DE19534210A1 - Verfahren zum Beenden eines maschinellen Arbeitsvorgangs (Kraft und Weg) - Google Patents
Verfahren zum Beenden eines maschinellen Arbeitsvorgangs (Kraft und Weg)Info
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Beenden
eines maschinellen Arbeitsvorgangs bzw. von einer Maschine
zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung des
Hauptanspruchs bzw. jener des Anspruchs 3.
Ein grundsätzliches Problem aller Verfahren zum Beenden der
maschinellen Arbeitsvorgänge von Maschinen, die mit
fluidischen also hydraulischen oder pneumatischen Mitteln
arbeiten, d. h. deren Maschinen eine Hubbewegung oder eine
Drehbewegung erzeugen, besteht darin, diese Arbeitsbewegung
dann tatsächlich zu beenden, wenn die Arbeit erledigt ist.
Besonders bei Maschinen, die einen Arbeitshub aufweisen,
kann die Fortsetzung des Arbeitshubs nach Durchführung der
vorgesehenen Arbeit zur Zerstörung des Werkstückes oder
auch von Teilen der Maschine führen, wobei in jedem Fall die
unnötige Fortsetzung des Arbeitsvorgangs einen zusätzlichen
Energieverbrauch darstellt. Besonders kritisch ist dieses
Beenden des Arbeitsvorgangs bei Drück- und Stanzverfahren,
bei denen vorübergehend ein Hochdruck des fluidischen
Arbeitsmittels erzeugt wird, mit der entsprechenden hohen
Kraftwirkung.
Bei bekannten gattungsgemäßen Verfahren bzw. Maschinen
(DE-PS 12 99 432 und DE-OS 39 07 944) wird der Arbeitsweg
gemessen und es wird nach einer Sollwertvorgabe der
Arbeitsvorgang beendet, wenn die Arbeit, also der Sollwertweg
absolviert ist. Alle diese bekannten Verfahren haben jedoch
den Nachteil, daß der tatsächliche Arbeitsablauf, also der
tatsächliche Bearbeitungsvorgang nicht berücksichtigt wird.
Wenn beispielsweise beim Zusammenfügen von Blechen gemäß
einem Clinch- oder Zug-Druck-Punktverfahren die Bleche in
ihrem Verlauf, wenn auch nur geringfügig unterschiedlich sind,
so ist der voreingestellte Arbeitsvorgang immer der gleiche.
Bei schwächeren Blechen würde das zu einer
Überdimensionierung der Arbeit führen mit der Folge, von
möglicherweise wieder Lockerung der Verbindung und bei zu
dicken Blechen könnte die Verbindung durch
Unterdimensionierung nicht ausreichend sein.
Bereits vor längerer Zeit (CH-PS 390 565) wurde deshalb dem
Arbeitskolben eines Arbeitszylinders eine Einrichtung zum
Messen der Stärke des Werkstücks über einen Meßstift
vorgeschlagen. Gemäß einem anderen bekannten Vorschlag
(DE-OS 32 41 525) wird auch die Geschwindigkeit des Kolbens
eines Arbeitszylinders gemessen über das Anordnen von
unterschiedlich magnetisierbaren Abschnitten auf den Kolben
eines Arbeitszylinders. Nach wieder einem bekannten
Verfahren (DE-GM 90 12 280) wird der Weg über eine
optoelektronische Längenmeßeinrichtung insbesondere ein
Laser-Interferrometer gemessen. Alles dies sind Versuche,
einer möglichst schnellen und exakten Erfassung des Ist-Weges
eines Arbeitskolbens, um in Verbindung mit einem zu
vergleichenden Soll-Weg eine Beendigung des maschinellen
Arbeitsvorgangs bewirken zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs sowie die Maschine zur
Durchführung dieses Verfahrens gemäß den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 3 hat demgegenüber den Vorteil,
daß das Beenden des maschinellen Arbeitsvorgangs immer
dann erfolgt, wenn die tatsächlich erforderliche Arbeit beendet
ist und aufgrund dieser Beendigung der Arbeitswiderstand
zurückgeht. Der Arbeitswiderstand stellt für sich als
unmittelbar an der Arbeit beteiligte meßbare Größe ein äußerst
sensibles Mittel zur Erfassung der jeweiligen Arbeitssituation
dar. Eine Änderung des Arbeitswiderstandes äußert sich als
Änderung der aufzuwendenden Kraft. Ein besonderer Vorteil
besteht darin, daß man ohne den üblichen Endschalter für die
Beendigung des Arbeitsvorgangs auskommt, wie er bei
Messungen von Istweg und Sollweg erforderlich ist. Eine
Unsteuerung des Arbeitsvorgangs kann somit bei der
Erfindung endschalterlos erfolgen. Natürlich ist die Erfindung
auch anwendbar bei Einrichtungen, bei denen Wasser als
Hydraulik dient.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird
der Arbeitswiderstand über den Arbeitsdruck gemessen. Der
Arbeitsdruck selbst ist nicht nur äußerst sensibel meßbar und
insbesondere im Arbeitsraum an allen Stellen gleich, sondern
er ist auch unproblematisch erfaßbar. Ein entsprechender
Geber kann an irgendeiner Stelle des Arbeitsraums angeordnet
sein. Die moderne Technik weist Druckgeber auf, die
aiiergeringste Druckunterschiede erfassen und in elektrische
Größen umsetzen können.
