DE19524042A1 - Drive for hydraulic presses with high stroke rate - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Regelung des Antriebes einer hydraulischen Presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a control of the drive Hydraulic press according to the preamble of claim 1.
Bei hydraulischen Pressen ist der Pressenstößel mit einer oder mehreren Kolben-Zylindereinheiten verbunden. Wesentliche Kenngrößen des hydraulischen Antriebs stellen der Druck und der Förderstrom des Druckmediums dar. Über entsprechende Pumpen und Regeleinrichtungen (Leistungs-, Druck- und Hubregler) können beide Kenngrößen an den jeweiligen Arbeitsvorgang angepaßt werden.For hydraulic presses, the press ram has a or several piston-cylinder units connected. Essentials Characteristics of the hydraulic drive are the pressure and represents the flow rate of the pressure medium Pumps and control devices (power, pressure and Stroke controller) can both parameters on the respective Work process to be adjusted.
Je nach Art des Antriebes unterscheidet man hydraulische Pressen mit unmittelbarem Pumpenantrieb sowie hydraulische Pressen mit Speicherantrieb (siehe z. B. Manfred Weck: Werkzeugmaschinen Bd. 1, S. 103 bis 105). Beim unmittelbaren oder Direktantrieb wirkt eine von einem Elektro-Motor angetriebene Konstant- oder Verstellpumpe (Hydropumpe) auf den Hauptarbeitszylinder, der zur Erzeugung der Preßkraft auf der großen zylindrischen Kolbenfläche und zum Heben des Stößels auf der kleineren Ringfläche des Kolbens der Kolben- Zylindereinheit mit Druckmedium beaufschlagt wird. Depending on the type of drive, a distinction is made between hydraulic Presses with direct pump drive and hydraulic Presses with accumulator drive (see e.g. Manfred Weck: Machine Tools Vol. 1, pp. 103 to 105). With the immediate or direct drive is one of an electric motor driven constant or variable displacement pump (hydraulic pump) the main working cylinder, which is used to generate the pressing force the large cylindrical piston surface and for lifting the Tappet on the smaller ring surface of the piston of the piston Pressure medium is applied to the cylinder unit.
Die Pumpe sowie der Antriebsmotor müssen stets auf den größten Leistungsbedarf der Presse ausgelegt sein. Die Hochdruckpumpe kann dabei als Verstellpumpe bzw. verstellbare Hydropumpe ausgebildet sein, um eine stufenlose Verstellung der Fördermenge und damit der Stößelgeschwindigkeit zu gewährleisten.The pump and the drive motor must always be on the greatest power requirement of the press. The High pressure pump can be used as a variable displacement pump or adjustable Hydraulic pump can be designed for continuous adjustment the flow rate and thus the ram speed guarantee.
Bei niedrigem Druck wird demnach eine große Flüssigkeitsmenge gefördert und dadurch dem Stößel mit dem Werkzeugoberteil eine große Geschwindigkeit vermittelt, während bei dem eigentlichen Umformvorgang eine geringere Geschwindigkeit bei hohem Druck erforderlich ist. Dies ist für einen schnellen Hub als Eilgang und für eine hohe Kraftbaufschlagung beim Umformvorgang zweckmäßig.At low pressure, there is a large amount of liquid promoted and thereby the ram with the upper part of the tool conveyed a great speed while at the actual forming process at a lower speed high pressure is required. This is for a quick one Stroke as rapid traverse and for a high power application at Forming process expedient.
Nachteilig ist jedoch, daß die Antriebsenergie der Pumpe ständig zwischen Null und einem Höchstwert wechselt. Dies ergibt erhebliche Belastungen des Stromnetzes. Nachteilig am Direktantrieb ist weiterhin, daß die Lageenergie des Stößels sowie der abwärtsbewegten Massen des Systems ungenützt bleiben, da das aus dem Ringzylinder bei der Abwärtsbewegung des Kolbens ausströmende Druckmedium lediglich über ein Wegeventil in einen Tank oder Ölbehälter abgelassen wird.The disadvantage, however, is that the drive energy of the pump keeps changing between zero and a maximum. This results in considerable loads on the power grid. A disadvantage of Direct drive is also that the position energy of the ram as well as the downward moving masses of the system stay as that from the ring cylinder during the downward movement pressure medium flowing out of the piston only via a Directional control valve is drained into a tank or oil tank.
