WO2018073152A1 - Hydraulischer antrieb für eine ziehkissenvorrichtung einer presse - Google Patents

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WO2018073152A1
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fluid
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Anton Maier
Siegfried Mann
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Voith Patent Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive for a die cushion device of a press, wherein the hydraulic drive comprises a fluid pump for providing a volume flow from the fluid pump to a hydraulic cylinder of the die cushion device and from the hydraulic cylinder to the fluid pump.
  • Drawing cushions are used, for example, in drawing presses to produce during a pressing operation, a movement of the plunger directed against and precisely defined hold-down force to ensure a controlled Nachficide the material in the drawing tool. Since the drawing cushion force to be applied can be large, a correspondingly large amount of energy must be converted from such a die cushion. At normal press working speeds, power losses in the kilowatt-to-megawatt range can occur in drawing cushions or at corresponding force generating devices.
  • the document EP 1 882 534 B1 describes an electrohydraulic die cushion device for a press, which makes it possible to control the fluid pressure without premature acceleration of the die cushion.
  • a mass inertia-independent acceleration possibility of the drive device is desirable.
  • the hydraulic drive according to the invention for a hydraulic axis for example a die cushion device of a press, for example a sheet metal press, has a fluid pump for providing a volume flow for a drawing operation from a fluid supply to a hydraulic cylinder of the die cushion device and from the hydraulic cylinder to the fluid reservoir.
  • the fluid supply can be part of the hydraulic system (ge). closed system) or outside the hydraulic system (open system).
  • the hydraulic drive comprises a motor pump unit, a circulation line and a valve device, wherein the valve device is arranged between the fluid pump and the hydraulic cylinder and wherein via the valve device a volume flow from the fluid pump to the hydraulic cylinder and / or from the hydraulic cylinder to the Fluid pump are feasible and via the circulation line, a circulation volume flow is circulated by means of the fluid pump from the fluid supply to the fluid pump and from the fluid pump to the fluid supply.
  • valve device it is possible by means of the valve device to decouple the hydraulic cylinder from the fluid pump. Uncoupling is understood to reduce the volume flow through the valve device to at least one tenth, preferably at least one hundredth of the maximum possible volume flow. At the same time, it is possible to accelerate the fluid in the feed and discharge lines with the fluid pump.
  • the acceleration of the fluid pump and a motor involved can be carried out independently of an operating state of the die cushion device and / or the hydraulic cylinder and in particular before the actual drawing process. This however makes it possible to design the components required for this purpose for smaller or larger powers with a reduced dynamic range. The acceleration of motor and pump can thus be decoupled from the actual drawing process with reduced dynamics.
  • the invention provides a hydraulic drive which can be operated both in an open and in a closed hydraulic circuit and can preferably be used for a die cushion device of an electrically or hydraulically operated press.
  • the hydraulic, in particular preferably reversibly operable, die cushion drive may comprise a hydraulic cylinder, a valve control, a motor pump unit and a bypass valve with an optional Pumpenabêtsventil and temporally independent of the actual movement of the press or another hydraulic axisguenchen its inertial masses and the expected fluid flow (for example a hydraulic oil) from the die cushion cylinder without having to change a previously programmed and driven upper die cushion position.
  • the circulation line can be, for example, a bypass line, which runs from the fluid supply in opposite directions parallel to the fluid pump in the direction of the hydraulic cylinder and opens above the fluid pump into a line from the hydraulic cylinder to the fluid pump.
  • the motor pump unit is designed to convey the fluid from the fluid reservoir in the direction of the hydraulic cylinder or from the hydraulic cylinder to the fluid reservoir.
  • the components involved can be modulated for an inflow of a fluid to the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinder can be moved.
  • the circulation volume flow allows acceleration of the fluid pump to a suitable operating speed for a drawing operation.
  • the circulation volume flow is of a size corresponding to a volume flow at a drawing process arises.
  • even smaller volume flows may be sufficient.
  • a bypass valve for parallel guidance of a volume flow may be provided parallel to the fluid pump, wherein the circulation volume flow by means of the fluid pump from the Fluidvorrat via the bypass valve in the direction of the hydraulic cylinder and of the hydraulic cylinder via the Fluid pump can be conveyed to the fluid supply.
  • a fluid volume flow can be conveyed through the fluid pump, for example, and by means of the fluid pump, and thus accelerated.
  • the remaining fluid volume flow that can be conveyed by the fluid pump can thus be accelerated and circulated in the lines. Since this acceleration can take place without temporal or pressure-related coupling to the drawing press device, the components involved can be smaller or larger and designed for lower accelerations.
  • the hydraulic drive has a control device which is adapted to generate a synchronization volume flow from the die cushion device, in particular from the hydraulic cylinder, to the fluid pump, the synchronization volume flow corresponding to a volume flow which occurs during a drawing process.
  • the volume flow occurring during a drawing process and triggered by the drawing process can already be generated in advance, for example by means of the fluid pump as the synchronization volume flow.
  • a predetermined volume flow is already available.
  • control device is set up to generate the synchronization volume flow in a time that is greater than a time that is required to build up a corresponding volume flow during a pulling operation.
  • control device may be designed to control the synchronization volume flow in a time-decoupled manner from a drawing process.
  • the provision of the synchronization volume flow before the actual occurrence of the associated actual volume flow can be effected by the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic drive has a sensor for providing a travel signal and / or a pressure signal.
  • a sensor for providing a travel signal and / or a pressure signal.
  • the operating state of the die cushion device in particular of the hydraulic cylinder, can be detected.
  • a current or an expected volume flow caused by a drawing process, can be detected or predicted and thus the circulation volume flow and / or the synchronization volume flow can be generated and / or synchronized with sufficient time advance.
  • This additional time advance allows a smaller dimensioning of the components involved, such as the fluid pump, a motor driving the fluid pump or the like.
  • the displacement signal correlates with a position of the hydraulic cylinder of the die cushion device.
  • the displacement signal correlates with a position of the hydraulic cylinder of the die cushion device.
  • the synchronization volume flow or / and the circulation volume flow can be controlled by including the path signal and / or the pressure signal.
  • it can be provided to synchronize the synchronization volume flow to the expected volume flow.
  • a volume flow through the flow understood that is generated prior to or simultaneously to an ongoing drawing process and is adapted to a volume flow that is generated or expected by an ongoing drawing process.
  • the synchronization volume flow is in fluid communication after opening of the valve device with the volume flow generated by the drawing process.
  • the circulation volume flow serves to accelerate the components involved, such as the fluid pump or pump motor and, if appropriate, to generate a sufficiently large volumetric flow in front of an expected volumetric flow through a drawing process and is fluidically separated from the expected volumetric flow, for example by the valve device.
  • the circulation volume flow may be smaller than a synchronization volume flow or as a volume flow that arises during a drawing process.
  • a bias pressure can be specified for the downstream valve of the valve device.
  • the biasing pressure may be adapted to support the dead weight of the hydraulic cylinder and the die cushion.
  • a rest position of the die cushion can be maintained by the pressure-controlled closing of the downflow valve. Under the rest position or standstill is understood in addition to an absolute standstill and a movement of 1 mm / sec to 1 mm / min.
  • the hydraulic drive can be provided that are provided on the suction side of the fluid pump, a backing pump and / or a pressure accumulator for generating a form for the fluid pump.
