WO2011035828A1 - Prestressed hydraulic drive with variable-speed pump - Google Patents
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Definitions
- the present invention generally relates to a hydraulic drive preferably for a press, plastic machine, bending machine, etc. according to the preamble of claim 1.
- Such drives are designed to at least two movements, namely a fast transfer movement (hereinafter referred to as “rapid traverse") and a force applying work movement (hereinafter referred to as "press gear”) to realize.
- a generic hydraulic drive for a press is known.
- This drive consists of a driven hydrostatic machine that generates a predetermined constant pressure in a primary pressure line system and a hydraulic transformer consisting of a hydraulic motor and a hydraulic pump connected to it mechanically.
- the preferably adjustable hydraulic motor is connected to the primary pressure line system and is thus driven by the hydrostatic machine.
- the also adjustable hydraulic pump acts on a secondary pressure line system with a
- Hydraulic pressure in which a press cylinder is used, whose cylinder chambers are connected via valves to the two hydraulic connections of the hydraulic pump. Finally, the two cylinder chambers of the press cylinder are connected via a pressure line to the primary pressure line system to bias the plunger to the primary pressure (corresponding to the required bias pressure for the press cylinder).
- Invention is to provide a generic hydraulic drive, which manages with a reduced number of hydraulic components and is characterized in operation by a low energy consumption.
- the invention accordingly relates to a hydraulic drive with a variable speed controlled by an electric drive motor hydraulic machine, a master cylinder for performing a force-building movement sequence and a slave cylinder to perform a fast movement.
- the master cylinder is through one, preferably both
- Piston surfaces acting further preferably pre-clamped or clamped by an external pressure source generated predetermined permanent pressure, wherein the
- Movements are responsible hydraulic machine or by the external
- FIG. 1 is a schematic diagram of a hydraulic drive according to a preferred embodiment of the invention at a standstill (under bias),
- FIG. 2 shows the schematic diagram of the hydraulic drive according to FIG. 1 in "rapid traverse” downwards
- FIG. 3 shows the block diagram of the hydraulic drive according to FIG. 1 in the "press gear"
- Fig. 4 shows the block diagram of the hydraulic drive of FIG. 1 in a Re-compression phase
- Fig. 5 shows the schematic diagram of the hydraulic drive of FIG. 1 in the "rapid" up (retraction phase).
- the inventive hydraulic drive a pressure medium source in the form of a variable speed driven hydraulic machine 1 as a pump, which is mechanically connected thereto for an electric motor 2.
- the hydraulic machine 1 is at its two
- Pressure ports connected to a hydraulic pressure line system, which forms a closed hydraulic pressure circuit.
- a first connection line 3 is connected to a first pressure connection of the hydraulic machine 1, which leads directly to a piston side
- Pressure chamber 4a of a master cylinder 4 leads.
- a second line 5 is connected, which is connected via a valve 6 with a piston rod-side pressure chamber 4b of the master cylinder 4 (hereinafter referred to as annular chamber 4b).
- the valve 6 is present as a
- Directional control valve and in particular as a 3/2 way switching valve formed with a first switching position, in which only a hydraulic fluid flow from the
- Annular chamber 4b of the master cylinder 4 is allowed in the direction of hydraulic machine 1, a second switching position in which a hydraulic fluid flow in both directions is possible and a third switching position in which the second line 5 is completely locked.
- a branch 7 is inserted into the second line 5, which leads to a
- piston rod side pressure chamber 8a of an auxiliary cylinder 8 leads.
- the piston 8b of the auxiliary cylinder 8 is in its diameter significantly smaller than the piston 4c of the master cylinder 4, so that the stroke of the auxiliary cylinder 8 at a comparable volume flow of the hydraulic fluid is greater than the stroke of the
- the ring sides of the cylinders 4, 8 ideally have in sum the same area as the piston side of the master cylinder 4.
- a bypass or shorting line 9 which connects the piston chamber 4a of the master cylinder 4 with the annular chamber 4b.
- a short-circuit valve 10 is interposed, the in the present case designed as a way switching valve and preferably as a 2/2 way switching valve.
- the bypass line 9 In a first switching position of this short-circuit valve 10, the bypass line 9 is fully open (ie in both directions), wherein in a second switching position only a fluid flow from the annular chamber 4b is admitted into the piston chamber 4a of the master cylinder 4 via the bypass line 9.
- the hydraulic drive with the above structure is installed in a press.
- the piston rod 4d of the master cylinder 4 as well as the piston rod 8c of the slave cylinder 8 are connected to a displaceably mounted ram 11 to which a pressing tool 12 or a punching tool is attached.
- the hydraulic pressure system according to the invention also has numerous safety devices to prevent overpressure conditions or unintentional lowering of the ram 11, which are not shown in detail in the figures.
- the annular chamber 8a of the auxiliary cylinder 8 can be secured via two series-monitored, monitored seat valves (not shown). Thereby, a lowering of the upper pressing tool 12 can be securely prevented.
- the piston chamber 4 a of the master cylinder 4 can be secured against unintentional pressurization. This can be achieved by the shown directional valves 6, 10 itself, or by a supervised release of the
- a pressure accumulator 13 is connected via a valve 14 to the first pressure line 3 between the hydraulic machine 1 and the piston chamber 4a of the master cylinder 4.
