EP3002461A1

EP3002461A1 - Hydraulische schaltung zur druckmittelversorgung eines differentialzylinders

Info

Publication number: EP3002461A1
Application number: EP15182643.5A
Authority: EP
Inventors: Gottfried Hendrix
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: DE102014219734A1; EP3002461B1; ES2876255T3

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders, über den eine hängende Last bewegbar ist, mit einer bidirektionalen Druckmittelquelle, über die ein Ringraum des Differentialzylinders über eine erste Arbeitsleitung der hydraulischen Schaltung mit einem ersten Volumenstrom versorgbar ist, und über die ein Kolbenbodenraum des Differentialzylinders über eine zweite Arbeitsleitung der hydraulischen Schaltung mit einem zweiten Volumenstrom versorgbar ist, wobei der erste Volumenstrom kleiner ist als der zweite Volumenstrom. Weiter enthält die hydraulische Schaltung ein erstes Rückschlagventil, über das eine durch eine Differenz der Volumenströme bedingte Mindermenge eines Druckmittels aus einer Druckmittelsenke in den Kolbenbodenraum nachsaugbar ist, um eine durch eine Gewichtskraft der Last verursachte Abwärtsbewegung der Last zu ermöglichen. Das erste Rückschlagventil ist über einen in der ersten Arbeitsleitung anstehenden ersten Druck derart entsperrbar, dass über das erste Rückschlagventil bei einer Aufwärtsbewegung der Last eine durch die Differenz der Volumenströme bedingte Überschussmenge des Druckmittels aus dem Kolbenbodenraum in die Druckmittelsenke abführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer hydraulischen Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders muss ein Differenzvolumenstrom berücksichtigt werden, der sich aus einer Flächendifferenz einer einen Kolbenbodenraum begrenzenden Kolbenfläche und einer einen Ringraum begrenzenden Ringfläche eines Kolbens ergibt. Zusätzlich muss bei einer an dem Differentialzylinder hängenden Last, wie beispielsweise bei einer Presse, insbesondere die auf den Differentialzylinder wirkende Gewichtskraft der Last in, beziehungsweise entgegen, einer Betätigungsrichtung berücksichtigt werden.
Bekannte derartige Schaltungen enthalten elektrisch betätigte Schaltventile in Verbindung mit Verstellpumpen oder Mehrfachpumpen, was einen erhöhten Bauteileinsatz, Platzbedarf und Steuerungsaufwand bedeutet.
Weiter können beim Umschalten der Betätigungsrichtung des Differentialzylinders mit elektrisch betätigten Schaltventilen Druckstöße entstehen.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine vereinfachte hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders mit einer hängenden Last zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Schaltung zum Betätigen eines Differentialzylinders mit einer hängenden Last mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders, über den eine hängende Last bewegbar ist, enthält eine bidirektionale Druckmittelquelle, über die ein Ringraum des Differentialzylinders über eine erste Arbeitsleitung der hydraulischen Schaltung mit einem ersten Volumenstrom versorgbar ist, und über die ein Kolbenbodenraum des Differentialzylinders über eine zweite Arbeitsleitung der hydraulischen Schaltung mit einem zweiten Volumenstrom versorgbar ist, wobei der erste Volumenstrom kleiner ist als der zweite Volumenstrom. Weiter enthält die hydraulische Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Rückschlagventil, über das eine durch eine Differenz der Volumenströme bedingte Mindermenge eines Druckmittels aus einer Druckmittelsenke in den Kolbenbodenraum nachsaugbar ist, um zumindest eine durch eine Gewichtskraft der Last verursachte Abwärtsbewegung der Last zu ermöglichen. Das erste Rückschlagventil ist über einen in der ersten Arbeitsleitung anstehenden ersten Druck derart entsperrbar, dass über das Rückschlagventil bei einer Aufwärtsbewegung der Last eine durch die Differenz der Volumenströme bedingte Überschussmenge des Druckmittels aus dem Kolbenbodenraum in die Druckmittelsenke abführbar ist. Erfindungsgemäß ist ein Wegeventil derart an der ersten Arbeitsleitung angebunden, dass der Ringraum ausschließlich mit der Druckmittelquelle verbindbar ist, oder der Ringraum und ein ringraumseitiger Strömungspfad der Druckmittelquelle mit der Druckmittelsenke verbindbar ist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Umschalten der Betätigungsrichtung des Differentialzylinders, beispielsweise von einem Ausfahren zu einem Einfahren des Differentialzylinders, alleine durch eine Änderung einer Förderrichtung der Druckmittelquelle erfolgt. Daraus resultiert ein verringerter Bauteileinsatz, ein verringerter Platzbedarf und ein verringerter Steuerungsaufwand.