  • the hydraulic drive is provided to generate an acceleration volumetric flow via the downstream valve, which is suitable to vorzubevanten the die cushion.
  • an acceleration volumetric flow via the downstream valve, which is suitable to vorzubevanten the die cushion.
  • the downflow valve is designed as a load-holding valve.
  • the load-holding valve can replace a plurality of differently biased check valves and has the advantage that an adjustment to different tools, in particular to different tools with different weights, in a simple manner possible. For example, it may be necessary to make an adjustment from a 2.5 tonne tool to a 4 tonne tool. This can be carried out particularly easily by means of an adjustable load-holding valve.
  • a pressure source for biasing a pressure chamber of the hydraulic cylinder of the pulling device is provided.
  • the pressure source may be, for example, an accumulator.
  • the downward movement of the die cushion, otherwise driven solely by gravity, can be supported.
  • a controllable pressure source such as a motor pump combination can be used.
  • the pressure source for the pre-acceleration can also be separated for safety purposes, for example via a switching valve.
  • a very reproducible active pre-acceleration of the piston can be triggered via such a switching valve.
  • An advantageous development of the hydraulic drive provides that a first and a second pressure chamber of the hydraulic cylinder are switchably connected to each other.
  • the switchable connection or coupling of the two pressure chambers of the actuator also allows pre-acceleration of the piston of the hydraulic cylinder.
  • the motor pump unit is designed to generate volume flow in a generator from a corridor. see operation to gain electrical energy. This recovered energy can be reused by appropriate measures.
  • the object is also achieved by a method for controlling a fluid pump and a valve device for a hydraulic drive for a die cushion device of a press according to independent claim 14. Further advantageous embodiments of the method are specified in the dependent claim.
  • the method according to the invention for controlling a fluid pump and a valve device for a hydraulic drive for a die cushion device of a press provides that a volume flow can be generated from a fluid supply via the valve device to a hydraulic cylinder of the die cushion device and from the hydraulic cylinder via the valve device to the fluid supply by means of the fluid pump and controllable via the valve device. It is provided that the fluid pump is accelerated, wherein a circulation flow is guided by the fluid pump from the fluid supply to the fluid pump and from the fluid pump to the fluid supply in a closed state of the valve device. In the closed position of the valve device, the fluid pump is decoupled from the hydraulic cylinder of the die cushion device and can be accelerated in terms of time decoupled from the actual drawing process with reduced dynamics. This allows a design example of the fluid pump or other components involved to lower acceleration values. At the same time an implementation in existing plants is possible.
  • the valve device is opened and a drawing volume flow from the hydraulic cylinder to the fluid reservoir.
  • the opening of the valve device can for example run automatically.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a hydraulic drive according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a second embodiment of a hydraulic drive according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a third embodiment of a hydraulic drive according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a fourth embodiment as an alternative to the third embodiment of the hydraulic drive of FIG. 3,
  • Figure 5 is a schematic representation of an alternative embodiment of the figure
  • Figure 6 is a schematic representation of a development of the embodiment of Figure 1;
  • FIG. 7 shows a schematic detail of an alternative of the embodiment shown in FIG. 6, FIG.
  • FIG. 8 shows a schematic detail of a further alternative to the embodiments shown in FIGS. 6 and 7,
  • FIG. 9 shows a schematic detail of an embodiment which complements the embodiments shown in the preceding figures
  • FIG. 10 shows a schematic detail of an embodiment which supplements the embodiments shown in the preceding FIGS.
  • FIG. 11 shows a schematic detail of an embodiment which supplements the embodiments shown in the preceding FIGS.
  • Figure 12 is a schematic representation of a development of the hydraulic drive.
  • FIG. 1 shows in a highly schematic representation a hydraulic drive 10 for a die cushion cylinder 12 of a die cushion device of a press (not shown).
  • the hydraulic cylinder 12 has a drawing piston 13, a pressure chamber 19, which decreases in a drawing process, and a rod-side pressure chamber 21, which enlarges during a drawing process.
  • the hydraulic drive 10 has valves 14, 15, 16, which are connected to the fluid pump 18 of the hydraulic drive 10.
  • the fluid pump 18 is driven via a motor 20 in a known manner and fed via a fluid reservoir 23 and can convey back into this fluid reservoir 23.
  • the motor 20 is reversible and can drive in two directions or be driven as a generator.
  • the valves 14, 15, 16 form a valve device 17.
  • valve device 17 of Figure 1 for example, two valves 14, 15 connected in series and allow a volume flow of a pressure chamber 19 of the die cushion cylinder 12 to the pump 18 and on to the fluid reservoir 23. They are therefore referred to as Abstromventile 14, 15.
  • the valve 16 allows a volume flow from the fluid reservoir 23 via the fluid pump 18 into a pressure chamber 19 of the die cushion cylinder 12 and is referred to as an inflow valve 16.
  • a bypass valve 22 is provided parallel to the pump 18.
  • the bypass valve 22 is as a check valve, as the valves 14, 15, 16, formed and allows operation of the pump 18 with closed Abstromventi- len 14, 15 by a supply from the fluid reservoir 23, which may be formed, for example, as a tank, as will be explained in more detail later.
  • a valve 24 is provided which allows a pressure relief at high system pressure.
  • a control device 11 is provided, which is connected via dashed lines indicated information and / or control lines with all relevant components of the hydraulic drive 10.
  • the control device can be a locally located or a delocalized control device that is connected to the components, for example, from another location.
  • the control lines can be wired lines such as cables, wireless lines such as radio links or, for example, channels of a bus system or fluidic or mechanical couplings. It is not necessarily necessary to connect all relevant components by means of control lines.
  • individual components such as the valve device 17 can be unconnected and switchable alone via a load change.
  • the preload pressure of the downflow valves 14, 15 is selected such that it can carry the dead weight of the piston 13 of the die cushion cylinder 12 and a die cushion (not shown) attached thereto.
  • the motor 20 with the pump 18 can be set to an expected pull rate, i. an expected drawing volume flow to be accelerated. In this operating state, no hydraulic fluid flows out of the pressure chamber 19 of the hydraulic cylinder 12.
  • the pump 18 delivers via the bypass valve 22 from the fluid reservoir 23.
  • the resulting circulation volume flow allows an acceleration of the motor 20 and pump 18 to an expected drawing volume flow, but can due to the fluid decoupling done via the downstream valves 14, 15 decoupled in time before the actual drawing process.
  • the acceleration does not have to be done with a dynamics that is adapted to the drawing process and can be reduced accordingly. It can thus be made lower demands on the components such as motor 20 and pump 18.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the hydraulic drive 100. Identical reference symbols are assigned for identical or comparable features. A renewed description of these features will be omitted. New or changed features are denoted by reference numerals, which are increased by 100 compared to FIG.
  • a further secondary pump 118 is provided on the suction side of the fluid pump 18, which improves the operating behavior of the fluid pump 18.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of a hydraulic drive 200 according to the invention.
  • a further secondary pump 218 with connected motor 220 is connected to the rod-side pressure chamber 21.
  • the die cushion (not shown) connected to the pulling piston 13 can be pre-accelerated.
  • an accumulator 219 is provided on the fluid pump 18.
  • the pressure accumulator 219 is formed as a closed tank and provides a form that can improve the performance of the fluid pump 18.
  • the hydraulic drive of Figure 3 is designed here by way of example without control devices.