- This valve 14 is provided by a directional control valve, preferably a 2/2 way switching valve, with a first switching position in which the connection between the external pressure source 13 and the first pressure line 3 is fully released and a second switching position in which only a fluid flow the external pressure source 13 in the first pressure line 3 is allowed.
- Pressure medium source with a predetermined approximately constant (in particular regulated) hydraulic pressure applied.
- the movement of the two cylinders 4, 8 is controlled by circulating pressure medium in the closed pressure circuit by means of the variable-speed driven hydraulic machine 1.
- Movement of the working stroke of the press with participation of both cylinders by means of the valves 6, 10 and the variable speed driven (constant) pump can be controlled.
- the switching-off valve 6 when the hydraulic drive is at a standstill (in the retracted position of the ram 11), the switching-off valve 6 is in that switching position in which only one fluid flow out of the annular chamber 4b of the
- the slave cylinder 8 is smaller than the master cylinder 4 and the pump 1 acts only on the volume of the ring side of the slave cylinder 8, the downward movement (and later the retraction movement) of the ram 11 at a predetermined volume flow at a relatively high speed, even then, if the
- Hydromachine 1 is designed with a small capacity. In addition, by briefly overloading the electric drive motor 2 (permissible), the speed but also the subsequent pressing force can be further increased.
- the short-circuit valve 10 switches to the switching position in which only one flow from the annular chamber 4b of the master cylinder 4 is allowed and the valve 6 in the switching position in which a fluid flow from the annular chamber 4b to Hydromachine 1 is allowed.
- the pressure within the annular chamber 4 b is now reduced by the hydraulic machine 1, since no pressure equalization between the master cylinder chambers 4 a, 4 b on the
- Short circuit valve 10 takes place more, whereas the pressure within the
- Piston chamber 4a of the master cylinder 4 is maintained or increased. That is, instead of a considerable compression of the piston side of the master cylinder 4, the actual pressing force is generated by pressure release of the ring sides of the cylinders 4, 8. Since no pressure equalization takes place between the main cylinder chambers 4a, 4b, furthermore, the continuous pressing movement of the master cylinder 4 at a constant volumetric flow decreases significantly to a lowering movement
- valve 6 is brought into a switching position according to FIG. 4, after which a fluid flow within the connecting line 5 in both directions, ie from and to the annular chamber 4b of the master cylinder 4 is made possible. In this case, a pressure equalization between the
- the plunger 11 can be retracted by, as shown in Fig. 5, the valve 6 is brought into the switching position, in the only one
- the hydraulic machine 1 can be flanged to a valve block (not shown), which the
- Function or safety valves of the drive contains.
- the electric motor for operating the pump can be attached to these.
- This unit can in turn be constructed on a hydraulic cylinder, whereby a particularly compact Anstriebsachse is available. LIST OF REFERENCES
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Abstract
The present invention relates to a hydraulic drive with a hydraulic machine (1) activated with variable speed by an electric drive motor (2), a main cylinder (4) for carrying out a sequence of movements while building up force and a secondary cylinder (8) for carrying out a rapid sequence of movements. According to the invention, the hydraulic machine (1), mechanically activated by the drive motor (2), uses one of its pressure connections to prestress at least one piston side of the main cylinder (4) with a predetermined permanent pressure, this hydraulic machine (1) bringing about a reciprocating movement of the main cylinder (4) and of the secondary cylinder (8) on the basis of one of the two sequences of movements by selectively circulating pressure medium in a closed circuit in which the hydraulic machine (1) is included.
Description
Vorgespannter hydraulischer Antrieb mit drehzahlvariabler Pumpe Prestressed hydraulic drive with variable speed pump
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen hydraulischen Antrieb vorzugsweise für eine Presse, Kunststoffmaschine, Biegemaschine etc. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Antriebe sind dafür ausgelegt, zumindest zwei Bewegungsabläufe, nämlich eine schnelle Überführungsbewegung (nachfolgend als„Eilgang" bezeichnet) sowie eine kraftaufbringende Arbeitsbewegung (nachfolgend als„Pressgang" bezeichnet) zu realisieren. Aus dem Stand der Technik beispielsweise gemäß der EP 0 785 861 B1 ist ein gattungsgemäßer hydraulischer Antrieb für eine Presse bekannt. Dieser Antrieb besteht aus einer angetriebenen hydrostatischen Maschine, die einen vorbestimmten konstanten Druck in einem primären Druckleitungssystem erzeugt und aus einem hydraulischen Transformator bestehend aus einem Hydraulikmotor und einer mechanisch daran angeschlossenen Hydraulikpumpe. Der vorzugsweise verstellbare Hydraulikmotor ist an das primäre Druckleitungssystem angeschlossen und wird somit von der hydrostatischen Maschine angetrieben. Die ebenfalls verstellbare Hydraulikpumpe beaufschlagt ein sekundäres Druckleitungssystem mit einem The present invention generally relates to a hydraulic drive preferably for a press, plastic machine, bending machine, etc. according to the preamble of claim 1. Such drives are designed to at least two movements, namely a fast transfer movement (hereinafter referred to as "rapid traverse") and a force applying work movement (hereinafter referred to as "press gear") to realize. From the prior art, for example according to EP 0 785 861 B1, a generic hydraulic drive for a press is known. This drive consists of a driven hydrostatic machine that generates a predetermined constant pressure in a primary pressure line system and a hydraulic transformer consisting of a hydraulic motor and a hydraulic pump connected to it mechanically. The preferably adjustable hydraulic motor is connected to the primary pressure line system and is thus driven by the hydrostatic machine. The also adjustable hydraulic pump acts on a secondary pressure line system with a
Hydraulikdruck, in das ein Presszylinder eingesetzt ist, dessen Zylinderräume über Ventile an die beiden hydraulischen Anschlüsse der Hydraulikpumpe angeschlossen sind.
