WO2005016571A1 - Einrichtung zur steuerung des ziehvorgangs bei einer transferpresse - Google Patents

Einrichtung zur steuerung des ziehvorgangs bei einer transferpresse Download PDF

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WO2005016571A1
WO2005016571A1 PCT/EP2004/008807 EP2004008807W WO2005016571A1 WO 2005016571 A1 WO2005016571 A1 WO 2005016571A1 EP 2004008807 W EP2004008807 W EP 2004008807W WO 2005016571 A1 WO2005016571 A1 WO 2005016571A1
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pressure
piston
chamber
differential cylinder
rod
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PCT/EP2004/008807
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Stefan Arns
Helmut Behl
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Bosch Rexroth Ag
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    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/14—Control arrangements for mechanically-driven presses
    • B30B15/148—Electrical control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/02—Die-cushions
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
    • B21D24/14—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies pneumatically or hydraulically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/163—Control arrangements for fluid-driven presses for accumulator-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling the drawing process in a "" Transfer press according to the preamble of claim 1.
  • a workpiece to be deformed is between two counteracting ones.
  • One of the two tool parts which is designed in particular as a negative mold, can be moved between an upper and a lower reversal point by a mechanical crank mechanism driven at constant speed.
  • the movement from the upper to the lower reversal point is referred to as the forward stroke and the subsequent movement from the lower to the upper reversal point is referred to as the return stroke.
  • the movement of the tool part driven by the crank mechanism is predetermined by the design of the crank mechanism and by its rotational speed.
  • the crank mechanism makes one full rotation.
  • the other tool part which is designed in particular as a die cushion, is over •
  • a piston rod is connected to the piston of a hydraulic differential cylinder.
  • the movement of the piston rod is controlled by supplying pressure medium to a first chamber of the differential cylinder and by removing pressure medium from the other chamber.
  • the movement of the tool part held on the piston rod can be influenced by controlling the pressure medium flow to and from the differential cylinder independently of the movement of the crank mechanism.
  • a work cycle of the press drawing process is divided into a series of successive periods.
  • the rod-side surface of the piston is pressurized in such a way that the differential cylinder accelerates the second tool part to such an extent that when the first tool part strikes the second tool part both tool parts move practically at the same 'speed;
  • a second time period which follows the first time period within the advance stroke and which extends to the lower reversal point, the two tool parts lie against the workpiece from opposite sides and deform it. During the forming process, the two tool parts come closer together. At the lower reversal point, the pressure medium is decompressed in the differential cylinder.
  • the return stroke begins with a further time period which extends at most until the upper reversal point is reached.
  • the second tool part can either move into a special removal position or initially move together with the crank mechanism in the direction of the Move the top reversal point.
  • the speed of the second tool part driven by the differential cylinder is not greater than the speed of the tool part driven by the crank mechanism.
  • the pump intended to supply the differential cylinder with pressure medium must be designed in such a way that it is able to accelerate the second tool part during the first time period as described above.
  • This time period is the time period with the greatest pressure medium demand during one Since the pump has to be designed for the greatest pressure medium requirement, it is oversized for periods with a lower pressure medium requirement and consumes more energy than required in these time segments.
  • Such devices for controlling the drawing process in a transfer press are of the type
  • the invention is based, the above-mentioned device for controlling the drawing process with the task. To improve the goal of reducing energy consumption.
  • the invention makes use of the consideration that a high pressure is only required during the first period of the drawing process and that a pressure which is lower than this pressure is sufficient for the movement of the second tool part in at least one further period of a working cycle.
  • a low-pressure pump required for this increases the initial cost of the Press, however, these additional costs are more than offset by savings in operating costs, so that energy savings outweigh the press over the entire service life.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first device designed according to the invention for controlling the drawing process in a transfer press
  • Figure ' 2 is a diagram in which the movement of the. two tool parts of the transfer press shown in FIG. 1 are shown during the individual periods of a working cycle
  • FIG. 3 shows the hydraulic part of a second inventive design means for controlling 'of the 5 • drawing operation in a transfer press
  • FIG. 4 shows the hydraulic part of a third device designed according to the invention for controlling the drawing process in a transfer press
  • FIG. 5 shows the cylinder used in FIG. 4 in an enlarged view
  • Figure 1 shows a schematic representation of a transfer press and a first device for controlling the drawing process according to the invention.
  • An excessively deforming workpiece 10 is held between two counteracting tool parts 11 and 12, one of which is formed Who kzeugteil '11 as a negative mold and the mold part 12 as the die cushion.
  • a mechanical crank mechanism 13 driven by a motor (not shown in FIG. 1) at a constant rotational speed moves the tool part 11 between an upper reversal point OT and a lower reversal point UT, the lower limit of the tool part 11 being designated as the reference position s s .
  • a differential hydraulic cylinder 15 with a piston 16 and a force acting on the tool part 12 piston rod 17 will move the tool part 12 within 'delimited by • reversal points OT and UT region.
  • the upper limit of the tool part 12 is here as a reference Position S k denotes.
  • a rotary angle transmitter 20 converts the angular position ⁇ of the crank mechanism 13, which is a measure of the position s s of the tool part 11, into an electrical voltage signal U ⁇ .
  • 5-position encoder 21 converts the position S of the tool part 12 into a further voltage signal u sk .
  • the voltage signals U ⁇ and u sk are fed to a computing circuit 22 as input signals.
  • the arithmetic circuit 22 combines the input signals into control signals 10 according to predetermined algorithms. u s t b und du s s, which control the pressure medium supply to the chambers of the differential cylinder 15 provided with the reference numerals 15s and 15b ' .
  • a first pump 25 designed as a constant pump conveys pressure medium from a tank 26 and loads a pressure accumulator 27
  • a pressure shut-off valve 28 15. to a pressure p s ⁇ , the level of which is limited by a pressure shut-off valve 28.
  • the pressure p SH is chosen so large that the tool part 12 can be moved with the maximum acceleration required during operation.
  • the pressure p SN is significantly smaller than the pressure p SH - In one embodiment, is p sN in the order of a quarter of p SH - 5
  • a Proportionalve ⁇ til 35 and a switching valve 36 controlling the supply of pressure medium from the pressure accumulators 27 and 31 • to the chambers 15s and 15b- of the differential cylinder 15 in accordance with the control signals output by the arithmetic circuit 22 u s tb and u s t s -
  • the pressure accumulator 31 is connected to the rod-side chamber 15s of the differential cylinder 15 via a check valve 39 and via hydraulic lines 40 and 41. In the rest position of the valve 35 shown in FIG.
  • the chamber 15b is connected to the tank 26 via a further hydraulic line 42.
  • the connection between the check valve 39 and the chamber 15b is blocked in the rest position of the valve 35. If the valve 36 is also in the rest position shown in FIG. 5, the connection between the pressure accumulator 27 and the line 41 is blocked, the chamber 15s is only pressurized with the pressure p SN of the pressure accumulator 31. In the other end position of the valve 35, which corresponds to the maximum value of the control signal u s t b , the pressure p SN is also applied to the chamber 15b in addition to the chamber 15s.
  • the comb 15b is connected both to the tank 26 and to the line 40, the size of the respective passage cross sections being determined by the respective size of the control signal u sb is.
  • valve 36 If the valve 36 is in the working position, the pressure p s ⁇ is applied to the chamber 15s and the pressure p SH acts on the area A r - the check valve 39 blocks, since - as described above - p SH is greater than p SN , If the valve 35 is in the rest position, the chamber 15b is relieved to the tank 26. At these positions of the valves 35 and 36, the greatest downward force acts on the piston 16. When the control signal u s t b is increased, the Connection to tank 26 throttled. An upward force, determined by the size of the control signal u s t b , now acts on the surface A of the base of the piston 16, which counteracts the downward force and thus reduces the resulting downward force.