  • the opening of the downflow valves 14, 15 may be passively controlled by respective thresholds, i. when a certain pressure is exceeded.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a hydraulic drive 300 as an alternative to the third embodiment, as shown in Figure 3.
  • pressure accumulator 219 with a further pump 318 with a corresponding motor 320 can be prestressed.
  • Figure 5 shows a schematic representation of an alternative embodiment of a hydraulic drive 400 to the first embodiment, as shown in Figure 1.
  • a load-holding valve 417 is provided. This has the advantage that in the drawing device adjustment to different tools, in particular with different weights, in a simple manner possible. For example, an adjustment of 2.5 t weight to 4 t weight without further modification of the valve device 417 can be made.
  • a displacement sensor 428 for determining the position and / or the state of movement of the piston 13 in the hydraulic cylinder 12 is shown.
  • This feature can be realized both alone and in combination with other features of this and other embodiments shown in this application.
  • further displacement sensors or also pressure sensors can be used to determine the movement and / or operating state of the pulling device and in particular of the hydraulic cylinder.
  • FIG. 6 shows, in a schematic partial representation, a development of the embodiment of the hydraulic drive 10 of FIG. 1.
  • the same reference numerals are given. A renewed description of these features will be omitted. New or changed features are denoted by reference numerals, which are increased by 100 compared to FIG.
  • the hydraulic drive 500 shown in Figure 6 is compared to the hydraulic drive 10 of Figure 1, supplemented by a pressure source for the rod-side pressure chamber 21 of the hydraulic cylinder 12, which is designed in the present embodiment as a pressure accumulator 519.
  • a controllable pressure source for example a pump 618 with a motor 620, can also be provided.
  • the pressure source 519 can be separable from the rod-side pressure chamber 21 by means of a proportional or switching valve 724, for safety purposes, for example.
  • a very reproducible active pre-acceleration of the drawing piston 13 can be triggered via the proportional or switching valve 724.
  • FIG. 9 shows, in a schematic partial representation, that in a further embodiment of a hydraulic drive 800, the tank connection of the fluid pump 18 can take place via the bypass valve 22 with a feed pump 818 with a motor 820 in order to improve the suction behavior of the fluid pump 18 and a To reduce cavitation tendency.
  • the feed pump 818 may be supported by a pressure accumulator 919.
  • the tank can, as in an embodiment of a hydraulic drive 1000 shown in the schematic partial illustration of FIG. 11, be designed as a closed system 1026.
  • the two pressure chambers 19, 21 of the hydraulic cylinder 12 are coupled to each other switchable, for example by a switching valve 1124. This has the advantage that also the piston 13 of the hydraulic cylinder can be pre-accelerated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für eine hydraulische Achse wie bei- spielsweise eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse, mit einer Fluidpumpe zur Bereitstel- lung eines Volumenstroms für einen Ziehvorgang von einem Fluidvorrat zu einem Hydrau- likzylinder der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der hydraulische Antrieb eine Motorpumpenein- heit, eine Zirkulationsleitung und eine Ventilvorrichtung umfasst, wobei die Ventilvorrich- tung zwischen der Fluidpumpe und dem Hydraulikzylinder angeordnet ist und wobei über die Ventilvorrichtung ein Volumenstrom von der Fluidpumpe zu dem Hydraulikzylinder und/oder von dem Hydraulikzylinder zu der Fluidpumpe führbar ist und wobei über die Zirkulationsleitung ein Zirkulationsvolumenstrom mittels der Fluidpumpe von dem Fluid- vorrat zu der Fluidpumpe und von der Fluidpumpe zu dem Fluidvorrat zirkulierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines solchen hydrauli- schen Antriebs.

Description

Hydraulischer Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse, wobei der hydraulische Antrieb eine Fluidpumpe zur Bereitstellung eines Volumenstroms von der Fluidpumpe zu einem Hydraulikzylinder der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder zu der Fluidpumpe umfasst.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ziehkissen werden beispielsweise in Ziehpressen dazu eingesetzt, bei einem Pressvorgang eine der Bewegung des Stößels entgegen gerichtete und genau definierte Niederhaltekraft zu erzeugen, um ein kontrolliertes Nachfließen des Werkstoffs in das Ziehwerkzeug zu gewährleisten. Da die aufzubringende Ziehkissenkraft groß sein kann, muss von einem solchen Ziehkissen eine entsprechend große Energiemenge umgesetzt werden. Bei üblichen Pressenarbeitsgeschwindigkeiten können dabei in Ziehkissen bzw. an entsprechenden Krafterzeugungseinrichtungen Verlustleistungen im Kilowatt- bis Megawattbereich auftreten.
Es sind Lösungen mit elektromagnetisch basierter Rekuperation der Verlustleistungen bekannt. Des Weiteren sind Anordnungen zur Rückgewinnung der Verlustleistung im Einsatz, welche als Kombinationen aus Motor und Pumpe den beim Ziehvorgang entstehenden Volumenstrom volumetrisch dem Hauptkolben des Stößels wieder einspeisen. Hierfür sind entsprechend große Motoren bzw. Generatoren und Pumpen mit verhältnismäßig hoher Massenträgheit der bewegten Teile einzusetzen. Diese Massenträgheiten bedingen große Beschleunigungszeiten, bis die entsprechenden Auslegungszahlen bzw. Nenndrehzahlen erreicht werden. Zudem ist eine bezüglich Zeit und Position sehr genaue Synchronisierung eines Pumpenvolumenstroms und der Werkzeugbewegung notwendig. Dies hat sich in der Praxis als problematisch herausgestellt.
In der Offenlegungsschrift DE 10 2006 058 630 AI ist ein elektrohydraulischer Ziehkissenantrieb beschrieben. Das dort beschriebene hybride Konzept weist einen regelbaren, auch als Generator betreibbaren, Elektromotor auf, der ein Ziehkissen über ein hydraulisches Getriebe antreibt. Es kann somit eine hohe Regeldynamik beispielsweise über in dem Hydraulikkreis des Hydraulikgetriebes vorgesehene Regelventile erreichen und gleichzeitig eine Energierückgewinnung ermöglichen. Allerdings kann aufgrund der großen Trägheitsmassen keine hohe Dynamik bei einer Beschleunigung erreicht werden.
Die Druckschrift EP 1 882 534 Bl beschreibt eine elektro-hydraulische Ziehkissenvorrichtung für eine Presse, die eine Steuerung des Fluiddrucks ohne Vorbeschleunigung des Ziehkissens ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse sowie ein Verfahren zur Steuerung eines solchen hydraulischen Antriebs anzugeben, welche die genannten Nachteile lindern, insbesondere eine Reduzierung der hydraulischen Verlustleistung und gleichzeitig eine reproduzierbare und hinreichend genaue Einhaltung der Vorgaben für Position und Kraft über der Zeit ermöglichen. Insbesondere ist eine massenträgheitsunabhängige Beschleunigungsmöglichkeit der Antriebseinrichtung wünschenswert.
