WO2010057559A1 - Dämpfungseinrichtung zur dämpfung der rückhubbewegung eines von einem stössel einer presse überführbaren arbeitskolbens - Google Patents

Dämpfungseinrichtung zur dämpfung der rückhubbewegung eines von einem stössel einer presse überführbaren arbeitskolbens Download PDF

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WO2010057559A1
WO2010057559A1 PCT/EP2009/007615 EP2009007615W WO2010057559A1 WO 2010057559 A1 WO2010057559 A1 WO 2010057559A1 EP 2009007615 W EP2009007615 W EP 2009007615W WO 2010057559 A1 WO2010057559 A1 WO 2010057559A1
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WO
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pressure chamber
piston
working
damping device
cylinder
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PCT/EP2009/007615
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Inventor
Werner Kuttruf
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
    • F16F9/066—Units characterised by the partition, baffle or like element
    • F16F9/067—Partitions of the piston type, e.g. sliding pistons

Definitions

  • Damping device for damping the return stroke of a convertible from a plunger of a press working piston
  • the invention relates to a damping device for damping the return stroke movement of a ram of a press from a top dead center OT in a bottom dead center UT traversable working piston.
  • damping devices are previously known from the prior art in many ways and are also known as feather pillows or die cushion.
  • the present invention has for its object to provide a damping device mentioned above, on the one hand has a comparatively simple structure and with the appropriate damping is still achievable.
  • the object of the invention is achieved by a
  • the working piston is thus arranged movably in a working cylinder and limits a fillable with hydraulic fluid lower working pressure chamber. Furthermore, a separating piston is provided with which the lower side of the lower working pressure chamber can be closed with respect to a hydraulic pressure chamber. The separating piston delimits, on the lower side facing away from the working piston, a gas pressure space which can be filled with gas pressure.
  • the damping device is designed so that when Moving the working piston from top dead center in the direction of bottom dead center hydraulic fluid is forced from the lower working pressure chamber in the hydraulic pressure chamber, whereby the separating piston moves towards the lower end position and thereby increases the gas pressure in the gas pressure chamber.
  • the arrangement is such that the separating piston is moved after reaching the bottom dead center of the working piston from its lower end position due to the pressure prevailing in the gas pressure chamber gas pressure and the return stroke of the press ram up and thereby closes the lower working pressure chamber path-dependent. Due to the path-dependent closing a damped return stroke of the working piston is achieved.
  • the pressure of the hydraulic fluid and, on the other hand, the gas pressure can always be monitored and controlled.
  • the device comes with comparatively small amounts of hydraulic fluid and comparatively small gas pressure chamber. Overall, a very high reliability.
  • Hydraulic fluid pressure is adjustable.
  • the bias of the damping device for adjusting the gas pressure, in particular, a gas pressure regulating valve which can be connected to a gas pressure source can be provided.
  • the working pressure is always controlled and monitored during operation of the damping device. In the rest position of the device, when no external forces act on the working piston, the working pressure in the gas pressure chamber is preferably greater than the base pressure in the hydraulic pressure chamber. This will ensures that the separating piston is moved to its upper end position.
  • At least one of the lower working pressure chamber leading to the hydraulic pressure chamber throttle opening is provided and that the separating piston in an intermediate position only the lower working pressure chamber and in its end position also closes the at least one throttle opening.
  • the damping takes place in a second stage.
  • the separating piston in the upward movement in the direction of the upper end position the at least one throttle opening travels depending on the path.
  • the separating piston can form a control edge, which reduces the open cross section of the throttle opening in its upward movement and ultimately closes.
  • the working piston defines an upper working pressure space which can be filled with hydraulic fluid, wherein the upper working pressure space is connected to the hydraulic pressure space via passage openings. It is advantageous if the effective piston surface, which limits the upper working pressure chamber, is smaller than the effective piston surface, which limits the lower pressure chamber. This ensures that at constant pressure of the working piston is moved to its top dead center or remains in this top dead center.
  • hydraulic pressure chamber and the gas pressure chamber are in each case closed pressure chambers are formed. Elaborate hydraulic accumulator or gas pressure accumulator account for this.
  • the separating piston comprises a control piston biased by means of a spring element in the direction of the lower working pressure chamber, the outer diameter of which essentially corresponds to the inner diameter of the working cylinder and which engages in the working cylinder for closing the lower working pressure chamber.
  • the diameter of the portion of the control piston, which faces the lower working pressure chamber advantageously corresponds to the diameter of the side of the working piston, which also limits the lower working pressure chamber.
  • the spring element can be designed as a helical spring, which is supported at one end on the separating piston and the other end on the control piston. Due to the provision of the spring element ensures that the control piston with respect to the separating piston assumes a predetermined position.
  • the at least one throttle opening is provided in the region of the lower end of the working cylinder and when the control piston in the upper end position of the separating piston closes the throttle opening.
  • the control piston may provide a control edge, which is heading for the movement of the separating piston or the control piston up to the throttle opening.
