JP2022107534A - プレス機用の液圧式の駆動ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】プレス機用の駆動ユニットを提供する。【解決手段】1つまたは複数の押圧チャンバおよび退行チャンバを有しているプレスシリンダアセンブリを備えたプレス機用の液圧式の駆動ユニットが開示されている。早送りチャンバも設けられていてもよい。さらに、駆動ユニットは、回転数可変のポンプユニットを有している。押圧側のポンプ接続部4Aは、押圧管路18を介して押圧室101に接続可能である、または接続されている一方で、退行側のポンプ接続部4Bは、退行管路20を介して退行チャンバ102に接続可能である、または接続されている。制御ブロック12には、予圧が加えられた低圧アキュムレータ14とポンプユニットが取り付けられている。【選択図】図1

Description

本発明は、請求項1の前提部に記載の形式の、たとえば組付けプレス加工のような1つの駆動ユニットを用いたプレス加工のための、またはたとえば縁曲げプレス加工のような並列制御を伴う複数の駆動ユニットを用いたプレス加工のための、プレスシリンダアセンブリを備えた液圧式の駆動ユニットに関する。
本出願人による文献「Valve-controlled hydraulic Drives for Press Brakes“ RE08100, Edition 2020-07」は、縁曲げプレス加工のためのプレスシリンダアセンブリ用の標準配管図を示している。第4頁には、プレスシリンダアセンブリの運動が、1つの共通のタンクから1つのポンプを介した供給が行われる複数の比例弁を介して制御される配管図が開示されている。
プレス機用のこのような駆動ユニットにおいて不都合であるのは、1つのプレス機の組立て時に個別に組み付けられなければならない種々の構成部材およびモジュールがあることである。
本発明の目的は、1つの閉じられたシステムにおける、プレス加工、特に縁曲げプレス加工のための駆動ユニット(軸)を提供することであり、この場合、閉じられたシステム内で、プレスシリンダアセンブリ、制御アセンブリもしくは制御ブロックおよびポンプが、プレス機に完全に付加的な手間なしに機能するように組み付けられ得る1つのユニットを形成する。このシステムは、単に電気的なインタフェースおよび場合によっては圧縮空気供給部だけを必要とすることが望ましい。
この課題は、請求項1の特徴部に記載の特徴を備えた、プレス機用の駆動ユニットにより解決される。
本発明の別の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
特許請求された、プレス機、特に縁曲げプレス機用の液圧式の駆動ユニットは、軸とも呼ぶことができ、プレスシリンダアセンブリを有している。このプレスシリンダアセンブリは、押圧室と退行チャンバとを有している。押圧室は、複数のチャンバから構成されていてもよい。さらに、駆動ユニットは、電動モータを介して回転数可変に駆動可能であるポンプを有している。したがって、ポンプは、装置技術的に単純である定量ポンプであってもよい。ポンプと電動モータとは、1つのポンプユニットを形成する。ポンプの押圧側のポンプ接続部が、押圧管路を介して押圧室に接続可能である、または接続されている一方で、退行側のポンプ接続部は、退行管路を介して退行チャンバに接続可能である、または接続されている。制御ブロックに、予圧が加えられた低圧アキュムレータとポンプユニットとが取り付けられている。本発明に係る駆動ユニットもしくは本発明に係る軸は、自立式に関連するプレス機に組み付けることができ、かつ制御することができる。本発明に係る複数の駆動ユニットもしくは軸を互いに対して平行にプレス機、たとえば縁曲げプレス機に配置し、運転することができる。小さな配管手間が生じる。標準的なプレスシリンダが使用可能である。
プレスシリンダアセンブリの運動方向およびピストン速度および押圧力はポンプユニットの電動モータのみを介して制御される。
低圧アキュムレータへの予圧は、圧縮空気容器を介して廉価に達成することができる。
特別にコンパクトな改良形では、プレスシリンダアセンブリも制御ブロックに取り付けられている。