Nach einer die Maschine betreffende Ausgestaltung der
Erfindung dient als solche ein hydropneumatischer
Druckübersetzer, wobei der Druck der hydraulischen
Hochdruckkammer als Arbeitsdruck gemessen wird. Obwohl
die Beendigung des Arbeitsvorgangs durch Umsteuern des
pneumatischen Drucks. erfolgt, d. h. einen Mediums, das stark
elastisch ist, erfolgt auch die Beendigung des unter
hydraulischen Hochdrucks erfolgenden Arbeitsvorgangs in
ausreichender Schnelligkeit. Andererseits wird besonders bei
diesen mit an sich drei Mitteln arbeitenden Arbeitsmaschinen,
nämlich mit elektrischem Strom, mit Luft und Hydraulik die
Gefahr des eingangs genannten Nachlaufens des Werkzeuges
besonders groß.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung dient als Elektroventil ein Magnetventil. Moderne
Magnetventile weisen nicht nur einen großen
Steuerquerschnitt sondern auch eine äußerst kurze Schaltzeit
auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
weist das elektrische Steuergerät einen Baustein in Form einer
entsprechend Fig. 7 ausgebildeten elektronischen Schaltung
auf. Diese Schaltung enthält einen Drucksensor, der den im
übrigen üblichen Steuervorgang eines Arbeitszylinders
überlagert. Der Rücklauf des Arbeitskolbens wird über dem
Drucksensor geschaltet. Der Rücklauf ist jedoch auch ohne
Drucksensor steuerbar.
Nach einer weiteren diesbezüglichen Ausgestaltung der
Erfindung entspricht der elektronischen Schaltung eine der in
Fig. 3 dargestellten Platine einer gedruckten Schaltung.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung
und den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen hydropneumatischen Druckübersetzer im
Längsschnitt,
Fig. 2 einen Hydraulikschaltplan für diesen,
Fig. 3 ein Druckwegdiagramm für jenen,
Fig. 4, 5, 6 den Druckübersetzer in verschiedenen
Arbeitsstellungen,
Fig. 7 einen Elektronikschaltplan für die Erfindung und
Fig. 8 eine entsprechend gedruckte Schaltung.
In den Fig. 1, 4, 5 und 6 ist ein hydropneumatischer
Druckübersetzer in verschiedenen Arbeitsstellungen und im
Längsschnitt gezeigt. In einem Gehäuse 1 ist ein Arbeitskolben
2 angeordnet, der für seinen Vorhub einerseits hydraulisch
von einem Hochdruckraum 3 beaufschlagt ist und andererseits
von einem Rückstellraum 4 beaufschlagt ist. Der Arbeitskolben
2 weist eine aus dem Gehäuse 1 herausragende Kolbenstange 5
auf, die wie nicht näher dargestellt einen maschinellen
Arbeitsvorgang durchführt, in dem sie zum Antrieb
irgendwelcher Werkzeuge dient.