Die Aufgabe wird durch einen hydraulischen Antrieb gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb für eine hydraulische Achse, beispielsweise eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse, beispielsweise einer Blechpresse, weist eine Fluid- pumpe zur Bereitstellung eines Volumenstroms für einen Ziehvorgang von einem Fluid- vorrat zu einem Hydraulikzylinder der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat. Der Fluidvorrat kann dabei Teil des hydraulischen Systems (ge- schlossenes System) oder außerhalb des hydraulischen Systems (offenes System) angeordnet sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der hydraulische Antrieb eine Motorpumpeneinheit, eine Zirkulationsleitung und eine Ventilvorrichtung umfasst, wobei die Ventilvorrichtung zwischen der Fluidpumpe und dem Hydraulikzylinder angeordnet ist und wobei über die Ventilvorrichtung ein Volumenstrom von der Fluidpumpe zu dem Hydraulikzylinder und/oder von dem Hydraulikzylinder zu der Fluidpumpe führbar sind und über die Zirkulationsleitung ein Zirkulationsvolumenstrom mittels der Fluidpumpe von dem Fluidvorrat zu der Fluidpumpe und von der Fluidpumpe zu dem Fluidvorrat zirkulierbar ist.
Erfindungsgemäß ist es mittels der Ventilvorrichtung möglich, den Hydraulikzylinder von der Fluidpumpe zu entkoppeln. Unter Entkoppeln wird verstanden, den Volumenstrom durch die Ventilvorrichtung mindestens auf ein Zehntel, bevorzugt mindestens auf ein Hundertstel des maximal möglichen Volumenstroms zu reduzieren. Gleichzeitig ist es möglich, mit der Fluidpumpe das in den Zu- und Ableitungen befindliche Fluid zu beschleunigen. Die Beschleunigung von Fluidpumpe und einem beteiligten Motor kann dabei unabhängig von einem Betriebszustand der Ziehkissenvorrichtung oder/und des Hydraulikzylinders und insbesondere vor dem eigentlichen Ziehvorgang erfolgen. Dies erlaubt es, die hierfür benötigten Komponenten für kleinere oder größere Leistungen jedoch mit einer reduzierten Dynamik auszulegen. Die Beschleunigung von Motor und Pumpe kann somit zeitlich entkoppelt vom eigentlichen Ziehprozess mit reduzierter Dynamik erfolgen. In einigen Anwendungsfällen können dadurch kleinere Antriebe zur Beschleunigung der Pumpe eingesetzt werden, da eine Beschleunigung in einem längeren Zeitraum erfolgen kann. Es kann aber auch sein, dass es vorteilhaft ist z.B. eine größeren Motor zur Beschleunigung der Pumpe vorzusehen, der eine größere Massenträgheit aufweist und somit nicht so schnell beschleunigt werden kann, einzusetzen. Nachteile daraus resultieren für das System nicht, da eine Beschleunigung der Motorpumpeneinheit bereits vor dem eigentlichen Ziehprozess erfolgen kann. Somit ist erfindungsgemäß ein hydraulischer Antrieb angegeben, der sowohl in einem offenen als auch in einem geschlossenen hydraulischen Kreis betrieben werden kann und vorzugsweise für eine Ziehkissenvorrichtung einer elektrisch oder hydraulisch betriebenen Presse eingesetzt werden kann. Der hydraulische, insbesondere vorzugsweise reversierbar betreibbare, Ziehkissenantrieb kann einen Hydraulikzylinder, eine Ventilsteuerung, eine Motorpumpeneinheit sowie ein Bypassventil mit einem optionalen Pumpenabsicherungsventil umfassen und zeitlich unabhängig von der eigentlichen Bewegung der Presse oder einer anderen hydraulischen Achse seine Trägheitsmassen vorbeschleunigen und den zu erwartenden Fluidstrom (beispielsweise ein Hydrauliköl) von dem Ziehkissenzylinder einstellen, ohne dass sich eine vorher programmierte und an gefahrene obere Ziehkissenposition ändern muss.
Somit kann die Fluidpumpe auf eine für den Ziehvorgang geeignete Betriebsgeschwindigkeit unter Aufbau des Zirkulationsvolumenstromes beschleunigt werden. Dadurch baut sich ein Zirkulationsvolumenstrom auf. Bei der Zirkulationsleitung kann es sich beispielsweise um eine Bypassleitung handeln, die von dem Fluidvorrat gegenläufig parallel zu der Fluidpumpe in Richtung des Hydraulikzylinders verläuft und oberhalb der Fluidpumpe in eine Leitung von dem Hydraulikzylinder zu der Fluidpumpe mündet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Motorpumpeneinheit dazu ausgelegt ist, das Fluid von dem Fluidvorrat in Richtung Hydraulikzylinder oder von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat zu fördern. Es kann also erfindungsgemäß möglich sein, für einen Abstrom eines Fluids von dem Hydraulikzylinder die Motorpumpeneinheit sowie weitere beteiligte Komponenten zu beschleunigen. Alternativ oder zusätzlich können für einen Zustrom eines Fluids zu dem Hydraulikzylinder die beteiligten Komponenten moduliert werden. Mittels des Zustroms kann beispielsweise der Hydraulikzylinder bewegt werden.
Bevorzugt ermöglicht der Zirkulationsvolumenstrom eine Beschleunigung der Fluidpumpe auf eine für einen Ziehvorgang geeignete Betriebsgeschwindigkeit. Beispielsweise ist der Zirkulationsvolumenstrom von einer Größe, die einem Volumenstrom entspricht, der bei einem Ziehvorgang entsteht. Allerdings können zum Erreichen der Betriebsgeschwindigkeit der Fluidpumpe auch bereits kleinere Volumenströme ausreichend sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann, beispielsweise in der Bypassleitung, ein By- passventil zur Parallelführung eines Volumenstroms parallel zu der Fluidpumpe vorgesehen sein, wobei der Zirkulationsvolumenstrom mittels der Fluidpumpe von dem Fluidvor- rat über das Bypassventil in Richtung des Hydraulikzylinders und von dem Hydraulikzylinder über die Fluidpumpe zu dem Fluidvorrat förderbar ist. Es kann also ein Fluidvolumen- strom beispielsweise durch die Fluidpumpe hindurch und mittels der Fluidpumpe gefördert und somit beschleunigt werden. Beispielsweise bei einer Geschlossenstellung des Zustromventils und des Abstromventils der Ventilvorrichtung kann somit der verbleibende, durch die Fluidpumpe förderbare Fluidvolumenstrom beschleunigt werden und in den Leitungen zirkulieren. Da dieses Beschleunigen ohne zeitliche oder druckmäßige Kopplung an die Ziehpressenvorrichtung erfolgen kann, können die beteiligten Komponenten kleiner oder größer und für geringere Beschleunigungen ausgelegt werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der hydraulische Antrieb eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, einen Synchronisierungsvolumenstrom von der Ziehkissenvorrichtung, insbesondere von dem Hydraulikzylinder, zu der Fluidpumpe zu erzeugen, wobei der Synchronisierungsvolumenstrom einem Volumenstrom entspricht, der bei einem Ziehvorgang auftritt. Es kann also der bei einem Ziehvorgang auftretende und durch den Ziehvorgang ausgelöste Volumenstrom bereits vorab beispielsweise mittels der Fluidpumpe als Synchronisierungsvolumenstrom erzeugt werden. Somit steht beispielsweise bei kritischen Zeitpunkten, wie beispielsweise beim Auftreffen eines Oberwerkzeugs auf ein Unterwerkzeug, das beispielsweise von einem Ziehkissen gebildet werden kann, ein vorbestimmter Volumenstrom bereits zur Verfügung.
