WO1997035114A1

WO1997035114A1 - Hydropneumatische werkzeugmaschine

Info

Publication number: WO1997035114A1
Application number: PCT/DE1997/000559
Authority: WO
Inventors: Viktor Malina
Original assignee: Tox Pressotechnik Gmbh
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 1997-09-25
Also published as: US5943862A; EP0828942B1; EP0828942A1; DE59702132D1; DE19780220D2

Abstract

Es wird eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, die mit einem hydropneumatischen Druckübersetzer arbeitet, dessen Stufenkolben (1) insbesondere gegen Ende seines Hubes hydraulisch gebremst wird, indem aus einem während des Hubes gebildeten Bremsraum (35) Hydraulikflüssigkeit über eine Drosselstelle verdrängt wird.

Description

Hydropneumatische Werkzeugmaschine

Die Erfindung geht aus von einer hydropneumatischen Werkzeugmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. B ei einer bekannten Werkzeu gmaschi ne d er gattungsgemäßen Art (DE-P 43 01 983) wird der Arbeitshub des Arbeitskolbens durch Aufstoßen des der Eilgänge dienenden Stufe größten Durchmessers, nämlich des Antriebskolbens, auf den Boden des entsprechenden pneumatischen Arbeitsraums gebremst, wobei auf der Antriebskolbenfläche eine Dämpfungsscheibe vorhanden ist, die allerdings nur eine geringe Dämpfung bewirkt.

Derartige gattungsgemäße Werkzeugmaschinen sind an sich schnellarbeitende und energiesparende Pneumatiksysteme, in welche ein Hydrauliksystem integriert ist, durch welches nach gewünschtem Vorhub in Arbeitsrichtung einen Krafthub mit sehr hoher Stellkraft erzielbar ist. Obwohl nach außerhalb des Gehäuses der Werkzeugmaschine nur pneumatische Anschlüsse vorhanden sind, erfolgt die Druckübersetzung mit Hilfe der Hydraulik. Hierdurch gelangen in Kolbenhubrichtung Hydraulikräume neben Pneumatikräume, mit dem nicht unerheblichen Problem der Abdichtung von einem zum anderen . In die Hydraulikflüssigkeit gelangende Luft führt zu unerwünschter Kompressibilität des Öls ; aus dem Hydraulikteil herausleckendes Öl kann zu Funktionsausfällen führen.