  • Hydraulic fluid from the lower working pressure chamber can flow into the upper working pressure chamber, and is moved on further movement of the working piston in the direction of bottom dead center of the control piston with separating piston down, so that the lower working pressure chamber is opened to the hydraulic pressure chamber.
  • the working piston can be moved from its top dead center almost without damping and without much resistance in the direction of bottom dead center.
  • the lower working pressure chamber is opened quickly towards the hydraulic pressure chamber.
  • the working piston is slidably disposed in a cylinder sleeve, the lower end side of the separating piston is closed. This results in not only a robust, but also a comparatively compact damper construction.
  • the cylinder sleeve can have passage openings for the passage of hydraulic fluid in the upper region. Consequently, hydraulic fluid can flow into the upper working pressure chamber via these passage openings when the working piston moves downwards.
  • the throttle opening is preferably arranged in the region of the lower end of the cylinder sleeve.
  • the throttle opening may extend substantially radially through the wall of the cylinder sleeve.
  • not only a throttle opening, but also a plurality of throttle openings may be provided.
  • the outer diameter of the control piston substantially corresponds to the inner diameter of the cylinder sleeve.
  • the separating piston is arranged displaceably in a cylinder housing, in which the cylinder sleeve is arranged.
  • the diameter of the separating piston is preferably greater than the diameter of the cylinder sleeve. Consequently, hydraulic fluid can flow between the inner wall of the cylinder housing and the outer wall of the cylinder sleeve.
  • Cylinder sleeve and cylinder housing are preferably arranged along a common central longitudinal axis, wherein, as already mentioned, the diameter of the control piston is smaller than the diameter of the separating piston.
  • the cylinder housing may be closed in the upper region with a cover element.
  • the cylinder sleeve can preferably be arranged on the cover element. Cover element and cylinder sleeve can form a common preassembled unit.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive damping device at top dead center
  • FIG. 2 shows the damping device according to FIG. 1 shortly after leaving top dead center
  • FIG. 3 shows the damping device according to FIG. 1 in a middle position
  • FIG. 4 shows the damping device according to FIG. 1 at bottom dead center
  • Figure 5 shows the damping device according to Figure 1 shortly before reaching the top dead center.
  • the damping device shown in the figures comprises a working piston 12, the upper end may be formed, for example, as a floating plate, which is taken down by a plunger of a press.
  • the working piston 12 is movable in a designed as a cylinder sleeve working cylinder 14 between a top dead center shown in Figure 1 and a bottom dead center shown in Figure 4.
  • the working piston 12 limits a filled with hydraulic fluid lower working pressure chamber 16.
  • throttle openings 18 are provided, via which after leaving the top dead center hydraulic fluid can flow from the lower working pressure chamber 16 to a hydraulic pressure chamber 20.
  • the damping device 10 further comprises a separating piston 22, in which a control piston 24 is arranged integrated.
  • the control piston 24 is biased by means of a spring element designed as a helical spring 26 in the direction of lower working pressure chamber 16.
  • the spring element 26 is supported at one end on the control piston 24 and at the other end on the separating piston 22.
  • the separating piston 22 and the control piston 24 closes at the top dead center of the working piston 12, as shown in Figure 1, the working piston 12 remote from the lower end face of the lower working pressure chamber 16.
  • the separating piston 22 together with the control piston 24 defines on the side facing away from the working piston 12 a gas pressure chamber 28th ,
  • the basic working pressure in the gas pressure chamber may be, for example, 30 bar or higher; the base pressure in the hydraulic pressure chamber at, for example, about 20 bar.
  • the guide diameter of the control piston 24 is equal to or slightly smaller than the inner diameter of the lower
  • the separating piston 22 is displaceably mounted in a cylinder housing 30. Between the outer wall of the working cylinder 14 and the inner wall of the cylinder housing 30, an annular gap 32 is present.
  • the central longitudinal axis of the working pressure chamber 16 corresponds to the central longitudinal axis of the cylinder housing 30.
  • passage openings 34 are provided, through which hydraulic fluid from the hydraulic pressure chamber 20 or the annular gap 32 can flow into an upper working pressure chamber 36 delimited by the working piston.
  • the control piston 24 is initially moved downwards in synchronism with the working piston 12. Due to the movement of the control piston 24, the throttle openings 18 are released from the control piston 24, whereby hydraulic fluid from the lower working chamber 16 via the annular gap 32 and the passage openings 34 flow into the upper working chamber 36.
  • the control piston 24 is moved out of the lower working space 16, as shown in FIG.
  • the lower working space 16 is thus opened downwards, wherein from the lower working space 16 hydraulic fluid can flow over a large area.
  • the separating piston 22 moves downward against the force resulting from the pressure in the gas pressure chamber 28 acting on the separating piston 22 until, as shown in FIG. 4, the working piston 16 reaches its bottom dead center.
  • the separating piston 22 is moved upward due to the upwardly pressing press ram and the pressure prevailing in the gas pressure chamber 28 gas pressure, which is greater than the pressure of the hydraulic fluid.
