a flow of hydraulic fluid from one of the chambers into the tank by means of a sip flow.
  • the first chamber of the main axle and the first chamber of the secondary axle are hydraulically connected to the same connection line of the hydraulic machine.
  • the additional connection line of the hydraulic machine can be hydraulically connected, for example, to the tank from which the hydraulic fluid for clamping the actuator system is stolen.
  • the first main valve and/or the first secondary valve are controlled valves.
  • both valves can be controlled, since this enables improved and more precise actuator control and the process sequences can thus be controlled more easily.
  • the secondary valve can also be a continuous valve, so that a local constant pressure system is generated by the hydraulic accumulator and the valve.
  • the control can take place in any way known in the prior art, such as by means of electrically controlled valves.
  • the main axle has at least one second chamber, the second chamber being hydraulically connected to at least one second main hydraulic line and a second main valve via the second connection line to the second connection of the hydraulic machine.
  • the secondary axle also has at least one second chamber, the second chamber being hydraulically connected to at least one second secondary hydraulic line and a second secondary valve via a connecting line to the hydraulic machine.
  • the main axle and the secondary axle can be selected from a group which includes, for example, differential cylinders, synchronous cylinders, telescopic cylinders and similar cylinders.
  • the choice of axis typology depends on the function that the axes have to perform; for example, the main axle can be a differential cylinder if the axle is used in a press.
  • the main axis and secondary axis do not necessarily have to be designed as the same type of cylinder.
  • both the main axle and the secondary axle each have a second chamber
  • the second chamber of the main axle and the second chamber of the secondary axle are hydraulically connected to the same connection line of the hydraulic machine, with the connection line being different from that Connection line with which the first chamber of the main and secondary axle is hydraulically connected.
  • the second main valve and/or the second secondary valve are controlled valves.
  • the controllability of the second main and/or secondary valves offers improved control of the entire system, which improves the efficiency of the system and can therefore be operated in a more energy- and cost-saving manner.
  • At least one of the controlled valves can be unlocked by means of a control valve.
  • At least one of the control valves is hydraulically connected to at least one of the connection lines of the hydraulic machine by means of check valves.
  • control valve circuits for the main and/or secondary valves are hydraulically connected to the connection lines of the hydraulic machine.
  • hydraulic fluid that is in the system also flows through the circuits of the control valves, whereby no additional clamping and in particular no additional independent control circuit is required.
  • a method for operating the electrohydrostatic actuator system according to the invention according to one of the described embodiments is claimed. According to such a method according to the invention, the main axle and the secondary axle are operated in parallel or sequentially by the same hydraulic machine.
  • Operating the axes in parallel generally consists of several steps.
  • the connection to the hydraulic machine is interrupted by the secondary valve. Since the clamped hydraulic accumulator is connected to the chamber of the secondary axle, the secondary axle remains clamped. Accordingly, the hydraulic machine is used to provide a flow of hydraulic fluid into the primary axle. After the expiry, the axes are relaxed.
  • an actuator system by means of one of the methods described above is also claimed.
  • the system can be used for forming molded parts, for deep-drawing molded parts, or by other similar methods that require an electrohydrostatic actuator system.
  • figure 1 12 shows a general arrangement of an exemplary embodiment of the actuator system 1 with two movable axes according to the invention.
  • the exemplary embodiment according to the invention of the actuator system 1 has a hydraulic machine 11 with a variable volume and/or speed, driven by an electric motor 10, for providing a volume flow of a hydraulic fluid.
  • the system 1 also has a main axis 20, which is designed as a differential cylinder with a first chamber 22 and a second chamber 24, the first chamber 22 being connected by a first main hydraulic line 52 and by a first connecting line 12 and the second chamber 24 being connected by a second main hydraulic line 54 and are hydraulically connected by a second connecting line 14 to a respective connection of the hydraulic machine 11 .
  • a main axis 20 which is designed as a differential cylinder with a first chamber 22 and a second chamber 24, the first chamber 22 being connected by a first main hydraulic line 52 and by a first connecting line 12 and the second chamber 24 being connected by a second main hydraulic line 54 and are hydraulically connected by a second connecting line 14 to a respective connection of the hydraulic machine 11 .
  • a first and a second main valve 23 and 25 are arranged between the hydraulic machine and the first and the second chamber 22, 24 of the main axle 20, respectively. These are in the figure 1 shown as a controlled 2/2-way valve with a flow and a blocking position.
  • the exemplary embodiment of the actuator system 1 has a secondary axle 30, which also has a first chamber 32 and a second chamber 34, with the first chamber 32 passing through a first secondary hydraulic line 62 and through the first connection line 12 and the second chamber 34 a second secondary hydraulic line 64 and through the second connection line 14, with a respective connection of the hydraulic machine 11 is hydraulically connected.
  • a valve assembly 90 and a hydraulic accumulator 40 are hydraulically connected to the secondary axle 30 .
  • Some embodiments of how the valve assembly 90 is designed are explained in the next figures.
  • the arrangement should be such that it is possible to operate both the main axle 20 and the secondary axle 30 sequentially and/or in parallel using a single hydraulic machine 11 .
  • the valve arrangement 90 can be used to block a hydraulic fluid flow from the first and/or second chambers 32, 34 of the secondary axle 30 in the direction of or to the hydraulic machine 11 as desired, so that the hydraulic machine 11 mainly flows to the main axle 20 acts.
  • the valve arrangement 90 should be designed in such a way that the first and/or second chamber 32, 34 of the secondary axle 30 can be relieved of pressure.
  • the system 1 has a source 80 and a preload source 82 which are used to preload the connection lines 12 and 14 of the hydraulic machine 11 .
  • the hydraulic machine 11 is also hydraulically connected to a tank 84, from which the hydraulic machine 11 takes hydraulic fluid and feeds it into the system.
  • the hydraulic fluid flows into the preload source 82 or the tank 84.
  • This can be done, for example, by means of the hydraulic machine 11 and/or like in the figure 1 shown, by an additional line 98a which is connected to the tank 84 or the biasing source 82 through a pilot-operated valve 92, in this case a pilot-operated check valve.
  • Another line 98b with another pilot-operated valve 94 is used both for the hydraulic connection of the source 80 and the preload source 82 to the hydraulic machine 11 and for decompression of the second chamber 24, 34 of the main and/or secondary axle 20, 30.
  • a drain line 42 can be hydraulically connected to a pilot operated valve 43 at the connection of the hydraulic accumulator and to the tank 84 .
