EP3272511A1 - Hydraulische antriebseinrichtung - Google Patents

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EP3272511A1
EP3272511A1 EP17181834.7A EP17181834A EP3272511A1 EP 3272511 A1 EP3272511 A1 EP 3272511A1 EP 17181834 A EP17181834 A EP 17181834A EP 3272511 A1 EP3272511 A1 EP 3272511A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
press
piston chamber
drive device
hydraulic drive
Prior art date
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Granted
Application number
EP17181834.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3272511B1 (de
Inventor
Roland Menzel
Martin Rossi
Max Hälterlein
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.)
DORST Technologies GmbH and Co KG
Original Assignee
DORST Technologies GmbH and Co KG
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 DORST Technologies GmbH and Co KG filed Critical DORST Technologies GmbH and Co KG
Publication of EP3272511A1 publication Critical patent/EP3272511A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3272511B1 publication Critical patent/EP3272511B1/de
Active 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
    • B30B15/161—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the ram speed and ram pressure, e.g. fast approach speed at low pressure, low pressing speed at high pressure

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive device with a press cylinder for a hydraulic press, preferably a powder press, according to claim 1 and a hydraulic press, preferably a powder press and a method for pressing a pressed part, in particular for powder pressing a powder press part.
  • the present invention relates to a hydraulic press or a corresponding method and a corresponding drive device, which are designed for a (maximum) pressing force of more than 500 kN, in particular more than 1000 kN, preferably more than 1500 kN.
  • the central component of hydraulic presses are press cylinders that perform various functions.
  • such press cylinders are used for opening and closing a pressing tool of the hydraulic press at a high speed (rapid traverse).
  • a high force in the closing direction is built on such press cylinder.
  • the high closing forces required for pressing require a correspondingly large piston surface for generating a maximum pressing force at a predetermined maximum pressure.
  • a large piston area correspondingly high volume flows result, so that in the prior art comparatively large or dimensioned pumps and valves are required.
  • the rapid traverse and press functions are separated in the prior art.
  • a hydraulic drive device with a press cylinder for a hydraulic press, preferably a powder press
  • the hydraulic drive device is configured to feed a cylinder piston in a forward rapid traverse at increased speed to a pressing part and in a low-speed pressing to press the pressing member
  • the pressing cylinder has a cylinder piston defining a piston chamber and a rod space
  • a pump means for providing a volume flow of a hydraulic fluid into the piston chamber, so that the pressing space is passed
  • a hydraulic storage device for providing at least a part, in particular a predominant part, of a volume flow of the hydraulic fluid into the piston chamber, so that the forward rapid traverse is passed, is provided.
  • a central idea of the invention is to provide a hydraulic storage device and overall to configure the hydraulic drive device so that at least a considerable (in particular predominant) part of the comparatively large volume flow which is required in the forward rapid traverse is provided via this hydraulic storage device.
  • a "predominant part” is to be understood as a proportion of at least 50%. However, the proportion may preferably also be at least 70% or more preferably at least 90%.
  • the hydraulic storage device is a device for storing the hydraulic fluid under pressure (for example, at least 10 bar or at least 30 bar or at least 35 bar). Furthermore, the hydraulic storage device can be discharged and thereby emit a volume flow of the hydraulic fluid.
  • the hydraulic storage device may in particular be a hydraulic storage device with gas tensioning device.
  • the hydraulic storage device may comprise a (pressure) container.
  • the hydraulic storage device may include a movable member (for example, a movable piston) for separating hydraulic fluid and a (pressurized) gas. The hydraulic fluid can then be pressed against the pressure of the gas in the hydraulic storage device (in particular the container).
  • the hydraulic storage device can be dispensed with an additional press cylinder for the realization of a rapid traverse, as usually provided in the prior art.
  • the drive device is structurally considerably simplified, whereby costs can be reduced.
  • the control, in particular control, of such a drive device is simplified, since a second press cylinder (with correspondingly assigned elements, in particular a feed pump) can be dispensed with.
  • the hydraulic drive device according to the invention comes with only one pump device. Overall, the costs (in terms of both manufacturing and operation or maintenance) are significantly reduced.
  • hydraulic fluid is in particular (hydraulic) oil in question.
  • the hydraulic drive device is preferably configured to lead the cylinder piston away from the pressed part at a high speed in a reverse rapid traverse, wherein a volume flow of the hydraulic fluid exiting the piston chamber in reverse rapid traverse is at least partially, in particular predominantly, transferred into the hydraulic accumulator device.
  • the hydraulic storage device is therefore used in this development at the same time as a receptacle for the (large) amount of hydraulic fluid, which is ejected from the piston chamber during reverse rapid traverse. At the same time, the hydraulic storage device is loaded again so that it can discharge again in a next cycle (in a subsequent forward rapid traverse). This further simplifies the structure and the control effort.
  • the speed in the forward rapid traverse and / or reverse traverse can be at least 1.5 times, more preferably at least 3 times, even more preferably at least 4 times as high as the speed in the press gear.
  • the hydraulic drive device is configured such that, in the forward rapid traverse, a volume flow of the hydraulic fluid into the piston chamber is provided in part from the rod space, in particular via the pump device.
  • the hydraulic drive device can be configured such that in the reverse rapid traverse the volume flow emerging from the piston chamber can be partially transferred into the rod chamber, in particular via the pump device.
  • the entire volume flow flowing into the piston chamber in forward rapid traverse can be provided (exclusively) via the hydraulic accumulator device and the pump device.
  • the entire volume flow flowing out of the piston chamber in the reverse rapid traverse can be (exclusively) pushed in the direction of the hydraulic storage device and pump device.
  • the respective pressures in the piston chamber and the rod space are preferably adjusted so that the forces acting on the piston are neutralized (at least substantially; there may be an at least small difference to overcome frictional forces or the like).
  • the pressing cylinder is a differential cylinder.
  • a ratio of the larger area to the smaller area may preferably be at least 2, more preferably at least 5.
  • an upper limit for said ratio may be at most 20, more preferably at most 10.
  • Particularly preferred is a ratio of (about) 7. With such a dimensioning, the hydraulic drive device can be operated particularly effectively.
  • the hydraulic drive device is configured so that in a first power-reduction phase, the piston chamber with the hydraulic storage device, preferably via the pump device, is connectable, such that the pressure in the piston chamber (from its maximum value) to the pressure level of the hydraulic Storage device is degradable.
  • the hydraulic drive device may be configured so that in a second power reduction phase, a pressure in the rod space (preferably by the pump device) can be increased.
  • the storage and pump device are thus used synergistically to allow a controllable and reliable power reduction. Damage to the part to be pressed (pressed part) can thus be prevented (or at least less likely).
  • Piston space and rod space can be connected or connectable via a fluid connection.
  • this fluid connection pump device and hydraulic storage device (in particular fluidly connected to each other in parallel) may be arranged.
  • a first fluid connection section connected to the piston chamber may be connected to a first branching point (branching structure), from which a second fluid connection section branches off in the direction of the pump device and a third fluid connection section branches off in the direction of the hydraulic storage device.
  • a fourth fluid connection section connected to the rod space may be connected to a second branching point (branching structure) from which a fifth fluid connection section branches off toward the pump device sixth fluid connection section branches off in the direction of hydraulic storage device.
  • a first valve device is provided in the fifth fluid connection section.
  • a second valve device may be provided in the sixth fluid connection section. Parallel to the second valve device is preferably a (non-return) valve fluidly connected.
  • a desired volume flow can be achieved with little effort. The effort in terms of design and control technology is further simplified.