  • the working piston 12 is also moved upward toward top dead center, since the lower working pressure chamber 16 limiting surface of the piston 12 is greater than the upper working pressure chamber 36 limiting surface.
  • the control piston 24 closes, as shown in Figure 5, the lower end face of the lower working pressure chamber 16.
  • the return stroke of the working piston 12 is damped in a first stage.
  • the control piston 24 Upon further movement of the control piston 24 upwards this closes the throttle openings 18 depending on the distance. This results in a further damping of the return stroke of the working piston 12.
  • the upper edge of the control piston 24 serves as a control edge, with which the throttle openings 18 are controlled.
  • the cylinder housing 30 is closed in the upper region by a cover section 38, which may also be designed as a cover element. In the cover portion 38, a guide bore 40 is provided for the working piston 12.
  • the lid portion 38 may be formed integrally with the cylinder sleeve 14, for example. It is also conceivable that the lid portion 38 is formed as a genuine lid member to which the cylinder sleeve 14 is attached.
  • a leakage line 41 is provided, which leads from the upper working pressure chamber 36 toward the guide bore 40.
  • a leakage bore 42 " which corresponds to the leakage line 41 at the top dead center of the working piston, is introduced into the cover section 38.
  • the hydraulic pressure chamber 20 is connected to a hydraulic pressure source via a corresponding line 21 and pressure adjustment means (not shown) Hydraulic fluid can flow into the device 10 via the line 21 and leave the device 10 via the leakage bore 42. In this way, in particular heated hydraulic fluid can be removed from the device and fresh hydraulic fluid can be supplied to the system.
  • the gas pressure chamber 28 may be connected via a corresponding line 29 with a gas pressure control valve, not shown, via which the working pressure in the gas pressure chamber 28 is adjustable.
  • the illustrated in the figure embodiment of the invention has the following particular advantages: To adjust the bias of the damping device 10, only the gas pressure in the gas pressure chamber 28 is changed. A change in the pressure in the hydraulic pressure chamber 20 is not required. To the another provides the working piston 12 when hitting the plunger of the press a comparatively low resistance, so that arise for the press, or the workpiece to be produced, overall advantageous conditions. Furthermore, it is advantageous that a suitable damping of the return stroke movement of the working piston is achieved due to the path-dependent control of the working pressure chamber 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Rückhubbewegung eines von einem Stößel einer Presse von einem oberen Totpunkt OT in einen unteren Totpunkt UT überführbaren Arbeitskolbens, wobei der Arbeitskolben in einem Arbeitszylinder beweglich angeordnet ist und einen mit Hydraulikflüssigkeit befüllbaren unteren Arbeitsdruckraum begrenzt, mit einem Trennkolben, mit dem die untere Seite des unteren Arbeitsdruckraums gegenüber einem Hydraulikdruckraum verschließbar ist und der auf der dem Arbeitskolben abgewandten unteren Seite einen Gasdruckraum begrenzt, wobei beim Bewegen des Arbeitskolbens vom OT in Richtung UT Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsdruckraum in den Hydraulikdruckraum gedrängt wird und sich der Trennkolben in Richtung untere Endlage bewegt, und wobei der Trennkolbe nach Erreichen seiner unteren Endlage nach oben bewegt wird und dabei den unteren Arbeitsdruckraum wegabhängig verschließt.

Description

Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Rückhubbewegung eines von einem Stößel einer Presse überführbaren Arbeitskolbens
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Rückhubbewegung eines von einem Stößel einer Presse von einem oberen Totpunkt OT in einen unteren Totpunkt UT überfahrbaren Arbeitskolbens.
Derartige Dämpfungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielfältiger Art und Weise vorbekannt und werden unter anderem auch als Federkissen oder Ziehkissen bezeichnet .
Verschiedene Arten von Ziehkissen sind beispielsweise aus der DE 10 2006 058 630 Al sowie der DE 37 37 967 C2 vorbekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Dämpfungseinrichtung bereitzustellen, die zum einen einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist und mit der dennoch eine geeignete Dämpfung erzielbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine
Dämpfungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Arbeitskolben ist folglich in einem Arbeitszylinder beweglich angeordnet und begrenzt einen mit Hydraulikflüssigkeit befüllbaren unteren Arbeitsdruckraum. Ferner ist ein Trennkolben vorgesehen, mit dem die untere Seite des unteren Arbeitsdruckraums gegenüber einem Hydraulikdruckraum verschließbar ist. Der Trennkolben begrenzt auf der dem Arbeitskolben abgewandten unteren Seite einen mit Gasdruck befüllbaren Gasdruckraum. Die Dämpfungseinrichtung ist dabei so ausgebildet, dass beim Bewegen des Arbeitskolbens vom oberen Totpunkt in Richtung unterer Totpunkt Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsdruckraum in den Hydraulikdruckraum gedrängt wird, wodurch sich der Trennkolben in Richtung untere Endlage bewegt und dadurch der Gasdruck im Gasdruckraum ansteigt. Ferner ist die Anordnung derart, dass der Trennkolben nach Erreichen des unteren Totpunkts des Arbeitskolbens aus seiner unteren Endlage aufgrund des im Gasdruckraum herrschenden Gasdrucks und der Rückhubbewegung des Pressenstößels nach oben bewegt wird und dabei den unteren Arbeitsdruckraum wegabhängig verschließt. Aufgrund des wegabhängigen Verschließens wird eine gedämpfte Rückhubbewegung des Arbeitskolbens erreicht. Dabei ist zum einen der Druck der Hydraulikflüssigkeit und zum anderen der Gasdruck stets überwachbar und kontrollierbar. Die Einrichtung kommt mit vergleichsweise geringen Mengen an Hydraulikflüssigkeit und vergleichsweise kleinem Gasdruckraum aus. Insgesamt ergibt sich eine sehr hohe Betriebssicherheit.