Ein weiterer Vorteil ist, dass alleine durch die Änderung der Förderrichtung der Druckmittelquelle das Druckmittel im Kolbenbodenraum oder im Ringraum komprimierbar oder dekomprimierbar ist. Eine dadurch entstandene Dekompressionsenergie kann zu einer Vorspannung eines jeweiligen Kolbengegenraums des Differentialzylinders genutzt werden, wodurch ein stufenloses Umschalten der Betätigungsrichtung des Differentialzylinders ermöglicht ist.
Insbesondere läuft eine Zylinderstange durch den Kolbenbodenraum, wobei die Zylinderstange in dem Kolbenbodenraum einen kleineren Durchmesser hat als die Zylinderstange in dem Ringraum.
Vorteilhafterweise enthält die Druckmittelquelle eine bidirektional betreibbare Hydromaschine und einen damit gekoppelten bidirektional betreibbaren Motorgenerator.
Insbesondere ist die bidirektional betreibbare Hydromaschine als Pumpe oder als Motor betreibbar.
Vorteilhafterweise ist der Motorgenerator als ein drehrichtungsumkehrbarer und drehzahlverstellbarer Elektromotor zum Antrieb der Pumpe oder als drehrichtungsumkehrbarer Generator zur Umwandlung einer hydrostatischen Energie in eine elektrische Energie betreibbar. Der Elektromotor ist insbesondere als ein Servomotor ausgebildet.
Insbesondere ist die oben genannte Änderung der Förderrichtung der Druckmittelquelle über eine Drehrichtungsänderung und/oder Momentensteuerung des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators bewirkt. Dadurch ist ein Einsatz einer Konstantpumpe anstatt einer Verstellpumpe oder einer Mehrfachpumpe möglich, was die hydraulische Schaltung vereinfacht.
Die Drehrichtung des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators bedingt eine Förderrichtung der als Pumpe betriebenen Hydromaschine, die Förderrichtung bedingt eine Betätigungsrichtung des Differentialzylinders. Die Drehzahl des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators, von dem die als Pumpe betriebene Hydromaschine antreibbar ist, ist verstellbar um eine Geschwindigkeit des Differentialzylinders einzustellen. Vorteilhafterweise ist ein Verhalten bei der oben genannten Dekompression des jeweiligen Kolbenraums durch eine Steuerung des Motorgenerators beeinflußbar.
Darüber hinaus ist mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung vorteilhafterweise ein Übergang von einem Eilgang zu einem Pressgang automatisch oder durch einfache Signalgabe realisierbar.
Vorteilhafterweise ist eine Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung der Last, die insbesondere durch die Gewichtskraft der Last verursacht ist, über eine Abfuhr des Druckmittels aus dem Ringraum steuerbar. Die Abfuhr erfolgt insbesondere über die als Pumpe betriebene Hydromaschine.
Vorteilhafterweise ist das Wegeventil als ein 4/3-Wegeventil oder als ein erstes 2/2-Wegeventil ausgebildet.
Insbesondere ist das 4/3-Wegeventil zwischen der Hydromaschine und dem Ringraum an der ersten Arbeitsleitung angebunden. Das 4/3-Wegeventil unterbricht die erste Arbeitsleitung in einer Sperrstellung, öffnet die erste Arbeitsleitung in einer ersten Durchgangsstellung oder verbindet die erste Arbeitsleitung in einer zweiten Durchgangsstellung mit einem Strömungspfad von der Hydromaschine zu dem Tank.
Vorteilhafterweise ist ein Strömungspfad, der von der ersten Arbeitsleitung zwischen der Hydromaschine und dem Ringraum abzweigt und zu dem Tank führt, von dem ersten 2/2-Wegeventil schließbar.
Weiter vorteilhaft ist in einem Strömungspfad zwischen dem 4/3-Wegeventil und dem Ringraum ein elektromagnetisch betätigbares zweites 2/2-Wegeventil angeordnet, über das dieser Strömungspfad schließbar ist.