  • FIG. 2 shows the position s s of the tool part 11 (curve 45) and the position S k of the tool part 12 (curve 46) during a working cycle of the transfer press. Since the rotational speed of the crank mechanism 13 is constant, there is a fixed relationship between the crank angle ⁇ , which is a measure of the position s s , and the time t. This makes it possible, the respective spa instead belwinkel .phi..sub.i these respective times t th to betrach- ⁇ . The work cycle described below ⁇ .beginnt at the time to a pre-stroke, in 'which the tool part
  • the movement of the tool part 12 can be effected by acting on the chambers 15b and Ferentialzylinders control 15s of Dif '15 with hydraulic pressure medium.
  • a program is stored in the arithmetic circuit 22, which forms control signals u s t b and u s t s for the valves 35 and 36 from the signals u ⁇ and u sk such that the position S k of the tool part 12 corresponds to the Curve 46 corresponds • .
  • valve 36 is in its working position, ie chamber 15s is pressurized with pressure p SH .
  • the valve 35 is controlled in such a way that the tool part 12 maintains its initial position, denoted S O '.
  • S O ' a pressure at which the forces acting from opposite sides on the piston 16 forces cancel (taking account of the dead weight of the tool part 12 and the workpiece 10) straight.
  • the distance between the tool parts 11 and 12 decreases in the time interval ⁇ t between to and ti.
  • the arithmetic circuit 22 controls the valve 35 such that the distance between the tool parts 11 and 12 further reduced until tool parts 11 and 12 meet at time t 2 .
  • the arithmetic circuit 22 switches the valve 36 back into its rest position. This reduces the energy consumption of the pump 25, since only the pressure p SH of the pressure accumulator 27 is maintained without 27 pressure medium being removed from the pressure accumulator.
  • the valve 36 maintains its rest position. During this time, the chambers 15b and 15s of the differential cylinder 15 only pressurized from the pressure accumulator 31.
  • the computing circuit 22 controls the valve 35 again in such a way that a pressure which acts on the surface A of the piston 16 is established in the chamber 15b and, in conjunction with the other forces acting on the piston 16, the tool part 12 moved according to the course of the curve 46.
  • the curve 46 applies in the event that the tool parts 11 and 12 move together with the workpiece 10 located between them up to the point in time t.
  • ⁇ ts which extends to the time ts, the tool parts 11 and 12 separate from one another and release the workpiece 10 for removal.
  • the tool part 12 has reached its initial position S kO , while the tool part 11 is still traveling to the upper turning point OT, which it reaches at the time t ⁇ .
  • the arithmetic circuit 22 switches the valve 36 back into its working position, in which the pressure p SH is supplied to the chambers of the differential cylinder 15 via the lines 40 and 41 ' .
  • the switchover of the valve 36 ' into its working position can also take place at a later point in time, but at the latest by the point in time t.
  • the dashed line 47 shows that the tool part 12 first moves from a point in time t 3 into a special removal position for the workpiece 10 and only reaches its starting position S O again between the times ts and t ⁇ .
  • FIG. 3 shows only the hydraulic part of a second device designed according to the invention for controlling the drawing process in a transfer press.
  • This facility corresponds in many parts with the device shown in Figure 1.
  • Components that are shown in the Figure 1 above a dash-dot line 50, 'namely, the tool parts 11 and 12, the crank mechanism 13 and the re chenscrien 22 are also not shown for clarity in Figure 3 again.
  • the piston rod 17 of the differential cylinder 15 ending at line 50 in FIG. 3 leads to the tool part 12.
  • the output signal u Sk of the displacement sensor 21 is supplied to the arithmetic circuit 22 as an input signal.
  • the output signal u ⁇ of the angle encoder 20 is fed to the computing circuit 22 as a further input signal.
  • the arithmetic circuit 22 uses these signals to form the control signal u s t b for a hydraulic valve 51 and the control signal u sts ' for a further hydra.ul valve 52.
  • the valves 51 and 52 are designed as proportional valves. This measure allows sensitive control of the pressure medium flow.
  • the valve 51 which is connected via a hydraulic line 53 to the chamber 15b, controls the flow of pressure medium to the bottom-side chamber '15b.
  • the valve 52 controls the pressure medium flow to the rod-side chamber 15s.
  • two pumps 25 and 30, two pressure cut-off valves 28 and 32, two pressure accumulators 27 and 31 and a check valve 39 are provided in FIG.
  • the pressure accumulator 31 is connected to the chamber 15s via the check valve 39 and the lines 40 and 41.
  • the valve 51 can be steplessly controlled between two end positions by the control signal u stb .
  • the chamber 15b is relieved of the load on the tank 26.
  • the Pressure p SH is applied to chamber 15b.
  • the valve 51 assumes an intermediate position in which the chamber 15b is connected both to the tank 26 and to the pressure accumulator 27, the size of the respective one Passage cross sections is determined by the respective value of the control signal u s t b .
  • the valve 52 can also be steplessly controlled between two end positions by the control signal u s t s . In the end position shown in FIG.
  • the pressure p s ⁇ is applied to the chamber 15s. Since in this position of the valve 52 the pressure p SH is greater than the pressure p SN , the check valve 39 closes. In its other end position, the valve 52 closes and the chamber 15s is acted upon by the pressure p SN . In the intermediate positions of the valve 52 raises the pressure in the chamber 1 to a 15s lying between p s and p ⁇ SN value that is dependent on the size of the control signal .. u s t s'.
  • the computing device 22 controls the valves 51 and 52 so that the tool part 12 connected to the piston rod 12 follows the curve 46 shown in FIG.
  • the working cycle starts at time to with a prestroke, 'in which the tool part 11 moves from the top dead center TDC to the bottom reversal point UT.
  • the valves 51 and 52 are located in FIG. in the rest position shown in FIG. 3, in which the chamber 15s is subjected to the pressure p SH and the chamber 15b is relieved to the tank 26. With this valve position combination, the greatest possible force acts on the piston 16.
  • the valve 52 closes.
  • the chamber 15s is acted upon by the pressure accumulator 31 via the check valve 39 and the lines 40 and 41 with pressure medium.
  • the arithmetic circuit 22 controls the valve 51 so that the desired counterforce of the tool part 12 is set
  • control circuit 22 controls
  • FIG. 4 shows a control device in a representation corresponding to FIGS. 1 and 3. As far as in Figures 1, 3 and 4 identical components are used, they are provided with the same reference numerals. 4, a differential cylinder 55 is used to drive the tool part 12, which has a different construction than the differential cylinder 15 used in FIGS. 1 and 3. As already shown in the figure
  • the differential cylinder 55 is shown in Figure 5 on an enlarged scale •.
  • Such a differential cylinder is, z ' . B. in connection with a commercial vehicle, known from de ' r US-PS 6,145,307.
  • the differential cylinder 55 has a piston 56 which is provided with a bore 57.
  • a housing-fixed piston 58 which engages in the bore 57, forms, together with the bore 57, an inner, bottom-side chamber 55bj_.
  • the pressure medium is supplied to the chamber 55bi via a channel 59 'in the piston 58.
  • the differential cylinder 55 has an outer bottom-side chamber 55b a and a rod-side chamber 55s.
  • the lines 41 (coming from valve 52) and 53 (coming from valve 51) are connected to the chambers 55s and 55b a .
