DD267293A1

DD267293A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING A HYDRAULIC DRIVE ENGINE WITH ENERGY RECOVERY DURING THE BRAKING PROCESS

Info

Publication number: DD267293A1
Application number: DD31117187A
Authority: DD
Inventors: Bernd Naumann; Markus Mueller; Holger Adolph; Volker Reichert; Frank Huebschmann
Original assignee: Warnke Umformtech Veb K
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1989-04-26
Also published as: DE3834918A1

Abstract

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines hydraulischen Antriebsmotors mit Energierueckgewinnung waehrend des Bremsprozesses. Die Anwendung der Erfindung erfolgt vorzugsweise zum Antrieb der Transportschlitten von Werkstuecktransport-, Zufuehr- und Entnahmeeinrichtungen an Pressen. Eine Anwendung waere auch als zusaetzliche Einrichtung an Maschinen mit durch einen mechanischen Antrieb bewegbaren Schlitten mit grosser zu beschleunigender Masse und hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, wie z. B. mechanischen Pressen, zur Rueckgewinnung der Bremsenergie vor Erreichen des vorgesehenen Haltepunktes vorteilhaft. Erfindungsgemaess ist der einlaufseitige Druckoelanschluss ueber ein Proportionaldruckminderventil mit einem ersten, waehrend der Beschleunigungsphase mittels eines Wegeventiles zuschaltbaren Druckoelspeicher mit hohem Druckniveau sowie mit einem zweiten, waehrend der Konstantfahrt und der Bremsphase wirksamen Druckoelspeicher mit niedrigerem Druckniveau verbunden und der auslaufseitige Druckoelanschluss ueber ein Rueckschlagventil mit dem ersten Druckoelspeicher sowie ueber ein Proportionaldruckbegrenzungsventil mit dem Oelbehaelter verbunden. FigurCircuit arrangement for controlling a hydraulic drive motor with energy recovery during the braking process. The application of the invention is preferably carried out for driving the transport carriage of Werkstuecktransport-, Zufuehr- and removal devices on presses. An application would also be as an additional device to machines with movable by a mechanical drive slide with large mass to be accelerated and high speeds, such. As mechanical presses, to recover the braking energy before reaching the intended breakpoint advantageous. According to the invention, the inlet-side pressure oil connection is connected via a proportional pressure reducing valve to a first pressure oil reservoir having a high pressure level which can be activated during the acceleration phase by means of a directional valve, and to a second pressure oil reservoir operating at a lower pressure level during the constant travel and the braking phase and the outlet side pressure oil connection via a check valve to the first pressure Druckoelspeicher and connected via a proportional pressure relief valve with the Oelbehaelter. figure