Vorteilhaft ist, wenn Gasdruckeinstellmittel zur Einstellung des Gasdrucks und wenn Hydraulikfüßigkeitseinstellmittel zur Einstellung des Hydraulikfüßigkeitsdrucks derart vorgesehen sind, dass der Gasdruck unabhängig vom
Hydraulikflüssigkeitsdruck einstellbar ist. Insbesondere durch Vorsehen des den Hydraulikdruckraum und den Gasdruckraum begrenzenden Trennkolbens kann über den einstellbaren Arbeitsdruck im Gasdruckraum die Vorspannung der Dämpfungseinrichtung verändert werden. Zur Einstellung des Gasdrucks kann insbesondere ein an eine Gasdruckquelle anschließbares Gasdruckregelventil vorgesehen sein. Der Arbeitsdruck ist dabei im Betrieb der Dämpfungseinrichtung stets kontrollier- und überwachbar. In der Ruhelage der Vorrichtung, wenn keine äußeren Kräfte auf den Arbeitskolben wirken, ist der Arbeitsdruck im Gasdruckraum vorzugsweise größer als der Basisdruck im Hydraulikdruckraum. Dadurch wird gewährleistet, dass der Trennkolben in seine obere Endlage bewegt wird.
Gemäß der Erfindung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass wenigstens eine vom unteren Arbeitsdruckraum zum Hydraulikdruckraum führende Drosselöffnung vorgesehen ist und dass der Trennkolben in einer Zwischenlage lediglich den unteren Arbeitsdruckraum und in seiner Endlage zudem die wenigstens eine Drosselöffnung verschließt. Bei der Rückhubbewegung des Arbeitskolbens ergibt sich hierdurch eine zweistufige Dämpfung. Dadurch, dass zunächst der Arbeitsdruckraum bei noch geöffneter Drosselöffnung verschlossen wird, erfolgt eine erste Stufe der Dämpfung. Durch das daran anschließende Verschließen der Drosselöffnung erfolgt die Dämpfung in einer zweiten Stufe. Vorteilhaft ist dabei, wenn der Trennkolben bei der Bewegung nach oben in Richtung obere Endlage die wenigstens eine Drosselöffnung wegabhängig zusteuert. Der Trennkolben kann dabei eine Steuerkante bilden, die den offenen Querschnitt der Drosselöffnung bei ihrer Bewegung nach oben verkleinert und letztlich verschließt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, wenn der Arbeitskolben einen mit Hydraulikflüssigkeit befüllbaren oberen Arbeitsdruckraum begrenzt, wobei der obere Arbeitsdruckraum über Durchlassöffnungen mit dem Hydraulikdruckraum verbunden ist. Dabei ist vorteilhaft, wenn die wirksame Kolbenfläche, die den oberen Arbeitsdruckraum begrenzt, kleiner ist als die wirksame Kolbenfläche, die den unteren Druckraum begrenzt. Hierdurch wird erreicht, dass bei konstantem Druck der Arbeitskolben in seinen oberen Totpunkt bewegt wird beziehungsweise in diesem oberen Totpunkt verbleibt.
Erfindungsgemäß ist denkbar, dass der Hydraulikdruckraum und der Gasdruckraum als jeweils abgeschlossene Druckräume ausgebildet sind. Aufwändige Hydraulikdruckspeicher oder Gasdruckspeicher entfallen hierdurch.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Trennkolben einen mittels eines Federelements in Richtung unterer Arbeitsdruckraum vorgespannten Steuerkolben umfasst, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Arbeitszylinders entspricht und der zum Verschließen des unteren Arbeitsdruckraums in den Arbeitszylinder eingreift. Der Durchmesser des Abschnitts des Steuerkolbens, der dem unteren Arbeitsdruckraum zugewandt ist, entspricht dabei vorteilhafterweise dem Durchmesser der Seite des Arbeitskolbens, der ebenfalls den unteren Arbeitsdruckraum begrenzt. Das Federelement kann dabei als Schraubenfeder ausgebildet sein, die sich einerends am Trennkolben und andererends am Steuerkolben abstützt. Aufgrund des Vorsehens des Federelements wird gewährleistet, dass der Steuerkolben bezüglich des Trennkolbens eine vorgegebene Position einnimmt .