Im Gehäuse 1 ist außerdem ein Steuerkolben 6 angeordnet mit
einem Tauchkolben 7 kleineren Durchmessers, der einen mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Speicherraum 8 durchdringt und
mit seinem freien Ende nach Zurücklegung eines gewissen
Hubes dichtend in eine Verbindungsbohrung 9 taucht, welche
den Speicherraum 8 mit dem Hochdruckraum 3 verbindet. Ab
Eintauchen dieses Tauchkolbens 7 in die Verbindungsbohrung
9 sind Hochdruckraum 3 und Speicherraum 8 voneinander
getrennt, so daß im Hochdruckraum 3 bei weiterer
Verschiebung des Tauchkolbens 7 in die Verbindungsbohrung
9 ein dem Antrieb entsprechender Hochdruck entsteht, wobei
die Druckübersetzung dem Querschnittsverhältnis Tauchkolben
7 zu Arbeitskolben 2 entspricht. Der Steuerkolben 6 ist
beiderseits pneumatisch beaufschlagt und zwar in
Arbeitsrichtung über einen Steuerraum 11 und in
Rückstellrichtung über einen Ringraum 12.
Der Speicherraum 8 ist außerdem durch einen Ringkolben 13
begrenzt, der auf dem Tauchkolben 7 axial verschiebbar ist
und einen Luft-Federraum 14 vom Speicherraum 8 trennt. Der
Rückstellraum 4 und der Ringraum 12 sind über eine
Luftleitung 15 miteinander verbunden, welche über einen
Anschluß B mit Steuerluft versorgbar ist. Der Steuerraum 11
und der Federraum 14 sind durch eine Luftleitung 16
miteinander verbunden, die über einen Anschluß A ebenfalls
mit Druckluft versorgbar ist.
In Fig. 2 ist ein hydraulischer Schaltplan einschließlich dessen
Fig. 1 beschriebenen nunmehr stark vereinfacht dargestellten
hydropneumatischen Druckübersetzers 17 gezeigt. Das
pneumatische 5-/2-Wegeventil 18 ist durch zwei Magnete 19
und 21 angesteuert und nimmt eine Schaltstellung ein, die der
Arbeitsstellung des Druckübersetzers 17 von Fig. 1 und Fig. 6
entspricht, bei welcher der Anschluß B mit der Druckluftquelle
22 verbunden ist und in der der Anschluß A mit dem Anschluß
R des Wegeventils 18 verbunden, druckentlastet ist. Der
Druckübersetzer nimmt seine vor Arbeitsbeginn vorgesehene
Ausgangsstellung ein.
Sobald das 5-/2-Wegeventil durch Erregen des Stoßmagneten
19 und Abschalten des Magneten 21 umgesteuert wird, wird
die Druckluftquelle 22 über ihren Anschluß P mit dem
Anschluß A des Druckübersetzers 17 verbunden und dessen
Anschluß B wird über den Anschluß 5 druckentlastet. In dieser
Schaltstellung beginnt der Arbeitsvorgang des
Druckübersetzers in dem wie in Fig. 4 dargestellt der
Ringkolben 13 aufgrund des pneumatischen Druckes im
Federraum 14 so nach rechts geschoben wird, daß die
hydraulische Flüssigkeit aus dem Speicherraum 8 über die
Verbindungsbohrung 9 in den Hochdruckraum 3 verdrängt
wird und dabei den Arbeitskolben 2 nach rechts verschiebt.
Das von der Kolbenstange 5 betätigte Werkzeug wird dabei an
das Werkstück herangefahren. Dieses Heranfahren entspricht
in dem Druckwegdiagramm der Linie 1. In diesem
Druckwegdiagramm ist über dem Weg s (Abszisse) der Druck p
(Ordinate) aufgetragen.
Sobald aufgrund des Werkstückwiderstandes am Werkzeug
der Arbeitskolben 2 gestoppt wird, steigt im Federraum 14
und damit auch im Steuerraum 11 der pneumatische Druck,
wodurch eine Verschiebung des Steuerkolbens 6 bzw.
Tauchkolbens 7 nach rechts stattfindet, bis er in die
Verbindungsbohrung 9 taucht, was der Linie II im Diagramm
in Fig. 3 entspricht. Die Kolbenstange 5 erfährt hier, wie dem
Druckwegdiagramm zwischen Druck im Hochdruckraum 3 und
Weg des Arbeitskolbens 2 bzw. der Kolbenstange 5
entnehmbar ist, keinen Arbeitshub, verbessert jedoch den
Formschluß zwischen Werkzeug und Werkstück.