好適には、押圧管路は、逃し弁を介して低圧アキュムレータに接続可能である。逃し弁には、退行管路または退行側のポンプ接続部から取り出される圧力を介して、かつ押圧管路または押圧側のポンプ接続部から取り出される押圧力を介して開放方向に荷重が加えられている。したがって逃し弁は、過圧防止のための負荷保持弁(Lasthalteventil)として作用することができる。
好適には、低圧アキュムレータは、好適にはばねにより予荷重が加えられた逆止弁として形成された吸入弁(Nachsangventil)を介して押圧管路に接続可能である。吸入弁の開放方向は、低圧アキュムレータから押圧管路へと向けられている。吸入弁は、退行管路または退行側のポンプ接続部から取り出される圧力を介して開制御可能である。逃し弁は、押圧室の制御された衝撃のない減圧のための解除可能な逆止弁もしくは充填弁のための予備開口として作用することができる。
好適には、退行管路内に位置切換弁が配置されている。この位置切換弁は、好適にはばねにより予荷重が加えられた第1の切換位置において、退行チャンバを退行側のポンプ接続部に対して遮断し、この場合にポンプ接続部同士を互いに接続する。位置切換弁は、好適には電気的なアクチュエータによって取ることができる第2の切換位置において、退行チャンバを退行側のポンプ接続部に接続する。
好適には、退行チャンバと位置切換弁との間の退行管路内に、遮断弁として形成された安全弁が配置されている。
好適には(流体的に)低圧アキュムレータと退行管路との間に、冷却器および/またはフィルタが設けられている。好適には、(流体的に)冷却器および/またはフィルタと、退行管路との間に逆止弁が設けられており、この逆止弁の開放方向は、冷却器および/またはフィルタから退行管路へと向けられている。
好適には、退行チャンバに、圧力制限弁として形成されたカウンタバランス弁(Gegenhalteventil)が接続されている。このカウンタバランス弁を介して、退行チャンバが冷却器および/またはフィルタに接続可能である。
退行チャンバには、安全性の理由から、圧力制限弁として形成されたセーフティ弁(Sicherungsventil)が接続されていてもよく、このセーフティ弁を介して、退行チャンバが低圧アキュムレータに接続可能である。
押し方向が実質的に重力に沿って下方に向かって行われるように関連するプレス機が構成されている場合、たとえばプレス機の出発位置では、上側部分が本発明に係る駆動ユニットのプレスシリンダアセンブリに掛かっている。この場合に、カウンタバランス弁は好適には、5~15%を加算した重量に相当する退行チャンバ内の圧力で開放するように設計されている。この場合に、さらに好適にはセーフティ弁は、25~35%を加算した重量に相当する退行チャンバ内の圧力で開放するように設計されている。
特にコンパクトな1つの改良形では、位置切換弁および/または安全弁(Sicherheitsventil)および/またはセーフティ弁および/またはカウンタバランス弁および/または吸入弁および/または逃し弁および/または逆止弁が、制御ブロック内または制御ブロックに配置されている。
本発明に係る駆動ユニットの第1の実施例では、プレスシリンダアセンブリが、中空ピストンを備えた三面シリンダである。中空ピストン内には、早送りチャンバが配置されており、中空ピストンの外周面には、退行チャンバが配置されている。押圧室および退行チャンバは、それぞれ環状チャンバである。したがって、押圧室が押圧室側のポンプ接続部に対して遮断可能である閉じられた接続弁(Zuschaltventil)との接続において、早送りでの閉鎖運動が可能である。この場合、押圧室にポンプによる供給が行われず、圧力は加えられない。これにより、各プレス工程時に時間を節減することができる。
接続弁は、押圧管路内で、好適には(流体的に)吸入弁のための接続箇所と逃し弁のため接続箇所との間に配置されている。押圧室側のポンプ接続部と接続弁との間で、早送り管路が押圧管路から分岐しており、この早送り管路は早送りチャンバに接続されている。
環状チャンバとして形成された退行チャンバの退行面が、早送りチャンバの早送り面よりも大きな場合、早送りでの閉鎖運動時に退行チャンバから押し退けられる過剰な圧力媒体を、逃し弁を介して低圧アキュムレータに送る、またはさらに吸入弁を介して押圧室に送ることができる。これにより、本発明に係る駆動ユニットを多くの場合に先行技術に比べて縮小することができる。
好適には、早送りチャンバは早送り管路を介して押圧室側のポンプ接続に常に接続されている。