Ferner ist vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Drosselöffnung im Bereich des unteren Endes des Arbeitszylinders vorgesehen ist und wenn der Steuerkolben in der oberen Endlage des Trennkolbens die Drosselöffnung verschließt. Der Steuerkolben kann dabei eine Steuerkante vorsehen, welche bei der Bewegung des Trennkolbens beziehungsweise des Steuerkolbens nach oben auf die Drosselöffnung zusteuert.
Erfindungsgemäß ist zudem denkbar, dass beim Bewegen des Arbeitskolbens vom oberen Totpunkt OT in Richtung unterer Totpunkt UT aufgrund des im unteren Arbeitsdruckraum ansteigenden Drucks der Steuerkolben entgegen der Vorspannkraft des Federelements nach unten bewegt und dadurch die Drosselöffnung geöffnet wird, so dass Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsdruckraum in den oberen Arbeitsdruckraum strömen kann, und bei weiterer Bewegung des Arbeitskolbens in Richtung unterer Totpunkt der Steuerkolben samt Trennkolben nach unten bewegt wird, so dass der untere Arbeitsdruckraum hin zum Hydraulikdruckraum geöffnet wird. Beim Bewegen des Arbeitskolbens aus dem oberen Totpunkt wird folglich die im unteren Arbeitsdruckraum stehende Hydraulikflüssigkeitssäule nach unten bewegt, wodurch das im Gasdruckraum vorhandene Gas komprimiert wird, ohne dass eine Bewegung des eigentlichen Trennkolbens erforderlich ist. Insofern kann der Arbeitskolbens aus seinem oberen Totpunkt nahezu dämpfungsfrei und ohne größeren Widerstand in Richtung unterer Totpunkt bewegt werden. Der untere Arbeitsdruckraum wird insgesamt schnell hin zum Hydraulikdruckraum geöffnet.
Erfindungsgemäß ist ferner vorteilhaft, wenn der Arbeitskolben in einer Zylinderhülse verschieblich angeordnet ist, deren untere Stirnseite vom Trennkolben verschließbar ist. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine robuste, sondern auch eine vergleichsweise kompakt bauende Dämpfungseinrichtung .
Die Zylinderhülse kann dabei im oberen Bereich Durchlassöffnungen für den Durchlass von Hydraulikflüssigkeit aufweisen. Über diese Durchlassöffnungen kann folglich beim Bewegen des Arbeitskolbens nach unten Hydraulikflüssigkeit in den oberen Arbeitsdruckraum nachströmen.
Die Drosselöffnung ist vorzugsweise im Bereich des unteren Endes der Zylinderhülse angeordnet. Die Drosselöffnung kann sich dabei im Wesentlichen radial durch die Wandung der Zylinderhülse erstrecken. Je nach Ausführungsform können nicht nur eine Drosselöffnung, sondern auch mehrere Drosselöffnungen vorgesehen sein. Ferner ist vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser des Steuerkolbens im Wesentlichen dem Inndurchmesser der Zylinderhülse entspricht. Dadurch kann der Steuerkolben in die Zylinderhülse wenigstens abschnittsweise eingreifen und insbesondere die in der Zylinderhülse vorgesehenen Drosselöffnungen verschließen.
Gemäß der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Trennkolben in einem Zylindergehäuse verschieblich angeordnet ist, in dem die Zylinderhülse angeordnet ist. Der Durchmesser des Trennkolbens ist dabei vorzugsweise größer als der Durchmesser der Zylinderhülse. Folglich kann zwischen der Innenwandung des Zylindergehäuses und der äußeren Wandung der Zylinderhülse Hydraulikflüssigkeit strömen.
Dabei ist denkbar, dass zwischen der Zylinderhülse und dem Zylindergehäuse ein Ringspalt vorgesehen ist, der mit dem Hydraulikdruckraum verbunden ist. Zylinderhülse und Zylindergehäuse sind dabei vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Mittellängsachse angeordnet, wobei, wie bereits erwähnt, der Durchmesser des Steuerkolbens kleiner ist als der Durchmesser des Trennkolbens.
Das Zylindergehäuse kann im oberen Bereich mit einem Deckelelement verschlossen sein. Die Zylinderhülse kann vorzugsweise am Deckelelement angeordnet sein. Deckelelement und Zylinderhülse können eine gemeinsam vormontierbare Baueinheit bilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer das in den Figuren dargestellte Äusführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen :
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung im oberen Totpunkt;
Figur 2 die Dämpfungseinrichtung gemäß Figur 1 kurz nach Verlassen des oberen Totpunkts;
Figur 3 die Dämpfungseinrichtung gemäß Figur 1 in einer mittleren Stellung;
Figur 4 die Dämpfungseinrichtung gemäß Figur 1 im unteren Totpunkt; und
Figur 5 die Dämpfungseinrichtung gemäß Figur 1 kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts.