Description

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, eine wesentliche Energieeinsparung c<jim Betreiben der Einrichtung sowie eine Verringerung des Materialeinsatzes bei der Herstellung zu erreichen.The object of the invention is to achieve a substantial energy saving in operating the device as well as a reduction in the use of material in the production.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energiezufuhr wahrend der einzelnen Phasen des Bewegungszyklus, insbesondere während der Konstantfahrt, auf ein Minimum zu reduzieren, ohne die Zykluszeiten zu verlängern sowie die beim Bremsen freiwerdende Energie zurückzugewinnen. Gleichzeitig sollen durch eine goringere Erwärmung des Öles die bei den bekannten Lösungen erforderlichen zusätzlichen Maßnahmen zur ölkühlung vermeidbar werden.The object of the invention is to reduce the energy supply during the individual phases of the movement cycle, in particular during the constant travel, to a minimum, without lengthening the cycle times and to recover the energy released during braking. At the same time, the goringere heating of the oil should make it possible to avoid the additional oil cooling measures required in the known solutions.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem einlaufseitigen Druckölanschluß des dem Antriebsmotor vorgeschalteten Wegeventiles ein Proportionaldruckminderventil vorgeschaltet ist, dessen Druckölanschluß mit einem ersten, während der 3eschleunigungsphase des Antriebsmotors mittels eines Wegeventiles zuschaltbaren Druckspeicher mit hohem Druckniveau sowie mit ehern zweiten, während der Konstantfahrt und der Bremsphase wirksamen Druckspeicher mit wesentlich niedrigerem Druckniveau verbunden ist und der auslaufsaitige Druckölanschluß des Wegeventiles mittels eines zwischengeschalteten, den Olrücklauf aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventiles mit dem ersten Druckölspeichc,- sowie einem Proportionaldruckbegrenzungsventil verbunden ist, dessen Sperrdruck mindestens während eines Teiles der Bremsphase höher als der Öldruck im ersten Druckspeicher ist und dessen auslaßseitiger Ölanschluß mit dem ölbehälter verbunden ist.According to the invention this is achieved in that the inlet side pressure oil connection of the drive motor upstream directional control valve is preceded by a proportional pressure reducing valve, the pressure oil connection with a first, during the 3eschleunigungsphase of the drive motor by means of a directional valve connectable pressure accumulator with high pressure level and with ehern second, during the constant travel and the braking phase effective pressure accumulator is connected to a much lower pressure level and the outlet pressure oil connection of the directional control valve by means of an intermediate, the Olrücklauf from the storage volume blocking check valve with the first Druckölspeichc, - and a Proportionaldruckbegrenzungsventil is connected, the barrier pressure at least during a portion of the braking phase higher than the oil pressure in first pressure accumulator and the outlet-side oil connection is connected to the oil reservoir.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Rückgewinnung der Bremsenergie bei niedrigem Druckniveau zu Beginn des Bremsprozesses zwio^en dem Proportionaldruckbegrenzungsventll und dem ölbehälter ein den Ölablauf zeitweise absperrendes Rückschlagventil zwischengeschaltet und das Proportionaldruckbegrenzungsventil mittels einer Verbindungsleitung und eines zwischengeschalteten, den Rückfluß von Drucköl aus dem Speichervolumen sperrenden Rückschlagventiles mit dem zweiten Druckspeicher verbunden.In a further embodiment of the invention is to recover the braking energy at low pressure level at the beginning of the braking zwio ^ en the Proportionaldruckbegrenzungsventll and the oil container a the oil drain temporarily shut-off check valve interposed and the Proportionaldruckbegrenzungsventil means of a connecting line and an intermediate, the return flow of pressure oil from the storage volume locking check valve connected to the second pressure accumulator.

Am Beginn des Bewegungszyklus wird der Motor zur Erzielung einer maximalen Beschleunigung aus dem ersten Druckspeicher über das Proportionaldruckminderver.til und das vorgeschaltete Wegeventil mit Drucköl mit hohem Druck beaufschlagt, während das nachgeschaltete Proportlc nJlciruckbegrenzungsventil auf Minimaldruck eingestellt ist. Nach Erreichen der vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit wird der erste Druckölspeicher durch ein zwischengeschaltetes Wegeventil abgesperrt und der Motor mit Drucköl mit wesentlich geringerem Druck aus dem zweiten Druckölspeicher gespeist, wobei die Geschwindigkeit durch das vorgeschaltete Croportionaldruckmlnderventil und das nadhgeschaltete Proportionaldruckbegrenzungsventil steuerbar ist. Während der Bremsphase wird das dem Motor nachgeschaltete Druckbegrenzungsventil auf einen Druck eingestellt, der oberhalb des Druckniveaus des ersten Druckölspeichers liegt, so daß der Motor als Pumpe wirkt und das auf der Einlaßseite zufließende Drucköi mit nied-igem Druckniveau über ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil In den ersten Druckölspeicher mit hohem Druckniveau gepumpt wird. Die so während des Bremsprozesses zurückgewonnene Energie steht beim nächsten Zykluszur Deckung des hohen Energiebedarfs während der BöschleunlgunQsphase zur Verfügung.At the beginning of the cycle of motion, the motor is pressurized with high pressure oil from the first pressure accumulator via the proportional pressure reducing valve and the upstream directional control valve for maximum acceleration while the downstream proportional pressure relief valve is set to minimum pressure. After reaching the predetermined driving speed of the first pressure oil reservoir is shut off by an intermediate directional control valve and the engine fed with pressurized oil at a much lower pressure from the second pressure oil reservoir, wherein the speed through the upstream Croportionaldruckmlnderventil and the nadhgeschalteten proportional pressure relief valve is controllable. During the braking phase, the pressure limiting valve connected downstream of the engine is set to a pressure which is above the pressure level of the first pressure oil reservoir, so that the motor acts as a pump and the low pressure level on the inlet side via an intermediate check valve into the first pressure oil reservoir is pumped at a high pressure level. The energy thus recovered during the braking process is available for the next cycle to meet the high energy demand during the booster phase.