  • the pump device may comprise a bidirectional pump, in particular a 4-quadrant pump, and / or a servomotor.
  • the pump device allows bidirectional delivery of the hydraulic fluid.
  • this can also be realized by providing a unidirectional pump (eg 1- or 2-quadrant pump) and providing corresponding valves (servo-valves or the like).
  • a unidirectional pump eg 1- or 2-quadrant pump
  • corresponding valves servo-valves or the like
  • An effective area (ie an area defined by the cylinder piston and in contact with the hydraulic fluid) of the piston space may be at least 200 cm 2 , preferably at least 450 cm 2 and / or at most 1100 cm 2 , preferably at most 700 cm 2 .
  • Lower and upper limit values for the effective area of the rod space may correspond to the upper values divided by 7.
  • a ratio of an effective area of the piston chamber to an effective area of the rod space may be at least 3, preferably at least 6 and / or at most 15, preferably at most 9. More preferably, this ratio is (about) 7. With such a ratio, effective driving and control of the pressing cylinder can be enabled.
  • the hydraulic storage device may have a volume of at least 10 l, preferably at least 30 l and / or at most 100 l, preferably at most 70 l. Particularly preferred is a volume of (about) 50 l.
  • the volume occupied by the hydraulic fluid in the hydraulic accumulator may be at least 3 liters, preferably at least 10 liters and / or at most 30 liters, preferably at most 20 liters. More preferably, this volume is (about) 12 liters.
  • the hydraulic storage device may have a base pressure (ie a pressure without loading by the hydraulic fluid) of at least 10 bar, preferably at least 25 bar and / or at most 80 bar, preferably at most 50 bar. This pressure is particularly preferably 30 bar.
  • the pressure within the hydraulic storage device may be at least 12 bar, preferably at least 30 bar and / or at most 100 bar, preferably at most 60 bar. More preferably, the pressure in this case is (about) 40 bar.
  • the rod space preferably forms an annular space defined by an inner wall of the pressing cylinder and a rod passing through the rod space.
  • a ratio between the inside diameter of the pressing cylinder and the outside diameter of the rod may be, for example, at least 1.05; preferably at least 1.15 and / or at most 1.5; preferably at most 1.3.
  • At least one control device in particular control device for controlling, in particular control, of the individual components of the hydraulic drive device.
  • This control device can be associated with corresponding sensors (such as pressure sensors and / or volumetric flow measuring devices), for example, a measured variable (pressure and / or volume flow) at a connection (output or input) of the piston chamber and / or a connection (Input or output) of the rod space. From the measured variables (in particular pressure and / or volume flow) then required switching operations, in particular concerning the above-described first and second valve devices can be performed and / or the pump device can be controlled accordingly (regulated).
  • sensors such as pressure sensors and / or volumetric flow measuring devices
  • a hydraulic press preferably a powder press, comprising a hydraulic drive device of the type described above.
  • the above-mentioned object is achieved, in particular, by a method for pressing a press part, in particular for powder pressing a powder press part, preferably using a hydraulic drive device of the type described above and / or a hydraulic press of the type described above, in particular a hydraulic powder press of the type described above, dissolved, wherein a cylinder piston of a pressing cylinder in a forward rapid traverse at increased speed is led to a pressing part and the pressing member is pressed in a press gear at low speed of the cylinder piston, wherein in the press passage via a pump means a volume flow is pumped into a piston chamber of the pressing cylinder, wherein at least a part, in particular a predominant part, of a volume flow into the piston space is provided at rapid traverse via a hydraulic storage device.
  • a volumetric flow is provided either by the pumping device or the hydraulic accumulator device, this means in particular that the corresponding volumetric flow is instantaneously, i. at best, via appropriate valve means in the piston chamber or rod space out or is derived from there (ie in particular not on the respective other device).
  • provision of a volume flow via (or through) the hydraulic storage device should mean that the respective volume flow is not conducted via the pump.
  • providing a volume flow through the pump means to mean that the respective volume flow is not additionally guided via the hydraulic storage device.
  • the cylinder piston can be guided away from the pressed part in a reverse rapid traverse at an increased speed, wherein a volume flow exiting the piston chamber in the reverse rapid traverse can be transferred at least partially, in particular predominantly, into the hydraulic accumulator device.
  • a volume flow is provided in the piston chamber partly from the rod space, in particular via the pump device.
  • the volume flow emerging from the piston chamber is partially transferred into the rod chamber, in particular via the pump device.
  • the piston chamber is connected to the hydraulic storage device, preferably via the pump device, such that the pressure in the piston chamber is reduced to the pressure level of the hydraulic storage device.
  • a pressure in the rod space is preferably increased by the pump device.
  • the above-described drive means as well as the press described above may be configured accordingly to produce such a press force.
  • a maximum differential pressure between the piston chamber and rod space in the amount of at least 100 bar, preferably at least 250 bar generated.
  • the above described drive means as well as the above described press may be configured accordingly to generate such a pressure.
  • the above-mentioned object is further achieved in particular by the use of a hydraulic drive device of the type described above or a press of the type described above for pressing a pressed part, in particular for powder pressing a powder press part.
  • a drive and a hydraulic control of a pressing cylinder of a hydraulic press are proposed in particular.
  • the press cylinder is preferably differential (with a large piston area and a small differential area). This can result in the movements at a connection to the piston chamber comparatively high volume flows, which can be supplied by a hydraulic storage device. At a connection to the rod space may be present comparatively low volume flows, which are used for positioning the Cylinder piston can be controlled.
  • the regulation of force or pressure, position and speed of the cylinder piston can be effected by means of a pump unit (in particular servo pump unit).
  • the design of the pump can enable 4-quadrant operation, so that regulation of pressures in both directions of flow is possible.
  • Fig. 1 shows a press cylinder 1, both for opening and closing a (not in Fig. 1 shown) pressing tool at a high speed (Rapid traverse) is used as well as to build a high force in the closing direction at low speed (press gear for pressing a pressed part).
  • the pressing cylinder is designed in differential construction and has a comparatively large piston area A 1 for generating a (maximum) pressing force and a comparatively small differential area A 2 for the withdrawal of a cylinder piston 9. Due to this design of the pressing cylinder 1, a comparatively high volume flow of a hydraulic fluid must be brought to a terminal 10 of the piston chamber.
  • This high volume flow Q1 to the piston chamber is realized by a hydraulic storage device 4.
  • a connection 11 of a rod space 12 is regulated by a pump device 2. In this forward rapid traverse, a first valve device 3 (Y1) is opened and a second valve device 5 (Y2) is closed.
  • first and second valve means 3, 5 are each closed.
  • a supply of hydraulic fluid (oil supply) to the piston chamber 13 then takes place (exclusively) via the pump device 2.
  • the regulation of pressure and (delivery) speed via speed and torque of a servomotor 7 of the pump device 2.
  • the pump device 2 in this case comprises a bidirectional pump 14th
  • the force reduction of the pressing cylinder takes place in two phases.
  • a first power reduction phase the second valve device 5 opens, so that a connection between the hydraulic storage device 4 and rod space 12 is realized.
  • the pressure in the piston chamber 13 is reduced (from its maximum value) to the pressure level of the hydraulic storage device 4.
  • a compression volume is thereby relieved from the piston chamber 13 via the pump device 2 into the hydraulic storage device 4.
  • the second power reduction phase begins.
  • the second valve device 5 is closed and the first valve device is opened.
  • pressure builds up in the rod space 12 (the pressure p 1 in the piston chamber remains at the value of the pressure in the hydraulic storage device 4).
  • a force on the cylinder piston is reduced proportionally to this pressure increase in the rod space 12 (down to zero).