Ein bei solchen hydropneumatisch druckübersetzt arbeitenden Werkzeugmaschinen gegebenes Problem bleibt die Dämpfung des Arbeitshubes bzw. auch manchmal des Rückhubes. Besonders dann, wenn über ein entsprechendes Werkzeug eine beispielsweise Blechverbindung hergestellt werden soll und beim Leerlauf der Stufenkolben unterstützt durch das Gewicht des Werkzeugs mit voller Wucht in eine seiner Endlagen knallt, kann dies nicht nur zu einer erheblichen Geräuschentwicklung führen, sondern auch entsprechende Schäden mit sich bringen. Obwohl dieses ein altes generelles Problem derartiger Werkzeugmaschinen ist, wurde außer der oben genannten elastischen Scheibe keine insbesondere auch auf das Gewicht bzw. die Masse des Werkzeugs einstellbare Dämpfung gefunden.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat d e m ge ge nü ber den V orteil , d aß j e n ach Drosselstellequerschnitt eine mehr oder weniger starke Dämpfung insbesondere gegen Ende des Arbeitshubs erreichbar ist, wobei dieser Querschnitt an der Drosselstelle den Massen angepaßt sein kann. Für diese Dämpfung kann die Hydraulikflüssigkeit verwendet werden, mit der auch der übrige hydropneumatische Druckübersetzer arbeitet. Die ohnehin eine hohe Qualität aufweisenden Dichtungen zwischen Pneumatikraum und Hydraulikraum dienen auch zur Abdichtung des Ringraums, so daß eine zusätzliche aufwendige Dichtung nicht erforderlich ist. Ohnehin läßt sich die Erfindung in sehr einfacher Weise und sehr wirkungsvoll und unter Überwindung der Voreingenommenheit der Fachwelt an derartigen Werkzeugmaschinen verwirklichen. Es ist zwar bekannt, bei Arbeitszylindern die Endlage des Arbeitskolbens hydraulisch oder pneumatisch zu dämpfen, nur handelt es sich dabei nicht um Stufenkolben mit den oben genannten Problemen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verdrängt der Stufenkolben auch mindestens gegen Ende des Rückhubs und zur Abbremsung seiner Rückhubbewegung aus dem Ringraum Flüssigkeit durch eine Drosselstelle. Auf diese Weise wird sowohl der Vorlauf als auch der Rücklauf des Stufenkolbens und damit der untere Todpunktbereich sowie der obere Todpunktbereich des Werkzeuges bei der Hubbewegung gedämpft, wobei der zur Dämpfung des Arbeitshubs dienende am Stufenkolben angeordnete zusätzliche Kolbenbund mit seiner beim Arbeitshub verwendeten Ringfläche abgewandten Ringfläche die Rückhubdämpfung bewirkt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Ringraum an mindestens einem seiner Endabschnitte eine dem Durchmesser des Kolbenbundes entsprechende Verjüngung auf, in welche der Kolbenbund gegen Hubende eintaucht, wobei jenes in diesem als Bremsraum eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen durch die Drosselstelle verdrängt wird. Hierdurch wird jeweils nur gegen Hubende von Arbeitshub oder Rückhub die Hubbewegung abgebremst oder gedämpft. Stattdessen kann auch die gesamte Hubbewegung gebremst werden, indem der Kolbenbund zur Zylinderwand mehr oder weniger abdichtet bzw. die beiderseits des Kolbenbundes gelegenen Ringräume über einen Drosselkanal miteinander verbunden sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringraum mit dem Arbeitsraum während des Arbeitshubs und/oder Rückhubs verbindbar. Auf diese Weise kann je nach Steuerung die Hydraulikflüssigkeit ungedrosselt vom Ringraum zum Arbeitsraum gelangen, wenn nicht gerade eine Abbremsung stattfinden soll. Hierdurch wirkt sich auch die Nachfüllung von Hydrauliköl ü ber die dafür s te ts vorgesehenen ex tra Nachfülleinrichtungen gleichzeitig für die hydraulische Dämpfung aus. Es kann jedoch auch der Ringraum völlig getrennt vom Arbeitsraum sein und an einer anderen Stelle des Stufenkolbens gelegen sein, beispielsweise im Bereich der Kolbenstange. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Drosselstelle jenes zwischen Kolbenbund und Ringraumwand gegebene Spiel. Im Falle einer Verjüngung in den Endabschnitten des Ringraums wirkt natürlich die Dämpfung nur in diesen Bereichen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweigt vom Bremsraum ein Entlastungskanal ab, in dem ein S teuerelemen t zur S teueru n g de s Flü s s i gkeits durc h g an g s vorh anden i s t . Die s er Entlastungskanal kann erfindungsgemäß wieder in den Ringraum münden. So kann der Entlastungskanal auch von einem Bremsraum zum anderen führen, wobei die Bremsräume jeweils abwechselnd aktiviert sind und in dem Entlastungskanal auch zwei Steuerelemente angeordnet sein können, eines für den einen und das andere für den anderen Bremsraum, die dann jeweils abwechselnd in Wirkung sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein den Bremsraum mit dem Speicherraum verbindender Bypasskanal mit einem zum Speicherraum hin sperrenden Rückschlagventil vorhanden. Ein solcher Bypass umgeht die Stelle, bei der der Tauchkolben Arbeitsraum und Speicherraum voneinander trennt, um dadurch während des Eilhubs ein schnelles Auffüllen des Arbeitsraums zu erzielen. Bei der Erfindung wird dadurch bei Beginn des Eilhubes in Arbeitshubrichtung ein schnelles Nachfüllen des Arbeitsraumes und zwar über den Bremsraum erzielt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein den Ringraum mit dem Arbeitsraum verbindender Bypasskanal mit einem zum Arbeitsraum hin sperrenden Rückschlagventil vorhanden. Vorteilhafterweise verläuft dieser Bypasskanal im Arbeitskolben. Über das Rückschlagventil wird ein Druckausgleich beim Losfahren des Stufenkolbens aus seiner Endlage erreicht, also vor Beginn des Rückhubs. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein den Ringraum mit dem Arbeitsraum verbindender Kurzschlußkanal im Arbeitskolben angeordnet, dessen Mündung auf der Mantelfäche des Kolbenbunds vorhanden ist und welche gegen Ende des Arbeitshubes mindestens teilweise durch die Verjüngung im Ringraum geschlossen wird. Dieser Kurzschlußkanal dient ebenfalls als Überströmbohrung zum Volumenausgleich beim Losfahren des Stufenkolbens aus seiner Ausgangsposition, also zu Beginn des Arbeitshubs.

