DE19528558B4 - Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken oder Kunststoffen mit einer hydraulischen Antriebseinheit bestehend aus einer hydraulisch betätigbaren Zylinderkolbeneinheit zum Heben und Senken eines Stößels, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum des Zylinders (3) der Antriebseinheit durch hydraulische Rohrleitungen (6) über einen Sicherheitsblock (5), Proportionalventil (7) und Rückschlagventil (9) mit einem Hydraulikspeicher (10) so verbunden ist, dass das Volumen des Kolbenraums des Zylinders (3) bei der Abwärtsfahrt des Pressenstößels (1) in den Hydraulikspeicher (10) übertragen wird und dass die im Hydraulikspeicher (10) gespeicherte Energie über ein Freigabeventil (16) zur Energieversorgung von hydraulischen Verbrauchern, die mit niedrigerem hydraulischen Druck als die Antriebseinheit arbeiten, genutzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer hydraulischen Antriebseinheit zum Heben und Senken eines Pressenstößels und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs.
  • Bei hydraulischen Pressen der genannten Art wird die am Rückzugszylinder auftretende Lastenergie nicht genutzt. Es ist jedoch Energieverschwendung, die Lastenergie in Wärme umzusetzen und das Druckniveau im Tank abzubauen. Nachteilig ist weiterhin, dass die Pumpe die volle Antriebsenergie für den Betrieb der Presse bereithalten muss.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse anzugeben und eine zugehörige Presse zu schaffen, bei welcher die Lastenergie in wieder verwendbarer Energie umgewandelt werden kann und die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen und Verfahrensschritte sowie durch den Vorrichtungsanspruchs erfindungsgemäß gelöst.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, die Lastenergie mit einfachen standardmäßigen Hydraulikteilen, wie Proportionalventil und Hydraulikspeicher zu speichern, das heißt einfache Standardteile zur Nutzung der Lastenergie zu verwenden. Sie ist damit für alle Pressen anwendbar und nicht nur dort wo durch Regelungsvorgänge sich der erhöhte Aufwand für Hydromotoren und Pumpen erst amortisieren müsste. Der Hauptvorteil liegt weiterhin in der Einsparung der sonst üblichen Steuerpumpe und in einer Energieersparnis bei den Hauptpumpen.
  • Somit liegt die Lösung der Erfindung darin während des Schließhubes aus dem Kolbenraum der Zylinderkolbeneinheit (beispielsweise ein Rückzugszylinder) durch die Schwerkraft verdrängtes Ölvolumen energetisch zu nutzen. Das Volumen wird in einen Hydraulikspeicher geladen, aus dem dann der Steuerdruck aufrechterhalten und/oder Niederdruckverbraucher betrieben werden. Durch diese Nutzung der Lastenergie kann bei einer Standard-Kunststoffpresse mit großem Eilganghub eine Hauptpumpe und eine Steuerpumpe gespart werden. Dadurch erniedrigen sich der elektrische Energieaufwand sowie der Aufwand für die Ölkühlung.
  • Eine weitere Energieersparnis ist zu erreichen, wenn die Zylinderkolbeneinheit als Differenzialzylinder mit einer Verbindung zwischen Kolben- und Ringraum ausgelegt wird. Dadurch ist es möglich beim Schließvorgang das Öl aus dem Kolbenraum in den Ringraum zurückzuführen, so dass über die Auslassventile des Sicherheitsblocks nur noch die Überschussmenge in den Tank zurückgeführt werden muss. Durch diesen Zusammenhang kann die Nennweite des Sicherheitsblockes geringer ausgeführt werden, was eine Kostenminderung bei der Herstellung und eine Senkung des Energieverbrauchs und der laufenden Kosten bedingt, was beim Öffnungsvorgang ebenfalls noch unterstützt wird, da durch das oben genannte Schaltventil das Öl des Ringraumes in den Kolbenraum des Differenzialzylinders gedrückt wird und so die Pumpe nur noch die Mengendifferenz, also das Volumen des Kolbens bzw. der Kolbenstange, fördern muss.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
    •
  • Im ersten Ausführungsbeispiel besteht die Antriebseinheit für den Schließ- und Öffnungsvorgang des Stößels 1 in der Presse aus dem Kolben 2 und dem Zylinder 3 als Zylinderkolbeneinheit. Beim Schließvorgang wird der Kolben 2 in den Kolbenraum des Zylinders 3 geschoben und das Volumen im Kolbenraum wird dadurch verkleinert. Dieses Volumen muss über die Rohrleitung 6 und den Sicherheitsblock 5 geführt werden. Von dem Sicherheitsblock 5 wird das Volumen über die Rohrleitung 6 an den Anschluss A des Proportionalventils 7 geführt. Bei der Abwärtsbewegung der Presse ist das Proportionalventil 7 in der dargestellten Stellung angesteuert, das heißt der Volumenstrom geht von A nach T in die Rohrleitung 6. Über das Rückschlagventil 9, das durch den Lastenergiedruck aufgesteuert wird, geht das Volumen in den Hydraulikspeicher 10. Der Hydraulik speicher 10 ist in seinem Volumen so ausgelegt, dass er die Nebenbewegungen der Presse betreiben kann. Ist dieser Hydraulikspeicher 10 gefüllt, was durch den Druckmessaufnehmer 11 gemeldet wird, wird das Schaltventil 12 eingeschaltet und das überschüssige Volumen in den Tank 13 abgeleitet.