  • Pistons 56 are labeled A r , A i and A b a.
  • FIG. 6 shows the ring surface A r of the rod-side chamber 55s.
  • the ' Figure 7 shows the annular area A B A of the outer bottom-side chamber 55b a and the circular area A b i of the inner bottom side chamber 55bi, wherein the circular area A b a is formed larger than the' b annular surface A driving i-
  • An electric motor 62 a flywheel 64 and a variable displacement pump 6.5 on a shaft 63.
  • the delivery volume of the variable displacement pump 65 can be adjusted between a minimum value and a maximum value by a control signal u s H.
  • a second shaft 66 is via a clutch 67 connected to the shaft 63.
  • the shaft 66 drives a hydraulic machine 70, which is s u M in response to a control signal continuously from pump operation to engine operating controllable, and which is designed as a fixed displacement pump pump 30.
  • the hydraulic machine 70 is a hydraulic 'line ⁇ 73 with the in the chamber 55bi leading channel 59 in the housing-fixed piston 58 of the differential cylinder 55 connected.
  • a non-return valve 75 is arranged between the pressure accumulator 31 and the line 73, which blocks whenever the pressure in the line 73 is greater than p SN .
  • a computing circuit 77 forms according to predetermined algorithms from 'the input signals u ⁇ and u s, the control signals u s t b and u s t s (for the valves 51 and 52, respectively) as well as other control signals u s t H (for the variable displacement pump 65) and u s t M (for the hydraulic machine 70).
  • the individual electrical lines between the computing circuit 77 and the actuators are not shown in FIG.
  • the arithmetic circuit 77 controls the actuators such that the position S k of the tool part 12 also corresponds to the curve 46 shown in FIG. 2 in this exemplary embodiment.
  • the work cycle starts again at the time to with a preliminary stroke in which the tool part 11 moves from the upper reversal point OT to the lower reversal point UT.
  • the valves 51 and 52 are in the rest position shown in FIG. 3, in which the pressure p SH is applied to the chamber 55s and the chamber 55b a to the tank 26 is relieved.
  • the hydraulic machine 70 is in this Time period set to approx. 50% tank funding. With this combination, the greatest possible force acts on the piston 56.
  • the valve 52 closes.
  • the chamber 55s from the pressure accumulator 31 via the Check valve 39 and lines 40 and 41 are pressurized with pressure medium.
  • the tool part 12 held on the piston 56 is actively displaced downward by the crank mechanism 13 via the tool part 11 and the workpiece 10 located between the tool parts 11 and 12.
  • the arithmetic circuit 77 controls the valve 51 in such a way that the desired counterforce of the tool part 12 is established. It applies here that a reduction in the passage cross section of the connection between the chamber 55b a and the tank 26 increases the counter-holding force of the tool part 12.
  • the hydraulic machine 70 operates as a motor and delivers mechanical energy to the flywheel 64. ''
  • the variable pump 65 swivels to 100% delivery volume.
  • the tool part 12 reaches the lower reversal point UT.
  • the arithmetic circuit 77 controls the valves 51 and 52 in such a way that both the chamber 55b a and the chamber 55s are acted upon by the pressure p SH .
  • the chamber 55bi is filled via the check valve 75 and the hydraulic machine 70 operated as a pump by the computing circuit 77 for this purpose.
  • the actuators (valves 51 and 52, variable pump 65, hydraulic machine 70) are controlled in detail so that the tool part 12 follows the curve 46. It also applies here that the differential cylinder 55 does not open up in the time interval ⁇ t 2 the higher pressure.

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Abstract

Es wird eine Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse mit zwei gegeneinander wirkenden Werkzeugteilen (11, 12), zwischen denen ein zu verformendes Werkstück (10) gehalten ist, beschrieben. Das eine Werkzeugteil (11) ist von einem mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetriebenen mechanischen Kurbeltrieb (13) zwischen zwei Umkehrpunkten (OT, UT)) verfahrbar. Das zweite Werkzeugteil (12) ist über eine Kolbenstange (17) mit dem Kolben (16) eines hydraulischen Differentialzylinders (15) verbunden. Während eines ersten Zeitabschnitts innerhalb eines durch den ersten und den zweiten Umkehrpunkt begrenzten Bereichs ist die stangenseitige Fläche (Ar) des Kolbens mit einem Druck beaufschlagt, der ausreichend gross ist, um das zweite Werkzeugteil (12) derart zu beschleunigen, dass sich beim Aufeinandertreffen der beiden Werkzeugteile beide Werkzeugteile sich praktisch mit derselben Geschwindigkeit bewegen. Zwischen einer bodenseitigen Kammer (15b) und einem Tank (26) ist eine steuerbare Drossel (35) angeordnet. Um beim Betrieb einer derartigen Transferpresse Energie einzusparen, ist in einem sich an den ersten Zeitabschnitt anschliessenden zweiten Zeitabschnitt, der sich bis zum Erreichen des zweiten Umkehrpunkts (UT) erstreckt, die stangenseitige Fläche (Ar) des Kolbens mit einem zweiten Druck beaufschlagt, der kleiner als der Druck während des ersten Zeitabschnitts ist.

Description

Beschreibung
Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer ""Transferpresse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer Presse in Form einer Transferpresse ist ein zu verformendes Werkstück zwischen zwei gegeneinander wirkenden . Werkzeugtei'len gehalten. Das eine der beiden Werkzeugteile, das insbesondere als Negativform ausgebildet ist, ist von einem mit konstanter Drehzahl angetriebenen mechanischen Kurbeltrieb zwischen einem oberen und einem unteren Umkehrpunkt verfahrbar. Dabei ist die Bewegung von dem oberen zum unteren Umkehrpunkt als Vorhub und die daran anschließende Bewegung von dem unteren zum oberen Umkehrpunkt als Rückhub bezeichnet. Die Bewegung des von dem Kurbeltrieb angetriebenen Werkzeugteils ist durch die konstruktive Auslegung des Kurbeltriebs, und durch seine Drehgeschwindigkeit vorgegeben. Während eines aus Vorhub und Rückhub bestehenden Arbeitszyklus des Ziehvorgangs führt der Kurbeltrieb eine volle Umdrehung aus. Da die Drehgeschwindigkeit des Kurbeltriebs konstant ist, besteht zwischen dem Kurbelwinkel und der Zeit ein fester Zusammenhang. Somit ist es möglich, anstelle der jeweiligen Kurbelwinkel diesen entsprechende Zeitpunkte zu betrachten. Von diesem Zusammenhang wird auch in der folgenden Beschreibung Gebrauch gemacht.' Das andere Werkzeugteil, das insbesondere als Ziehkissen ausgebildet ist, ist über • eine Kolbenstange mit dem Kolben eines hydraulischen Diffe- rentialzylinders verbunden. Die Bewegung der Kolbenstange ist durch Druckmittelzufuhr in eine erste Kammer des Differen- tialzylinders und durch Druckmittelabfuhr aus der jeweils anderen Kammer gesteuert. Die Bewegung des an der Kolbenstange gehaltenen Werkzeugteils läßt sich durch Steuerung des Druckmittelflusses zu und von dem Differentialzylinder unabhängig von der Bewegung des Kurbeltriebs beeinflussen. Ein Arbeitszyklus des Ziehvorgangs der Presse gliedert sich in eine Reihe von aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten. Während eines ersten Zeitabschnitts, der sich in dem gewählten Beispiel innerhalb des Vorhubs erstreckt, ist die stangenseitige Fläche des Kolbens, derart mit Druckmittel beaufschlagt, daß der Differentialzylinder das zweite Werkzeugteil so stark be- schleunigt, daß sich beim Auftreffen des ersten Werkzeugteils auf dem zweiten Werkzeugteil beide Werkzeugteile praktisch mit derselben' Geschwindigkeit bewegen; In einem zweiten Zeitabschnitt, der sich