Vorteilhafterweise ist in einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der zwischen dem 4/3-Wegeventil und dem Ringraum zu dem Tank abzweigt, zwischen dem 4/3-Wegeventil und dem Tank ein drittes Rückschlagventil angeordnet, das in Richtung des Tanks sperrt.
Weiter vorteilhaft ist in einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der von der zweiten Arbeitsleitung zwischen dem Kolbenbodenraum und dem ersten Rückschlagventil abzweigt und über das zweite Druckbegrenzungsventil zu dem Tank führt, ein drittes 2/2-Wegeventil angeordnet, über das die Parallelschaltung zu diesem Strömungspfad schließbar ist.
Insbesondere ist mittels der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung eine Abkantpresse verwirklicht, die einen drehzahlvariablen Antrieb mit einer hohen Eilgangsgeschwindigkeit und eine hohe Pressgeschwindigkeit bei hohem Druck, und die eine Konstantpumpe und einen drehzahlvariablen Servomotor aufweist.
Vorteilhafterweise ist durch die erfindungsgemäße hydraulische Schaltung eine Kraft-, Geschwindigkeits- und Positionsregelung ermöglicht.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse im Stillstand,
Figur 2 ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 im Eilgang abwärts,
Figur 3 ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 im Pressgang,
Figur 4 ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 in einer Dekompressionsphase,
Figur 5 ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 im Eilgang aufwärts,
Figur 6 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse im Stillstand,
Figur 7 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse im Stillstand, und
Figur 8 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse mit einer hydraulischen Gegenhaltung an einer Ringraumseite eines Differentialzylinders.

Das in Figur 1 dargestellte Schaltbild zeigt eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltung 1 zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders 2 mit einer hängenden Last 4 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse.
Die hydraulische Schaltung 1 weist eine Druckmittelquelle 6 auf, die eine in ihrer Drehrichtung umkehrbare, bidirektional betreibbare Hydromaschine 8 und einen jeweils in seiner Drehrichtung umkehrbaren, bidirektional betreibbaren Motorgenerator 10 enthält, der mit der Hydromaschine 8 gekoppelt ist. Die bidirektional betreibbare Hydromaschine 8 kann in beiden Förderrichtungen als Pumpe oder in beiden Antriebsrichtungen als Motor betrieben werden. Der bidirektional betreibbare Motorgenerator 10 kann in beiden Antriebsrichtungen als Elektromotor oder in beiden Drehrichtungen als Generator betrieben werden. Die Drehrichtung des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators 10 bedingt eine Förderrichtung der als Pumpe betriebenen Hydromaschine 8, die Förderrichtung bedingt eine Betätigungsrichtung des Differentialzylinders 2. Die Drehzahl des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators 10, von dem die als Pumpe betriebene Hydromaschine 8 antreibbar ist, ist verstellbar um eine Geschwindigkeit des Differentialzylinders 2 einzustellen.
Die Hydromaschine 8 ist über ein an einer ersten Arbeitsleitung 12 zwischen der Hydromaschine 8 und einem Ringraum 14 angebundenes elektromagnetisch betätigbares 4/3-Wegeventil 16 mit dem Ringraum 14 fluidisch verbindbar. Zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Ringraum 14 zweigt ein Strömungspfad zu einem Tank 18 ab, in dem ein erstes Druckbegrenzungsventil 20 angeordnet ist. In einer Parallelschaltung zu diesem Strömungspfad ist eine Fluidverbindung dieses Strömungspfads mit dem 4/3-Wegeventil 16 hergestellt.
Die Hydromaschine 8 ist über eine zweite Arbeitsleitung 22 mit einem Kolbenbodenraum 24 fluidisch verbunden. Von der zweiten Arbeitsleitung 22 zweigt ein Strömungspfad zu dem Tank 18 ab, in dem ein erstes Rückschlagventil 26 angeordnet ist, das eine Druckmittelverbindung von dem Kolbenbodenraum 24 in Richtung zum Tank 18 sperrt und in umgekehrter Richtung freigibt. Aus einer Differenz einer den Kolbenbodenraum 24 begrenzenden Kolbenfläche und einer den Ringraum 14 begrenzenden Ringfläche eines Kolbens des Differentialzylinders 2 ergibt sich ein Differenzvolumenstrom, genauer eine Differenz zwischen einem ersten Volumenstrom, mit dem der Ringraum 14 versorgbar ist und einem zweiten Volumenstrom, mit dem der Kolbenraum 24 versorgbar ist. Damit ist eine durch den Differenzvolumenstrom bedingte Mindermenge eines Druckmittels aus dem Tank 18 in den Kolbenbodenraum 24 nachsaugbar, wodurch insbesondere eine durch eine Gewichtskraft der Last 4 verursachte Abwärtsbewegung der Last 4 ermöglicht ist. Weiter ist das erste Rückschlagventil 26 über einen ersten Druck in der ersten Arbeitsleitung 12 entsperrbar. Dadurch ist bei dem Betätigen des Differentialzylinders 2 für eine Aufwärtsbewegung der Last 4 eine durch den Differenzvolumenstrom bedingte Überschussmenge des Druckmittels aus dem Kolbenbodenraum 24 in den Tank 18 abführbar. In der ersten Arbeitsleitung 12 anstehende Drücke, die kleiner sind als der erste Druck, entsperren das erste Rückschlagventil 26 nicht.