Die in den Figuren dargestellte Dämpfungseinrichtung umfasst einen Arbeitskolben 12, dessen oberes Ende beispielsweise als Schwebeplatte ausgebildet sein kann, welche von einem Stößel einer Presse nach unten mitgenommen wird. Der Arbeitskolben 12 ist dabei in einen als Zylinderhülse ausgebildeten Arbeitszylinder 14 zwischen einem in Figur 1 dargestellten oberen Totpunkt und einem in Figur 4 dargestellten unteren Totpunkt bewegbar. Der Arbeitskolben 12 begrenzt einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten unteren Arbeitsdruckraum 16. Im Arbeitszylinder 14 sind Drosselöffnungen 18 vorgesehen, über welche nach Verlassen des oberen Totpunkts Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsdruckraum 16 zu einem Hydraulikdruckraum 20 ausströmen kann.
Die Dämpfungseinrichtung 10 umfasst ferner einen Trennkolben 22, in welchem ein Steuerkolben 24 integriert angeordnet ist. Der Steuerkolben 24 ist dabei mittels eines als Schraubenfeder ausgebildeten Federelements 26 in Richtung unterer Arbeitsdruckraum 16 vorgespannt. Das Federelement 26 stützt sich einerends am Steuerkolben 24 und andererends am Trennkolben 22 ab. Der Trennkolben 22 beziehungsweise der Steuerkolben 24 verschließt im oberen Totpunkt des Arbeitskolbens 12, wie in Figur 1 dargestellt, die dem Arbeitskolben 12 abgewandte untere Stirnseite des unteren Arbeitsdruckraums 16. Der Trennkolben 22 samt Steuerkolben 24 begrenzt auf der dem Arbeitskolben 12 abgewandten Seite einen Gasdruckraum 28.
Da im Ruhezustand der Dämpfungseinrichtung 10 der Arbeitsdruck im Gasdruckraum 28 größer ist als der Basisdruck im Hydraulikdruckraum 20, nimmt der Arbeitskolben die in der Figur 1 dargestellte obere Totpunktlage ein. Der Basisarbeitsdruck im Gasdruckraum kann beispielsweise bei 30 bar oder höher liegen; der Basisdruck im Hydraulikdruckraum bei beispielsweise cirka 20 bar.
Wie aus Figur 1 deutlich wird, ist der Führungsdurchmesser des Steuerkolbens 24 gleich beziehungsweise geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des unteren
Arbeitsdruckraums 16, so dass dieser abschnittsweise in das untere offene Ende des Arbeitskolbens 12 eingreifen kann. Der Steuerkolben 24 greift dabei in der in der Figur 1 gezeigten Lage soweit in den Arbeitskolben 16 ein, dass er die Drosselöffnungen 18 weitestgehend vollständig verschließt. Die effektive Wirkfläche der dem unteren Arbeitsdruckraum 16 zugewandten Seite des Steuerkolbens 24 ist folglich gleich groß wie die dem ebenfalls unteren Arbeitsdruck 16 zugewandte wirksame Fläche des Arbeitskolbens 12.
Der Trennkolben 22 ist in einem Zylindergehäuse 30 verschieblich gelagert. Zwischen der äußeren Wandung des Arbeitszylinders 14 und der inneren Wandung des Zylindergehäuses 30 ist ein Ringspalt 32 vorhanden. Die Mittellängsachse des Arbeitsdruckraums 16 entspricht der Mittellängsachse des Zylindergehäuses 30. Im oberen Bereich des Arbeitszylinders 14 sind Durchlassöffnungen 34 vorgesehen, durch welche Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikdruckraum 20 beziehungsweise dem Ringspalt 32 in einen vom Arbeitskolben begrenzten oberen Arbeitsdruckraum 36 einströmen kann.
Trifft der Stößel auf den Arbeitskolben 12 beziehungsweise auf ein auf dem Arbeitskolben 12 liegendes Werkstück, so wird dieser aus seiner in Figur 1 dargestellten Lage, also aus dem oberen Totpunkt, nach unten bewegt. Aufgrund des geschlossenen Volumens des unteren Arbeitsdruckraums 16 und der Inkompressibilität der im Arbeitsdruckraum 16 vorhandenen Hydraulikflüssigkeit wird folglich, wie in Figur 2 gezeigt, der Steuerkolben 24 zunächst synchron zum Arbeitskolben 12 nach unten bewegt. Aufgrund der Bewegung des Steuerkolbens 24 werden die Drosselöffnungen 18 vom Steuerkolben 24 freigegeben, wodurch Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsraum 16 über den Ringspalt 32 und die Durchlassöffnungen 34 in den oberen Arbeitsraum 36 einströmen.