  • hydraulic accumulator 40 can be relieved of pressure by means of additional line 42 and pilot-operated valve 43 .
  • figure 2 shows an exemplary embodiment of the system according to the invention Figure. 1 .
  • the general structure of the system 1 is unchanged.
  • the arrangement of the valves on the secondary axle 30 is different.
  • the secondary axle 30 is shown as a differential cylinder, with the arrangement of a synchronous cylinder also being conceivable.
  • the secondary axle 30 has a first chamber 32 and a hydraulic accumulator 40 connected to the first chamber 32 by the first secondary hydraulic line 62 and a second chamber 34 .
  • the valve arrangement 90 includes a secondary valve 33, the first chamber 32 and the second chamber 34 of the secondary axle being hydraulically connected to the hydraulic machine through the first secondary hydraulic line 62 and the second secondary hydraulic line 64, respectively, through the common secondary valve 33.
  • the first secondary valve 33 is a 4/2-way valve 33 with a flow position and a blocking position, so that both the first secondary hydraulic line 62 and the second secondary hydraulic line 64 are either open or blocked at the same time.
  • the hydraulic machine 11 can work directly in the two chambers 32, 34 of the secondary axle 30 and in the hydraulic accumulator 40.
  • the hydraulic machine 11 can provide a hydraulic fluid flow into the first chamber 32 of the secondary axle 30 and into the hydraulic accumulator 40 so that the secondary axle 30 is clamped while hydraulic fluid is withdrawn from the second chamber 34 .
  • the hydraulic connection of the secondary axle 30 to the hydraulic machine 11 is interrupted by the valve 33, with the secondary axle 30 remaining in a clamped state by the hydraulic accumulator 40.
  • the hydraulic machine 11 can accordingly act on the primary axle 20 while the secondary axle remains in a clamped state.
  • secondary valve 33 may be flowed and valves 92 and/or 94 unblocked, allowing hydraulic fluid to flow into biasing source 82 .
  • the hydraulic accumulator 40 can be relieved directly into the tank 84 by means of a valve 43 and a drain line 42 .
  • FIG figure 3 shows a similar exemplary embodiment of the actuator system according to the invention as shown in FIG figure 2 ,
  • the valve arrangement 90 instead of a single secondary valve comprising a first secondary valve 33 which is arranged on the first secondary hydraulic line 62 and a second secondary valve 35 which is arranged on the second secondary hydraulic line 64.
  • both the first and the second secondary valve 33, 35 are controlled 2/2-way valves, each with a flow and a blocking position.
  • the loading and unloading of the first and/or the second chamber 32, 34 of the secondary axle can be controlled individually.
  • figure 4 shows an exemplary actuator system.
  • the valve arrangement 90 includes a 4/3-way valve 33 with a flow, cross-flow and blocking position, which is arranged both on the first secondary hydraulic line 62 and on the second secondary hydraulic line 64, and a 2/2-way valve 35 with a flow and blocking position, which is arranged on a line that connects the hydraulic accumulator 40 and the secondary axle 30 to the connection line 12 .
  • a drain line 94 is connected to the 4/3-way valve 33 so that either the first chamber 32 or the second chamber 34 of the secondary axle 30 is connected to the drain line 94 in the respective flow positions. Furthermore, the drain line 94 is hydraulically connected to the tank 84 so that when the hydraulic fluid is released from one of the two chambers 32 , 34 , it can flow directly into the tank 84 .
  • the second secondary valve 35 blocks the connection between the secondary axle 30 and the hydraulic accumulator 40 with the connection line 12 and accordingly with the rest of the system 1.
  • the hydraulic accumulator 40 can be relieved, for example, by means of the second secondary valve 35, through the line 12, 98a and by unblocking the valve 92 or, as shown in the previous figures, through an alternative line 42.
  • the secondary axle 30 may be a preloaded cylinder instead of a differential cylinder.
  • the cylinder can be prestressed by means of a spring or also by means of a weight system, with the cylinder having at least one ventilation device on its prestressed chamber 34 so that the air can escape during the pressing process.
  • the valve arrangement 90 comprises a 2-way valve 33 with a flow position and a blocking position;
  • the first chamber 32 of the secondary axle 30 is hydraulically connected to the connecting line 12 or to the hydraulic machine 11 through the first hydraulic line 62 and the secondary valve 33 .
  • the pressure accumulator 40 is also hydraulically connected both to the secondary hydraulic line 62 and to the secondary valve 33 .
  • the secondary valve 33 and the controlled valve 92 can be unlocked, for example, so that the relieved hydraulic fluid flows into the preload source 82.
  • the hydraulic accumulator 40 can also be hydraulically connected to a drain valve 43 on the tank 84 by a drain line 42 in this exemplary embodiment according to the invention. In this embodiment, however, it is only possible to depressurize the first chamber 32 at the same time as the hydraulic accumulator 40 .
  • the first chamber 32 of the secondary axle 30 and the hydraulic accumulator 40 can be relieved individually or together by means of the selected valve assembly 90.
  • valve arrangement 90 comprises a 3-way valve connected to the secondary hydraulic line, with a flow position, a cross-flow position and a blocking position.
  • the valve arrangement also includes a second secondary valve 35 which, as in the previous example, is designed as a 2-way valve that connects the connection line 12 to the secondary axle 30 and/or the hydraulic accumulator 40 .
  • Hydraulic accumulator 40 may be hydraulically connected to tank 84 through a drain line 42 having a drain valve 43; thus, by blocking the first secondary valve 33 and opening the drain valve 43, the hydraulic accumulator 40 alone can be relieved.
  • Reference List 1 actuator system 35 second secondary valve 10 electric motor 40 hydraulic accumulator 11 hydro machine 42 drain line 12 first connection line 43 2-way drain valve 14 second connection line 52 first main hydraulic line 20 main axis 54 second main hydraulic line 22 first chamber of the main axis 62 first secondary hydraulic line 23 first main valve 64 second secondary hydraulic line 24 second chamber of the main axis 80 source 25 second main valve 82 bias source 30 secondary axis 84 tank 32 first chamber of the secondary axis 90 valve assembly 33 first secondary valve 94 drain line 34 second chamber of the secondary axis 98a, 98b drain lines

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrohydrostatisches Aktuatorsystem und insbesondere ein elektrohydrostatisches Aktuatorsystem mit zwei beweglichen Achsen.