Von der zweiten Arbeitsleitung 22 zweigt zwischen dem Kolbenbodenraum 24 und dem ersten Rückschlagventil 26 ein Strömungspfad ab, der über ein zweites Druckbegrenzungsventil 28 zu dem Tank 18 führt.
Zwischen der Hydromaschine 8 und dem 4/3-Wegeventil 16 zweigt ein Strömungspfad von der ersten Arbeitsleitung 12 ab und führt über ein zweites Rückschlagventil 30 zu dem Tank 18, wobei dieser Strömungspfad ab dem zweiten Rückschlagventil 30 als eine Steuerleitung 32 zu dem ersten Rückschlagventil 26 weitergeführt ist.
An einer sich zumindest teilweise durch den Ringraum 14 erstreckenden Zylinderstange 34 hängt die Last 4 und bewirkt einen Lastdruck auf das Druckmittel in dem Ringraum 14. Dieser Lastdruck ist im dargestellten Regelfall kleiner als ein Öffnungsdruck für das erste Druckbegrenzungsventil 20 und steht somit an dem ersten Druckbegrenzungsventil 20 und an dem in eine Sperrstellung geschalteten 4/3-Wegeventil 16 an, so dass die Last 4 in der gezeigten Lage gehalten ist.
Figur 2 zeigt die hydraulische Schaltung aus Figur 1 im Eilgang abwärts, das heißt, dass die Last 4 mit größerer Geschwindigkeit als in einem Pressgang in Schwerkraftrichtung verfahren werden soll.
Das 4/3-Wegeventil 16 ist in der dargestellten ersten Durchgangsstellung über die erste Arbeitsleitung 12 mit dem Ringraum 14 verbunden und führt Druckmittel über die als Pumpe betriebene Hydromaschine 8 in den Kolbenbodenraum 24 ab, wobei die Hydromaschine 8 von dem als Elektromotor betriebenen Motorgenerator 10 dementsprechend angetrieben ist. Dadurch ist die Abwärtsbewegung gesteuert und somit kontrolliert durchführbar.
Eine durch die unterschiedlich großen Kolbenflächen, von denen der Ringraums 14 und der Kolbenbodenraum 24 begrenzt sind, bedingte Mindermenge des Druckmittels ist über das erste Rückschlagventil 26 aus dem Tank 18 in den Kolbenbodenraum 24 nachgesaugt.
Figur 3 zeigt ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 im Pressgang, das heißt, die Last 4 soll mit kleinerer Geschwindigkeit als in dem in Figur 2 beschriebenen Eilgang in Schwerkraftrichtung bewegt werden.
Das 4/3-Wegeventil 16 bleibt dazu in der in Figur 2 gezeigten ersten Durchgangsstellung und die als Pumpe betriebene Hydromaschine 8 führt Druckmittel aus dem Ringraum 14 ab, wobei die Hydromaschine 8 von dem als Elektromotor betriebenen Motorgenerator 10 dementsprechend angetrieben ist.
Das Druckmittel wird dem Kolbenbodenraum 24 zugeführt, wobei die durch die unterschiedlich großen Kolbenflächen, von denen der Ringraum 14 und der Kolbenbodenraum 24 begrenzt sind, bedingte Mindermenge des Druckmittels - wie in Figur 1 beschrieben - über das zweite Rückschlagventil 30 aus dem Tank 18 nachgesaugt und der Hydromaschine 8 über den Strömungspfad zwischen dem Tank 18 und der ersten Arbeitsleitung 12 zugeführt ist.