Schließlich sind die beiden Zylinderräume des Presszylinders über eine Druckleitung mit dem primären Druckleitungssystem verbunden, um den Presskolben mit dem Primärdruck (entspricht dem erforderlichen Vorspanndruck für den Presszylinder) vorzuspannen. Hydraulic pressure, in which a press cylinder is used, whose cylinder chambers are connected via valves to the two hydraulic connections of the hydraulic pump. Finally, the two cylinder chambers of the press cylinder are connected via a pressure line to the primary pressure line system to bias the plunger to the primary pressure (corresponding to the required bias pressure for the press cylinder).
Es hat sich jedoch als technisch schwierig erwiesen, die Idee der Anordnung eines hydraulischen Transformators mit vorstehend beschriebenem Aufbau in die Praxis umzusetzen. Der konstruktive Aufwand sowie die Anzahl der erforderlichen hydraulischen Bauteile und deren Abstimmung aufeinander verringert nämlich die Wirtschaftlichkeit dieses bekannten hydraulischen Antriebs derart, dass es in der Fachwelt keine größere Akzeptanz gefunden hat. However, it has proved to be technically difficult to put into practice the idea of arranging a hydraulic transformer having the structure described above. The design effort and the number of required hydraulic components and their coordination successive reduces namely the economy of this known hydraulic drive such that it has not found greater acceptance in the art.
Angesichts dieses Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden In view of this state of the art, the object of the present invention
Erfindung darin, einen gattungsgemäßen hydraulischen Antrieb bereit zu stellen, der mit einer verminderten Anzahl hydraulischer Bauteile auskommt und trotzdem im Betrieb durch einen niedrigen Energieverbrauch gekennzeichnet ist. Invention is to provide a generic hydraulic drive, which manages with a reduced number of hydraulic components and is characterized in operation by a low energy consumption.
Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Antrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by a hydraulic drive having the features of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung betrifft demzufolge einen hydraulischen Antrieb mit einer von einem elektrischen Antriebsmotor drehzahlvariabel angesteuerten Hydromaschine, einem Hauptzylinder zur Durchführung eines kraftaufbauenden Bewegungsablaufs sowie einem Nebenzylinder zur Durchführung eines schnellen Bewegungsablaufs. The invention accordingly relates to a hydraulic drive with a variable speed controlled by an electric drive motor hydraulic machine, a master cylinder for performing a force-building movement sequence and a slave cylinder to perform a fast movement.
Erfindungsgemäß ist der Hauptzylinder durch einen, vorzugsweise auf beide According to the invention, the master cylinder is through one, preferably both
Kolbenflächen einwirkenden, weiter vorzugsweise von einer externen Druckquelle erzeugten vorbestimmten Permanentdruck vor- oder eingespannt, wobei die Piston surfaces acting, further preferably pre-clamped or clamped by an external pressure source generated predetermined permanent pressure, wherein the
Hydromaschine durch ausgewähltes Umfördern von Druckmittel in einem Hydromaschine by selected transferring pressure medium in one
geschlossenen Kreis, in den die Hydromaschine zwischengeschaltet ist, eine
Hubbewegung des Hauptzylinders und des Nebenzylinders nach einem der zwei Bewegungsabläufe bewirkt. closed circle, in which the hydraulic machine is interposed, one Stroke movement of the master cylinder and the slave cylinder after one of the two movements causes.
Durch das Vorspannen des Antriebs vorzugsweise mittels der auch für die By biasing the drive preferably by means of the also for
Bewegungsabläufe erantwortlichen Hydromaschine oder durch die externe Movements are responsible hydraulic machine or by the external
Druckquelle verringert sich erheblich die zu fördernden Kompressionsvolumen, wobei die Kombination von Vorspannung des Antriebs und der servoelektrisch betriebenen drehzahlvariablen Pumpe (Hydomaschine) als Vorspannmittel und als hydraulsiches Antriebsmittel für die beiden Zylinder eine wirtschaftliche Realisierung eines energiesparenden Hydraulikantriebs mit kurzen Taktzeiten darstellt. Pressure source significantly reduces the volume of compression to be delivered, the combination of bias of the drive and the servo-electric variable speed pump (hydraulic machine) as a biasing means and hydraulsiches drive means for the two cylinders represents an economical realization of an energy-saving hydraulic drive with short cycle times.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines hydraulischen Antriebs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Stillstand (unter Vorspannung), 1 is a schematic diagram of a hydraulic drive according to a preferred embodiment of the invention at a standstill (under bias),
Fig. 2 das Prinzipschaltbild des hydraulischen Antriebs gemäß Fig. 1 im„Eilgang" abwärts, 2 shows the schematic diagram of the hydraulic drive according to FIG. 1 in "rapid traverse" downwards,
Fig. 3 das Prinzipschaltbild des hydraulischen Antriebs gemäß Fig. 1 im„Pressgang", 3 shows the block diagram of the hydraulic drive according to FIG. 1 in the "press gear",
Fig. 4 das Prinzipschaltbild des hydraulischen Antriebs gemäß Fig. 1 in einer Re- Kompressionsphase und Fig. 4 shows the block diagram of the hydraulic drive of FIG. 1 in a Re-compression phase and
Fig. 5 das Prinzipschaltbild des hydraulischen Antriebs gemäß Fig. 1 im„Eilgang" aufwärts (Rückzugsphase). Fig. 5 shows the schematic diagram of the hydraulic drive of FIG. 1 in the "rapid" up (retraction phase).