接続弁は、好適にはシート弁として形成されている。接続弁は、たとえばばねにより予荷重が加えられた基本位置において、逆止弁機能を有していてもよく、接続弁の開放方向は、環状チャンバとして形成された押圧室から押圧室側のポンプ接続部に向けられている。1つの切換位置で、接続弁は通流部を開放する。接続弁も好適には制御ブロック内に、または制御ブロックに配置されている。
本発明に係る駆動ユニットの第2の実施例では、プレスシリンダアセンブリが、第1の差動シリンダと、少なくとも1つの別の差動シリンダとを有している。この場合、第1の差動シリンダの環状チャンバは、退行チャンバを形成し、全ての差動シリンダの複数のピストン底部チャンバが、押圧室を形成する。これにより、押側力を、特にたとえば縁曲げバーのような比較的長いプレス機上側部分の場合でも、長さにわたって均等に分配してプレス機上側部分に導入することができる。
少なくとも1つの別の差動シリンダの環状室は、低圧チャンバに対して付加的に差圧媒体のためのアキュムレータとして働くことができる。これにより、低圧アキュムレータがさらに縮小される。
本発明の2つの実施例を図面に図示した。
第1の実施例による、プレス機用の本発明に係る駆動ユニットの回路図である。 第2の実施例による、プレス機用の本発明に係る駆動ユニットの回路図である。
図1は、第1の実施例による本発明に係る駆動ユニットの回路図を示している。電動モータMおよびポンプ4から成る回転数可変の駆動ユニットには、制御ブロック12がフランジ結合されている。制御ブロック12は、機能および安全技術的な要求のための全ての弁を含んでいる。
電動モータMは、回転数可変の駆動のための周波数変換装置を備えた同期モータまたは非同期モータであり、ポンプ4は、たとえば行程体積を有するアキシアルピストンポンプのように回転方向変更のために適しており(4象限運転)、制御ブロック12は、要求に応じてモジュール式に構成されている。
制御ブロック12には、円筒形の管が取り付けられており、この管は、一方の側で制御ブロック12により閉じられており、他方の側においてシリンダ底部が設けられている。駆動ユニットの圧力媒体と圧縮空気との間を分離するエレメントとして、低圧アキュムレータ14内には、ピストン式アキュムレータのようにピストンが組み込まれている。円筒形の室は、可変かつ予圧されたタンク容量のために、もしくは三面シリンダ100の差容量のための低圧アキュムレータ14として利用され、差容量に応じて設計されている。低圧アキュムレータ14には、外部の圧縮空気容器16により約1.5~3barの予圧が加えられる。差容量に応じて、この圧縮空気容積は市販の圧縮空気容器であってもよい。
低圧アキュムレータのピストンのための位置切換器(図示せず)は、圧力媒体のための充填状態表示として使用可能である。
低圧アキュムレータ14は、冷却器24に接続されており、冷却器24は、電動モータMにより駆動されるファンホイールを有している。冷却器24は、低圧アキュムレータ14とは反対側の接続部において、絞りを介して分岐部26に接続されており、この分岐部26は、逆止弁10とカウンタバランス弁6とを介して退行管路20に接続されている。逆止弁10には、たとえば0.2barの予荷重が加えられている。カウンタバランス弁6は、たとえば10%を加算したプレス機上側部分の重量の圧力に相当する圧力で開く。
制御ブロック12には、三面シリンダ(Dreiflaechenzylinder)100として形成されたプレスシリンダアセンブリが接続されている。三面シリンダ100は、下方に向かって押し方向に作用する、環状の押圧チャンバとして形成された押圧室101と、同様に下方に向かって作用する早送りチャンバ103と、上方に向かって引き方向に作用する環状の退行チャンバ102とを有している。三面シリンダ100は、さらに、中央に静止しているピストンを有している。このピストンの外周面において、中空ピストン104が可動に配置されている。中空ピストン104の下側の端部区分には、プレス機上側部分(図示せず)が連結されている。
早送りチャンバ103は、中空ピストン104内に、この中空ピストン104の端部区分の領域に配置されており、上方に向かって静止しているピストンによって画定されている。退行チャンバ102は、中空ピストン104の外周面に配置されている。押圧室101は、静止しているピストンの外周面、もしくは静止しているピストンの静止しているピストンロッドの外周面に配置されている。可動の中空ピストン104のピストン鍔は、押圧室101を早送りチャンバ103から分離している。