Im Unterschied zu dem in Figur 2 beschriebenen Eilgang abwärts ist beim in Figur 3 dargestellten Pressgang die als Pumpe betriebene Hydromaschine 8 von dem als Elektromotor betriebenen Motorgenerator 10 mit höherer Drehzahl und/oder höherem Drehmoment angetrieben, so dass eine Abwärtsbewegung der Last 4 mit kleinerer Geschwindigkeit als beim Eilgang abwärts realisiert ist.
Figur 4 zeigt ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 in einer Dekompressionsphase, in der das insbesondere unter einem Druck aus dem vorhergehenden zu Figur 3 beschriebenen Pressgang stehende Druckmittel entspannt wird.
Das 4/3-Wegeventil 16 ist in eine zweite Durchgangsstellung geschaltet, wodurch ein Strömungspfad vom Ringraum 14 hin zu dem Tank 18 ausgebildet ist.
Die Hydromaschine 8 ist dabei über das sich entspannende Druckmittel als Motor betrieben, wobei das Druckmittel über einen durch die zweite Durchgangsstellung hergestellten Strömungspfad aus dem Kolbenbodenraum 24 in den Tank 18 abgeführt ist. Dabei ist die hydrostatische Energie, wodurch die als Motor betriebene Hydromaschine 8 angetrieben ist, in mechanische kinetische Energie umgewandelt und von dem als Generator betriebenen Motorgenerator 10, der von der als Motor betriebenen Hydromaschine 8 angetrieben ist, in elektrische Energie umgewandelt, die beispielsweise in einem nicht dargestellten Energiespeicher speicherbar ist, oder die in ein Energienetz speisbar ist. Vorteilhafterweise findet dabei in einem ringraumseitigen Strömungspfad der Hydromaschine 8 kein Druckaufbau statt, der ansonsten zu einem Entsperren des ersten Rückschlagventils 26 und somit zu einer nicht über die Hydromaschine 8 gesteuerte und damit zu einer zu schnellen Dekompression führen würde.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Wegeventil alternativ zu dem 4/3-Wegeventil 16 als ein elektromagnetisch betätigbares erstes 2/2-Wegeventil ausgebildet, das derart an die erste Arbeitsleitung angebunden ist, dass dadurch ein Strömungspfad, insbesondere ein Bypass, der von der ersten Arbeitsleitung 12 zwischen der Hydromaschine 8 und dem Ringraum 14 abzweigt und zu dem Tank 18 führt, schließbar ist.
Figur 5 zeigt ein Schaltbild der hydraulischen Schaltung aus Figur 1 im Eilgang aufwärts, das heißt, dass die Last 4 mit größerer Geschwindigkeit als in einem Pressgang entgegen der Schwerkraftrichtung verfahren werden soll.
Das 4/3-Wegeventil 16 ist in der schon in Figur 1 dargestellten ersten Durchgangsstellung über die erste Arbeitsleitung 12 mit dem Ringraum 14 verbunden. Hier wird Druckmittel über die als Pumpe betriebene Hydromaschine 8 aus dem Kolbenbodenraum 24 in den Ringraum14 gepumpt, wobei die Hydromaschine 8 von dem als Elektromotor betriebenen Motorgenerator 10 in der anderen Drehrichtung wie in Figur 1 angetrieben ist. Alleine durch eine Drehrichtungsänderung und/oder Momentensteuerung des als Elektromotor betriebenen Motorgenerators 10 ist das Druckmittel des Kolbenbodenraums 24 oder des Ringraums 14 komprimierbar oder dekomprimierbar. Eine bei Dekompression freigesetzte Dekompressionsenergie kann zu einer Vorspannung des jeweiligen Kolbengegenraums des Differentialzylinders 2 genutzt werden. Diese Vorspannung durch Dekompression bewirkt ein stufenloses Umschalten der Betätigungsrichtung des Differentialzylinders 2.
Die durch die unterschiedlich großen Kolbenflächen, von denen der Ringraum 14 und der Kolbenbodenraum 24 begrenzt sind, bedingte Mindermenge des Druckmittels ist - wie in Figur 1 beschrieben - über das zweite Rückschlagventil 30 aus dem Tank 18 nachgesaugt und der Hydromaschine 8 über den Strömungspfad zwischen dem Tank 18 und der ersten Arbeitsleitung 12 zugeführt.