Eine andere Antriebsform für hydraulische Pressen ist die Kombination des Pumpenantriebes mit einem Speicherantrieb gemäß DE 27 47 548. Zur Reduzierung des Energiebedarfs dient die überschüssige Rückzugskraft, die bei dem Rücklauf des Antriebskolbens ein Speichersystem auflädt.Another form of drive for hydraulic presses is Combination of the pump drive with a storage drive according to DE 27 47 548. To reduce the energy requirement the excess retraction force that occurs when the Drive piston charges a storage system.
Verwendet wird hierbei ein doppeltwirkender Antriebskolben. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, bei einem Arbeitszyklus den Eilgang zunächst nur durch Beaufschlagung des Antriebskolbens in einem ersten Zylinder-Kolben-System aufzubringen und zu einem späteren Zeitpunkt bei einer gewünschten Preßkrafterhöhung eine zweite Zylinder-Kolben- Einheit mit Druck zu beaufschlagen.A double-acting drive piston is used here. This arrangement offers the possibility of one Working cycle the rapid traverse initially only by loading of the drive piston in a first cylinder-piston system to raise and later at a desired increase in compression force a second cylinder-piston Apply pressure to the unit.
Neben dem eigentlichen Zylinder-Kolben-System ist somit mindestens noch ein zweites Zylinder-Kolben-System erforderlich, um die Preßkraft auf den erforderlichen Wert zu erhöhen. Dieses bedingt einen beträchtlichen baulichen Aufwand der Zylinder-Kolben-Einheiten. Zusätzlich sind für die getrennte Regelung auch entsprechende Regel- und Steuerkomponenten erforderlich.In addition to the actual cylinder-piston system at least a second cylinder-piston system required to bring the pressing force to the required value increase. This requires a considerable structural Effort of the cylinder-piston units. In addition, for the separate regulation also corresponding regulation and Control components required.
Ein weiterer Nachteil ist, daß aus dem Speichersystem das gesamte Druckpotential verbraucht und zum Teil ungenutzt am Regelventil in Wärme umgewandelt wird.Another disadvantage is that from the storage system total pressure potential consumed and partly unused on Control valve is converted into heat.
Die gesamte Energiebilanz ist bei dem Speicherbetrieb sehr ungünstig und bringt bei der aufgeführten Lösung auch keine entscheidende Verbesserung.The overall energy balance is very high in storage operation unfavorable and brings none with the solution listed decisive improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren des Antriebs einer hydraulischen Presse vorzuschlagen, bei welchem die zu den oben beschriebenen Systemen angesprochenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll ein Pressenantrieb unter Verwendung eines Hydrospeichers vorgeschlagen werden, der einen hohen Wirkungsgrad bei optimaler Betriebweise ermöglicht.The invention has for its object a novel Method of driving a hydraulic press to propose the one to those described above Systems addressed disadvantages can be avoided. In particular, a press drive using a Hydraulic accumulator can be proposed, the high Efficiency with optimal mode of operation enabled.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Antrieb einer hydraulischen Presse der aufgeführten Art, erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is based on the drive one hydraulic press of the type listed, according to the invention solved by the characterizing features of claim 1.
In den Unteransprüchen sind zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hydraulischen Antriebs nach dem Hauptanspruch angegeben. In the subclaims are useful and advantageous Developments and improvements to the hydraulic drive specified according to the main claim.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, unter Einsatz von Druckspeichern hydraulische Energie über einen Hydromotor in Antriebsleistung bzw. Drehmoment umzuwandeln.The invention is based on the idea using Hydraulic energy is stored in a hydraulic motor Convert drive power or torque.
Unter Verwendung der sogenannten "Sekundärregelung" wird ein gleichbleibend hohes Druckniveau aus einem Speichersystem einer Regelpumpe bzw. einem regelbaren Hydromotor zugeführt.Using the so-called "secondary control", a consistently high pressure level from a storage system a control pump or a controllable hydraulic motor supplied.
Dadurch wird an dem Hydromotor ein Drehmoment erzeugt, welches in seiner Größe von dem Speicherdruck und dem Volumenstrom bestimmt ist. Da bei einer Regelpumpe der Volumenstrom in seinem Betrag regelbar ist, kann somit auch ein benötigtes Drehmoment genauestens geregelt werden. Dieses regelbare Drehmoment wird zur Abdeckung der Lastspitzen gezielt als zusätzlicher Pumpenantrieb verwendet.This creates a torque on the hydraulic motor, which is the size of the memory pressure and the Volume flow is determined. Because with a control pump Volume flow is adjustable in its amount, can also a required torque can be regulated precisely. This adjustable torque is used to cover peak loads specifically used as an additional pump drive.