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Synchronisierungsvolumenstrom in einer Zeit zu erzeugen, die größer ist als eine Zeit, die zum Aufbau eines entsprechenden Volumenstroms während eines Ziehvorgangs benötigt wird. Dies ermöglicht, wie bereits oben erläutert, das Verwenden einer hinsichtlich der Beschleunigung kleiner ausgelegten Anlage, was wiederum auftretende Verluste und dergleichen reduziert.
Besonders vorteilhaft kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Synchronisierungsvolumenstrom zeitlich entkoppelt von einem Ziehvorgang zu steuern. Beispielsweise kann die Bereitstellung des Synchroni- sierungsvolumenstroms vor dem eigentlichen Auftreten des zugeordneten tatsächlichen Volumenstroms von dem Hydraulikzylinder erfolgen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der hydraulische Antrieb einen Sensor zur Bereitstellung eines Wegsignals und/oder eines Drucksignals aufweist. Mittels eines solchen Sensors kann der Betriebszustand der Ziehkissenvorrichtung, insbesondere des Hydraulikzylinders, erfasst werden. Beispielsweise kann so ein aktueller oder ein zu erwartender Volumenstrom, verursacht durch einen Ziehvorgang, erkannt oder prognostiziert werden und so der Zirkulationsvolumenstrom oder/und der Synchronisationsvolumenstrom mit einem ausreichenden zeitlichen Vorlauf erzeugt und/oder synchronisiert werden. Dieser zusätzliche zeitliche Vorlauf erlaubt eine geringere Dimensionierung der beteiligten Komponenten wie beispielsweise die Fluidpumpe, ein die Fluidpumpe antreibender Motor oder dergleichen.
Bei einer konkreten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Wegsignal mit einer Stellung des Hydraulikzylinders der Ziehkissenvorrichtung korreliert. Somit kann beispielsweise anhand der Stellung des Kolbens des Hydraulikzylinders oder anhand des zeitlichen Verlaufs der Stellung des Kolbens Aussagen über einen tatsächlichen oder einen zu erwartenden Volumenstromverlauf getroffen und der Synchronisierungsvolumenstrom oder der Zirkulationsvolumenstrom entsprechend vorbereitet oder erzeugt werden.
Dies ist bei einer konkreten Ausführungsform realisiert, die vorsieht, dass unter Einbeziehung des Wegsignals oder/und des Drucksignals der Synchronisierungsvolumenstrom oder/und der Zirkulationsvolumenstrom steuerbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, den Synchronisierungsvolumenstrom an den zu erwartenden Volumenstrom zu synchronisieren. Unter dem Synchronisierungsvolumenstrom wird ein Volumenstrom durch die Flu- idpumpe verstanden, der vor oder gleichzeitig zu einem stattfindenden Ziehvorgang erzeugt wird und an einen Volumenstrom angepasst ist, der durch einen stattfindenden Ziehvorgang erzeugt wird oder erwartet wird. Der Synchronisierungsvolumenstrom steht nach einem Öffnen der Ventilvorrichtung mit dem Volumenstrom, der durch den Ziehvorgang erzeugt wird, in fluidischer Verbindung.
Der Zirkulationsvolumenstrom hingegen dient der Beschleunigung der beteiligten Komponenten wie Fluidpumpe oder Pumpenmotor und gegebenenfalls zur Erzeugung eines ausreichend großen Volumenstroms vor einem zu erwartenden Volumenstrom durch einen Ziehvorgang und ist von dem zu erwartenden Volumenstrom fluidisch (noch) getrennt, beispielsweise durch die Ventilvorrichtung. Der Zirkulationsvolumenstrom kann kleiner als ein Synchronisationsvolumenstrom oder als ein Volumenstrom sein, der während eines Ziehvorgangs entsteht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass für das Abstromventil der Ventilvorrichtung ein Vorspanndruck vorgebbar ist. Der Vorspanndruck kann beispielsweise dazu geeignet sein, das Eigengewicht des Hydraulikzylinders und des Ziehkissens zu tragen. Somit kann durch das druckgesteuerte Schließen des Abstromventils eine Ruheposition des Ziehkissens gehalten werden. Unter der Ruheposition oder Stillstand wird neben einem absoluten Stillstand auch eine Bewegung von 1 mm/sec bis 1 mm/min verstanden.
Bei einer konkreten Ausgestaltung des hydraulischen Antriebs kann vorgesehen sein, dass auf der Saugseite der Fluidpumpe eine Vorpumpe und/oder ein Druckspeicher zur Erzeugung eines Vordrucks für die Fluidpumpe vorgesehen sind. Dies unterstützt die Fluidpumpe und erlaubt gegebenenfalls eine kleinere Auslegung der Fluidpumpe, kann aber jedenfalls zur Verbesserung des Betriebsverhaltens der Fluidpumpe beitragen.
Bei einer Weiterbildung des hydraulischen Antriebs ist vorgesehen, über das Abstromventil einen Beschleunigungsvolumenstrom zu erzeugen, der dazu geeignet ist, das Ziehkissen vorzubeschleunigen. Es kann also beispielsweise vor einem Auftreffen eines Stößels auf das Ziehkissen dasselbe durch einen geeigneten Beschleunigungsvolumenstrom vorbe- schleunigt werden. Der beim Auftreffen auf das Ziehkissen übertragene Impuls kann dadurch entscheidend verringert werden. Diese Möglichkeit zu so genannten Aufsynchro- nisierung des Ziehkissenzylinder kann beispielsweise über eine ringseitig verfügbare Fläche und eine entsprechende Ansteuerung erfolgen.
Es kann bei einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Abstromventil als Lasthalteventil ausgebildet ist. Das Lasthalteventil kann mehrere unterschiedlich vorgespannte Rückschlagventile ersetzen und weist den Vorteil auf, dass eine Einstellung auf unterschiedliche Werkzeuge, insbesondere auf verschiedene Werkzeuge mit unterschiedlichem Gewicht, auf einfache Weise möglich ist. Beispielsweise kann es notwendig sein, eine Verstellung von einem Werkzeug mit 2,5 t Gewicht auf ein Werkzeug mit 4 t Gewicht vorzunehmen. Dies kann besonders einfach mittels eines einstellbaren Lasthalteventils durchgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Antriebs ist eine Druckquelle zur Vorspannung eines Druckraums des Hydraulikzylinders der Ziehvorrichtung vorgesehen. Bei der Druckquelle kann es sich beispielsweise um einen Druckspeicher handeln. Somit kann die Abwärtsbewegung des Ziehkissens, ansonsten ausschließlich getrieben durch die Schwerkraft, unterstützt werden. Statt des Druckspeichers als Druckquelle oder zusätzlich kann eine steuerbare Druckquelle wie beispielsweise eine Motorpumpe- Kombination eingesetzt werden. Die Druckquelle für die Vorbeschleunigung kann auch zu Sicherheitszwecken trennbar sein, beispielsweise über ein Schaltventil. Zusätzlich kann über ein solches Schaltventil eine sehr reproduzierbare aktive Vorbeschleunigung des Kolbens ausgelöst werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des hydraulischen Antriebs sieht vor, dass ein erster und ein zweiter Druckraum des Hydraulikzylinders schaltbar miteinander verbunden sind. Das schaltbare Verbinden bzw. Koppeln der beiden Druckräume des Aktuators erlaubt auch ein Vorbeschleunigen des Kolbens des Hydraulikzylinders.