  • Fig. 2 shows in addition to the illustration according to Fig. 1 Arrows that indicate the respective volume flow (or a discharge flow).
  • arrows 15 show a volume flow, which results in the forward rapid traverse.
  • Arrows 16 show a volume flow that results during the pressing phase.
  • Arrows 17 show a volumetric flow (discharge flow) during the first power-down phase.
  • Arrows 18 show a volumetric flow (discharge flow) that results during the second power-down phase.
  • Arrows 19 show a volume flow, which results in the reverse rapid traverse.
  • connection structures between the connection 10 of the piston chamber 13 and the connection 11 of the rod space 12 will be explained below.
  • first a first fluid connection section 21 closes (see FIG Fig. 1 ) connected to a first branching point 31.
  • a second fluid connection section 22 branches off in the direction of the pump device 2 and a third fluid connection section 23 in the direction of the hydraulic storage device 4.
  • the first valve device 3 is provided in the third fluid connection section.
  • the connection 11 of the rod space 12 is connected to a second branching point 32 via a fourth fluid connection section 24.
  • a fifth fluid connection section 25 branches off, which is connected to the pump device 2.
  • a sixth fluid connection section 26 which is connected to the hydraulic storage device 4.
  • the second valve device 3 Parallel to the second valve device 5 extends a seventh fluid connection section 27, in which the check valve 6 is arranged. Basically, it depends in the present context on how the individual elements are connected either in series or in parallel. In general, however, both the pump device 2 and the hydraulic storage device 4 are arranged in a fluid connection between the piston chamber and rod space.
  • a control device (not shown) is preferably provided.
  • Sensors for example, a pressure and / or flow rate measuring device
  • the control device via which the control device, the valves 3, 5 so switches and the pump device 2 controls so that the necessary volume flows and pressures are realized.
  • a force during pressing may be 1600 kN.
  • a force at the end of the first power-down phase may be 320 kN.
  • a force at the end of the second power take-off phase may be 0 kN.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulische Antriebseinrichtung mit einem Presszylinder (1) für eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, wobei die hydraulische Antriebseinrichtung konfiguriert ist, um einen Zylinderkolben (9) in einem Vorwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit zu einem Pressteil hin zu führen und in einem Pressgang mit niedriger Geschwindigkeit das Pressteil zu pressen, wobei der Zylinderkolben (9) einen Kolbenraum (13) und einen Stangenraum (12) definiert, wobei eine Pumpeneinrichtung (2) zur Bereitstellung eines Volumenstromes einer Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (13), so dass der Pressgang durchlaufen wird, vorgesehen ist, wobei eine hydraulische Speichereinrichtung (4) zur Bereitstellung zumindest eines Teiles, insbesondere eines überwiegenden Teiles, eines Volumenstromes der Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (13), so dass der Vorwärts-Eilgang durchlaufen wird, vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebseinrichtung mit einem Presszylinder für eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, nach Anspruch 1 sowie eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse und ein Verfahren zum Pressen eines Pressteils, insbesondere zum Pulverpressen eines Pulverpressteils. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine hydraulische Presse bzw. ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Antriebseinrichtung, die für eine (maximale) Presskraft von über 500 kN, insbesondere über 1000 kN, vorzugsweise über 1500 kN ausgelegt sind.
  • Zentrales Bauteil von hydraulischen Pressen sind Presszylinder, die verschiedene Funktionen erfüllen. Einerseits werden solche Presszylinder zum Öffnen und Schließen eines Presswerkzeugs der hydraulischen Presse mit einer hohen Geschwindigkeit (Eilgang) genutzt. Andererseits wird über solche Presszylinder eine hohe Kraft in Schließrichtung (bei geringer Geschwindigkeit) aufgebaut. Die hohen zum Pressen benötigten Schließkräfte erfordern eine entsprechend große Kolbenfläche zur Erzeugung einer maximalen Presskraft bei einem vorbestimmten Maximaldruck. Bei einer großen Kolbenfläche ergeben sich entsprechend hohe Volumenströme, so dass im Stand der Technik vergleichsweise groß bauende bzw. dimensionierte Pumpen und Ventile benötigt werden. Zur Vermeidung von übergroßen hydraulischen Antriebs- und Steuerelementen werden im Stand der Technik die Eilgang- und Pressenfunktion getrennt. Das heißt, es werden Zylindereinheiten mit einer großen Fläche für die Schließkraft sowie mit einer kleinen Fläche für die vergleichsweise schnellen und "kraftlosen" Öffnungs- und Schließbewegungen verwendet. Derartige Presszylinder können mit integriertem oder mit getrenntem Eilgangzylinder ausgestattet sein. Bei bestimmten Lösungen werden Schließzylinderkolben während der Eilgangbewegung mitgezogen. Die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit (Ölzufuhr) kann separat aus einem Behälter gespeist werden ("Nachsaugbetrieb"). Alternativ können Kolben- und Ringraum mittels eines hydraulischen Schaltventils zyklisch verbunden werden ("Umspülung").
  • Derartige Lösungen sind sowohl hinsichtlich des Aufwandes für die Herstellung (insbesondere die Zylinderbauweise) als auch hinsichtlich des steuerungstechnischen Aufwandes (insbesondere betreffend die Hydraulikansteuerung) vergleichsweise komplex und daher mit hohen Kosten verbunden.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Antriebseinrichtung, eine hydraulische Presse sowie ein Verfahren zum Pressen eines Pressteils vorzuschlagen, wobei der konstruktive Aufwand und insbesondere auch der verfahrenstechnische Aufwand reduziert sein sollen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch eine hydraulische Antriebseinrichtung mit einem Presszylinder für eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, gelöst, wobei die hydraulische Antriebseinrichtung konfiguriert ist, um einen Zylinderkolben in einem Vorwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit zu einem Pressteil hinzuführen und in einem Pressgang mit niedriger Geschwindigkeit das Pressteil zu pressen, wobei der Presszylinder einen Zylinderkolben aufweist, der einen Kolbenraum und einen Stangenraum definiert, wobei eine Pumpeneinrichtung zur Bereitstellung eines Volumenstroms einer Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum, so dass der Pressraum durchlaufen wird, vorgesehen ist, wobei eine hydraulische Speichereinrichtung zur Bereitstellung zumindest eines Teiles, insbesondere eines überwiegenden Teiles, eines Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum, so dass der Vorwärts-Eilgang durchlaufen wird, vorgesehen ist.
  • Ein zentraler Gedanke der Erfindung liegt darin, eine hydraulische Speichereinrichtung bereitzustellen und insgesamt die hydraulische Antriebseinrichtung so zu konfigurieren, dass über diese hydraulische Speichereinrichtung zumindest ein erheblicher (insbesondere überwiegender) Teil des vergleichsweise großen Volumenstroms, der im Vorwärts-Eilgang benötigt wird, bereitgestellt wird. Unter einem "überwiegenden Teil" ist ein Anteil von mindestens 50% zu verstehen. Der Anteil kann aber vorzugsweise auch mindestens 70% oder weiter vorzugsweise mindestens 90% betragen. Die hydraulische Speichereinrichtung ist eine Einrichtung zur Speicherung der Hydraulikflüssigkeit unter Druck (auf beispielsweise mindestens 10 bar oder mindestens 30 bar oder mindestens 35 bar). Weiterhin kann die hydraulische Speichereinrichtung entladen werden und dadurch einen Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit abgeben. Bei der hydraulischen Speichereinrichtung kann es sich insbesondere um eine hydraulische Speichereinrichtung mit Gasspannvorrichtung handeln.