Durch Erhöhung des Drehmomentes kann mit dem angetriebenen Pumpensystem ein erheblich höheres Druckpotential erreicht werden.By increasing the torque can be driven with the Pump system reached a significantly higher pressure potential will.
Da dieser höhere Druck, wie nachfolgend beschrieben, erst bei dem Umformvorgang und somit nur über einen kleinen Weg des Antriebszylinders benötigt wird, ist eine ausgezeichnete Energiebilanz gewährleistet.As this higher pressure, as described below, only at the forming process and thus only a small way of Drive cylinder is required is an excellent one Guaranteed energy balance.
Durch dieses Verfahren wird, entgegen dem Stand der Technik, nur die benötigte Leistung aus dem Druckspeichersystem entnommen und der Leistungsverlust absolut gering gehalten.This method, contrary to the prior art, only the required power from the pressure storage system removed and the power loss kept absolutely low.
Die Leistung der erforderlichen Antriebsmotoren muß gemäß der vorgeschlagenen Erfindung nicht mehr für eine Spitzenleistung der Presse dimensioniert werden, sondern kann durch Aufteilung der einzelnen Pressenfunktionen um bis zu 50% geringer ausgelegt werden. The performance of the required drive motors must be in accordance with proposed invention no longer for peak performance the press can be dimensioned, but by Distribution of the individual press functions by up to 50% be interpreted lower.
Die einzelnen Schritte sind:The individual steps are:
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1. Schritt:
Abwärtshub der Arbeitszylinder durch den bekannten Pumpenantrieb bei hoher Geschwindigkeit und geringem Druck.1st step:
Downward stroke of the working cylinder through the well-known pump drive at high speed and low pressure. -
2. Schritt:
Umformvorgang bei reduzierter Geschwindigkeit und hohem Druck. Das erforderliche höhere Antriebsmoment wird in Form einer zusätzlichen Antriebsleistung aus dem Speichersystem entnommen, bei dem ein nahezu konstanter Druck auf einen regelbaren Hydromotor wirkt.
Das am Hydromotor zusätzlich zum Antriebsmotor erzeugte Drehmoment ist bei konstantem Druck eine Funktion des Hydromotor-Schwenkwinkels, der den Ölvolumenstrom regelt.2nd step:
Forming process at reduced speed and high pressure. The required higher drive torque is taken from the storage system in the form of an additional drive power, in which an almost constant pressure acts on a controllable hydraulic motor.
At constant pressure, the torque generated on the hydraulic motor in addition to the drive motor is a function of the hydraulic motor swivel angle, which regulates the oil volume flow. -
3. Schritt:
Aufwärtshub der Arbeitszylinder durch den Pumpenantrieb bei hoher Geschwindigkeit und geringem Druck.3rd step:
Upward stroke of the working cylinders by the pump drive at high speed and low pressure. -
4. Schritt:
Während der Entnahme des Fertigteiles und Zuführung einer neuen Platine Aufladung des Speichersystems bei Leelaufstellung der Pumpen für den Antrieb der Arbeitszylinder.4th step:
During the removal of the finished part and the feeding of a new circuit board, charging of the storage system when the pumps for the drive of the working cylinders are installed empty.
Dieser kombinierte Antrieb gewährleistet somit, daß die Grundlast der Presse durch einen Elektromotor aufgebracht wird, während zur Abdeckung einer Spitzenlast ein zusätzliches Drehmoment aus einem Speichersystem in Verbindung mit einem regelbaren Hydromotor zur Verfügung steht. This combined drive thus ensures that the Base load of the press applied by an electric motor will while covering a peak load additional torque from a storage system in Connection with an adjustable hydraulic motor available stands.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der drei Figurendarstellungen beispielhaft näher beschrieben. Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch den Stößel einer Presse mit 2 Zylindern und unterschiedlicher Antriebssysteme.Further details and advantages of the invention are described in more detail by way of example with reference to the three figures. Figs. 1 to 3 schematically show the ram of a press with 2 cylinders and various drive systems.
In der Fig. 1 ist für eine nicht näher dargestellte hydraulische Presse ein Pressenstößel 1 gezeigt, an dessen Unterseite ein nicht näher dargestelltes Oberteil eines Umformwerkzeuges befestigt wird.In Fig. 1, a press ram 1 is shown for a hydraulic press, not shown, on the underside of which an upper part of a forming tool, not shown, is attached.