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Weiterbildung der Findung ist vorgesehen, dass die Motorpumpeneinheit dazu ausgelegt ist, aus einem Flur Volumenstrom in einem generatori- sehen Betrieb elektrische Energie zu gewinnen. Diese so wieder gewonnene Energie kann durch entsprechende Maßnahmen wiederverwendet werden.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Steuerung einer Fluidpumpe sowie einer Ventilvorrichtung für einen hydraulischen Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse gemäß dem unabhängigen Anspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in dem abhängigen Anspruch angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Fluidpumpe sowie einer Ventilvorrichtung für einen hydraulischen Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse sieht vor, dass mittels der Fluidpumpe ein Volumenstrom von einem Fluidvorrat über die Ventilvorrichtung zu einem Hydraulikzylinder der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder über die Ventilvorrichtung zu dem Fluidvorrat erzeugbar und über die Ventilvorrichtung steuerbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Fluidpumpe beschleunigt wird, wobei ein Zirkulationsstrom mittels der Fluidpumpe von dem Fluidvorrat zu der Fluidpumpe und von der Fluidpumpe zu dem Fluidvorrat in einem geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung rundgeführt wird. In der Geschlossenstellung der Ventilvorrichtung ist die Fluidpumpe von dem Hydraulikzylinder der Ziehkissenvorrichtung entkoppelt und kann zeitlich entkoppelt vom eigentlichen Ziehprozess mit reduzierter Dynamik beschleunigt werden. Dies erlaubt eine Auslegung beispielsweise der Fluidpumpe oder anderer beteiligter Komponenten auf geringere Beschleunigungswerte. Gleichzeitig ist eine Implementierung in bestehende Anlagen möglich.
Bei einer bevorzugten Weiterentwicklung des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach Erreichen einer Betriebsgeschwindigkeit der Fluidpumpe, bei der ein für einen Ziehvorgang ausreichender Volumenstrom förderbar ist, die Ventilvorrichtung geöffnet wird und ein Ziehvolumenstrom von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat verläuft. Das Öffnen der Ventilvorrichtung kann dabei beispielsweise automatisch ablaufen. Somit kann nach dem Beschleunigen der Fluidpumpe auf ihre Betriebsgeschwindigkeit, das beispielsweise bei dem Ziehvolumenstrom oder auch bei einem niedrigeren Volumenstrom als dem eigentli- chen Ziehvolumenstrom erfolgen kann, der eigentliche bei dem Ziehvorgang entstehende Ziehvolumenstrom zu dem Fluidvorrat gefördert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform als Alternative zu der dritten Ausführungsform des hydraulischen Antriebs der Figur 3,
Figur 5 eine schematische Darstellung eine alternativen Ausführungsform der Figur
1;
Figur 6 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung der Ausführungsform der Figur 1;
Figur 7 eine schematische Detaildarstellung einer Alternative der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform,
Figur 8 eine schematische Detaildarstellung einer weiteren Alternative zu den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen,
Figur 9 eine schematische Detaildarstellung einer die in den vorhergehenden Figuren dargestellten Ausführungsformen ergänzenden Ausführungsform, Figur 10 eine schematische Detaildarstellung einer die in den vorhergehenden Figu ren dargestellten Ausführungsformen ergänzenden Ausführungsform,
Figur 11 eine schematische Detaildarstellung einer die in den vorhergehenden Figu ren dargestellten Ausführungsformen ergänzenden Ausführungsform,
Figur 12 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung des hydraulischen Antriebs.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Figur 1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung einen hydraulischen Antrieb 10 fü einen Ziehkissenzylinder 12 einer Ziehkissenvorrichtung einer Presse (nicht abgebildet).
Der Hydraulikzylinder 12 weist einen Ziehkolben 13, einen sich bei einem Ziehvorgang verkleinernden Druckraum 19 und einen sich bei einem Ziehvorgang vergrößernden stan- genseitigen Druckraum 21 auf.
Der hydraulische Antrieb 10 weist Ventile 14, 15, 16 auf, die mit der Fluidpumpe 18 des hydraulischen Antriebs 10 verbunden sind. Die Fluidpumpe 18 wird über einen Motor 20 in bekannter Weise angetrieben und über einen Fluidvorrat 23 gespeist und kann in diesen Fluidvorrat 23 zurückfördern. Der Motor 20 ist reversierbar und kann in zwei Richtungen antreiben oder als Generator angetrieben werden. Die Ventile 14, 15, 16 bilden eine Ventileinrichtung 17.
In der Ventileinrichtung 17 der Figur 1 sind beispielsweise zwei Ventile 14, 15 hintereinander geschaltet und erlauben einen Volumenstrom von einem Druckraum 19 des Ziehkissenzylinders 12 zu der Pumpe 18 und weiter zu dem Fluidvorrat 23. Sie sind deshalb als Abstromventile 14, 15 bezeichnet. Das Ventil 16 erlaubt einen Volumenstrom von dem Fluidvorrat 23 über die Fluidpumpe 18 in einen Druckraum 19 des Ziehkissenzylinders 12 und wird als Zustromventil 16 bezeichnet.
Neben den bereits genannten Ventilen 14, 15, 16 ist ein Bypassventil 22 parallel zur Pumpe 18 vorgesehen. Das Bypassventil 22 ist als Rückschlagventil, wie die Ventile 14, 15, 16, ausgebildet und ermöglicht einen Betrieb der Pumpe 18 bei geschlossenen Abstromventi- len 14, 15 durch eine Speisung aus dem Fluidvorrat 23, der beispielsweise als Tank ausgebildet sein kann, wie später noch ausführlicher erläutert werden wird. Als Absicherung gegen Überdruck ist ein Ventil 24 vorgesehen, das eine Druckentlastung bei zu hohem Systemdruck ermöglicht.
Des Weiteren ist eine Steuereinrichtung 11 vorgesehen, die über gestrichelt angedeutete Informations- oder/und Steuerleitungen mit allen relevanten Bauteilen des hydraulischen Antriebs 10 verbunden ist. Bei der Steuereinrichtung kann es sich um eine lokal verortete oder um eine delokalisierte Steuereinrichtung handeln, die beispielsweise von einem anderen Standort aus mit den Bauteilen verbunden ist. Bei den Steuerleitungen kann es sich um drahtgebunden Leitungen wie beispielsweise Kabel, um drahtlose Leitungen wie beispielsweise Funkverbindungen oder beispielsweise um Kanäle eines Bussystems handeln oder fluidisch oder mechanische Ankoppelungen. Es ist auch nicht zwangsläufig notwendig, alle relevanten Bauteile mittels Steuerleitungen zu verbinden. Beispielsweise können auch einzelne Bauteile wie beispielsweise die Ventileinrichtung 17 unverbunden und alleine über einen Lastwechsel schaltbar sein.
Es sind verschiedene Betriebsmodi des hydraulischen Antriebs 10 möglich und vorgesehen, die im Folgenden zunächst anhand der Figur 1 erläutert werden.
Bei zunächst abgeschalteter Pumpe 18 ist der Vorspanndruck der Abstromventile 14, 15 so gewählt, dass er das Eigengewicht des Kolben 13 des Ziehkissenzylinders 12 sowie ein daran angebrachtes Ziehkissen (nicht abgebildet) tragen kann. Mit dieser fluidischen Trennung des Ziehkissenzylinders 12 von dem hydraulischen Antrieb 10 kann der Motor 20 mit der Pumpe 18 auf eine zu erwartende Ziehgeschwindigkeit, d.h. einen zu erwartenden Ziehvolumenstrom, beschleunigt werden. In diesem Betriebszustand fließt kein Hydraulik- fluid aus dem Druckraum 19 des Hydraulikzylinders 12.