Figur 6 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse im Stillstand, wobei das zweite Ausführungsbeispiel die Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels enthält und nachfolgend lediglich die in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel hinzugekommenen Komponenten beschrieben werden.
In einem Strömungspfad zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Ringraum 14 ist ein elektromagnetisch betätigbares zweites 2/2-Wegeventil 36 angeordnet, über das dieser Strömungspfad schließbar ist.
In einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Ringraum 14 zu dem Tank 18 abzweigt, ist zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Tank 18 ein drittes Rückschlagventil 38 angeordnet, das in Richtung des Tanks 18 sperrt.
In einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der von der zweiten Arbeitsleitung 22 zwischen dem Kolbenbodenraum 24 und dem ersten Rückschlagventil 26 abzweigt und über das zweite Druckbegrenzungsventil 28 zu dem Tank 18 führt, ist ein drittes 2/2-Wegeventil 40 angeordnet, über das diese Parallelschaltung zu diesem Strömungspfad schließbar ist.
Das zweite 2/2-Wegeventil 36, das dritte Rückschlagventil 38 und das dritte 2/2-Wegeventil 40 wie auch das 4/3-Wegeventil 16 und der Motorgenerator 10 sind derart ausgerüstet, dass sie die Sicherheit nach der jeweils gültigen Maschinenrichtlinie erfüllen.
Figur 7 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse im Stillstand, wobei das dritte Ausführungsbeispiel die Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels enthält und nachfolgend lediglich die in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel hinzugekommenen Komponenten beschrieben werden.
In der Steuerleitung 32 ist ein viertes 2/2-Wegeventil 42 angeordnet, das die Steuerleitung 32 absperrt oder öffnet und so eine elektrische Ansteuerung des ersten Rückschlagventils 26 darstellt.
Figur 8 zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer hydraulischen Presse mit einer hydraulischen Gegenhaltung an einer Ringraumseite eines Differentialzylinders, wobei das vierte Ausführungsbeispiel die Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels enthält und nachfolgend lediglich die in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel hinzugekommenen Komponenten beschrieben werden.
Wie in Figur 6 beschrieben, ist in der Parallelschaltung zu dem Strömungspfad, der zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Ringraum 14 zu dem Tank 18 abzweigt, zwischen dem 4/3-Wegeventil 16 und dem Tank 18 das dritte Rückschlagventil 38 angeordnet, das in Richtung des Tanks 18 sperrt. In einem zu dem dritten Rückschlagventil 38 parallelgeschalteten Strömungspfad ist ein drittes Druckbegrenzungsventil 44 angeordnet.
Mit dem 4/3-Wegeventil 16 in seiner zweiten Durchgangsstellung, das einen Druckmittelfluss aus dem Ringraum 14 verhindert, ist eine hydraulische Gegenhaltung der Ringraumseite des Differentialzylinders 2 realisiert und die Last 4 ist in ihrer Position gehalten.
Offenbart ist eine hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders mit einer hängenden Last, der einen drehzahlvariablen und bidirektional betreibbaren Antrieb für eine Druckmittelquelle aufweist. Dabei ist ein Wegeventil derart in einer ersten Arbeitsleitung zwischen dem Antrieb und einem Ringraum des Differentialzylinders angebunden, dass der Ringraum ausschließlich mit der Druckmittelquelle verbindbar ist, oder der Ringraum und ein ringraumseitiger Strömungspfad der Druckmittelquelle mit einer Druckmittelsenke verbindbar ist.