Die Auf- und Abwärtsbewegung des Pressenstößels 1 erfolgt über zwei am Pressenstößel angreifende Hydraulikzylinder oder Kolben-Zylinder-Einheiten (2, 3), die als Hub- und Arbeitszylinder zur Durchführung des Umformvorganges oder der Stanzoperation am Werkstück dienen.The up and down movement of the press ram 1 takes place via two hydraulic cylinders or piston-cylinder units ( 2 , 3 ) acting on the press ram, which serve as lifting and working cylinders for carrying out the forming process or the punching operation on the workpiece.
Anstelle von zwei Hydraulikzylindern 2, 3 kann auch ein zentral angeordneter oder auch vier in den Eckbereichen des Pressenstößels 1 angeordnete Hydraulikzylinder als Preßzylinder vorgesehen werden. Die beiden Hydraulikzylinder bzw. Kolben-Zylinder-Einheiten 2, 3 sind symmetrisch am Pressenstößel 1 angeordnet und mit symmetrischer Anordnung der Antriebs- und Regelorgane bestückt. Der Aufbau und die Funktionsweise werden deshalb anhand des in der Figur dargestellten linken Hydraulikantriebes beschrieben.Instead of two hydraulic cylinders 2 , 3 , a centrally arranged hydraulic cylinder or four hydraulic cylinders arranged in the corner regions of the press ram 1 can also be provided as the press cylinder. The two hydraulic cylinders or piston-cylinder units 2 , 3 are arranged symmetrically on the press ram 1 and equipped with a symmetrical arrangement of the drive and control elements. The structure and the mode of operation are therefore described using the left hydraulic drive shown in the figure.
Demzufolge besteht der Hydraulikzylinder 2 aus einem Zylinder 4, einem Kolben 5 und einer Kolbenstange 6, die mit dem Pressenstößel 1 verbunden ist. Accordingly, the hydraulic cylinder 2 consists of a cylinder 4 , a piston 5 and a piston rod 6 , which is connected to the press ram 1 .
Oberhalb des Arbeitskolbens 5 befindet sich ein im Querschnitt kreiszylindrischer Zylinderraum 7, unterhalb des Arbeitskolbens 5 ein im Querschnitt ringförmiger Zylinderraum 8. Die wirksame kreisförmige obere Druckfläche A₁ auf den Arbeitskolben 5 wird demzufolge durch den Durchmesser d₁ des Arbeitskolbens 5 bestimmt. Die wirksame untere kreisringförmige Druckfläche A₂ wird durch die Flächendifferenz bezüglich des Durchmessers d₁ des Arbeitskolbens 5 abzüglich des Durchmessers d₂ der Kolbenstange 6 gebildet.Above the working piston 5 there is a cylinder chamber 7 which is circular in cross section, and below the working piston 5 is a cylinder chamber 8 which is annular in cross section. The effective circular upper pressure surface A 1 on the working piston 5 is consequently determined by the diameter d 1 of the working piston 5 . The effective lower annular pressure surface A₂ is formed by the area difference with respect to the diameter d₁ of the working piston 5 minus the diameter d₂ of the piston rod 6 .
Der obere Zylinderraum 7 ist mit dem unteren Zylinderraum 8 über eine Hydraulikleitung 9, 9′ verbunden. In dieser Hydraulikleitung ist das Pressenventil 10 zwischengeschaltet. Über die Leitung 11 ist eine volumenstromregelbare Hydraulikpumpe 12 und eine Pumpe 13, die auch als Hydromotor betrieben werden kann, mit dem Pressenventil 10 verbunden.The upper cylinder chamber 7 is connected to the lower cylinder chamber 8 via a hydraulic line 9 , 9 '. The press valve 10 is interposed in this hydraulic line. Via the line 11 , a volume flow controllable hydraulic pump 12 and a pump 13 , which can also be operated as a hydraulic motor, are connected to the press valve 10 .
Mit 14 ist eine ebenfalls als Pumpe oder Hydromotor betreibbare Hydraulikeinrichtung bezeichnet, diese Einrichtung verfügt über eine Regelbarkeit des Volumenstromes. An dem Elektromotor 15 befindet sich ein Leistungsaufnehmer 16. 14 designates a hydraulic device which can also be operated as a pump or hydraulic motor, this device has a controllability of the volume flow. A power sensor 16 is located on the electric motor 15 .
