EP2183096A1 - Drive system for hydraulic presses - Google Patents

Drive system for hydraulic presses

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Publication number
EP2183096A1
EP2183096A1 EP08801211A EP08801211A EP2183096A1 EP 2183096 A1 EP2183096 A1 EP 2183096A1 EP 08801211 A EP08801211 A EP 08801211A EP 08801211 A EP08801211 A EP 08801211A EP 2183096 A1 EP2183096 A1 EP 2183096A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
counter
plunger
pressure
holding
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08801211A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Wieber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2183096A1 publication Critical patent/EP2183096A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/24—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • B30B15/245—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam using auxiliary cylinder and piston means as actuating members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/24—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the movement of a plurality of actuating members to maintain parallel movement of the platen or press beam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/22—Synchronisation of the movement of two or more servomotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7114—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators

Definitions

  • the invention relates to a drive system for hydraulic presses. These are versatile because of their usually large working stroke and the forming force available throughout the stroke, but also have a number of disadvantages. For example, presses are used with a large stroke for forming tasks that require only a short stroke, such as cutting or punching, so make the compressibility of the hydraulic fluid and the elastic deformation of the press frame negative impact, which must be required to build up the required forming force additionally required pressure fluid volume provided by the pump, thus increasing the cycle time.
  • a parallel control device is further known in the Schmidthaltezlinder are connected to the pressure chambers of two rigidly connected Gleichgangzylinder, whereby in this way in conjunction with a servo valve, a parallel movement of the plunger is achieved.
  • this device ensures no constant bias of the press frame, both when used on mechanical presses and on hydraulic presses thus subject to the press frame during the stroke elastic deformations.
  • the invention is based on the object to provide a drive system for hydraulic presses, which allows independent of the particular forming force constant bias of the press frame and thus precise guidance of the plunger, independent of the respective forming force high efficiency especially for short strokes offers , a force-neutral parallel control allows a high eccentric loading of the plunger allows, and in addition has a significantly reduced cutting energy.
  • a drive system presses offer compared to prior art hydraulic presses thus a universal applicability for a variety of forming processes, reduced wear and good accessibility of the tools, reduced energy consumption and increased output, especially in short-stroke forming processes. It can be dispensed with a particularly rigid design of the press frame, which in addition material can be saved.
  • the effective direction of which is opposite to the closing force acting on the ram.
  • the transmission of the counter-holding forces on the plunger can be done, for example, by corresponding pressure-resistant force-transmitting components that allow easy replacement or by force and / or positive-acting adjustment adjustment to the respective tool installation height, by acting directly on the plunger piston rods of the counter-holding cylinder or, in the event that the counter-holding cylinders are an integral part of the tool, through the upper tool connected to them.
  • the drive system according to the invention has at least one hydraulic coupling device, which has two pressure chambers which are separated from one another as free of leakage as possible, at least by a movable separating element.
  • the hydraulic coupling device has at least one device for introducing an external force, which allows a transmission of this force to the movable separating elements or the.
  • a pressure chamber of the hydraulic coupling device is connected to the pressurized space or chambers of the ram cylinder subjected to constant pressure, while the other pressure chamber is connected to the pressure space or chambers of the counter-holding cylinder or cylinders.
  • Pressure chambers prevailing pressures thus act two forces or force components on the one or more separators, and thus also on the associated device for introducing an external force.
  • the respective pressure chambers do not necessarily have to be directly connected with each other here, this connection can also be indirectly, e.g. via additional pressure booster.
  • additional pressure booster can e.g. be advantageous if the counter-holding cylinders are an integral part of the tool and they are to be operated to reduce the size of a higher pressure than the plunger cylinder, the pressure booster allow this the use of hydraulic coupling devices in which the movable separating element has the same effective areas for both pressure chambers.
  • the press if necessary, initially closed so far until the plunger rests on the piston rods or other components of the counter-holding cylinder, which may be made by appropriate means a mechanical and / or hydraulic adjustment to the installation height of the tool can. Subsequently, the pressure build-up takes place in the ram circle, whereby this pressure is kept constant or at least approximately constant by corresponding devices during a complete stroke as well as over several successive strokes.
  • the closing force generated thereby by the plunger cylinder now also acts on the pistons of the counter-holding cylinder, neglecting friction, gravitational and deformation forces and with the same active surfaces of the pressure in the ram circle thus generates an equal pressure in the counter-holding cylinders.
  • the movable separating element has the same size effective areas in both pressure chambers and the effective areas of ram cylinder and counter-holding cylinders are also the same size is, apart from the pressure differences in the Counter-holding cylinders caused volume changes, the plunger circuit neither removed nor supplied pressurized fluid, whereby the design of the means for keeping constant the pressure in the ram circle simplified accordingly.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the drive system in which the required force is hydraulically generated on the movable separating elements and which enables a force-neutral parallel control of the plunger;
  • Fig. 2 shows an exemplary embodiment of the drive system in which the force required on the movable separating elements is mechanically and / or hydraulically generated and in which the plunger movement can be effected by the superposition of the movements of multiple drives;
  • Fig. 3 shows an embodiment of the drive system in which the required force is hydraulically generated on the movable separating elements, the press is used for deep drawing in return method and while the force introduced by the drawing punch in the plunger force can be at least partially compensated by the movable separating elements;
  • Fig. 4 shows an embodiment of the drive system which is designed for large working strokes and also allows fast closing and opening movements of the plunger without the need for movement of the movable separating elements is required;
  • Fig. 5 shows an embodiment of the drive system which is very efficient especially in the operation of cutting tools and also can easily be retrofitted to existing, single or multiple acting conventional hydraulic presses.
  • the illustrated in Fig. 1 hydraulic press consists of a press frame 1, a movably guided in this plunger 2 and connected to this, located in the press main double-acting plunger cylinder 6, the forces required for the closing and ⁇ ffhungsterrorism and the forming operation in conventional operation generated and introduced into the plunger 2, while the control of the plunger cylinder 6 via a conventional hydraulic press control 7 in conjunction with a main pump 8, this control is shown here greatly simplified.
  • the press shown here is basically also suitable for forming processes with a long forming path, such as thermoforming, the here usually on universally applicable hydraulic presses existing auxiliary equipment such as pulling device, ejector, etc. are not shown here for reasons of clarity.
  • the plunger 2 is first lowered by means of the conventional press control 7 until it is supported by the force-transmitting components 10 on the piston rods of the counter-holding cylinders 9, wherein these are here in the press bed and their piston rods by appropriate Cutouts in the press table 3 protrude.
  • An adaptation to different mounting heights of the forming tools 4 can be done here, for example, by simple replacement or force and / or positive acting adjustment of the force-transmitting components 10, corresponding devices are known, for example, for adjusting the cutting impact damping from conventional press construction.
  • these hydraulic coupling devices 17 consist of two flanged-parallel cylinders, which are connected via a common piston rod rigidly interconnected pistons same annular surfaces here as movable separating elements 18a, 18b, further serves the common piston rod as a device for the introduction of an external force 19c on the separating elements 18th
  • the generation of external force on the movable separating elements 18 by a hydraulic drive cylinder 20 this is carried out here as Differentialzy cylinder and flanged directly to the two coupling devices 17 a, 17 b, resulting from the use of the common piston rod 19 c thus an advantageous, extremely compact and stiff drive unit.
  • the control of the drive cylinder 20 via the control valve 21, the pressure fluid flow required for this is provided in the embodiment shown here by the already existing for the conventional operation of the press main pump 8
  • the gravitational force acts on the plunger 2 in the illustrated here upper piston press, this is additionally introduced via the force-transmitting components 10 in the counter-holding cylinder 9, whereby the pressure in the counter-holding cylinders 9 by a certain amount the pressure in the ram 13 increases.
  • the pressures in the counter-holding cylinder 9 now act respectively on the left sides of the two pistons 18a, 18b, while the pressure in the ram circle 13 acts on the right sides.
  • the pressure fluid volumes removed by the movement of the movable separating elements 18 from the counter-holding cylinders 9 and supplied to the ram circle 13 correspond exactly to the product of the respectively connected active surfaces and this stroke, with the given design of the active surfaces of the ram cylinder 6, counter-holding cylinders 9 and movable Separating elements 18 is the pressure accumulator 16 thus removed at constant pressures neither pressure fluid nor supplied. If a force acting in the direction dl is exerted on the common piston rod 19c by corresponding activation of the control valve 21 by the drive cylinder 20, this force leads to an increase in volume and thus to a relaxation or pressure reduction of the pressure fluid in the counter-holding cylinders 9, the pressure accumulator 16 takes while the the the pressure accumulator 16
  • Plunger circuit supplied pressure fluid quantity and thus keeps the pressure in the ram circuit 13 at least approximately constant.
  • the height of the pressure difference depends on the active surfaces of the piston 18 and the force introduced by the drive cylinder 20, while the force exerted on the forming tool 4 and thus on the workpiece S force of the difference between the closing force and counter-holding force and thus the product of the generated pressure difference and the active surfaces of the counter-holding cylinder 9 depends. If the force exerted on the workpiece 5 now exceeds the required forming force, the force generated by the drive cylinder 20 shifts the common piston rod 19c further in the direction d1, and the plunger 2 carries out the working stroke.
  • the force exerted on the forming tool 4 and thus on the workpiece 5 in this case depends only on the hydraulic mechanismsssens and the force introduced into the movable separating elements 18 force, a regulation and limitation of the force exerted on the workpiece 5 force can thus via a corresponding control of Forces of the drive cylinder 20 take place, the pressure in the ram circle 13 and thus the closing force generated by the plunger cylinder 6 has no influence and can thus be kept at a constant, at least sufficiently high value for the forming process, causing the
  • Another significant advantage of the embodiment shown here is the use of two hydraulic coupling devices 17a, 17b with rigid coupling and common drive 20 for generating the external force and the separate assignment of a group of counter-holding cylinders 9a, 9b to each of these hydraulic coupling devices 17, this arrangement ensures a largely parallel closing of the plunger 2 during the forming process.
  • the forming tool 4 for example, a composite tool, while one-sided is driven to block, gravitational and frictional forces are neglected.
  • the force to be applied by the drive cylinder 20 regardless of the degree of off-center loading, continues to be proportional to the actual forming force required.
  • the forming force to be applied by the counter-holding cylinders 9a is 50% and that of the
  • Counteracting cylinders 9b applied forming force 0% of the press nominal force, so the force acting on the movable partition member 18a pressure difference reaches its maximum value, while the acting on the movable partition member 18b pressure difference is zero.
  • the applied by the drive cylinder 20 and introduced into the common piston rod 19c force is thus also only 50% of the force required to generate the press rating, resulting in optimum efficiency.
  • the compensation cylinder 25 here consists of two piston rod side fixedly interconnected differential cylinders with a common piston rod 25b, the two sealed annular spaces are each connected to a group of Gegenhaltezylindern 9a, 9b, while the two piston-side connections are guided to the corresponding terminals 26 of the control valve , If an off-center load now leads to different pressures in the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b, the resulting different compression of the
  • the control electronics detects this ram tilting and compensates for the difference in volume caused by the pressure difference by a corresponding displacement of the piston 25a connected via the common piston rod 25b of the compensation cylinder 25.
  • Decreases due to off-center loading e.g. the pressure in the two left counter-holding cylinders 9a, there is a displacement of the piston 25a in direction d2 the two right Jacobhaltezylindern 9b is thus supplied to a certain pressure fluid volume, while the two left Jacobhaltezylindern 9a at the same time a corresponding amount is removed, by the different pressure In the two groups of counter-holding cylinders 9a, 9b caused plunger tilt is thus compensated.
  • the active parallel control must compensate only in the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b and the associated pressure chambers caused by compression or decompression volume changes, with correspondingly low pressure fluid volumes thus only small compensation volumes are needed, creating a highly dynamic control is possible.
  • the pressure fluid supply for the control valve 26 takes place in the embodiment shown here from the ram 13, by the large compression volume and the already existing pressure accumulator 16 this supports the dynamics of the control process, the feed pump 14 in this case consumes the consumed during the control process pressure fluid to the ram circuit 13 again ,
  • both the passive and the active parallel control can act in more than one plane.
  • the pressure fluid volumes present in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers are reduced to a minimum, since a shorter cycle time and higher efficiency are achieved due to the reduced compression volumes. In the embodiment shown here, this is done by the common
  • Piston rod 19 is first moved through the drive cylinder 20 until it stops in direction d2. After opening the check valves 24, the pressure fluid present in the counter-holding cylinders 9 is now displaced into the tank by the force acting on the plunger 2 gravitational force or the spring return, until the pistons are at the bottom stop. Will now, with still open check valves 24, the common
  • Piston rod 19 as far as in the direction dl process by the drive cylinder 20, as is required for each required ram stroke, the required pressure fluid is sucked through the open check valves 24 from the tank, after closing the check valves 24 is thus a defined, for the required ram stroke just sufficient amount of pressure fluid in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers.
  • the required e.g. located on the drive cylinder 20 displacement sensor and the corresponding control device for controlling the control valve 21 are not shown here for reasons of clarity. Any necessary adaptation to different tool installation heights can be done by replacing or adjusting the force-transmitting components 10. It is also understood that the pressure fluid volumes in the pressure medium lines between the counter-holding cylinders 9 and the hydraulic coupling devices 17 should also be reduced to a minimum.
  • the drive cylinder 20 can continue to be used for a controlled reduction of the cutting impact energy. Is brought as soon as possible after the material has broken off, for example, by corresponding, not shown, or acceleration sensors, the control valve 21 for the drive cylinder 20 in the locked center position, then increases as the displacement of the common piston rod 19 in the direction dl the pressure on the annulus side of Drive cylinder 20 except for the pressure set on the pressure relief valve 22, while at the same time the pressure drops on the piston side.
  • the common housing of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b is supported here also on the piston rod 29a of a double-acting, also fixedly mounted and here designed as a differential cylinder force limiting cylinder 29, whereby a common piston rod 19c axial displacement of the hydraulic coupling devices 17 is made possible.
  • Piston rod 19c is now transmitted by the two associated movable separating elements 18 on the counter-holding cylinder 9 and thus on the plunger 2, the path-time diagram of the plunger movement, the energy available per stroke and the dependent on the position of the eccentric 28a on the plunger. 2 available power thus largely correspond to a mechanical eccentric press.
  • a favorable ratio between the force generated by the eccentric 28 and the plunger 2 available force can be achieved in this case, designed for the case of the eccentric 28 for a large stroke at relatively small forces this can be designed according to cost Nevertheless, the hydraulic transmission ratio still allows a high forming force at a correspondingly shorter ram stroke.
  • the force limiting cylinder 29 serves in this case.
  • the annular space side is connected to the tank, to limit the force this is thus operated here as a single-acting cylinder.
  • the force introduced via the connecting rod 28c into the common piston rod 19c of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b also acts on the common housing and, via the piston rod 29a connected thereto, on the pressure differences caused thereby at the movable separating elements 18a, 18b Piston of the force limiting cylinder 29. If this force exceeds the product of the piston surface and the pressure set on the pressure limiting valve 30, then the piston displaces the hydraulic fluid contained therein, and the piston rod 29a moves in the direction dl.
  • the effect of the force limit can also be used particularly advantageous for certain forming processes, such as a displacement of the bottom dead center in the direction of the closed forming tool 4 can be achieved when embossing by adapting the force-transmitting components 10, thereby in the eccentric drive 28 shown here, the forming tool 4 are kept closed for a determinable time with a constant force. If in this case the piston side of the force limiting cylinder 29 connected to a corresponding biased pressure accumulator, not shown, the force applied during the closing phase by the eccentric 28 energy for displacement of the piston rod 29a in the direction dl this can be supplied again during the opening phase. Except by the force limiting cylinder 29 shown here, the limit of the
  • Eccentric drive 28 in the hydraulic coupling devices 17 introduced force also carried elsewhere, e.g. by mechanical friction clutches.
  • the press can thus be used for example during operation on the conventional press control 7 for deep drawing, while in operation by means of the drive system according to the invention the ram drive either via the eccentric 28 with additional force limit, the eccentric 28 with superimposed movement of the actively operated force limiting cylinder 29 or, by setting the eccentric 28a, for example in the 180 ° position, can be done only on the actively operated force limiting cylinder 29.
  • the stroke rate, stroke, ram kinematics as well as the force available on the plunger 2 can thus be optimally adapted to the particular forming task and enable maximum output with simultaneously high efficiency.
  • the required external force can also be introduced by other known from the mechanical press construction types of drive in the movable separating elements 18, for example by Articulated drives, toggle or modified toggle drives, etc., whereby the kinematics of the plunger movement can be optimized for the respective forming task.
  • Another advantage of the drive system according to the invention can be achieved in that the ratio of the active surfaces between plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9 is changed.
  • the gravitational force in addition to the closing force, the gravitational force also acts on the plunger 2 and thus on the counter-holding cylinders 9, which leads to an increase in pressure in the pressure chambers of the counter-holding cylinders 9.
  • this leads to a force in the direction d 1 on the common piston rod 19 c, which was used there for rapid closing of the tappet 2 in the case of corresponding area ratios.
  • FIG. 3 illustrates a further advantageous embodiment of the drive system according to the invention.
  • This press shown here is equipped with a forming tool 4 for the combined cutting-train process, the drawing die 4c serves as a cutting punch, while the lower die 4a the function of cutting die and Sheet holder takes over. in the
  • Press bed is the drawing device 33, which is shown here as a differential cylinder, which is connected via the piston rod with the drawing punch 34, the control via the associated directional control valve 35, the auxiliary devices shown in the other embodiments, such as active parallel control 25, 26, check valves 24 for the counter-holding cylinder 9, etc. are not shown here for reasons of clarity, but an additional hydraulic device for cutting impact damping, consisting of the two creeper valves 37 for flow limitation and the associated pressure relief valves 38. In the off state, the creep valves 37 allow free flow in both Directions and have no influence on the operation. But if these, e.g.
  • valves 37, 38 should be connected via the shortest possible pressure medium lines with the counter-holding cylinders 9, preferably therefore each counter-holding cylinder 9 own valves 37, 38 are assigned, the pressure build-up in the counter-holding cylinders 9 and thus the delay of the plunger 2 thus happens almost immediately after the material is broken.
  • this type of cutting shock damping if after cutting further forming operations are to take place, such as here the deep drawing.
  • the piston-side pressure chamber of the pulling device 33 is connected to the annulus of the device for compensating the punching force 36, this is designed as a differential cylinder wherein the piston 36a is connected to the common piston rod 19c of the hydraulic coupling devices 17, the piston-side pressure chamber the device for compensating the punching force 36 is connected to the surrounding atmosphere and can therefore be neglected in terms of power.
  • the cutting operation by means of the counter-holding cylinders 9 has already taken place, the cut-out blank 5a is located between the drawing die 4c and the lower tool 4b serving as a blank holder.
  • the pistons 18a, 18b, 36a have the same annular surfaces, the sum of the active surfaces of the counter-holding cylinders 9 in the counter-holding direction equal to the effective area of the plunger cylinder 6 in the closing direction, as well as the effective surface of the pulling device 33 in the drawing direction equal Half of the effective surface of the plunger cylinder 6 in the closing direction.
  • This pressure now also acts on the annular surface of the Piston 36a and thus generates in the common piston rod 19c a force in the direction dl which, in still missing introduction of an external force, a pressure drop in the counter-holding cylinder 9 and thus a reduction in the Holding force causes.
  • the pressure in the pulling device 33 caused by the drawing process increases, for example, to the value of the pressure in the ram circle 13, the pressure in the counter-holding cylinders 9 drops to half the pressure in the ram circle 13 at the given active surfaces, as a result of which the counter-holding force is exactly equal to that of the drawing device 33 generated stamping force is reduced.
  • the force introduced by the pulling device 33 in the plunger 2 force can be compensated by the force on the piston 36 a.
  • This can also be achieved, for example, by enlarging the annular surface of the piston 36a, that the reduction in the counter-holding force caused by the pressure in the pulling device 33 is greater than the stamping force generated by the pulling device, characterized practicing the plunger 2 during the drawing process additionally one of Stamping force proportional sheet holding force on the blank 5a, without the introduction of an external force by the drive cylinder 20 is required here.
  • the active parallel control 25, 26 shown in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is furthermore used, this can be used to specifically change the pressures and thus the sheet holding forces in the individual groups of counter-holding cylinders 9a, 9b and thus, for example, the deep-drawing of asymmetrical To enable sharing. Due to the small compression volumes, rapid pressure changes are possible with small volume flows.
  • the press shown here can thus, with a suitable design of the hydraulic control 35 for the pulling device 33 and the stroke of the ram cylinder 6, both for conventional deep drawing me passive die cushion, deep drawing inelleszugvon with active die cushion, deep drawing in the cutting-train process , as well as for the operation of cutting, punching, compounding, progressive tools, etc., ensuring in all applications high efficiency, high output and high flexibility in terms of permissible installation heights and good accessibility of the forming tools 4.
  • Fig. 4 shows an embodiment of the drive system according to the invention, which is also suitable for large forming paths and in which fast closing and / or opening movements of the plunger 2 can be done without the movement of the movable separating elements 18 is required for this purpose.
  • the generation of the external force, in this case a torque is effected here by two electric motors 39, wherein each motor is associated with a respective hydraulic coupling device 17a, 17b.
  • the two coupling devices 17a, 17b exist here from two adjustable axial piston pumps for the closed circuit, the volume flow and conveying direction can be controlled by a corresponding adjustment.
  • the movable separating elements 18 thus consist of the piston of the axial pump engines, not shown here, the introduction of external force on the separating elements via the introduced into the drive shafts 19 a, 19 b torque in conjunction with the swash plates, shoes, etc. also not shown here
  • the differential check valve 11 instead, this embodiment has a proportional control valve 40 for controlling the fast closing and opening movements, which takes place here via the annulus side of the plunger cylinder 6.
  • this embodiment has two lock-up valves for the hydraulic coupling devices 42 which produce a direct connection between the ram circle 13 and the counter-holding cylinders 9 in the controlled state, and two pressure relief valves 41, which the maximum difference between the pressure in the ram circle 13 and the pressure in the Limit counter-holding cylinders 9.
  • section I shows the press in a wide open condition, as may be required for insertion or transfer operations.
  • the lock-up valve 42 is opened here, whereby the pressure fluid between the ram circle 13 and the counter-holding cylinders 9 regardless of the hydraulic
  • Coupling devices 17 can be freely exchanged. At the same area ratios of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9, the forces generated by them are in equilibrium, which in addition to the plunger 2 and the parts connected to it such as upper tool 4a and piston rod and piston of the plunger cylinder 6 acting gravitational force generated at locked control valve 40, a pressure increase in the annular space of the plunger cylinder 6, the plunger 2 is thereby held in the open position.
  • Pressure limiting valves 41 here two functions. On the one hand they limit the maximum pressure difference between ram circle 13 and counter-holding cylinders 9 and thus, regardless of the pressure in the ram circle 13, the maximum forming force, on the other hand they prevent cavitation in the axial piston pumps used here as hydraulic coupling 17 cavitation due to a low pressure in the counter-holding cylinders 9 occurs.
  • the opening of the press can be done in two ways. If greater forces are required for opening, e.g. due to existing Abstreifin, first, the conveying direction of the hydraulic coupling devices 17 can be reversed, the opening force is generated by the resulting pressure increase in the counter-holding cylinders 9, after the stripping operation then the lock-up valves 42 are opened again and the rapid opening stroke takes place by the pressurization of the annulus side the plunger cylinder 6 via the control valve 40, the hydraulic fluid is thereby circulated again by the plunger cylinder 6 via the lock-up valves 42 in the counter-holding cylinder 9.
  • the rapid opening movement can be initiated directly by opening the lock-up valves 42 and pressurizing the annular space side of the ram cylinder 6, in which case a reversal of the conveying direction of the hydraulic coupling devices 17 is not required.
  • the hydraulic coupling devices 17a, 17b can thus be positioned closer to the respective counter-holding cylinder or the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b, which a further reduction of the compression volume leads.
  • the maximum available replacement volume of the hydraulic coupling devices 17 is not limited by the mechanical dimensions of the coupling devices, as e.g. when using hydraulic cylinders is the case. This allows a correspondingly compact construction of the hydraulic coupling devices 17, in particular for large forming paths, a conventional press control 7 can therefore be omitted in this embodiment, even when used for forming operations with a long stroke.
  • Volumetric flow and conveying direction can be controlled by appropriate control of the servo motors and these can be used simultaneously for the compensation of leaks between the two pressure chambers of the hydraulic coupling device 17. Furthermore, there is the possibility, as already mentioned in the description of Fig.2, by appropriate Changing the area ratios between the plunger cylinder 6 and the counter-holding cylinders 9 to vary the forces generated thereby.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the drive system according to the invention, which has a very high efficiency, especially when using cutting tools.
  • the hydraulic coupling device 17 here consists of two stationary mounted single-acting differential cylinders, serving as movable separating elements piston 18a, 18b are firmly connected to each other by means of the piston rod 19.
  • the generation of the external force is done here by a likewise fixedly mounted and designed as a servo motor electric drive 45, wherein the torque generated by it is introduced here via the pinion in the toothing serving here as means for introducing an external force piston rod 19 and so on corresponding force in the movable separating elements, that is, the two pistons 18a, 18b, is introduced, the limitation of the maximum forming force can thus be effected by a corresponding limitation of the torque of the servomotor 45.