  • Insofern kann die hydraulische Speichereinrichtung einen (Druck-) Behälter umfassen. Weiterhin kann die hydraulische Speichereinrichtung ein bewegliches Element (beispielsweise einen beweglichen Kolben) zur Trennung von Hydraulikflüssigkeit und einem (unter Druck stehenden) Gas aufweisen. Die Hydraulikflüssigkeit kann dann gegen den Druck des Gases in die hydraulische Speichereinrichtung (insbesondere den Behälter) gepresst werden.
  • Durch die hydraulische Speichereinrichtung kann auf einen zusätzlichen Presszylinder zur Realisierung eines Eilgangs, wie im Stand der Technik üblicherweise vorgesehen, verzichtet werden. Dadurch wird die Antriebseinrichtung in struktureller Hinsicht erheblich vereinfacht, wodurch Kosten gesenkt werden können. Weiterhin vereinfacht sich auch die Steuerung, insbesondere Regelung, einer solchen Antriebseinrichtung, da ein zweiter Presszylinder (mit entsprechend zugeordneten Elementen, wie insbesondere einer Förderpumpe) verzichtet werden kann. Insbesondere kommt die hydraulische Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung mit nur einer Pumpeneinrichtung aus. Insgesamt werden die Kosten (sowohl im Hinblick auf die Herstellung als auch den Betrieb bzw. die Wartung) erheblich reduziert.
  • Als Hydraulikflüssigkeit kommt insbesondere (Hydraulik-)Öl in Frage.
  • Vorzugsweise ist die hydraulische Antriebseinrichtung konfiguriert, um den Zylinderkolben in einem Rückwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit von dem Pressteil wegzuführen, wobei ein im Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum austretender Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in die hydraulische Speichereinrichtung transferiert wird. Die hydraulische Speichereinrichtung wird also bei dieser Weiterbildung gleichzeitig als Aufnahmebehälter für die (große) Menge an Hydraulikflüssigkeit verwendet, die beim Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum ausgeschoben wird. Gleichzeitig wird die hydraulische Speichereinrichtung dabei wieder beladen, so dass sie sich in einem nächsten Zyklus wieder (in einem darauffolgenden Vorwärts-Eilgang) entladen kann. Dadurch wird die Struktur und der Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand weiter vereinfacht.
  • Grundsätzlich kann die Geschwindigkeit im Vorwärts-Eilgang und/oder Rückwärts-Eilgang mindestens 1,5mal, weiter vorzugsweise mindestens 3mal, noch weiter vorzugsweise mindestens 4mal so hoch sein wie die Geschwindigkeit im Pressgang.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert, dass im Vorwärts-Eilgang ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum teilweise aus dem Stangenraum, insbesondere über die Pumpeneinrichtung, bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert sein, dass im Rückwärts-Eilgang der aus dem Kolbenraum austretende Volumenstrom teilweise in den Stangenraum, insbesondere über die Pumpeneinrichtung, transferierbar ist. Konkret kann der gesamte im Vorwärts-Eilgang in den Kolbenraum einströmende Volumenstrom (ausschließlich) über die hydraulische Speichereinrichtung und die Pumpeneinrichtung bereitgestellt werden. Weiterhin kann der gesamte im Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum strömende Volumenstrom (ausschließlich) in Richtung hydraulische Speichereinrichtung und Pumpeneinrichtung geschoben werden.
  • Im Rückwärts-Eilgang und/oder Vorwärts-Eilgang werden die jeweiligen Drücke im Kolbenraum sowie Stangenraum vorzugsweise so eingestellt, dass sich die auf den Kolben wirkenden Kräfte neutralisieren (zumindest im Wesentlichen; ggf. kann eine zumindest geringe Differenz zur Überwindung von Reibungskräften oder dergleichen vorliegen).
  • Vorzugsweise ist der Presszylinder ein Differentialzylinder. Ein Verhältnis der größeren Fläche zu der kleineren Fläche kann vorzugsweise mindestens 2, weiter vorzugsweise mindestens 5 betragen. Alternativ oder zusätzlich kann ein oberer Grenzwert für das genannte Verhältnis höchstens 20, weiter vorzugsweise höchstens 10 sein. Besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von (etwa) 7. Bei einer derartigen Dimensionierung kann die hydraulische Antriebseinrichtung besonders effektiv betrieben werden.
  • In einer konkreten Ausführungsform ist die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert, dass in einer ersten Kraftabbau-Phase der Kolbenraum mit der hydraulischen Speichereinrichtung, vorzugsweise über die Pumpeneinrichtung, verbindbar ist, derart, dass der Druck im Kolbenraum (von seinem Maximalwert) auf das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung abbaubar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert sein, dass in einer zweiten Kraftabbau-Phase ein Druck im Stangenraum (vorzugsweise durch die Pumpeneinrichtung) erhöhbar ist. Die Speicher- und Pumpeneinrichtung werden hier also synergistisch genutzt, um einen kontrollierbaren und zuverlässigen Kraftabbau zu ermöglichen. Beschädigungen am zu pressenden Teil (Pressteil) können damit verhindert werden (oder sind zumindest weniger wahrscheinlich).
  • Kolbenraum und Stangenraum können über eine Fluidverbindung verbunden oder verbindbar sein. Innerhalb dieser Fluidverbindung können Pumpeneinrichtung und hydraulische Speichereinrichtung (insbesondere zueinander fluidtechnisch parallelgeschaltet) angeordnet sein. Ein mit dem Kolbenraum verbundener erster Fluidverbindungsabschnitt kann mit einer ersten Verzweigungsstelle (Verzweigungsstruktur) verbunden sein, von der ein zweiter Fluidverbindungsabschnitt in Richtung Pumpeneinrichtung abzweigt und ein dritter Fluidverbindungsabschnitt in Richtung hydraulischer Speichereinrichtung abzweigt. Ein mit dem Stangenraum verbundener vierter Fluidverbindungsabschnitt kann mit einer zweiten Verzweigungsstelle (Verzweigungsstruktur) verbunden sein, von der ein fünfter Fluidverbindungsabschnitt in Richtung Pumpeneinrichtung abzweigt und ein sechster Fluidverbindungsabschnitt in Richtung hydraulischer Speichereinrichtung abzweigt. Besonders bevorzugt ist in dem fünften Fluidverbindungsabschnitt eine erste Ventileinrichtung vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann in dem sechsten Fluidverbindungsabschnitt eine zweite Ventileinrichtung vorgesehen. Parallel zu der zweiten Ventileinrichtung ist vorzugsweise ein (Rückschlag-) Ventil fluidtechnisch geschaltet. Durch die genannten Ventile bzw. Ventileinrichtungen kann mit geringem Aufwand ein jeweils gewünschter Volumenstrom erreicht werden. Der Aufwand in konstruktiver und steuerungstechnischer Hinsicht wird weiter vereinfacht.
  • In konkreten Ausführungsformen kann die Pumpeneinrichtung eine bidirektionale Pumpe, insbesondere eine 4-Quadrantenpumpe, und/oder einen Servomotor umfassen. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, wenn die Pumpeneinrichtung ein bidirektionales Fördern der Hydraulikflüssigkeit ermöglicht. Beispielsweise kann dies auch dadurch realisiert werden, dass eine unidirektionale Pumpe (beispielsweise 1- oder 2-Quadrantenpumpe) bereitgestellt wird und entsprechende Ventile (Servoventile oder dergleichen) vorgesehen sind. In jedem Fall wird es dadurch ermöglicht, dass die Pumpeneinrichtung sowohl vom Kolbenraum zu dem Stangenraum hin fördern kann als auch umgekehrt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein effizienter Betrieb der hydraulischen Antriebseinrichtung ermöglicht.
