EP1269026B1 - Hydraulischer druckübersetzer - Google Patents

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EP1269026B1 EP01940104A EP01940104A EP1269026B1 EP 1269026 B1 EP1269026 B1 EP 1269026B1 EP 01940104 A EP01940104 A EP 01940104A EP 01940104 A EP01940104 A EP 01940104A EP 1269026 B1 EP1269026 B1 EP 1269026B1
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    • F15B2211/775—Combined control, e.g. control of speed and force for providing a high speed approach stroke with low force followed by a low speed working stroke with high force, e.g. for a hydraulic press

Definitions

  • the invention is based on a hydraulic pressure intensifier according to the genus of the main claim.
  • a hydraulic pressure intensifier of the generic type (DE-OS 42 23 411) the piston spindle is used to generate the high pressure of the plunger via a pneumatic drive piston actuated.
  • this pressure intensifier which in some Cases do not exist, or always with certain circumstances is connected and the use of the device by such Makes air supply dependent.
  • DE-OS-40 26 959 discloses an electric motor, via ball screw and corresponding nut driven linear unit with hydraulic Intensifier. However, this design is quite complex.
  • the hydraulic pressure intensifier according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage of simplifying the construction.
  • Lifting forces generated by electrical energy are sufficient for the to generate hydraulic high pressure.
  • the electrical energy in the generated electrical power is controlled, for example, by generating a lower force for the rapid traverse and when the plunger is immersed in the work area and due to the resulting higher pressure or mechanical process, an electrical switchover takes place. Also this is an additional advantage of the inventive solution.
  • Electric motor designed as a linear motor, in which the armature at least indirectly with or with the plunger connected drive spindle and / or the piston rod of the Working piston is connected, so that especially the rapid traverse through the linear forces can take place and where the drive spindle as Armature of the linear motor can serve.
  • Such linear motor on the piston rod can after immersion of the plunger in the working area on the linear motor Holding forces, due to the high pressure ratio, light be overcome, especially with rapid traverse and return stroke a quick adjustment is possible.
  • the rapid traverse before the working stroke and / or after the Return stroke lying at least partially hydraulic causes is provided.
  • the Invention is inside the housing and around the piston rod as well as an annular space bounded by the working piston hydraulic control available.
  • This enabled hydraulic servo function allows the use of known means, such as servo motor and the like.
  • the Invention is in the hydraulic connection between Storage space and annulus, or compensation space each one Control valve arranged, which towards the storage space (5) or annular space (16) guaranteed free flow, however in reverse Direction throttles the flow.
  • a housing 1 of a hydraulic pressure booster is over a working piston 2 a piston rod 3 driven and a hydraulic work space 4 is provided.
  • a Storage space 5 is provided, which with the work space 4 by a Control bore 6 is connected and by a storage piston 7 is limited.
  • a Plunger 8 Coaxial with the accumulator piston 7 is a Plunger 8 provided with a drive spindle 9 connected after a certain stroke in the control hole 6 dips, this locks and the continuation of the Hubes in the workspace 4 one according to the Diameter ratio of plunger 8 and working piston 2 given high pressure.
  • a power stroke via the plunger 8 is generated for machining the workpiece, for example one Punching the same.
  • Fig. 1 is with the Accumulator piston 7 in an axial line with the plunger 8 a Drive spindle 9 attached, which penetrates a linear motor 11, which is arranged outside of the housing 1 and attached to this is.
  • a linear motor 11 which is arranged outside of the housing 1 and attached to this is.
  • Coaxial to Drive spindle 9 is an annular piston 12 axially displaceable on this arranged, which is loaded by a spring 13 and on that delimits a compensation space 14 facing away from the spring 13, which on the other hand is limited by the accumulator piston 7.
  • This compensation space 14 is connected via a line 15 to both Storage space 5 and connected to an annular space 16, the formed between working piston 2, housing 1 and piston rod 3 is.
  • control valves 17 are arranged, each a free flow to the storage space 5 or the annular space 16 ensure, however, the flow in the opposite direction throttle, this throttling is adjustable.