Bezugszeichenliste

1: Hydraulische Schaltung
2: Differentialzylinder
4: Last
6: Druckmittelquelle
8: Hydromaschine
10: Motorgenerator
12: erste Arbeitsleitung
14: Ringraum
16: Wegeventil / 4/3-Wegeventil
18: Druckmittelsenke / Tank
20: erstes Druckbegrenzungsventil
22: zweite Arbeitsleitung
24: Kolbenbodenraum
26: erstes Rückschlagventil
28: zweites Druckbegrenzungsventil
30: zweites Rückschlagventil
32: Steuerleitung
34: Zylinderstange
36: zweites 2/2-Wegeventil
38: drittes Rückschlagventil
40: drittes 2/2-Wegeventil
42: viertes 2/2-Wegeventil
44: drittes Druckbegrenzungsventil

Claims

Hydraulische Schaltung zur Druckmittelversorgung eines Differentialzylinders (2), über den eine hängende Last 4() bewegbar ist, mit einer bidirektionalen Druckmittelquelle (6), über die ein Ringraum (14) des Differentialzylinders (2) über eine erste Arbeitsleitung (12) der hydraulischen Schaltung mit einem ersten Volumenstrom versorgbar ist, und über die ein Kolbenbodenraum (24) des Differentialzylinders (2) über eine zweite Arbeitsleitung (22) der hydraulischen Schaltung mit einem zweiten Volumenstrom versorgbar ist, wobei der erste Volumenstrom kleiner ist als der zweite Volumenstrom, und mit einem ersten Rückschlagventil (26), über das eine durch eine Differenz der Volumenströme bedingte Mindermenge eines Druckmittels aus einer Druckmittelsenke (18) in den Kolbenbodenraum (24) nachsaugbar ist um eine durch eine Gewichtskraft der Last (4) verursachte Abwärtsbewegung der Last (4) zu ermöglichen, wobei das erste Rückschlagventil (26) über einen in der ersten Arbeitsleitung (12) anstehenden ersten Druck derart entsperrbar ist, dass über das erste Rückschlagventil (26) bei einer Aufwärtsbewegung der Last (4) eine durch die Differenz der Volumenströme bedingte Überschussmenge des Druckmittels aus dem Kolbenbodenraum (24) in die Druckmittelsenke (18) abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegeventil (16) derart an der ersten Arbeitsleitung (12) angebunden ist, dass der Ringraum (14) ausschließlich mit der Druckmittelquelle (6) verbindbar ist, oder der Ringraum (14) und ein ringraumseitiger Strömungspfad der Druckmittelquelle (6) mit der Druckmittelsenke (18) verbindbar ist.
Hydraulische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Druckmittelquelle (6) eine bidirektional betreibbare Hydromaschine (8) und einen damit gekoppelten bidirektional betreibbaren Motorgenerator (10) enthält.
Hydraulische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hydromaschine (8) als Pumpe oder als Motor betreibbar ist.
Hydraulische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorgenerator (10) als ein drehrichtungsumkehrbarer und drehzahleinstellbarer Elektromotor zum Antrieb der als Pumpe betriebenen Hydromaschine (8) oder als drehrichtungsumkehrbarer Generator zur Umwandlung von hydrostatischer und/oder mechanisch kinetischer Energie in elektrische Energie betreibbar ist.
Hydraulische Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung der Last (4) über eine Abfuhr des Druckmittels aus dem Ringraum (14) steuerbar ist.
Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wegeventil als ein 4/3-Wegeventil (16) oder als ein erstes 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.
Hydraulische Schaltung nach Anspruch 6, wobei das 4/3-Wegeventil (16) zwischen der Hydromaschine (8) und dem Ringraum (14) an der ersten Arbeitsleitung (12) angebunden ist und die erste Arbeitsleitung (12) in einer Sperrstellung unterbricht, die erste Arbeitsleitung (12) in einer ersten Durchgangsstellung öffnet, oder die erste Arbeitsleitung (12) in einer zweiten Durchgangsstellung mit einem Strömungspfad von der Hydromaschine (8) zu dem Tank (18) verbindet.
Hydraulische Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Strömungspfad, der von der ersten Arbeitsleitung (12) zwischen der Hydromaschine (8) und dem Ringraum (14) abzweigt und zu dem Tank (18) führt, von dem ersten 2/2-Wegeventil schließbar ist.
Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Strömungspfad zwischen dem 4/3-Wegeventil (16) und dem Ringraum (14) ein elektromagnetisch betätigbares zweites 2/2-Wegeventil (36) angeordnet ist, über das der Strömungspfad schließbar ist.
Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der zwischen dem 4/3-Wegeventil (16) und dem Ringraum (14) zu dem Tank (18) abzweigt, zwischen dem 4/3-Wegeventil (16) und dem Tank (18) ein drittes Rückschlagventil (38) angeordnet ist, das in Richtung des Tanks (18) sperrt.
Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Parallelschaltung zu einem Strömungspfad, der von der zweiten Arbeitsleitung (12) zwischen dem Kolbenbodenraum (24) und dem ersten Rückschlagventil (26) abzweigt und über das zweite Druckbegrenzungsventil (28) zu dem Tank (18) führt, ein drittes 2/2-Wegeventil (40) angeordnet ist, über das die Parallelschaltung zu dem Strömungspfad schließbar ist.