Wird der Arbeitskolben 16 von der von außen auf den Arbeitskolben einwirkenden Kraft mit entsprechend hoher Geschwindigkeit weiter in Richtung UT bewegt, so wird, wie in Figur 3 dargestellt, der Steuerkolben 24 aus dem unteren Arbeitsraum 16 bewegt. Der untere Arbeitsraum 16 wird folglich nach unten hin geöffnet, wobei aus dem unteren Arbeitsraum 16 Hydraulikflüssigkeit großflächig ausströmen kann. Gleichzeitig bewegt sich der Trennkolben 22 entgegen der aus dem Druck im Gasdruckraum 28 resultierenden, auf den Trennkolben 22 wirkenden Kraft nach unten, bis, wie in Figur 4 dargestellt ist, der Arbeitskolben 16 seinen unteren Totpunkt erreicht.
Bei einem Basisarbeitsdruck des Druckgases im Gasdruckraum 28 von cirka 30 bar in der OT Lage des Arbeitskolbens kann der Druck im Gasdruckraum 28 - je nach Anforderung und Aufgabenstellung an die Presse - bei Erreichen der unteren Endlage des Trennkolbens 22 auf vergleichsweise hohe Werte ansteigen, die im Bereich von 200 bar oder auch höher liegen können. Denkbar ist auch, dass der Basisarbeitsdruck im Gasdruckraum 28 auch weitaus höher liegen kann. Je nach Hub des Arbeitskolbens und Volumen des Gasdruckraums kann vorgesehen sein, dass der Gasdruck in der unteren Endlage des Trennkolbens 22 dann nur vergleichsweise geringfügig ansteigt .
Ausgehend von seiner unteren Endlage wird der Trennkolben 22 aufgrund des nach oben rückfahrenden Pressenstößels und des im Gasdruckraum 28 herrschenden Gasdrucks, der größer ist als der Druck der Hydraulikflüssigkeit, nach oben bewegt. Der Arbeitskolben 12 wird ebenfalls nach oben Richtung oberer Totpunkt bewegt, da die den unteren Arbeitsdruckraum 16 begrenzende Fläche des Kolbens 12 größer ist als die den oberen Arbeitsdruckraum 36 begrenzende Fläche. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts des Arbeitskolbens 12 verschließt der Steuerkolben 24, wie in Figur 5 dargestellt, die untere Stirnseite des unteren Arbeitsdruckraums 16. Hierdurch wird die Rückhubbewegung des Arbeitskolbens 12 in einer ersten Stufe gedämpft. Bei weiterer Bewegung des Steuerkolbens 24 nach oben verschließt dieser wegabhängig die Drosselöffnungen 18. Hierdurch erfolgt eine weitere Dämpfung der Rückhubbewegung des Arbeitskolbens 12. Die obere Kante des Steuerkolbens 24 dient dabei als Steuerkante, mit welcher die Drosselöffnungen 18 zugesteuert werden.
Dadurch, dass die wirksame Fläche der dem unteren Druckraum 16 zugewandten Seite des Arbeitskolbens 12 größer ist als die wirksame Fläche, die im oberen Arbeitsdruckraum 36 zugewandt ist, wird der Arbeitskolben 12 im oberen Totpunkt gehalten. Das Zylindergehäuse 30 wird im oberen Bereich von einem Deckelabschnitt 38, der auch als Deckelelement ausgebildet sein kann, verschlossen. Im Deckelabschnitt 38 ist eine Führungsbohrung 40 für den Arbeitskolben 12 vorgesehen.
Der Deckelabschnitt 38 kann beispielsweise einstückig mit der Zylinderhülse 14 ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass der Deckelabschnitt 38 als echtes Deckelelement ausgebildet ist, an welchem die Zylinderhülse 14 befestigt ist.
Im Arbeitskolben 12 ist eine Leckageleitung 41 vorgesehen, welche vom oberen Arbeitsdruckraum 36 hin zur Führungsbohrung 40 führt. Im Deckelabschnitt 38 ist eine Leckagebohrung 42 eingebracht ," die im oberen Totpunkt des Arbeitskolbens mit der Leckageleitung 41 korrespondiert. Ferner ist der Hydraulikdruckraum 20 über eine entsprechende Leitung 21 und über nicht dargestellte Druckeinstellmitteln mit einer Hydraulikdruckquelle verbunden. Hierdurch wird erreicht, dass im oberen Totpunkt des Arbeitskolbens ein Austausch von Hydraulikflüssigkeit stattfinden kann; Hydraulikflüssigkeit kann über die Leitung 21 in die Einrichtung 10 einströmen und die Einrichtung 10 über die Leckagebohrung 42 verlassen. Dadurch kann insbesondere erwärmte Hydraulikflüssigkeit aus der Einrichtung abgeführt und frische Hydraulikflüssigkeit dem System zugeführt werden.
Der Gasdruckraum 28 kann über eine entsprechende Leitung 29 mit einem nicht dargestellten Gasdruckregelventil verbunden sein, über welches der Arbeitsdruck im Gasdruckraum 28 einstellbar ist.