  • Throttling effect during rapid traverse or working stroke of the pressure intensifier on.
  • FIG. 2 The embodiment is also the piston rod 3 only shown in principle operable spindle drive, the particular is designed as a linear motor.
  • Servo motor 19 and an additional reservoir 21 for hydraulic fluid removable.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem hydraulischen Druckübersetzer nach Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten hydraulischen Druckübersetzer der gattungsgemäßen Art (DE-OS 42 23 411) wird zur Erzeugung des Hochdrucks die Kolbenspindel des Tauchkolbens über einen pneumatischen Antriebskolben betätigt. Hierdurch besteht eine direkte Abhängigkeit von einer pneumatischen Versorgung dieses Druckübersetzer, die in manchen Fällen nicht gegeben ist, bzw. stets mit gewissen Umständen verbunden ist und den Einsatz des Gerätes von einer solchen Luftversorgung abhängig macht.
DE-OS-40 26 959 offenbart eine elektromotorisch, über Kugelrollspindel und entsprechende Mutter angetriebene Lineareinheit mit hydraulischen Druckübersetzer. Diese Bauweise ist aber ziemlich aufwendig.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Der erfindungsgemäße hydraulische Druckübersetzer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, die Bauweise zu vereinfachen. Bereits geringe, über elektrische Energie erzeugte, Hubkräfte genügen, um den hydraulischen Hochdruck zu erzeugen. Hierbei ist durchaus denkbar, dass auch die durch die elektrische Energie in den elektrischen Arbeitsmitteln erzeugte Antriebskraft gesteuert wird, beispielsweise indem für den Eilgang eine geringere Kraft erzeugt wird und bei Eintauchen des Tauchkolbens in den Arbeitsraum und aufgrund des dadurch dort gegebenen höheren Drucks, bzw. mechanischen Vorgangs, eine elektrische Umschaltung erfolgt. Auch dies ist ein zusätzlicher Vorteil der erfinderischen Lösung.
Nach der Erfindung ist der Elektromotor als Linearmotor ausgebildet, bei dem der Anker mindestens mittelbar mit dem Tauchkolben oder der mit diesem verbundenen Antriebsspindel und/oder der Kolbenstange des Arbeitskolbens verbunden ist, so dass vor allem der Eilgang durch die Linearkräfte erfolgen kann und wobei die Antriebsspindel als Anker des Linearmotors dienen kann. Bei der Verwendung eines solchen Linearmotors an der Kolbenstange können nach Eintauchen des Tauchkolbens in den Arbeitsraum am Linearmotor gegebene Haltekräfte, aufgrund der hohen Druckübersetzung, leicht überwunden werden, wobei vor allem beim Eilgang und Rückhub eine schnelle Verstellung möglich ist.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der vor dem Arbeitshub liegende Eilgang und/oder nach dem Arbeitshub liegende Rückhub mindestens teilweise hydraulisch bewirkt.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb des Gehäuses und um die Kolbenstange sowie begrenzt durch den Arbeitskolben ein Ringraum zur hydraulischen Steuerung vorhanden. Die hierdurch ermöglichte, hydraulische Servofunktion lässt die Anwendung bekannter Mittel, wie Servomotor und dergleichen zu.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht zwischen Ringraum und Speicherraum eine hydraulische Verbindung.
Nach einer diesbezüglichen zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist um die Antriebsspindel ein zur Antriebsspindel und zum Gehäuse hin abgedichteter Ringkolben axial verschiebbar angeordnet, welcher einen, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, Ausgleichsraum zum Speicherkolben hin begrenzt und welcher auf der dem Speicherkolben abgewandten Seite durch eine den Hydraulikniederdruck bestimmenden Feder belastet ist, und welcher mit der hydraulischen Verbindung verbunden ist. Dieser Ausgleichsraum 14 bewirkt aufgrund der Feder einen gleichmäßigen Druck im Speicherraum und im Ringraum, zumindest während des Rückhubs.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der hydraulischen Verbindung zwischen Speicherraum und Ringraum, bzw. Ausgleichsraum jeweils ein Steuerventil angeordnet, welches zum Speicherraum (5) bzw. Ringraum (16) hin einen freien Durchfluß gewährleistet, hingegen in umgekehrter Richtung den Durchstrom drosselt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein hydroelektrischer Druckübersetzer im Längsschnitt und
  • Fig. 2 stark vereinfacht ein entsprechendes Alternativbeispiel.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Die bei den beiden Ausführungsbeispielen vorhandenen gleichen Bauteile oder Bauteile gleicher Funktion sind im Folgenden mit derselben Bezugsziffer bezeichnet.