innerhalb des Vorhubs an den ersten Zeitabschnitt anschließt und der sich bis zum unteren Umkehrpunkt erstreckt, liegen die beiden Werkzeugteile von einander gegenüberliegenden Seiten an dem Werkstück an und verformen es. Während des Verformens nähern sich die beiden Werkzeugteile noch weiter aneinander an. Im unteren Umkehrpunkt erfolgt eine Dekompression des Druckmittels in dem Differentialzylin- der. Mit der Umkehr .der Bewegungsrichtung des Kurbeltriebs beginnt der Rückhub mit einem weiteren Zeitabschnitt, der sich maximal bis zum Erreichen des oberen Umkehrpunkts erstreckt. In diesem Zeitabschnitt kann das zweite Werkzeugteil entweder in eine besondere Entnahmeposition fahren oder sich zunächst gemeinsam mit dem Kurbeltrieb in Richtung auf den oberen Umkehrpunkt bewegen. In beiden Fällen ist die Geschwindigkeit des zweiten, von dem Differentialzylinder angetriebenen Werkzeugteils nicht größer als die Geschwindigkeit des von dem Kurbeltrieb angetriebenen Werkzeugteils. Die zur Versorgung" des Differentialzylinders mit Druckmittel vorgesehene Pumpe muß so ausgelegt sein, daß sie in der Lage ist, das zweite Werkzeugteil während, des ersten Zeitabschnitts wie oben beschrieben zu beschleunigen. Dieser Zeitabschnitt ist der .Zeitabschnitt mit dem größten Druckmittel- bedarf während eines Arbeitszyklus. Da die Pumpe für den . größten Druckmittelbedarf ausgelegt sein muß, ist sie für Zeitabschnitte mit geringerem Druckmittelbedarf überdimensioniert und verbraucht in diesen Zeitabschnitten mehr Energie als erforderlich. Derartige Einrichtungen zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse sind von der
Mannesmann Rexroth AG (jetzt als Bosch Rexroth AG firmierend) angeboten und vertrieben worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs mit dem. Ziel einer Verringerung des Energiebedarfs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung macht von der Überlegung Gebrauch, daß ein hoher Druck nur während des ersten Zeitabschnitts des Ziehvorgangs erforderlich ist und daß in mindestens einem weiteren Zeitabschnitt eines Arbeitszyklus ein gegenüber diesem Druck niedrigerer Druck für die Bewegung des zweiten Werkzeugteils ausreicht. Der hierfür erforderliche Einsatz¬ einer Niederdruckpumpe erhöht zwar die Anschaffungskosten der Presse, diese Mehrkosten werden jedoch durch Einsparungen bei den Betriebskosten mehr als ausgeglichen, so daß über die gesamte Lebensdauer der Presse gesehen die Energieeinsparung überwiegt.
5 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .' Sie betreffen Maßnahmen, die zu weiterer Energieeinsparung führen, und Einzelheiten von . derartigen Einrichtungen. Aufgrund dieser Maßnahmen' kann u. a. ein Zylinder kleinerer Baugröße verwendet werden. Außerdem 10. verringert sich, die erforderliche Kühlleistung. Für das Druckmittel .kann ein Tank mit kleineren Ausmaßen verwendet werden.
Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzelheiten anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Aus- 15 führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse,
Figur' 2 ein Diagramm, in dem die Bewegung der. beiden Werk- 0 zeugteile der in der Figur 1 dargestellten Transferpresse während der einzelnen Zeitabschnitte eines Arbeitszyklus dargestellt sind,
Figur 3 den hydraulischen Teil einer zweiten erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Steuerung 'des • 5 Ziehvorgangs bei einer Transferpresse, Figur 4 den hydraulischen Teil einer dritten erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse,
Figur 5 den in der Figur 4 verwendeten Zylinder in vergrößerter Darstellung,
Figur 6' die mit Druckmittel beaufschlagte stangenseitige Ringfläche des in der Figur 5 dargestellten Zylinders und
Figur 7 die mit Druckmittel beaufschlagten bodenseitigen Flächen des in der Figur 5 dargestellten Zylinders.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Transferpresse sowie eine erste Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs gemäß der Erfindung. Ein zu verformendes Werkstück 10 ist zwischen zwei gegeneinander wirkenden Werkzeugteilen 11 und 12 gehalten, von denen das Wer'kzeugteil 11 als Negativform und das Werkzeugteil 12 als Ziehkissen ausgebildet ist. Ein von einem in der Figur 1 nicht dargestellten Motor mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetriebener mechanischer Kurbeltrieb 13 verfährt das Werkzeugteil 11 zwischen einem oberen Umkehrpunkt OT und einem unteren Umkehrpunkt UT, wobei die untere Begrenzung des Werkzeugteils 11 als Bezugsposition ss bezeichnet ist. Ein hydraulischer Differentialzylinder 15 mit einem Kolben 16 und einer an dem Werkzeugteil 12 angreifenden Kolbenstange 17 verfährt das Werkzeugteil 12 innerhalb' des durch die • Umkehrpunkte OT und UT begrenzten Bereichs. Die obere Begrenzung des Werkzeugteils 12 ist hierbei als Bezugs- Position Sk bezeichnet.. Ein Drehwinkelgeber 20 formt 'die Winkelstellung φ des Kurbeltriebs 13, die ein Maß für die Position ss des Werkzeugteils 11 ist, in ein elektrisches Spannungssignal Uφ um. Ein durch ein Lineal symbolisiert darge- . 5 stellter Weggeber 21 formt die Position S des Werkzeugteils 12 in ein weiteres Spannungssignal usk um. Die Spannungssignale Uφ und usk sind einer Rechenschaltung 22 als Eingangssignale zugeführt. Die Rechenschaltung 22 verknüpft die Eingangssignale nach vorgegebenen Algorithmen zu Steuersignalen 10 . u stb und us s, die die Druckmittelzufuhr zu den mit den Bezugszeichen 15s -und 15b' versehenen Kammern des Differential- zylinders 15 steuern.
Eine erste als Konstantpumpe ausgebildete Pumpe 25 fördert Druckmittel aus einem Tank 26 und lädt einen Drückspeicher 27
15. auf einen Druck psπ auf, dessen Höhe durch ein Druckabschaltventil 28 begrenzt ist. Eine weitere, ebenfalls als Konstantpumpe ausgebildete Pumpe 30 fördert Druckmittel aus dem Tank 26 und lädt einen weiteren Druckspeicher 31 auf einen Druck pSN auf, dessen Höhe durch ein weiteres Druckabschaltventil 0 32 begrenzt ist. Der Druck pSH ist so groß gewählt, daß das Werkzeugteil 12 mit der im Betrieb maximal erforderlichen' Beschleunigung verfahren werden kann. Der Druck pSN ist deutlich kleiner als der Druck pSH- In einem Ausführungsbeispiel liegt psN in der Größenordnung von einem Viertel von pSH- 5 Ein Proportionalveήtil 35 und ein Schaltventil 36 steuern die Druckmittelzufuhr von den Druckspeichern 27 und 31 • zu den Kammern 15s und 15b- des Differentialzylinders 15 entsprechend den von der Rechenschaltung 22 abgegebenen Steuersignalen ustb und usts- Der Druckspeicher 31 ist über ein Rückschlagventil 39 sowie über hydraulische Leitungen 40 und 41 mit der stangenseitigen Kammer 15s des Differentialzylinders 15 verbunden. In der in der Figur 1 dargestellten Ruhestellung desVentils 35, einer der beiden Endstellungen dieses Ventils, ist die Kammer 15b über eine weitere hydraulische Leitung 42 mit dem Tank 26 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Rückschlagventil 39 und der Kammer 15b ist in der Ruhestellung des Ventils 35 gesperrt. Befindet sich auch das Ventil 36 in der in der Figur 5 dargestellten Ruhestellung, ist die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 27 und der Leitung 41 gesperrt, die Kammer 15s ist nur mit dem Druck pSN des Druckspeichers 31 beaufschlagt. In der anderen Endstellung des Ventils 35, die dem Maximalwert des Steuersignals ustb ent- spricht, ist zusätzlich zu der Kammer 15s auch die Kammer 15b mit dem Druck pSN beaufschlagt. Bei Werten des Steuersignals u stb r die zwischen Null und seinem Maximalwert liegen,, ist die Kammex 15b sowohl mit dem Tank 26 als auch mit der Leitung 40 verbunden, wobei die Größe der jeweiligen Durchlaß- querschnitte durch die jeweilige Größe des Steuersignals us b bestimmt ist.