Wie aus sämtlichen Figuren zu entnehmen ist, hat der erfindungsgemäße
hydraulische Antrieb eine Druckmittelquelle in Form einer drehzahlvariabel angetriebenen Hydromaschine 1 als Pumpe, die hierfür an einen Elektromotor 2 mechanisch angeschlossen ist. Die Hydromaschine 1 ist an ihren zwei As can be seen from all the figures, the inventive hydraulic drive a pressure medium source in the form of a variable speed driven hydraulic machine 1 as a pump, which is mechanically connected thereto for an electric motor 2. The hydraulic machine 1 is at its two
Druckanschlüssen an ein hydraulisches Druckleitungssystem angeschlossen, welches einen geschlossenen Hydraulikdruckkreis bildet. Pressure ports connected to a hydraulic pressure line system, which forms a closed hydraulic pressure circuit.
Im Konkreten ist an einen ersten Druckanschluss der Hydromaschine 1 eine erste Verbindungsleitung 3 angeschlossen, die direkt zu einer kolbenseitigen Specifically, a first connection line 3 is connected to a first pressure connection of the hydraulic machine 1, which leads directly to a piston side
Druckkammer 4a eines Hauptzylinders 4 führt. An den zweiten Druckanschluss der Hydromaschine 1 ist eine zweite Leitung 5 angeschlossen, die über ein Ventil 6 mit einer kolbenstangenseitigen Druckkammer 4b des Hauptzylinders 4 (nachfolgend als Ringkammer 4b bezeichnet) verbunden ist. Das Ventil 6 ist vorliegend als ein Pressure chamber 4a of a master cylinder 4 leads. To the second pressure port of the hydraulic machine 1, a second line 5 is connected, which is connected via a valve 6 with a piston rod-side pressure chamber 4b of the master cylinder 4 (hereinafter referred to as annular chamber 4b). The valve 6 is present as a
Wegeventil und insbesondere als ein 3/2 Wege-Schaltventil ausgebildet mit einer ersten Schaltposition, in der lediglich eine Hydraulikfluidströmung aus der Directional control valve and in particular as a 3/2 way switching valve formed with a first switching position, in which only a hydraulic fluid flow from the
Ringkammer 4b des Hauptzylinders 4 in Richtung Hydromaschine 1 zugelassen wird, einer zweiten Schaltposition, in der eine Hydraulikfluidströmung in beide Richtungen möglich ist und einer dritten Schaltposition, in der die zweite Leitung 5 vollständig gesperrt ist. Zwischen der Hydromaschine 1 und dem vorstehend genannten Wege-Schaltventil 6 ist in die zweite Leitung 5 eine Abzweigung 7 eingesetzt, die zu einer Annular chamber 4b of the master cylinder 4 is allowed in the direction of hydraulic machine 1, a second switching position in which a hydraulic fluid flow in both directions is possible and a third switching position in which the second line 5 is completely locked. Between the hydraulic machine 1 and the aforementioned directional control valve 6, a branch 7 is inserted into the second line 5, which leads to a
kolbenstangenseitigen Druckkammer 8a eines Nebenzylinders 8 führt. Der Kolben 8b des Nebenzylinders 8 ist dabei in seinem Durchmesser deutlich kleiner als der Kolben 4c des Hauptzylinders 4, sodass der Hub des Nebenzylinders 8 bei vergleichbarem Volumenstrom des Hydraulikfluids größer ist als der Hub des piston rod side pressure chamber 8a of an auxiliary cylinder 8 leads. The piston 8b of the auxiliary cylinder 8 is in its diameter significantly smaller than the piston 4c of the master cylinder 4, so that the stroke of the auxiliary cylinder 8 at a comparable volume flow of the hydraulic fluid is greater than the stroke of the
Hauptzylinders 4. Ferner besitzen die Ringseiten der Zylinder 4, 8 idealer Weise in Summe die gleiche Fläche wie die Kolbenseite des Hauptzylinders 4. Further, the ring sides of the cylinders 4, 8 ideally have in sum the same area as the piston side of the master cylinder 4.
Schließlich ist eine Bypass- oder Kurzschlussleitung 9 vorgesehen, welche die Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 mit dessen Ringkammer 4b verbindet. In diese Bypassleitung 9 ist ein Kurzschlussventil 10 zwischengeschaltet, das
vorliegend als Wegeschaltventil und vorzugsweise als 2/2 Wege Schaltventil ausgebildet ist. In einer ersten Schaltposition dieses Kurzschlussventils 10 ist die Bypassleitung 9 vollständig (d.h. in beide Richtungen) geöffnet, wobei in einer zweiten Schaltposition lediglich eine Fluidströmung aus der Ringkammer 4b in die Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 über die Bypassleitung 9 zugelassen ist. Finally, a bypass or shorting line 9 is provided which connects the piston chamber 4a of the master cylinder 4 with the annular chamber 4b. In this bypass line 9, a short-circuit valve 10 is interposed, the in the present case designed as a way switching valve and preferably as a 2/2 way switching valve. In a first switching position of this short-circuit valve 10, the bypass line 9 is fully open (ie in both directions), wherein in a second switching position only a fluid flow from the annular chamber 4b is admitted into the piston chamber 4a of the master cylinder 4 via the bypass line 9.