  • Im Stand der Technik sind elektrohydrostatische Aktuatorsysteme weitgehend bekannt, wobei üblicherweise jeweils nur ein Verbraucher durch einen Aktuator betrieben wird. Werden mehrere Verbraucher im System verwendet, dann werden im Stand der Technik mehrere Aktuatoren benötigt.
  • Sobald mehrere Verbraucher gleichzeitig mit einer oder mehreren parallelen Pumpeneinheiten betrieben werden, wird der Volumenstrom den Weg des geringsten Widerstandes nehmen und die Verbraucher, beispielsweise die Achsen, bewegen sich undefiniert, was zu einem nicht steuerbaren System führt.
  • Weiterhin kann zur Verwendung von mehreren Aktuatoren ein Konstantdrucksystem bereitgestellt werden. Dieses wird entweder kontinuierlich oder nicht kontinuierlich durch einen Pumpenstrang gespeist, wobei wenn Spitzenleistungen benötigt werden, diese über einen Speichersystem abgegeben werden. Ein solches System verbraucht jedoch viel Energie und weist eine schwere Steuerung auf, weswegen verbesserte Aktuatorysteme benötigt werden.
  • US 2012/048029 A1 zeigt ein Hydrauliksystem mit einem Öltank zur Speicherung von Betriebsöl, einen hydraulischen Aktuator und eine Hydraulikpumpe, die das Betriebsöl aus dem Öltank ansaugt und den hydraulischen Aktuator mit dem Betriebsöl versorgt.
  • CN 2 852 100 Y zeigt ein hydraulisches System einer Hochgeschwindigkeits-Drahtseil- und Dichtungsreibungsversuchsmaschine mit einer Hydraulikpumpe, einem Hydraulikmotor, einem Schnellgang-Zylinder, einem Spann-Zylinder, einem Hochgeschwindigkeits-Niedergeschwindigkeits-Umwandlungsölzylinder, einem hydraulischen Steuerventil. Ein Ölsaugmund der Hydraulikpumpe ist mit einem Öltank und ein Ölablassmund mit einem Druckreduzierventil, einem Geschwindigkeitsregulierventil, einem elektrohydraulischen Umschaltventil und einer Vielzahl von elektromagnetischen Umschaltventilen über ein Einwegventil verbunden ist,
  • DE 894 384 C zeigt eine hydraulische Blechziehpresse mit einem inneren Ziehschlitten, einem äußeren, das zu ziehende Blech haltenden Schlitten, durch ein hydraulisches, Druckmittel betätigte Einrichtungen, welche die Schlitten in der Arbeitsrichtung antreiben. Der Blechhalteschlitten durch den Ziehschlitten so abgestützt ist, dass dieser sich mit ihm und außerdem relativ zu ihm bewegen kann. Es sind Mittel vorgesehen, welche zwischen dem Eingriff des Halteschlittens mit dem Arbeitsstück und dem wirksamen Eingriff des Ziehschlittens mit dem Arbeitsstück eine zeitliche Verzögerung vorsehen, wobei der Blechhalteschlitten durch das Zurückgehen des Ziehschlittens von dem Arbeitsstück abgehoben wird.
  • EP 0 631 740 A1 zeigt einen Klebestift mit einem Kolben, der die Stiftmasse trägt, und einer Hülse, die die Stiftmasse umgibt, wobei die Antriebsvorrichtung zum Auf- und Abbewegen der Stiftmasse, die auch als Betätigungselement dient, zusammen mit der Hülse und dem Kolben als gleichmäßiges Spritzgießteil ausgebildet ist. Das Antriebs- und Betätigungselement ist bogenförmig ausgebildet. Es können auch zwei solche Antriebs- und Betätigungselemente vorgesehen werden, die einander gegenüberliegen und jeweils mit ihrem einen Ende am Rand der Hülse angeordnet sind.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es somitAufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise zu überwinden oder zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Verwendung des erfindungsgemäßen Systems wird in den Ansprüchen 14 und 15 spezifiziert.
  • Das erfindungsgemäße elektrohydrostatische Aktuatorsystem umfasst dabei eine von einem Elektromotor angetriebene volumen- und/oder drehzahl-variable Hydromaschine umfassend zwei Anschlüsse mit zwei Anschlussleitungen zur Bereitstellung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids, und eine durch das Hydraulikfluid bewegbare Hauptachse mit mindestens einer ersten Kammer, wobei die erste Kammer mit wenigstens einer ersten Haupthydraulikleitung und einem ersten Hauptventil über eine erste
  • Anschlussleitung mit der Hydromaschine hydraulisch verbunden ist. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Aktuatorsystem eine durch das Hydraulikfluid bewegbare Sekundärachse mit mindestens einer ersten Kammer, wobei die erste Kammer mit wenigstens einer ersten Sekundärhydraulikleitung und einem ersten Sekundärventil über eine zweite Anschlussleitung mit einem zweiten Anschluss der Hydromaschine oder über die erste Anschlussleitung mit dem ersten Anschluss der Hydromaschine hydraulisch verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Hydrospeicher mit der ersten Sekundärhydraulikleitung im Bereich zwischen der ersten Kammer der Sekundärachse und dem ersten Sekundärventil hydraulisch verbunden.
  • Erfindungsgemäß wird dementsprechend, ein elektrohydrostatisches Aktuatorsystem bereitgestellt, welches eine von einem Elektromotor angetriebene volumen- und/oder drehzahl-variable Hydromaschine und eine Hauptachse und eine Sekundärachse, mit jeweils mindestens einer Kammer, aufweist. Die mindestens eine Kammer der Haupt- und Sekundärachse ist jeweils mit einer Haupt- bzw. Sekundärhydraulikleitung und über ein Haupt- bzw. Sekundärventil mit der Hydromaschine hydraulisch verbunden. Zwischen der Kammer der Sekundärachse und dem Sekundärventil ist ein Hydrospeicher angeordnet, welcher mit der Sekundärhydraulikleitung hydraulisch verbunden ist.
  • Elektromotoren sind im Stand der Technik bekannt und dienen zum Antrieb der Hydromaschine. Die Hydromaschine ist volumen- und/oder drehzahl-variabel und kann vorzugsweise im Betrieb zwei mögliche Flussrichtungen des Hydraulikfluids im geschlossenen Hydraulikkreislauf bereitstellen. Die Hydromaschine kann ferner entweder einen drehzahl-variablen Elektromotor aufweisen und eine Konstantpumpe oder einen drehzahl-konstanten Elektromotor und eine Verstellpumpe oder einen drehzahl-variablen Elektromotor und eine Verstellpumpe. Die Auswahl der Hydromaschine wird dabei von Faktoren wie z.B. Systemkosten, Zuverlässigkeit, zugelassene Geräuschemission oder Wirkungsgrad bestimmt.