Beim nunmehr Verschieben des Tauchkolbens 7 in der
Verbindungsbohrung 9 wird der hydraulische Druck im
Hochdruckraum 3 stark vergrößert mit entsprechender
Wirkung auf den Arbeitskolben 2 und damit über die
Kolbenstange 5 auf das Werkzeug. Bei dem nunmehr unter
Hochdruck erfolgenden Arbeitsvorgang wird Arbeitskolben 2
und Kolbenstange 5 wie in Fig. 5 entnehmbar, nur geringfügig
verschoben entsprechend dem durch den Tauchkolben 7 im
Hochdruckraum 3 verdrängten Volumen. Allerdings unter
entsprechend hohem Arbeitsdruck. Bei diesem der Linie III
entsprechenden nur geringen Weg nimmt auch der Druck
kaum mehr zu, da er durch die Obergrenze des pneumatischen
Steuerdrucks begrenzt ist.
Sobald nunmehr der Arbeitswiderstand des Werkzeuges
abnimmt, d. h. wenn nunmehr der maschinelle Arbeitsvorgang
als solcher beendet ist, fällt der Druck im Hochdruckraum 3
wenn auch nur geringfügig, so doch über einen angeordneten
Druckgeber 23 gut meßbar leicht ab, woraufhin über ein
elektrisches Steuergerät (Fig. 7) das 5-/2-Wegeventil 18
umgeschaltet wird, in dem der Magnet 21 erregt und der
Magnet 19 abgeschaltet wird, so daß die in Fig. 2 dargestellte
Schaltstellung eingenommen wird, in der Tauchkolben 7 und
Arbeitskolben 2 in ihre in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung
zurückgefahren werden, wie in Fig. 6 dargestellt. Dieser
Rückweg entspricht der Kennlinie IV in Fig. 3. Die Kennlinie IV
in Fig. 3 folgt dem geringen Weg zwischen s3 und s4, nämlich
dem Weg, der bei wegen Beendigung des Arbeitsvorgangs
entstehenden Druckabfalls im Hochdruckraum 3 entsteht,
wobei dieser Weg gegenüber der tatsächlichen Praxis weit
übergrößert dargestellt ist. Tatsächlich verläuft die Linie IV
nahezu vertikal. Im Diagramm Fig. 3 entsprechen Weg s1 und
Druck p1. dem Zustellhub, der Weg zwischen s1 und s2 und der
Druck zwischen p1 und p2 entsprechend der Kennlinie II dem
Vorarbeitshub und der Weg zwischen s2 und s3 entsprechen
den Drücken p2 zu p3, also die Kennlinie III dem eigentlichen
Arbeitshub. Die Kennlinien IV und V stellen dann den Rückhub
in die Ausgangslage dar.
Natürlich kann statt einem hydropneumatischen
Druckübersetzer auch ein pneumatisch oder hydraulisch
betätigter Arbeitskolben entsprechend angesteuert werden, in
dem ein im Hochdruckraum angeordneter Druckgeber bei
Druckabnahme über in entsprechendes Steuergerät die
Beendigung des Arbeitsvorgangs bewirkt.
In Fig. 7 ist ein elektronischer Schaltplan gezeigt, welcher das
Signal des Druckgebers elektronisch verarbeitet und in einen
Steuerbefehl umsetzt. Der Druckgeber 23 ist hierbei so
angeordnet, daß er eine entsprechende Umschaltung eines
Wegeventils 24 mit entsprechender Umsteuerung eines
Arbeitszylinders 25 bewirkt.