Im konkreten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der hydraulische Antrieb mit vorstehendem Aufbau in einer Presse eingebaut. Hierfür sind die Kolbenstange 4d des Hauptzylinders 4 wie auch die Kolbenstange 8c des Nebenzylinders 8 mit einem verschiebbar gelagerten Pressstempel 11 verbunden an dem ein Presswerkzeug 12 oder ein Stanzwerkzeug befestigt ist. In the concrete embodiment of the invention, the hydraulic drive with the above structure is installed in a press. For this purpose, the piston rod 4d of the master cylinder 4 as well as the piston rod 8c of the slave cylinder 8 are connected to a displaceably mounted ram 11 to which a pressing tool 12 or a punching tool is attached.
Grundsätzlich hat das Hydraulikdrucksystem gemäß der Erfindung auch zahlreiche Sicherungseinrichtungen zur Vermeidung von Überdruckzuständen oder von unbeabsichtigem Absinken des Pressstempels 11 , die jedoch in den Figuren nicht im Detail dargestellt sind. So kann die Ringkammer 8a des Nebenzylinders 8 über zwei in Serie geschaltete, überwachte Sitzventile (nicht gezeigt) gesichert sein. Dadurch kann ein Absinken des oberen Presswerkzeugs 12 sicher verhindert werden. Zudem kann die Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 gegen eine unbeabsichtigte Druckbeaufschlagung abgesichert sein. Erfolgen kann dies durch die gezeigten Wegeventile 6, 10 selbst, oder aber durch eine überwachte Freigabe des Basically, the hydraulic pressure system according to the invention also has numerous safety devices to prevent overpressure conditions or unintentional lowering of the ram 11, which are not shown in detail in the figures. Thus, the annular chamber 8a of the auxiliary cylinder 8 can be secured via two series-monitored, monitored seat valves (not shown). Thereby, a lowering of the upper pressing tool 12 can be securely prevented. In addition, the piston chamber 4 a of the master cylinder 4 can be secured against unintentional pressurization. This can be achieved by the shown directional valves 6, 10 itself, or by a supervised release of the
elektrischen Antriebsmotors 2 der Hydromaschine 1. electric drive motor 2 of the hydraulic machine 1.
Um Leckageverluste im System auszugleichen, ist an die erste Druckleitung 3 zwischen der Hydromaschine 1 und der Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 ein Druckspeicher 13 über ein Ventil 14 angeschlossen. Dieses Ventil 14 wird durch ein Wegeventil, vorzugsweise ein 2/2 Wege Schaltventil bereitgestellt, mit einer ersten Schaltposition, in der die Verbindung zwischen der externen Druckquelle 13 und der ersten Druckleitung 3 vollständig freigegeben ist und einer zweiten Schaltposition, in der lediglich eine Fluidströmung aus der externen Druckquelle 13 in die erste Druckleitung 3 zugelassen wird.
Im Betriebszustand des hydraulischen Antriebs gemäß der Erfindung ist zumindest die kolbenseitige Druckkammer 4a des Hauptzylinders 4 ständig über die To compensate for leakage losses in the system, a pressure accumulator 13 is connected via a valve 14 to the first pressure line 3 between the hydraulic machine 1 and the piston chamber 4a of the master cylinder 4. This valve 14 is provided by a directional control valve, preferably a 2/2 way switching valve, with a first switching position in which the connection between the external pressure source 13 and the first pressure line 3 is fully released and a second switching position in which only a fluid flow the external pressure source 13 in the first pressure line 3 is allowed. In the operating state of the hydraulic drive according to the invention, at least the piston-side pressure chamber 4 a of the master cylinder 4 is constantly on the
Druckmittelquelle mit einem vorbestimmten etwa konstanten (insbesondere geregelten) Hydraulikdruck beaufschlagt. Die Bewegung beider Zylinder 4, 8 wird dabei durch Umfördern von Druckmittel in dem geschlossenen Druckkreis mittels der drehzahlvariabel angetriebenen Hydromaschine 1 gesteuert. Pressure medium source with a predetermined approximately constant (in particular regulated) hydraulic pressure applied. The movement of the two cylinders 4, 8 is controlled by circulating pressure medium in the closed pressure circuit by means of the variable-speed driven hydraulic machine 1.