Eine Kupplung 27 verbindet Pumpe/Motor 13 mit Pumpe/Motor 14.A clutch 27 connects the pump / motor 13 to the pump / motor 14 .
Pumpe/Motor 14 ist über Leitung 17 und Speicherventil 18 mit dem Speichersystem 19 verbunden.Pump / motor 14 is connected to the storage system 19 via line 17 and storage valve 18 .
Leitung 20 verbindet das identische Antriebssystem 21 für den Hydraulikzylinder 3 mit der gemeinsamen Speichereinheit 19, jedoch ist auch eine eigene Speichereinheit für jeden Hydraulikzylinder 2, 3 möglich. Line 20 connects the identical drive system 21 for the hydraulic cylinder 3 to the common storage unit 19 , but a separate storage unit for each hydraulic cylinder 2 , 3 is also possible.
Der obere Zylinderraum 7 der Kolbenzylindereinheit 2 ist mit einer zusätzlichen Vorfülleinrichtung 22 versehen, die zum Ausgleich des unterschiedlichen Füllvolumens der beiden Zylinderräume 7, 8 bei der Bewegung des Arbeitskolbens 5 dient. Da in dem oberen Zylinderraum 7 keine Kolbenstange 6 vorhanden ist, entsteht eine Volumendifferenz des in den beiden Zylinderräumen 7, 8 verdrängten Hydraulikmediums. Hierfür weist die Vorfülleinrichtung 22 ein steuerbares Rückschlagventil 23 sowie eine Hydraulikleitung 24 zu einem Ölbehälter 25 auf. Der Pfeil 26 zeigt eine Durchströmungsrichtung des Rückschlagventils 23.The upper cylinder space 7 of the piston-cylinder unit 2 is provided with an additional pre-filling device 22 which serves to compensate for the different filling volume of the two cylinder spaces 7 , 8 when the working piston 5 is moving. Since there is no piston rod 6 in the upper cylinder chamber 7 , there is a volume difference in the hydraulic medium displaced in the two cylinder chambers 7 , 8 . For this purpose, the pre-filling device 22 has a controllable check valve 23 and a hydraulic line 24 to an oil container 25 . The arrow 26 shows a flow direction of the check valve 23 .
Ebenfalls mit einem Ölbehälter 25′ ist die Regelpumpe 12 und Regelpumpe/Hydromotor 14 verbunden.Also with an oil tank 25 ', the control pump 12 and control pump / hydraulic motor 14 is connected.
Gemäß alternativer Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 2 kann der Antrieb für die hydraulische Presse auch mit einer direkten Verbindung des regelbaren Pumpen/Hydromotors 14 über die Kupplung 27 zur volumenregelbaren Hydraulikpumpe 12 ausgestattet sein, das heißt der Hydromotor 14 treibt die Pumpe 12 direkt an. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist demzufolge ein Aggregat weniger erforderlich. Gemäß der Ausführung nach Fig. 2 sind Hydropumpe 12 und Hydropumpe bzw. Hydromotor 14 demzufolge direkt auf einer Welle über Kupplungen mit dem Elektromotor 15 verbunden. Weiterhin kann gemäß Fig. 2 die Pos. 14 sowohl als Pumpe wie auch als Motor betrieben werden. Durch nicht näher dargestellte Regelorgane an den Aggregaten 12 und 14 kann sehr präzise eine Volumen- bzw. Druckregelung durchgeführt werden, wodurch ein sehr hoher Wirkungsgrad der Anlage möglich ist. Dies verbessert die Anlage entscheidend gegenüber dem Stand der Technik.According to alternative embodiments of the invention according to FIG. 2, the drive for the hydraulic press can also be equipped with a direct connection of the controllable pump / hydraulic motor 14 via the coupling 27 to the volume-controllable hydraulic pump 12 , that is to say the hydraulic motor 14 drives the pump 12 directly. Compared to the exemplary embodiment according to FIG. 1, one unit is therefore less required. According to the embodiment of FIG. 2, the hydraulic pump 12 and the hydraulic pump or hydraulic motor 14 accordingly directly on a shaft via clutches to the electric motor 15 is connected. Furthermore, Pos. 14, according to Fig. 2 can also be operated both as a pump and as a motor. Volume or pressure control can be carried out very precisely by regulating elements (not shown) on the units 12 and 14 , which enables a very high efficiency of the system. This significantly improves the system compared to the state of the art.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 wird die Pumpen/Hydromotor-Anordnung 13 nach Fig. 1 mit einer Volumenstromregelung ausgestattet. In the embodiment according to FIG. 3, the pump / hydraulic motor arrangement 13 according to FIG. 1 is equipped with a volume flow control.