  • Die Achsen des erfindungsgemäßen Aktuatorsystems sind beweglich, wobei vorzugsweise die Bewegung durch in den Kammern ein- oder austretendes Hydraulikfluid und den damit verbundenen Druckauf- oder Druckabbau bereitgestellt wird.
  • Beispielsweise kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform die Hauptachse eine Umformungsachse und die Sekundärachse eine Spannachse sein. Dabei wird ein zu bearbeitendes Werkstück durch die Spannachse aufgespannt und durch die Umformungsachse (Um-)geformt. Gemäß jedoch weiterer Ausführungsformen können die Achsen auch weitere Funktionen haben.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Aktuatorsystems ist die Sekundärachse mechanisch und insbesondere mit einem Federsystem und/oder einem Gewichtssystem vorgespannt.
  • Vorteilhaft ist dabei insbesondere, die Verwendung der Achsen für den gleichen Prozessablauf und nicht für unterschiedliche und miteinander nicht korrelierte Funktionen. Sind nämlich die Funktionen miteinander verbunden, so ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft, da mittels einer einzigen Hydromaschine - wie später mehr im Detail erklärt wird - ein Prozess, welches zwei Achsen benötigt, gesteuert werden kann.
  • Die Begriffe "Haupt-" und "Sekundärachse" sollen nicht dahingehend verstanden sein, dass eine der Achsen wichtiger ist als die andere, sondern dienen nur der Unterscheidung der Achsen.
  • Sowohl die Hauptachse als auch die Sekundärachse weisen mindestens eine erste Kammer, in die Hydraulikfluid strömen kann, auf. Die Kammern sind jeweils über eine Leitung und über ein Ventil mit einem Anschluss der Hydromaschine hydraulisch verbunden. Die durch den Elektromotor betriebene Hydromaschine stellt somit eine Hydraulikfluidströmung in den jeweiligen ersten Kammern der Haupt- und Sekundärachse bereit, wodurch eine Bewegung der Achsen erfolgt.
  • Vorteilhaft bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist dabei die Anordnung des Hydrospeichers an der ersten Sekundärhydraulikleitung im Bereich zwischen der ersten Kammer der Sekundärachse und dem ersten Sekundärventil. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Hydrospeichers wird durch das Aufspannen des Hydraulikfluids der Sekundärachse auch das Hydraulikfluid im Hydrospeicher aufgespannt, so dass der Druck des Hydraulikfluids in der ersten Kammer der Sekundärachse dem Druck des Hydraulikfluids im Hydrospeicher entspricht.
  • Somit ist es möglich, durch schließen des Sekundärventils, den Druck im Bereich der ersten Kammer der Sekundärachse sowie in der Sekundärhydraulikleitung mittels des Hydraulikspeicher aufrecht zu erhalten, ohne die Hydromaschine für den Druckerhalt zu benötigen.
  • Die Hydromaschine kann dementsprechend, nach dem Aufspannen der Sekundärachse, zum Aufspannen bzw. zur Steuerung der Primärachse verwendet werden. Somit kann die Primärachse mittels der gleichen Hydromaschine betrieben werden, wobei insbesondere ein paralleles Arbeiten beider Achsen, mittels einer einzigen Hydromaschine möglich ist.
  • Die Verwendung einer einzigen Hydromaschine zur parallelen Steuerung von zwei Achsen ist vorteilhaft, da es sowohl zu einer Aufwandersparnis als auch zu einer Kostenersparnis führt. Des Weiteren findet eine Verringerung der benötigten Vorrichtungen statt, was wiederrum zu einer Minimierung von potenziellen Ausfällen und/oder Beschädigungen führt.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Hydraulikfluid in den Anschlussleitungen vorgespannt. Das Vorspannen kann beispielswiese mittels einer weiteren Hydromaschine, einem Druckspeicher oderÄhnlichem bereitgestellt werden.
  • Die Anschlussleitungen sind dabei die Leitungen, welche das Haupt- bzw. Sekundärventil mit den Anschlüssen der Hydromaschine hydraulisch verbinden. Dabei ist das Vorspannen der Anschlussleitungen vorteilhaft, da somit stets ein gewisser Druck im System herrscht; somit muss nicht kontinuierlich Hydraulikfluid aus einem vollständig entspannten Zustand zu dem erwünschten Zustand aufgespannt werden, was wiederum zu einer substantiellen Energieeinsparung führt. Der Druck in den Anschlussleitungen kann beispielsweise 10 bar betragen. Hauptgrund für die Vorspannung ist die Gewährleistung eines Mindestdrucks in den beiden Aktuatorkammern und damit die Vermeidung von Kavitation auch bei starkem Druckabfall, z.B. bei schnellen Druckwechseln und Bewegungen.
  • Ferner kann gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform die erste Sekundärhydraulikleitung mit einer Ablassleitung und einem Sicherheitsventil und/oder einem 2-Wegeventil, insbesondere einem Ablassventil, hydraulisch verbunden sein.
  • Durch die Ablassleitung kann der Druck in der Sekundärhydraulikleitung und dementsprechend der Druck der ersten Kammer der Sekundärachse und der Druck des Hydrospeicher entspannt werden.
  • Eine solches Ablasssystem, kann entsprechend auch an der Haupthydraulikleitung verwendet und angeordnet werden. Entsprechend können die Ablassleitungen der Haupthydraulikleitung und der Sekundärhydraulikleitung auch gleich sein. Im Sinne der Erfindung ist es auch, dass das in der Ablassleitung entspannte Hydraulikfluid in einen Tank strömt, wo es für weitere Zwecke verwendet werden kann. Der Tank kann dabei der gleiche Tank sein, der zur Einspeisung von Hydraulikfluid ins System dient, wodurch ein geschlossenes System bereitgestellt wird. Ferner, können auch Reinigungs-, Entlüftungs- und/oder Kühlvorrichtungen an der Ablassleitung verbunden sein, so dass beispielsweise das Hydraulikfluid bevor es in das System wieder eingespeist wird, zum Beispiel entlüftet wird.
  • Die Anschlussleitung kann auch so angeordnet sein, dass sie nur zur Entspannung des Hydrospeichers dient, während die erste Kammer der Sekundärachse mittels einer weiteren Leitung, beispielsweise mittels der Anschlussleitung, welche auch mit dem Tank verbunden ist, entspannt wird. Somit kann genau gesteuert werden wo die Druckentspannung erfolgen soll.
