DE102008038992A1

DE102008038992A1 - Hydraulische Presse

Info

Publication number: DE102008038992A1
Application number: DE200810038992
Authority: DE
Inventors: Ulrich Salamon
Original assignee: Schuler SMG GmbH and Co KG
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2008-08-13
Filing date: 2008-08-13
Publication date: 2010-02-18

Abstract

Ein hydraulische Presse besitzt eine 1. Pumpe, die von einem Motor angetrieben ist und mittels der ein Hydraulikfluid aus einem Vorrat einem Verbraucher zugeführt werden kann, und ein Schwungrad als Energiespeicher. Dabei ist eine von dem Schwungrad angetriebene 2. Pumpe vorgesehen, mittels der das Hydraulikfluid dem Verbraucher zugeführt werden kann. Mittels der 1. Pumpe kann das Hydraulikfluid durch die 2. Pumpe gefördert werden, die in diesem Zustand als Motor arbeitet und das Schwungrad antreibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse mit einer 1. Pumpe, die von einem Motor angetrieben ist und mittels der ein Hydraulikfluid aus einem Vorrat einem Verbraucher zuführbar ist, und mit einem Schwungrad als Energiespeicher.
Bei einer hydraulischen Presse werden die Verstellbewegungen beispielsweise des Stößels oder des Stempels durch eine hydraulische Antriebsvorrichtung bewirkt, die eine Pumpe umfasst, mittels der ein Hydraulikfluid, insbesondere Öl, aus einem Vorratsbehälter zu den hydraulischen Verstellzylindern oder anderen Verbrauchern gefördert wird. Die Pumpe ist dabei mittels eines Elektromotors angetrieben. Während des Umformvorganges, d. h. während eines Arbeitszyklus der hydraulischen Presse, schwankt die elektrische Leistungsaufnahme relativ stark, so dass eine stark schwankende Belastung des Stromnetzes gegeben ist. Um diese Belastung zumindest in den Belastungsspitzen zu mindern, ist es bekannt, die hydraulische Presse mit Energiespeichern auszurüsten, die in bestimmten Abschnitten des Arbeitszyklus der hydraulischen Presse Energie abgeben, so dass die zusätzliche äußere Leistungsaufnahme verringert ist.
Bei hydraulischen Pressen ist es allgemein üblich, Energie in Hydraulikspeichern zu sammeln und zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Arbeitszyklus der hydraulischen Presse wieder abzugeben. Dieses Vorgehen ist jedoch energietechnisch relativ ungünstig, da mit dem Einsatz von Hydraulikspeichern relativ hohe Energieverluste verbunden sind.
Bei einer hydraulischen Presse, bei der die Pumpe direkt von dem Elektromotor angetrieben ist, ist es bekannt, als Energiespeicher ein Schwungrad einzusetzen. Dabei ist das Schwungrad vorzugsweise zwischen dem Elektromotor und der Pumpe angeordnet, und unterstützt diesen während des Arbeitszyklus, so das eine bessere Ausnutzung des Fördervolumens der Pumpe bei relativ kleiner installierter Motorleistung möglich ist. Ein Schwungrad gibt Energie ab, wenn seine Drehzahl abfällt. Wenn kein stufenloses Getriebe eingesetzt wird, nimmt auch die Drehzahl des Elektromotors ab und dessen Arbeitspunkt verschiebt sich. Um den Elektromotor optimal betreiben zu können, werden deshalb Drehstromasynchronmotoren mit einem Frequenz-Umrichter verwendet. Jedoch sind Frequenz-Umrichter bei großen Motorleistungen relativ teuer, so dass der Antrieb insgesamt kostenaufwändig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse der genannten Art zu schaffen, bei der ein Schwungrad als Energiespeicher in kostengünstiger Weise eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Presse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist eine von dem Schwungrad angetriebene 2. Pumpe vorgesehen, mittels der das Hydraulikfluid unabhängig von der von dem Motor angetriebenen 1. Pumpe dem Verbraucher zugeführt werden kann. Um Energie in dem Schwungrad zu speichern, kann das Hydraulikfluid, beispielsweise in einer Ruhephase der hydraulischen Presse mittels der 1. Pumpe durch die 2. Pumpe gefördert werden, die in diesem Zustand als Motor arbeitet und das Schwungrad antreibt.
Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, das als Energiespeicher wirkende Schwungrad eine eigene 2. Pumpe antreiben zu lassen, die unabhängig von der 1. Pumpe dem Verbraucher bei Bedarf ebenfalls Hydraulikfluid zuführt. Bei einem Betrieb unter relativ geringer Last ist es ausreichend, wenn der Motor die 1. Pumpe antreibt und diese das Hydraulikfluid dem Verbraucher zuführt. In Phasen einer hohen Last wird die 2. Pumpe, die von dem Schwungrad angetrieben ist, ebenfalls aktiviert, wodurch zusätzliches Hydraulikfluid dem Verbraucher zugeführt wird. In einer Ruhephase der hydraulischen Presse kann die 1. Pumpe das Hydraulikfluid durch die 2. Pumpe hindurchfördern, die dadurch angetrieben wird und als Motor für das Schwungrad dient, wodurch die Drehzahl des Schwungrades erhöht und somit Energie in der Bewegung des Schwungrades gespeichert wird. Die maximale Drehzahl des Schwungrades wird von der mechanischen Grenzdrehzahl der Pumpe bestimmt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vom Verbraucher zurückströmendes Hydraulikfluid durch die 2. Pumpe hindurchströmt bzw. gefördert wird, die auch in diesem Zustand als Motor arbeitet und das Schwungrad antreibt.