Die in der Figur dargestellte Ausführungsform der Erfindung hat insbesondere folgende Vorteile: Zur Einstellung der Vorspannung der Dämpfungseinrichtung 10 wird lediglich der Gasdruck im Gasdruckraum 28 verändert. Eine Veränderung des Drucks im Hydraulikdruckraum 20 ist nicht erforderlich. Zum anderen bietet der Arbeitskolben 12 beim Auftreffen des Stößels der Presse einen vergleichsweise geringen Widerstand, so dass sich für die Presse, beziehungsweise das herzustellende Werkstück, insgesamt vorteilhafte Bedingungen ergeben. Ferner ist vorteilhaft, dass eine geeignete Dämpfung der Rückhubbewegung des Arbeitskolbens aufgrund des wegabhängigen Zusteuerns des Arbeitsdruckraums 16 erzielt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfungseinrichtung (10) zur Dämpfung der Rückhubbewegung eines von einem Stößel einer Presse von einem oberen Totpunkt OT in einen unteren Totpunkt UT überführbaren Arbeitskolbens (12), wobei der Arbeitskolben (12) in einem Arbeitszylinder (14) beweglich angeordnet ist und einen mit Hydraulikflüssigkeit befüllbaren unteren Arbeitsdruckraum (16) begrenzt, mit einem Trennkolben
(22) , mit dem die untere Seite des unteren Arbeitsdruckraums gegenüber einem Hydraulikdruckraum (20) verschließbar ist und der auf der dem Arbeitskolben (12) abgewandten unteren Seite einen Gasdruckraum (28) begrenzt, wobei beim Bewegen des Arbeitskolbens (12) vom OT in Richtung UT Hydraulikflüssigkeit aus dem unteren Arbeitsdruckraum (16) in den Hydraulikdruckraum (20) gedrängt wird und sich der Trennkolben (22) in Richtung untere Endlage bewegt, und wobei der Trennkolben (22) nach Erreichen seiner unteren Endlage nach oben bewegt wird und dabei den unteren Arbeitsdruckraum (16) wegabhängig verschließt.
2. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gasdruckeinstellmittel zur Einstellung des Gasdrucks vorgesehen sind und dass Hydraulikfüßigkeitseinstellmittel zur Einstellung des Hydraulikfüßigkeitsdrucks vorgesehen sind, wobei der Gasdruck unabhängig vom Hydraulikflüssigkeitsdruck einstellbar ist .
3. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine vom unteren Arbeitsdruckraum (16) zum Hydraulikdruckraum (20) führenden Drosselöffnung (18) vorgesehen ist und dass der Trennkolben (22) in einer Zwischenlage lediglich den unteren Arbeitsdruckraum (16) und in seiner oberen Endlage zudem die wenigstens eine Drosselöffnung (18) verschließt .
4. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitskolben (12) einen mit Hydraulikflüssigkeit befüllbaren oberen Arbeitsdruckraum (36) begrenzt, wobei der obere Arbeitsdruckraum (36) über Durchlassöffnungen (34) mit dem Hydraulikdruckraum (20) verbunden ist.
5. Dämpfungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruckraum (20) und der Gasdruckraum (28) als jeweils abgeschlossene Druckräume ausgebildet sind.
6. Dämpfungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben
(22) einen mittels eines Federelements (26) in Richtung unterer Arbeitsdruckraum (16) vorgespannten Steuerkolben
(24) umfasst, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Arbeitszylinders (14) entspricht und der zum Verschießen des unteren Arbeitsdruckraums (16) in den Arbeitszylinder (14) eingreift .
7. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Drosselöffnung (18) im Bereich des unteren Endes des Arbeitszylinders (14) vorgesehen ist und dass der Steuerkolben (12) in der oberen Endlage des Trennkolbens die Drosselöffnung (18) verschließt.
8. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bewegen des Arbeitskolbens (12) vom oberen Totpunkt OT in Richtung unterer Totpunkt UT aufgrund des im unteren Arbeitsdruckraum (16) ansteigenden Drucks der Steuerkolben (24) entgegen der Vorspannkraft des Federelements (26) und des Gasdrucks im Gasdruckraum nach unten bewegt und dadurch zunächst die Drosselöffnung (18) geöffnet wird dann der Steuerkolben (24) samt Trennkolben (22) nach unten bewegt und der untere Arbeitsdruckraum (16) hin zum Hydraulikdruckraum geöffnet wird.
9. Dämpfungseinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (14) als Zylinderhülse ausgebildet ist, deren untere Stirnseite vom Trennkolben (22) verschließbar ist.
10. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (14) im oberen Bereich Durchlassöffnungen (34) für den Durchlass von Hydraulikflüssigkeit aufweist.
11. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung (18) im Bereich des unteren Endes der Zylinderhülse angeordnet ist .
12. Dämpfungseinrichtung (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkolben (22) in einem Zylindergehäuse (30) verschieblich angeordnet ist, in dem der Arbeitszylinder
(14) angeordnet ist.
13. Dämpfungseinrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zylinderhülse und dem Zylindergehäuse (30) ein Ringspalt (32) vorgesehen ist, der mit dem Hydraulikdruckraum (20) verbunden ist.
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