    In einem Gehäuse 1 eines hydraulischen Druckübersetzers ist über einen Arbeitskolben 2 eine Kolbenstange 3 angetrieben und ein hydraulischer Arbeitsraum 4 vorgesehen. Außerdem ist ein Speicherraum 5 vorgesehen, der mit dem Arbeitsraum 4 durch eine Steuerbohrung 6 verbunden ist und durch einen Speicherkolben 7 begrenzt ist. Koaxial mit dem Speicherkolben 7 ist ein Tauchkolben 8 vorgesehen, der mit einer Antriebsspindel 9 verbunden ist, der nach Zurücklegung eines bestimmten Hubes in die Steuerbohrung 6 taucht, diese sperrt und bei Fortsetzung des Hubes im Arbeitsraum 4 einen entsprechend dem Durchmesserverhältnis von Tauchkolben 8 und Arbeitskolben 2 gegebenen Hochdruck erzeugt. Während eines ersten Hubes, nämlich dem Eilgang, wird die Kolbenstange 3 an das Werkstück herangefahren, wonach dann über den Tauchkolben 8 ein Krafthub erzeugt wird zur Bearbeitung des Werkstücks, beispielsweise einer Stanzung derselben.
    Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Speicherkolben 7 in axialer Linie mit dem Tauchkolben 8 eine Antriebsspindel 9 befestigt, die einen Linearmotor 11 durchdringt, der außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und an diesem befestigt ist. Sobald die Kolbenstange 3 den Eilhub beendet hat und der Tauchkolben 8 in die Steuerbohrung 6 getaucht ist, wird der Hub dieses Tauchkolbens 8 über den Linearmotor fortgesetzt, zur Erzeugung eines Hochdrucks im Arbeitsraum 4 und einem entsprechenden Vorschub der Kolbenstange 3. Koaxial zur Antriebsspindel 9 ist auf dieser ein Ringkolben 12 axial verschiebbar angeordnet, der durch eine Feder 13 belastet ist und der auf jener der Feder 13 abgewandten Seite einen Ausgleichsraum 14 begrenzt, welcher andererseits durch den Speicherkolben 7 begrenzt ist. Dieser Ausgleichsraum 14 ist über eine Leitung 15 sowohl mit dem Speicherraum 5 als auch mit einem Ringraum 16 verbunden, der zwischen Arbeitskolben 2, Gehäuse 1 und Kolbenstange 3 gebildet ist. In den Leitungsabschnitten einmal zum Ringraum 16 als auch zum Speicherraum 5 sind Steuerventile 17 angeordnet, die jeweils zum Speicherraum 5 bzw. Ringraum 16 hin einen freien Durchfluß gewährleisten, hingegen in umgekehrter Richtung den Durchstrom drosseln, wobei diese Drosselung einstellbar ist. Während der Strom zu diesen Räumen dem Rückhublauf der Einrichtung dient, tritt die Drosselwirkung beim Eilgang bzw. Arbeitshub des Druckübersetzers auf.
    Bei dem in Fig. 2 nur sehr vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die Kolbenstange 3 über einen nur prinzipiell dargestellten Spindeltrieb 18 betätigbar, der insbesondere als Linearmotor ausgebildet ist. Außerdem sind in Fig. 2 ein Servomotor 19, und ein zusätzlicher Speicher 21 für Hydraulikflüssigkeit entnehmbar.