Befindet sich das Ventil 36 in der Arbeitsstellung, ist die Kammer 15s mit dem Druck psπ beaufschlagt und auf die Fläche Ar wirkt der Druck pSH- Das Rückschlagventil 39 sperrt, da - wie oben beschrieben - pSH größer als pSN ist. Befindet sich das Ventil 35 in der Ruhestellung, ist die Kammer 15b zum Tank 26 entlastet. Bei diesen Stellungen der Ventile 35 und 36 wirkt auf den Kolben 16 die größte abwärts gerichtete Kraft. Bei einer Vergrößerung des Steuersignals ustb wird die Verbindung zum Tank 26 gedrosselt. Auf die Fläche A des Bodens des Kolbens 16 wirkt jetzt eine durch die Größe des Steuersignals ustb bestimmte aufwärts gerichtete Kraft, die der nach unten wirkenden Kraft entgegenwirkt und damit die resultierende, nach unten wirkende Kraft verringert.
Die Funktionsweise einer Transferpresse mit der in der Figur
I dargestellten Steuereinrichtung ist im Folgenden anhand der Figur 2 beschrieben. Die Figur 2 zeigt die Position ss des Werkzeugteils 11 (Kurvenzug 45) und die Position Sk des Werk- zeugteils 12 (Kurvenzug 46) während eines Arbeitszyklus der Transferpresse. Da die Drehgeschwindigkeit des Kurbeltriebs 13 konstant ist, besteht zwischen dem Kurbelwinkel φ, der ein Maß für die Position ss ist, und der Zeit t ein fester Zusammenhang. Damit ist es möglich, anstelle der jeweiligen Kur- belwinkel φi diesen entsprechende Zeitpunkte t zu betrach- ■ ten. Der im ■ Folgenden beschriebene Arbeitszyklus .beginnt im Zeitpunkt to mit einem Vorhub, in 'dem sich das Werkzeugteil
II von dem oberen Umkehrpunkt OT zu dem unteren Umkehrpunkt UT bewegt. Dieser Umkehrpunkt ist im Zeitpunkt' t3 erreicht. An den Vorhub schließt sich der Rückhub an, in dem sich das Werkzeugteil 11 von dem unteren Umkehrpunkt UT zu dem oberen Umkehrpunkt OT zurück bewegt. Dieser Umkehrpunkt ist im Zeit- punkt tß erreicht. Aufgrund .der ständigen Drehbewegung des Kurbeltriebs beginnt im Zeitpunkt tξ sofort ein neuer Ar- beitszyklus, der in der gleichen Weise wie der Arbeitszyklus zwischen den Zeitpunkten to und tß abläuft. Im Gegensatz zu der Bewegung des Werkzeugteils 11, dessen Bewegung durch den Kurbeltrieb 13 fest vorgegeben ist, läßt sich die Bewegung des Werkzeugteils 12 durch Beaufschlagung der Kammern 15b und 15s des Dif'ferentialzylinders 15 mit hydraulischem Druckmittel, steuern. Hierfür ist in der Rechenschaltung 22 ,ein- Programm abgelegt, das aus den Signalen uφ und usk Steuersignale ustb und usts für die Ventile 35 bzw. 36 derart bildet, daß die Position Sk des Werkzeugteils 12 dem Kurvenzug 46 ent- • spricht. Im Zeitpunkt to befindet sich das Ventil 36 in seiner Arbeitsstellung, d. h. die Kammer 15s ist mit dem Druck pSH beaufschlagt. Bis zum Zeitpunkt ti ist das Ventil 35 so angesteuert, daß das Werkzeugteil 12 seine mit S O ' bezeich- > nete Anfangsposition beibehält. In diesem Fall stellt sich in der Kammer' 15b ein Druck ein, bei dem sich die von entgegengesetzten Seiten auf den Kolben 16 wirkenden Kräfte (unter Berücksichtigung des Eigengewichts des Werkzeugteils 12 und des Werkstücks 10) gerade aufheben. Aufgrund der Bewegung des Werkzeugteils 11 verringert sich in dem Zeitabschnitt Δt zwischen to und ti der Abstand zwischen .den Werkzeugteilen 11 und 12. Ab .dem Zeitpunkt ti steuert die Rechenschaltung 22 das Ventil 35 derart an, daß sich der Abstand zwischen den Werkzeugteilen 11 und 12 weiter verringert, bis im Zeitpunkt t2 die Werkzeugteile 11 und 12 aufeinandertreffen. Im Zeitpunkt t2 schaltet die Rechenschaltung 22 das Ventil 36 in seine Ruhestellung zurück. Damit verringert sich die Energieaufnahme der Pumpe 25, da nur noch der Druck pSH des Druckspeichers 27 aufrechterhalten wird, ohne daß dem Druckspei- eher 27 Druckmittel entnommen wird. Für die restliche Zeit des Vorhubs, d. h. in dem Zeitabschnitt Δt3 zwischen den Zeitpunkten t2 und t3, sowie während eines ersten Teils des Rückhubs, z. B. während der Zeitabschnitte Δt4 und Δts zwischen den Zeitpunkten t3 und t5, behält das Ventil 36 seine Ruhestellung bei. In dieser Zeit werden die Kammern 15b und 15s des Differentialzylinders 15 nur mit Druckmittel aus dem Druckspeicher 31 beaufschlagt. Dabei steuert die Rechenschal-, tung 22 das Ventil 35 wieder so an, daß sich in der Kammer 15b ein auf die Fläche A des Kolbens 16 wirkender Druck ein- stellt, der in Verbindung mit den anderen auf den Kolben 16 wirkenden Kräften das Werkzeugteil 12 entsprechend dem Verlauf des Kurvenzugs 46 bewegt. Der Kurvenzug 46 gilt für den Fall, daß die Werkzeugteile 11 und 12 mit dem zwischen ihnen -befindlichen Werkstück 10 bis zum Zeitpunkt t gemeinsam nach oben fahren. In dem Zeitabschnitt Δts, der sich bis zum Zeitpunkt ts erstreckt, trennen sich die Werkzeugteile 11 und 12 voneinander und geben das Werkstück 10 zur Entnahme frei. Im Zeitpunkt ts hat das Werkzeugteil 12 seine Anfangsposition SkO erreicht, während das Werkzeugteil 11 noch bis zum oberen Umkehrpunkt OT fährt, den es im Zeitpunkt tς erreicht. Im Zeitpunkt tß schaltet die Rechenschaltung 22 das Ventil 36 wieder in seine Arbeitsstellung, in der der Druck pSH den Kammern des Differentialzylinders 15 über die Leitungen 40 und 41' zugeführt ist. Grundsätzlich kann die Umschaltung des Ventils 36' in seine Arbeitsstellung auch noch zu einem späteren Zeitpunkt, jedoch spätestens bis zum Zeitpunkt t erfolgen. Die gestrichelte Linie 47 zeigt alternativ zu dem Kurvenzug 46 den Fall, daß das Werkzeugteil 12 ab dem Zeitpunkt t3 zunächst in eine besondere Entnahmeposition für das Werk- stück 10 fährt und erst zwischen den Zeitpunkten ts und tζ wieder seine Anfangsposition S O erreicht.