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, die 1. Pumpe und/oder die 2. Pumpe jeweils als sogenannte Tandempumpe aufzubauen. In diesem Fall kann die 1. Pumpe aus zwei parallel geschalteten Pumpeneinheiten bestehen, die jeweils das Hydraulikfluid in getrennten Versorgungsleitungen zu einem oder verschiedenen Verbraucher fördern. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die 2. Pumpe aus zwei parallel geschalteten Pumpeneinheiten besteht, die jeweils über eine Zweigleitung mit der von der 1. Pumpe zu dem Verbraucher führenden Versorgungsleitung oder im Falle von zwei parallel geschalteten Versorgungsleitungen zu jeweils einer der Versorgungsleitungen führt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
1 ein Schaltschema einer hydraulischen Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung im Normalbetrieb,
2 das Schaltschema gemäß 1 in einem 1. Speicherbetrieb,
3 das Schaltschema gemäß 1 in einem 2. Speicherbetrieb und
4 eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltung gemäß 1.
Gemäß 1 besitzt eine hydraulische Antriebsvorrichtung 10 einer hydraulischen Presse eine 1. Pumpe P₁, die von einem Elektromotor M angetrieben ist. Saugseitig ist die 1. Pumpe P₁ über eine 1. Ansaugleitung 11 an einen nur schematisch dargestellten Vorrat 12 an Hydraulikfluid, insbesondere Öl angeschlossen. Auf der Druckseite ist an der 1. Pumpe P₁ eine Versorgungsleitung 12 vorgesehen, die zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher V der hydraulischen Presse führt. In der Versorgungsleitung 12 ist ein Rückschlagventil 13 angeordnet.
Eine 2. Pumpe P₂ kann mittels eines Schwungrades SR angetrieben werden, wenn dieses in Bewegung ist. Auf ihrer Saugseite ist die 2. Pumpe P₂ über eine 2. Ansaugleitung 16 mit einem Vorrat 15 an Hydraulikfluid, insbesondere Öl, angeschlossen. Druckseitig ist an die 2. Pumpe P₂ eine Zweigleitung 14 angeschlossen, die auf der der 1. Pumpe P₁ abgewandten Seite des Rückschlagventils 13 in die Versorgungsleitung 12 mündet.
Bei normalem Betrieb der hydraulischen Presse saugt die 1. Pumpe P₁ das Hydraulikfluid über die 1. Ansaugleitung 11 aus dem Vorrat 12 an und fördert es über die Versorgungsleitung 12 zu dem Verbraucher V, wie es durch die Pfeile H₁ angedeutet ist. Im Bedarfsfall kann zusätzlich dazu auch die 2. Pumpe P₂ Hydraulikfluid über die 2. Ansaugleitung 16 aus dem Vorrat 15 ansaugen und über die Zweigleitung 14 in die Versorgungsleitung 12 einspeisen und in dieser zu dem Verbraucher V fördern, wie es ebenfalls durch die Pfeile H₁ angedeutet ist. Dabei wird die 2. Pumpe P₂ von dem sich in Bewegung befindlichen Schwungrad SR bzw. der dort gespeicherten Energie angetrieben.
Wenn die hydraulische Presse sich in einer Ruhephase befindet, ist die Zufuhr des Hydraulikfluids zu dem Verbraucher beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Ventils unterbrochen. Das von der 1. Pumpe P₁ geförderte Hydraulikfluid strömt dann aus der Versorgungsleitung 12 in die Zweigleitung 14 und gelangt zu der 2. Pumpe P₂, durchströmt diese und gelangt durch die 2. Ansaugleitung 16 in den Vorrat 15, wie es durch die Pfeile H₂ in 2 angedeutet ist. In diesem Zustand arbeitet die 2. Pumpe 22 als Motor, der das Schwungrad SR antreibt und dessen Drehzahl erhöht, wodurch in dem Schwungrad Energie gespeichert wird, die bei dem normalen Betriebszustand der hydraulischen Presse (siehe 1) bei Bedarf abgerufen werden kann.
In gewissen Betriebszuständen der hydraulischen Pressen, beispielsweise beim schnellen Senken des Stößels, wird am Verbraucher Hydraulikfluid verdrängt und strömt vom Verbraucher V zurück in die Versorgungsleitung 12. Da das Rückschlagventil 13 verhindert, dass das vom Verbraucher V zurückströmende Hydraulikfluid zur 1. Pumpe P₁ gelangt, tritt das Hydraulikfluid in die Zweigleitung 14 ein und durchströmt die 2. Pumpe P₂ und gelangt über die 2. Ansaugleitung 16 in den Vorrat 15, wie es in 3 durch die Pfeile H₃ angedeutet ist. Auch in diesem Zustand arbeitet die 2. Pumpe P₂ als Motor und treibt das Schwungrad SR.
4 zeigt eine Weiterentwicklung der Schaltung gemäß 1, wobei sowohl die 1. Pumpe P₁ als auch die 2. Pumpe 22 jeweils als Tandempumpe mit jeweils zwei Pumpeneinheiten P₁₁, P₁₂ und P₂₁, P₂₂ ausgebildet ist. Grundsätzlich ist der in 1 dargestellte Schaltungsaufbau beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 doppelt vorhanden, wobei die beiden Pumpeneinheiten P₁₁ und P₁₂ der 1. Pumpe P₁ mittels eines ge meinsamen Elektromotors M und die beiden Pumpeneinheiten P₂₁ und P₂₂ der 2. Pumpe mittels des gemeinsamen Schwungrades SR angetrieben sind, wobei gleiche Bauteile mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.