  • the generation and transmission of the force can of course be done differently, for example by means of a torque motor in conjunction with a ball screw and a corresponding nut. As in the embodiment of FIG.
  • the movable dividing elements 18 are here only on one side pressurized, the force balance is in this case via the piston rod 19.
  • the two of the pistons 18a, 18b generated and acting on the piston rod 19 forces cancel each other at different effective surfaces of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9 and the associated different pressures at the same closing and Jacobhalte practitionern, an additional pressure booster is not needed in this case.
  • the counter-holding cylinders 9 are in this embodiment an integral part of the tool, so are located between the upper tool 4a and lower tool 4b, preferably here again four counter-holding cylinder 9 to install in the corner regions of the tool.
  • the passive parallel control is also omitted in this exemplary embodiment. Furthermore, there are in the pressure lines between the coupling device 17 and those associated with their counter-holding cylinders 9 each a burst safety valve 46 and, in parallel, depending a pilot-operated check valve 47, only two counter-holding cylinder 9 and two respective valves 46, 47 shown due to the section here ,
  • the burst safety valves 46 are set so that they just do not trigger at the desired forming speed, they can be bridged by controlling the pilot-operated check valves 47, which allows a fast closing of the tool 4 without a premature response of the pipe safety valves 46.
  • the valves 46, 47 are to be arranged as close as possible to the respective counter-holding cylinders 9 in order to reduce the incipient cutting energy.
  • the press is just at the beginning of Umformhubes, the pilot-operated check valves 47 are closed, the servo motor 45 rotates clockwise, thus generating a force on the piston rod 19, which moves the two movable separating elements 18a, 18b in the direction d2 , The counter-holding cylinders 9 is thereby removed via the still open pipe safety valves 46 pressure fluid, the pressure difference thus generated reaches a sufficient value of the associated with the upper tool 4a cutting punch in the material. In the course of the cutting process, the material is now torn off, due to the force difference acting on the tappet 2, it is abruptly accelerated and the cutting stroke takes place.
  • the maximum pressure occurring in the counter-holding cylinders 9 depends mainly on the pressure in the ram circle 13, the pressure difference required between the pressure in the ram circle 13 and the pressure in the counter-holding cylinders 9 and the response speed of the burst safety valves 46 to generate the forming force. In unfavorable cases, the occurring maximum pressure can exceed the operating pressure of the components acted upon therewith, that is to say counter-holding cylinders 9, burst-break safety valves 46 as well as unlockable check valves 47. To avoid this in the embodiment shown here each counter-holding cylinder 9 is assigned a respective differential cylinder 48, due to the sectional view here again only two differential cylinders 48 are shown.
  • the pistons of the differential cylinder 48 are at the stop in the direction dl and have no influence on the operation of the inventive drive system. However, if, due to a cutting stroke, an increase in the pressure exceeds the value calculated above, the pressure fluid is displaced from the counter-holding cylinders 9 into the two differential cylinders 48, with the pistons moving in the direction d2. The occurring in the counter-holding cylinders 9 maximum pressure is thus on a limited fixed value and the plunger 2 with a constant force further delayed.
  • the combination of servo motor 45 and hydraulic coupling device 17 should be considered.
  • the servomotor 45 first initiates a force in the direction d2 via the piston rod 19 into the two movable separating elements 18a, 18b.
  • the separating element 18b in the direction d2 thus takes place a decompression of the hydraulic fluid in the right pressure chamber of the hydraulic coupling device 17 and the associated counter-holding cylinders 9, for which a corresponding energy is needed.
  • Pipe burst safety valves 46 the connection between the counter-holding cylinders 9 and the hydraulic coupling device 17 is suddenly blocked, which leads to a sudden increase in pressure in the counter-holding cylinders 9.
  • the cut cut can now be detected and the servo motor are switched off, this can be done simply via a differential pressure measurement, the pressure in the counter-holding cylinders 9 exceeds the pressure in the right pressure chamber of the hydraulic coupling device 17 by a corresponding value , this means that the pipe burst safety valves 46 are closed and thus the cutting stroke is done.
  • the drive system according to the invention can be easily retrofitted to existing single or multiple-acting presses, without the need for modification on the press frame are necessary.
  • the hydraulic transmission ratio between the movable separating elements 18 and the counter-holding cylinders 9 is advantageous, whereby e.g. acting on the movable separating elements 18 small forces at a large stroke can produce a large forming force at a correspondingly small stroke.
  • the transfer of external force to the movable dividers 18 can not only be mechanical but also otherwise, e.g. magnetic or electromagnetic.
  • the volume changes required for the plunger movement in the pressure chambers connected to the hydraulic coupling device 17 can also be achieved by an elastic deformation of the separating element 18, e.g. a pressure-resistant membrane can be achieved.
  • Counter-holding cylinders can be dispensed with the accumulator 16.
  • the erf ⁇ ndungshiele drive system could in the presence of several plunger cylinder 6 also have a plurality of ram circuits 13, each ram circuit 13 with its own hydraulic Coupling device 17 could be connected.
  • this has the disadvantage over the parallel connection of the plunger cylinders 6, which would also require a plurality of pressure accumulators 16.
  • the drive system according to the invention can also be operated instead of liquids with other pressure means, e.g. with gases or gas mixtures.
  • a particularly advantageous embodiment results here, when the drive of the plunger cylinder 6 is pneumatic, which is in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers pressure fluid is a liquid, and the generation of external force for the drive system according to the invention by a mechanical drive 28 according to In Fig. 2 illustrated embodiment takes place.
  • the plunger cylinder 6 is thus a large travel for the plunger 2 available, resulting in a good accessibility of the forming tools 4 and a large range for the allowable installation height.
  • the ram drive can be done alone by the mechanical drive 28 without this pneumatic valves are necessary, a hydraulic pump 8, 14 is also not needed. Due to the low compressibility of the hydraulic fluid in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers, the press operates in a highly efficient manner and can be operated with high stroke rates. Furthermore, the passive parallel control described in the exemplary embodiment according to FIG.

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Abstract

The invention relates to a drive system for hydraulic presses, which allows constant and symmetrical prestressing of the press frame (1), said prestressing being independent of the required forming force, and thus precise guidance of the slide (2), wherein the drive (20) must only apply the energy in fact required for the forming operation. By rigidly coupling (19c) a plurality of movable separating elements (18a, 18b) having a common drive (20), through an appropriate association of the counter-acting cylinders (9a, 9b) with the hydraulic coupling device (17a, 17b) passive and force-neutral parallelism control of the slide (2) can be achieved, whereby for one the maximum slide tilt during eccentric load is limited, and secondly the force to be applied by the drive (20) furthermore is proportional to the forming force in fact required. If increased requirements are placed on the parallelism of the slide (2), said parallelism control may be superimposed by an active parallelism control (25, 26), which has high dynamics due to the low volume currents. Due to the prestressing of the press frame (1) being constant during the entire press stroke, elastic deformations are minimized, and furthermore, as a result of the constant pressure in the slide cylinder (6), the hydraulic medium volume enclosed therein has no influence on efficiency and cycle times. By minimizing the hydraulic fluid volumes enclosed in the counter-acting cylinders (9a, 9b) and the pressure chambers directly connected thereto, particularly during short working strokes high efficiency and short cycle times are achieved, and during cutting and stamping operations low cutting impact energy is achieved.

Description

Antriebssystem für hydraulische Pressen Drive system for hydraulic presses
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für hydraulische Pressen. Diese sind aufgrund ihres üblicherweise großen Arbeitshubes und der während des gesamten Hubes verfügbaren Umformkraft vielseitig einsetzbar, besitzen aber auch eine Reihe von Nachteilen. Werden beispielsweise Pressen mit einem großen Arbeitshub für Umformaufgaben eingesetzt die nur einen kurzen Arbeitshub benötigen, wie z.B. dem Schneiden oder Stanzen, so machen sich die Kompressibilität der Druckflüssigkeit sowie die elastische Formänderung des Pressenrahmens negativ bemerkbar, das zum Aufbau der erforderlichen Umformkraft zusätzlich benötigte Druckflüssigkeitsvolumen muß von der Pumpe zur Verfügung gestellt werden und erhöht so die Zykluszeit. Die dabei zusätzlich erforderliche Energie bleibt für den Umformvorgang zumeist ungenutzt, beim Platinenschneiden beispielsweise verursacht diese den sogenannten Schnittschlag mit den bekannten negativen Einflüssen auf Werkzeug und Presse, bei anderen Umformverfahren wie dem Prägen muß diese Energie vor dem Öffnen der Presse durch Entspannung des im Stößelzylinders befindlichen Druckflüssigkeitsvolumens gezielt abgebaut werden um Entspannungsschläge im Hydrauliksystem der Presse beim Öffnen zu vermeiden, dies führt zu einer zusätzlichen Erhöhung der Zykluszeit und einer Verringerung der Effizienz. Aus den genannten Gründen erfolgt daher die Fertigung von Teilen die nur einen kurzen Arbeitshub erfordern üblicherweise entweder auf speziellen hydraulischen Schneid- und Stanzpressen, die nur über einen relativ kurzen Stößelhub sowie über eine entsprechend steifen Rahmen verfügen, oder aber auf mechanischen Pressen. Bei hydraulischen Schneid- und Stanzpressen bewirkt der verfügbare kurze Stößelhub allerdings eine Begrenzung des zur Verfügung stehenden Umformweges, eine schlechte Zugänglichkeit der Werkzeuge sowie einen beschränkten Bereich für die zulässige Einbauhöhe der Werkzeuge, ausserdem ist die Effizienz und Zykluszeit von der effektiven Höhe der Druckflüssigkeitssäule im Stößelzylinder und somit direkt von der Einbauhöhe des Werkzeuges abhängig. Weiterhin können konventionelle hydraulische Pressen nur bis zu einer gewissen Grenze aussermittige Belastungen aufnehmen, anderenfalls sind zusätzliche Vorrichtungen zur Parallelregelung erforderlich, die aber in den meisten Fällen nicht kraftneutral sind und somit die Effizienz der Pressen weiter verringern. Ein weiterer Nachteil konventioneller hydraulischer Pressen ist die von der jeweiligen Umformkraft abhängige Einschnürung der Seitenständer, die über den Stößelhub nicht konstant ist und somit einer präzisen und leichtgängigen Führung des Stößels entgegensteht. Diesem Problem, das auch bei mechanischen Pressen besteht, kann nur durch einen entsprechend biegesteifen und somit schweren Pressenrahmen oder durch Führungselemente in den Werkzeugen begegnet werden. Aus der DE 196 43 396 Al ist eine hydraulische Steuereinrichtung bekannt, bei der dem Stößel Gegenhaltezylinder zugeordnet sind, die mit dem Arbeitszylinder über eine Druckmittelleitung verbunden sind und bei der bei schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen des Stößels das vorgespannte Druckmittel zwischen diesen beiden Druckräumen sowie einem Druckspeicher ausgetauscht wird, während zur Durchführung des Umformhubes diese Verbindung aufgehoben wird und die Druckräume der Gegenhaltezylinder in den Tank entlastet werden, wodurch die benötigte Umformkraft erzeugt wird. Zwar verringert sich hier bei kurzen Arbeitshüben das effektive Kompressionsvolumen, nachteilig ist aber hierbei das die für den Umformhub benötigte Energie nicht von der tatsächlich benötigten Umformkraft, sondern von der Höhe des Vorspanndruckes abhängt, dieser muss somit zur Optimierung der Effizienz an die jeweils benötigte Umformkraft angepasst werden, was zum einen ein aufwendiges Hydrauliksystem erfordert, zum anderen keine konstante Vorspannung des Pressenrahmens erlaubt. Weiterhin besitzt diese Einrichtung insbesondere bei sich über den Arbeitshub ändernden Umformkräften sowie bei aussermittigen Belastungen eine geringe Effizienz, die ungenutzte Energie wird der Druckflüssigkeit als Wärmeenergie zugeführt.The invention relates to a drive system for hydraulic presses. These are versatile because of their usually large working stroke and the forming force available throughout the stroke, but also have a number of disadvantages. For example, presses are used with a large stroke for forming tasks that require only a short stroke, such as cutting or punching, so make the compressibility of the hydraulic fluid and the elastic deformation of the press frame negative impact, which must be required to build up the required forming force additionally required pressure fluid volume provided by the pump, thus increasing the cycle time. The case additionally required energy remains for the forming process mostly unused, the board cutting for example, this causes the so-called cutting shock with the known negative influences on tools and press, in other forming processes such as embossing this energy must be before opening the press by relaxing the located in the ram cylinder Volume of hydraulic fluid can be specifically reduced in order to avoid relaxation shocks in the hydraulic system of the press when opening, this leads to an additional increase in the cycle time and a reduction in efficiency. For these reasons, therefore, the production of parts requiring only a short stroke usually takes place either on special hydraulic cutting and punching presses, which have only a relatively short ram stroke and a correspondingly rigid frame, or on mechanical presses. In hydraulic cutting and punching presses, however, the available short ram stroke limits the available forming path, poor tool accessibility, and a limited range of tool installation height, and efficiency and cycle time is dependent on the effective height of the pressure fluid column in the ram cylinder and thus directly dependent on the installation height of the tool. Furthermore, conventional hydraulic presses can only accommodate off-center loads up to a certain limit, otherwise additional parallel control devices are required, but in most cases are not force-neutral and thus further reduce the efficiency of the presses. Another disadvantage of conventional hydraulic presses is the depending on the respective forming force constriction of the side stand, which is not constant over the ram stroke and thus precludes a precise and smooth leadership of the ram. This problem, which also exists in mechanical presses, can only be countered by a correspondingly rigid and thus heavy press frame or by guide elements in the tools. From DE 196 43 396 Al a hydraulic control device is known in which the plunger are assigned counter-holding cylinder, which are connected to the working cylinder via a pressure medium line and in the fast closing and opening movements of the plunger, the prestressed pressure medium between these two pressure chambers and a Pressure accumulator is replaced, while the implementation of the Umformhubes this connection is canceled and the pressure chambers of the counter-holding cylinders are relieved in the tank, whereby the required forming force is generated. Although the effective compression volume is reduced here during short strokes, it is disadvantageous that the energy required for the forming stroke does not depend on the actual forming force required, but on the level of the prestressing pressure, this must therefore be adapted to the respectively required forming force to optimize the efficiency be, on the one hand requires a complex hydraulic system, on the other hand, no constant bias of the press frame allowed. Furthermore, this device has a low efficiency, especially when changing over the working stroke forming forces and off-center loads, the unused energy is supplied to the hydraulic fluid as heat energy.
Aus der BE 10 16 706 A ist weiterhin eine Parallelregelvorrichtung bekannt, bei der Gegenhaltezlinder mit den Druckräumen zweier starr verbundener Gleichgangzylinder verbunden sind, wobei hierdurch in Verbindung mit einem Servoventil eine parallele Bewegung des Stößels erreicht wird.From BE 10 16 706 A, a parallel control device is further known in the Gegenhaltezlinder are connected to the pressure chambers of two rigidly connected Gleichgangzylinder, whereby in this way in conjunction with a servo valve, a parallel movement of the plunger is achieved.
Aus der DE 10 2006 039 463 Al ist ausserdem eine Vorrichtung zur Schnittschlagdämpfung an mechanischen Pressen bekannt, bei der sich der Stößel bei Beginn des Materialabrisses auf den Kolbenstangen eines Hydrauliksystems abstützt. Diese Vorrichtung muss aber vor Inbetriebnahme des Werkzeuges zunächst manuell eingestellt werden, weiterhin kann es bei zunehmendem Verschleiss des Werkzeuges notwendig werden das die Vorrichtung nachgestellt werden muss. Weiterhin würde der Einsatz dieser Vorrichtung auf konventionell angetriebenen hydraulischen Pressen zu einer Verlängerung der Zykluszeit führen, da vor dem Öffnen der Presse neben der Druckflüssigkeit im Stößelzylinder auch das in die Vorrichtung verdrängte Druckflüssigkeitsvolumen mit entspannt werden müsste, die darin enthaltene Energie würde somit während der Dekompressionsphase ungenutzt in Wärme umgewandelt. Ausserdem gewährleistet diese Vorrichtung keine konstante Vorspannung des Pressenrahmens, sowohl beim Einsatz auf mechanischen Pressen als auch auf hydraulischen Pressen unterliegt somit der Pressenrahmen während des Hubes elastischen Verformungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Antriebssystem für hydraulische Pressen zu schaffen, welches eine von der jeweils benötigten Umformkraft unabhängige konstante Vorspannung des Pressenrahmens und somit eine präzise Führung des Stößels ermöglicht, eine von der jeweiligen Umformkraft unabhängige hohe Effizienz insbesondere auch bei kurzen Arbeitshüben bietet, eine kraftneutrale Parallelregelung gestattet die eine hohe aussermittige Belastung des Stößels ermöglicht, sowie zusätzlich eine deutlich verringerte Schnittschlagenergie besitzt. Bei entsprechender Auslegung bieten die mit diesem Antriebssystem ausgestatteten Pressen im Vergleich zu hydraulischen Pressen nach dem Stand der Technik somit eine universelle Verwendbarkeit für unterschiedlichste Umformverfahren, einen verringerten Verschleiß und gute Zugänglichkeit der Werkzeuge, einen verringerten Energieverbrauch sowie einen erhöhten Ausstoß, insbesondere bei kurzhubigen Umformverfahren. Dabei kann auf eine besonders steife Ausführung des Pressenrahmens verzichtet werden, wodurch zusätzlich Material eingespart werden kann.From DE 10 2006 039 463 Al a device for cutting impact damping on mechanical presses is also known, in which the plunger is supported at the beginning of the material tear on the piston rods of a hydraulic system. However, this device must first be set manually before the tool is put into operation; furthermore, with increasing wear on the tool, it may become necessary for the device to be readjusted. Furthermore, the use of this device on conventionally driven hydraulic presses would lead to an extension of the cycle time, since before opening the press in addition to the pressure fluid in the plunger cylinder and the displaced in the device pressure fluid volume would be relaxed, the energy contained therein would thus during the decompression unused converted into heat. In addition, this device ensures no constant bias of the press frame, both when used on mechanical presses and on hydraulic presses thus subject to the press frame during the stroke elastic deformations. The invention is based on the object to provide a drive system for hydraulic presses, which allows independent of the particular forming force constant bias of the press frame and thus precise guidance of the plunger, independent of the respective forming force high efficiency especially for short strokes offers , a force-neutral parallel control allows a high eccentric loading of the plunger allows, and in addition has a significantly reduced cutting energy. With appropriate design equipped with this drive system presses offer compared to prior art hydraulic presses thus a universal applicability for a variety of forming processes, reduced wear and good accessibility of the tools, reduced energy consumption and increased output, especially in short-stroke forming processes. It can be dispensed with a particularly rigid design of the press frame, which in addition material can be saved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 beschriebeneThis object is achieved by the method described in claim 1
Antriebssystem gelöst. Dabei werden zumindest die zur Erzeugung der Schließkraft dienenden Druckräume des oder der Stößelzylinder zum Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem während des gesamten Hubes sowie während mehrerer aufeinanderfolgender Hübe mit einem konstanten oder zumindest annähernd konstanten Druck beaufschlagt. Die durch den Druck erzeugte Schließkraft ist dabei mindestens so groß wie die benötigte Umformkraft, zur Vereinfachung des Hydrauliksystems und zur Gewährleistung einer konstanten Vorspannung des Pressenrahmens sollte diese Kraft dabei vorzugsweise auf einem konstanten Wert gehalten werden, welcher üblicherweise der Pressennennkraft entspricht.Drive system solved. In this case, at least serving for generating the closing force pressure chambers of the plunger or cylinder for operation with the drive system according to the invention during the entire stroke and during several successive strokes with a constant or at least approximately constant pressure is applied. The closing force generated by the pressure is at least as large as the required forming force, to simplify the hydraulic system and to ensure a constant bias of the press frame, this force should preferably be kept at a constant value, which usually corresponds to the Pressennennkraft.
Im Pressenrahmen, im Werkzeugeinbauraum oder im Werkzeug selber befindet sich ein oder mehrere Gegenhaltezylinder, deren Wirkrichtung der auf den Stößel wirkenden Schließkraft entgegengerichtet ist. Die Übertragung der Gegenhaltekräfte auf den Stößel kann dabei beispielsweise durch entsprechend drucksteife kraftübertragende Bauteile erfolgen, die durch einfachen Austausch oder aber durch kraft- und / oder formschlüssige wirkende Verstelleinrichtungen eine Anpassung an die jeweilige Werkzeugeinbauhöhe ermöglichen, durch die direkt auf den Stößel wirkenden Kolbenstangen der Gegenhaltezylinder oder aber, für den Fall das die Gegenhaltezylinder integraler Bestandteil des Werkzeuges sind, durch das mit ihnen verbundene Oberwerkzeug. - A -In the press frame, in the tool installation space or in the tool itself, there is one or more counter-holding cylinders, the effective direction of which is opposite to the closing force acting on the ram. The transmission of the counter-holding forces on the plunger can be done, for example, by corresponding pressure-resistant force-transmitting components that allow easy replacement or by force and / or positive-acting adjustment adjustment to the respective tool installation height, by acting directly on the plunger piston rods of the counter-holding cylinder or, in the event that the counter-holding cylinders are an integral part of the tool, through the upper tool connected to them. - A -
Weiterhin verfügt das erfindungsgemäße Antriebssystem über zumindest eine hydraulische Koppelvorrichtung, welche über zwei Druckräume verfugt die zumindest durch ein bewegliches Trennelement möglichst leckagefrei voneinander getrennt sind. Ausserdem verfügt die hydraulische Koppelvorrichtung über zumindest eine Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft, die eine Übertragung dieser Kraft auf das oder die beweglichen Trennelemente gestattet. Ein Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung ist mit dem mit konstanten Druck beaufschlagten Druckraum oder -räumen des oder der Stößelzylinders verbunden, während der andere Druckraum mit den Druckraum oder -räumen des oder der Gegenhaltezylinder verbunden ist. Abhängig von den beiden den Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung zugeordneten Wirkflächen des oder der beweglichen Trennelemente sowie von den in denFurthermore, the drive system according to the invention has at least one hydraulic coupling device, which has two pressure chambers which are separated from one another as free of leakage as possible, at least by a movable separating element. In addition, the hydraulic coupling device has at least one device for introducing an external force, which allows a transmission of this force to the movable separating elements or the. A pressure chamber of the hydraulic coupling device is connected to the pressurized space or chambers of the ram cylinder subjected to constant pressure, while the other pressure chamber is connected to the pressure space or chambers of the counter-holding cylinder or cylinders. Depending on the two the pressure chambers of the hydraulic coupling device associated active surfaces of the movable separating elements and of the in the
Druckräumen herrschenden Drücken wirken somit zwei Kräfte oder Kraftkomponenten auf das oder die Trennelemente, und damit auch auf die mit ihnen verbundene Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft. Die jeweiligen Druckräume müssen hierbei nicht unbedingt direkt miteinander verbunden sein, diese Verbindung kann auch indirekt, z.B. über zusätzliche Druckübersetzer, erfolgen. Dies kann z.B. vorteilhaft sein wenn die Gegenhaltezylinder integraler Bestandteil des Werkzeuges sind und diese zur Verringerung der Baugröße mit einem höheren Druck als der Stößelzylinder betrieben werden sollen, die Druckübersetzer ermöglichen hierbei die Verwendung hydraulischer Koppelvorrichtungen bei denen das bewegliche Trennelement gleich große Wirkflächen für beide Druckräume besitzt.Pressure chambers prevailing pressures thus act two forces or force components on the one or more separators, and thus also on the associated device for introducing an external force. The respective pressure chambers do not necessarily have to be directly connected with each other here, this connection can also be indirectly, e.g. via additional pressure booster. This can e.g. be advantageous if the counter-holding cylinders are an integral part of the tool and they are to be operated to reduce the size of a higher pressure than the plunger cylinder, the pressure booster allow this the use of hydraulic coupling devices in which the movable separating element has the same effective areas for both pressure chambers.
Zur einfacheren Erläuterung soll hier davon ausgegangen werden das nur eine hydraulische Koppelvorrichtung mit einem beweglichen Trennelement vorhanden ist und die Presse über einen Stößelzylinder sowie vier in den Eckbereichen des Pressentisches befindliche Gegenhaltezylinder verfügt, wobei die Wirkfläche des Stößelzylinders und die Summe der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder gleich groß sind, diese also bei gleich großen, aber entgegengesetzt wirkenden Schließ- und Gegenhaltekräften gleich große Drücke in den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung verursachen, und die Druckräume der Zylinder direkt mit den entsprechenden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung verbunden sind. Weiterhin soll angenommen werden das die den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung zugeordneten Wirkflächen des beweglichen Trennelementes gleich groß sind, und somit bei gleichen Drücken in den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung gleich große, aber entgegengesetzt wirkende Kräfte oder Kraftkomponenten auf das bewegliche Trennelement wirken. Die hier getroffenen Annahmen sind zum Betrieb des erfindungsgemäßen Antriebssystems nicht unbedingt notwendig, eine Änderung der Flächenverhältnisse kann hierbei durchaus zu gewünschten Effekten führen, hierzu wird in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele noch näher eingegangen.For ease of explanation, it should be assumed here that only a hydraulic coupling device with a movable separating element is present and the press has a tappet cylinder and four located in the corner regions of the press bed counter holding cylinder, the effective area of the plunger cylinder and the sum of the effective areas of the counter holding cylinder the same size are, so these cause the same size but oppositely acting closing and Gegenhaltekräften pressures in the two pressure chambers of the hydraulic coupling device, and the pressure chambers of the cylinder are connected directly to the corresponding pressure chambers of the hydraulic coupling device. Furthermore, it should be assumed that the two pressure chambers of the hydraulic coupling device associated active surfaces of the movable separating element are the same size, and thus act at the same pressures in the two pressure chambers of the hydraulic coupling device equal but oppositely acting forces or force components on the movable partition. The assumptions made here are not absolutely necessary for the operation of the drive system according to the invention, a change in the Area ratios can definitely lead to desired effects, this will be discussed in more detail in the description of the embodiments.