Die Figur 3 zeigt nur den hydraulischen Teil einer zweiten erfindungsgemäß ausgestalteten Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse. Diese Einrichtung stimmt in vielen Teilen mit der in der Figur 1 dargestellten Einrichtung überein. Bauteile, die in der Figur 1 oberhalb einer strichpunktierten Linie 50 dargestellt sind,' nämlich die Werkzeugteile 11 und 12, der Kurbeltrieb 13 sowie die Re- chenschaltung 22 sind auch aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur 3 nicht noch einmal dargestellt. Die in der Figur 3 an der Linie 50 endende Kolbenstange 17 des Differentialzylinders 15 führt zu dem Werkzeugteil 12. Das Ausgangssignal uSk des Weggebers 21 ist .der -Rechenschaltung 22 als Eingangssignal zugeführt. Als weiteres Eingangssignal ist der Rechenschaltung 22 das Ausgangssignal uφ des Drehwinkelgebers 20 zugeführt. Die Rechenschaltung 22 bildet aus diesen Signalen das Steuersignal ustb für ein hydraulisches Ventil 51 und das Steuersignal usts' für ein weiteres hydra.ulisches Ventil 52. Die Ventile 51 und 52 sind als Proportionalventile ausgebildet. Diese Maßnahme erlaubt eine feinfühlige Steuerung des Druckmittelflusses. Das Ventil 51, das über eine hydraulische Leitung 53 mit der Kammer 15b verbunden ist, steuert den Druckmittelfluß zu der bodenseitigen Kammer' 15b. Das Ventil 52- steuert den Druckmittelfluß zu der stangenseitigen Kammer 15s. Wie in der Figur 1 sind in der Figur 3 zwei Pumpen 25 und 30, zwei Druckabschaltventile 28 und 32, zwei Druckspeicher 27 und 31 sowie ein Rückschlagventil 39 vorgesehen. Der Druckspeicher 31 ist über das Rückschlagventil 39 sowie die Leitungen 40 und 41 mit der Kammer 15s verbunden.
Das Ventil 51 ist durch das Steuersignal ustb zwischen zwei Endstellungen stufenlos steuerbar. In der in der Figur 3 dargestellten Endstellung ist die Kammer 15b zum Tank 26 entlastet. In der anderen Endstellung des Ventils 51 ist die Kammer 15b mit dem Druck pSH beaufschlagt. Bei Werten des Steuersignals ustb- die zwischen Null und seinem Maximalwert liegen, nimmt das Ventil 51 eine Zwischenstellung ein, in der die Kammer 15b sowohl mit dem Tank 26 als auch mit dem Druck- Speicher 27 verbunden ist, wobei die Größe der jeweiligen Durchlaßquerschnitte durch den jeweiligen Wert des Steuersignals ustb bestimmt ist. Das Ventil 52 ist durch das Steuersignal usts ebenfalls zwischen zwei Endstellungen stufenlos steuerbar. In der in der Figur 3- dargestellten Endstellung ist die Kammer 15s mit dem Druck psπ beaufschlagt. Da in dieser Stellung des Ventils 52 der Druck pSH größer als der Druck pSN ist, sperrt das Rückschlagventil 39. In seiner anderen Endstellung sperrt das Ventil 52 und die Kammer 15s ist mit dem Druck pSN beaufschlagt. In den Zwischenstellungen des Ventils 52 stellt sich1 der Druck in der Kammer 15s auf einen zwischen psπ und pSN liegenden Wert ein, der von der.. Größe des Steuersignals usts abhängig ist'.
Die Recheneinrichtung 22 steuert die .Ventile 51 und 52 so an, daß das mit der Kolbenstange 12 verbundene Werkzeugteil 12 dem in der Figur 2 dargestellten .Kurvenzug 46 folgt. Der Arbeitszyklus beginnt im Zeitpunkt to mit einem Vorhub,' in dem sich das Werkzeugteil 11 von dem oberen Umkehrpunkt OT zu dem unteren Umkehrpunkt UT bewegt. In dem Zeitabschnitt Δt2 zwischen den Zeitpunkten ti und t2 befinden sich die Ventile 51 und 52 in der. in der- Figur 3 dargestellten Ruhestellung, in der die Kammer 15s mit dem Druck pSH beaufschlagt ist und die Kammer 15b zum Tank 26 entlastet ist. Bei dieser Ventilstellungskombination wirkt die größtmögliche Kraft auf den Kolben 16. Im Zeitpunkt t2, in dem das Werkzeugteil 11 auf das Werk- zeugteil 12 trifft, schließt das Ventil 52. Die Kammer 15s wird von dem Druckspeicher 31 über das Rückschlagventil 39 und die Leitungen 40 und 41 mit Druckmittel beaufschlagt. Das von dem Kurbeltrieb 13 angetriebenen Werkzeugteil 11 ver-
.5 drängt das an der Kolbenstange 17 gehaltene Werkzeugteil 12 aktiv nach unten. Die Rechenschaltung 22 steuert das Ventil 51 dabei so an, daß sich die gewünschte Gegenhaltekraft des Werkzeugteils 12 einstellt._ Hierbei gilt, daß eine Verringerung des Durchlaßquerschnitts der Verbindung zwischen der
10 Kammer 15b und dem Tank 26 die Gegenhaltekraft des Werkzeugteils 12 erhöht. Das Ventil 51 wirkt insoweit als steuerbare Drossel, die den Druck in der bodenseitigen Kammer 15b bestimmt. Im Zeitpunkt t3 erreicht das Werkzeugteil 12 den unteren Umkehrpunkt UT. Jetzt, steuert die Rechenschaltung 22
15 die Ventile 51 und 52 so an, daß sowohl die Kammer 15b als auch die Kammer 15s mit dem Druck psπ beaufschlagt ist. D bei werden die Ventile 51 und 52 im Einzelnen so angesteuert,- daß das Werkzeugteil 12 dem Kurvenzug 46 folgt. Auch hier gilt, daß der Differentialzylinder 15 in dem Zeitabschnitt Δt2 nur
-0 aus dem auf den niedrigeren Druck pSN aufgeladenen Druckspeicher 31 mit Druckmittel versorgt wird. Das bedeutet, daß sich auch in diesem Ausführungsbeispiel die Energieaufnahme der Pumpe 25 in dem Zeitabschnitt Δt2 gegenüber den anderen Zeitabschnitten eines Arbeitszyklus verringert. 5 Eine weitere Verringerung der während eines Arbeitstaktes der Transferpresse aufgenommenen Energie ermöglicht das anhand der Figuren 4 bis 7 beschriebene Aus.führungsbeispie.l . Die Figur 4 zeigt eine Steuereinrichtung in einer den Figuren 1 bzw. 3 entsprechenden Darstellung. Soweit in den Figuren 1, 3 und 4 gleiche Bauteile zum Einsatz kommen, sind sie mit denselben Bezugszeichen versehen. Zum Antrieb des Werkzeugteils 12 dient in der Figur 4 ein Differentialzylinder 55, der einen anderen Aufbau aufweist, als der in den Figuren 1 und 3 verwendete Differentialzylinder 15. Wie bereits in der Figur
3 sind die Werkzeugteile 11 und 12 sowie der Kurbeltrieb 13 i in der Figur 4 nicht noch einmal dargestellt. Der Differentialzylinder 55 ist in der Figur 5 in vergrößertem Maßstab • dargestellt. Ein derartiger Differentialzylinder ist, z'. B. in Verbindung mit einem Nutzfahrzeug, aus de'r US-PS 6.145.307 bekannt. Der Differentialzylinder 55 besitzt einen Kolben 56, der mit einer Bohrung 57 vers.ehen ist. Ein gehäusefester Kolben 58, der in die Bohrung 57 eingreift, bildet zusammen mit der Bohrung 57 eine innere bodenseitige Kammer 55bj_. Die Druckmittelzufuhr zu der Kammer 55bi erfolgt über einen Kanal 59' in dem Kolben 58.- Weiterhin besitzt der Differentialzylinder 55 eine äußere bodenseitige Kammer 55ba sowie eine stangenseitige Kammer 55s. Die Leitungen 41 (vom Ventil 52 kommend) und 53 (vom Ventil 51 kommend) sind mit den Kammern 55s bzw. 55ba verbunden. Die druckbeaufschlagten Flächen des