Am Ende der Bremsphase wird das Proportionaldruckbegrenzungsventil wieder auf einen niedrigeren Druck eingestellt, so daß das Rückschlagventil die Verbindung zum ersten Druckölspeicher sperrt und weich in die vorgesehene Halteposition eingefahren werden kann. Nach Erreichen der Position wird das dem Antriebsmotor vorgeschaltete Wegeventil in Sperrstellung geschaltet. Die beiden Speicher werden In bekannter Weise durch separat angeordnete Pumpen vor jedem Zyklus bis auf Ihren Drucksoilwert nachgefüllt.At the end of the braking phase, the proportional pressure relief valve is again set to a lower pressure, so that the check valve blocks the connection to the first pressure oil reservoir and can be moved smoothly into the intended holding position. After reaching the position of the drive motor upstream directional control valve is switched to the blocking position. The two reservoirs are refilled in a known manner by separately arranged pumps before each cycle to your Drucksoilwert.

AusführungebeispielAusführungebeispiel

Eine zweckmäßige Form der Realisierung der Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zur Steuerung des Antriebsmotors für die Schlittenbew« gung einer Werkstückzufuhr- bzw. Entnahmeeinrichtung an Pressen.An expedient form of realization of the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows a schematic representation of the circuit arrangement for controlling the drive motor for the carriage movement of a workpiece supply or removal device on presses.

Die in der Zeichnung nicht mit dargestellte Zuführ· bzw. Entnahmeeinrichtung besteht aus einem mittels eines hydraulischen Antriebsmotors 1 auf Führungsschienen horizontal verschiebbaren Schlitten, der mit Greiferelementen versehen ist und die von einem Ablageplatz entnommenen Blechteile in den Werkzeugraum der Presse ablegt bzw. bearbeitete Blechtaile aus dem Werkzeugraum der Presse entnimmt und zu einem Ablageplatz transportiert. Der Antriebsmotor 1 (hydraulischer Linear- oder Rotationsmotor) wurde in der Zeichnung symbolisch als Rotationsmotor dargestellt. Dem Antriebsmotor 1 ist ein Wegeventil 2 vorgeschaltet, durch das die Drehrichtung desselben umkehrbar ist. Am einlaßseitigen Druckölanschluß 2.1 des Wegeventiles 2 ist ein Proportionaldruckminderventil 3 angeschlossen, das seinerseits über ein Zwischengeschäftes Wegeventil 4 mit einem ersten Druckspeicher 6 mit hohem Druckniveau sowie über ein Rückschlagventil 6 mit einem zweiten Druckölspeicher mit wesentlich niedrigerem Druckniveau verbunden ist. Der erste Druckölspeicher 5 ist über ein zv\ ischengeschaltetes Rückschlagventil 8 mit einer Hochdruckpumpe F verbunden. Der zweite Druckölspeicher 7 ist an einer weiteren Ölpumpe 10 angeschlossen sowie über ein Druckbegrenzungsventil 11 mit dem Ölbehälter 12 verbunden. Der auslaufseitige Druckölanschluß 2.2 des Wegeventiles 2 ist über ein zwischengeschaltetes ProportionaldruckbegrenzungsventiM3 mit dem Ölbehälter 12 sowie über ein Zwischengeschäfte! Rückschlagventil 14 mit dem ersten Druckölspeicher 5 verbunden. Die Beschleunigung des hydraulischen Antriebes (Linetr- oder Rotationsmotor) wird in Verbindung mit einer Regeleinrichtung durch die Proportionalventile 3 und 13 realisiert, wobei der Druckölspeicher 5 als Druckölqualle über das geöffnete Wegeventil 4 zum Proportionaldruckminderventil 3 fördert, da die Rückschlagventile 6 und 14 auf Grund der bestehenden Druckverhältnisse geschlossen sind. Das Wegeventil 2 ist in Schaltstellung a oder b entsprechend der gewünschten Drehrichtung. Beim Übergang in die Konstantfahrphase wird die Geschwindigkeit des Antriebsmotor 1 durch das Ausregeln über die Pi oportionalventile 3 und 13The feeding or removal device not shown in the drawing consists of a by means of a hydraulic drive motor 1 on guide rails horizontally displaceable carriage, which is provided with gripper elements and removes the sheet metal parts removed from a storage place in the tool room of the press or machined metal sheets from the Tool room takes the press and transported to a storage space. The drive motor 1 (hydraulic linear or rotary motor) was shown symbolically in the drawing as a rotary motor. The drive motor 1 is preceded by a directional control valve 2, by which the direction of rotation thereof is reversible. At the inlet side pressure oil connection 2.1 of the directional control valve 2, a proportional pressure reducing valve 3 is connected, which in turn is connected via an intermediate business directional control valve 4 with a first pressure accumulator 6 with high pressure level and a check valve 6 with a second pressure oil reservoir with much lower pressure level. The first pressure oil reservoir 5 is connected to a high-pressure pump F via a check valve 8 which is connected in series. The second pressure oil reservoir 7 is connected to a further oil pump 10 and connected via a pressure relief valve 11 to the oil reservoir 12. The outlet-side pressure oil connection 2.2 of the directional control valve 2 is connected via an interposed ProportionaldruckbegrenzungsventiM3 with the oil tank 12 and a Zwischengeschäfte! Check valve 14 connected to the first pressure oil reservoir 5. The acceleration of the hydraulic drive (linear or rotary motor) is realized in conjunction with a control device by the proportional valves 3 and 13, wherein the pressure oil reservoir 5 promotes as Druckölqualle on the open directional control valve 4 to the proportional pressure reducing valve 3, since the check valves 6 and 14 due to existing pressure conditions are closed. The directional control valve 2 is in the switching position a or b according to the desired direction of rotation. At the transition to the constant driving phase, the speed of the drive motor 1 by the balancing on the pi proportional valves 3 and 13th