Maßgeblich für die Steuerung des Bewegungsablaufs beider Zylinder 4, 8 ist die Zufuhr oder Abfuhr von Druckmittel aus den jeweiligen Ringkammern 4b, 8a über die drehzahlvariabel angetriebene Hydromaschine 1 , wobei der komplette Decisive for the control of the movement sequence of both cylinders 4, 8 is the supply or discharge of pressure medium from the respective annular chambers 4b, 8a via the variable-speed driven hydraulic machine 1, wherein the complete
Bewegungsablauf des Arbeitshubs der Presse unter Beteiligung beider Zylinder mittels der Ventile 6, 10 und der drehzahlvariabel angetriebenen (Konstant-)Pumpe gesteuert werden kann. Movement of the working stroke of the press with participation of both cylinders by means of the valves 6, 10 and the variable speed driven (constant) pump can be controlled.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs lässt sich anhand der anliegenden Figuren wie folgt beschreiben: The mode of operation of the hydraulic drive according to the invention can be described as follows with reference to the attached figures:
Gemäß der Fig. 1 befinden sich bei Stillstand des hydraulischen Antriebs (in zurückgezogener Stellung des Pressstempels 11 ) das Wegeschaltventil 6 in jener Schaltposition, in der nur eine Fluidströmung aus der Ringkammer 4b des According to FIG. 1, when the hydraulic drive is at a standstill (in the retracted position of the ram 11), the switching-off valve 6 is in that switching position in which only one fluid flow out of the annular chamber 4b of the
Hauptzylinders 4 zugelassen ist und das Kurzschlussventil 10 in der Schaltposition, in der die Bypassleitung 9 vollständig geöffnet ist. Der elektrische Antriebsmotor 2 der Hydromaschine 1 ist ferner abgeschaltet. Master cylinder 4 is allowed and the short-circuit valve 10 in the switching position in which the bypass line 9 is fully open. The electric drive motor 2 of the hydraulic machine 1 is also switched off.
In diesem (statischen) Zustand wird das Gewicht des Pressstempels 11 durch den Druck innerhalb der Kolbenkammer 8a des Nebenzylinders 8 abgestützt, während in der Ring- und Kolbenkammer 4a, 4b des Hauptzylinders 4 über das In this (static) state, the weight of the ram 11 is supported by the pressure within the piston chamber 8a of the slave cylinder 8, while in the ring and piston chamber 4a, 4b of the master cylinder 4 via the
Kurzschlussventil 10 Druckausgleich herrscht. Short-circuit valve 10 Pressure equalization prevails.
Um aus diesem (statischen) Zustand in den Eilgang abwärts zu kommen, wird
gemäß der Fig. 2 das Ventil 6 in die vollständige Sperrposition geschaltet und die Hydromaschine 1 angetrieben. Hierdurch wird Druckmittel ausschließlich aus der Ringkammer 8a des Nebenzylinders 8 über die Leitung 5 abgesaugt und in die Kolbenkammer 4a des Hauptkolbens 4 abgegeben. Gleichzeitig bleibt der To get down from this (static) state in the rapid, is 2, the valve 6 is switched to the full blocking position and the hydraulic machine 1 driven. As a result, pressure fluid is sucked out exclusively from the annular chamber 8a of the auxiliary cylinder 8 via the line 5 and discharged into the piston chamber 4a of the main piston 4. At the same time the remains
Druckausgleich zwischen den Hauptzylinderkammern 4a, 4b über das immer noch vollständig offene Kurzschlussventil 10 erhalten. Pressure equalization between the master cylinder chambers 4 a, 4 b obtained via the still completely open short-circuit valve 10.
Da der Nebenzylinder 8 kleiner ist als der Hauptzylinder 4 und die Pumpe 1 nur auf das Volumen der Ringseite des Nebenzylinders 8 wirkt, erfolgt die Abwärtsbewegung (und später auch die Rückziehbewegung) des Pressstempels 11 bei vorbestimmtem Volumenstrom bei einer relativ hohen Geschwindigkeit, auch dann, wenn die Since the slave cylinder 8 is smaller than the master cylinder 4 and the pump 1 acts only on the volume of the ring side of the slave cylinder 8, the downward movement (and later the retraction movement) of the ram 11 at a predetermined volume flow at a relatively high speed, even then, if the
Hydromaschine 1 mit einer kleinen Kapazität ausgelegt ist. Darüber hinaus kann durch kurzzeitige Überlastung des elektrischen Antriebsmotors 2 (zulässig) die Geschwindigkeit aber auch die spätere Presskraft weiter erhöht werden. Hydromachine 1 is designed with a small capacity. In addition, by briefly overloading the electric drive motor 2 (permissible), the speed but also the subsequent pressing force can be further increased.
Sobald das Presswerkzeug 12 ein zu bearbeitendes Werkstück 15 erreicht hat, schaltet das Kurzschlussventil 10 in die Schaltposition in der nur eine Strömung aus der Ringkammer 4b des Hauptzylinders 4 zugelassen ist und das Ventil 6 in die Schaltposition, in der eine Fluidströmung aus de Ringkammer 4b zur Hydromaschine 1 zugelassen wird. In diesem Zustand gemäß der Fig. 3 wird nunmehr auch der Druck innerhalb der Ringkammer 4b durch die Hydromaschine 1 abgebaut, da kein Druckausgleich zwischen den Hauptzylinderkammern 4a, 4b über das Once the pressing tool 12 has reached a workpiece to be machined 15, the short-circuit valve 10 switches to the switching position in which only one flow from the annular chamber 4b of the master cylinder 4 is allowed and the valve 6 in the switching position in which a fluid flow from the annular chamber 4b to Hydromachine 1 is allowed. In this state according to FIG. 3, the pressure within the annular chamber 4 b is now reduced by the hydraulic machine 1, since no pressure equalization between the master cylinder chambers 4 a, 4 b on the
Kurzschlussventil 10 mehr stattfindet, wohingegen der Druck innerhalb der Short circuit valve 10 takes place more, whereas the pressure within the
Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 beibehalten bzw. erhöht wird. D.h., anstatt einer erheblichen Kompression der Kolbenseite des Hauptzylinders 4, wird die eigentliche Presskraft durch Druckentspannung der Ringseiten der Zylinder 4, 8 erzeugt. Da kein Druckausgleich zwischen den Hauptzylinderkammern 4a, 4b mehr erfolgt, nimmt ferner die fortlaufende Pressbewegung des Hauptzylinders 4 bei gleich bleibendem Volumenstrom eine zur Absenkbewegung deutlich geringere Piston chamber 4a of the master cylinder 4 is maintained or increased. That is, instead of a considerable compression of the piston side of the master cylinder 4, the actual pressing force is generated by pressure release of the ring sides of the cylinders 4, 8. Since no pressure equalization takes place between the main cylinder chambers 4a, 4b, furthermore, the continuous pressing movement of the master cylinder 4 at a constant volumetric flow decreases significantly to a lowering movement
Geschwindigkeit an als beim vorherigen Eilgang.