Das Antriebssystem 21 ist in den Alternativlösungen nach Fig. 2 und 3, wie zuvor beschrieben, identisch ausgebildet.The drive system 21 is of identical design in the alternative solutions according to FIGS. 2 and 3, as described above.
Der erfindungsgemäße Pressenantrieb arbeitet wie folgt:The press drive according to the invention works as follows:
Als Voraussetzung für den Arbeitszyklus der Presse wird zunächst die Speichereinheit 19 auf den gewünschten Druck bzw. Vorspannung aufgeladen. Zu diesem Zweck treibt Motor 15 die Hydraulikeinrichtung 14 an die in diesem Betriebszustand als Pumpe aus Ölbehälter 25′ über Leitung 17 und Speicherventil 18 in die Speichereinheit 19 fördert.As a prerequisite for the working cycle of the press, the storage unit 19 is first charged to the desired pressure or preload. For this purpose, motor 15 drives the hydraulic device 14 to the pump in this operating state as a pump from oil reservoir 25 'via line 17 and storage valve 18 in the storage unit 19 .
Kupplung 27 kann die Pumpe 12 und Pumpe/Motor 13 während dieser Phase abkuppeln oder 12, 13 wird in einem sogenannten "geschlossenen Kreislauf" gefahren.Coupling 27 can decouple the pump 12 and pump / motor 13 during this phase, or 12 , 13 is operated in a so-called "closed circuit".
Bei der Schaltung des geschlossene Kreislaufs wird das Hydraulikmedium lediglich wirkungslos über Pumpe 12 Pumpe/Motor 13 zugeführt und von dort wieder von Pumpe 12 angesaugt, wobei 13 in diesem Betriebszustand als Hydromoter arbeitet.When the closed circuit is switched on, the hydraulic medium is simply supplied ineffectively via pump 12 to pump / motor 13 and from there it is sucked in again by pump 12 , 13 operating as a hydraulic motor in this operating state.
Da für den Pressenbetrieb als Startvoraussetzung das Oberwerkzeug und damit auch der Stößel 1 sich in oberster Stellung befinden muß, kann als weitere Schaltstellung während des Ladevorgangs Pressenventil 10 Pumpe 12 bzw. Pumpe/Motor 13 mit dem Zylinderraum 8 verbinden, der dann mit Hydraulikmedium beaufschlagt wird. Der Druckaufbau im Zylinderraum 8 bewirkt eine Vertikalbewegung des Kolbens 5 und damit auch des über Kolbenstange 6 mit Kolben 5 verbundenen Stößels 1 bis in seine obere Umkehrposition. As for the press operating as a start condition, the upper tool and hence also the plunger 1 must be located in the uppermost position, may, as a further switching position during charging press valve 10 pump 12 or pump / motor 13 connected to the cylinder chamber 8, which is then acted upon with hydraulic medium . The pressure buildup in the cylinder chamber 8 causes a vertical movement of the piston 5 and thus of the connected via the piston rod 6 with piston 5 to slide 1 to its upper reversing position.
Bei der Abwärtsbewegung des Stößels 1 in Richtung zum Werkstück wird im ersten Bewegungsablauf nur ein geringer hydraulischer Druck benötigt, da das Gewicht des Stößels 1 und des Oberwerkzeuges die Abwärtsbewegung unterstützen. Jedoch benötigt der Zylinderraum 7 bei einem gewünschten schnellen Bewegungsablauf ein großes Ölvolumen pro Zeiteinheit. Dieses wird durch 3 Maßnahmen erreicht:When the plunger 1 moves downward in the direction of the workpiece, only a small hydraulic pressure is required in the first movement sequence, since the weight of the plunger 1 and the upper tool support the downward movement. However, the cylinder chamber 7 requires a large volume of oil per unit of time if a rapid movement is desired. This is achieved through 3 measures:
- 1. Ansaugung des Öles aus der Vorfülleinrichtung 22. Hierbei wird Rückschlagventil 23 durch den entstehenden Unterdruck oder gesteuert, geöffnet und über Leitung 24 aus Behälter 25 das Hydraulikmedium angesaugt.1. Suction of the oil from the pre-filling device 22 . In this case, check valve 23 is opened or controlled by the resulting negative pressure and the hydraulic medium is sucked in via line 24 from container 25 .