konstant gehatten. Dazu wird am Antriebsmotor 1 ein Niederdruck vom Druckspeicher 7 Ober das Rückschlagventil 6 und das auf das entsprechend niedrigere Druckniveau eingestellte Proportionaldruckminderventil 3 angelegt. Das Wegeventil 4 wird beim Übergang vom Hochdruck· zum Niederdruckniveau entsprechend langsam geschlossen, so daß keine Druckschwankungen im System auftreten. Weiterhin bleibt das Rückschlagventil 6 geschlossen. Auf der Ablaufseite des Antriebsmotors 1 gelangt das Drucköl über d&s auf ein niedriges Druckniveau eingestelltekept constant. For this purpose, a low pressure from the pressure accumulator 7 is applied to the drive motor 1 above the check valve 6 and set to the correspondingly lower pressure level proportional pressure reducing valve 3. The directional control valve 4 is closed slowly corresponding to the transition from high pressure to low pressure level, so that no pressure fluctuations occur in the system. Furthermore, the check valve 6 remains closed. On the discharge side of the drive motor 1, the pressure oil passes through d & s set to a low pressure level

Proportionaldruckbegrenzungsventil 13 in den ölbehälter 12. In der Bremsphase wird eine Nutzbremsung durchgeführt, indem auf der Ablaufseite das Drucköl über das Wegeventil 2 und das Rückschlagventil 14 in den Druckölspeicher 5 gefördert wird. Der sich anschließende Positioniervorgang wird durch düs Einstellen des Proportionaldruckbegrenzungsventiles 13 auf einen niedrigen Druck eingeleitet und geschieht ohne Nutzbremsung. Den erforderlichen Volumenstrom liefert der Druckölspeicher 7. Beim Erreichen der Position werden die Proportionalventile 3 und 13 geschlossen und gegebenenfalls so ausgeregelt, daß ein minimales Überschwingen des Antriebes gewährleistet wird.Proportional pressure limiting valve 13 in the oil reservoir 12. In the braking phase, a regenerative braking is performed by the pressure oil on the discharge side via the directional control valve 2 and the check valve 14 is fed into the pressure oil reservoir 5. The subsequent positioning process is initiated by düs setting the proportional pressure relief valve 13 to a low pressure and happens without regenerative braking. When the position is reached, the proportional valves 3 and 13 are closed and optionally adjusted so that a minimum overshoot of the drive is ensured.