Zur Einleitung des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird die Presse, falls erforderlich, zunächst soweit geschlossen bis der Stößel auf den Kolbenstangen oder anderen Bauteilen der Gegenhaltezylinder aufliegt, wobei eventuell durch entsprechende Einrichtungen eine mechanische und / oder hydraulische Anpassung an die Einbauhöhe des Werkzeuges vorgenommen werden kann. Anschließend erfolgt der Druckaufbau im Stößelkreis, wobei dieser Druck durch entsprechende Einrichtungen während eines kompletten Hubes sowie über mehrere aufeinanderfolgender Hübe konstant oder zumindest annähernd konstant gehalten wird. Die dadurch vom Stößelzylinder erzeugte Schließkraft wirkt nun auch auf die Kolben der Gegenhaltezylinder, unter Vernachlässigung von Reibungs-, Gravitations- und Umformkräften und bei gleichen Wirkflächen erzeugt der Druck im Stößelkreis somit einen gleich großen Druck in den Gegenhaltezylindern. Diese beiden Drücke wirken nun auf die beiden Seiten des beweglichen Trennelementes, aufgrund der gleich großen Drücke und Wirkflächen heben sich die daraus resultierenden Kräfte oder Kraftkomponenten auf, es befindet sich also kräftemäßig im Gleichgewicht. Wird nun über die Einrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft eine Kraft in das bewegliche Trennelement eingeleitet, so führt eine daraus resultierende Bewegung des Trennelementes zu einer entsprechenden Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen. Der Druck im Stößelkreis und somit die auf den Stößel wirkende Schließkraft wird hierbei durch die entsprechenden Einrichtungen zumindest annähernd konstant gehalten, während sich der Druck in den Gegenhaltezylindern und somit die Gegenhaltekräfte aufgrund der Kompression oder Dekompression der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern entsprechend ändern. Dadurch sind Schließkraft und Gegenhaltekräfte nicht mehr ausgeglichen und es wirkt eine resultierende Kraft auf den Stößel, deren Richtung von der Richtung der auf das bewegliche Trennelement wirkenden Kraft abhängt. Überschreitet die auf den Stößel wirkende resultierende Kraft die erforderlichen Kräfte wie beispielsweise Reibungs-, Gravitations-, Umform- oder Abstreifkräfte, so erfolgt durch die von aussen in das bewegliche Trennelement eingeleitete Kraft eine weitere Bewegung des Trennelementes und somit, durch die damit verbundene Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern, eine Bewegung des Stößels. Für den hier angenommenen Fall dass das bewegliche Trennelement in beiden Druckräumen gleich große Wirkflächen besitzt und die Wirkflächen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern ebenfalls gleich groß sind wird dabei, abgesehen von den durch die Druckunterschiede in den Gegenhaltezylindern verursachten Volumenänderungen, dem Stößelkreis weder Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt, wodurch sich die Auslegung der Einrichtungen zur Konstanthaltung des Druckes im Stößelkreis entsprechend vereinfacht.To initiate the operation by means of the drive system according to the invention, the press, if necessary, initially closed so far until the plunger rests on the piston rods or other components of the counter-holding cylinder, which may be made by appropriate means a mechanical and / or hydraulic adjustment to the installation height of the tool can. Subsequently, the pressure build-up takes place in the ram circle, whereby this pressure is kept constant or at least approximately constant by corresponding devices during a complete stroke as well as over several successive strokes. The closing force generated thereby by the plunger cylinder now also acts on the pistons of the counter-holding cylinder, neglecting friction, gravitational and deformation forces and with the same active surfaces of the pressure in the ram circle thus generates an equal pressure in the counter-holding cylinders. These two pressures now act on the two sides of the movable separating element, due to the equal pressures and effective surfaces, the resulting forces or force components cancel, so it is in terms of strength in equilibrium. If a force is introduced into the movable separating element via the device for introducing an external force, a resulting movement of the separating element leads to a corresponding change in volume in the connected pressure chambers. The pressure in the ram circle and thus the closing force acting on the plunger is kept at least approximately constant by the corresponding devices, while the pressure in the counter-holding cylinders and thus the counter-holding forces change correspondingly due to the compression or decompression of the pressure fluid in the counter-holding cylinders. As a result, closing force and counter-holding forces are no longer balanced and there is a resultant force on the plunger, the direction of which depends on the direction of the force acting on the movable separating element. If the resultant force acting on the plunger exceeds the required forces, such as frictional, gravitational, forming or stripping forces, the force introduced from the outside into the movable separating element causes a further movement of the separating element and thus, due to the associated change in volume the connected pressure chambers of plunger cylinder and counter-holding cylinders, a movement of the plunger. For the case assumed here that the movable separating element has the same size effective areas in both pressure chambers and the effective areas of ram cylinder and counter-holding cylinders are also the same size is, apart from the pressure differences in the Counter-holding cylinders caused volume changes, the plunger circuit neither removed nor supplied pressurized fluid, whereby the design of the means for keeping constant the pressure in the ram circle simplified accordingly.
Hierbei besteht zwischen den Wirkflächen des beweglichen Trennelementes sowie den Wirkflächen der Gegenhaltezylinder ein hydraulisches Übersetzungsverhältnis, somit kann beispielsweise bei entsprechender Auslegung der Wirkflächen eine auf das bewegliche Trennelement wirkende kleine Kraft bei großem Hub eine große Kraft auf den Stößel bei entsprechend kleinem Hub erzeugen. Die auf den Stößel wirkende resultierende Kraft hängt dabei nur von der in das bewegliche Trennelement eingeleiteten Kraft sowie von dem Verhältnis der Wirkflächen ab und ist, unter der Annahme gleicher Wirkflächen von Stößelzylinder und Gegenhaltezylindern sowie bei Vernachlässigung der an den Dichtungen auftretenden Reibungskräften, vom Druck im Stößelkreis unabhängig.In this case, there is a hydraulic transmission ratio between the active surfaces of the movable separating element and the active surfaces of the counter-holding cylinder, thus, for example, with appropriate design of the active surfaces on the movable separating element acting small force at high lift generate a large force on the plunger with a correspondingly small stroke. The resultant force acting on the plunger depends only on the force introduced into the movable separating element and on the ratio of the active surfaces and is, assuming equal effective areas of plunger cylinder and counter-holding cylinders and neglecting the frictional forces occurring at the seals of the pressure in the Ram circle independent.
Wird das in den Gegenhaltezylindern und den damit verbundenen Druckräumen vorhandene Druckflüssigkeitsvolumen soweit reduziert das es gerade für den benötigten Arbeitshub ausreichend ist, so ergibt sich insbesondere bei kurzen Arbeitshüben ein sehr geringes Kompressionsvolumen und somit eine hohe Effizienz sowie kurze Zykluszeiten. Aufgrund des konstanten Druckes im Stößelkreis und der dadurch erzeugten konstanten Schließkraft des Stößelzylinders sind elastische Verformungen des Pressenrahmens während des Pressenhubes weitestgehend ausgeschlossen, weiterhin hat das im Stößelzylinder vorhandene, unter konstantem Druck stehende Druckflüssigkeitsvolumen keinen Einfluss auf Effizienz und Zykluszeit. Dadurch können auch Pressen mit einem großem Stößelhub und einer geringen Steifigkeit des Pressenrahmens, wie z.B. konventionelle Tiefziehpressen, beim Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems höchst effizient für kurzhubige Umformverfahren wie z.B. dem Platinenschneiden verwendet werden.If the pressure fluid volume existing in the counter-holding cylinders and the associated pressure chambers is reduced to the extent that it is sufficient for the required working stroke, a very low compression volume and thus high efficiency and short cycle times result, in particular with short work strokes. Due to the constant pressure in the ram circle and the constant closing force of the ram cylinder generated thereby elastic deformations of the press frame during the press stroke are largely excluded, continue to exist in the ram cylinder, under constant pressure pressure fluid volume has no effect on efficiency and cycle time. As a result, presses with a large ram stroke and a low rigidity of the press frame, such as e.g. Conventional deep-drawing presses, when operating by means of the drive system according to the invention highly efficient for short-stroke forming processes such. to be used for board cutting.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebssystems ergeben sich aus den dem Anspruch 1 folgenden Unteransprüchen. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erklärt:Further advantageous embodiments of the drive system according to the invention will become apparent from the dependent claims claim 1. The invention is explained in more detail below with reference to the attached schematic drawings:
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente hydraulisch erzeugt wird und welches eine kraftneutrale Parallelregelung des Stößels ermöglicht;Fig. 1 shows an embodiment of the drive system in which the required force is hydraulically generated on the movable separating elements and which enables a force-neutral parallel control of the plunger;
Fig. 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente mechanisch und / oder hydraulisch erzeugt wird und bei dem die Stößelbewegung durch die Überlagerung der Bewegungen mehrerer Antriebe erfolgen kann; Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems bei dem die benötigte Kraft auf die beweglichen Trennelemente hydraulisch erzeugt wird, die Presse für das Tiefziehen im Gegenzugverfahren verwendet wird und dabei die vom Ziehstempel in den Stößel eingeleitete Kraft zumindest teilweise durch die beweglichen Trennelemente kompensiert werden kann; Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems welches für große Arbeitshübe ausgelegt ist und ausserdem schnelle Schließ- und Öffnungsbewegungen des Stößels ermöglicht ohne das hierbei eine Bewegung der beweglichen Trennelemente erforderlich ist; Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Antriebssystems welches insbesondere beim Betrieb von Schneidwerkzeugen sehr effizient ist und ausserdem leicht an vorhandenen, einfach oder auch mehrfache wirkenden konventionellen hydraulischen Pressen nachgerüstet werden kann.Fig. 2 shows an exemplary embodiment of the drive system in which the force required on the movable separating elements is mechanically and / or hydraulically generated and in which the plunger movement can be effected by the superposition of the movements of multiple drives; Fig. 3 shows an embodiment of the drive system in which the required force is hydraulically generated on the movable separating elements, the press is used for deep drawing in return method and while the force introduced by the drawing punch in the plunger force can be at least partially compensated by the movable separating elements; Fig. 4 shows an embodiment of the drive system which is designed for large working strokes and also allows fast closing and opening movements of the plunger without the need for movement of the movable separating elements is required; Fig. 5 shows an embodiment of the drive system which is very efficient especially in the operation of cutting tools and also can easily be retrofitted to existing, single or multiple acting conventional hydraulic presses.
In den folgenden Beschreibungen sind der Einfachheit halber gleiche oder gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the following descriptions, the same or the same parts are provided with the same reference numerals for the sake of simplicity.
Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Presse besteht aus einem Pressenrahmen 1, einem in diesem beweglich geführten Stößel 2 sowie einem mit diesem verbundenen, im Pressenhaupt befindlichen doppeltwirkendem Stößelzylinder 6, der im konventionellen Betrieb die für die Schließ- und Öffhungsbewegung sowie den Umformvorgang benötigten Kräfte erzeugt und in den Stößel 2 einleitet, dabei erfolgt die Ansteuerung des Stößelzylinders 6 über eine konventionelle hydraulische Pressensteuerung 7 in Verbindung mit einer Hauptpumpe 8, diese Steuerung ist hier stark vereinfacht dargestellt. Aufgrund des langen Arbeitshubes eignet sich die hier dargestellte Presse grundsätzlich auch für Umformverfahren mit langem Umformweg, wie z.B. dem Tiefziehen, die hierbei üblicherweise an universell einsetzbaren hydraulischen Pressen vorhandenen Zusatzeinrichtungen wie Zieheinrichtung, Auswerfer usw. sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt. Für die Einleitung des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird nun zunächst der Stößel 2 mittels der konventionellen Pressensteuerung 7 soweit abgesenkt bis er sich mittels der kraftübertragenden Bauteile 10 auf den Kolbenstangen der Gegenhaltezylindern 9 abstützt, wobei sich diese hier im Pressenbett befinden und ihre Kolbenstangen durch entsprechende Ausschnitte im Pressentisch 3 hindurchragen. Vorzugsweise befinden sich hierbei vier Gegenhaltezylinder 9 in den Eckbereichen des Pressentisches 3, wobei jeweils die beiden linken sowie die beiden rechten Gegenhaltezylinder 9a, 9b als Gruppe mit je einer der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b verbunden sind, aufgrund des Schnittes sind hier nur zwei Gegenhaltezylinder 9a, 9b dargestellt. Eine Anpassung an unterschiedliche Einbauhöhen der Umformwerkzeuge 4 kann hierbei beispielsweise durch einfachen Austausch oder kraft- und / oder formschlüssig wirkende Verstelleinrichtungen der kraftübertragenden Bauteile 10 erfolgen, entsprechende Einrichtungen sind z.B. zur Verstellung der Schnittschlagdämpfung aus dem konventionellen Pressenbau bekannt.The illustrated in Fig. 1 hydraulic press consists of a press frame 1, a movably guided in this plunger 2 and connected to this, located in the press main double-acting plunger cylinder 6, the forces required for the closing and Öffhungsbewegung and the forming operation in conventional operation generated and introduced into the plunger 2, while the control of the plunger cylinder 6 via a conventional hydraulic press control 7 in conjunction with a main pump 8, this control is shown here greatly simplified. Due to the long working stroke, the press shown here is basically also suitable for forming processes with a long forming path, such as thermoforming, the here usually on universally applicable hydraulic presses existing auxiliary equipment such as pulling device, ejector, etc. are not shown here for reasons of clarity. For the initiation of the operation by means of the drive system according to the invention, the plunger 2 is first lowered by means of the conventional press control 7 until it is supported by the force-transmitting components 10 on the piston rods of the counter-holding cylinders 9, wherein these are here in the press bed and their piston rods by appropriate Cutouts in the press table 3 protrude. Preferably, there are four counter-holding cylinders 9 in the corner regions of the press table 3, wherein the two left and two right counter-holding cylinders 9a, 9b are connected as a group to one of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b. Because of the cut, here are only two counter-holding cylinders 9a, 9b shown. An adaptation to different mounting heights of the forming tools 4 can be done here, for example, by simple replacement or force and / or positive acting adjustment of the force-transmitting components 10, corresponding devices are known, for example, for adjusting the cutting impact damping from conventional press construction.
Nachdem die konventionelle Pressensteuerung 7 vom Stößelzylinder 6 getrennt ist, was hier durch die gesperrte Mittelstellung dargestellt ist, erfolgt die Öffnung des Differential- Sperrventils 11 sowie des Haupt-Sperrventils 12. Der Betrieb des Stößelzylinders 6 in Differentialschaltung ist für den Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems nicht unbedingt notwendig und verursacht zwar eine Reduzierung der Wirkfläche zur Erzeugung der Schließkraft, dies hat aber den Vorteil das bei schnellen Bewegungen des Stößels 2After the conventional press control 7 is separated from the plunger cylinder 6, which is represented here by the locked center position, the opening of the differential lock valve 11 and the main shut-off valve 12 takes place. The operation of the ram cylinder 6 in differential circuit is for operation by means of the drive system according to the invention Although not absolutely necessary and causes a reduction in the effective area for generating the closing force, but this has the advantage of rapid movements of the plunger. 2
Kavitationsschäden an den Dichtungen des Ringraumes vermieden werden welche auftreten könnten wenn die Ringraumseite mit dem Tank verbunden würde. Nach dem Öffnen der Sperrventile 11, 12 erfolgt nun der Druckaufbau im Stößelkreis 13 über die Speisepumpe 14 und einer hier als Druckbegrenzungsventil dargestellten Druckregeleinrichtung 15, je nach Auslegung hält der Druckspeicher 16 diesen Druck auch bei durch Druckänderungen verursachte Änderungen der Kompressionsvolumina in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen, Temperaturänderungen, elastischen Verformungen von Bauteilen oder anderweitig verursachten Volumenschwankungen der Druckflüssigkeit im Stößelkreis 13 weitestgehend konstant, ohne das hierbei dem Stößelkreis 13 Druckflüssigkeit zugeführt oder entnommen werden muss. Der im Stößelkreis 13 herrschende Druck wirkt nun auf den in Differentialschaltung betriebenen Stößelzylinder 6, dieser leitet die dadurch erzeugte Schließkraft auf den mit ihm verbundenen Stößel 2 ein. Weiterhin wirkt die durch den Stößelzylinder 6 erzeugte Schließkraft über die kraftübertragenden Bauteile 10 auf die Kolbenstangen der hier als einfachwirkende Zylinder mit Federrückstellung dargestellten Gegenhaltezylinder 9.Avoid cavitation damage to the seals of the annulus which could occur when the annulus side would be connected to the tank. After opening the check valves 11, 12, the pressure buildup now takes place in the ram 13 via the feed pump 14 and a pressure control device 15 shown here as a pressure relief valve, depending on the design of the pressure accumulator 16 holds this pressure even with changes in the compression volumes in the counter-holding cylinders 9 and 9 caused by pressure changes the associated pressure chambers, temperature changes, elastic deformations of components or otherwise caused volume fluctuations of the hydraulic fluid in the ram 13 largely constant, without this the ram 13 pressure fluid must be supplied or removed. The ruling in the ram 13 pressure now acts on the operated in differential circuit plunger cylinder 6, this initiates the closing force generated thereby on the plunger 2 connected to it. Furthermore, the closing force generated by the plunger cylinder 6 acts on the force-transmitting components 10 on the Piston rods of the counter-holding cylinder 9 shown here as a single-acting cylinder with spring return.
Sowohl der Druck im Stößelkreis 13 als auch die Drücke in den beiden Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b wirken nun auch auf die beiden mit ihnen verbundenen hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b. Diese hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 bestehen hier aus zwei aneinandergeflanschten Gleichgangzylindern, die über eine gemeinsame Kolbenstange starr miteinander verbundenen Kolben gleicher Ringflächen dienen hierbei als bewegliche Trennelemente 18a, 18b, weiterhin dient die gemeinsame Kolbenstange als Vorrichtung für die Einleitung einer äußeren Kraft 19c auf die Trennelemente 18. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung der äußeren Kraft auf die beweglichen Trennelemente 18 durch einen hydraulischen Antriebszylinder 20, dieser ist hier als Differentialzy linder ausgeführt und direkt an die beiden Koppel Vorrichtungen 17a, 17b angeflanscht, durch die Nutzung der gemeinsamen Kolbenstange 19c ergibt sich somit eine vorteilhafte, äußerst kompakte und steife Antriebseinheit. Die Ansteuerung des Antriebszylinders 20 erfolgt über das Regelventil 21, der hierfür benötigte Druckfiüssigkeitsstrom wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von der für den konventionellen Betrieb der Presse ohnehin vorhandenen Hauptpumpe 8 zur Verfügung gestellt.Both the pressure in the ram circle 13 and the pressures in the two groups of counter-holding cylinders 9a, 9b now also act on the two hydraulic coupling devices 17a, 17b connected to them. Here, these hydraulic coupling devices 17 consist of two flanged-parallel cylinders, which are connected via a common piston rod rigidly interconnected pistons same annular surfaces here as movable separating elements 18a, 18b, further serves the common piston rod as a device for the introduction of an external force 19c on the separating elements 18th In the embodiment shown here, the generation of external force on the movable separating elements 18 by a hydraulic drive cylinder 20, this is carried out here as Differentialzy cylinder and flanged directly to the two coupling devices 17 a, 17 b, resulting from the use of the common piston rod 19 c thus an advantageous, extremely compact and stiff drive unit. The control of the drive cylinder 20 via the control valve 21, the pressure fluid flow required for this is provided in the embodiment shown here by the already existing for the conventional operation of the press main pump 8 available.
Zur weiteren Erklärung soll nun zunächst der Ruhezustand bei geöffnetem Umformwerkzeug 4 und bei gesperrten Regelventil 21 für den Antriebszylinder 20 betrachtet werden, Reibungskräfte werden hierbei vernachlässigt. Unter der Annahme das die Krafteinleitung in die Gegenhaltezylinder 9 symmetrisch erfolgt und die Summe der Wirkflächen der vorhandenen Gegenhaltezylinder 9 gleich der effektiven Wirkfläche des Stößelzylinders 6 ist, verursacht der Druck im Stößelkreis 13 und die dadurch vom Stößelzylinder 6 erzeugte und in den Stößel 2 eingeleitete Schließkraft gleich hohe Drücke in den Gegenhaltezylindern 9. Weiterhin wirkt bei der hier dargestellten Oberkolbenpresse noch die Gravitationskraft auf den Stößel 2, diese wird zusätzlich über die kraftübertragenden Bauteile 10 in die Gegenhaltezylinder 9 eingeleitet, wodurch sich der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 um einen bestimmten Betrag gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 erhöht. Die Drücke in den Gegenhaltezylinder 9 wirken nun jeweils auf die linken Seiten der beiden Kolben 18a, 18b, während der Druck im Stößelkreis 13 auf die rechten Seiten wirkt. Durch den durch die Gravitationskraft verursachten höheren Druck in den Gegenhaltezylindern 9 ergibt sich somit eine resultierende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c in Richtung dl, diese Kraft wirkt über die gemeinsame Kolbenstange 19c auch auf den Kolben des Antriebszylinders 20 und verursacht bei gesperrtem Regel ventil 21 einem entsprechenden Druck auf der Ringraumseite, der dieser Kraft entgegenwirkt. Zum schnellen Schließen der Presse ist es daher zunächst ausreichend die Ringraumseite des Antriebszylinders 20 über das Regelventil 21 gegen den Tank zu entlasten, die auf die gemeinsame Kolbenstange 19c wirkende Kraft verschiebt diese in Richtung dl, durch die entstehende Volumenänderung in den angeschlossenen Druckräumen bewegt sich der Stößel 2 nach unten bis die auf ihn wirkende Gravitationskraft über das Werkzeugoberteil 4a, Werkstück 5 und Werkzeugunterteil 4b in den Pressentisch 3 eingeleitet wird, das hierbei auf der Kolbenseite des Antriebszylinders 20 benötigte Druckflüssigkeitsvolumen kann dabei über das entsperrbare Nachsaugventil 23 drucklos dem Tank entnommen werden. Für einen gegebenen Stößelhub entsprechen dabei die durch die Bewegung der beweglichen Trennelemente 18 den Gegenhaltezylindern 9 entnommenen und dem Stößelkreis 13 zugeführten Druckflüssigkeitsvolumina genau dem Produkt aus den jeweils angeschlossenen Wirkflächen und diesem Hub, bei der gegebenen Auslegung der Wirkflächen von Stößelzylinder 6, Gegenhaltezylindern 9 und beweglichen Trennelementen 18 wird dem Druckspeicher 16 also bei konstanten Drücken weder Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt. Wird nun durch entsprechende Ansteuerung des Regelventils 21 vom Antriebszylinder 20 eine in Richtung dl wirkende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c ausgeübt, so führt diese Kraft zu einer Volumenvergrößerung und damit zu einer Entspannung bzw. Druckminderung der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9, der Druckspeicher 16 nimmt dabei die demFor further explanation, the resting state with open forming tool 4 and locked control valve 21 for the drive cylinder 20 will now be considered first, frictional forces are neglected. Assuming that the introduction of force into the counter-holding cylinders 9 takes place symmetrically and the sum of the active surfaces of the existing counter-holding cylinders 9 is equal to the effective effective area of the ram cylinder 6, the pressure in the ram circle 13 and the closing force generated thereby by the ram cylinder 6 and introduced into the ram 2 causes Equally high pressures in the counter-holding cylinders 9. Furthermore, the gravitational force acts on the plunger 2 in the illustrated here upper piston press, this is additionally introduced via the force-transmitting components 10 in the counter-holding cylinder 9, whereby the pressure in the counter-holding cylinders 9 by a certain amount the pressure in the ram 13 increases. The pressures in the counter-holding cylinder 9 now act respectively on the left sides of the two pistons 18a, 18b, while the pressure in the ram circle 13 acts on the right sides. As a result of the higher pressure in the counter-holding cylinders 9 caused by the gravitational force, a resultant force thus results on the common piston rod 19c in the direction d1, this force acts via the common piston rod 19c also on the piston of the drive cylinder 20 and causes locked control valve 21 a corresponding pressure on the annulus side, which counteracts this force. For fast closing of the press, it is therefore sufficient first to relieve the annular space side of the drive cylinder 20 via the control valve 21 against the tank, the forces acting on the common piston rod 19c force moves them in the direction dl, by the resulting volume change in the connected pressure chambers moves Tappet 2 down until the gravitational force acting on him on the upper tool part 4a, 4b and lower tool part 4b is introduced into the press table 3, this case on the piston side of the drive cylinder 20 required hydraulic fluid volume can be removed via the unlockable Nachsaugventil 23 depressurized the tank. For a given ram stroke, the pressure fluid volumes removed by the movement of the movable separating elements 18 from the counter-holding cylinders 9 and supplied to the ram circle 13 correspond exactly to the product of the respectively connected active surfaces and this stroke, with the given design of the active surfaces of the ram cylinder 6, counter-holding cylinders 9 and movable Separating elements 18 is the pressure accumulator 16 thus removed at constant pressures neither pressure fluid nor supplied. If a force acting in the direction dl is exerted on the common piston rod 19c by corresponding activation of the control valve 21 by the drive cylinder 20, this force leads to an increase in volume and thus to a relaxation or pressure reduction of the pressure fluid in the counter-holding cylinders 9, the pressure accumulator 16 takes while the the
Stößelkreis zugeführte Druckflüssigkeitsmenge auf und hält somit den Druck im Stößelkreis 13 weiterhin zumindest annähernd konstant. Hierbei hängt die Höhe der Druckdifferenz von den Wirkflächen der Kolben 18 sowie der vom Antriebszylinder 20 eingeleiteten Kraft ab, während die auf das Umformwerkzeug 4 und damit auf das Werkstück S ausgeübte Kraft von der Differenz zwischen Schließkraft und Gegenhaltekraft und damit vom Produkt aus der erzeugten Druckdifferenz und den Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 abhängt. Überschreitet nun die auf das Werkstück 5 ausgeübte Kraft die benötigte Umformkraft, so verschiebt die vom Antriebszylinder 20 erzeugte Kraft die gemeinsame Kolbenstange 19c weiter in Richtung dl, und der Stößel 2 führt den Arbeitshub aus. Der Rückzug des Stößels 2 erfolgt nun durch entsprechende Umsteuerung des Regelventils 21, durch Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Antriebszylinders 20 erzeugt dieser eine in Richtung d2 wirkende Kraft auf die gemeinsame Kolbenstange 19c, was eine entsprechende Druckerhöhung in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 zur Folge hat. Überschreitet die daraus resultierende gemeinsame Kraft der Gegenhaltezylinder 9 die Summe aus der vom Stößelzylinder 6 erzeugten Schließkraft, Gewichtskraft des Stößels 2, Reibungskräfte sowie eventuell benötigter Abstreifkräfte des Umformwerkzeuges 4, verschiebt sich die gemeinsame Kolbenstange 19c weiter in Richtung d2 und der Öffnungshub findet statt.Plunger circuit supplied pressure fluid quantity and thus keeps the pressure in the ram circuit 13 at least approximately constant. Here, the height of the pressure difference depends on the active surfaces of the piston 18 and the force introduced by the drive cylinder 20, while the force exerted on the forming tool 4 and thus on the workpiece S force of the difference between the closing force and counter-holding force and thus the product of the generated pressure difference and the active surfaces of the counter-holding cylinder 9 depends. If the force exerted on the workpiece 5 now exceeds the required forming force, the force generated by the drive cylinder 20 shifts the common piston rod 19c further in the direction d1, and the plunger 2 carries out the working stroke. The retraction of the plunger 2 is now carried out by appropriate reversal of the control valve 21, by pressurizing the annular space side of the drive cylinder 20 generates this acting in the direction d2 force on the common piston rod 19c, resulting in a corresponding pressure increase in the counter-holding cylinders 9 against the pressure in the ram circle 13 for Episode has. Exceeds the resulting common force of the counter-holding cylinder 9, the sum of the generated by the plunger cylinder 6 Closing force, weight of the plunger 2, frictional forces and possibly required stripping forces of the forming tool 4, the common piston rod 19c moves further in the direction d2 and the opening stroke takes place.