Kolbens 56 sind mit Ar, A i und Aba bezeichnet. Die Figur 6 zeigt die Ringfläche Ar der stangenseitigen Kammer 55s. Die' Figur 7 zeigt die Ringfläche Aba der äußeren bodenseitigen Kammer ,55ba und die Kreisfläche Abi der inneren bodenseitigen Kammer 55bi, wobei die Kreisfläche Aba größer ausgebildet ist als die 'Ringfläche Abi- Ein Elektromotor 62 treibt über eine Welle 63 eine Schwungmasse 64 und eine Verstellpumpe 6.5 an. Das Fördervolumen der Verstellpumpe 65 ist durch ein Steuersignal us H zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert verstellbar. Eine zweite Welle 66 ist über eine Kupplung 67 mit der Welle 63 verbunden. Die Welle 66 treibt eine hydraulische Maschine 70 an, die in Abhängigkeit von einem Steuersignal us M stetig von Pumpenbetrieb auf Motorbetrieb steuerbar ist, und die als Konstantpumpe ausgebildete Pumpe 30. Die hydraulische Maschine 70 ist über eine hydraulische' Leitung ■73 mit dem in die Kammer 55bi führenden Kanal 59 in dem gehäusefesten Kolben 58 des Differentialzylinders 55 verbunden. Zwischen dem Druckspeicher 31 und der Leitung 73 ist ein Rückschlagventil 75 angeordnet, das immer dann sperrt, wenn der Druck in der Leitung 73 größer als pSN ist.
Eine Rechenschaltung 77 bildet nach vorgegebenen Algorithmen aus' den Eingangssignalen uφ und us die Steuersignale ustb und usts (für die Ventile 51 bzw. 52) sowie weitere Steuersignale ustH (für die Verstellpumpe 65) und ustM (für die hy- draulische Maschine 70) . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in der Figur 4 die einzelnen elektrischen Leitungen zwischen der Rechenschaltung 77.und den Stellorganen (Ventile 51 und 52, Verstellpumpe 65, hydraulische Maschine 70) nicht dargestellt. Die Rechenschaltung 77 steuert die Stellorgane so an, daß die Position Sk des Werkzeugteils 12 auch in diesem Ausführungsbeispiel dem in der Figur 2 dargestellten Kurvenzug 46 entspricht. Der Arbeitszyklus beginnt wieder im Zeitpunkt to mit einem Vorhub, in dem sich das Werkzeugteil 11 von dem oberen Umkehrpunkt OT zu dem unteren Umkehrpunkt UT bewegt. In dem Zeitabschnitt Δt2 zwischen den Zeitpunkten ti und t2 befinden sich die Ventile 51 und 52 in der in der Figur 3 dargestellten Ruhestellung, in der die Kammer 55s mit dem Druck pSH beaufschlagt und die Kammer 55ba zum Tank 26 entlastet ist. Die- hydraulische Maschine 70 ist in diesem Zeitabschnitt auf ca. 50 % Tankförderung gestellt. Bei dieser Kombination wirkt die größtmögliche Kraft auf den Kolben 56. Im Zeitpunkt t2, in dem das Werkzeugteil 11 auf das Werkzeugteil 12 trifft, schließt das Ventil 52. Während des Zeitab- Schnitts Δt3 wird, die Kammer 55s von dem Druckspeicher 31 über das Rückschlagventil 39 und die Leitungen 40 und 41 mit Druckmittel beaufschlagt. Das an dem Kolben 56 gehaltene Werkzeugteil 12 wird aktiv von dem Kurbeltrieb 13 über das Werkzeugteil 11 und das zwischen den Werkzeugteilen 11 und 12 befindliche Werkstück 10 nach unten verdrängt. In diesem Zeitabschnitt steuert die Rechenschaltung 77 das. Ventil 51 so an, daß sich die gewünschte Gegenhaltekraft des Werkzeugteils 12 einstellt. Hierbei gilt, daß eine Verringerung des Durchlaßquerschnitts der Verbindung zwischen der Kammer 55ba und dem Tank 26 die Gegenhaltekraft des Werkzeugteils 12 erhöht. Die hydraulische Maschine 70 arbeitet als Motor und gibt mechanische Energie an die Schwungmasse 64 ab.' Die Verstellpumpe 65 schwenkt auf 100 % Fördervolumen. Die Druckregelung in der Kammer 55ba erfolgt über das Ventil 51 und die hydrau- ' lische Maschine 70. Im Zeitpunkt t3 erreicht das Werkzeugteil 12 den unteren Umkehrpunkt UT. Jetzt steuert die Rechenschaltung 77 die Ventile 51 und 52 so an, daß sowohl die Kammer 55ba als auch die Kammer 55s mit dem Druck pSH beaufschlagt ist. Außerdem wird die Kammer 55bi über das Rückschlagventil 75 und die hierfür von der Rechenschaltung 77 als Pumpe betriebene hydraulische Maschine 70 gefüllt. Die Stellorgane (Ventile 51 und 52, Verstellpumpe 65, hydraulische Maschine 70) sind im Einzelnen so angesteuert, daß das Werkzeugteil 12 dem Kurvenzug 46 folgt. Auch hier gilt, daß der Differen- tialzylinder 55 in dem Zeitabschnitt Δt2 nicht aus dem auf den höheren Druck. psπ aufgeladenen Druckspeicher 27 mit Druckmittel versorgt wird. Das bedeutet, daß sich auch in diesem Ausführungsbeispiel die Energieaufnahme der Pumpe 25 in dem Zeitabschnitt Δt2 gegenüber den anderen Zeitabschnitten eines Arbeitszyklus verringert, wobei durch den Einsatz der hydraulischen Maschine 70 eine noch bessere Ausnutzung der für die Versorgung des Elektromotors 62 eingesetzten Energie gegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur Steuerung des Ziehvorgangs bei einer Transferpresse mit zwei gegeneinander wirkenden Werkzeugteilen, zwischen denen ein zu verformendes Werkstück gehalten • ist, von denen das eine Werkzeugteil, insbesondere eine Negativform, von einem mit konstanter. Drehgeschwindigkeit angetriebenen mechanischen Kurbeltrieb zwischen zwei Umkehrpunk- • ten verfahrbar ist, von denen der erste dem Beginn eines Arbeitszyklus zugeordnet ist, und von denen das zweite Werk- zeugteil, insbesondere ein Ziehkissen, über eine Kolbenstange mit dem Kolben eines hydraulischen Differentialzylinders verbunden ist, wobei die Bewegung des Kolbens durch Druckmittelzufuhr in eine erste Kammer und durch Druckmittelabfuhr aus -einer zweiten Kammer des Differentialzylinders gesteuert ist, und bei der die stangenseitige Fläche des Kolbens während eines ersten Zeitabschnitts, der sich innerhalb eines durch den ersten und den zweiten Umkehrpunkt begrenzten Bereichs erstreckt, mit einem Druck beaufschlagt ist, der ausreichend groß ist, um das zweite' Werkzeugteil derart zu beschleunigen, daß beim Aufeinandertreffen des ersten Werkzeugteils und des zweiten Werkzeugteils sich beide Werkzeugteile praktisch mit derselben Geschwindigkeit bewegen, und bei der eine zwischen einer bodenseitigen Kammer des Differentialzylinders und einem Tank angeordnete