  • Eine Wirkfläche (also eine Fläche, die durch den Zylinderkolben definiert wird und in Kontakt mit der Hydraulikflüssigkeit steht) des Kolbenraums kann mindestens 200 cm2, vorzugsweise mindestens 450 cm2 und/oder höchstens 1100 cm2, vorzugsweise höchstens 700 cm2 betragen. Untere und obere Grenzwerte für die Wirkfläche des Stangenraums können den oberen Werten geteilt durch 7 entsprechen.
  • Ein Verhältnis einer Wirkfläche des Kolbenraums zu einer Wirkfläche des Stangenraums kann mindestens 3, vorzugsweise mindestens 6 betragen und/oder höchstens 15, vorzugsweise höchstens 9 betragen. Besonders bevorzugt beträgt dieses Verhältnis (etwa) 7. Bei einem derartigen Verhältnis kann ein effektives Antreiben und Steuern des Presszylinders ermöglicht werden.
  • Die hydraulische Speichereinrichtung kann ein Volumen von mindestens 10 l, vorzugsweise mindestens 30 l und/oder höchstens 100 l, vorzugsweise höchstens 70 l aufweisen. Besonders bevorzugt ist ein Volumen von (etwa) 50 l. In einem maximal beladenen Zustand kann das Volumen, das durch die Hydraulikflüssigkeit in der hydraulischen Speichereinrichtung eingenommen wird, mindestens 3 l, vorzugsweise mindestens 10 l und/oder höchstens 30 l, vorzugsweise höchstens 20 l betragen. Besonders bevorzugt beträgt dieses Volumen (etwa) 12 l.
  • Die hydraulische Speichereinrichtung kann einen Basisdruck (also einen Druck ohne Beladung durch die Hydraulikflüssigkeit) von mindestens 10 bar, vorzugsweise mindestens 25 bar und/oder höchstens 80 bar, vorzugsweise höchstens 50 bar aufweisen. Besonders bevorzugt beträgt dieser Druck 30 bar. Im (maximal beladenen) Zustand kann der Druck innerhalb der hydraulischen Speichereinrichtung mindestens 12 bar, vorzugsweise mindestens 30 bar und/oder höchstens 100 bar, vorzugsweise höchstens 60 bar aufweisen. Besonders bevorzugt beträgt der Druck in diesem Fall (etwa) 40 bar.
  • Der Stangenraum bildet vorzugsweise einen Ringraum aus, der durch eine Innenwandung des Presszylinders sowie eine durch den Stangenraum laufende Stange definiert wird. Ein Verhältnis zwischen Innendurchmesser des Presszylinders und Außendurchmesser der Stange kann beispielsweise mindestens 1,05; vorzugsweise mindestens 1,15 betragen und/oder höchstens 1,5; vorzugsweise höchstens 1,3.
  • In einer kombinierten Ausführungsform ist mindestens eine Steuereinrichtung, insbesondere Regeleinrichtung zur Steuerung, insbesondere Regelung, der einzelnen Komponenten der hydraulischen Antriebseinrichtung, vorgesehen. Dieser Steuereinrichtung (Regeleinrichtung) können entsprechende Sensoren (wie Drucksensoren und/oder Volumenstrom-Messeinrichtungen) zugeordnet sein, die beispielsweise eine Messgröße (Druck- und/oder Volumenstrom) an einem Anschluss (Aus- bzw. Eingang) des Kolbenraums und/oder einem Anschluss (Aus- bzw. Eingang) des Stangenraumes messen. Aus den gemessenen Größen (insbesondere Druck- und/oder Volumenstrom) können dann erforderliche Schaltvorgänge, insbesondere betreffend die oben beschriebenen ersten und zweiten Ventileinrichtungen durchgeführt werden und/oder die Pumpeneinrichtung entsprechend angesteuert (geregelt) werden.
  • Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere durch eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, umfassend eine hydraulische Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art, gelöst.
  • Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe insbesondere durch ein Verfahren zum Pressen eines Pressteils, insbesondere zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, vorzugsweise unter Verwendung einer hydraulischen Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art und/oder einer hydraulischen Presse der oben beschriebenen Art, insbesondere hydraulischen Pulverpresse der oben beschriebenen Art, gelöst, wobei ein Zylinderkolben eines Presszylinders in einem Vorwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit zu einem Pressteil hingeführt wird und das Pressteil in einem Pressgang mit niedriger Geschwindigkeit des Zylinderkolbens gepresst wird, wobei im Pressgang über eine Pumpeneinrichtung ein Volumenstrom in einen Kolbenraum des Presszylinders gepumpt wird, wobei im Eilgang über eine hydraulische Speichereinrichtung zumindest ein Teil, insbesondere ein überwiegender Teil, eines Volumenstroms in den Kolbenraum bereitgestellt wird. Wenn hier (genauso wie weiter oben und im Folgenden) angegeben wird, dass ein Volumenstrom entweder von der Pumpeneinrichtung oder der hydraulischen Speichereinrichtung bereitgestellt wird, bedeutet dies insbesondere, dass der entsprechende Volumenstrom unmittelbar, d.h. bestenfalls über entsprechende Ventileinrichtungen in den Kolbenraum bzw. Stangenraum geführt oder von dort abgeleitet wird (also insbesondere nicht über die jeweilige andere Einrichtung). Beispielsweise soll eine Bereitstellung eines Volumenstroms über (oder durch) die hydraulische Speichereinrichtung bedeuten, dass der jeweilige Volumenstrom nicht über die Pumpe geführt wird. Umgekehrt soll eine Bereitstellung eines Volumenstroms durch die Pumpeneinrichtung bedeuten, dass der jeweilige Volumenstrom nicht zusätzlich noch über die hydraulische Speichereinrichtung geführt wird.
  • Der Zylinderkolben kann in einem Rückwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit von dem Pressteil weggeführt werden, wobei ein im Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum austretender Volumenstrom zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in die hydraulische Speichereinrichtung transferiert werden kann.
  • Vorzugsweise wird im Vorwärts-Eilgang ein Volumenstrom in den Kolbenraum teilweise aus dem Stangenraum, insbesondere über die Pumpeneinrichtung, bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich wird im Rückwärts-Eilgang der aus dem Kolbenraum austretende Volumenstrom teilweise in den Stangenraum, insbesondere über die Pumpeneinrichtung, transferiert. Alternativ oder zusätzlich wird in einer ersten Kraftabbau-Phase der Kolbenraum mit der hydraulischen Speichereinrichtung, vorzugsweise über die Pumpeneinrichtung, verbunden derart, dass der Druck im Kolbenraum auf das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung abgebaut wird. Alternativ oder zusätzlich wird in einer zweiten Kraftabbau-Phase ein Druck im Stangenraum vorzugsweise durch die Pumpeneinrichtung erhöht.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren eine Presskraft von mindestens 100 kN, insbesondere mindestens 500 kN, vorzugsweise mindestens 1500 kN erzeugt. Die oben beschriebene Antriebseinrichtung sowie die oben beschriebene Presse können entsprechend konfiguriert sein, um eine derartig Pressekraft zu erzeugen.
  • Vorzugsweise wird ein maximaler Differenzdruck zwischen Kolbenraum und Stangenraum in Höhe von mindestens 100 bar, vorzugsweise mindestens 250 bar erzeugt. Die oben beschriebene Antriebseinrichtung sowie die oben beschriebene Presse können entsprechend konfiguriert sein, um einen derartigen Druck zu erzeugen.