Zum Beenden des Pressvorgangs wird das Ventil 6 in eine Schaltposition gemäß der Fig. 4 gebracht, wonach eine Fluidströmung innerhalb der Verbindungsleitung 5 in beide Richtungen, d.h. aus und zu der Ringkammer 4b des Hauptzylinders 4 ermöglicht ist. In diesem Fall erfolgt ein Druckausgleich zwischen den Speed on than the previous rapid. To terminate the pressing operation, the valve 6 is brought into a switching position according to FIG. 4, after which a fluid flow within the connecting line 5 in both directions, ie from and to the annular chamber 4b of the master cylinder 4 is made possible. In this case, a pressure equalization between the
Hauptzylinderkammern 4a, 4b und der Ringkammer 8a des Nebenzylinders 8 über die Verbindungsleitung 5 und die Abzweigung 7, wobei gleichzeitig Energie über den elektrischen Antriebsmotor 2 zurückgewonnen werden kann. Main cylinder chambers 4a, 4b and the annular chamber 8a of the auxiliary cylinder 8 via the connecting line 5 and the branch 7, wherein at the same time energy can be recovered via the electric drive motor 2.
Schließlich kann der Pressstempel 11 zurückgezogen werden, indem wie in Fig. 5 dargestellt ist, das Ventil 6 in die Schaltposition gebracht wird, in der nur eine Finally, the plunger 11 can be retracted by, as shown in Fig. 5, the valve 6 is brought into the switching position, in the only one
Strömung aus dem Ringraum 4a des Hauptzylinders 4 zugelassen ist und das Kurzschlussventil 10 in die Schaltposition geschaltet wird, in der die Bypassleitung 9 vollständig (in beide Richtungen) geöffnet ist. Wird in diesem Zustand die Hydromaschine 1 angetrieben, um Druckmittel aus der Kolbenkammer 4a des Hauptzylinders 4 abzuziehen, wird das abgezogene Flow from the annular space 4a of the master cylinder 4 is allowed and the short-circuit valve 10 is switched to the switching position in which the bypass line 9 is fully open (in both directions). If the hydraulic machine 1 is driven in this state to withdraw pressure medium from the piston chamber 4 a of the master cylinder 4, the withdrawn
Druckmittel bei vollständigem Druckausgleich der beiden Hauptzylinderkammern 4a, 4b in die Ringkammer 8a des Nebenzylinders 8 gedrückt, der den Pressstempel 11 mit hoher Geschwindigkeit wieder zurückzieht. Pressure medium with complete pressure equalization of the two master cylinder chambers 4a, 4b pressed into the annular chamber 8a of the slave cylinder 8, which retracts the ram 11 at high speed again.
Bei dem vorstehend beschriebenen hydraulischen Antrieb kann die Hydromaschine 1 an einen Ventilblock (nicht weiter dargestellt) angeflanscht sein, welcher die In the hydraulic drive described above, the hydraulic machine 1 can be flanged to a valve block (not shown), which the
Funktions- bzw. Sicherheitsventile des Antriebs enthält. An diesen kann wiederum der Elektromotor zum Betrieb der Pumpe angebaut sein. Diese Einheit kann wiederum auf einem Hydrozylinder aufgebaut sein, wodurch eine besonders kompakte Anstriebsachse zur Verfügung steht.