Claims

Hydraulische Presse mit einer 1. Pumpe (P₁), die von einem Motor (M) angetrieben ist und mittels der ein Hydraulikfluid aus einem Vorrat (17) einem Verbraucher (V) zuführbar ist, und mit einem Schwungrad (SR) als Energiespeicher, gekennzeichnet durch eine von dem Schwungrad (SR) angetriebene 2. Pumpe (P₂), mittels der das Hydraulikfluid dem Verbraucher (V) zuführbar ist, wobei das Hydraulikfluid mittels der 1. Pumpe (P₁) durch die 2. Pumpe (P₂) förderbar ist, die in diesem Zustand als Motor arbeitet und das Schwungrad (SR) antreibt.
Hydraulische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vom Verbraucher (V) zurückströmendes Hydraulikfluid durch die 2. Pumpe (P₂) förderbar ist, die in diesem Zustand als Motor arbeitet und das Schwungrad (SR) antreibt.
Hydraulische Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 1. Pumpe (P₁) aus zwei parallel geschalteten Pumpeneinheiten (P_1.1, P_1.2) besteht, die jeweils das Hydraulikfluid über getrennte Versorgungsleitungen (12) zu Verbrauchern (V) fördern.
Hydraulische Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Pumpe (P₂) aus zwei parallel geschalteten Pumpeneinheiten (P₂₁, P₂₂) besteht, die jeweils über eine Zweigleitung (14) mit einer der Versorgungsleitungen (12) verbunden sind.