  • Die obengenannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch die Verwendung einer hydraulischen Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art oder einer Presse der oben beschriebenen Art zum Pressen eines Pressteils, insbesondere zum Pulverpressen eines Pulverpressteils.
  • Erfindungsgemäß wird insbesondere ein Antrieb und eine hydraulische Steuerung eines Presszylinders einer hydraulischen Presse vorgeschlagen. Der Presszylinder ist vorzugsweise in Differentialbauweise ausgeführt (mit einer großen Kolbenfläche und einer kleinen Differenzfläche). Daraus können sich bei den Verfahrbewegungen an einem Anschluss zum Kolbenraum vergleichsweise hohe Volumenströme ergeben, die durch eine hydraulische Speichereinrichtung versorgt werden können. An einem Anschluss zum Stangenraum können vergleichsweise niedrige Volumenströme anstehen, die zur Positionierung des Zylinderkolbens geregelt werden können. Die Regelung von Kraft bzw. Druck, Position und Geschwindigkeit des Zylinderkolbens kann mittels einer Pumpeneinheit (insbesondere Servopumpeneinheit) erfolgen. Insbesondere kann die Bauart der Pumpe einen 4-Quadranten-Betrieb ermöglichen, so dass eine Regelung von Drücken in beiden Durchflussrichtungen möglich ist.
  • Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebsvorrichtung eine Reihe von Vorteilen. Zunächst kann ein zusätzlicher Zylinder (Eilgang-Zylinder), wie er üblicherweise im Stand der Technik vorgesehen ist, entfallen. Weiterhin kann eine aufwändige "Umspülung" (wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert) entfallen. Insgesamt handelt es sich um ein eingespanntes System, so dass die Effizienz gesteigert wird. Durch die vorliegende Struktur kann ein äußerst genauer (aktiver) Kraftabbau ermöglicht werden. Es ist keine aufwändige Verrohrung notwendig. Die Größe der Pumpeneinrichtung kann vergleichsweise klein sein. Es kann ggf. auf weitere Pumpeneinrichtungen verzichtet werden. Insgesamt ergeben sich Kosteneinsparungen bei der Bereitstellung des (Zylinder-) Antriebs, von Ventilen, der Pumpe und der Steuerung.
  • Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer hydraulischen Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 mit einer Darstellung der jeweiligen Volumenströme.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • Fig. 1 zeigt einen Presszylinder 1, der sowohl zum Öffnen und Schließen eines (nicht in Fig. 1 gezeigt) Presswerkzeuges mit einer hohen Geschwindigkeit (Eilgang) verwendet wird als auch zum Aufbau einer hohen Kraft in Schließrichtung bei geringer Geschwindigkeit (Pressgang zum Pressen eines Pressteils). Der Presszylinder ist in Differentialbauweise ausgeführt und weist eine vergleichsweise große Kolbenfläche A1 zur Erzeugung einer (maximalen) Presskraft und eine vergleichsweise kleine Differenzfläche A2 für den Rückzug eines Zylinderkolbens 9 auf. Aufgrund dieser Bauweise des Presszylinders 1 muss ein vergleichsweise hoher Volumenstrom eines Hydraulikfluids an einen Anschluss 10 des Kolbenraums herangeführt werden. Dieser hohe Volumenstrom Q1 zum Kolbenraum wird durch eine hydraulische Speichereinrichtung 4 realisiert. Ein Anschluss 11 eines Stangenraums 12 wird durch eine Pumpeneinrichtung 2 geregelt. Bei diesem Vorwärts-Eilgang ist eine erste Ventileinrichtung 3 (Y1) geöffnet und eine zweite Ventileinrichtung 5 (Y2) geschlossen.
  • Beim Rückwärts-Eilgang (also beim Öffnen des Presswerkzeuges oder einer Kolbenbewegung nach oben in Fig. 1) wird umgekehrt ein Hydraulikflüssigkeitsvolumen aus dem Kolbenraum 13 in die hydraulische Speichereinrichtung 4 geschoben. Auch bei diesem Rückwärts-Eilgang ist die erste Ventileinrichtung 3 geöffnet und die zweite Ventileinrichtung 5 geschlossen.
  • In der Pressphase (Pressgang) des Presszylinders sind erste und zweite Ventileinrichtung 3, 5 jeweils geschlossen. Eine Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit (Ölzufuhr) zum Kolbenraum 13 erfolgt dann (ausschließlich) über die Pumpeneinrichtung 2. Die Regelung von Druck und (Förder-) Geschwindigkeit erfolgt über Drehzahl und Drehmoment eines Servomotors 7 der Pumpeneinrichtung 2. Die Pumpeneinrichtung 2 umfasst hierbei eine bidirektionale Pumpe 14.
  • Aufgrund der vergleichsweise kleinen Fläche A2 (im Verhältnis zu A1) und des Kompressionsvolumens (aufgrund des Druckaufbaus in der Pressphase) entsteht in dieser Pressphase an der Pumpeneinrichtung 2 (Saugseite) ein Mangel an Hydraulikflüssigkeit (Ölmangel), der über eine Verbindung zu der hydraulischen Speichereinrichtung 4 und ein Rückschlagventil 6 ausgeglichen wird. Sobald (aufgrund des Mangels an Hydraulikflüssigkeit) an der Saugseite der Pumpeneinrichtung 2 der Druck unter das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung 4 sinkt, öffnet sich das Rückschlagventil 6 und die Hydraulikflüssigkeit aus der hydraulischen Speichereinrichtung 4 gleicht das Differenzvolumen aus.
  • Nach der Pressphase (Pressgang) erfolgt der Kraftabbau des Presszylinders in zwei Phasen. In einer ersten Kraftabbau-Phase öffnet sich die zweite Ventileinrichtung 5, so dass eine Verbindung zwischen hydraulischer Speichereinrichtung 4 und Stangenraum 12 realisiert ist. Der Druck im Kolbenraum 13 wird (von seinem Maximalwert) abgebaut auf das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung 4. Ein Kompressionsvolumen wird dabei vom Kolbenraum 13 über die Pumpeneinrichtung 2 in die hydraulische Speichereinrichtung 4 entlastet.
  • Sobald der Druck im Kolbenraum 13 den Druck in der hydraulischen Speichereinrichtung 4 erreicht hat, beginnt die zweite Kraftabbau-Phase. Dazu wird die zweite Ventileinrichtung 5 geschlossen und die erste Ventileinrichtung geöffnet. In der zweiten Kraftabbau-Phase erfolgt ein Druckaufbau im Stangenraum 12 (der Druck p1 im Kolbenraum bleibt auf dem Wert des Drucks in der hydraulischen Speichereinrichtung 4). Eine Kraft am Zylinderkolben wird proportional zu diesem Druckanstieg im Stangenraum 12 (bis auf Null) abgebaut.
  • Nach Erreichen eines notwendigen Drucks p2 im Stangenraum 12 startet der Zylinderkolben 9 (übergangslos) eine Öffnungsbewegung nach oben. Der Volumenstrom Q1 aus dem Kolbenraum 13 wird (zum größeren Teil) wieder in die hydraulische Speichereinrichtung 4 geschoben, wobei der Volumenstromanteil entsprechend Q2 über die Pumpeneinrichtung 2 gefördert wird.