  • Es ist auch im Sinne der Erfindung, dass die Hydromaschine zur Entspannung der Kammern der Haupt- und/oder Sekundärachse verwendet werden kann. Beispielsweise kann die Hydromaschine durch einen Schluckstrom eine Hydraulikfluidströmung aus einer der Kammern in den Tank bereitstellen.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die erste Kammer der Hauptachse und die erste Kammer der Sekundärachse mit der gleichen Anschlussleitung der Hydromaschine hydraulisch verbunden.
  • Die weitere Anschlussleitung der Hydromaschine kann dabei beispielsweise mit dem Tank hydraulisch verbunden sein, aus welchem das Hydraulikfluid zum Aufspannen des Aktuatorsystems entwendet wird.
  • Nur durch die Einstellung des Haupt- bzw. Sekundärventil ist es somit möglich, einzustellen in welcher der Kammern ein Hydraulikfluidstrom durch die Hydromaschine bereitgestellt wird.
  • Dafür ist es vorteilhaft und eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform, dass das erste Hauptventil und/oder das erste Sekundärventil gesteuerte Ventile sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn beide Ventile steuerbar sind, da somit mehr eine verbesserte und genauere Aktuatorsteuerung ermöglicht wird und die Prozessabläufe somit leichter kontrolliert werden können. Das Sekundärventil kann gemäß weiterer erfindungsgemäßen Ausführungsformen auch ein Stetigventil sein, so dass ein lokales Konstantdrucksystem durch dem Hydrospeicher und dem Ventil erzeugt wird.
  • Die Steuerung kann dabei auf beliebige im Stand der Technik bekannten Wege erfolgen, wie beispielsweise mittels elektrisch gesteuerter Ventile.
  • Erfindundsgemäß weist die Hauptachse mindestens eine zweite Kammer auf, wobei die zweite Kammer mit wenigstens einer zweiten Haupthydraulikleitung und einem zweiten Hauptventil über die zweite Anschlussleitung mit dem zweiten Anschluss der Hydromaschine hydraulisch verbunden ist.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Aktuatorsystems weist auch die Sekundärachse mindestens eine zweite Kammer auf, wobei die zweite Kammer mit wenigstens einer zweiten Sekundärhydraulikleitung und einem zweiten Sekundärventil über eine Anschlussleitung mit der Hydromaschine hydraulisch verbunden ist.
  • Bei den Ausführungsformen, in denen die Achsen mindestens zwei Kammern aufweisen, können die Hauptachse und die Sekundärachse aus einer Gruppe ausgewählt werden, welche beispielsweise Differentialzylinder, Gleichtaktzylinder, Teleskopzylinder und ähnliche Zylinder enthält. Die Wahl der Achsentypologie ist dabei abhängig von der Funktion, welche die Achsen ausüben müssen; beispielsweise kann die Hauptachse ein Differentialzylinder sein, falls die Achse in einer Presse verwendet wird. Die Hauptachse und Sekundärachse müssen nicht unbedingt als gleicher Zylindertyp ausgebildet sein.
  • Falls sowohl die Hauptachse und die Sekundärachse jeweils eine zweite Kammer aufweisen, dann sind, gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, die zweite Kammer der Hauptachse und die zweite Kammer der Sekundärachse mit der gleichen Anschlussleitung der Hydromaschine hydraulisch verbunden, wobei die Anschlussleitung verschieden ist zu der Anschlussleitung, mit welcher die erste Kammer der Haupt- und Sekundärachse hydraulisch verbunden ist.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die jeweiligen zweiten Kammern der Achsen an derselben Leitung verbunden sind, da somit weniger Leitungen verwendet werden und das System vereinfacht betrieben werden kann.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind das zweite Hauptventil und/oder das zweite Sekundärventil gesteuerte Ventile.
  • Wie schon für das erste Hauptventil und das erste Sekundärventil, bietet die Steuerbarkeit der zweiten Haupt- und/oder Sekundärventile eine verbesserte Steuerung des gesamten Systems, wodurch sich die Effizienz des Systems verbessert und somit energie- und kostensparender betrieben werden kann.
  • Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Aktuatorsystem ist mindestens eines der gesteuerten Ventile mittels eines Steuerungsventil entsperrbar.
  • Gemäß einer noch weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Aktuatorsystems ist wenigstens eines der Steuerungsventile mittels Rückschlagventile an mindestens einer der Anschlussleitungen der Hydromaschine hydraulisch verbunden.
  • Das heißt, dass die Kreisläufe der Steuerungsventile für die Haupt- und/oder Sekundärventile an den Anschlussleitungen der Hydromaschine hydraulisch verbunden sind. Somit fließt Hydraulikfluid, welches im System ist, auch durch die Kreisläufe der Steuerungsventile, wodurch kein zusätzliches Aufspannen und insbesondere kein zusätzlicher unabhängiger Steuerungskreislauf benötigt wird.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen elektrohydrostatischen Aktuatorsystem gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen beansprucht. Gemäß einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren werden die Hauptachse und die Sekundärachse parallel oder sequentiell durch die gleiche Hydromaschine betrieben.
  • Dies ist eines gegenüber den in dem Stand der Technik bekannten Verfahren vorteilhaftes Verfahren, da insbesondere das parallele Betreiben der Achsen mittels einer einzigen Hydromaschine mehrere schon erwähnte Vorteile mit sich bringt.
  • Das parallele betreiben der Achsen besteht im Allgemeinen aus mehreren Schritten. Als erstes wird die Sekundärachse mittels der Hydromaschine aufgespannt, wobei durch das Aufspannen der ersten Kammer der Sekundärachse auch der Hydrospeicher bzw. das Hydraulikfluid im Hydrospeicher aufgespannt wird.
  • Bei ausreichendem Druck in der ersten Kammer der Sekundärachse wird mittels des Sekundärventils die Verbindung zur Hydromaschine unterbrochen. Da der aufgespannte Hydrospeicher mit der Kammer der Sekundärachse verbunden ist, bleibt die Sekundärachse aufgespannt. Dementsprechend wird die Hydromaschine zur Bereitstellung eines Hydraulikfluidstromes in die Primärachse verwendet. Nach dem Ablauf werden die Achsen entspannt.