Nach einer weiteren, auch für sich geltend gemachten Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherraum in einem Speicherzylinder angeordnet und über einen Speicherkolben begrenzt, welcher zur Erzeugung eines Speicherdruckes auf der dem S pei cherraum abgew and ten S ei te niederdruckbelastet ist (pneumatisch oder Feder), wobei die Mittelachse des Speicherzylinders parallel aber mit Abstand zu jener des Arbeitskolbens angeordnet ist und wobei Speicherraum und Arbei tsraum innerhalb eines gemeinsamen Maschinengehäuses untergebracht sind. Es ist zwar bekannt, bei einer mit einem hydropneumatischen Druckübersetzer arbeitenden Schweißmaschine einen Hydraulikspeicher außerhalb des Maschinengehäuses anzuordnen und diesen über eine Hydraulikleitung mit dem Arbeitsraum der Maschine zu verbinden (US-PS 38 75 365). Eine solche Einrichtung ist jedoch praktisch nur bei stationär eingebauten Werkzeugmaschinen brauchbar.

Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient zur Niederdruckerzeugung eine Schraubenfeder. Hierdurch besteht der Vorteil, daß das Hydrauliköl stets unter einem für die Entlüftung des Hydraulikbereichs ausreichenden niederen Druck steht. Bei der Verwendung von Pneumatik für die Kolbenbelastung des Speichers wird dieser während des Rückhubs normalerweise abgeschaltet, mit dem Nachteil, daß dann auch keine Entlüftung des Hydraulikbereichs vorgenommen werden kann.

Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung ist am Speicherkolben eine nach außerhalb des Speicherzylinders ragende Kontrollstange angeordnet, mit einem zum Speicherraum führenden Längskanal, dessen dem Speicherraum abgewandtes Ende in einen nach außen verschlossenen, aber von außen sichtbaren Kontrollraum mündet. Hierdurch kann jederzeit der tatsächliche Ölstand optisch festgestellt werden und zwar bei allen Arbeitsschritten, nämlich für Eilhub, Arbeitshub sowie Rückhub.

Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kontrollraum in einer am Ende der Kontrollstange befestigten und durchsichtigen Kontrollbuchse angeordnet. Diese Kontrollbuchse kann aus Glas oder Kunststoff sein. In jedem Fall ist es für den Betreiber der Werkzeugmaschine dadurch sehr einfach, einen Ölmangel festzustellen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung i st der Kontrollraum über eine Entlüftungseinrichtung nach außen entlüftbar. Diese Entlüftungseinrichtung kann vorteilhafterweise eine Bohrung sein, die als Fortsetzung des Längskanals durch den Kontrollraum hindurch denkbar ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jene hydraulische Verbindung zwischen S peicherraum u n d Arbei tsraum al s eine im Maschinengehäuse angeordnete Querbohrung ausgebildet, welche von außerhalb des Maschinengehäuses zugänglich und zur Ölnachfüllung verwendbar ist. Je nach Lage der Werkzeugmaschine kann diese Bohrung auch zur Entlüftung dienen. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Tauchkolben achsgleich mit dem Arbeitskolben angeordnet und über einen Pneumatikkolben entgegen der Kraft einer Rückstellfeder betätigbar. Besonders dann, wenn der Speicherraum nicht um den Tauchkolben sondern mit Abstand und parallel zu diesem angeordnet ist, kann der den Pneumatikkolben des Tauchkolbens aufnehmende Arbeitszylinder verkürzt w erd e n , w o d urc h di e G e s am tb au l än g e der Werkzeugmaschine verkürzbar ist.

Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist der Druckerzeuger einen zum Tauchkolben koaxial angeordneten Speicherraum auf, wobei die gemeinsame Längsachse parallel zu jener des Stufenkolbens angeordnet ist, mit einem den Druckerzeuger mit dem Arbeitsraum verbindenden Druckkanal, wobei nach Beendigung des Arbeitshubs und entsprechendem Nachströmen von Flüssigkeit aus dem Speicherraum in den Arbeitsraum der Druckkanal durch den Tauchkolben gesperrt wird, wonach bei weiterem Hub des Tauchkolbens im Arbeitsraum ein Hochdruck erzeugbar ist. Im Prinzip ist eine solche Anordnung bekannt (DE-P 43 01 983).

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind mit z.T. Varianten jeweils im Längsschnitt in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels als

Ausschnitt; Fig. 3 e i n e w e i te re V ari an te de s e r s te n

Ausführungsbeispiels ebenfalls als Ausschnitt;

Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 das dritte Ausführungsbeispiel als Ausschnitt.

Alle drei Ausführungsbeispiele arbeiten als hubgesteuerte Werkzeugmaschinen mit jeweils einem hydropneumatischen Druckübersetzer. Mit einem solchen Druckübersetzer wird für einen Eilgang, nämlich das Heranfahren des Werkzeuges an das Werkstück Druckluft verwendet, wohingegen für den eigentlichen Arbeitsgang über einen ebenfalls durch Druckluft angetriebenen Kolben ein hydraulischer Hochdruck erzeugt wird, mittels dem das Werkzeug betätigt wird.