Vielmehr fördert die Pumpe 18 über das Bypassventil 22 aus dem Fluidvorrat 23. Der so entstehende Zirkulationsvolumenstrom ermöglicht eine Beschleunigung von Motor 20 und Pumpe 18 auf einen zu erwartenden Ziehvolumenstrom, kann aber aufgrund der flui- dischen Entkopplung über die Abstromventile 14, 15 zeitlich entkoppelt vor dem eigentlichen Ziehprozess erfolgen. Somit muss die Beschleunigung nicht mit einer Dynamik erfolgen, die an den Ziehprozess angepasst ist und kann entsprechend reduziert sein. Es können somit geringere Anforderungen an die Komponenten wie Motor 20 und Pumpe 18 gestellt werden.
Wenn nun während eines Ziehprozesses ein Oberwerkzeug auf ein Unterwerkzeug, also ein Ziehkissen, trifft, entsteht durch die zusätzliche Kraft, die auf den Ziehkissenkolben 13 ausgeübt und über den Druckraum 19 an den hydraulischen Antrieb 10 weitergegeben wird, ein zusätzlicher Druck, der den Vorspanndruck der Abstromventile 14, 15 übersteigt. Die Abstromventile 14, 15 öffnen sich und es entsteht ein durch den Ziehprozess bestimmter Ziehprozess-Volumenstrom. Durch den zuvor herrschenden Zirkulationsvolumenstrom sind Motor 20 und Pumpe 18 auf entsprechende Drehzahlen beschleunigt und auf den zu erwartenden Volumenstrom synchronisiert, d.h. sie haben den Synchronisie- rungsvolumenstrom erreicht. Der während des Ziehprozesses herrschende Volumenstrom kann zu dem Fluidvorrat 23 abfließen und es kann die den Ziehprozess regelnde Prozessregelung einsetzen.
Während des eigentlichen Ziehprozesses werden in Abhängigkeit von der Werkstückgüte Drehzahl-Zeit- und/oder Drehzahl-Positionskorrelationen beachtet. Dabei sind keine druck- oder kraftaufnehmenden Umformer des hydraulischen Antriebs 10 in den Regelkreis eingebunden. Sie können aber für eine Überwachung des Ziehprozesses eingesetzt werden. Dieser Umstand ermöglicht eine Implementierung des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs 10 in bereits bestehende Anlagen.
Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des hydraulischen Antriebs 100. Für gleiche oder vergleichbare Merkmale sind gleiche Bezugszeichen vergeben. Auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet. Neue oder geänderte Merkmale werden mit Bezugszeichen bezeichnet, die im Vergleich zu Figur 1 um 100 erhöht sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform des hydraulischen Antriebs 100 ist auf der Saugseite der Fluidpumpe 18 eine weitere Sekundärpumpe 118 vorgesehen, welche das Betriebsverhalten der Fluidpumpe 18 verbessert.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs 200.
Für gleiche oder vergleichbare Merkmale sind gleiche Bezugszeichen vergeben. Auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet. Neue oder geänderte Merkmale werden mit Bezugszeichen bezeichnet, die im Vergleich zu Figur 2 um 100 erhöht sind.
Neben der Fluidpumpe 18 ist mit dem stangenseitigen Druckraum 21 eine weitere Sekundärpumpe 218 mit angeschlossenem Motor 220 verbunden. Mit dieser Anordnung kann das mit dem Ziehkolben 13 verbundene Ziehkissen (nicht abgebildet) vorbeschleunigt werden.
Des Weiteren ist an der Fluidpumpe 18 ein Druckspeicher 219 vorgesehen. Es liegt bei dem Fluidkreislauf der Figur 3 ein geschlossener Kreislauf ohne offenen Vorratstank vor. Der Druckspeicher 219 ist als geschlossener Tank ausgebildet und liefert einen Vordruck, der das Betriebsverhalten der Fluidpumpe 18 verbessern kann.
Der hydraulische Antrieb der Figur 3 ist hier beispielhaft ohne Steuereinrichtungen ausgelegt. Beispielsweise kann das Öffnen der Abstromventile 14, 15 passivisch durch entsprechende Schwellenwerte, d.h. bei einem Überschreiten eines bestimmten Drucks, erfolgen.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines hydraulischen Antriebs 300 als Alternative zu der dritten Ausführungsform, wie sie in Figur 3 gezeigt ist.
Für gleiche oder vergleichbare Merkmale sind gleiche Bezugszeichen vergeben. Auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet. Neue oder geänderte Merkmale werden mit Bezugszeichen bezeichnet, die im Vergleich zu Figur 3 um 100 erhöht sind. Anstatt der bei der dritten Ausführungsform des hydraulischen Antriebs 200 vorgesehenen Sekundärpumpe 218 ist ein mittels eines Proportional- oder Schaltventils 321 zu- und abschaltbarer Druckspeicher 319 in dem stangenseitigen Druckraum 21 des Hydraulikzylinders 12 vorgesehen. Durch die Abschaltbarkeit weist diese Vorbeschleunigungsmöglichkeit eine größere Sicherheit auf.
Zusätzlich ist der Druckspeicher 219 mit einer weiteren Pumpe 318 mit einem entsprechenden Motor 320 vorspannbar.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines hydraulischen Antriebs 400 zu der ersten Ausführungsform, wie sie in Figur 1 gezeigt ist.
Für gleiche oder vergleichbare Merkmale sind gleiche Bezugszeichen vergeben. Auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet. Neue oder geänderte Merkmale werden mit Bezugszeichen bezeichnet, die im Vergleich zu Figur 4 um 100 erhöht sind.
Anstelle der Ventilvorrichtung 17 der Figur 1 ist ein Lasthalteventil 417 vorgesehen. Dieses hat den Vorteil, dass in der Ziehvorrichtung eine Einstellung auf unterschiedliche Werkzeuge, insbesondere mit unterschiedlichem Gewicht, auf einfache Weise möglich ist. Beispielsweise kann eine Verstellung von 2,5 t Gewicht auf 4 t Gewicht ohne weiteren Umbau der Ventilvorrichtung 417 vorgenommen werden.
Gleichzeitig ist in der Ausführungsform der Figur 5 ein Wegsensor 428 zur Ermittlung der Position oder/und des Bewegungszustandes des Kolbens 13 in dem Hydraulikzylinder 12 dargestellt. Dieses Merkmal kann sowohl alleine als auch in Kombination mit anderen Merkmalen dieser und anderen in dieser Anmeldung dargestellten Ausführungsformen realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich zu dem Wegsensor 428 können weitere Wegsensoren oder auch Drucksensoren eingesetzt werden, um den Bewegungs- oder/und Betriebszustand der Ziehvorrichtung und insbesondere des Hydraulikzylinders zu bestimmen.
Figur 6 zeigt in einer schematischen Teildarstellung eine Weiterbildung der Ausführungsform des hydraulischen Antriebs 10 der Figur 1. Für gleiche oder vergleichbare Merkmale sind gleiche Bezugszeichen vergeben. Auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale wird verzichtet. Neue oder geänderte Merkmale werden mit Bezugszeichen bezeichnet, die im Vergleich zu Figur 5 um 100 erhöht sind.