- 2. Das aus dem Zylinderraum 8 verdrängte Hydraulikmedium wird über die Leitung 9′ durch eine entsprechende Schaltstellung des Pressenventils 10 und über Leitung 9 in den Zylinderraum 7 gefördert.2. The hydraulic medium displaced from the cylinder chamber 8 is conveyed via the line 9 'through a corresponding switching position of the press valve 10 and via line 9 into the cylinder chamber 7 .
- 3. Motor 15 treibt Regelpumpe 12 und die als Pumpe arbeitende Einrichtung 13 an, die über Leitung 11, das aus den Behälter 25′ angesaugte Hydraulikmedium über das Pressenventil 10 und Leitung 9 zum Zylinderraum 7 fördert.3. Motor 15 drives the regulating pump 12 and the device 13 working as a pump, which promotes via line 11 , the hydraulic medium drawn in from the container 25 'via the press valve 10 and line 9 to the cylinder chamber 7 .
Eine Regelung der Abwärtsgeschwindigkeit kann dabei über die Volumenstromregelung der Regelpumpe 12 erfolgen.The downward speed can be regulated via the volume flow control of the regulating pump 12 .
Da die Abwärtsbewegung durch die freiwerdende Lageenergie der abwärts gerichteten Gewichte von Stößel 1, Oberwerkzeug, Kolben 5 und Kolbenstange 6 unterstützt wird, ist das von dem Antriebsmotor 15 aufzubringende Antriebsmoment gering.Since the downward movement is supported by the released position energy of the downward weights of tappet 1 , upper tool, piston 5 and piston rod 6 , the drive torque to be applied by the drive motor 15 is low.
Weiterhin befindet sich die Pumpen/Motoreinheit 14 in der sogenannten Nullstellung und läuft förderfrei um oder arbeitet als Pumpe und fördert aus Behälter 25′ über Leitung 17 und Ladeventil 18 in das Speichersystem 19. Furthermore, the pump / motor unit 14 is in the so-called zero position and runs around free of funding or works as a pump and delivers from container 25 'via line 17 and charging valve 18 into the storage system 19th
Die zweite Arbeitsphase betrifft den eigentlichen Umformvorgang oder Schneidvorgang am Werkstück, d. h. den eigentlichen Arbeitshub, bei welchem eine hohe Preßkraft erforderlich ist. In dieser Phase wird der Pressenstößel 1 mit einer stark verminderten Arbeitsgeschwindigkeit weiter nach unten bewegt, wobei zur Durchführung des Umformvorgangs eine zusätzliche Druckbeaufschlagung im Zylinderraum 7 oberhalb des Arbeitskolbens 5 erforderlich ist.The second work phase concerns the actual forming process or cutting process on the workpiece, ie the actual working stroke, in which a high pressing force is required. In this phase, the press ram 1 is moved further downward at a greatly reduced working speed, an additional pressurization in the cylinder space 7 above the working piston 5 being necessary to carry out the forming process.
In Phase 1 diente zur Abdeckung der Grundlast der Elektromotor 15. Mit Beginn der Phase 2 wird eine Erhöhung des Leistungsbedarfes von dem Leistungsaufnehmer 16 gemessen und ein Regelsignal an die Pumpen/Motoreinrichtung 14 geleitet. Diese bewirkt eine Volumenregelung an dem Hydromotor 14, der jetzt aus der Nullstellung in eine durch die Größe des einstellbaren Schwenkwinkels genau definierte Lage geregelt wird. Das Speicherventil 18 wird geöffnet und der Speicherdruck erzeugt in Verbindung mit dem eingeregelten Volumenstrom das erforderliche Drehmoment an dem Hydromotor 14. Dieses Drehmoment addiert sich zu dem Drehmoment des Antriebsmotors 15 zu einem Gesamt-Antriebsmoment für die Pumpen 12 und 13.In phase 1, the electric motor 15 was used to cover the base load. At the beginning of phase 2, an increase in the power requirement is measured by the power sensor 16 and a control signal is sent to the pump / motor device 14 . This causes a volume control on the hydraulic motor 14 , which is now regulated from the zero position to a position precisely defined by the size of the adjustable swivel angle. The storage valve 18 is opened and the storage pressure, in conjunction with the regulated volume flow, generates the required torque on the hydraulic motor 14 . This torque is added to the torque of the drive motor 15 to form a total drive torque for the pumps 12 and 13 .