Der Einfachheit halber werden in der nachfolgenden Beschreibung für die sich entsprechenden Teile die gleichen zweistelligen Bezugszahlen verwendet, wobei diese gleichen Bezugszahlen sich bei der ersten und zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels in Fig. 2 und 3 jeweils um die Anzahl 100 erhöhen und beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel um 200 bis 300.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Stufenkolben 1 vorhanden, dessen einzelne Stufen durch einen Arbeitskolben 2 einen Antriebskolben 3 und eine Kolbenstange 4 gebildet werden. Der Arbeitskolben 2 arbeitet in einem Arbeitszylinder 5, welcher Teil des Maschinengehäuses 6 ist und an den sich ein Zylinderrohr 7 anschließt, in welchem der Antriebskolben 3 arbeitet und an welchem auf der dem Arbeitszylinder 5 abgewandten Seite ein Zylinderkopf 8 angeordnet ist, in dessen zentraler Bohrung die Kolbenstange 4 gelagert ist. Der Antriebskolben 3 ist in bekannter Weise beiderseits durch Druckluft beaufschlagbar, wodurch ein Eilgang dieses Stufenkolbens in beiden Hubrichtungen bewirkt wird.

Achsgleich zu dem Stufenkolben 1 ist im oberen Teil der Werkzeugmaschine ein Tauchkolben 9 dargestellt, der durch einen Pneumatikkolben 1 1 antreibbar ist und der in der Zeichnung jeweils längshälftig in zwei verschiedenen Durchmessern dargestellt ist, wobei jeder Durchmesser natürlich eine andere Ölverdrängung pro Hubeinheit bewirkt. Der Pneumatikkolben 1 1 arbeitet in einem Zylinderrohr 12, welches auf das Maschinengehäuse 6 aufgesetzt ist und durch einen Zylinderkopf 13 verschlossen ist. Über diesen Zylinderkopf 13 wird auch die Druckluft zur Betätigung des Pneumatikkolbens 1 1 zugeführt, wobei die Verstellung entgegen einer Rückstellkraft erfolgt, die beispielsweise gesteuert Druckluft sein kann oder aber eine Schraubenfeder sein kann. Der Tauchkolben 9 taucht mit seinem freien Ende in einen Raum 14, der mit einem unterhalb einer Ringdichtung 15 gelegenen Arbeitsraum 16 verbunden ist, so daß der Tauchkolben 9 bei seiner Hubbewegung und durchdringen der Ringdichtung 15 den Raum 14 vor dem Raum 16 trennt und entsprechend seiner Querschnittsfläche einen entsprechenden hydraulischen Hochdruck im Arbeitsraum 16 erzeugt.

Der Raum 14 ist über eine im Gehäuse 6 verlaufende Querbohrung 17 mit einem Speicherraum 18 verbunden, der im wesentlichen in einem Pneumatikzylinder 19 angeordnet ist und durch einen Speicherkolben 21 nach oben begrenzt ist. Der Speicherkolben 21 ist in Richtung Speicherraum 18 durch eine Schraubenfeder 22 belastet, die sich auf der dem Speicherkolben 21 abgewandten Seite an einem Zylinderkopf 23 des Pneumatikzylinders 19 abstützt. Am Speicherkolben ist eine nach außerhalb des Zylinderkopfes 23 und diesen durchdringende Kontrollstange 24 angeordnet, in welcher eine die ganze Kontrollstange in Längsrichtung durchdringende Kontrollbohrung 25 vorhanden ist, welche in einen Kontrollraum 26 mündet. Der Kontrollraum 26 ist vor allem in einem aus durchsichtigem Material wie Kunststoff oder Glas bestehenden Schraubnippel 27 angeordnet, um dadurch von außen erkennen zu können, ob Luft ins

Hydrauliköl gelangt ist. Über eine Entlüftungsbohrung 28 kann erforderlichenfalls entlüftet werden. Zum Schutz des

Betrachters ist koaxial um die Kontrollstange 24 ein durchsichtiges Schutzrohr 29 auf den Zylinderkopf 23 gesteckt.