  • Fig. 2 zeigt in Ergänzung zu der Darstellung gemäß Fig. 1 Pfeile, die den jeweiligen Volumenstrom (oder einen Entlastungsstrom) kennzeichnen. Hierbei zeigen Pfeile 15 einen Volumenstrom, der sich im Vorwärts-Eilgang ergibt. Pfeile 16 zeigen einen Volumenstrom, der sich während der Pressphase ergibt. Pfeile 17 zeigen einen Volumenstrom (Entlastungsstrom) während der ersten Kraftabbau-Phase. Pfeile 18 zeigen einen Volumenstrom (Entlastungsstrom), der sich während der zweiten Kraftabbau-Phase ergibt. Pfeile 19 zeigen einen Volumenstrom, der sich im Rückwärts-Eilgang ergibt.
  • Die Verbindungsstrukturen zwischen Anschluss 10 des Kolbenraums 13 und Anschluss 11 des Stangenraums 12 werden nachfolgend erläutert. Ausgehend von dem Anschluss 10 des Kolbenraums 13 schließt sich zunächst ein erster Fluidverbindungsabschnitt 21 (siehe Fig. 1) an, der mit einer ersten Verzweigungsstelle 31 verbunden ist. Von der ersten Verzweigungsstelle 13 zweigt ein zweiter Fluidverbindungsabschnitt 22 in Richtung Pumpeneinrichtung 2 ab sowie ein dritter Fluidverbindungsabschnitt 23 in Richtung hydraulische Speichereinrichtung 4. In dem dritten Fluidverbindungsabschnitt ist die erste Ventileinrichtung 3 vorgesehen. Der Anschluss 11 des Stangenraums 12 ist über einen vierten Fluidverbindungsabschnitt 24 mit einer zweiten Verzweigungsstelle 32 verbunden. Von dort zweigt ein fünfter Fluidverbindungsabschnitt 25 ab, der mit der Pumpeneinrichtung 2 verbunden ist. Außerdem zweigt von dort ein sechster Fluidverbindungsabschnitt 26 ab, der mit der hydraulischen Speichereinrichtung 4 verbunden ist. In dem sechsten Fluidverbindungsabschnitt 26 befindet sich die zweite Ventileinrichtung 3. Parallel zu der zweiten Ventileinrichtung 5 verläuft ein siebter Fluidverbindungsabschnitt 27, in dem das Rückschlagventil 6 angeordnet ist. Grundsätzlich kommt es im vorliegenden Zusammenhang darauf an, wie die einzelnen Elemente entweder in Serie oder parallel zueinander geschaltet werden. Im Allgemeinen sind jedoch sowohl Pumpeneinrichtung 2 als auch hydraulische Speichereinrichtung 4 in einer Fluidverbindung zwischen Kolbenraum und Stangenraum angeordnet.
  • Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebsvorrichtung eine Reihe von Vorteilen. Zunächst kann ein zusätzlicher Zylinder (Eilgang-Zylinder), wie er üblicherweise im Stand der Technik vorgesehen ist, entfallen. Weiterhin kann eine aufwändige "Umspülung" (wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert) entfallen. Insgesamt handelt es sich um ein eingespanntes System, so dass die Effizienz gesteigert wird. Durch die vorliegende Struktur kann ein äußerst genauer (aktiver) Kraftabbau ermöglicht werden. Es ist keine aufwändige Verrohrung notwendig. Die Größe der Pumpeneinrichtung kann vergleichsweise klein sein. Es kann ggf. auf weitere Pumpeneinrichtungen verzichtet werden. Insgesamt ergeben sich Kosteneinsparungen bei der Bereitstellung des (Zylinder-) Antriebs, von Ventilen, der Pumpe und der Steuerung.
  • In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ist vorzugsweise noch eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung vorgesehen. Zur Steuerung, insbesondere Regelung sind weiterhin (siehe Fig. 1) Sensoren (beispielsweise eine Druck- und/oder Volumenstrom-Messeinrichtung) vorgesehen, über die die Steuereinrichtung die Ventile 3, 5 so schaltet und die Pumpeneinrichtung 2 so ansteuert, dass die notwendigen Volumenströme und Drücke realisiert werden.
  • Im Folgenden wird tabellarisch ein Beispiel für bestimmte Parameter während des Betriebs der Antriebseinrichtung angegeben. TABELLE 1
    Y1 Y2 p1 p2
    Vorwärts-Eilgang Auf Zu 40 bar 280 bar
    Pressen Zu Zu 290 bar 40 bar
    Erste Kraftabbau-Phase Zu Auf 40 bar 40 bar
    Zweite Kraftabbau-Phase Auf Zu 40 bar 280 bar
    Rückwärts-Eilgang Auf Zu 40 bar 280 bar
  • Eine Kraft während des Pressens kann 1600 kN betragen. Eine Kraft zum Ende der ersten Kraftabbau-Phase kann 320 kN betragen. Eine Kraft zum Ende der zweiten Kraftabbau-Phase kann 0 kN betragen.
  • Im Nachfolgenden werden noch tabellarisch exemplarische Werte für Volumenstrom und Geschwindigkeit des Hydraulikfluids angegeben. TABELLE 2
    Q1 Q2 v
    Vorwärts-Eilgang 620 l/min 88 l/min 180 mm/s
    Pressen 137 l/min 20 l/min 40 mm/s
    Rückwärts-Eilgang 620 l/min 88 l/min 180 mm/s
  • Sämtliche obengenannten Werte (in Tabelle 1 und 2) sind exemplarisch angegeben. Abweichungen davon (beispielsweise jeweils in einem Bereich von +/- 10 %) sind möglich.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
    • Bezugszeichen
    • A1
    (Wirk-) Fläche des Kolbenraums
    A2
    (Wirk-) Fläche des Stangenraums
    p1
    Druck im Kolbenraum
    p2
    Druck im Stangenraum
    Q1
    Volumenstrom an einem Anschluss des Kolbenraums
    Q2
    Volumenstrom an einem Anschluss des Stangenraums
    1
    Presszylinder
    2
    Pumpeneinrichtung
    3
    Erste Ventileinrichtung
    4
    Hydraulische Speichereinrichtung
    5
    Zweite Ventileinrichtung
    6
    Rückschlagventil
    7
    Servomotor
    8a
    Messeinrichtung
    8b
    Messeinrichtung
    9
    Zylinderkolben
    10
    Anschluss
    11
    Anschluss
    12
    Stangenraum
    13
    Kolbenraum
    14
    Bidirektionale Pumpe
    15
    Pfeil
    16
    Pfeil
    17
    Pfeil
    18
    Pfeil
    19
    Pfeil
    21
    Erster Fluidverbindungsabschnitt
    22
    Zweiter Fluidverbindungsabschnitt
    23
    Dritter Fluidverbindungsabschnitt
    24
    Vierter Fluidverbindungsabschnitt
    25
    Fünfter Fluidverbindungsabschnitt
    26
    Sechster Fluidverbindungsabschnitt
    27
    Siebter Fluidverbindungsabschnitt
    31
    Erste Verzweigungsstelle
    32
    Zweite Verzweigungsstelle

Claims (15)

  1. Hydraulische Antriebseinrichtung mit einem Presszylinder (1) für eine hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, wobei die hydraulische Antriebseinrichtung konfiguriert ist, um einen Zylinderkolben (9) in einem Vorwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit zu einem Pressteil hin zu führen und in einem Pressgang mit niedriger Geschwindigkeit das Pressteil zu pressen,
    wobei der Zylinderkolben (9) einen Kolbenraum (13) und einen Stangenraum (12) definiert,
    wobei eine Pumpeneinrichtung (2) zur Bereitstellung eines Volumenstromes einer Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (13), so dass der Pressgang durchlaufen wird, vorgesehen ist,
    wobei eine hydraulische Speichereinrichtung (4) zur Bereitstellung zumindest eines Teiles, insbesondere eines überwiegenden Teiles, eines Volumenstromes der Hydraulikflüssigkeit in den Kolbenraum (13), so dass der Vorwärts-Eilgang durchlaufen wird, vorgesehen ist.