Es sei hier noch einmal daraufhingewiesen das zwischen den Wirkflächen der beweglichen Trennelemente 18 sowie der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 eine hydraulische Übersetzung besteht, somit kann z.B. eine von aussen in die beweglichen Trennelemente 18 eingeleitete kleine Kraft bei großem Hub eine entsprechend große Stößelkraft bei kurzem Hub erzeugen. Die auf das Umformwerkzeug 4 und damit auf das Werkstück 5 ausgeübte Kraft ist hierbei nur von dem hydraulischen Übersetzungsverhältniss sowie von der in die beweglichen Trennelemente 18 eingeleiteten Kraft abhängig, eine Regelung und Begrenzung der auf das Werkstück 5 ausgeübten Kraft kann somit über eine entsprechende Regelung der Kräfte des Antriebszylinders 20 erfolgen, der Druck im Stößelkreis 13 und damit die vom Stößelzylinder 6 erzeugte Schließkraft hat keinen Einfluss und kann somit auf einem konstanten, für den Umformvorgang zumindest ausreichend hohen Wert gehalten werden, wodurch sich dieIt should again be noted that between the active surfaces of the movable separating elements 18 and the active surfaces of the counter-holding cylinder 9 is a hydraulic translation, thus, for example. a small force introduced from outside into the movable separating elements 18 with a large stroke produces a correspondingly large ram force with a short stroke. The force exerted on the forming tool 4 and thus on the workpiece 5 in this case depends only on the hydraulic Übersetzungsverhältniss and the force introduced into the movable separating elements 18 force, a regulation and limitation of the force exerted on the workpiece 5 force can thus via a corresponding control of Forces of the drive cylinder 20 take place, the pressure in the ram circle 13 and thus the closing force generated by the plunger cylinder 6 has no influence and can thus be kept at a constant, at least sufficiently high value for the forming process, causing the
Auslegung des hydraulischen Systems wesentlich vereinfacht und der Pressenrahmen 1 einer von der benötigten Umformkraft unabhängigen konstanten Vorspannung unterliegt. Weiterhin hängt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das Verhältnis von Schließkraft und Rückzugskraft des Stößels 2 sowie der erreichbaren Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeiten bei gegebenen Volumenstrom während des Betriebes mittels des erfindungsgemäßenDesign of the hydraulic system significantly simplified and the press frame 1 is independent of the required forming independent constant bias. Furthermore, in the embodiment shown here, the ratio of closing force and retraction force of the plunger 2 and the achievable closing and opening speeds at given volume flow during operation by means of the invention
Antriebssystems von dem Verhältnis von Kolbenfläche und Ringfläche des Antriebszylinders 20 ab, diese sind somit von den Flächenverhältnissen des Stößelzylinders 6 unabhängig und lassen sich somit entsprechend der Anforderungen des Umformprozesses optimieren, um so z.B. für Schneidwerkzeuge die benötigten Abstreifkräfte zur Verfügung zu stellen, während beim Antrieb des Stößels über die konventionelle Pressensteuerung 7, z.B. beim Tiefziehen, die zur Verfügung stehende Rückzugskraft von der Ringfläche des Stößelzylinders 6 abhängig ist.Drive system of the ratio of piston area and annular surface of the drive cylinder 20, these are thus independent of the area ratios of the plunger cylinder 6 and thus can be optimized according to the requirements of the forming process, so as e.g. for cutting tools to provide the necessary stripping forces, while driving the plunger via the conventional press control 7, e.g. during deep drawing, the available retraction force of the annular surface of the plunger cylinder 6 is dependent.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des hier dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Verwendung von zwei hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17a, 17b mit starrer Kopplung und gemeinsamen Antrieb 20 zur Erzeugung der äußeren Kraft sowie die getrennte Zuordnung einer Gruppe von Gegenhaltezylindern 9a, 9b zu jeder dieser hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17, wobei diese Anordnung ein weitestgehend paralleles Schließen des Stößels 2 während des Umformvorganges gewährleistet. Zur Erklärung soll der Fall betrachtet werden, das sich der Angriffspunkt der Umformkraft aus der Stößelmitte hin zu den Kolbenmitten der Zylindergruppe 9a verschiebt und das Umformwerkzeug 4, z.B. ein Verbundwerkzeug, dabei einseitig auf Block gefahren wird, Gravitations- und Reibungskräfte werden hierbei vernachlässigt. Die maximale Umformkraft an dieser Stelle ist erreicht wenn der Druck in den Gegenhaltezylindern 9a auf Null abfallt, aufgrund der Flächenverhältnisse beträgt diese Kraft somit 50 % der vom Stößelzylinder 2 erzeugten Schließkraft, der in den Gegenhaltezylindern 9b wirkende Druck entspricht dabei dem Druck im Stößelkreis 13 da diese keine Umformkraft erzeugen müssen. Die maximale Stößelkippung, unter Vernachlässigung elastischer Verformungen in den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, kraftübertragenden Bauteilen usw. ergibt sich somit aus der Distanz zwischen den beiden Zylindergruppen 9a, 9b sowie der durch den Druckunterschied in den beiden Zylindergruppen hervorgerufenen Unterschied in der Kompressionshöhe derAnother significant advantage of the embodiment shown here is the use of two hydraulic coupling devices 17a, 17b with rigid coupling and common drive 20 for generating the external force and the separate assignment of a group of counter-holding cylinders 9a, 9b to each of these hydraulic coupling devices 17, this arrangement ensures a largely parallel closing of the plunger 2 during the forming process. To explain the case to be considered, which is the point of application of the forming force from the ram center to the piston centers of the cylinder group 9a shifts and the forming tool 4, for example, a composite tool, while one-sided is driven to block, gravitational and frictional forces are neglected. The maximum forming force at this point is reached when the pressure in the counter-holding cylinders 9a drops to zero, due to the area ratios, this force is thus 50% of the closing force generated by the ram cylinder 2, the pressure acting in the counter-holding cylinders 9b corresponds to the pressure in the ram circle 13 there they do not have to generate a forming force. The maximum ram tilting, neglecting elastic deformations in the hydraulic coupling devices 17, force-transmitting components, etc., thus results from the distance between the two cylinder groups 9a, 9b and the difference in the compression height caused by the pressure difference in the two cylinder groups
Druckflüssigkeitssäulen, durch entsprechende Minimierung der in den Gegenhaltezylinder 9 und den damit verbundenen Druckräumen vorhandenen Druckflüssigkeitsvolumina kann somit auch die maximale Stößelkippung minimiert werden. Gegenüber eines erfindungsgemäßen Antriebssystems mit zwei getrennten hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 mit jeweils eigenen Antrieben 20 hat hierbei das Kompressionsvolumen des Antriebszylinders 20 keinen Einfluss auf die Stößelkippung. Zwar verringert sich bei dieser passiven Form der Parallelregelung die zur Verfügung stehende Umformkraft mit zunehmender aussermittiger Belastung des Stößels 2, dafür benötigt diese Form der Parallelregelung keine Mess- und Regelvorrichtungen, Regelventile oder Druckflüssigkeitsversorgung, ist dadurch äußerst kostengünstig, schnell und effizient, ausserdem gewährleistet sie eine von aussermittigen Belastungen unabhängige symmetrische Vorspannung des Pressenrahmens. Weiterhin arbeitet diese Form der Parallelregelung kraftneutral, d.h. die vom Antriebszylinder 20 aufzubringende Kraft ist, unabhängig vom Grad der aussermittigen Belastung, der tatsächlich benötigten Umformkraft weiterhin proportional. Beträgt beispielsweise wie im zuvor aufgeführten Beispiel die von den Gegenhaltezylindern 9a aufzubringende Umformkraft 50 % und die von denPressure fluid columns, by corresponding minimization of existing in the counter-holding cylinder 9 and the associated pressure chambers pressure fluid volumes thus the maximum ram tilt can be minimized. Compared with a drive system according to the invention with two separate hydraulic coupling devices 17 each with its own drives 20 in this case the compression volume of the drive cylinder 20 has no influence on the tappet tilting. Although reduced in this passive form of parallel control the available forming force with increasing eccentric load of the plunger 2, this requires the form of parallel control no measurement and control devices, control valves or hydraulic fluid supply, is extremely inexpensive, fast and efficient, it also ensures a symmetrical bias of the press frame independent of off-center loads. Furthermore, this form of parallel control operates force neutral, i. the force to be applied by the drive cylinder 20, regardless of the degree of off-center loading, continues to be proportional to the actual forming force required. For example, as in the example given above, the forming force to be applied by the counter-holding cylinders 9a is 50% and that of the
Gegenhaltezylindern 9b aufzubringende Umformkraft 0 % der Pressennennkraft, so erreicht die auf das bewegliche Trennelement 18a wirkende Druckdifferenz ihren Maximalwert, während die auf die das bewegliche Trennelement 18b wirkende Druckdifferenz Null beträgt. Die vom Antriebszylinder 20 aufzubringende und in die gemeinsame Kolbenstange 19c eingeleitete Kraft beträgt somit ebenfalls nur 50 % der zur Erzeugung der Pressennennkraft benötigten Kraft, wodurch sich eine optimale Effizienz ergibt.Counteracting cylinders 9b applied forming force 0% of the press nominal force, so the force acting on the movable partition member 18a pressure difference reaches its maximum value, while the acting on the movable partition member 18b pressure difference is zero. The applied by the drive cylinder 20 and introduced into the common piston rod 19c force is thus also only 50% of the force required to generate the press rating, resulting in optimum efficiency.
Für Anwendungen, bei denen sich die durch die Kompressibilität der Druckflüssigkeit verursachte Stößelkippung bei dieser passiven Form der Parallelregelung störend auswirkt, kann diese zusätzlich durch eine aktive Parallelregelung unterstützt werden. Dies geschieht bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Kompensationszylinder 25 in Verbindung mit einem Regelventil 26, die zusätzlich benötigte Regelvorrichtung und Wegmesssysteme sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt. Der Kompensationszylinder 25 besteht hier aus zwei kolbenstangenseitig fest miteinander verbundenen Differentialzylindern mit einer gemeinsamen Kolbenstange 25b, die beiden voneinander abgedichteten Ringräume sind dabei mit je einer Gruppe von Gegenhaltezylindern 9a, 9b verbunden, während die beiden kolbenseitigen Anschlüsse auf die entsprechenden Anschlüsse des Regelventiles 26 geführt sind. Führt eine aussermittige Belastung nun zu unterschiedlichen Drücken in den Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b, so führt die dadurch unterschiedliche Kompression derFor applications in which the plunger tilt caused by the compressibility of the hydraulic fluid interferes with this passive form of parallel control, can These are additionally supported by an active parallel regulation. This is done in the embodiment shown here by a compensation cylinder 25 in conjunction with a control valve 26, the additionally required control device and Wegmesssysteme are not shown here for reasons of clarity. The compensation cylinder 25 here consists of two piston rod side fixedly interconnected differential cylinders with a common piston rod 25b, the two sealed annular spaces are each connected to a group of Gegenhaltezylindern 9a, 9b, while the two piston-side connections are guided to the corresponding terminals 26 of the control valve , If an off-center load now leads to different pressures in the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b, the resulting different compression of the
Druckflüssigkeitssäulen zu einer Stößelkippung. Die Regelelektronik erfasst diese Stößelkippung und kompensiert den durch den Druckunterschied entstandenen Volumenunterschied durch eine entsprechende Verschiebung der über die gemeinsame Kolbenstange 25b des Kompensationszylinders 25 verbundenen Kolben 25a. Verringert sich aufgrund einer aussermittigen Belastung z.B. der Druck im den beiden linken Gegenhaltezylindern 9a, so erfolgt eine Verschiebung der Kolben 25a in Richtung d2, den beiden rechten Gegenhaltezylindern 9b wird somit ein bestimmtes Druckflüssigkeitsvolumen zugeführt, während den beiden linken Gegenhaltezylindern 9a gleichzeitig eine entsprechende Menge entnommen wird, die durch den unterschiedlichen Druck in den beiden Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b hervorgerufene Stößelkippung wird somit kompensiert. Dabei muß die aktive Parallelregelung nur die in den Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b und den damit verbundenen Druckräumen durch Kompression bzw. Dekompression verursachten Volumenänderungen kompensieren, bei entsprechend geringen Druckflüssigkeitsvolumina werden somit auch nur geringe Ausgleichsvolumina benötigt, wodurch eine hochdynamische Regelung ermöglicht wird. Die Druckflüssigkeitsversorgung für das Regelventil 26 erfolgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus dem Stößelkreis 13, durch das große Kompressionsvolumen und den ohnehin vorhandenen Druckspeicher 16 unterstützt dies die Dynamik des Regelvorganges, die Speisepumpe 14 führt hierbei die bei dem Regelvorgang verbrauchte Druckflüssigkeitsmenge dem Stößelkreis 13 wieder zu.Pressure fluid columns to a plunger tilt. The control electronics detects this ram tilting and compensates for the difference in volume caused by the pressure difference by a corresponding displacement of the piston 25a connected via the common piston rod 25b of the compensation cylinder 25. Decreases due to off-center loading e.g. the pressure in the two left counter-holding cylinders 9a, there is a displacement of the piston 25a in direction d2, the two right Gegenhaltezylindern 9b is thus supplied to a certain pressure fluid volume, while the two left Gegenhaltezylindern 9a at the same time a corresponding amount is removed, by the different pressure In the two groups of counter-holding cylinders 9a, 9b caused plunger tilt is thus compensated. The active parallel control must compensate only in the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b and the associated pressure chambers caused by compression or decompression volume changes, with correspondingly low pressure fluid volumes thus only small compensation volumes are needed, creating a highly dynamic control is possible. The pressure fluid supply for the control valve 26 takes place in the embodiment shown here from the ram 13, by the large compression volume and the already existing pressure accumulator 16 this supports the dynamics of the control process, the feed pump 14 in this case consumes the consumed during the control process pressure fluid to the ram circuit 13 again ,
Es ist hierbei selbstverständlich das, bei einer entsprechenden Anzahl von hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, Kompensationseinrichtungen 25, 26 und Gegenhaltezylindern 9 sowie einer entsprechenden Anordnung und Zuordnung der Gegenhaltezylinder 9, sowohl die passive als auch die aktive Parallelregelung in mehr als einer Ebene wirken können. Insbesondere bei kurzhubigen Umformvorgängen ist es von Vorteil, wenn die in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen vorhandenen Druckflüssigkeitsvolumina auf ein Minimum reduziert werden, da durch die verminderten Kompressionsvolumina eine kürzere Zykluszeit sowie eine höhere Effizienz erreicht werden. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies dadurch, das die gemeinsameIt is of course this that, with a corresponding number of hydraulic coupling devices 17, compensation devices 25, 26 and counter-holding cylinders 9 and a corresponding arrangement and assignment of the counter-holding cylinder 9, both the passive and the active parallel control can act in more than one plane. Particularly in the case of short-stroke forming processes, it is advantageous if the pressure fluid volumes present in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers are reduced to a minimum, since a shorter cycle time and higher efficiency are achieved due to the reduced compression volumes. In the embodiment shown here, this is done by the common
Kolbenstange 19 durch den Antriebszylinder 20 zunächst bis zum Anschlag in Richtung d2 verfahren wird. Nach dem Öffnen der Sperrventile 24 wird nun durch die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft oder aber die Federrückstellung die in den Gegenhaltezylindern 9 befindliche Druckflüssigkeit solange in den Tank verdrängt, bis sich die Kolben am unteren Anschlag befinden. Wird nun, bei weiterhin geöffneten Sperrventilen 24, die gemeinsamePiston rod 19 is first moved through the drive cylinder 20 until it stops in direction d2. After opening the check valves 24, the pressure fluid present in the counter-holding cylinders 9 is now displaced into the tank by the force acting on the plunger 2 gravitational force or the spring return, until the pistons are at the bottom stop. Will now, with still open check valves 24, the common
Kolbenstange 19 durch den Antriebszylinder 20 soweit in Richtung dl verfahren, wie dies für den jeweils benötigten Stößelhub erforderlich ist, wird die dafür benötigte Druckflüssigkeitsmenge über die geöffneten Sperrventile 24 aus dem Tank nachgesaugt, nach dem Schließen der Sperrventile 24 befindet sich somit eine definierte, für den benötigten Stößelhub gerade ausreichende Druckflüssigkeitsmenge in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen. Der hierfür erforderliche z.B. am Antriebszylinder 20 befindliche Wegaufnehmer sowie die entsprechende Regeleinrichtung zur Ansteuerung des Regelventiles 21 sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Eine eventuell notwendige Anpassung an verschiedene Werkzeugeinbauhöhen kann hierbei durch Austausch oder Verstellung der kraftübertragenden Bauteile 10 erfolgen. Es ist ausserdem selbstverständlich dass die Druckflüssigkeitsvolumina in den Druckmittelleitungen zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 ebenfalls auf ein Minimum reduziert werden sollten.Piston rod 19 as far as in the direction dl process by the drive cylinder 20, as is required for each required ram stroke, the required pressure fluid is sucked through the open check valves 24 from the tank, after closing the check valves 24 is thus a defined, for the required ram stroke just sufficient amount of pressure fluid in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers. The required e.g. located on the drive cylinder 20 displacement sensor and the corresponding control device for controlling the control valve 21 are not shown here for reasons of clarity. Any necessary adaptation to different tool installation heights can be done by replacing or adjusting the force-transmitting components 10. It is also understood that the pressure fluid volumes in the pressure medium lines between the counter-holding cylinders 9 and the hydraulic coupling devices 17 should also be reduced to a minimum.
Beim Betrieb von Schneidwerkzeugen kann der Antriebszylinder 20 weiterhin zu einem kontrollierten Abbau der Schnittschlagenergie genutzt werden. Wird möglichst umgehend nach erfolgtem Materialabriss, z.B. durch entsprechende, hier nicht dargestellte Wegaufnehmer oder Beschleunigungssensoren, das Regelventil 21 für den Antriebszylinder 20 in die gesperrte Mittelstellung gebracht, so erhöht sich bei fortschreitender Verschiebung der gemeinsamen Kolbenstange 19 in Richtung dl der Druck auf der Ringraumseite des Antriebszylinders 20 bis auf den am Druckbegrenzungsventil 22 eingestellten Druck, während gleichzeitig der Druck auf der Kolbenseite abfällt. Durch die dadurch in die gemeinsame Kolbenstange 19c eingeleitete, in Richtung d2 wirkende Kraft erfolgt eine der Flächenverhältnisse entsprechende Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylinder 9 gegenüber dem Stößelkreis 13, die daraus resultierende Kraft in Gegenhalterichtung kann nun den Stößel 2 gezielt abbremsen, die dabei frei werdende Energie wird als Wärmeenergie der Druckflüssigkeit zugeführt. Hierbei ist die Verzögerung der Stößelbewegung von der Höhe der Kraftdifferenz zwischen der vom Stößelzylinder 6 erzeugten Schließkraft sowie der von den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekraft, und somit von der Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 abhängig. Es ist somit vorteilhaft sowohl die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, die Gegenhaltezylinder 9 als auch den Antriebszylinder 20 für einen gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13 möglichst hohen Betriebsdruck auszulegen, um damit eine möglichst hohe Kraft zur gezielten Verzögerung der Stößelbewegung zur Verfügung zu haben.When operating cutting tools, the drive cylinder 20 can continue to be used for a controlled reduction of the cutting impact energy. Is brought as soon as possible after the material has broken off, for example, by corresponding, not shown, or acceleration sensors, the control valve 21 for the drive cylinder 20 in the locked center position, then increases as the displacement of the common piston rod 19 in the direction dl the pressure on the annulus side of Drive cylinder 20 except for the pressure set on the pressure relief valve 22, while at the same time the pressure drops on the piston side. By thus introduced into the common piston rod 19c, acting in the direction d2 force takes place corresponding to the area ratio increase in the pressure in the counter-holding cylinder 9 relative to the ram circle 13, the resulting Force in the opposite direction can now selectively brake the plunger 2, the energy released as heat energy is supplied to the hydraulic fluid. Here, the delay of the plunger movement of the height of the force difference between the closing force generated by the plunger cylinder 6 and the counter-holding force generated by the counter-holding cylinders 9, and thus by the increase in the pressure in the counter-holding cylinders 9 against the pressure in the ram circle 13 is dependent. It is thus advantageous to design both the hydraulic coupling devices 17, the counter-holding cylinders 9 and the drive cylinder 20 for an operating pressure which is as high as possible in relation to the pressure in the ram circle 13 in order to have as high a force as possible for selectively delaying the ram movement.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels des erfmdungsgemäßen Antriebssystems erfolgt die Erzeugung der äußeren Kraft über einen mechanischen Exzenterantrieb 28 sowie, wie später erläutert, den aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinder 29. Der Exzenterantrieb 28 ist hier vereinfacht dargestellt, die anderen Bauteile wie z.B. Antriebsmotor, Schwungrad, Kupplungs- und Bremseinheit sind aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt, ebenso wie die in Fig. 1 dargestellte aktive Parallelregelung 25, 26. Das ortsfest gelagerte Exzenterrad 28a ist über den Pleuelzapfen 28b mit der Pleuelstange 28c verbunden, diese leitet die durch die Drehbewegung des Exzenterrades verursachte Bewegung über einen Kreuzkopf 28d in die gemeinsame Kolbenstange 19c der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b ein, die hier wieder aus zwei aneinandergeflanschten Gleichgangzylindern bestehen. Das gemeinsame Gehäuse der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b stützt sich hier zudem auf der Kolbenstange 29a eines doppeltwirkenden, ebenfalls ortsfest gelagertem und hier als Differentialzylinder ausgeführten Kraftbegrenzungszylinder 29 ab, wodurch eine zur gemeinsamen Kolbenstange 19c axiale Verschiebung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 ermöglicht wird. Die vom Exzenterrad 28a verursachte Bewegung der gemeinsamenIn the embodiment of the inventive drive system shown in Fig. 2, the generation of external force via a mechanical eccentric 28 and, as explained later, the actively operated Kraftbegrenzungszylinder 29. The eccentric 28 is shown here simplified, the other components such. Drive motor, flywheel, clutch and brake unit are not shown here for reasons of clarity, as well as the shown in Fig. 1 active parallel control 25, 26. The stationary mounted eccentric 28a is connected via the connecting rod 28b with the connecting rod 28c, this passes the caused by the rotational movement of the eccentric wheel movement via a crosshead 28d in the common piston rod 19c of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b, which again consist of two flanged together Gleichzzylindern. The common housing of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b is supported here also on the piston rod 29a of a double-acting, also fixedly mounted and here designed as a differential cylinder force limiting cylinder 29, whereby a common piston rod 19c axial displacement of the hydraulic coupling devices 17 is made possible. The movement of the common wheel caused by the eccentric wheel 28a
Kolbenstange 19c wird nun von den beiden damit verbundenen beweglichen Trennelementen 18 auf die Gegenhaltezylinder 9 und somit auf den Stößel 2 übertragen, das Weg-Zeit-Diagramm der Stößelbewegung, die pro Hub verfügbare Energie sowie die von der Position des Exzenterrades 28a abhängige am Stößel 2 verfügbare Kraft entsprechen somit weitestgehend einer mechanischen Exzenterpresse. Durch das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 kann hierbei ein günstiges Verhältnis zwischen der vom Exzenterantrieb 28 erzeugten und der am Stößel 2 verfügbaren Kraft erreicht werden, für den Fall das der Exzenterantrieb 28 für einen großen Hub bei verhältnismäßig kleine Kräften ausgelegt ist kann dieser entsprechend kostengünstig ausgelegt werden, das hydraulische Übersetzungsverhältnis erlaubt trotzdem eine hohe Umformkraft bei entsprechend kürzerem Stößelhub.Piston rod 19c is now transmitted by the two associated movable separating elements 18 on the counter-holding cylinder 9 and thus on the plunger 2, the path-time diagram of the plunger movement, the energy available per stroke and the dependent on the position of the eccentric 28a on the plunger. 2 available power thus largely correspond to a mechanical eccentric press. By the hydraulic transmission ratio between the movable separating elements 18 and the counter-holding cylinders 9, a favorable ratio between the force generated by the eccentric 28 and the plunger 2 available force can be achieved in this case, designed for the case of the eccentric 28 for a large stroke at relatively small forces this can be designed according to cost Nevertheless, the hydraulic transmission ratio still allows a high forming force at a correspondingly shorter ram stroke.