Auf der Mantelfläche des Arbeitskolbens 2 ist ein Kolbenbund 31 angeordnet und es ist im Arbeitszylinder 5 eine Ringnut 32 vorhanden, die zum Arbeitskolben 2 hin einen Ringraum 33 bildet und sich an ihren beiden Enden Verjüngungen 34 aufweist, die dem Durchmesser des Kolbenbundes 31 entspricht, wie es in vergrößertem Maßstab in Fig. 2 dargestellt ist. Sobald der Kolbenbund 31 gegen Ende seines Vorhubes bzw. seines Rückhubes in diese Verjüngung 34 eintaucht, begrenzt er einen hier mit 35 bezeichneten Bremsraum. Das in diesem Bremsraum eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen wird über eine Drosselstelle verdrängt, wie es im einzelnen zu Fig. 2 erläutert ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Tauchkolben 9 achsgleich mit dem Stufenkolben 1 angeordnet und es ist der Speicherkolben 21 parallel zu den Achsen des Speicherkolbens 9 und Stufenkolbens 1 angeordnet, aber mit Abstand zu denselben. Erfindungsgemäß kann zwischen dem Arbeitsraum 16 und dem Speicherraum 17, 18 ein Bypass 40, der nur gestrichelt dargestellt ist, angeordnet sein, in dem über ein Rückschlagventil lediglich eine Durchströmung in Richtung zum Arbeitsraum 16 hin möglich ist, hingegen die Strömung vom Arbeitsraum 16 zum Speicherraum 17, 18 gesperrt ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels ist der den Tauchkolben 109 aufweisende Druckerzeuger parallel zu der Achse des Stufenkolbens 1 angeordnet, wobei der Speicherraum 1 18 koaxial zum Tauchkolben 109 angeordnet ist. Dadurch entsteht ein verhältnismäßig großer Arbeitsraum 1 16, nämlich zwischen der Ringdichtung 1 15, in die der Tauchkolben 109 zur Erzeugung des Arbeitsdruckes eintaucht und der oberen Stirnseite des Arbeitskolbens 102. Zwar wird hierdurch der "schädliche Raum" des Arbeitsraums vergrößert, allerdings mit dem Vorteil, daß der Druckerzeuger raumsparend neben dem Arbeitszylinder angeordnet ist.

Wie in dem vergrößerten Maßstab in Fig. 2 gezeigt, weist der Arbeitskolben 102 ein Kopfteil 36 auf, welches durch Schrauben 37 mit dem übrigen Arbeitskolben 102 verbunden ist und in welchem Bypasskanäle 38 und 39 angeordnet ist, die den jeweiligen Bremsraum 35 mit dem Arbeitsraum 116 (in Fig. 1 dem Arbeitsraum 16) verbinden. In diesen Bypasskanälen 38, 39 sind im Bereich der Mündung zum Arbeitsraum 116 hin Rückschlagventile 41 angeordnet, die lediglich eine Durchströmung in Richtung Bremsraum 35 zulassen. Sobald also der Kolbenbund 31 in die Verjüngung 34 der Ringnut 32 taucht und damit den jeweiligen Bremsraum 35 begrenzt, kann aus diesem Bremsraum 35 über diese Bypasskanäle 38, 39 keine Hydraulikflüssigkeit mehr in den Arbeitsraum abströmen. In der Zeichnung nimmt der Arbeitskolben 102 seine obere Ausgangslage, also die Lage vor Beginn des Eilhubes ein. Sobald der Arbeitskolben 102 über seinen Antriebskolben 3 über seinen Eilgang pneumatisch nach unten angetrieben wird, kann über den Bypasskanal 38 bzw. das dort angeordnete Rückschlagventil 41 Hydrauliköl aus dem Arbeitsraum 1 16 in den Bremsraum nachströmen, so daß insoweit keine Behinderun des Antriebs erfolgt. Sobald dann der Kolbenbund 31 aus der Verjüngung 34 ausgetaucht ist, entsteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Ringraum 33 un dem Arbeitraum 1 16, so daß der Kolbenbund 31 frei beweglich ist. Sobald das Ende des Eilhubs erreicht ist, taucht der danach angetriebene Tauchkolben 109 durch die Ringdichtung 1 15 in den Arbeitsraum 1 16 und betätigt den Arbeitskolben 102 über einen entsprechenden hydraulischen Hochdruck. Die Wirkung des hydropneumatischen Druckübersetzers ergibt sich durch die Querschnittsdifferenz des Tauchkolbens 109 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt und dem Arbeitskolben 102 mit verhältnismäßig großem Querschnitt. Sobald dann gegen Ende des Arbeitshubs der Kolbenbund 31 in die untere Verjüngung 34 taucht, wird dort ein Bremsraum 35 gebildet. Obwohl der Bypasskanal 39 von diesem Bremsraum 35 abzweigt, ist bei dieser Hubrichtung durch das Rückschlagventil 41 die Verbindung zum Arbeitsraum 1 16 gesperrt. Erst wenn wieder der Rückhub des Arbeitskolbens 102 beginnt, kann übόr das Rückschlagventil 41 und den Bypasskanal 39 Hydrauliköl in diesen Bremsraum strömen, um so den über den Antriebskolben 3 bewirkten Eilrückhub zu behindern. Erst wenn dann der Kolbenbund 31 wieder in die obere Verjüngung 34 taucht, wird dort wieder ein Bremsraum 35 gebildet.