ポンプ4の押圧側のポンプ接続部4Aは、押圧管路18を介して押圧室101に接続されている。退行側のポンプ接続部4Bは、退行管路20を介して退行チャンバ102に接続されている。
押圧管路18内で、吸入弁7のための接続箇所と逃し弁8との間の接続箇所との間に接続弁3が配置されている。押圧室側のポンプ接続部4Aと接続弁3との間で、早送り管路22が押圧管路18から分岐しており、この早送り管路22は早送りチャンバ103に接続されている。
「プレス機上側部分の降下」の早送りのためには、早送りチャンバ103のみに圧力が供給される。プレス加工のためには、押圧室101が接続弁3を介して接続される。「プレス機上側部分の上昇」の早送りのためには、退行チャンバ102のみに圧力が供給される。
退行チャンバ102の退行面は、早送りチャンバ103の早送り面よりも僅かに大きいので、「プレス機上側部分の降下」の早送り時には、比較的小さな差分量が逃し弁8を介して冷却器24もしくは(可変の)低圧アキュムレータ14に排出される。したがって、この僅かな排出を介して、低圧アキュムレータ14への付加的な圧力媒体交換が生じている。
「プレス機上側部分の降下」の早送り時に、退行チャンバ102は背圧で予圧が加えられたままである。小さな差分量は、逃し弁8において僅かな加熱(出力損失)しか引き起こさない。早送りからプレス加工への移行は、退行チャンバ102内の予圧により、プレス機上側部分の重力にもかかわらず、正確に調整可能である。
退行管路20内には、位置切換弁1が配置されている。この位置切換弁1は、ばねにより予荷重が加えられた第1の切換位置で退行チャンバ102を退行側のポンプ接続部4Bに対して遮断し、ポンプ接続部4A,4Bは互いに接続されている。電気的なアクチュエータにより切換可能な第2の切換位置では、退行チャンバ102は退行側のポンプ接続部4Bに接続されている。
図1に示した基本位置では、位置切換弁1と安全弁2と接続弁3とが接続されておらず、つまりこれらの弁は図1に示した位置にある。
この位置を起点として、「プレス機上側部分の降下」の早送りのために、位置切換弁1と安全弁2とが接続される。したがってプレス機上側部分の重量は、退行側のポンプ接続部4Bで支えられる。プレス機上側部分の重量、したがって環状室102内の圧力は、逃し弁8の開制御圧力よりも小さい。退行チャンバ102内では、最大でカウンタバランス弁6において生じる圧力を達成することができる。
ポンプ4は、回転数可変の駆動により、圧力媒体を退行チャンバ102から早送りチャンバ103へと圧送する。低圧アキュムレータ14は、差分量を収容する。押圧室101のための圧力媒体は、低圧アキュムレータ14から吸入弁7を介して後吸入される。
これにより、「プレス機上側部分の降下」の早送りは、プレス機上側部分の重量を利用しながら、しかしポンプ4の回転数を介して制御されて、圧縮空気容器16により定義されている予圧で行われる。
プレス加工のためには(下側の早送り位置への到達後に)、接続弁3を介して押圧室101が接続される。プレス機上側部分の目標位置は、電動モータMにより調整され、この場合、両側で需要に応じて吸入弁7,9を介して後吸入を行うことができる。吸入弁7は、解除可能な逆止弁として形成されており、低圧アキュムレータ14もしくは冷却器24と押圧管路18との間に配置されている。吸入弁9は、低圧アキュムレータ14もしくは冷却器24と退行管路20との間に配置されており、たとえば0.5barで予圧されている。
減圧のために、電動モータMの回転方向が変更される。押圧室101および早送りチャンバ103からの過剰量は、カウンタバランス弁6が背圧のために開放する前に、逃し弁8を介して排出される。逃し弁8における(退行側の制御圧なしの開放圧力を、退行側の制御圧力を有する開放圧力で割った)開制御比は、逃し弁8が退行側の制御圧なしで最大の押圧力を(圧力制限弁のように)制限するように調節されている。最大で重力の圧力に相当し、つまりカウンタバランス弁6における開放圧力よりも小さい退行側の制御圧により、吸入弁7のための予備開放圧力まで押圧力が低下させられる。この場合、荷重圧力が比較的高い場合により低い開制御圧を必要とする降下ブレーキ弁の標準的な特性が利用される。