In Fig. 8 ist eine gedruckte Schaltung dargestellt, wie sie für
den in Fig. 7 dargestellten Schaltkreis verwendbar wäre.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüche und in
der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Arbeitskolben
3 Hochdruckraum (hydraulisch)
4 Rückstellraum (pneumatisch)
5 Kolbenstange
6 Steuerkolben
7 Tauchkolben
8 Speicherraum
9 Verbindungsbohrung
10
11 Steuerraum
12 Ringraum
13 Ringkolben
14 Federraum
15 Luftleitung
16 Luftleitung
17 Druckübersetzer
18 5-/2-Wegeventil
19 Magnete
20
21 Magnete
22 Druckluftquelle
23 Druckgeber
24 Wegeventil
25 Arbeitszylinder
B Anschluß
A Anschluß
R Anschluß
P Anschluß
S Anschluß
I Kennlinie
II Kennlinie
III Kennlinie
IV Kennlinie
V Kennlinie
2 Arbeitskolben
3 Hochdruckraum (hydraulisch)
4 Rückstellraum (pneumatisch)
5 Kolbenstange
6 Steuerkolben
7 Tauchkolben
8 Speicherraum
9 Verbindungsbohrung
10
11 Steuerraum
12 Ringraum
13 Ringkolben
14 Federraum
15 Luftleitung
16 Luftleitung
17 Druckübersetzer
18 5-/2-Wegeventil
19 Magnete
20
21 Magnete
22 Druckluftquelle
23 Druckgeber
24 Wegeventil
25 Arbeitszylinder
B Anschluß
A Anschluß
R Anschluß
P Anschluß
S Anschluß
I Kennlinie
II Kennlinie
III Kennlinie
IV Kennlinie
V Kennlinie
Claims (9)
1. Verfahren zum Beenden eines maschinellen
Arbeitsvorgangs (Kraft mal Weg)
- - mit fluidischen, unter Arbeitsdruck gesetzten Mitteln,
- - mit Messung der Arbeit und Erzeugung eines elektrischen Signals (Mittels Meßgeber und Steuergerät) und
- - mit Absteuerung des Arbeitsdrucks infolge des elektrischen Signals (mittels elektronisch arbeitenden Geräten)
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Arbeitswiderstand der Arbeit gemessen wird und
- - daß bei Abnahme des Arbeitswiderstandes die Absteuerung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Arbeitswiderstand über den Arbeitsdruck gemessen
wird.
3. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 oder 2
- - mit einem vom Fluid unter Arbeitsdruck beaufschlagten Arbeitskolben (2),
- - mit einer vom Arbeitskolben (2) angetriebenen, mindestens mittelbar mit einem Werkzeug verbundenen Kolbenstange (5),
- - mit einem das Fluid steuernden Elektroventil (18),
- - mit einem, die Arbeit des Arbeitskolbens bzw. der Kolbenstange messenden elektrischen Meßgeber (23) und
- - mit einem elektrischen Steuergerät (Fig. 7) zur Verarbeitung des Meßsignals des Meßgebers (23) zur Steuerung des Elektroventils (18)
dadurch gekennzeichnet,
- - daß als Meßgeber (8) ein den Arbeitsdruck erfassender Druckgeber (23) dient und
- - daß bei Abnehmen des Arbeitsdrucks das Meßsignal vom elektrischen Steuergerät verarbeitet, die Aufsteuerung des Elektroventils (18) bewirkt.
4. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die
Ausbildung als hydropneumatischer Druckübersetzer (17),
wobei der Druck des hydraulischen Hochdruckraums (3),
als Arbeitsdruck gemessen wird.
5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Elektroventil (18) ein Magnetventil
dient.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das elektrische Steuergerät einen
Baustein in Form einer entsprechend Fig. 7 ausgebildeten
elektronischen Schaltung aufweist.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der elektronischen Schaltung (Fig. 7) eine in Fig. 8
dargestellte Platine als gedruckte Schaltung entspricht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995134210 DE19534210A1 (de) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Verfahren zum Beenden eines maschinellen Arbeitsvorgangs (Kraft und Weg) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995134210 DE19534210A1 (de) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Verfahren zum Beenden eines maschinellen Arbeitsvorgangs (Kraft und Weg) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19534210A1 true DE19534210A1 (de) | 1997-03-20 |
Family
ID=7772238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995134210 Withdrawn DE19534210A1 (de) | 1995-09-15 | 1995-09-15 | Verfahren zum Beenden eines maschinellen Arbeitsvorgangs (Kraft und Weg) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19534210A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012008902A1 (de) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Tox Pressotechnik Gmbh & Co. Kg | Hydropneumatische Vorrichtung zur Druckübersetzung und Nietvorrichtung |
Citations (4)
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DE3818264A1 (de) * | 1988-05-28 | 1989-12-07 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum steuern eines antriebszylinders |
DE4212184A1 (de) * | 1992-04-10 | 1993-10-14 | Bosch Gmbh Robert | Hydraulische Steuereinrichtung für einen Arbeitszylinder |
DE4440531A1 (de) * | 1993-11-18 | 1995-05-24 | Volkswagen Ag | Verfahren zur größenmäßigen Ermittlung von Hydraulikdrücken in einer blockiergeschützten Kfz-Bremsanlage |
DE4340519A1 (de) * | 1993-11-29 | 1995-06-01 | Gaertner Stahlbau Gmbh & Co Kg | Kippschalung zum Herstellen von Stahlbeton-Fertigteilen |
-
1995
- 1995-09-15 DE DE1995134210 patent/DE19534210A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8130 | Withdrawal |