Bezuqszeichenliste Function or safety valves of the drive contains. In turn, the electric motor for operating the pump can be attached to these. This unit can in turn be constructed on a hydraulic cylinder, whereby a particularly compact Anstriebsachse is available. LIST OF REFERENCES
1 Hydromaschine 1 hydraulic machine
2 Servomotor (drehzahlvariabel) 2 servomotor (variable speed)
3 erste Verbindungsleitung3 first connection line
4 Hauptzylinder 4 master cylinders
4a Kolbenkammer 4a piston chamber
4b Ringkammer 4b ring chamber
4c Hauptzylinderkolben 4c master cylinder piston
4d Kolbenstange 4d piston rod
5 zweite Druckleitung 5 second pressure line
6 Ventil 6 valve
7 Abzweigung 7 branch
8 Nebenzylinder 8 secondary cylinders
8a Ringkammer 8a ring chamber
8b Nebenzylinderkolben 8b secondary cylinder pistons
8c Kolbenstange 8c piston rod
9 Bypassleitung 9 bypass line
10 Kurzschlussventil 10 short-circuit valve
11 Pressstempel 11 press punches
12 Presswerkzeug 12 pressing tool
13 Druckspeicher 13 accumulator
14 Ventil 14 valve
15 Werkstück
15 workpiece
Claims
1. Hydraulischer Antrieb mit einer von einem elektrischen Antriebsmotor (2) 1. Hydraulic drive with one of an electric drive motor (2)
drehzahlvariabel angesteuerten Hydromaschine (1 ), einem Hauptzylinder (4) zur Durchführung eines kraftaufbauenden Bewegungsablaufs sowie einem Nebenzylinder (8) zur Durchführung eines schnellen Bewegungsablaufs, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kolbenseite des Variable-speed controlled hydraulic machine (1), a master cylinder (4) for performing a force-building movement sequence and a slave cylinder (8) for performing a fast movement sequence, characterized in that at least one side of the piston
Hauptzylinders (4) mit einem von einer externen Druckquelle (13) und/oder von der vom Antriebsmotor (2) mechanisch angesteuerten Hydromaschine (1 ) an deren einem Druckanschluss aufgebauten vorbestimmten Permanentdruck beaufschlagt ist, wobei die Hydromaschine (1) ferner durch ausgewähltes Umfördern von Druckmittel in einem geschlossenen Kreis, in den die Main cylinder (4) is acted upon by one of an external pressure source (13) and / or by the drive motor (2) mechanically controlled hydraulic machine (1) constructed at a pressure connection predetermined permanent pressure, wherein the hydraulic machine (1) further by selected Umfördern of Pressure medium in a closed circle, in which the
Hydromaschine (1 ) zwischengeschaltet ist, eine Hubbewegung des Hydromachine (1) is interposed, a lifting movement of the
Hauptzylinders (4) und des Nebenzylinders (8) nach jeweils einem der zwei Bewegungsabläufe bewirkt. Main cylinder (4) and the slave cylinder (8) after each one of the two movements causes.
2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der andere Druckanschluss der Hydromaschine (1 ) an eine kolbenstangenseitige Ringkammer (4b) des Hauptzylinders (4) und an eine kolbenstangenseitige Ringkammer (8a) des Nebenzylinders (8) angeschlossen ist. 2. A hydraulic drive according to claim 1, characterized in that the other pressure port of the hydraulic machine (1) to a piston rod side annular chamber (4b) of the master cylinder (4) and to a piston rod side annular chamber (8a) of the secondary cylinder (8) is connected.
3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verbindungsleitung (5) des geschlossenen Kreises zwischen der Hydromaschine (1 ) und der Hauptzylinderringkammer (4b) ein Ventil, vorzugsweise ein Wegeschaltventil (6) zwischengeschaltet ist. 3. A hydraulic drive according to claim 2, characterized in that in a connecting line (5) of the closed circuit between the hydraulic machine (1) and the master cylinder annular chamber (4b), a valve, preferably a directional control valve (6) is interposed.
4. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) ein 3/2 Wege-Schaltventil ist mit einer ersten Schaltposition, in der lediglich eine Hydraulikfluidströmung aus der Hauptzylinderringkammer (4b) in Richtung Hydromaschine (1 ) zugelassen wird, einer zweiten Schaltposition, in der eine Hydraulikfluidströmung in beide Richtungen ermöglicht ist und einer dritten Schaltposition, in der die Verbindungsleitung (5) vollständig gesperrt ist. 4. A hydraulic drive according to claim 3, characterized in that the valve (6) is a 3/2 way switching valve with a first switching position in which only a hydraulic fluid flow from the master cylinder annulus (4b) is allowed towards hydraulic machine (1), a second switching position in which a hydraulic fluid flow is allowed in both directions and one third switching position in which the connecting line (5) is completely locked.
5. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Bypassleitung des geschlossenen Kreises, welche die 5. A hydraulic drive according to claim 3 or 4, characterized by a bypass line of the closed circuit, which the
Hauptzylinderkolbenkammer (4a) mit der Hauptzylinderringkammer (4b verbindet und in die ein Kurzschlussventil (10) zwischengeschaltet ist. Main cylinder piston chamber (4a) with the master cylinder annular chamber (4b connects and in which a short-circuit valve (10) is interposed.
6. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurzschlussventil (10) ein 2/2 Wege-Schaltventil ist, das in einer ersten 6. Hydraulic drive according to claim 5, characterized in that the short-circuit valve (10) is a 2/2 way switching valve, in a first
Schaltposition die Bypassleitung (9) vollständig öffnet und in einer zweiten Schaltposition lediglich eine Fluidströmung aus der Ringkammer (4b) in die Kolbenkammer (4a) des Hauptzylinders (4) über die Bypassleitung (9) zulässt. Switching position, the bypass line (9) opens completely and in a second switching position only a fluid flow from the annular chamber (4b) in the piston chamber (4a) of the master cylinder (4) via the bypass line (9) permits.
7. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch 7. Hydraulic drive according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenseiten (4b, 8a) beider Zylinder (4, 8) in Summe die gleiche Fläche besitzen, wie die Kolbenseite (4a) des characterized in that the piston rod sides (4b, 8a) of both cylinders (4, 8) have in total the same area as the piston side (4a) of the
Hauptzylinders (4). Master cylinder (4).
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
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