  2. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die hydraulische Antriebseinrichtung konfiguriert ist, um den Zylinderkolben (9) in einem Rückwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit von dem Pressteil weg zu führen, wobei ein im Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum austretender Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in die hydraulische Speichereinrichtung (4) transferiert wird.
  3. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert ist, dass im Vorwärts-Eilgang ein Volumenstrom in den Kolbenraum (13) teilweise aus dem Stangenraum (12), insbesondere über die Pumpeneinrichtung (2), bereitstellbar ist und/oder
    wobei die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert ist, dass im Rückwärts-Eilgang der aus dem Kolbenraum (13) austretende Volumenstrom teilweise in den Stangenraum (12), insbesondere über die Pumpeneinrichtung (2), transferierbar ist.
  4. Hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Presszylinder (1) ein Differentialzylinder ist,
    wobei ein Verhältnis der größeren Fläche zu der kleineren Fläche vorzugsweise mindestens 2, weiter vorzugsweise mindestens 5 beträgt und/oder
    wobei ein Verhältnis der größeren Fläche zu der kleineren Fläche vorzugsweise höchstens 20, weiter vorzugsweise höchstens 10 beträgt.
  5. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert ist, dass in einer ersten Kraftabbau-Phase der Kolbenraum (13) mit der hydraulischen Speichereinrichtung (4), vorzugsweise über die Pumpeneinrichtung (2), verbindbar ist, derart, dass der Druck im Kolbenraum (13) auf das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung (4) abbaubar ist, und/oder
    wobei die hydraulische Antriebseinrichtung so konfiguriert ist, dass in einer zweiten Kraftabbau-Phase ein Druck im Stangenraum (12) vorzugsweise durch die Pumpeneinrichtung (9) erhöhbar ist.
  6. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Kolbenraum (13) und Stangenraum (12) über eine Fluidverbindung verbunden oder verbindbar sind, wobei innerhalb dieser Fluidverbindung die Pumpeneinrichtung (2) und die hydraulische Speichereinrichtung (4), zueinander fluidtechnisch parallel geschalt, angeordnet sind, wobei ein mit dem Kolbenraum verbundener erster Fluidverbindungsabschnitt (21) mit einer ersten Verzweigungsstelle (31) verbunden ist, von der eine zweiter Fluidverbindungsabschnitt (22) in Richtung Pumpeneinrichtung (2) abzweigt und ein dritter Fluidverbindungsabschnitt (23) in Richtung hydraulischer Speichereinrichtung (4) abzweigt,
    wobei ein mit dem Stangenraum (12) verbundener vierter Fluidverbindungsabschnitt (24) mit einer zweiten Verzweigungsstelle (32) verbunden ist, von der ein fünfter Fluidverbindungsabschnitt (25) in Richtung Pumpeneinrichtung (2) abzweigt und ein sechster Fluidverbindungsabschnitt (26) in Richtung hydraulischer Speichereinrichtung (4) abzweigt,
    wobei in dem fünften Fluidverbindungsabschnitt (25) vorzugsweise eine erste Ventileinrichtung (3) vorgesehen ist und/oder wobei in dem sechsten Fluidverbindungsabschnitt (26) vorzugsweise eine zweite Ventileinrichtung (5) vorgesehen ist, wobei parallel zu der zweiten Ventileinrichtung (5) weiter vorzugsweise ein Rückschlagventil (6) fluidtechnisch geschaltet ist.
  7. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Pumpeneinrichtung (2) eine bidirektionale Pumpe (14), insbesondere eine 4-Quadrantenpumpe, und/oder einen Servomotor (7) umfasst.
  8. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Wirkfläche des Kolbenraums (13) mindestens 200 cm2, vorzugsweise mindestens 450 cm2 und/oder höchstens 1100 cm2, vorzugsweise höchstens 700 cm2 beträgt und/oder
    ein Verhältnis einer Wirkfläche des Kolbenraums (13) zu einer Wirkfläche des Stangenraums (12) mindestens 3, vorzugsweise mindestens 6 beträgt und/oder höchstens 15, vorzugsweise höchstens 9 beträgt, und/oder die hydraulische Speichereinrichtung (4) ein Volumen von mindestens 10 l, vorzugsweise mindestens 30 l und/oder höchstens 100 l, vorzugsweise höchsten 70 l, aufweist und/oder die hydraulische Speichereinrichtung (4) einen Basisdruck von mindestens 10 bar, vorzugsweise mindestens 25 bar und/oder höchstens 80 bar, vorzugsweise höchstens 50 bar aufweist.
  9. Hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Steuereinrichtung, insbesondere Regeleinrichtung zur Steuerung, insbesondere Regelung, der einzelnen Komponenten der hydraulischen Antriebseinrichtung, vorgesehen ist.
  10. Hydraulische Presse, vorzugsweise Pulverpresse, umfassend eine hydraulische Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Verfahren zum Pressen eines Pressteils, insbesondere zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, vorzugsweise unter Verwendung einer hydraulischen Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einer Presse, insbesondere Pulverpresse nach Anspruch 10,
    wobei ein Zylinderkolben (4) eines Presszylinders in einem Vorwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit zu einem Pressteil hin geführt wird und das Pressteil in einem Pressgang mit niedriger Geschwindigkeit des Zylinderkolbens (9) gepresst wird,
    wobei im Pressgang über eine Pumpeneinrichtung (2) ein Volumenstrom in Richtung eines Kolbenraums (13) des Presszylinders (1) gepumpt wird,
    wobei im Eilgang über eine hydraulische Speichereinrichtung (4) zumindest ein Teil, insbesondere ein überwiegender Teil, eines Volumenstromes in den Kolbenraum (13) bereitgestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zylinderkolben in einem Rückwärts-Eilgang mit erhöhter Geschwindigkeit von dem Pressteil weg geführt wird, wobei ein im Rückwärts-Eilgang aus dem Kolbenraum austretender Volumenstrom zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, in die hydraulische Speichereinrichtung transferiert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Vorwärts-Eilgang ein Volumenstrom in den Kolbenraum (13) teilweise aus dem Stangenraum (12), insbesondere über die Pumpeneinrichtung (2), bereitgestellt wird und/oder
    im Rückwärts-Eilgang der aus dem Kolbenraum austretende Volumenstrom teilweise in den Stangenraum, insbesondere über die Pumpeneinrichtung, transferiert wird
    und/oder in einer ersten Kraftabbau-Phase der Kolbenraum (13) mit der hydraulischen Speichereinrichtung (4), vorzugsweise über die Pumpeneinrichtung (1), verbunden wird derart, dass der Druck im Kolbenraum (13) auf das Druckniveau der hydraulischen Speichereinrichtung (4) abgebaut wird, und/oder
    in einer zweiten Kraftabbau-Phase ein Druck im Stangenraum (12) vorzugsweise durch die Pumpeneinrichtung (2) erhöht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Presskraft von mindestens 100 kN, vorzugsweise mindestens 500 kN, weiter vorzugsweise mindestens 1500 kN erzeugt wird und/oder ein maximaler Differenzdruck zwischen Kolbenraum (13) und Stangenraum (12) von mindestens 100 bar, vorzugsweise mindestens 250 bar erzeugt wird.
  15. Verwendung einer hydraulischen Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder einer Presse nach Anspruch 10 zum Pressen eines Pressteils, insbesondere zum Pulverpressen eines Pulverpressteils.
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