Wie in Fig. 1 sowie in der Variante nach Fig. 2 dargestellt, zweigt von den Bremsräumen 35 jeweils ein Entlastungskanal 42 und 43 ab, die in den Ringraum 33 münden. In diesen Entlastungskanälen ist jeweils ein Drosselventil 44 angeordnet. Sobald also in den Bremsräumen 35 aufgrund des Kolbenbunds 33 ein entsprechender Druck entsteht, wird die eingesperrte Hydraulikflüssigkeit beim oberen Endhub über den Entlastungskanal 32 und beim unteren Endhub über den Entlastungskanal 43 und jeweils über das Drosselventil 44 zurück in den Ringraum 33 verdrängt. Aufgrund dieser Drosselwirkung entsteht eine dem Drosselquerschnitt entsprechende Dämpfung des Resthubes des Arbeitskolbens 102. Das Drosselventil 44 ist im Querschnitt einstellbar, so daß diese Brems- oder Dämpfwirkung dem jeweiligen Werkzeug bzw. seiner Funktion anpassbar ist. Eine zusätzliche Steuerwirkung kann durch eine den Ringraum 33 mit dem Arbei tsraum 1 1 6 ( 16) verbindenden Kurzschlußkanal 45 erzielt werden, dessen Mündung zum Ringraum 33 hin auf der Mantelfläche des Kolbenbundes 31 angeordnet ist und erst nach Zurücklegung eines bestimmten Tauchhubes dieses Kolbenbundes 31 in die Verjüngung 34 hinein gesperrt wird. Da diese Kurzschlußbohrung 35 unabhängig vom Bremsraum 35 ist, hat sie keinen Einfluß auf die Abbremsung, hat jedoch den Vorteil, daß beim Abfahren des Arbeitskolbens 102 aus der dargestellten oberen Totpunktlage bei diesem Eilgang ein schneller Volumenausgleich zwischen Ringraum 33 zum Arbeitsraum 116 hin erfolgen kann.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante dieses ersten Ausführungsbeispiels dargestellt, die weitgehend jener aus Fig. 2 entspricht und lediglich den Unterschied aufweist, daß zwischen dem Kolbenbund 31 und der Verjüngung 34 ein Ringspalt vorhanden ist, durch welchen die gewünschte allerdings nicht änderbare Drosselwirkung entsteht, in dem j ener Hu bbewegung aus dem B rem sraum 35 Hydraulikflüssigkeit in den Ringraum 33 verdrängt wird. Für manche Einsätze der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine reicht eine solche nicht einstellbare aber nichts desto weniger wirksame Dämpfung des Arbeitskolbens 102 aus. Im übrigen arbeitet die hier dargestellte Variante wie jene aus Fig. 2, besonders was den Kurzschlußkanal 45 betrifft.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Bremseinrichtung in den Bereich der Kolbenstange 104 verlegt. Die übrigen Teile wie der Arbeitskolben 2, der Tauchkolben 9 und der Antriebskolben 3 entsprechen im wesentlichen der Variante des ersten Ausführungsbeispiels, die in Fig. 1 dargestellt ist. Dies gilt auch für deren Funktion. Der Speicherraum 218 hingegen ist in seiner Mittelachse hier quer zur Achse des Stufenkolbens 201 angeordnet, was jedoch auf die Funktion dieses zweiten Ausführungsbeispiels keinen Einfluß hat. Die Kolbenstange 104 weist hier einen Kolbenbund 46 auf, der in einem Ringraum 47 des Zylinderrohrs 107 hin- und herbeweglich ist und in den jeweiligen Hubendlagen durch Verjüngungen 48 des Ringraums 47 Bremsräume 49 begrenzt. Diese Bremsräume 49 weisen jeweils Entlastungskanäle 51 auf, die beispielsweise miteinander verbunden sein können, in denen jedoch ein Drosselorgan angeordnet ist. Der Vorteil dieses zweiten Ausführungsbeispiels besteht vor allem darin, daß der Bereich des Arbeitskolbens mit seinen wechselnden hydraulischen hohen Drücken nicht tangiert wird und daß in einer Art Baukastensystem eine solche Dämfungseinrichtung an eine Werkzeugmaschine anmontierbar ist, wobei lediglich das Zylinderrohr 107 bzw. die Kolbenstange 104 entsprechend anders ausgestaltet ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestelten dritten Ausführungsbeispiel wirkt die Brems- bzw. Dämpfungseinrichtung über den gesamten Hub des Stufenkolbens 301. Der Arbeitskolben 302 ist zu seinem Arbeitszylinder 305 hin durch Ringdichtungen 52 radial abgedichet, so daß sich der damit ergebene Ringraum 53 als Bremsraum auswirkt, sobald jene in diesem Ringraum 53 vorhandene Hydraulikflüssigkeit über einen Steuerkanal 54 und eine entsprechende Einrichtung gedrosselt wird. Die Werkzeugmaschine arbeitet im übrigen wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.