Der in Figur 6 gezeigte hydraulische Antrieb 500 ist, verglichen mit dem hydraulischen Antrieb 10 der Figur 1, um eine Druckquelle für den stangenseitigen Druckraum 21 des Hydraulikzylinders 12 ergänzt, die in der vorliegenden Ausführungsform als Druckspeicher 519 ausgeführt ist.
Wie des Weiteren in der schematischen Teildarstellung der Figur 7 gezeigt ist, kann bei einem hydraulischen Antrieb 600 anstelle des Druckspeichers 519 auch eine steuerbare Druckquelle, beispielsweise eine Pumpe 618 mit einem Motor 620.
Wie weiter in der schematischen Teildarstellung der Figur 8 dargestellt ist, kann bei einer Ausführungsform des hydraulischen Antriebs 700 die Druckquelle 519, beispielsweise zu Sicherheitszwecken, von dem stangenseitigen Druckraum 21 mittels eines Proportionaloder Schaltventils 724 trennbar sein. Als weiterer Vorteil kann über das Proportional- oder Schaltventil 724 eine sehr reproduzierbare aktive Vorbeschleunigung des Ziehkolbens 13 ausgelöst werden.
In der Figur 9 ist in einer schematischen Teildarstellung dargestellt, dass bei einer weiteren Ausführungsform eines hydraulischen Antriebs 800 der Tankanschluss der Fluidpumpe 18 über das Bypassventil 22 mit einer Speisepumpe 818 mit einem Motor 820 erfolgen kann, um das Saugverhalten der Fluidpumpe 18 zu verbessern und eine Kavitationsneigung zu verringern.
Weiter kann, wie bei einer in Figur 10 gezeigten weiteren Ausführungsform eines hydraulischen Antriebs 900, die Speisepumpe 818 durch einen Druckspeicher 919 gestützt werden.
Der Tank kann, wie bei einer in der schematischen Teildarstellung der Figur 11 gezeigten Ausführungsform eines hydraulischen Antriebs 1000, als geschlossenes System 1026 ausgeführt sein. Als Weiterbildung der Erfindung können, wie dies in dem in der schematischen Teildarstellung der Figur 12 dargestellten hydraulischen Antrieb 1100 veranschaulicht ist, die beiden Druckräume 19, 21 des Hydraulikzylinders 12 miteinander schaltbar gekoppelt sein, beispielsweise durch ein Schaltventil 1124. Dies hat den Vorteil, dass auch der Kolben 13 des Hydraulikzylinders vorbeschleunigt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Hydraulischer Antrieb (10) für eine hydraulische Achse, mit einer Fluidpumpe (18) zur Bereitstellung eines Volumenstroms für einen Ziehvorgang von einem Fluidvorrat zu einem Hydraulikzylinder (12) der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder (12) zu dem Fluidvorrat (18), dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Antrieb (10) eine Motorpumpeneinheit (18, 20), eine Zirkulationsleitung (22) und eine Ventilvorrichtung (17) umfasst, wobei die Ventilvorrichtung (17) zwischen der Fluidpumpe (18) und dem Hydraulikzylinder (12) angeordnet ist und wobei über die Ventilvorrichtung (17) ein Volumenstrom von der Fluidpumpe (18) zu dem Hydraulikzylinder (12) und/oder von dem Hydraulikzylinder (12) zu der Fluidpumpe (18) führbar ist und wobei über die Zirkulationsleitung (22) ein Zirkulationsvolumenstrom mittels der Fluidpumpe (18) von dem Fluidvorrat (23) zu der Fluidpumpe (18) und von der Fluidpumpe (18) zu dem Fluidvorrat (23) zirkulierbar ist.
Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, wobei die Motorpumpeneinheit dazu ausgelegt ist, das Fluid von dem Fluidvorrat in Richtung Hydraulikzylinder oder von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat zu fördern.
Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fluidpumpe (18) auf eine für den Ziehvorgang geeignete Betriebsgeschwindigkeit unter Aufbau des Zirkulationsvolumenstromes beschleunigbar ist.
Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, mit einem Bypassventil (22) zur Parallelführung des Zirkulationsvolumenstroms parallel zu der Fluidpumpe (18), wo- bei der Zirkulationsvolumenstrom mittels der Fluidpumpe (18) von dem Fluidvorrat (23) über das Bypassventil (22) in Richtung des Hydraulikzylinders (12) und von dem Hydraulikzylinder (12) über die Fluidpumpe (18) zu dem Fluidvorrat (23) förderbar ist.
5. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, einen Synchronisierungsvolumenstrom von der Ziehkissenvorrichtung zu der Fluidpumpe (18) zu erzeugen, der einem Volumenstrom entspricht, der bei einem Ziehvorgang auftritt.
6. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, den Synchronisierungsvolumenstrom in einer Zeit zu erzeugen, die größer ist als eine Zeit, die zum Aufbau eines entsprechenden Volumenstroms während eines Ziehvorgangs benötigt wird.
7. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung (11) dazu geeignet ist, den Synchronisierungsvolumenstrom zeitlich entkoppelt von einem Ziehvorgang zu steuern.
8. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der hydraulische Antrieb (10) einen Sensor (428) zur Bereitstellung eines Wegsignals und/oder eines Drucksignals aufweist, wobei das Wegsignal oder/und das
Drucksignal mit einer Stellung des Hydraulikzylinders (12) der Ziehkissenvorrichtung korreliert.
9. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 8, wobei der Synchronisierungsvolumenstrom unter Einbeziehung des Wegsignals oder/und des Drucksignals steuerbar ist.
10. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Ventilvorrichtung (17) ein Vorspanndruck vorgebbar ist.
11. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über die Ventilvorrichtung (17) ein Beschleunigungsvolumenstrom erzeugbar ist, der dazu geeignet ist, das Ziehkissen vorzubeschleunigen.
12. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster (19) und ein zweiter (21) Druckraum des Hydraulikzylinders (12) schaltbar miteinander verbunden sind.
13. Hydraulischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Motorpumpeneinheit dazu ausgelegt ist, aus einem Fluidvolumenstrom in einem generatorischen Betrieb elektrische Energie zu gewinnen.
14. Verfahren zur Steuerung einer Fluidpumpe sowie einer Ventilvorrichtung für einen hydraulischen Antrieb für eine Ziehkissenvorrichtung einer Presse, wobei mittels der Fluidpumpe ein Volumenstrom von einem Fluidvorrat über die Ventilvorrichtung zu einem Hydraulikzylinder der Ziehkissenvorrichtung und von dem Hydraulikzylinder über die Ventilvorrichtung zu dem Fluidvorrat erzeugbar und über die Ventilvorrichtung steuerbar ist, umfassend:
Beschleunigen der Fluidpumpe, wobei ein Zirkulationsstrom mittels der Fluidpumpe von dem Fluidvorrat zu der Fluidpumpe und von der Fluidpumpe zu dem Fluidvorrat in einem geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung rundgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei nach Erreichen einer Betriebsgeschwindigkeit der Fluidpumpe, bei der ein für einen Ziehvorgang ausreichender Volumenstrom förderbar ist, die Ventilvorrichtung geöffnet wird und ein Ziehvolumenstrom von dem Hydraulikzylinder zu dem Fluidvorrat verläuft.
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