Bei einer weiteren Variante (in der Zeichnung mit punktierter Linie dargestellt) wird der direkte ölabfluß vom Proportionaldruckbegrenzungsventil 13 In den Ölbehälter 12 durch ein zwischengeschaltetes entsperrbares Rückschlagventil 15 während der Bremsphase vor Erreichen des Speicherdruckes im Druckölspeicher 5 abgesperrt und das ausfließende Drucköl mit niedrigem Druckniveau über eine VerbinJungsleitung und ein den Öliücklauf aus dem Druckölspeicher 7 sperrendes Rückschlagventil 16, das Rückschlagventil 6 und das Proportionaldruckminderventil '< zur Einlaßseite des Wegeventlles 2 zurückgeführt, so daß in dieser Phase kein zusätzliches Drucköl aus dem Druckspeicher 7 entnommen wird.In a further variant (shown in the drawing with a dotted line) the direct oil drain from the Proportionaldruckbegrenzungsventil 13 is shut off in the oil tank 12 by an interposed pilot operated check valve 15 during the braking phase before reaching the accumulator pressure in the pressure oil reservoir 5 and the outflowing pressure oil at low pressure level over a Connec- tion line and a non-return from the pressure oil reservoir 7 blocking check valve 16, the check valve 6 and the proportional pressure reducing valve 'returned <to the inlet side of the directional control valve 2, so that no additional pressure oil is removed from the pressure accumulator 7 in this phase.

Claims

1. Circuit arrangement for controlling a hydraulic drive motor with energy recovery during the braking process, in particular for Werkstücktransport-, supply and removal devices on presses, with a drive motor upstream directional valve to realize the reversal of movement and between directional valve and oil pump arranged pressure oil reservoirs and controllable by a program control proportional valves Realization of a high running speed and a soft behavior during the start-up and braking phase, characterized in that the inlet running pressure oil connection (2.1) of the directional control valve (2) is preceded by a proportional pressure reducing valve (3) whose pressure oil connection with a first, during 'jr acceleration phase of the drive motor by means of a directional control valve (4) switchable pressure accumulator (5) with a high pressure level and with a second, during the Konstanf.fahrt and the braking phase effective pressure accumulator (7) with wes connected to the outlet pressure oil connection (2.2) of the directional control valve (2) by means of an intermediate, the oil pressure from the storage volume blocking check valve (14) with the first pressure accumulator (5) and with a Proportionaldruckbegrenzungsver.til (13) whose Blocking pressure at least during oines part of the braking phase is higher than the oil pressure in the first pressure oil reservoir (5) and whose outlet-side oil port is connected to the oil reservoir (12).

2. Circuit arrangement for controlling a hydraulic drive motor according to claim 1, characterized in that between the Proportionaldruckbegrenzungsventil (13) and the oil tank (12) a the oil drain temporarily shut-off check valve (15) interposed and the Proportionaidruckbegrenzungsventil (13) by means of a connecting line ur /! an intermediate business, the return flow of pressure oil from the storage volume blocking check valve (16) is connected to the second pressure accumulator (7).

For this 1 page drawing

Title of the invention

Circuit arrangement for controlling a hydraulic drive motor with energy recovery during the braking process.

Field of application of the invention

The invention relates to a circuit arrangement for controlling a hydraulic drive motor with reversible movement characteristics and energy recovery during the braking process, in particular for workpiece transport, feeding and removal devices on presses for sheet metal processing. An application of the invention would also be as an additional device on machines with a linearly movable by a mechanical drive carriage with large to be accelerated b.w. braked mass and high operating speeds, such as the plunger of large mechanical presses for sheet metal forming, to recover the braking energy before reaching the intended breakpoint advantageous.

Characteristic of the known state of the art

Known hydraulic circuits with constant pumps are often realized with hydraulic accumulators to compensate for pressure fluctuations, cover volume flow peaks or to use the memory itself as a pressure source. Regulated hydraulic drives are today usually controlled by proportional or servo technology, often using hydraulic accumulators, so that the size of the pump can be kept as small as possible. If such drives are carried out by means of proportional valve technology, proportional directional control valves are used. The disadvantage of these solutions consists mainly in the fact that the drives are controlled by the throttling of the total installed power (energy), in the constant speed phase by dps high applied pressure level large pressure losses occur and the braking energy does not benefit the hydraulic system. Therefore, these circuits require a large installed power and additional oil cooling measures.

Also known is a shaft arrangement (DD-PS 100 063), in which by reversing a directional control valve, a motor is selectively driven from the memory, runs in the pressureless circulation or promotes as a pump in the memory. The main disadvantage of this solution is that the pressure gradients are only jumpable switchable and thus the drive does not meet higher requirements for smoothness. This defect can not be remedied especially during braking by a proportional control of the slide movement, since here only a pressure increase u.id no pressure drop on the motor connection side of the valve is like cn.