Alle der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung entnehmbaren Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszahlenliste

1, 101, 201, 301 Stufenkolben

2, 202, 302 Arbeitskolben

3 Antriebskolben

4, 104 Kolbenstange

5, 305 Arbeitszylinder

6, 106 Maschinengehäuse

7, 107 Zylinderrohr

8 Zylinderkopf

9, 109 Tauchkolben

10

11 Pneumatikkolben

12 Zylinderrohr

13 Zylinderkopf

14 Raum

15, 115 Ringdichtung

16, 116 Arbeitsraum

17 Querbohrung

18, 118, 218 Speicherraum

19 Pneumatikzyinder

20

21 Speicherraum

22 Schraubenfeder

23 Zylinderkopf

24 Kontrollstange

25 Kontrollbohrung

26 Kontrollraum

27 Schraubnippel

28 Entlüftungsbohrung

29 Schutzrohr

30 3 1 Kolbenbund

3 2 Ringnut

3 3 Ringraum

3 4 Verjüngung

3 5 Bremsraum

3 6 Kopfteil

3 7 Schrauben

3 8 Bypasskanäle

3 9 Bypasskanäle

40 Bypasskanäle

4 1 Rückschlagventil

4 2 Entlastungskanal

4 3 Entlastungskanal

44 Drosselventil

45 Kurzschlußkanal

46 Kolbenbund

47 Ringraum

4 8 Verjüngungen 49 Bremsraum 5 0

5 1 Entlastungskanal 5 2 Ringdichtungen

5 3 Ringraum

54 Steuerkanal

Claims

Ansprüche

Hydropneumatische Werkzeugmaschine mit einem für seinen Arbeitshub bzw. Rückhub axial verschiebbaren, mindestens dreistufigen Stufenkolben ( 1 , 101 ,201 , 301), welcher ei ne hydrau li s ch beau fschlagte , al s Arbeitskolben (2, 102, 302) dienende Stufe, eine mindestens einerseits pneumatisch beaufschlagte, als Antriebskolben (3) für die Eilgänge dienende Stufe größten Durchmessers u nd eine als Kolbenstange (4, 204) dienende, auf der dem Arbeitskolben abgewandten Seite angeordnete Stufe aufweist, mit einem eine dem Stufenkolben entsprechende Stufenbohrung aufweisenden Maschinengehäuse (6, 106), mit einen hydraulischen Arbeitsraum (16, 116) und mindestens einem pneumatischen Arbeitsraum zwischen S tufenkolben und S tufenbohrung trennenden Radialdichtungen an den Stufen mit einem im Arbeitsraum (16, 116) während einer Arbeitsphase einen hydraulischen Hochdruck erzeugenden, insbesondere mit einem Tauchkolben (9, 109) arbeitenden Druckerzeuger und mit einem mit dem Arbeitsraum ( 16, 1 16) hydrauli sch verbindbaren , während der Arbeitsphase von diesem getrennten Speicherraum (18, 1 18, 218), dadurch gekennzeichnet, daß am Arbeitskolben (2, 102) oder an der

Kolbenstange (204), ein zusätzlicher Kolbenbund

(31, 46) angeordnet ist, daß dieser Kolbenbund in einem innerhalb der

S tufenbohrung entsprechend au sgebildeten hydraulischen Ringraum (33, 47, 53) beweglich ist u n d daß der Kolbenbund ( 31 , 46) mindestens gegen

Ende des Arbeitshubs und zur Abbremsung der

Hubbewegung aus dem Ringraum ( 33, 47, 53)

Flüssigkeit durch eine Drosselstelle (34, 44) verdrängt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (1, 101 , 201, 301 ) auch mindestens gegen Ende des Rückhubs und zur Abbremsung der Rückhubbewegung aus dem Ringraum (33, 47, 53) Flüssigkeit durch eine Drosselstelle (34, 44) verdrängt.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (33, 47, 53) an mindestens einem seiner Endabschnitte eine dem Durchmesser des Kolbenbundes (31 , 46) entsprechende Verjüngung (34, 48) aufweist, in welche der Kolbenbund (31 ) gegen Hubende eintaucht und jenes in diesem Bremsraum (35) eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen durch die Drosselstelle ( 31, 34, 44) verdrängt

4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (33) mit dem Arbeitsraum ( 16, 1 16) während des Arbeitshubs und/oder Rückhubs verbindbar ist.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselstelle jenes zwischen Kolbenbund (31 ) und Wand (32, 34) des Ringraums gegebene Spiel dient.