steuerbare Drossel den Druck in der bodenseitigen Kammer bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem sich an den ersten Zeitabschnitt (Δt2) anschließenden zweiten Zeitabschnitt (Δt3) , der sich bis zum Erreichen des zweiten Umkehrpunkts (UT) erstreckt, die stangen- seitige Fläche (Ar) des Kolbens (16; 56) mit einem zweiten Druck (PSN) beaufschlagt ist, der kleiner als der Druck (PSH) während des ersten Zeitabschnitts (Δt2) ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die stangenseitige Fläche (Ar) des Kolbens (16; 56) in einem mit der Umkehr der Bewegungsrichtung des Kurbeltriebs (13) beginnenden dritten Zeitabschnitt • (Δt4 + Δts) des Arbeitszyklus., der .spätestens in dem Zeitpunkt (tö) beendet ist, in dem der Kurbeltrieb (13) den ersten Umkehrpunkt (OT) erreicht, wieder mit dem ersten Druck (PSH) beaufschlagt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stangenseitige Fläche (Ar) des Kolbens (16; 56) in einem mit der Umkehr seiner Bewegungsrichtung. beginnenden dritten Zeitabschnitt (Δt4 + Δts) des Arbeitszyklus, der spätestens in dem Zeitpunkt (tζ) beendet ist, in dem der Kurbeltrieb (13) den ersten Umkehrpunkt (OT) erreicht, weiterhin mit dem zweiten Druck (PSN) beaufschlagt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Druckspeicher . (27, 31) , vorgesehen sind, von denen der eine (27) auf den .ersten Druck (PSH) • und der zweite (31) auf den zweiten Druck (pSN_ aufgeladen ist, und daß die Beaufschlagung der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) des Differentialzylinders (15; 55) mit Druckmittel aus demjenigen Druckspeicher (27, 31) erfolgt, der auf den für den jeweiligen Zeitabschnitt (Δt2, Δt3, Δt4 + Δts) vorgesehenen Druck (pSH/- PSN) aufgeladen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckspeicher (31) . über ein Rückschlagventil (39) mit der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) des Differentialzylinders (15; 55) verbunden ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu der bodenseitigen Kammer (15b; 55ba) des Differentialzylinders (15; 55) führenden Leitung (42; 53) ein als steuerbare Drossel dienendes Proportionalventil (35; 51) angeordnet ist, das einerseits ' den Druckmittelfluß von einem der Druckspeicher (27, 31) zu der bodenseitigen Kammer (15b; 55ba) des Differentialzylinders (15; 55) und von dieser Kammer zum Tank (26) steuert.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Pumpe (25; 65) den Druck (PSH) i dem ersten Druckspeicher (27) aufrecht erhält und daß eine zweite Pumpe (30) den Druck (PSN) i dem zweiten Druckspeicher (31) aufrechterhält.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, -dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (25, 30) Konstantpumpen sind und daß jeweils zwischen einer' Pumpe (25, 30) und dem entsprechenden Druckspeicher (27, 31) ein Druckabschaltventil (28, 32) angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen (65) Verstellpumpen sind.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet,, daß zwischen dem ersten Druckspeicher (27) und der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) des Differen- tialzylinders (15'; 55) ein den Druckmittelfluß steuerndes Ventil (36; 52) angeordnet ist, dessen Ausgangsanschluß in •die von dem Rückschlagventil (39) zu der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) führende Leitung (40, ' 41) mündet.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem ersten Drudkspeicher (27) und der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) des Differentialzylinders (15; 55) angeordnete Ventil ein Schaltventil (36) ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem' ersten Druckspeicher (27) und der stangenseitigen Kammer (15s; 55s) des Differentialzylinders (15; 55) angeordnete Ventil ein Proportionalventil (52) ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Fläche des Kolbens (56) des Differentialzylinders (55) in zwei unterschiedlich große Teil- -flächen (A a A i) aufgeteilt ist, die von unterschiedlich großen Drücken .(pba, Pbi) beaufschlagt sind, daß der Druck .Pba) m t dem die größere Teilfläche (Aba) beaufschlagt ist, durch das Proportionalventil (51) gesteuert ist und daß der Druck (pbi) , mit dem die kleinere Teiifläche (Abi) beaufschlagt ist, durch eine stetig von Pumpenbetrieb auf Motor- -betrieb steuerbare hydraulische Maschine (70) gesteuert ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (56) des Differentialzylinders (.55) mit einer Bohrung (57) versehen ist, in die ein gehäusefester Kolben (58) eingreift, und daß die Druckmittelzufuhr zu der aus der Bohrung (57) und dem gehäusefesten Kolben (58) gebildeten inneren bodenseitigen Kammer (55bi) über einen Kanal (59) in dem gehäusefesten Kolben (58) erfolgt.
15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein ■ Elektromotor (62) die Pumpen (30, 65) und die hydraulische Maschine (70) über eine gemeinsame Welle (63, 66) antreibt und daß eine Schwungmasse (64) mit der Welle (63) verbunden ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (pbi) ι mit dem die kleinere Teilfläche (Abi) beaufschlagt ist, so gesteuert ist, daß er in dem ersten Zeitabschnitt (Δt2) kleiner als der erste Druck (pSH) ist und in dem zweiten Zeitabschnitt (Δt3) gleich dem zweiten Druck (PSN) ist.
1.7. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich- net, daß der Druck (Pbi) r mit dem die kleinere Teilfläche (Abi) beaufschlagt ist, so gesteuert ist, daß er in dem dritten Zeitabschnitt (Δt4 + Δts) gleich dem ersten Druck
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18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Maschine (70) zwischen dem dem Beginn (to) des Arbeitszyklus zugeordneten Umkehrpunkt (OT) und dem Beginn (ti) des ersten Zeitabschnitts (Δt2) auf Tankförderung gesteuert ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 14 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Druckspeicher (31) und der von der hydraulischen Maschine (70) zu der inneren bodenseitigen Kammer (55bi) des Differentialzylinders (55) führenden Leitung (73) ein weiteres Rückschlagventil (75) angeordnet ist.
PCT/EP2004/008807 2003-08-07 2004-08-06 Einrichtung zur steuerung des ziehvorgangs bei einer transferpresse WO2005016571A1 (de)

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