Zur Begrenzung der in das Umformwerkzeug 4 eingeleiteten Umformkraft sowie zum Schutz des Exzenterantriebes 28 vor Überlastung dient hierbei der Kraftbegrenzungszylinder 29.In order to limit the deformation force introduced into the forming tool 4 and to protect the eccentric drive 28 against overloading, the force limiting cylinder 29 serves in this case.
Befindet sich das im zugeordnete Wegeventil 32 in Mittelstellung, so ist die Ringraumseite mit dem Tank verbunden, zur Kraftbegrenzung wird dieser hier somit als einfachwirkender Zylinder betrieben. Die über die Pleuelstange 28c in die gemeinsame Kolbenstange 19c der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b eingeleitete Kraft wirkt über die dadurch an den beweglichen Trennelementen 18a, 18b verursachten Druckunterschiede auch auf das gemeinsame Gehäuse und, über die mit diesem verbundene Kolbenstange 29a, auch auf den Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29. Überschreitet diese Kraft das Produkt aus Kolbenfläche und dem am Druckbegrenzungsventil 30 eingestellten Druck, so verdrängt der Kolben die darin befindliche Druckflüssigkeit, und die Kolbenstange 29a bewegt sich in Richtung dl. Erfolgt eine weitere Bewegung der durch die Pleuelstange 28c angetriebenen gemeinsamen Kolbenstange 19c in Richtung dl, so wird dadurch die Druckdifferenz an den beweglichen Trennelementen 18 und somit die auf den Stößel 2 und damit auf das Werkstück 5 wirkende Kraft entsprechend des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses auf ein konstanten Wert begrenzt, eine weitere Bewegung des Stößels 2 findet aufgrund der fehlenden Relativbewegung zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und dem Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 nicht mehr statt. Selbstverständlich ist es hierbei auch möglich vor Einleitung des Hubes die auf der Kolbenseite des Kraftbegrenzungszylinders 29 befindliche Druckflüssigkeit über eine entsprechende hydraulische Vorrichtung auf einen bestimmten Druck vorzuspannen, um so zu vermeiden das ein Teil des vom Exzenterantrieb 28 zur Verfügung gestellten Hubes zur Kompression der in dem Kraftbegrenzungszylinder 29 befindlichen Druckflüssigkeit benötigt wird. Nach der Richtungsumkehr der Pleuelstange 28c findet anschließend eine Bewegung der gemeinsamen Kolbenstange 19c in Richtung d2 statt, durch die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft erhöht sich nun der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 gegenüber dem Druck im Stößelkreis 13, dadurch wirkt auf das Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine Kraft in Richtung d2. Diese Kraft wirkt nun über die Kolbenstange 29a auch auf den Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29, dieser wird dadurch in Richtung d2 bewegt und kann dabei z.B. über ein Nachsaugventil 31 Druckflüssigkeit aus dem Tank entnehmen. Erreicht der Kolben des Kraftbegrenzungszylinders 29 die Endstellung in Richtung d2, so findet wieder eine Relativbewegung zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gehäusen der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 statt, durch die dadurch verursachten Volumenänderungen in den angeschlossenen Druckräumen wird somit die Öfmungsbewegung des Stößels 2 eingeleitet. Dabei muß der Kraftbegrenzungszylinder 29 nur für die an der Pleuelstange 28c bzw. der gemeinsamen Kolbenstange 19c maximal auftretende Kraft ausgelegt werden, diese hängt dabei von dem hydraulischen Übersetzungsverhältniss zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 ab, während bei mechanischen Pressen diese Zylinder für die Pressennennkraft ausgelegt werden müssen, sich als bewegliche Teile im Antriebsstrang der Presse befinden und üblicherweise nur einen sehr begrenzten Hub bieten. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems läßt sich dabei die Wirkung der Kraftbegrenzung auch besonders vorteilhaft für bestimmte Umformverfahren nutzen, so kann z.B. beim Prägen durch Anpassung der kraftübertragenden Bauteile 10 eine Verschiebung des unter Totpunktes in Richtung des geschlossenen Umformwerkzeuges 4 erreicht werden, dadurch kann bei dem hier dargestellten Exzenterantrieb 28 das Umformwerkzeug 4 für eine bestimmbare Zeit mit einer konstanten Kraft geschlossen gehalten werden. Wird hierbei die Kolbenseite des Kraftbegrenzungszylinders 29 mit einem entsprechend vorgespannten, hier nicht dargestellten Druckspeicher verbunden, so kann die während der Schließphase vom Exzenterantrieb 28 aufgebrachte Energie zur Verschiebung der Kolbenstange 29a in Richtung dl diesem während der Öffnungsphase wieder zugeführt werden. Ausser durch den hier dargestellten Kraftbegrenzungszylinder 29 kann die Begrenzung der vomLocated in the associated directional control valve 32 in the middle position, the annular space side is connected to the tank, to limit the force this is thus operated here as a single-acting cylinder. The force introduced via the connecting rod 28c into the common piston rod 19c of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b also acts on the common housing and, via the piston rod 29a connected thereto, on the pressure differences caused thereby at the movable separating elements 18a, 18b Piston of the force limiting cylinder 29. If this force exceeds the product of the piston surface and the pressure set on the pressure limiting valve 30, then the piston displaces the hydraulic fluid contained therein, and the piston rod 29a moves in the direction dl. If there is a further movement of the common piston rod 19c driven by the connecting rod 28c in the direction d1, then the pressure difference at the movable separating elements 18 and thus the force acting on the plunger 2 and thus on the workpiece 5 corresponding to the hydraulic transmission ratio to a constant value limited, further movement of the plunger 2 does not take place due to the lack of relative movement between the movable separating elements 18 and the housing of the hydraulic coupling device 17. Of course, it is also possible here prior to initiation of the stroke located on the piston side of the force limiting cylinder 29 pressure fluid via a corresponding hydraulic device to a certain pressure, so as to avoid the part of the eccentric 28 available stroke for compression in the Force limiting cylinder 29 located pressure fluid is needed. After the reversal of direction of the connecting rod 28c then takes place a movement of the common piston rod 19c in direction d2, by the force acting on the plunger 2 gravitational force now increases the pressure in the counter-holding cylinders 9 against the pressure in the ram circle 13, thereby acting on the housing of the hydraulic Coupling 17 a force in the direction d2. This force now acts via the piston rod 29a also on the piston of the force limiting cylinder 29, this is thereby moved in the direction d2 and can take, for example via a suction valve 31 pressure fluid from the tank. Reached the piston of the force limiting cylinder 29, the end position in the direction d2, so again finds a relative movement between the movable Separating elements 18 and the housings of the hydraulic coupling devices 17 instead, caused by the resulting volume changes in the connected pressure chambers thus Öfmungsbewegung the plunger 2 is initiated. The Kraftbegrenzungszylinder 29 must be designed only for the maximum force on the connecting rod 28c and the common piston rod 19c, this depends on the hydraulic Übersetzungsverhältniss between the movable separating elements 18 and the counter-holding cylinders 9, while in mechanical presses, these cylinders for the Pressennennkraft must be designed as moving parts in the drive train of the press and usually offer only a very limited stroke. In the embodiment of the drive system according to the invention shown here, the effect of the force limit can also be used particularly advantageous for certain forming processes, such as a displacement of the bottom dead center in the direction of the closed forming tool 4 can be achieved when embossing by adapting the force-transmitting components 10, thereby in the eccentric drive 28 shown here, the forming tool 4 are kept closed for a determinable time with a constant force. If in this case the piston side of the force limiting cylinder 29 connected to a corresponding biased pressure accumulator, not shown, the force applied during the closing phase by the eccentric 28 energy for displacement of the piston rod 29a in the direction dl this can be supplied again during the opening phase. Except by the force limiting cylinder 29 shown here, the limit of the
Exzenterantrieb 28 in die hydraulische Koppel Vorrichtungen 17 eingeleitete Kraft auch anderweitig erfolgen, z.B. durch mechanische Rutschkupplungen.Eccentric drive 28 in the hydraulic coupling devices 17 introduced force also carried elsewhere, e.g. by mechanical friction clutches.
Weiterhin ist es bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft das sowohl für die Steuerung des Stößelhubes als auch für die passive Parallelregelung vollkommen auf die Verwendung von hydraulischen Schalt- oder Stetigventilen sowie entsprechenden Steuer- und Regeleinrichtungen verzichtet werden kann, durch die dadurch entfallenen Schaltzeiten und Strömungsverluste kann diese Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems somit hohe Hubzahlen bei gleichzeitig hoher Effizienz erreichen. Verfügt der Exzenterantrieb 28 über eine entsprechende Verstelleinrichtung zur Änderung der Exzentrizität, so kann dadurch der Stößelhub an den jeweils benötigten Arbeitshub angepasst werden, dies ist hier durch die gestrichelt gezeichneten Pleuelzapfen 28b und Pleuelstange 28c dargestellt. Kann dabei weiterhin die Position eines der ortsfesten Lager 27a, 27b durch eine entsprechende, hier nicht dargestellte Verstelleinrichtung in axialer Richtung zur gemeinsamen Kolbenstange 19c verschoben werden, so kann über die Sperrventile 24 eine Anpassung des in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen befindlichen Druckflüssigkeitsvolumens an den benötigten Stößelhub und somit wiederum eine Erhöhung der Effizienz sowie eine Verminderung der auftretenden Schnittschlagenergie erreicht werden.Furthermore, it is particularly advantageous in the embodiment shown here that can be completely dispensed both for the control of the ram stroke and for the passive parallel control on the use of hydraulic switching or proportional valves and corresponding control and regulating devices, thereby eliminating switching times and flow losses This embodiment of the drive system according to the invention can thus achieve high stroke rates with simultaneously high efficiency. If the eccentric drive 28 has a corresponding adjusting device for changing the eccentricity, then the ram stroke can be adapted to the respectively required working stroke, this being illustrated here by the connecting rods 28b and the connecting rod 28c shown by dashed lines. Can continue the position of one of the stationary bearings 27a, 27b by a corresponding, not shown adjusting in the axial direction to the common piston rod 19c be moved, it can be achieved via the check valves 24 an adjustment of the pressure in the holding cylinders 9 and the associated pressure chambers volume of the required ram stroke and thus in turn an increase in efficiency and a reduction of the incipient cutting energy.
Ein weiterer Vorteil des hier dargestellten Ausführungsbeipieles wird dadurch erreicht, das der Kraftbegrenzungszylinder 29 durch Ansteuerung des Wegeventils 32 aktiv betrieben wird, und somit praktisch die Funktion des doppeltwirkenden Antriebszylinders 20 des Ausfuhrungsbeispieles gemäß Fig. 1 übernimmt, wobei hier die Einleitung der äußeren Kraft in die hydraulische Koppelvorrichtungen 17 allerdings nicht über die gemeinsame Kolbenstange 19c, sondern über die miteinander verbundenen Gehäuse der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 erfolgt . Somit kann zum einen eine Überlagerung der Bewegungen von Exzenterantrieb 28 und Kraftbegrenzungszylinder 29 erreicht werden, die Funktion ähnelt somit den bekannten Hybridpressen, mit dem Unterschied das sich der oder die Hydraulikzylinder zur Veränderung der Bewegungscharakteristik, der Kraftbegrenzung sowie der Parallelregelung bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem nicht am Stößel oder im Antriebsstrang befinden, und somit einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau der Presse ermöglichen. Zum anderen kann bei entsprechender Ansteuerung der beiden Antriebe 28, 29 auch ein wahlweiser Antrieb des Stößels 2 erfolgen, bei entsprechender Auslegung des Stößelhubes lässt sich die Presse somit beispielsweise beim Betrieb über die konventionelle Pressensteuerung 7 zum Tiefziehen nutzen, während beim Betrieb mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems der Stößelantrieb wahlweise über den Exzenterantrieb 28 mit zusätzlicher Kraftbegrenzung, dem Exzenterantrieb 28 mit überlagerter Bewegung des aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinders 29 oder, durch Festsetzen des Exzenterrades 28a, z.B. in der 180°-Position, ausschließlich über den aktiv betriebenen Kraftbegrenzungszylinders 29 erfolgen kann. Hubzahl, Hub, Stößelkinematik sowie die am Stößel 2 verfugbare Kraft lassen sich somit optimal an die jeweilige Umformaufgabe anpassen und ermöglichen einen maximalen Ausstoß bei gleichzeitig hoher Effizienz. Auch besteht hierbei die Möglichkeit den Kraftbegrenzungszylinder 29 durch einen zweiten mechanischen Antrieb zu ersetzten, wodurch die Stößelbewegung der überlagerten Bewegung dieser beiden Antriebe entspricht, und somit z.B. eine entsprechende Änderung der Stößelkinematik oder des Stößelhubes erfolgen kann. Neben dem hier dargestellten Exzenterantrieb 28 läßt sich die benötigte äußere Kraft auch durch andere aus dem mechanischen Pressenbau bekannte Antriebsarten in die beweglichen Trennelemente 18 einleiten, z.B. durch Gelenkantriebe, Kniehebel- oder modifizierte Kniehebelantriebe usw., wodurch die Kinematik der Stößelbewegung für die jeweilige Umformaufgabe optimiert werden kann.Another advantage of Ausführungsbeipieles shown here is achieved in that the force limiting cylinder 29 is actively operated by driving the directional control valve 32, and thus practically takes over the function of the double-acting drive cylinder 20 of the exemplary embodiment of FIG. 1, in which case the introduction of the external force in the hydraulic coupling devices 17 but not via the common piston rod 19c, but via the interconnected housing of the hydraulic coupling devices 17 takes place. Thus, on the one hand, a superposition of the movements of eccentric 28 and force limiting cylinder 29 can be achieved, the function is similar to the known hybrid presses, with the difference that the hydraulic cylinder or the change of the movement characteristics, the power limit and the parallel control in the drive system according to the invention not on Tappet or in the drive train, and thus allow a simpler and more cost-effective design of the press. On the other hand, with appropriate control of the two drives 28, 29 also an optional drive of the plunger 2 take place, with a suitable design of the plunger stroke, the press can thus be used for example during operation on the conventional press control 7 for deep drawing, while in operation by means of the drive system according to the invention the ram drive either via the eccentric 28 with additional force limit, the eccentric 28 with superimposed movement of the actively operated force limiting cylinder 29 or, by setting the eccentric 28a, for example in the 180 ° position, can be done only on the actively operated force limiting cylinder 29. The stroke rate, stroke, ram kinematics as well as the force available on the plunger 2 can thus be optimally adapted to the particular forming task and enable maximum output with simultaneously high efficiency. It is also possible to replace the force limiting cylinder 29 by a second mechanical drive, whereby the plunger movement of the superimposed movement of these two drives corresponds, and thus, for example, a corresponding change in the ram kinematics or the ram stroke can be done. In addition to the eccentric drive 28 shown here, the required external force can also be introduced by other known from the mechanical press construction types of drive in the movable separating elements 18, for example by Articulated drives, toggle or modified toggle drives, etc., whereby the kinematics of the plunger movement can be optimized for the respective forming task.
Ein weiterer Vorteil des erfindungs gemäßen Antriebssystems kann dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis der Wirkflächen zwischen Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 verändert wird. Bei der hier dargestellten Oberkolbenpresse wirkt neben der Schließkraft auch die Gravitationskraft auf den Stößel 2 und damit auf die Gegenhaltezylinder 9, was zu einer Druckerhöhung in den Druckräumen der Gegenhaltezylinder 9 führt. Wie in der Beschreibung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 erklärt führt dies bei entsprechenden Flächenverhältnissen zu einer Kraft in Richtung dl auf die gemeinsame Kolbenstange 19c, die dort zum schnellen Schließen des Stößels 2 genutzt wurde. Werden aber die Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 soweit vergrößert, das der durch die Schließkraft und die Gravitationskraft in diesen erzeugte Druck genau dem Druck im Stößelkreis 13 entspricht, so sind die Kräfte auf die beweglichen Trennelemente 18 bei gleichen Wirkflächen ausgeglichen, eine schnelle Schließbewegung findet ohne Einleitung einer äußeren Kraft nicht mehr statt, der Stößel 2 verbleibt in der geöffneten Position ohne das der Exzenterantrieb 28 eine Kraft in die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 einleiten muss. Wird nun durch Einleitung einer äußeren Kraft die gemeinsame Kolbenstange 19c in Richtung dl verschoben, so liefern die Gegenhaltezylinder 9 aufgrund der größeren Wirkflächen bei gleichem Weg ein größeres Austauschvolumen als vom Stößelzylinder 6 benötigt wird, die hierbei dem Stößelkreis 13 zugeführte überschüssige Drackflüssigkeitsmenge wird vom Druckspeicher 16 aufgenommen, bei entsprechender Auslegung hält dieser dabei den Druck um Stößelkreis 13 weiterhin zumindest annähernd konstant. Wird nun die Öffnungsbewegung eingeleitet, so wird das von den Gegenhaltezylindern 9 benötigte zusätzliche Austauschvolumen wieder dem Druckspeicher 16 entnommen, die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft ist somit kompensiert.Another advantage of the drive system according to the invention can be achieved in that the ratio of the active surfaces between plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9 is changed. In the case of the upper-piston press shown here, in addition to the closing force, the gravitational force also acts on the plunger 2 and thus on the counter-holding cylinders 9, which leads to an increase in pressure in the pressure chambers of the counter-holding cylinders 9. As explained in the description of the exemplary embodiment according to FIG. 1, this leads to a force in the direction d 1 on the common piston rod 19 c, which was used there for rapid closing of the tappet 2 in the case of corresponding area ratios. However, if the effective surfaces of the counter-holding cylinders 9 are enlarged to such an extent that the pressure generated in the ram circle 13 by the closing force and the gravitational force corresponds to the pressure in the ram circle 13, then the forces on the movable separating elements 18 are compensated for the same active surfaces, a rapid closing movement takes place without initiation an external force no longer takes place, the plunger 2 remains in the open position without the eccentric 28 must initiate a force in the hydraulic coupling devices 17. If the common piston rod 19c is now displaced in the direction d1 by introduction of an external force, the counter-holding cylinders 9 due to the larger effective surfaces provide a larger exchange volume for the same path than required by the plunger cylinder 6, the excess amount of draining liquid supplied to the ram circuit 13 being discharged from the pressure accumulator 16 taken, with appropriate design holds this while the pressure around ram circle 13 continues to be at least approximately constant. If now the opening movement is initiated, the additional exchange volume required by the counter-holding cylinders 9 is again taken from the pressure accumulator 16, the gravitational force acting on the plunger 2 is thus compensated.
Durch eine entsprechende Änderung der Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 kann auch erreicht werden, das der Stößel 2 bei fehlender Einleitung einer äusseren Kraft in die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine bevorzugte Position einnimmt. Werden beispielsweise die Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 weiter vergrößert, so verschieben sich die beweglichen Trennelemente 18 bei fehlender äusserer Kraft aufgrund der durch die Druckverhältnisse verursachten inneren Kräfte in Richtung d2, der Stößel 2 bewegt sich somit in Öffnungsrichtung, die voll ausgefahrenen Gegenhaltezylinder 9 oder die in Richtung d2 am Anschlag befindlichen Kolben 18 begrenzen hierbei diese Bewegung in Öffnungsrichtung. Somit kann z.B. erreicht werden das der Stößel bei einer Fehlfunktion des Antriebes 28 eine sichere Position einnimmt. Die oben genannten Wirkungen lassen sich dabei, bei gleichen Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9, auch durch einen entsprechenden Unterschied der Wirkflächen der beweglichen Trennelemente 18 erreichen, was besonders aus Fig. 5 ersichtlich ist.By a corresponding change in the effective surfaces of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9 can also be achieved that the plunger 2 assumes a preferred position in the absence of initiation of an external force in the hydraulic coupling devices 17. If, for example, the active surfaces of the counter-holding cylinders 9 are further increased, the movable separating elements 18 move in the absence of external force due to the internal forces caused by the pressure ratios in direction d2, the plunger 2 thus moves in the opening direction, the fully extended counter-holding cylinder 9 or in Direction d2 located on stop piston 18 limit this movement in Opening direction. Thus, for example, can be achieved that the plunger occupies a safe position in a malfunction of the drive 28. The above-mentioned effects can be achieved with the same active surfaces of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9, also by a corresponding difference of the active surfaces of the movable separating elements 18, which is particularly apparent from Fig. 5.