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Bremsraum (35, 49) (dem eingeschlossenen Volumen) ein Entlastungskanal (42, 43, 51, 54) abzweigt, in dem ein Steuerelement (44) zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchgangs vorhanden ist.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungskanal in den Ringraum mündet.

8. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Bremsraum (35) mit dem Speicherraum ( 17 , 18) verbindender Bypasskanal (40) mit einem zum Speicherraum hin sperrenden Rückschlagventil vorhanden ist.

9. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ringraum (33) mit dem Arbeitsraum (16, 1 16) verbindender Bypasskanal (38, 39) mit einem zum Arbeitsraum hin sperrenden Rückschlag (41) vorhanden ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ringraum (33) mit dem Arbei tsraum ( 1 6, 1 1 6) verbi ndender Kurzschlußkanal (45) im Arbeitskolben angeordnet ist, dessen Mündung auf dem Kolbenbund (31 ) vorhanden ist und welche gegen Ende des Arbeitshubes mindestens teilweise durch die Verjüngung (34) im Ringraum (33) verschließbar ist.

1 1 . Werkzeugmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum ( 18) in einem Speicherzylinder ( 19) angeordnet und über einen Speicherkolben (21 ) begrenzt ist, welcher zur Erzeugung eines Speicherdruckes auf der dem Speicherraum ( 18) abgewandten Seite niederdruckbelastet ist (pneumatisch oder Feder), daß die Mittelachse des Speicherzylinders ( 19) parallel, aber mit Abstand zu jener des Arbeitskolbens (2) angeordnet ist und daß Speicherraum ( 1 8 ) und Arbeitsraum ( 1 6) innerhalb eines gemeinsamen Maschinengehäuses (6) untergebracht sind. (Fig. 1)

12. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Niederdruckerzeugung eine Schraubenfeder (22) dient.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Speicherkolben (21 ) eine nach außerhalb des Speicherzylinders ( 19) ragende Kontrollstange (24) angeordnet ist mit einem zum S peicherrau m ( 1 8 ) führenden Lä n g s kan a l (Kontrollbohrung 25), dessen dem Speicherraum ( 18) abgewandtes Ende in einen nach außen verschlossenen, aber von außen sichtbaren Kontrollraum (26) mündet.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollraum (26) in einer am Ende der Kontrollstange (24) befestigten und durchsichtigen (aus Glas oder Kunststoff) Kontrollbuchse (Schraubnippel 27) angeordnet ist.

15. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollraum (26) über eine Entlüftungseinrichtung (28) nach außen entlüftbar ist.

16. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, daß jene hydraulische Verbindung zwischen Speicherraum ( 18) und Arbeitsraum ( 16) als eine im Maschinengehäuse (6) angeordnete Querbohrung ( 17) ausgebildet ist, welche von außen zugänglich ist und zur Ölnachfüllung verwendbar ist.

17. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (9) achsgleich mit dem Arbeitskolben (2) angeordnet und über einen Pneumatikkolben ( 1 1 ) entgegen der Kraft einer Rückstellkraft betätigbar ist.

18. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger einen zum Tauchkolben ( 109) koaxial angeordneten Speicherraum ( 18) aufweist, wobei die gemeinsame Längsachse parallel zu jener des Stufenkolbens ( 101 ) angeordnet ist, mit einem den Druckerzeuger mit dem Arbeitsraum ( 1 16) verbindenden Druckkanal, wobei nach Beendigung des Arbeitshubs und entsprechendem Nachströmen von Flüssigkeit aus dem Speicherraum (1 18) in den Arbeitsraum (1 16), der Tauchkolben ( 109) den Druckkanal sperrt, wonach bei weiterem Hub des Tauchkolbens ( 109) im Arbeitsraum ( 1 16) ein Hochdruck erzeugbar ist.

19. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (2, 102) zu seinem freien Ende hin einen Kopfteil (36) aufweist, in oder an welchem die Steuerungselemene wie Kolbenbund (3 1 ) und dergleichen (Bypasskanäle 38, 39) angeordnet sind und welcher mit dem Stufenkolben ( 1 , 101 ) trennbar verbunden ist.