  • Nicht zuletzt wird auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Aktuatorsystems mittels eines der oben beschriebenen Verfahrens beansprucht. Dabei kann das System zur Umformung von Formteilen, zum Tiefziehen von Formteilen oder durch andere ähnliche Verfahren bei denen ein elektrohydrostatisches Aktuatorsystems benötigt wird, verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch diese Beispiele Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen, wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben, mit umfasst sind.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische allgemeine Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems;
    Fig. 2:
    eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems gemäß der Figur 1;
    Fig. 2:
    eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems gemäß der Figur 2;
    Fig. 4:
    eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aktuatorsystems;
    Fig. 5:
    eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, wobei die Sekundärachse vorgespannt ist;
    Fig. 6:
    eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aktuatorsystems;
  • Figur 1 zeigt eine allgemeine Anordnung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform des Aktuatorsystems 1 mit zwei beweglichen Achsen.
  • Die beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform des Aktuatorsystems 1 weist eine von einem Elektromotor 10 angetriebene volumen- und/oder drehzahl-variable Hydromaschine 11, zur Bereitstellung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids.
  • Das System 1 weist weiterhin eine Hauptachse 20 auf, welche als Differentialzylinder mit einer ersten Kammer 22 und einerzweiten Kammer 24 ausgestaltet ist, wobei die erste Kammer 22 durch eine erste Haupthydraulikleitung 52 und durch eine erste Anschlussleitung 12 und die zweite Kammer 24 durch eine zweite Haupthydraulikleitung 54 und durch eine zweite Anschlussleitung 14 mit jeweils einem Anschluss der Hydromaschine 11 hydraulisch verbunden sind.
  • Zwischen der Hydromaschine und der ersten bzw. der zweiten Kammer 22, 24 der Hauptachse 20 sind jeweils ein erstes und ein zweites Hauptventil 23 und 25 angeordnet. Diese sind in der Figur 1 als gesteuerte 2/2 Wegeventil mit einer Durchfluss- und einer Sperrstellung dargestellt.
  • Weiterhin, wie in Figur 1 ersichtlich, weist die beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform des Aktuatorsystems 1 eine Sekundärachse 30 auf, welche ebenfalls eine erste Kammer 32 und eine zweite Kammer 34 aufweist, wobei die erste Kammer 32 durch eine erste Sekundärhydraulikleitung 62 und durch die erste Anschlussleitung 12 und die zweite Kammer 34 durch eine zweite Sekundärhydraulikleitung 64 und durch die zweite Anschlussleitung 14, mit jeweils einem Anschluss der Hydromaschine 11 hydraulisch verbunden ist.
  • Gemäß der vorliegenden erfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform ist eine Ventilanordnung 90 und ein Hydrospeicher 40 mit der Sekundärachse 30 hydraulisch verbunden. Einige Ausführungsformen, wie die Ventilanordnung 90 ausgestaltet ist, werden in den nächsten Figuren erläutert.
  • Im Allgemeinen soll die Anordnung so erfolgen, dass es möglich ist mittels einer einzigen Hydromaschine 11 sowohl die Hauptachse 20 als auch die Sekundärachse 30 sequentiell und/oder Parallel zu bedienen. Es ist beispielsweise wichtig, dass mittels der Ventilanordnung 90 eine Hydraulikfluidströmung von der ersten und/oder zweiten Kammern 32, 34 der Sekundärachse 30 in Richtung von oder zu der Hydromaschine 11 nach Belieben gesperrt werden kann, so dass die Hydromaschine 11 hauptsächlich auf die Hauptachse 20 einwirkt. Ferner sollte die Ventilanordnung 90 so ausgestaltet sein, dass ein Entspannen der ersten und/oder zweiten Kammer 32,34 der Sekundärachse 30 ermöglicht wird.
  • Des weiterem weist das System 1 eine Quelle 80 und eine Vorspannquelle 82 auf, welche zur Vorspannung der Anschlussleitungen 12 und 14 der Hydromaschine 11 dienen. Die Hydromaschine 11 ist weiterhin mit einem Tank 84 hydraulisch verbunden, aus welchem die Hydromaschine 11 Hydraulikfluid entnimmt und in das System speist.
  • In dieser erfindungsgemäßen beispielshaften Ausführungsform strömt bei der Entspannung einer der beiden ersten Kammern 22 bzw. 32 der Primär- bzw. Sekundärachse 20, 30 das Hydraulikfluid in die Vorspannquelle 82 oder den Tank 84. Dies kann beispielsweise mittels der Hydromaschine 11 erfolgen und/oder, wie in der Figur 1 dargestellt, durch eine zusätzliche Leitung 98a, welche durch ein entsperrbares Ventil 92, in diesem Fall ein entsperrbares Rückschlagventil, mit dem Tank 84 oder der Vorspannquelle 82 verbunden ist.
  • Eine weitere Leitung 98b mit einem weiteren entsperrbaren Ventil 94 dient sowohl zur hydraulischen Verbindung der Quelle 80 und der Vorspannquelle 82 mit der Hydromaschine 11 als auch zur Entspannung der zweiten Kammer 24, 34 der Haupt- und/oder Sekundärachse 20, 30.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine Ablassleitung 42 mit einem entsperrbaren Ventil 43 an dem Anschluss des Hydrospeicher und mit dem Tank 84 hydraulisch verbunden sein. Gemäß weitere beispielhafter erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der Hydrospeicher 40 mittels der zusätzlichen Leitung 42 und dem entsperrbaren Ventil 43 entspannt werden.
  • Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Figur. 1. Dabei ist der allgemeine Aufbau des Systems 1 unverändert.
  • Unterschiedlich ist die Anordnung der Ventile an der Sekundärachse 30. Insbesondere, wie in Figur 2 ersichtlich ist die Sekundärachse 30 als Differentialzylinder dargestellt, wobei auch die Anordnung eines Gleichgangzylinders vorstellbar ist. Die Sekundärachse 30 weist dabei eine erste Kammer 32 auf und ein durch die erste Sekundärhydraulikleitung 62 mit der ersten Kammer 32 verbundenen Hydrospeicher40, und eine zweite Kammer 34 auf.
  • Die Ventilanordnung 90 umfasst dabei ein Sekundärventil 33, wobei die erste Kammer 32 und die zweite Kammer 34 der Sekundärachse durch die erste Sekundärhydraulikleitung 62 bzw. der zweiten Sekundärhydraulikleitung 64, durch das gemeinsame Sekundärventil 33 mit der Hydromaschine hydraulisch verbunden sind.