    Bezugszahlenliste
    1
    Gehäuse
    2
    Arbeitskolben
    3
    Kolbenstange
    4
    Arbeitsraum
    5
    Speicherraum
    6
    Steuerbohrung
    7
    Speicherkolben
    8
    Tauchkolben
    9
    Antriebsspindel
    10 11
    Linearmotor
    12
    Ringkolben
    13
    Feder
    14
    Ausgleichsraum
    15
    Leitung
    16
    Ringraum
    17
    Steuerventil
    18
    Spindeltrieb
    19
    Servomotor
    20 21
    Speicher
    22
    Motor
    23
    Spindeltrieb
    24
    Spindel

    Claims (5)

    1. Hydraulischer Druckübersetzer
      mit einem in einem Aggregatsgehäuse (1) angeordneten Arbeitsraum (4) für wechselnde Drücke, nämlich einem niederen Speicherdruck für einen Eilgangsvorlauf und einem Rückhub sowie einem hohen Arbeitsdruck für einen Arbeitshub,
      mit einem den Arbeitsraum (4) stirnseitig begrenzenden und durch den Arbeitsdruck im Arbeitsgehäuse (1) für den Arbeitshub betätigbaren Arbeitskolben (2), welcher durch eine Kolbenstange (3) nach außerhalb des Gehäuses (1) geführt ist,
      mit einem mit dem Arbeitsraum (4) hydraulisch verbindbaren, in einem Zylinderraum des Gehäuses (1) angeordneten Speicherraum (5), aus dem während des Eilgangs Hydrauliköl unter Speicherdruck in den Arbeitsraum (4) strömt und beim Rückhub wieder zurück strömt,
      mit einem als Hochdruckerzeuger betätigbaren nach dem Eilgang in den Arbeitsraum (4) tauchenden, eine Antriebsspindel (9) aufweisenden Tauchkolben (8) und
      mit einem Antrieb des Tauchkolbens (8) auf der der Arbeitsraum (4) abgewandten Seite für den Eilgang als auch den Arbeitshub zur Erzeugung des hohen Arbeitsdrucks
      dadurch gekennzeichnet,
      dass der Tauchkolben (8), bzw. die Antriebsspindel (9), mindestens für den Arbeitshub durch einen elektrischen Linearmotor (11, 18, 22, 23) angetrieben wird und
      dass der Anker dieses elektrischen Linearmotors (11) mit dem Tauchkolben (8) und/oder der Kolbenstange (3) des Arbeitskolbens (2) verbunden ist.
    2. Druckübersetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) und um die Kolbenstange (3), sowie begrenzt durch den Arbeitskolben (2), ein Ringraum (16) zur hydraulischen Steuerung, insbesondere für den Rückhub vorhanden ist.
    3. Druckübersetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ringraum (16) und Speicherraum (5) eine hydraulische Verbindung (15) besteht.
    4. Druckübersetzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass um die Antriebsspindel (9) ein zur Antriebsspindel und zum Gehäuse (1) hin abgedichteter Ringkolben (12) axial verschiebbar angeordnet ist, welcher einen, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, Ausgleichsraum (14) zu einem Speicherkolben (7) hin begrenzt und welcher auf der dem Speicherkolben (7) abgewandten Seite durch eine den Hydraulikniederdruck bestimmenden Feder (13) belastet ist, und welcher mit der hydraulischen Verbindung (15) verbunden ist.
    5. Druckübersetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der hydraulischen Verbindung zwischen Speicherraum (5) und Ringraum (16), bzw. Ausgleichsraum (14) jeweils ein Steuerventil (17) angeordnet ist, welches zum Speicherraum (5) bzw. Ringraum (16) hin einen freien Durchfluß gewährleistet, hingegen in umgekehrter Richtung den Durchstrom drosselt.
    EP01940104A 2000-03-27 2001-03-26 Hydraulischer druckübersetzer Expired - Lifetime EP1269026B1 (de)

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    DE10014763 2000-03-27
    DE10014763 2000-03-27
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    Publication Number Publication Date
    EP1269026A2 EP1269026A2 (de) 2003-01-02
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    JP (1) JP2004503702A (de)
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