Fig. 3 stellt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsystems dar. Dies hier dargestellte Presse ist mit einem Umformwerkzeug 4 für das kombinierte Schnitt-Zug- Verfahren ausgerüstet, die Ziehmatrize 4c dient hierbei gleichzeitig als Schneidstempel, während das Unterwerkzeug 4a die Funktion von Schneidmatrize und Blechhalter übernimmt. ImFig. 3 illustrates a further advantageous embodiment of the drive system according to the invention. This press shown here is equipped with a forming tool 4 for the combined cutting-train process, the drawing die 4c serves as a cutting punch, while the lower die 4a the function of cutting die and Sheet holder takes over. in the
Pressenbett befindet sich die Zieheinrichtung 33, welche hier als Differentialzylinder dargestellt ist, wobei dieser über die Kolbenstange mit dem Ziehstempel 34 verbunden ist, die Ansteuerung erfolgt über das zugeordnete Wegeventil 35, die in den anderen Ausführungsbeispielen dargestellten Zusatzeinrichtungen wie aktive Parallelregelung 25, 26, Sperrventile 24 für die Gegenhaltezylinder 9 usw. sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, dafür aber eine zusätzliche hydraulische Einrichtung zur Schnittschlagdämpfung, bestehend aus den beiden Schleichgangventilen 37 zur Volumenstrombegrenzung und den zugeordneten Druckbegrenzungsventilen 38. Im abgeschalteten Zustand ermöglichen die Schleichgangventile 37 freien Volumenstrom in beide Richtungen und haben keinen Einfluss auf den Betrieb. Werden diese aber, z.B. vor der Einleitung des Schnittvorganges, eingeschaltet, so begrenzen diese unabhängig von der Druckdifferenz den Volumenstrom von den Gegenhaltezylindern 9 zu den hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17 auf den eingestellten Wert, der dabei möglichst knapp über dem für die entsprechende Schnittgeschwindigkeit benötigten Volumenstrom liegen sollte. Findet nun der Materialabriss statt, so führt die Differenz zwischen Schließkraft und Gegenhaltekraft zu einer Beschleunigung des Stößels 2 und damit zu einer Erhöhung desPress bed is the drawing device 33, which is shown here as a differential cylinder, which is connected via the piston rod with the drawing punch 34, the control via the associated directional control valve 35, the auxiliary devices shown in the other embodiments, such as active parallel control 25, 26, check valves 24 for the counter-holding cylinder 9, etc. are not shown here for reasons of clarity, but an additional hydraulic device for cutting impact damping, consisting of the two creeper valves 37 for flow limitation and the associated pressure relief valves 38. In the off state, the creep valves 37 allow free flow in both Directions and have no influence on the operation. But if these, e.g. before the initiation of the cutting process, so they limit regardless of the pressure difference, the flow from the counter-holding cylinders 9 to the hydraulic coupling devices 17 to the set value, which should be as close to the required for the corresponding cutting speed flow rate. Now finds the material tear instead, the difference between closing force and counter-holding force leads to an acceleration of the plunger 2 and thus to an increase in the
Volumenstromes von den Gegenhaltezylindern 9 zu den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17. Aufgrund der Volumenstrombegrenzung durch die Schleichgangventile 37 erhöht sich nun der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 bis auf den an den Druckbegrenzungsventilen 38 eingestellten Wert, liegt dieser bei den hier angenommenen gleichen Wirkflächen über dem Druck im Stößelkreis 13 übersteigt die Gegenhaltekraft die Schließkraft, und der Stößel 2 wird solange kontrolliert abgebremst bis der durch die Stößelgeschwindigkeit verursachte Volumenstrom den an den Schleichgangventilen 37 eingestellten Wert wieder unterschreitet. Hierbei haben die in den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 sowie in den Druckmittelleitungen zwischen den Ventilen 37, 38 und den hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 vorhandene Druckflüssigkeitsvolumina keinen Eiπfluss auf die Höhe der Schnittschlagenergie. Um die effektiven Kompressionsvolumina so gering wie möglich zu halten sollten dabei die Ventile 37, 38 über möglichst kurze Druckmittelleitungen mit den Gegenhaltezylindern 9 verbunden sein, vorzugsweise sollten daher jedem Gegenhaltezylinder 9 eigene Ventile 37, 38 zugeordnet werden, der Druckaufbau in den Gegenhaltezylindern 9 und damit die Verzögerung des Stößels 2 geschieht somit fast unmittelbar nach dem Materialabriss. Besonders vorteilhaft ist diese Art der Schnittschlagdämpfung wenn nach dem Schneiden noch weitere Umformvorgänge erfolgen sollen, wie z.B. hier das Tiefziehen.Volume flow from the counter-holding cylinders 9 to the hydraulic coupling devices 17. Due to the flow limitation by the creep valves 37 now increases the pressure in the counter-holding cylinders 9 up to the value set at the pressure relief valves 38, this is above the pressure in the ram circle at the assumed here effective effective areas 13, the opposing force exceeds the closing force, and the plunger 2 is braked controlled until the volume flow caused by the plunger speed again falls below the value set at the slow speed valves 37. Here, in the hydraulic coupling devices 17 and in the pressure medium lines between the valves 37, 38 and the hydraulic coupling devices 17 existing pressure fluid volumes no Eiπfluss on the height of the cutting impact energy. In order to keep the effective compression volumes as low as possible, the valves 37, 38 should be connected via the shortest possible pressure medium lines with the counter-holding cylinders 9, preferably therefore each counter-holding cylinder 9 own valves 37, 38 are assigned, the pressure build-up in the counter-holding cylinders 9 and thus the delay of the plunger 2 thus happens almost immediately after the material is broken. Particularly advantageous is this type of cutting shock damping if after cutting further forming operations are to take place, such as here the deep drawing.
Weiterhin ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der kolbenseitige Druckraum der Zieheinrichtung 33 mit dem Ringraum der Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36 verbunden, diese ist hier als Differentialzylinder ausgeführt wobei der Kolben 36a mit der gemeinsamen Kolbenstange 19c der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 verbunden ist, der kolbenseitige Druckraum der Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36 ist dabei mit der umgebenen Atmosphäre verbunden und kann daher kräftemäßig vernachlässigt werden.Furthermore, in the embodiment shown here, the piston-side pressure chamber of the pulling device 33 is connected to the annulus of the device for compensating the punching force 36, this is designed as a differential cylinder wherein the piston 36a is connected to the common piston rod 19c of the hydraulic coupling devices 17, the piston-side pressure chamber the device for compensating the punching force 36 is connected to the surrounding atmosphere and can therefore be neglected in terms of power.
Gemäß der Darstellung hat der Schneidvorgang mittels der Gegenhaltezylinder 9 bereits stattgefunden, die ausgeschnittene Ronde 5a befindet sich zwischen der Ziehmatrize 4c und dem als Blechhalter dienenden Unterwerkzeug 4b. Zur einfacheren Erklärung wird hier davon ausgegangen, das die Kolben 18a, 18b, 36a gleiche Ringflächen haben, die Summe der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 in Gegenhalterichtung gleich der Wirkfläche des Stößelzylinders 6 in Schließrichtung ist, sowie das die Wirkfläche der Zieheinrichtung 33 in Ziehrichtung gleich der Hälfte der Wirkfläche des Stößelzylinders 6 in Schließrichtung ist. Bei fehlenden äußeren Kräften auf die gemeinsame Kolbenstange 19 wirkt nun der Druck im Stößelkreis 13 über die beweglichen Trennelemente 18 auf die Gegenhaltezylinder 9 und verursacht dadurch ein Gegenhaltekraft gleicher Größe, während die auf den Stößel 2 wirkende Gravitationskraft über die Ziehmatrize 4c und die Ronde 5a in das Unterwerkzeug 4b und somit in den Pressentisch 3 eingeleitet wird. Wird nun durch entsprechende Ansteuerung des Wegeventils 35 der Ziehvorgang eingeleitet, so bewegt die Zieheinrichtung 33 den Ziehstempel 34 gegen die Ronde 5a, die dabei auftretenden Umformkräfte verursachen eine entsprechende Druckerhöhung in dem kolbenseitigen Druckraum der Zieheinrichtung 33. Dieser Druck wirkt nun auch auf die Ringfläche des Kolbens 36a und erzeugt damit in der gemeinsamen Kolbenstange 19c eine Kraft in Richtung dl welche, bei weiterhin fehlender Einleitung einer äußeren Kraft, einen Druckabfall in den Gegenhaltezylinder 9 und somit eine Verminderung der Gegenhaltekraft verursacht. Steigt der durch den Ziehvorgang verursachte Druck in der Zieheinrichtung 33 dabei beispielsweise auf den Wert des Druckes im Stößelkreis 13, so sinkt bei den gegebenen Wirkflächen der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 auf die Hälfte des Druckes im Stößelkreis 13, wodurch die Gegenhaltekraft genau um die von der Zieheinrichtung 33 erzeugte Stempelkraft vermindert wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil das derAs shown, the cutting operation by means of the counter-holding cylinders 9 has already taken place, the cut-out blank 5a is located between the drawing die 4c and the lower tool 4b serving as a blank holder. For ease of explanation, it is assumed here that the pistons 18a, 18b, 36a have the same annular surfaces, the sum of the active surfaces of the counter-holding cylinders 9 in the counter-holding direction equal to the effective area of the plunger cylinder 6 in the closing direction, as well as the effective surface of the pulling device 33 in the drawing direction equal Half of the effective surface of the plunger cylinder 6 in the closing direction. In the absence of external forces on the common piston rod 19, the pressure in the ram circle 13 now acts on the counter-holding cylinders 9 via the movable separating elements 18 and thus causes a counter-holding force of the same size, while the gravitational force acting on the ram 2 acts on the drawing die 4c and the round plate 5a in FIG the lower tool 4b and thus introduced into the press table 3. Now, if the drawing process is initiated by appropriate control of the directional control valve 35, the pulling device 33 moves the drawing punch 34 against the blank 5a, the forming forces occurring cause a corresponding increase in pressure in the piston-side pressure chamber of the pulling device 33. This pressure now also acts on the annular surface of the Piston 36a and thus generates in the common piston rod 19c a force in the direction dl which, in still missing introduction of an external force, a pressure drop in the counter-holding cylinder 9 and thus a reduction in the Holding force causes. If the pressure in the pulling device 33 caused by the drawing process increases, for example, to the value of the pressure in the ram circle 13, the pressure in the counter-holding cylinders 9 drops to half the pressure in the ram circle 13 at the given active surfaces, as a result of which the counter-holding force is exactly equal to that of the drawing device 33 generated stamping force is reduced. This results in the advantage of the
Antriebszylinder 20 nur die zur Erzeugung der Blechhaltekräfte benötigte Kraft erzeugen muss, die von der Zieheinrichtung 33 in den Stößel 2 eingeleitete Kraft kann durch die Kraft auf den Kolben 36a kompensiert werden. Hierbei kann auch, beispielsweise durch Vergrößerung der Ringfläche des Kolbens 36a, erreicht werden, das die durch den Druck in der Zieheinrichtung 33 verursachte Verminderung der Gegenhaltekraft größer als die von der Zieheinrichtung erzeugte Stempelkraft ist, dadurch übt der Stößel 2 während des Ziehvorganges zusätzlich eine der Stempelkraft proportionale Blechhaltekraft auf die Ronde 5a aus, ohne das hierbei die Einleitung einer äußeren Kraft durch den Antriebszylinder 20 erforderlich ist.Drive cylinder 20 only has to generate the force required to produce the Blechhaltekräfte, the force introduced by the pulling device 33 in the plunger 2 force can be compensated by the force on the piston 36 a. This can also be achieved, for example, by enlarging the annular surface of the piston 36a, that the reduction in the counter-holding force caused by the pressure in the pulling device 33 is greater than the stamping force generated by the pulling device, characterized practicing the plunger 2 during the drawing process additionally one of Stamping force proportional sheet holding force on the blank 5a, without the introduction of an external force by the drive cylinder 20 is required here.
Wird weiterhin die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellte aktive Parallelregelung 25, 26 verwendet, so kann diese hier zur dazu verwendet werden die Drücke und damit die Blechhaltekräfte in den einzelnen Gruppen von Gegenhaltezylindern 9a, 9b gezielt zu verändern und somit beispielsweise das Tiefziehen von asymmetrischen Teilen zu ermöglichen. Hierbei sind aufgrund der kleinen Kompressionsvolumina schnelle Druckänderungen bei kleinen Volumenströmen möglich. Die hier dargestellte Presse kann somit, bei entsprechender Auslegung der hydraulischen Steuerung 35 für die Zieheinrichtung 33 und des Hubes des StÖßelzylinders 6, sowohl für das konventionelle Tiefziehen mir passivem Ziehkissen, dem Tiefziehen im Gegenzugverfahren mit aktivem Ziehkissen, dem Tiefziehen im Schnitt-Zug- Verfahren, sowie für den Betrieb von Schneid-, Stanz-, Verbund-, Folgeverbundwerkzeugen usw. verwendet werden, wobei sie in allen Anwendungsbereichen eine hohe Effizienz, einen hohen Ausstoß sowie eine hohe Flexibilität hinsichtlich der zulässigen Einbauhöhen und eine gute Zugänglichkeit der Umformwerkzeuge 4 gewährleistet.If the active parallel control 25, 26 shown in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is furthermore used, this can be used to specifically change the pressures and thus the sheet holding forces in the individual groups of counter-holding cylinders 9a, 9b and thus, for example, the deep-drawing of asymmetrical To enable sharing. Due to the small compression volumes, rapid pressure changes are possible with small volume flows. The press shown here can thus, with a suitable design of the hydraulic control 35 for the pulling device 33 and the stroke of the ram cylinder 6, both for conventional deep drawing me passive die cushion, deep drawing in Gegenzugverfahren with active die cushion, deep drawing in the cutting-train process , as well as for the operation of cutting, punching, compounding, progressive tools, etc., ensuring in all applications high efficiency, high output and high flexibility in terms of permissible installation heights and good accessibility of the forming tools 4.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems, das auch für große Umformwege geeignet ist und bei dem schnelle Schließ- und / oder Öffnungsbewegungen des Stößels 2 erfolgen können, ohne das hierzu eine Bewegung der beweglichen Trennelemente 18 erforderlich ist. Die Erzeugung der äußeren Kraft, in diesem Falle eines Drehmomentes, erfolgt hier durch zwei Elektromotoren 39, wobei jedem Motor jeweils einer hydraulischen Koppelvorrichtung 17a, 17b zugeordnet ist. Die beiden Koppelvorrichtungen 17a, 17b bestehen hier aus zwei verstellbaren Axialkolbenpumpen für den geschlossenen Kreislauf, deren Volumenstrom und Förderrichtung über eine entsprechende Verstelleinrichtung geregelt werden kann. Die beweglichen Trennelemente 18 bestehen somit aus den hier nicht dargestellten Kolben der Axialpumpentriebwerke, die Einleitung der äußeren Kraft auf die Trennelemente erfolgt über das in die Antriebswellen 19a, 19b eingeleitete Drehmoment in Verbindung mit den ebenfalls hier nicht dargestellten Schrägscheiben, Gleitschuhen usw. Weiterhin fehlt bei diesem Ausführungsbeispiel das Differential-Sperrventil 11, statt dessen verfügt dieses Ausführungsbeispiel über ein proportionales Regelventil 40 für die Steuerung der schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen, was hier über die Ringraumseite des Stößelzylinders 6 erfolgt. Weiterhin verfügt dieses Ausführungsbeispiel über zwei Überbrückungsventile für die hydraulischen Koppelvorrichtungen 42, welche im angesteuerten Zustand eine direkte Verbindung zwischen dem Stößelkreis 13 und den Gegenhaltezylindern 9 herstellen, sowie zwei Druckbegrenzungsventile 41, welche die maximale Differenz zwischen dem Druck im Stößelkreis 13 und dem Druck in den Gegenhaltezylindern 9 begrenzen.Fig. 4 shows an embodiment of the drive system according to the invention, which is also suitable for large forming paths and in which fast closing and / or opening movements of the plunger 2 can be done without the movement of the movable separating elements 18 is required for this purpose. The generation of the external force, in this case a torque, is effected here by two electric motors 39, wherein each motor is associated with a respective hydraulic coupling device 17a, 17b. The two coupling devices 17a, 17b exist here from two adjustable axial piston pumps for the closed circuit, the volume flow and conveying direction can be controlled by a corresponding adjustment. The movable separating elements 18 thus consist of the piston of the axial pump engines, not shown here, the introduction of external force on the separating elements via the introduced into the drive shafts 19 a, 19 b torque in conjunction with the swash plates, shoes, etc. also not shown here In this embodiment, the differential check valve 11, instead, this embodiment has a proportional control valve 40 for controlling the fast closing and opening movements, which takes place here via the annulus side of the plunger cylinder 6. Furthermore, this embodiment has two lock-up valves for the hydraulic coupling devices 42 which produce a direct connection between the ram circle 13 and the counter-holding cylinders 9 in the controlled state, and two pressure relief valves 41, which the maximum difference between the pressure in the ram circle 13 and the pressure in the Limit counter-holding cylinders 9.
Zur einfacheren Erklärung ist die mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ausgerüstete Presse hier zusätzlich vertikal geschnitten dargestellt. Die linke Seite des Schnittes I zeigt die Presse in weit geöffnetem Zustand, wie dies für Einlege- oder Transferoperationen erforderlich sein kann. Das Überbrückungsventil 42 ist hier geöffnet, wodurch die Druckflüssigkeit zwischen dem Stößelkreis 13 und den Gegenhaltezylindern 9 unabhängig von den hydraulischenFor ease of explanation, equipped with the drive system according to the invention here press additionally shown cut vertically. The left side of section I shows the press in a wide open condition, as may be required for insertion or transfer operations. The lock-up valve 42 is opened here, whereby the pressure fluid between the ram circle 13 and the counter-holding cylinders 9 regardless of the hydraulic
Koppelvorrichtungen 17 frei ausgetauscht werden kann. Bei gleichen Flächenverhältnissen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 befinden sich die von ihnen erzeugten Kräfte im Gleichgewicht, die zusätzlich auf den Stößel 2 und die mit ihm verbunden Teile wie Oberwerkzeug 4a sowie Kolbenstange und Kolben des Stößelzylinders 6 wirkende Gravitationskraft erzeugt bei gesperrten Regelventil 40 einen Druckanstieg im Ringraum des Stößelzylinders 6, der Stößel 2 wird dadurch in geöffneter Position gehalten. Wird die Ringraumseite des Stößelzylinders 6 nun über das Regelventil 40 zum Tank hin entlastet, so bewirkt die Gravitationskraft eine Umwälzung der Druckflüssigkeit aus den Gegenhaltezylindern 9 über die geöffneten Überbrückungsventile 42 in den Stößelzylinder 6, die schnelle Schließbewegung des Stößels findet statt, dem Druckspeicher 16 wird dabei wederCoupling devices 17 can be freely exchanged. At the same area ratios of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9, the forces generated by them are in equilibrium, which in addition to the plunger 2 and the parts connected to it such as upper tool 4a and piston rod and piston of the plunger cylinder 6 acting gravitational force generated at locked control valve 40, a pressure increase in the annular space of the plunger cylinder 6, the plunger 2 is thereby held in the open position. If the annular space side of the plunger cylinder 6 is now relieved via the control valve 40 to the tank, the gravitational force causes a circulation of the pressure fluid from the counter-holding cylinders 9 via the open lock-up valves 42 in the plunger cylinder 6, the rapid closing movement of the plunger takes place, the pressure accumulator 16 is neither
Druckflüssigkeit entnommen noch zugeführt. Kurz vor Erreichen des Startposition für den Arbeitshub kann der Stößel 2 dann durch das Regelventil 40 auf Umformgeschwindigkeit abgebremst werden. Vorteilhafter Weise kann hierbei der Volumenstrom der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 bereits auf die gewünschte Umformgeschwindigkeit geregelt werden, somit ergibt sich ein ruckfreie Stößelbewegung beim Schließen der Überbrückungsventile 42.Pressure fluid taken still supplied. Shortly before reaching the starting position for the working stroke of the plunger 2 can then be braked by the control valve 40 to forming speed. Advantageously, in this case, the volume flow of the hydraulic Coupling devices 17 are already controlled to the desired forming speed, thus giving a smooth plunger movement when closing the lock-up valves 42nd
Die rechte Seite II des Schnittes zeigt nun die Position kurz vor Beginn des Umformhubes, das Überbrückungsventil 42 ist bereits geschlossen. Die weitere Schließbewegung des Stößels 2 erfolgt nun durch die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, die den Gegenhaltezylindern 9 Druckflüssigkeit entnehmen und diese dem Stößelkreis zuführen. Beim Aufsetzen des Oberwerkzeuges 4a auf dem Werkstück 5 fällt dadurch der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 soweit ab bis die erforderliche Umformkraft erreicht wird und durch die weitere Stößelbewegung der Umformvorgang stattfindet. Während des Umformvorganges erfüllen die beidenThe right side II of the section now shows the position just before the start of the forming stroke, the lock-up valve 42 is already closed. The further closing movement of the plunger 2 is now carried out by the hydraulic coupling devices 17 which remove the counter-holding cylinders 9 hydraulic fluid and feed them to the ram circle. When placing the upper tool 4a on the workpiece 5 thereby drops the pressure in the counter-holding cylinders 9 so far until the required forming force is achieved and takes place by the further plunger movement of the forming process. During the forming process, the two meet
Druckbegrenzungsventile 41 hierbei zwei Funktionen. Zum einem begrenzen sie die maximale Druckdifferenz zwischen Stößelkreis 13 und Gegenhaltezylindern 9 und somit, unabhängig vom Druck im Stößelkreis 13, die maximale Umformkraft, zum anderen verhindern sie das in den hier als hydraulische Koppelvorrichtungen 17 verwendeten Axialkolbenpumpen Kavitation aufgrund eines zu geringen Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 auftritt.Pressure limiting valves 41 here two functions. On the one hand they limit the maximum pressure difference between ram circle 13 and counter-holding cylinders 9 and thus, regardless of the pressure in the ram circle 13, the maximum forming force, on the other hand they prevent cavitation in the axial piston pumps used here as hydraulic coupling 17 cavitation due to a low pressure in the counter-holding cylinders 9 occurs.
Nach erfolgtem Umformvorgang kann das Öffnen der Presse hierbei auf zweierlei Arten geschehen. Falls für das Öffnen größere Kräfte benötigt werden, z.B. aufgrund vorhandener Abstreifkräfte, kann zunächst die Förderrichtung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 umgekehrt werden, wobei die Öffnungskraft über den dadurch entstehenden Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 erzeugt wird, nach dem Abstreifvorgang werden dann wieder die Überbrückungsventile 42 geöffnet und der schnelle Öffnungshub erfolgt durch die Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Stößelzylinders 6 über das Regelventil 40, die Druckflüssigkeit wird dabei wieder vom Stößelzylinder 6 über die Überbrückungsventile 42 in die Gegenhaltezylinder 9 umgewälzt. Sind diese Kräfte nicht erforderlich kann die schnelle Öffnungsbewegung direkt durch das Öffnen der Überbrückungsventile 42 und Druckbeaufschlagung der Ringraumseite des Stößelzylinders 6 eingeleitet werden, in diesem Fall ist eine Umkehrung der Förderrichtung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 nicht erforderlich.After the forming process, the opening of the press can be done in two ways. If greater forces are required for opening, e.g. due to existing Abstreifkräfte, first, the conveying direction of the hydraulic coupling devices 17 can be reversed, the opening force is generated by the resulting pressure increase in the counter-holding cylinders 9, after the stripping operation then the lock-up valves 42 are opened again and the rapid opening stroke takes place by the pressurization of the annulus side the plunger cylinder 6 via the control valve 40, the hydraulic fluid is thereby circulated again by the plunger cylinder 6 via the lock-up valves 42 in the counter-holding cylinder 9. If these forces are not required, the rapid opening movement can be initiated directly by opening the lock-up valves 42 and pressurizing the annular space side of the ram cylinder 6, in which case a reversal of the conveying direction of the hydraulic coupling devices 17 is not required.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen, bei denen durch die mechanische Kopplung der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 eine passive Parallelregelung der Stößelbewegung erreicht wird, erfolgt diese hier rein aktiv über die elektronische Regelvorrichrung 44 in Verbindung mit den beiden Positionsgebern 43a, 43b und den Verstelleinrichtungen der beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b, wodurch deren Volumenstrom so geregelt wird das eine eventuelle Stößelkippung ausgeglichen wird. Da das von den hier aus Axialkolbenpumpen bestehenden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 benötigte Drehmoment proportional zu dem Produkt aus Verdrängungsvolumen und Druckdifferenz ist erfolgt die Parallelregelung auch hier wieder kraftneutral und bietet somit eine optimale Effizienz.In contrast to the previous embodiments, in which a passive parallel control of the plunger movement is achieved by the mechanical coupling of the hydraulic coupling devices 17, this takes place here purely actively via the electronic Regelvorrichrung 44 in conjunction with the two position sensors 43a, 43b and Adjustment of the two hydraulic coupling devices 17a, 17b, whereby the flow rate is controlled so that any plunger tilt is compensated. Since the torque required by the hydraulic coupling devices 17 consisting of axial piston pumps here is proportional to the product of the displacement volume and the pressure difference, the parallel control is again force-neutral and therefore offers optimum efficiency.
Weitere Vorteile des hier dargestellten Ausführungsbeispieles bestehen zum einen darin, das die bei den schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen auftretenden hohen Volumenströme nicht über die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 geleitet werden müssen, diese fließen nur in den Überbrückungsventilen 42 und deren Verbindungsleitungen zum Stößelkreis 13 sowie zu den Gegenhaltezylindern 9. Dadurch müssen die Druckmittelleitungen zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und den hydraulischen Koppel Vorrichtungen 17 sowie die hydraulischen Koppelvorrichtungen selber nur für die bei maximaler Umformgeschwindigkeit auftretenden Volumenströme ausgelegt werden, wodurch sich die zusätzlichen Kompressionsvolumina entsprechend verringern. Unterstützt wird dies durch die Verwendung getrennter Antriebe 39 für die beiden hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b, insbesondere bei Pressen mit großen Tischabmessungen können die hydraulischen Koppelvorrichtungen 17a, 17b somit näher an dem jeweiligen Gegenhaltezylinder oder den Gruppen von Gegenhaltezylinder 9a, 9b positioniert werden, was zu einer weiteren Reduzierung der Kompressionsvolumina führt. Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel das maximal zur Verfügung stehende Austauschvolumen der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17 nicht durch die mechanischen Abmessungen der Koppelvorrichtungen begrenzt, wie dies z.B. bei der Verwendung von Hydraulikzylindern der Fall ist. Dies ermöglicht insbesondere bei großen Umformwegen einen entsprechend kompakten Aufbau der hydraulischen Koppelvorrichtungen 17, eine konventionelle Pressensteuerung 7 kann daher bei diesem Ausführungsbeispiel auch bei der Verwendung für Umformvorgänge mit einem langen Arbeitshub entfallen.Further advantages of the embodiment shown here are, firstly, that the high volume flows occurring during the rapid closing and opening movements do not have to be conducted via the hydraulic coupling devices 17, these flow only in the bridging valves 42 and their connecting lines to the ram circle 13 and to the counter-holding cylinders 9. As a result, the pressure medium lines between the counter-holding cylinders 9 and the hydraulic coupling devices 17 and the hydraulic coupling devices themselves must be designed only for the volume flows occurring at maximum forming speed, thereby reducing the additional compression volumes accordingly. This is supported by the use of separate drives 39 for the two hydraulic coupling devices 17a, 17b, especially for presses with large table dimensions, the hydraulic coupling devices 17a, 17b can thus be positioned closer to the respective counter-holding cylinder or the groups of counter-holding cylinders 9a, 9b, which a further reduction of the compression volume leads. Furthermore, in this embodiment, the maximum available replacement volume of the hydraulic coupling devices 17 is not limited by the mechanical dimensions of the coupling devices, as e.g. when using hydraulic cylinders is the case. This allows a correspondingly compact construction of the hydraulic coupling devices 17, in particular for large forming paths, a conventional press control 7 can therefore be omitted in this embodiment, even when used for forming operations with a long stroke.