つまり逃し弁8は、過圧防止のために、かつ同時に吸入弁7のための予備開口として働く。これにより、押圧室101および早送りチャンバ103の制御された減圧が可能である。
「プレス機を開く」の早送りは、プレス加工あるいは電動モータMの別の回転方向と比較可能である。
図2は、第2の実施例による本発明に係る駆動ユニットの回路図を示している。以下では、第1の実施例に対する差異のみを説明する。プレスシリンダアセンブリ200は、第1の差動シリンダ203と、2つの別の差動シリンダとを有している。第1の差動シリンダ203の環状チャンバは、退行チャンバ202を形成し、差動シリンダの3つのピストン底部チャンバは、一緒に押圧室201を形成する。したがって、3つのピストン底部チャンバが一緒に押圧管路18に接続されている。
早送りチャンバと、対応する早送り管路と、接続弁とは省略されている。吸入弁7は、押圧管路18に接続されている。
さらに、冷却器が省略されている。したがって、絞り、分岐部および逆止弁も省略されている。
別の両方の差動シリンダの環状室は、低圧アキュムレータ14に対して付加的に、差動圧力媒体のためのアキュムレータとして役立つ。このためには、環状室は管路207を介して低圧アキュムレータ14に接続されている。
1つまたは複数の押圧チャンバと、退行チャンバ102とを有しているプレスシリンダアセンブリを備えたプレス機用の液圧式の駆動ユニットが開示されている。早送りチャンバ103も設けられていてもよい。さらに、駆動ユニットは、回転数可変のポンプユニットを有している。押圧側のポンプ接続部4Aは、押圧管路18を介して押圧チャンバに接続可能である、または接続されている一方で、退行側のポンプ接続部4Bは、退行管路20を介して退行チャンバ102に接続可能である、または接続されている。制御ブロック12には、予圧が加えられた低圧アキュムレータ14とポンプユニットとが取り付けられている。
1 位置切換弁
2 安全弁
3 接続弁
4 ポンプ
4A 押圧側のポンプ接続部
4B 退行側のポンプ接続部
5 (退行チャンバのための)セーフティ弁
6 (退行チャンバのための)カウンタバランス弁
7 吸入弁
8 逃し弁
9 吸入弁
10 逆止弁
12 制御ブロック
14 低圧アキュムレータ
16 圧縮空気容器
18 押圧管路
20 退行管路
22 早送り管路
24 冷却器
26 分岐部
100 プレスシリンダアセンブリ、三面シリンダ
101,201 押圧室
102,202 退行チャンバ
103 早送りチャンバ
104 中空ピストン
200 プレスシリンダアセンブリ
203 第1の差動シリンダ
207 管路
ポンプのための電動モータ
ファンホイールのための電動モータ

Claims (15)

  1. プレス機用の液圧式の駆動ユニットであって、
    押圧室(101,201)および退行チャンバ(102;202)を有するプレスシリンダアセンブリ(100,200)と、
    電動モータ(M)を介して回転数可変に駆動可能であるポンプ(4)であって、前記ポンプ(4)の、押圧側のポンプ接続部(4A)が、押圧管路(18)を介して前記押圧室(101;201)に接続可能である、または接続されており、退行側のポンプ接続部(4B)が、退行管路(20)を介して前記退行チャンバ(102;202)に接続可能である、または接続されている、ポンプ(4)と、
    予圧が加えられた低圧アキュムレータ(14)と、前記電動モータ(M)を備えた前記ポンプ(4)と、が取り付けられている制御ブロック(12)と、
    を備える、駆動ユニット。
  2. 前記プレスシリンダアセンブリ(100;200)は、前記制御ブロック(12)に取り付けられている、請求項1記載の駆動ユニット。
  3. 前記押圧管路(18)は、逃し弁(8)を介して前記低圧アキュムレータ(14)に接続可能であり、前記逃し弁(8)に、前記退行管路(20)または前記退行側のポンプ接続部(4B)から取り出される圧力を介して、かつ前記押圧管路(18)または前記押圧側のポンプ接続部(4A)から取り出される押圧力を介して、開放方向に荷重が加えられている、請求項1または2記載の駆動ユニット。