  • In der beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Figur 2 ist das erste Sekundärventil 33 ein 4/2 Wegeventil 33 mit einer Durchflussstellung und einer Sperrstellung, so dass sowohl die erste Sekundärhydraulikleitung 62 als auch die zweite Sekundärhydraulikleitungen 64 entweder gleichzeitig offen oder gleichzeitig gesperrt sind. Im ersten Fall, kann die Hydromaschine 11 direkt in den beiden Kammern 32, 34 der Sekundärachse 30 sowie in den Hydrospeicher 40 arbeiten. Beispielsweise kann die Hydromaschine 11 ein Hydraulikfluidstrom in die erste Kammer 32 der Sekundärachse 30 und in den Hydraulikspeicher 40 bereitstellen, so dass die Sekundärachse 30 aufgespannt wird, während Hydraulikfluid aus der zweiten Kammer 34 entzogen wird.
  • Im zweiten Fall, also wenn das Sekundärventil 33 in die Sperrstellung gebracht wird, wird die hydraulische Verbindung der Sekundärachse 30 zur Hydromaschine 11 durch das Ventil 33 unterbrochen, wobei die Sekundärachse 30 durch den Hydrospeicher 40 in einem aufgespannten Zustand verbleibt. Die Hydromaschine 11 kann dementsprechend in diesem Fall in die Primärachse 20 einwirken, während die Sekundärachse in einem aufgespannten Zustand bleibt.
  • Falls eine Entspannung der ersten und/oder zweiten Kammer der Sekundärachse 30 beabsichtig wird, kann das Sekundärventil 33 auf Durchfluss gestellt werden und die Ventile 92 und/oder 94 entsperrt werden, so dass Hydraulikfluid in die Vorspannquelle 82 strömen kann.
  • Wie auch schon in der beispielhaften Ausführungsform der Figur 1, kann der Hydrospeicher40 mittels eines Ventils 43 und einer Ablassleitung 42 direkt in den Tank 84 entlastet werden.
  • Figur 3 zeigt eine ähnliche beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsform des Aktuatorsystems wie Figur 2, wobei die Ventilanordnung 90 anstatt eines einzelnen Sekundärventil ein erstes Sekundärventil 33, welches an die erste Sekundärhydraulikleitung 62 angeordnet ist und ein zweites Sekundärventil 35, welches an die zweite Sekundärhydraulikleitung 64 angeordnet ist, umfasst.
  • In dieser beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform sind sowohl das erste als auch das zweite Sekundärventil 33, 35 gesteuerte 2/2-Wegeventile mit jeweils einer Durchfluss- und einer Sperrstellung. Somit kann die Beaufschlagung und die Entspannung der ersten und/oder der zweiten Kammer 32, 34 der Sekundärachse einzeln gesteuert werden.
  • Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Aktuatorsystem.
  • In diesem beispielhaften Aktuatorsystem 1 umfasst die Ventilanordnung 90 ein 4/3-Wegeventil 33 mit einer Durchfluss-, Kreuzdurchfluss- und Sperrstellung, welches sowohl an der ersten Sekundärhydraulikleitung 62 als auch an der zweiten Sekundärhydraulikleitung 64 angeordnet ist und ein 2/2-Wegeventil 35 mit einer Durchfluss- und Sperrstellung, welches auf einer Leitung angeordnet ist, die den Hydrospeicher 40 und die Sekundärachse 30 mit der Anschlussleitung 12 verbindet.
  • Insbesondere ist eine Ablassleitung 94 an dem 4/3-Wegeventil 33 angeschlossen, so dass bei den jeweiligen Durchflussstellungen entweder die erste Kammer 32 oder die zweite Kammer 34 der Sekundärachse 30 mit der Ablassleitung 94 verbunden ist. Ferner ist die Ablassleitung 94 mit dem Tank 84 hydraulisch verbunden, so dass das beim Entspannen des Hydraulikfluids aus einer der zwei Kammern 32, 34, dieser direkt in den Tank 84 strömen kann.
  • Das zweite Sekundärventil 35 sperrt die Verbindung der Sekundärachse 30 und den Hydrospeicher 40 mit der Anschlussleitung 12 und entsprechend mit dem restlichen System 1.
  • Der Hydrospeicher 40 kann beispielsweise mittels des zweiten Sekundärventils 35, durch die Leitung 12, 98a und durch Entsperren des Ventils 92 entspannt werden oder, wie in den vorherigen Figuren gezeigt, durch eine alternative Leitung 42.
  • Wie in Figur 5 gezeigt, kann gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform die Sekundärachse 30 anstatt eines Differentialzylinders auch ein vorgespannter Zylinder sein.
  • Das Vorspannen des Zylinders kann mittels einer Feder oder auch mittels eines Gewichtssystems erfolgen, wobei der Zylinder mindestens eine Entlüftungsvorrichtung an seiner vorgespannten Kammer 34 aufweist, damit beim Pressablauf, die Luft entkommen kann.
  • Die Ventilanordnung 90 umfasst in dieser beispielshaften erfindungsgemäßen Ausführungsform ein 2-Wegeventil 33 mit einer Durchfluss- und einer Sperrstellung; dabei ist die erste Kammer 32 der Sekundärachse 30 durch die erste Hydraulikleitung 62 und dem Sekundärventil 33 mit der Anschlussleitung 12, bzw. mit der Hydromaschine 11 hydraulisch verbunden.
  • Weiterhin ist auch der Druckspeicher 40 sowohl zu der Sekundärhydraulikleitung 62 als auch mit dem Sekundärventil 33 hydraulisch verbunden. Zum Entspannen der ersten Kammer 32 und des Hydrospeichers 40, können beispielsweise das Sekundärventil 33 und das gesteuerte Ventil 92 entsperrt werden, so dass das entspannte Hydraulikfluid in die Vorspannquelle 82 strömt. Alternativ kann der Hydrospeicher40 auch in dieser beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform durch eine Ablassleitung 42 mit einem Ablassventil 43 an dem Tank 84 hydraulisch verbunden sein. Es ist in dieser Ausführungsform jedoch nur möglich die erste Kammer 32 zeitgleich mit dem Hydrospeicher 40 zu entspannen.
  • In dem beispielhaften in der Figur 6 gezeigten Aktuatorsystem, kann hingegen mittels der ausgewählten Ventilanordnung 90 die erste Kammer 32 der Sekundärachse 30 und der Hydrospeicher 40 jeweils einzeln oder zusammen entspannt werden.