  • Die somit gespeicherte Energie in dem Hydraulikspeicher 10 kann über die Leitung mit dem Freigabeventil 16 an die Nebenfunktion geführt und dort genutzt werden. Als Nebenfunktion gilt der Hydraulik-Hilfskreis 20 für Zylindereinheiten, die mit einem Druckniveau von 40 bar bis 80 bar arbeiten können. Gleichzeitig kann diese Energie auch für das Steuerölsystem über die Steuerölleitung 15 und das Steuerölventil 14 als Steuerölenergieversorgung genutzt werden. Vor dem ersten Arbeitszyklus muss für den ersten Ladevorgang des Hydraulikspeichers 10 von einer Hydraulikpumpe 19 über das Rückschlagventil 18 bei gesperrtem Umlaufventil 17 durch die Rohrleitung der Hydraulikspeicher 10 solange gefüllt werden, bis der Druckmessaufnehmer 11 die gewünschte Druckhöhe anzeigt. Diese Meldung ist eine Voraussetzung für den Start der Maschine.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel für die Antriebseinheit, strichpunktiert getrennt vom Ausführungsbeispiel 1, betrifft eine Differentialschaltung mit Volumenausnützung, die neben der Energieeinsparung noch zur Vereinfachung von hydraulischen Elementen führt, zum Beispiel durch Verkleinerung der Pumpen in ihrem Volumen, aber auch von Ventilen in ihrem Volumendurchlass. Der Nutzen kommt beim Hochfahren der Presse zur Geltung, wobei in den größeren Kolbenraum des Zylinders 3 das überschüssige Öl des Ringraumes 4 mit hineingefördert wird. Wenn über die Zylinderkolbeneinheit und Druckbeaufschlagung im Kolbenraum des Zylinders 3 die Presse nach oben fährt, wird das Volumen aus dem Ringraum 4 über das Schaltventil 21 in den Kolbenraum des Zylinders 3 zurückgeführt. Die damit zurückgeführte Menge muss von der Energieversorgungseinheit nicht gefördert werden. Der Vorteil liegt darin, dass somit die Pumpen als Energieversorgungseinheit nicht das volle Volumen aufbringen müssen, das als Aufbrechkraft in dem Kolbenraum des Zylinders 3 erforderlich ist und über den ganzen Hub gebracht werden müsste. Auch die nach den Pumpen liegenden Ventile müssen nur die Restmengen an Volumen bewältigen. Dies bringt eine Kostenersparnis, weil die Aggregate nicht so groß wie bisher üblich ausgelegt werden müssen.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken oder Kunststoffen mit einer hydraulischen Antriebseinheit bestehend aus einer hydraulisch betätigbaren Zylinderkolbeneinheit zum Heben und Senken eines Stößels, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum des Zylinders (3) der Antriebseinheit durch hydraulische Rohrleitungen (6) über einen Sicherheitsblock (5), Proportionalventil (7) und Rückschlagventil (9) mit einem Hydraulikspeicher (10) so verbunden ist, dass das Volumen des Kolbenraums des Zylinders (3) bei der Abwärtsfahrt des Pressenstößels (1) in den Hydraulikspeicher (10) übertragen wird und dass die im Hydraulikspeicher (10) gespeicherte Energie über ein Freigabeventil (16) zur Energieversorgung von hydraulischen Verbrauchern, die mit niedrigerem hydraulischen Druck als die Antriebseinheit arbeiten, genutzt wird.
  2. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Hydraulikspeicher (10) gespeicherte Energie zur Steuerkreisversorgung (15) über das Steuerkreisventil (14) genutzt wird.
  3. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Antriebseinheit mit Differenzialschaltung beim Hochfahren des Stößels (1) durch Druckbeaufschlagung im Kolbenraum des Zylinders (3) das Ölvolumen aus dem Ringraum (4) über das Schaltventil (21) in den Kolbenraum des Zylinders (3) zurückgeführt wird.
  4. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Antriebseinheit mit Differenzialschaltung beim Schließvorgang der Presse das Hydrauliköl aus dem Kolbenraum des Zylinders (3) über das Schaltventil (21) in den Ringraum (4) und nur die Überschussmenge über ein Schaltventil (12) zum Tank (13) überführt wird.
  5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer hydraulischen Antriebseinheit, bestehend aus einer hydraulisch betätigbaren Zylinderkolbeneinheit zum Heben und Senken eines Stößels, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkolbeneinheit, bestehend aus Kolben (2), Zylinder (3) und ggf. Ringraum (4), ein Sicherheitsblock (5), ein Proportionalventil (7), ein Rückschlagventil (9) und ein Hydraulikspeicher (10) verbunden durch Rohrleitungen (6) zugeordnet sind, wobei aus dem Hydraulikspeicher (10) über ein Freigabeventil (16) Hydraulik-Hilfskreise (20) mit Verbrauchern antreibbar sind.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Hydraulikspeicher (10) der Steuerkreis über eine Steuerölleitung (15) und ein Steuerölventil (14) energetisch beaufschlagbar ist.
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