  4. 前記低圧アキュムレータ(14)は、逆止弁として形成された吸入弁(7)を介して前記押圧管路(18)に接続可能であり、前記吸入弁(7)の開放方向は、前記低圧アキュムレータ(14)から前記押圧管路(18)へと向けられており、前記吸入弁(7)は、前記退行管路(20)または前記退行側のポンプ接続部(4B)から取り出される圧力を介して開制御可能である、請求項1から3までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
  5. 前記退行管路(20)内に位置切換弁(1)が配置されており、前記位置切換弁(1)は、第1の切換位置において、前記退行チャンバ(102)を前記退行側のポンプ接続部(4B)に対して遮断し、かつ前記ポンプ接続部(4A,4B)を互いに接続し、前記位置切換弁(1)は、第2の切換位置において、前記退行チャンバ(102)を前記退行側のポンプ接続部(4B)に接続する、請求項1から4までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
  6. 前記退行チャンバ(102)と前記位置切換弁(1)との間の前記退行管路(20)内に、遮断弁として形成された安全弁(2)が配置されている、請求項5記載の駆動ユニット。
  7. 前記低圧アキュムレータ(14)と前記退行管路(20)との間に、冷却器(24)および/またはフィルタが設けられている、請求項1から6までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
  8. 前記退行チャンバ(102)に、圧力制限弁として形成されたカウンタバランス弁(6)が接続されており、該カウンタバランス弁(6)を介して、前記退行チャンバ(102)が前記冷却器(24)および/またはフィルタに接続可能である、請求項7記載の駆動ユニット。
  9. 前記退行チャンバ(102)に、圧力制限弁として形成されたセーフティ弁(5)が接続されており、前記セーフティ弁(5)を介して、前記退行チャンバ(102)が低圧アキュムレータ(14)に接続可能である、請求項1から8までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
  10. 前記プレスシリンダアセンブリは、中空ピストン(104)を備えた三面シリンダ(100)であり、前記中空ピストン(104)内に、早送りチャンバ(103)が配置されており、前記中空ピストン(104)の外周面には、退行チャンバ(102)が配置されており、前記押圧室(101)および前記退行チャンバ(102)は、環状チャンバである、請求項1から9までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
  11. 前記退行チャンバ(102)の退行面が、前記早送りチャンバ(103)の早送り面よりも大きい、請求項10記載の駆動ユニット。
  12. 前記押圧管路(18)内に、遮断弁として形成された接続弁(3)が配置されており、前記接続弁(3)を介して、前記押圧室(101)が前記押圧室側のポンプ接続部(4A)に対して遮断可能であり、前記押圧室側のポンプ接続部(4A)と前記接続弁(3)との間で、早送り管路(22)が前記押圧管路(18)から分岐しており、前記早送り管路(22)は、前記早送りチャンバ(103)に接続されている、請求項10または11記載の駆動ユニット。
  13. 前記接続弁(3)は、前記押圧管路(18)内で前記吸入弁(7)のための接続箇所と前記逃し弁(8)のための接続箇所との間に配置されている、請求項3、4および12記載の駆動ユニット。
  14. 前記接続弁(3)は、基本位置で逆止弁機能を有しており、前記接続弁(3)の開放方向は、前記押圧室(101)から前記押圧室側のポンプ接続部(4A)へと向けられており、前記接続弁(3)は、1つの切換位置で通流部を開放する、請求項12または13記載の駆動ユニット。
  15. 前記プレスシリンダアセンブリ(200)は、第1の差動シリンダ(203)と少なくとも1つの別の差動シリンダとを有しており、前記第1の差動シリンダ(203)の環状チャンバが、前記退行チャンバ(202)を形成し、前記差動シリンダの複数のピストン底部チャンバが、前記押圧室(201)を形成する、請求項1から9までのいずれか1項記載の駆動ユニット。
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