  • Dabei umfasst die Ventilanordnung 90 ein mit der Sekundärhydraulikleitung verbundenes 3-Wegeventil, mit einer Durchfluss-, einer Kreuzfluss- und einer Sperrstellung. Ferner umfasst die Ventilanordnung ein zweites Sekundärventil 35, welches, wie im vorherigen Beispiel als ein 2-Wegeventil, die Anschlussleitung 12 mit der Sekundärachse 30 und/oder dem Hydrospeicher 40 verbindet, ausgestaltet ist.
  • Ist das zweite Sekundärventil 35 gesperrt und ist das erste Sekundärventil 33 auf Kreuzflussstellung geschaltet, dann wird eine Verbindung zwischen der ersten Kammer der Sekundärachse und dem Tank 84 mittels einer Leitung 94 hergestellt. Auch hier kann der Hydrospeicher 40 durch eine Ablassleitung 42 mit einem Ablassventil 43 mit dem Tank 84 hydraulisch verbunden sein; somit kann durch die Sperrung des ersten Sekundärventils 33 und Öffnen des Ablassventils 43 ein alleiniges Entspannen des Hydrospeichers 40 erreicht werden. Bezugszeichenliste
    1 Aktuatorsystem 35 zweites Sekundärventil
    10 Elektromotor 40 Hydrospeicher
    11 Hydromaschine 42 Ablassleitung
    12 erste Anschlussleitung 43 2-Wegeablassventil
    14 zweite Anschlussleitung 52 erste Haupthydraulikleitung
    20 Hauptachse 54 zweite Haupthydraulikleitung
    22 erste Kammer der Hauptachse 62 erste Sekundärhydraulikleitung
    23 erstes Hauptventil 64 zweite Sekundärhydraulikleitung
    24 zweite Kammer der Hauptachse 80 Quelle
    25 zweites Hauptventil 82 Vorspannquelle
    30 Sekundärachse 84 Tank
    32 erste Kammer der Sekundärachse 90 Ventilanordnung
    33 erstes Sekundärventil 94 Ablassleitung
    34 zweite Kammer der Sekundärachse 98a, 98b Ablassleitungen

Claims (16)

  1. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) mit wenigstens zwei beweglichen Achsen umfassend:
    eine von einem Elektromotor (10) angetriebene volumen- und/oder drehzahl-variable Hydromaschine (11) umfassend zwei Anschlüsse mit zwei Anschlussleitungen zur Bereitstellung eines Volumenstroms eines Hydraulikfluids;
    eine durch das Hydraulikfluid bewegbare Hauptachse (20) mit mindestens einer ersten Kammer (22), wobei die erste Kammer (22) mit wenigstens einer ersten Haupthydraulikleitung (52) und einem ersten Hauptventil (23) über eine erste Anschlussleitung (12) mit einem ersten Anschluss der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden ist;
    eine durch das Hydraulikfluid bewegbare Sekundärachse (30) mit mindestens einer ersten Kammer (32), wobei die erste Kammer (32) mit wenigstens einer ersten Sekundärhydraulikleitung (62) und einem ersten Sekundärventil (33) über eine zweite Anschlussleitung (14) mit einem zweiten Anschluss der Hydromaschine (11) oder über die erste Anschlussleitung (12) mit dem ersten Anschluss der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden ist; und
    wobei ein Hydrospeicher (40) mit der ersten Sekundärhydraulikleitung (62) im Bereich zwischen der ersten Kammer (32) der Sekundärachse (30) und dem ersten Sekundärventil (33) hydraulisch verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Hauptachse (20) mindestens eine zweite Kammer (24) aufweist, wobei die zweite Kammer (24) mit wenigstens einer zweiten Haupthydraulikleitung (54) und einem zweiten Hauptventil (25) über die zweite Anschlussleitung (14) mit dem zweiten Anschluss der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden ist.
  2. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikfluid in den Anschlussleitungen vorgespannt ist.
  3. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Hydrospeicher mit der ersten Haupthydraulikleitung (52) im Bereich zwischen der ersten Kammer (22) der Hauptachse (20) und dem ersten Hauptventil (23) hydraulisch verbunden ist.
  4. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sekundärhydraulikleitung (62) und/oder die erste Haupthydraulikleitung (52) mit einer Ablassleitung (94) und einem Sicherheitsventil und/oder einem 2-Wegeventil, insbesondere einem Ablassventil, hydraulisch verbunden sind.
  5. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (22) der Hauptachse (20) und die erste Kammer (32) der Sekundärachse (30) mit der gleichen Anschlussleitung der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden sind.
  6. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hauptventil (23) und/oder das erste Sekundärventil (33) gesteuerte Ventile sind.
  7. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärachse mechanisch, und insbesondere mit einem Federsystem oder einem Gewichtssystem vorgespannt ist.
  8. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärachse (30) mindestens eine zweite Kammer (34) aufweist, wobei die zweite Kammer (34) mit wenigstens einer zweiten Sekundärhydraulikleitung und einem zweiten Sekundärventil über eine Anschlussleitung mit der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden ist.
  9. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (25) der Hauptachse (20) und die zweite Kammer (35) der Sekundärachse (30) mit der gleichen Anschlussleitung der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden sind, wobei die Anschlussleitung verschieden zu der Anschlussleitung der ersten Kammer (25) der Hauptachse (20) und die ersten Kammer (35) der Sekundärachse (30) ist.
  10. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem derAnsprüche 8 und 9 oder 9 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hauptventil (25) und/oder das zweite Sekundärventil (35) gesteuerte Ventile sind.
  11. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 und 10 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der gesteuerten Ventile mittels eines Steuerungsventils entsperrbar ist.
  12. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Steuerungsventile mittels Rückschlagventile an mindestens einer der Anschlussleitungen der Hydromaschine (11) hydraulisch verbunden sind.
  13. Elektrohydrostatisches Aktuatorsystem (1) nach einem der Ansprüche 6 und 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachse eine Umformungsachse ist und die Sekundärachse eine Spannachse ist.
  14. Verfahren zum Betreiben eines elektrohydrostatische Aktuatorsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachse (20) und die Sekundärachse (30) parallel oder sequentiell durch die gleiche Hydromaschine (11) betrieben werden.
  15. Verfahren zum Betreiben eines elektrohydrostatische Aktuatorsystem nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikfluid in dem Hydrospeicher (40) beim Einspannen der Sekundärachse (30) aufgespannt wird.
  16. Verwendung eines elektrohydrostatische Aktuatorsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 14 und 15 zur Umformung von Formteilen oder Tiefziehen von Formteilen.
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