Selbstverständlich könnten hier als hydraulische Koppelvorrichtungen 17 auch Konstantpumpen, z.B. Zahnradpumpen, in Verbindung mit Servomotoren verwendet werden, wobeiOf course, as hydraulic coupling devices 17, constant pumps, e.g. Gear pumps, to be used in conjunction with servomotors, wherein
Volumenstrom und Förderrichtung durch entsprechende Ansteuerung der Servomotoren geregelt werden können und diese gleichzeitig für die Kompensation von Leckagen zwischen den beiden Druckräumen der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verwendet werden können. Weiterhin besteht die Möglichkeit, wie bereits in der Beschreibung zu Fig.2 erwähnt, durch entsprechende Änderung der Flächenverhältnisse zwischen dem Stößelzylinder 6 und den Gegenhaltezylindern 9 die dadurch erzeugten Kräfte zu variieren. Beispielsweise kann durch eine entsprechende Vergrößerung der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder 9 die auf die beweglichen Massen, also Stößel 2, Oberwerkzeug 4a sowie Kolbenstange und Kolben des Stößelzylinders 6, wirkenden Gravitationskräfte kompensiert werden, somit müssen bei schnellen Schließ- und Öffhungsbewegungen nur noch die auftretenden Beschleunigungs-, Reibungs- und Strömungskräfte überwunden werden, dadurch können beispielsweise die für diese Bewegungen benötigten Kräfte durch direkt auf den Stößel 6 wirkende Linearmotoren oder ähnliche Antriebe erzeugt werden.Volumetric flow and conveying direction can be controlled by appropriate control of the servo motors and these can be used simultaneously for the compensation of leaks between the two pressure chambers of the hydraulic coupling device 17. Furthermore, there is the possibility, as already mentioned in the description of Fig.2, by appropriate Changing the area ratios between the plunger cylinder 6 and the counter-holding cylinders 9 to vary the forces generated thereby. For example, can be compensated by a corresponding increase in the effective surfaces of the counter-holding cylinder 9 on the movable masses, ie plunger 2, upper tool 4a and piston rod and piston of the plunger cylinder 6, acting gravitational forces, thus need only fast at closing and Öffhungsbewegungen the acceleration occurring Friction and flow forces are overcome, thereby, for example, the forces required for these movements can be generated by acting directly on the plunger 6 linear motors or similar drives.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebssystems, welches insbesondere beim Einsatz von Schneidwerkzeugen eine sehr hohe Effizienz besitzt. Die hydraulische Koppel Vorrichtung 17 besteht hier aus zwei ortsfest gelagerten einfach wirkenden Differentialzylindern, deren als bewegliche Trennelemente dienenden Kolben 18a, 18b mittels der Kolbenstange 19 fest miteinander verbunden sind. Die Erzeugung der äußeren Kraft geschieht hier durch einen ebenfalls ortsfest gelagerten und als Servomotor ausgeführten elektrischen Antrieb 45, wobei das von ihm erzeugte Drehmoment hier über das Ritzel in die Verzahnung der hier als Einrichtung zur Einleitung einer äusseren Kraft dienenden Kolbenstange 19 eingeleitet wird und so eine entsprechende Kraft in die beweglichen Trennelemente, also die beiden Kolben 18a, 18b, eingeleitet wird, die Begrenzung der maximalen Umformkraft kann somit durch eine entsprechende Begrenzung des Drehmomentes des Servomotors 45 erfolgen. Die Erzeugung und Übertragung der Kraft kann selbstverständlich auch anders geschehen, z.B. mittels eines Torquemotors in Verbindung mit einer Kugelrollspindel und einer entsprechenden Mutter. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 werden auch hier die beweglichen Trennelemente 18 nur einseitig mit Druck beaufschlagt, der Kräfteausgleich erfolgt in diesem Falle über die Kolbenstange 19. Wie bei diesem Ausführungsbeispiel leicht ersichtlich ist kann durch eine entsprechende Änderung der Flächenverhältnisse der beiden Kolben 18a, 18b beispielsweise erreicht werden, das bei unterschiedlichen Wirkflächen von Stößelzylinder 6 und Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen unterschiedlichen Drücken bei gleichen Schließ- und Gegenhaltekräften sich die beiden von den Kolben 18a, 18b erzeugten und auf die Kolbenstange 19 wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben, ein zusätzlicher Druckübersetzer wird in diesem Falle nicht benötigt. Die Gegenhaltezylinder 9 sind bei diesem Ausführungsbeispiel integraler Bestandteil des Werkzeuges, befinden sich also zwischen Oberwerkzeug 4a und Unterwerkzeug 4b, vorzugsweise sind hier wieder vier Gegenhaltezylinder 9 in den Eckbereichen des Werkzeuges anzubringen. Da hier nur eine hydraulische Koppelvorrichtung 17 vorhanden ist entfallt auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel die passive Parallelregelung. Des weiteren befinden sich in den Druckleitungen zwischen der Koppelvorrichtung 17 und denen mit ihr verbundenen Gegenhaltezylindern 9 jeweils ein Rohrbruchsicherheitsventil 46 und, parallel dazu, je ein entsperrbares Rückschlagventil 47, aufgrund des Schnittes hier nur zwei Gegenhaltezylinder 9 sowie jeweils zwei entsprechende Ventile 46, 47 dargestellt. Die Rohrbruchsicherheitsventile 46 sind dabei so eingestellt das sie bei der gewünschten Umformgeschwindigkeit gerade noch nicht auslösen, sie können dabei durch Ansteuerung der entsperrbaren Rückschlagventile 47 überbrückt werden, was ein schnelles Schließen des Werkzeuges 4 ohne ein verfrühtes Ansprechen der Rohrbruchsicherheitsventile 46 ermöglicht. Die Ventile 46, 47 sind hierbei zur Verringerung der auftretenden Schnittschlagenergie wieder möglichst dicht an den jeweiligen Gegenhaltezylindern 9 anzuordnen.Fig. 5 shows a further embodiment of the drive system according to the invention, which has a very high efficiency, especially when using cutting tools. The hydraulic coupling device 17 here consists of two stationary mounted single-acting differential cylinders, serving as movable separating elements piston 18a, 18b are firmly connected to each other by means of the piston rod 19. The generation of the external force is done here by a likewise fixedly mounted and designed as a servo motor electric drive 45, wherein the torque generated by it is introduced here via the pinion in the toothing serving here as means for introducing an external force piston rod 19 and so on corresponding force in the movable separating elements, that is, the two pistons 18a, 18b, is introduced, the limitation of the maximum forming force can thus be effected by a corresponding limitation of the torque of the servomotor 45. The generation and transmission of the force can of course be done differently, for example by means of a torque motor in conjunction with a ball screw and a corresponding nut. As in the embodiment of FIG. 4, the movable dividing elements 18 are here only on one side pressurized, the force balance is in this case via the piston rod 19. As in this embodiment can be easily seen by a corresponding change in the area ratios of the two pistons 18 a, 18b can be achieved, for example, the two of the pistons 18a, 18b generated and acting on the piston rod 19 forces cancel each other at different effective surfaces of plunger cylinder 6 and counter-holding cylinders 9 and the associated different pressures at the same closing and Gegenhaltekräften, an additional pressure booster is not needed in this case. The counter-holding cylinders 9 are in this embodiment an integral part of the tool, so are located between the upper tool 4a and lower tool 4b, preferably here again four counter-holding cylinder 9 to install in the corner regions of the tool. Since only one hydraulic coupling device 17 is present here, the passive parallel control is also omitted in this exemplary embodiment. Furthermore, there are in the pressure lines between the coupling device 17 and those associated with their counter-holding cylinders 9 each a burst safety valve 46 and, in parallel, depending a pilot-operated check valve 47, only two counter-holding cylinder 9 and two respective valves 46, 47 shown due to the section here , The burst safety valves 46 are set so that they just do not trigger at the desired forming speed, they can be bridged by controlling the pilot-operated check valves 47, which allows a fast closing of the tool 4 without a premature response of the pipe safety valves 46. In this case, the valves 46, 47 are to be arranged as close as possible to the respective counter-holding cylinders 9 in order to reduce the incipient cutting energy.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Presse gerade am Beginn des Umformhubes, die entsperrbaren Rückschlagventile 47 sind geschlossen, der Servomotor 45 dreht im Uhrzeigersinn und erzeugt so eine Kraft auf die Kolbenstange 19, welche die beiden beweglichen Trennelemente 18a, 18b in Richtung d2 bewegt. Den Gegenhaltezylindern 9 wird dadurch über die noch geöffneten Rohrbruchsicherheitsventile 46 Druckflüssigkeit entnommen, erreicht die dadurch erzeugte Druckdifferenz einen ausreichenden Wert dringt der mit dem Oberwerkzeug 4a verbundene Schneidstempel in das Material ein. Im Laufe des Schneidvorganges erfolgt nun der Materialabriss, durch die auf den Stößel 2 wirkende Kraftdifferenz wird dieser schlagartig beschleunigt, der Schnittschlag findet statt. Durch die schlagartige Beschleunigung des Stößels 2 steigen nun auch die durch die Rohrbruchsicherheitsventile 46 fließenden Volumenströme schlagartig an, diese schließen dadurch fast verzögerungsfrei. Durch den in Schließrichtung beschleunigenden Stößel 2 wird nun die in den Gegenhaltezylindern 9 eingeschlossene Druckflüssigkeit zunehmend komprimiert bis die Summe der auf den Stößel 2 wirkenden Schließ- und Gravitationskräfte und die von den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht sind, eine weitere Beschleunigung des Stößels 9 erfolgt nun nicht mehr, durch entsprechend kleine Kompressionsvolumina in den Gegenhaltezylindern 9 kann somit die in den Stößel 2 eingeleitete Schnittschlagenergie minimiert werden. Durch den sich weiter in Schließrichtung bewegenden Stößel 2 wird nun die Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9 weiter komprimiert, was eine Erhöhung der Gegenhaltekräfte gegenüber der Schließkraft und somit eine zunehmende Verzögerung der Stößelbewegung bewirkt. Durch den Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 wird somit die in den Stößel 2 eingeleitete Schnittschlagenergie abgebaut, der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 erreicht dabei am Ende der Schließbewegung einen Maximalwert, anschließend wird der Stößel 2 durch den nun in den Gegenhaltezylindern 9 herrschenden Überdruck wieder in Öffnungsrichtung beschleunigt bis sich die auf den Stößel 2 wirkenden Schließ- und Gravitationskräfte und die vom Druck in den Gegenhaltezylindern 9 erzeugten Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht befinden.In the embodiment shown here, the press is just at the beginning of Umformhubes, the pilot-operated check valves 47 are closed, the servo motor 45 rotates clockwise, thus generating a force on the piston rod 19, which moves the two movable separating elements 18a, 18b in the direction d2 , The counter-holding cylinders 9 is thereby removed via the still open pipe safety valves 46 pressure fluid, the pressure difference thus generated reaches a sufficient value of the associated with the upper tool 4a cutting punch in the material. In the course of the cutting process, the material is now torn off, due to the force difference acting on the tappet 2, it is abruptly accelerated and the cutting stroke takes place. As a result of the abrupt acceleration of the plunger 2, the volume flows flowing through the bursting safety valves 46 abruptly increase, thereby closing them almost instantaneously. As a result of the plunger 2 accelerating in the closing direction, the pressure fluid enclosed in the counter-holding cylinders 9 is increasingly compressed until the sum of the closing and gravitational forces acting on the plunger 2 and the counter-holding forces generated by the counter-holding cylinders 9 are again in equilibrium, further acceleration of the plunger 9 Now no longer takes place, by correspondingly small compression volumes in the counter-holding cylinders 9 thus introduced into the plunger 2 cutting energy impact can be minimized. By moving further in the closing direction Plunger 2 is now the pressurized fluid in the counter-holding cylinders 9 further compressed, causing an increase of the counter-holding forces against the closing force and thus an increasing delay of the plunger movement. As a result of the increase in pressure in the counter-holding cylinders 9, the cutting impact energy introduced into the plunger 2 is reduced, the pressure in the counter-holding cylinders 9 reaches a maximum value at the end of the closing movement, then the plunger 2 is again in the opening direction due to the overpressure now prevailing in the counter-holding cylinders 9 accelerates until the forces acting on the plunger 2 closing and gravitational forces and the counter-forces generated by the pressure in the counter-holding cylinders 9 are in equilibrium again.
Der dabei in den Gegenhaltezylindern 9 auftretende Maximaldruck hängt hauptsächlich vom Druck im Stößelkreis 13, der zur Erzeugung der Umformkraft benötigten Druckdifferenz zwischen dem Druck im Stößelkreis 13 und dem Druck in den Gegenhaltezylindern 9 sowie von der Ansprechgeschwindigkeit der Rohrbruchsicherheitsventile 46 ab. In ungünstigen Fällen kann der dabei auftretende Maximaldruck den Betriebsdruck der damit beaufschlagten Bauteile, also Gegenhaltezylinder 9, Rohrbruchsicherheitsventile 46 sowie entsperrbare Rückschlagventile 47, überschreiten. Um dies zu vermeiden ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jedem Gegenhaltezylinder 9 je ein Differentialzylinder 48 zugeordnet, aufgrund der Schnittdarstellung sind hier wieder nur zwei Differentialzylinder 48 dargestellt. Zur Verringerung der auftretenden Schnittschlagenergie sind auch diese möglichst nahe an den entsprechenden Gegenhaltezylindern 9 anzuordnen. Diese dienen in Verbindung mit dem ohnehin vorhanden Druckspeicher des Stößelkreises 16 als Druckspeicher mit Druckübersetzungsfunktion und könnten bei gleicher Funktion auch durch entsprechend vorgespannte Druckspeicher ersetzt werden. Die Flächen der Differentialzylinder 48, also die Ringraumflächen Al sowie die Kolbenflächen A2 werden nun entsprechend dem konstanten Druckes im Stößelkreis pst und dem zulässigen Maximaldruck in den Gegenhaltezylindern 9 pmax ausgelegt, d.h. Al > (pst / Pmax) x A2.The maximum pressure occurring in the counter-holding cylinders 9 depends mainly on the pressure in the ram circle 13, the pressure difference required between the pressure in the ram circle 13 and the pressure in the counter-holding cylinders 9 and the response speed of the burst safety valves 46 to generate the forming force. In unfavorable cases, the occurring maximum pressure can exceed the operating pressure of the components acted upon therewith, that is to say counter-holding cylinders 9, burst-break safety valves 46 as well as unlockable check valves 47. To avoid this in the embodiment shown here each counter-holding cylinder 9 is assigned a respective differential cylinder 48, due to the sectional view here again only two differential cylinders 48 are shown. To reduce the occurring cutting impact energy, these are to be arranged as close as possible to the corresponding counter-holding cylinders 9. These serve in conjunction with the already existing pressure accumulator of the ram circle 16 as a pressure accumulator with pressure transmission function and could be replaced with the same function by appropriately biased pressure accumulator. The surfaces of the differential cylinders 48, ie the annular space surfaces A1 and the piston surfaces A2 are now designed according to the constant pressure in the ram circle p s t and the maximum permissible pressure in the counter-holding cylinders 9 p m ax, ie Al> (p s t / Pmax) x A2 ,
Im normalen Betrieb befinden sich die Kolben der Differentialzylinder 48 am Anschlag in Richtung dl und haben keinen Einfluss auf den Betrieb des erfmdungsgemäßen Antriebssystems. Erfolgt aber auf Grund eines Schnittschlages eine Erhöhung des Druckes über den oben berechneten Wert hinaus, so wird die Druckflüssigkeit aus den Gegenhaltezylindern 9 in die beiden Differentialzylinder 48 verdrängt, wobei sich die Kolben in Richtung d2 verschieben. Der in den Gegenhaltezylindern 9 auftretende Maximaldruck wird somit auf einen festen Wert begrenzt und der Stößel 2 mit einer konstanten Kraft weiter verzögert. Nach dem Abbau der Schnittschlagenergie und dem damit verbundenen Stillstand des Stößels 2 wird nun aufgrund des im Stößelkreises 13 herrschenden Druckes die Druckflüssigkeit aus den Differentialzylindern 48 wieder in die Gegenhaltezylinder 9 zurückgedrängt, wodurch die Öffnungsbewegung des Stößels 2 eingeleitet wird. Nachdem die Differentialzylinder 48 ihren Anschlag in Richtung dl wieder erreicht haben erfolgt nun, wie vorher beschrieben, ein Abbau des Druckes in den Gegenhaltezylindern 9 bis sich Schließ- und Gravitationskräfte sowie Gegenhaltekräfte wieder im Gleichgewicht befinden. Die beim Abbau der Schnittschlagenergie frei werdende Energie wird also nicht wie bei konventionellen hydraulischen Pressen in Wärme umgewandelt, sondern gespeichert und zur Einleitung der Öffnungsbewegung des Stößels 2 wiederverwendet, weiterhin ist eine Einstellung der Schnittschlagdämpfung hier nicht erforderlich.In normal operation, the pistons of the differential cylinder 48 are at the stop in the direction dl and have no influence on the operation of the inventive drive system. However, if, due to a cutting stroke, an increase in the pressure exceeds the value calculated above, the pressure fluid is displaced from the counter-holding cylinders 9 into the two differential cylinders 48, with the pistons moving in the direction d2. The occurring in the counter-holding cylinders 9 maximum pressure is thus on a limited fixed value and the plunger 2 with a constant force further delayed. After the reduction of the cutting energy and the associated stoppage of the plunger 2, the pressure fluid from the differential cylinders 48 is now pushed back into the counter-holding cylinder 9 due to the prevailing pressure in the ram circle 13, whereby the opening movement of the plunger 2 is initiated. After the differential cylinders 48 have reached their stop in the direction dl again takes place, as described previously, a reduction in the pressure in the counter-holding cylinders 9 to closing and gravitational forces and counter-holding forces are back in equilibrium. The energy released in breaking down the cutting energy impact energy is therefore not converted into heat as in conventional hydraulic presses, but stored and reused to initiate the opening movement of the plunger 2, further adjustment of the cutting impact damping is not required here.
Des weiteren soll die Kombination aus Servomotor 45 und hydraulischer Koppelvorrichtung 17 betrachtet werden. Zum Aufbau der erforderlichen Schneidkraft leitet der Servomotor 45 zunächst über die Kolbenstange 19 eine Kraft in die Richtung d2 in die beiden beweglichen Trennelemente 18a, 18b ein. Durch die Bewegung des Trennelementes 18b in Richtung d2 findet somit eine Dekompression der Druckflüssigkeit im rechten Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 und den damit verbundenen Gegenhaltezylindern 9 statt, wozu eine entsprechende Energie benötigt wird. Findet nun der Schnittschlag statt, so wird über dieFurthermore, the combination of servo motor 45 and hydraulic coupling device 17 should be considered. To build up the required cutting force, the servomotor 45 first initiates a force in the direction d2 via the piston rod 19 into the two movable separating elements 18a, 18b. By the movement of the separating element 18b in the direction d2 thus takes place a decompression of the hydraulic fluid in the right pressure chamber of the hydraulic coupling device 17 and the associated counter-holding cylinders 9, for which a corresponding energy is needed. Now finds the cutting blow instead, so is on the
Rohrbruchsicherheitsventile 46 die Verbindung zwischen den Gegenhaltezylindern 9 und der hydraulischen Koppel Vorrichtung 17 schlagartig gesperrt, was im Anschluss zu einem plötzlichen Druckanstieg in den Gegenhaltezylindern 9 führt. Durch eine geeignete, hier nicht dargestellte Vorrichtung kann nun der erfolgte Schnittschlag erkannt werden und der Servomotor abgeschaltet werden, dies kann z.B. einfach über eine Differenzdruckmessung geschehen, überschreitet der Druck in den Gegenhaltezylindern 9 den Druck im rechten Druckraum der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 um einen entsprechenden Wert, so bedeutet dies das die Rohrbruchsicherheitsventile 46 geschlossen sind und somit der Schnittschlag erfolgt ist. Während auf den Kolben 18a nun der Druck im Stößelkreis 13 wirkt, ist der auf den Kolben 18b wirkende Druck um die zur Erzeugung der Schneidkraft benötigte Druckdifferenz niedriger, auf die Kolbenstange 19 wirkt also eine resultierende Kraft in Richtung dl. Nach Abschalten des Servomotors 45 werden nun also die beiden Kolben 18a, 18b und die mit ihnen verbundene Kolbenstange 19 in Richtung dl beschleunigt, die zuvor zur Dekompression der Druckflüssigkeit benötigte Energie wird somit, abgesehen von den vorhandenen Reibungsverlusten, zur Kompression wiederverwendet. Nach erfolgtem Druckausgleich kann nun durch entsprechende Ansteuerung des Servomotors 45 eine Kraft in Richtung dl in die Kolbenstange 19 eingeleitet werden, durch die entstehende Druckdifferenz wird nun wieder Druckflüssigkeit aus der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 in die Gegenhaltezylinder 9 verdrängt, der aus der Bewegung des Kolbens 18b resultierende Volumenstrom fließt dabei über die entsperrbaren Rückschlagventile 47 sowie über die wieder öffnenden Rohrbruchsicherheitsventile 46, die Öffhungsbewegung des Stößels 2 findet statt.Pipe burst safety valves 46, the connection between the counter-holding cylinders 9 and the hydraulic coupling device 17 is suddenly blocked, which leads to a sudden increase in pressure in the counter-holding cylinders 9. By a suitable, not shown here device, the cut cut can now be detected and the servo motor are switched off, this can be done simply via a differential pressure measurement, the pressure in the counter-holding cylinders 9 exceeds the pressure in the right pressure chamber of the hydraulic coupling device 17 by a corresponding value , this means that the pipe burst safety valves 46 are closed and thus the cutting stroke is done. While the pressure in the ram circle 13 now acts on the piston 18a, the pressure acting on the piston 18b is lower by the pressure difference required to produce the cutting force, thus acting on the piston rod 19 in the direction d1. After switching off the servomotor 45, the two pistons 18a, 18b and the piston rod 19 connected to them are now accelerated in the direction d1, the energy previously required for the decompression of the pressurized fluid is thus, apart from the existing ones Frictional losses, reused for compression. After pressure equalization can now by appropriate control of the servo motor 45, a force in the direction dl are introduced into the piston rod 19, by the resulting pressure difference now pressure fluid from the hydraulic coupling device 17 is displaced in the counter-holding cylinder 9, resulting from the movement of the piston 18b Volumetric flow flows via the pilot-operated check valves 47 and via the reopening burst safety valves 46, the opening movement of the plunger 2 takes place.
Der Einbau der Gegenhaltezylinder 9 in das Werkzeug 4 bietet bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei zusätzliche Vorteile. Zum einem wird insbesondere bei kleinenThe installation of the counter-holding cylinder 9 in the tool 4 offers two additional advantages in the embodiment shown here. For one, especially for small
Abmessungen des Werkzeuges 4 gegenüber den Abmessungen von Stößel 2 und Pressentisch 3 die Durchbiegung von Stößel 2 und Pressentisch 3 verringert, was zu einer weiteren Steigerung der Effizienz und Verkürzung der Zykluszeiten fuhrt. Zum anderen kann bei einer entsprechender Modifikation der Hydraulik und Steuerung das erfindungsgemäße Antriebssystem so auch einfach an bereits bestehenden einfach oder auch mehrfach wirkenden Pressen nachgerüstet werden, ohne das hierzu Modifikation am Pressenrahmen notwendig sind.Dimensions of the tool 4 relative to the dimensions of plunger 2 and press table 3, the deflection of plunger 2 and press table 3 is reduced, which leads to a further increase in the efficiency and shortening of the cycle times. On the other hand, with a corresponding modification of the hydraulics and control, the drive system according to the invention can be easily retrofitted to existing single or multiple-acting presses, without the need for modification on the press frame are necessary.