Die Pumpen 12 und 13 sind damit in der Lage, den für den Umformvorgang erforderlichen Druck im Zylinderraum 7 zu erzeugen. Abhängig von dem für das Werkstück spezifischen Kraftprofil ist auch das erforderliche Druckprofil im Zylinderraum 7 prozeßsteuerbar. The pumps 12 and 13 are thus able to generate the required pressure for the forming process in the cylinder space. 7 Depending on the force profile specific to the workpiece, the required pressure profile in the cylinder space 7 can also be process-controlled.
In der dritten Arbeitsphase wird nach durchgeführtem Umformvorgang am Werkstück der Pressenstößel 1 wieder in seine obere Ausgangsposition gefahren. Hierfür muß das Druckmedium vom oberen Zylinderraum 7 über die Vorfülleinrichtung 22 in den Ölbehälter 25 verdrängt werden.In the third working phase, after the shaping process on the workpiece has been carried out, the press ram 1 is moved back into its upper starting position. For this purpose, the pressure medium must be displaced from the upper cylinder space 7 into the oil container 25 via the prefilling device 22 .
Zu diesem Zweck wird das Rückschlagventil 23 aufgesteuert und das Druckmedium kann über Leitung 24 in den Ölbehälter 25 fließen.For this purpose, the check valve 23 is opened and the pressure medium can flow into the oil container 25 via line 24 .
Weiterhin wird zur Erzielung des Vertikalhubes der Zylinderraum 8 durch die Pumpen 12, 13, über die Leitung 11, das Pressenventil 10 und die Leitung 9′ mit Druckmedium beaufschlagt.Furthermore, to achieve the vertical stroke of the cylinder chamber 8 by the pumps 12 , 13 , via the line 11 , the press valve 10 and the line 9 'with pressure medium.
Hierbei ist die Pumpe/Hydromotor 14 in Nullstellung geschaltet und damit wirkungslos. Der Antrieb der Pumpen 12, 13 erfolgt lediglich durch den Elektromotor 15.Here, the pump / hydraulic motor 14 is switched to zero position and is therefore ineffective. The pumps 12 , 13 are only driven by the electric motor 15 .
Nach Erreichung des oberen Umkehrpunktes befindet sich der Stößel zunächst in Ruhelage. In dieser Phase wird das fertige Werkstück entnommen und eine neue zu bearbeitende Platine zugeführt.After reaching the upper turning point, the Tappet initially in the rest position. In this phase the finished Workpiece removed and a new board to be machined fed.
Da für den Bewegungsablauf der Presse somit keine Energie erforderlich ist, wird dieser Zeitpunkt zur Aufladung des Speichersystems 19 verwendet. Für diesen Zyklus wird zunächst Pumpe 12, 13 in der bereits unter Phase 1 beschriebenen Form zu einem geschlossenen Kreislauf geschaltet.Since no energy is required for the movement sequence of the press, this point in time is used to charge the storage system 19 . For this cycle, pumps 12 , 13 are first switched to a closed circuit in the form already described in phase 1 .
Die Einrichtung 14 wird als Pumpe betrieben und durch den Elektromotor 15 angetrieben. Aus Behälter 25′ fördert dann die Pumpe 14 über Leitung 17 in das Speichersystem 19. Dieser Aufladevorgang ist beendet, bis sich das gewünschte Druckniveau im Speichersystem 19 eingestellt hat.The device 14 is operated as a pump and driven by the electric motor 15 . From container 25 'then the pump 14 promotes via line 17 in the storage system 19th This charging process is ended until the desired pressure level in the storage system 19 has been reached.
Die Presse kann danach wieder einen Arbeitszyklus starten.The press can then start a working cycle again.
Die Parallelität der Stößellage und der Gleichlauf der Zylinder kann durch ein Wegmeßsystem 28 erreicht werden, welches Steuersignale an die Regelpumpe 12 gibt, die für die Geschwindigkeitsregelung maßgebend ist.The parallelism of the tappet position and the synchronism of the cylinders can be achieved by a displacement measuring system 28 , which gives control signals to the control pump 12 , which is decisive for the speed control.
Mit der erfindungsgemäßen Pressensteuerung ist die zu installierende elektrische Antriebsleistung erheblich unter derjenigen, die bei normalen, direkt angetriebenen und vor allem speicherbetriebenen Pressen erforderlich ist.With the press control according to the invention that is too installing electric drive power significantly below of those at normal, directly driven and before all memory operated presses is required.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.The invention is not based on that shown and described Embodiment limited. Rather, it includes everyone professional training within the scope of Property rights claims.
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