Auch andere als in den hier dargestellten Ausführungsbeispielen dargestellte Antriebsarten können zur Erzeugung der äußeren Kraft genutzt werden, z.B. Linearmotoren, hierbei ist besonders das hydraulische Übersetzungsverhältnis zwischen den beweglichen Trennelementen 18 und den Gegenhaltezylindern 9 von Vorteil, wodurch z.B. auf die beweglichen Trennelemente 18 wirkende kleine Kräfte bei großem Hub eine große Umformkraft bei entsprechend kleinem Hub erzeugen können. Weiterhin kann die Übertragung der äußeren Kraft auf die beweglichen Trennelemente 18 nicht nur mechanisch, sondern auch anderweitig, z.B. magnetisch oder elektromagnetisch, erfolgen. Die für die Stößelbewegung benötigten Volumenänderungen in den mit der hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verbundenen Druckräumen kann dabei auch durch eine elastische Verformung des Trennelementes 18, z.B. einer druckfesten Membran, erreicht werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit das, bei ausreichend großem Volumen der Druckflüssigkeit im Stößelkreis oder einer geringen Steifigkeit des Pressenrahmens sowie relativ kleinen Druckflüssigkeitsvolumina in denAlso, other types of drive than shown in the embodiments illustrated herein may be used to generate the external force, e.g. Linear motors, in particular, the hydraulic transmission ratio between the movable separating elements 18 and the counter-holding cylinders 9 is advantageous, whereby e.g. acting on the movable separating elements 18 small forces at a large stroke can produce a large forming force at a correspondingly small stroke. Furthermore, the transfer of external force to the movable dividers 18 can not only be mechanical but also otherwise, e.g. magnetic or electromagnetic. The volume changes required for the plunger movement in the pressure chambers connected to the hydraulic coupling device 17 can also be achieved by an elastic deformation of the separating element 18, e.g. a pressure-resistant membrane can be achieved. Furthermore, there is the possibility that, with a sufficiently large volume of the pressure fluid in the ram circle or a low rigidity of the press frame and relatively small volumes of pressure fluid in the
Gegenhaltezylindern, auf den Druckspeicher 16 verzichtet werden kann. Ausserdem könnte das erfϊndungsgemäße Antriebssystem beim Vorhandensein mehrerer Stößelzylinder 6 auch über mehrere Stößelkreise 13 verfügen, wobei jeder Stößelkreis 13 mit einer eigenen hydraulischen Koppelvorrichtung 17 verbunden sein könnte. Dies hat aber gegenüber der Parallelschaltung der Stößelzylinder 6 den Nachteil, das auch mehrere Druckspeicher 16 benötigt würden.Counter-holding cylinders, can be dispensed with the accumulator 16. In addition, the erfϊndungsgemäße drive system could in the presence of several plunger cylinder 6 also have a plurality of ram circuits 13, each ram circuit 13 with its own hydraulic Coupling device 17 could be connected. However, this has the disadvantage over the parallel connection of the plunger cylinders 6, which would also require a plurality of pressure accumulators 16.
Das erfindungs gemäße Antriebssystem kann außerdem anstelle von Flüssigkeiten auch mit anderen Druckmitteln betrieben werden, z.B. mit Gasen oder Gasgemischen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich hierbei, wenn der Antrieb des Stößelzylinders 6 pneumatisch erfolgt, das in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen befindliche Druckmittel eine Flüssigkeit ist, sowie die Erzeugung der äußeren Kraft für das erfindungsgemäße Antriebssystem durch einen mechanischen Antrieb 28 gemäß des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles erfolgt. Bei entsprechender Auslegung des Stößelzylinders 6 steht somit ein großer Verfahrweg für den Stößel 2 zur Verfügung, wodurch sich eine gute Zugänglichkeit der Umformwerkzeuge 4 sowie einen großer Bereich für die zulässige Einbauhöhe ergibt. Nach erfolgtem Druckaufbau im Stößelkreis 13 wird nun während des Betriebes mittels des erfindungsgemäßen Antriebssystems aufgrund der hermetisch abgeschlossenen Druckräume keine weitere Druckmittelzufuhr benötigt, der Stößelantrieb kann dabei alleine durch den mechanischen Antrieb 28 erfolgen ohne das hierbei pneumatische Ventile notwendig sind, eine Hydropumpe 8, 14 wird ebenfalls nicht benötigt. Aufgrund der geringen Kompressibilität der Druckflüssigkeit in den Gegenhaltezylindern 9 und den damit verbundenen Druckräumen arbeitet die Presse dabei hocheffizient und kann mit hohen Hubzahlen betrieben werden, weiterhin kann die im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 beschriebene passive Parallelregelung zum Einsatz kommen.The drive system according to the invention can also be operated instead of liquids with other pressure means, e.g. with gases or gas mixtures. A particularly advantageous embodiment results here, when the drive of the plunger cylinder 6 is pneumatic, which is in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers pressure fluid is a liquid, and the generation of external force for the drive system according to the invention by a mechanical drive 28 according to In Fig. 2 illustrated embodiment takes place. With appropriate design of the plunger cylinder 6 is thus a large travel for the plunger 2 available, resulting in a good accessibility of the forming tools 4 and a large range for the allowable installation height. After completion of pressure build-up in the ram circle 13 no further pressure medium supply is now required during operation by means of the drive system according to the invention due to the hermetically sealed pressure chambers, the ram drive can be done alone by the mechanical drive 28 without this pneumatic valves are necessary, a hydraulic pump 8, 14 is also not needed. Due to the low compressibility of the hydraulic fluid in the counter-holding cylinders 9 and the associated pressure chambers, the press operates in a highly efficient manner and can be operated with high stroke rates. Furthermore, the passive parallel control described in the exemplary embodiment according to FIG.
Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfasst auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen des geltenden Anspruches 1. The invention is not limited to the embodiments illustrated and described here, it also includes all expert embodiments within the scope of the current claim 1.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Pressenrahmen1 press frame
2 Stößel 3 Pressentisch2 plungers 3 press table
4 Umformwerkzeug4 forming tool
4a Werkzeugoberteil4a tool upper part
4b Werkzeugunterteil4b lower tool part
4c Ziehmatrize 5 Werkstück4c drawing die 5 workpiece
5a Ronde5a round plate
6 Stößelzylinder6 ram cylinders
7 konventionelle hydraulische Pressensteuerung (vereinfacht)7 conventional hydraulic press control (simplified)
8 Hauptpumpe 9 Gegenhaltezylinder8 Main pump 9 Counter-holding cylinder
9a Gegenhaltezylinder links9a counter-holding cylinder left
9b Gegenhaltezylinder rechts9b counter-holding cylinder on the right
10 kraftübertragendes Bauteil10 force-transmitting component
11 Differential-Sperrventil Stößelzylinder 12 Haupt-Sperrventil Stößelzylinder11 Differential check valve Plunger cylinder 12 Main check valve Plunger cylinder
13 Stößelkreis13 ram circle
14 Speisepumpe Stößelkreis14 Feed pump ram circle
15 Druckregeleinrichtung Stößelkreis15 Pressure control device ram circle
16 Druckspeicher Stößelkreis 17 hydraulische Koppelvorrichtung16 accumulator ram circle 17 hydraulic coupling device
17a hydraulische Koppelvorrichtung I17a hydraulic coupling device I
17b hydraulische Koppelvorrichtung II17b hydraulic coupling device II
18 bewegliches Trennelement 18a bewegliches Trennelement I 18b bewegliches Trennelement II18 movable partition 18a movable partition I 18b movable partition II
19 Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft19 Device for introducing an external force
19a Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft I19a Device for introducing an external force I
19b Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft II19b Device for introducing an external force II
19c gemeinsame Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft 20 Antriebszylinder (hydraulischer Antrieb)19c common device for introducing an external force 20 drive cylinders (hydraulic drive)
21 Regelventil Antriebszylinder21 control valve drive cylinder
22 Druckbegrenzungsventil Antriebszylinder22 Pressure relief valve drive cylinder
23 entsperrbares Nachsaugventil Antriebszylinder 24 Sperrventil Gegenhaltezylinder23 unlockable suction valve drive cylinder 24 check valve counter hold cylinder
25 Kompensationszylinder25 compensation cylinders
25a Kolben Kompensationszylinder25a piston compensation cylinder
25b Kolbenstange Kompensationszylinder25b piston rod compensation cylinder
26 Regelventil Kompensationszylinder 27 ortsfestes Lager26 control valve compensating cylinder 27 fixed bearing
27a ortsfestes Lager Exzenterrad27a stationary bearing eccentric wheel
27b ortsfestes Lager Kraftbegrenzungszylinder27b fixed bearing force limiting cylinder
28 Exzenterantrieb (mechanischer Antrieb) 28a Exzenterrad 28b Pleuelzapfen28 Eccentric drive (mechanical drive) 28a Eccentric wheel 28b Connecting rod
28c Pleuelstange28c connecting rod
28d Kreuzkopf28d crosshead
29 Kraftbegrenzungszylinder29 force limiting cylinder
29a Kolbenstange Kraftbegrenzungszylinder 30 Druckbegrenzungsventil Kraftbegrenzungszylinder29a Piston rod Force limiting cylinder 30 Pressure limiting valve Force limiting cylinder
31 Nachsaugventil Kraftbegrenzungszylinder31 Suction valve Force limiting cylinder
32 Wegeventil Kraftbegrenzungszylinder32 directional valve force limiting cylinder
33 Zieheinrichtung33 pulling device
34 Ziehstempel 35 Wegeventil Zieheinrichtung34 Drawing punch 35 Directional valve pulling device
36 Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft 36a Kolben36 Piston force compensation device 36a Piston
37 Schleichgangventil37 slow speed valve
38 Druckbegrenzungsventil 39 Elektromotor (elektrischer Antrieb)38 pressure relief valve 39 electric motor (electric drive)
40 Regelventil für Eilgang Stößelzylinder40 control valve for rapid traverse ram cylinder
41 Druckbegrenzungsventil hydraulische Koppelvorrichtung41 Pressure relief valve hydraulic coupling device
42 Überbrückungsventil hydraulische Koppelvorrichtung42 lock-up valve hydraulic coupling device
43 Positionsgeber Stößel a Positionsgeber Stößel linksb Positionsgeber Stößel rechts elektronische Regelvorrichtung Servomotor (elektrischer Antrieb) Rohrbruchsichersheitsventil entsperrbares Rückschlagventil Differentialzylinder 43 Position sensor plunger a Positioner Plunger leftb Positioner Plunger right electronic control unit servomotor (electric drive) Pipe Break Safety Valve unlockable check valve Differential Cylinder

Claims

Patentansprüche claims
1. Antriebssystem für hydraulische Pressen mit einem oder mehreren Stößelzylindern (6) zur Erzeugung der benötigten Schließkraft, einem mit diesen verbundenem und im Pressenrahmen (1) beweglich geführten Stößel (2), sowie einem oder mehreren im Pressenrahmen (1), im Werkzeugeinbauraum oder im Werkzeug (4) befindlichen Gegenhaltezylindern (9), deren Wirkrichtung der Schließkraft des oder der Stößelzylinder (6) entgegengerichtet ist und deren Gegenhaltekraft direkt oder über entsprechende Einrichtungen (4a, 10) in den Stößel eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf zumindest die in Schließrichtung wirkenden Flächen des oder der Stößelzylinder (6) durch geeignete Einrichtungen (16) während des gesamten Pressenzyklusses sowie zwischen mehreren aufeinanderfolgenden Pressenzyklen konstant oder zumindest annähernd konstant gehalten wird, zumindest die in Schließrichtung wirkenden Druckräume des oder der Stößelzylinder (6) sowie die in Gegenhalterichtung wirkenden Druckräume des oder der Gegenhaltezylinder (9), direkt oder indirekt sowie einzeln oder in Gruppen, jeweils mit den beiden Druckräumen zumindest einer hydraulischen1. Drive system for hydraulic presses with one or more plunger cylinders (6) for generating the required closing force, a connected thereto and in the press frame (1) movably guided plunger (2), and one or more in the press frame (1), in the tool installation space or in the tool (4) located counter-holding cylinders (9), the effective direction of the closing force of the plunger or cylinder (6) is directed opposite and the counter holding force is introduced directly or via corresponding means (4a, 10) in the plunger, characterized in that the pressure at least the surfaces acting in the closing direction of the plunger or cylinder (6) by means of suitable devices (16) during the entire Pressenzyklusses and between several consecutive press cycles is kept constant or at least approximately constant, at least acting in the closing direction pressure chambers of the plunger cylinder (6) and the in Gegenhalterich tion acting pressure chambers of the or the counter holding cylinder (9), directly or indirectly and individually or in groups, each with the two pressure chambers at least one hydraulic
Koppelvorrichtung (17) verbunden sind, diese zumindest ein bewegliches Trennelement (18) zur möglichst leckagefreien Trennung der unterschiedlichen Druckräume sowie zumindest eine mit diesem mittelbar oder unmittelbar verbundene Vorrichtung zur Einleitung einer äußeren Kraft (19) besitzt, sowie eine durch einen entsprechenden Antrieb (20, 28, 39, 45) erzeugte und auf die Vorrichtungen zur Einleitung einer äußeren Kraft (19) wirkende Kraft über diese so auf das oder die beweglichen Trennelemente (18) wirkt, das diese Kraft eine der wirksamen Fläche des oder der beweglichen Trennelemente (18) und der Wirkrichtung der Kraft entsprechende Druckänderung in den Gegenhaltezylindern (9) und damit eine Änderung der Gegenhaltekraft verursacht, und die jeweilige Differenz zwischen der auf den Stößel (2) wirkenden Schließkraft und Gegenhaltekraft zumindest die für den Umformvorgang benötigten Kräfte bereitstellt, sowie eine durch innere und / oder äußere Kräfte verursachte Bewegung des oder der beweglichen Trennelemente (18) zu einer entsprechenden Änderung des Druckflüssigkeitsvolumens in den angeschlossenen Druckräumen von Stößelzylindern (6) und Gegenhaltezylindern (9) führt und somit eine Bewegung des Stößels (2) ermöglicht. Coupling device (17) are connected, this at least one movable separating element (18) for as leak-free separation of the different pressure chambers and at least one directly or indirectly connected to this device for introducing an external force (19), as well as by a corresponding drive (20 , 28, 39, 45) and acting on the means for introducing an external force (19) acts on the force acting on the movable separating elements or elements (18), this force acting on one of the effective surfaces of the movable separating element or elements (18 ) And the direction of action of the force corresponding pressure change in the counter-holding cylinders (9) and thus causes a change in the counter-holding force, and the respective difference between the force acting on the plunger (2) closing force and counter-holding force at least provides the forces required for the forming process, and a by internal and / or external forces caused movement tion of the movable separating elements (18) leads to a corresponding change in the pressure fluid volume in the connected pressure chambers of plunger cylinders (6) and counter-holding cylinders (9) and thus allows movement of the plunger (2).
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Auslegung der Wirkflächen der beweglichen Trennelemente (18) einerseits und der Wirkflächen der Gegenhaltezylinder (9) andererseits das hydraulische Übersetzungsverhältnis und somit das Verhältnis zwischen der in die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) eingeleiteten Kräfte und der daraus resultierenden Druckänderungen in den Gegenhaltezylindern (9) frei gewählt werden kann.2. Drive system according to claim 1, characterized in that by appropriate design of the active surfaces of the movable separating elements (18) on the one hand and the active surfaces of the counter-holding cylinder (9) on the other hand, the hydraulic transmission ratio and thus the ratio between the introduced into the hydraulic coupling devices (17) forces and the resulting pressure changes in the counter-holding cylinders (9) can be freely selected.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) durch geeignete Ventile (42) überbrückt werden können, dadurch eine direkte Verbindung zwischen Gegenhaltezylindern (9) und Stößelkreis (13) hergestellt wird und somit bei Einleitung einer durch eine zusätzliche Vorrichtung (6, 40) erzeugten Kraft in den Stößel (2) dieser verfahren werden kann ohne das hierzu die Einleitung einer äusseren Kraft in die hydraulische Koppelvorrichtungen (17) oder eine Bewegung der beweglichen Trennelemente (18) notwendig ist.3. Drive system according to claim 1 or 2, characterized in that the hydraulic coupling devices (17) can be bridged by suitable valves (42), thereby a direct connection between counter-holding cylinders (9) and ram circle (13) is produced and thus at the initiation of a by an additional device (6, 40) generated force in the plunger (2) can be moved without this, the introduction of an external force in the hydraulic coupling devices (17) or a movement of the movable separating elements (18) is necessary.
4. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Auslegung der Wirkflächen von Stößelzylinder (6), Gegenhaltezylindern (9) und / oder beweglichen Trennelementen (18) erreicht wird das bei fehlenden äusseren Kräften auf die beweglichen Trennelemente (18) eine Differenz zwischen Schließ- und Gegenhaltekraft entsteht, und diese Kraftdifferenz entweder zur zumindest teilweisen4. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that by appropriate design of the active surfaces of plunger cylinder (6), counter-holding cylinders (9) and / or movable separating elements (18) is achieved in the absence of external forces on the movable separating elements (18) a difference between closing and holding force arises, and this difference in force either to at least partially
Kompensation der auf den Stößel (2) wirkenden Gravitationskräfte dient oder es ermöglicht, das der Stößel (2) bei fehlenden äusseren Kräften auf die beweglichen Trennelemente (18) eine bevorzugte Position einnimmt.Compensation of the force acting on the plunger (2) acts gravitational forces or makes it possible that the plunger (2) assumes a preferred position in the absence of external forces on the movable separating elements (18).
5. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Gegenhaltezylindern (9) und den damit verbundenen Druckräumen befindliche Druckflüssigkeitsvolumina durch geeignete Vorrichtungen (24), auch in Verbindung mit mechanischen Verstelleinrichtungen (10), an die für den jeweils benötigten Arbeitshub notwendige Volumina angepasst werden können und somit die wirksamen Kompressionsvolumina minimiert werden können. 5. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that in the counter-holding cylinders (9) and the associated pressure chambers located pressure fluid volumes by suitable devices (24), also in conjunction with mechanical adjusting devices (10), to those required for each Working volume necessary volumes can be adjusted and thus the effective compression volumes can be minimized.
6. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei oder auch mehr hydraulische Koppelvorrichtungen (17a, 17b) sowie deren Vorrichtungen zur Einleitung einer äußeren Kraft (19c) so miteinander als auch mit einem gemeinsamen Antrieb zur Erzeugung der äußeren Kraft (20, 28) verbunden sind, das dadurch die Bewegung der beweglichen Trennelemente (18a, 18b) und somit die Bewegung der damit verbundenen Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern synchronisiert erfolgt und dadurch, bei entsprechender Anordnung der Gegenhaltezylinder (9a, 9b) im Pressenrahmen (1), die Kippung des Stößels (2) aufgrund aussermittiger Belastung begrenzt werden kann.6. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that at least two or more hydraulic coupling devices (17a, 17b) and their devices for introducing an external force (19c) with each other as well as with a common drive for generating the external force ( 20, 28), thereby synchronized the movement of the movable separating elements (18a, 18b) and thus the movement of the associated counter-holding cylinders (9a, 9b) or groups of counter-holding cylinders and thereby, with a corresponding arrangement of the counter-holding cylinders (9a, 9b ) in the press frame (1), the tilting of the plunger (2) can be limited due to eccentric load.
7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckflüssigkeitsvolumina in den Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern durch geeignete Vorrichtungen (25, 26) so geändert werden können, das die bei aussermittiger Belastung durch unterschiedliche Kompression der Druckflüssigkeit entstehende Kippung des Stößels (2) kompensiert werden kann und / oder die Drücke und damit die von den einzelnen Gegenhaltezylindern (9a, 9b) oder Gruppen von Gegenhaltezylindern erzeugten Kräfte gezielt verändert werden können.7. Drive system according to claim 6, characterized in that the pressure fluid volumes in the counter-holding cylinders (9a, 9b) or groups of counter-holding cylinders by suitable devices (25, 26) can be changed so that the resulting eccentric load by different compression of the hydraulic fluid tilting the plunger (2) can be compensated and / or the pressures and thus the forces generated by the individual counter-holding cylinders (9a, 9b) or groups of counter-holding cylinders can be selectively changed.
8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei hydraulische Koppelvorrichtungen (17a, 17b) vorhanden sind, eine Kippung des Stößels8. Drive system according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least two hydraulic coupling devices (17a, 17b) are present, a tilting of the plunger
(2) durch entsprechende Regeleinrichtungen (44) in Verbindung mit geeigneten messtechnischen Einrichtungen (43a, 43b) erfasst wird und die Regeleinrichtungen (44) so auf entsprechende Verstelleinrichtungen der hydraulischen Koppelvorrichtungen (17a, 17b) und / oder deren Antriebe (39) zurückwirken, das dadurch, bei entsprechender Anordnung der Gegenhaltezylinder (9a, 9b) im Pressenrahmen (1), ein paralleles Schließen des Stößels (2) ermöglicht wird.(2) is detected by appropriate control devices (44) in conjunction with suitable metrological devices (43a, 43b) and the control devices (44) in this way act on corresponding adjusting devices of the hydraulic coupling devices (17a, 17b) and / or their drives (39), the thereby, with a corresponding arrangement of the counter-holding cylinders (9a, 9b) in the press frame (1), a parallel closing of the plunger (2) is made possible.
9. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erhöhung des Druckes in den Gegenhaltezylindern (9) eine Erhöhung der daraus resultierenden Gegenhaltekraft gegenüber der auf den Stößel (2) wirkenden Schließkraft erreicht wird und die sich dadurch ergebene Kraftdifferenz zum gezielten Abbau einer in den Stößel (2) eingeleiteten Schnittschlagenergie genutzt wird. 9. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that by increasing the pressure in the counter-holding cylinders (9) an increase of the resulting counter-holding force against the on the plunger (2) acting closing force is achieved and thereby resulting force difference to the targeted Dismantling of the ram (2) initiated cutting impact energy is used.
10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Einrichtungen (46, 48) zumindest ein Teil der in den Stößel (2) eingeleiteten Schnittschlagenergie zur Einleitung der Öffhungsbewegung wiederverwendet werden kann.10. Drive system according to claim 9, characterized in that by means of corresponding means (46, 48) at least a part of the plunger (2) introduced cutting energy impact can be reused to initiate the Öffhungsbewegung.
11. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden äusseren Kräfte durch geeignete mechanische bzw. elektromechanisch wirkende Antriebe (28, 39, 45) erzeugt werden.11. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that on the movable separating elements (18) acting external forces by suitable mechanical or electromechanically acting drives (28, 39, 45) are generated.
12. Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Vorrichtungen zur Kraftbegrenzung (29) die von den Antrieben (28) erzeugte und auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden Kräfte und somit auch die in das Werkstück (5) eingeleitete Kraft begrenzt werden kann.12. Drive system according to claim 11, characterized in that by suitable devices for force limiting (29) by the drives (28) generated and on the movable separating elements (18) acting forces and thus also in the workpiece (5) introduced force limits can be.
13. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die beweglichen Trennelemente (18) wirkenden äussere Kräfte durch geeignete hydraulisch wirkende Antriebe (20) erzeugt werden.13. Drive system according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the movable separating elements (18) acting external forces are generated by suitable hydraulically acting drives (20).
14. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in Pressen verwendet wird die eine hydraulische Zieheinrichtung (33) besitzen die für das aktive Gegenzugverfahren geeignet ist, wobei der in Ziehrichtung wirkende Druck in der Zieheinrichtung (33) auf zumindest eine geeignete Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft (36) wirkt, die eine dem Druck entsprechende Kraft auf die beweglichen Trennelemente (18) ausübt, diese Kraft zu einer entsprechende Druckminderung in den Gegenhaltezylindern (9) führt und somit, bei entsprechender Auslegung der Wirkflächen von Zieheinrichtung (33), Gegenhaltezylindern (9), beweglichen Trennelementen (18) und der14. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that this is used in presses which have a hydraulic pulling device (33) which is suitable for the active Gegenzugverfahren, wherein the pulling direction in the pulling direction in the pulling device (33) to at least one suitable Acts to compensate for the punch force (36) which exerts a force corresponding to the pressure on the movable separating elements (18), this force leads to a corresponding reduction in pressure in the counter-holding cylinders (9) and thus, with a corresponding design of the effective surfaces of pulling device (33 ), Counter - holding cylinders (9), movable separating elements (18) and the
Vorrichtung zur Kompensation der Stempelkraft (36), eine zumindest teilweise Kompensation der von der Zieheinrichtung (33) über die Ziehmatrize (4c) in den Stößel (2) eingeleiteten Kraft erreicht wird.Device for compensating the stamping force (36), an at least partial compensation of the by the pulling device (33) via the drawing die (4c) in the plunger (2) introduced force is achieved.
15. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) aus Hydraulikzylindern bestehen. 15. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic coupling devices (17) consist of hydraulic cylinders.
16. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) mindestens zwei, durch getrennte Antriebe (28, 29) erzeugte Kräfte einwirken können, wobei die Bewegung der beweglichen Trennelemente (18) und somit die daraus resultierende Bewegung des Stößels (2) entweder durch entsprechende Auswahl eines der Antriebe (28, 29) oder durch die Überlagerung der Bewegungen mehrerer dieser Antriebe (28, 29) erfolgen kann.16. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that on the hydraulic coupling devices (17) at least two, by separate drives (28, 29) generated forces can act, wherein the movement of the movable separating elements (18) and thus the resulting Movement of the plunger (2) either by appropriate selection of one of the drives (28, 29) or by the superposition of the movements of several of these drives (28, 29) can take place.
17. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das im Stößelkreis (13) verwendete Druckmittel ein Gas oder Gasgemisch ist.17. Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that at least the pressure means used in the ram circle (13) is a gas or gas mixture.
18. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Koppelvorrichtungen (17) aus Hydraulikpumpen bestehen.18. Drive system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the hydraulic coupling devices (17) consist of hydraulic pumps.
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