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EP2158982B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Gleichlaufs von Zylinder/Kolbeneinheiten und zur Druckspitzenreduzierung beim Umformen und/oder Feinstanzen auf Pressen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Gleichlaufs von Zylinder/Kolbeneinheiten und zur Druckspitzenreduzierung beim Umformen und/oder Feinstanzen auf Pressen Download PDF

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Publication number
EP2158982B1
EP2158982B1 EP08014958A EP08014958A EP2158982B1 EP 2158982 B1 EP2158982 B1 EP 2158982B1 EP 08014958 A EP08014958 A EP 08014958A EP 08014958 A EP08014958 A EP 08014958A EP 2158982 B1 EP2158982 B1 EP 2158982B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
piston
accumulator
ram
valve
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP08014958A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2158982A1 (de
Inventor
Markus Dipl.-Ing. Schaltegger
Thomas Dipl.-Ing. Winkler
François Dipl.-Ing. Juhasz
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.)
Feintool Intellectual Property AG
Original Assignee
Feintool Intellectual Property AG
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
Priority to AT08014958T priority Critical patent/ATE497417T1/de
Application filed by Feintool Intellectual Property AG filed Critical Feintool Intellectual Property AG
Priority to PL08014958T priority patent/PL2158982T3/pl
Priority to DE502008002530T priority patent/DE502008002530D1/de
Priority to EP08014958A priority patent/EP2158982B1/de
Priority to MX2009008833A priority patent/MX2009008833A/es
Priority to CA2676045A priority patent/CA2676045A1/en
Priority to JP2009190577A priority patent/JP5795141B2/ja
Priority to KR1020090078720A priority patent/KR101632746B1/ko
Priority to US12/583,748 priority patent/US8375765B2/en
Publication of EP2158982A1 publication Critical patent/EP2158982A1/de
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Publication of EP2158982B1 publication Critical patent/EP2158982B1/de
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    • B21D24/10—Devices controlling or operating blank holders independently, or in conjunction with dies
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    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
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    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
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    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
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    • F15B2211/505—Pressure control characterised by the type of pressure control means
    • F15B2211/50509—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means
    • F15B2211/50518—Pressure control characterised by the type of pressure control means the pressure control means controlling a pressure upstream of the pressure control means using pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/625—Accumulators

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the synchronization of cylinder / piston units for counter-holder and / or ring teeth and for pressure peak reduction during fine blanking and / or forming of workpieces on a equipped with at least one tool press, wherein the cylinder / piston unit with the control pressure of a hydraulic fluid acted upon and the press ram is driven mechanically or hydraulically.
  • the invention further relates to a device for controlling a piston / cylinder unit for counter-holder and ring teeth and for pressure peak reduction in the fine blanking of workpieces for carrying out the method with a press, with at least one of Upper part and lower part existing tool is equipped, the at least one piston / cylinder unit of the press for at least one counter-holder and / or serration of the tool and a plunger of the press are assigned, and connected to the piston / cylinder unit hydraulic system having a memory for the storage of Hydraulic fluid, hydraulic lines for supplying and discharging the hydraulic fluid to and from the piston / cylinder unit, controllable control means for opening and closing the hydraulic lines and a control unit for driving the control means, wherein the press ram is either integrated into the hydraulic system or connected to a separate drive system ,
  • a method and such a device are for example in DE-A-10252625 disclosed.
  • fine-blanking presses are characterized by the fact that counter-holders and ring teeth function as controlled axes and reach their limits in terms of process technology at high speeds and at high speeds.
  • the occurrence of pressure peaks when punching or cutting on presses is also known.
  • Pressure surges occur, for example, in the so-called cutting stroke, which always occurs when the cutting punch from the workpiece emerges and the resistance of the material suddenly disappears, or on impact of the cutting punch on the clamped between the upper part and lower part of the tool workpiece.
  • the DE 26 21 726 A1 describes a device for preventing the cutting blow on cutting presses with at least one cylinder-piston unit which is arranged between a tool base plate and a press ram with adjustable height of an impact surface for the press ram, wherein the stroke of the piston on the one hand by a provided on the cylinder collar and on the other hand by the end face of the piston opposite inner end wall of the cylinder is limited, and wherein the pressure medium space between the end face of the piston and the end wall of the cylinder in the inlet direction is connected via a check valve with a high-pressure fluid source and in the outlet direction of a pressure relief valve is connected.
  • the pressure limiting valve is provided with a control chamber, which is in communication with the high-pressure fluid source, wherein the pressure in the control chamber via a control line by means of a central pressure control valve adjustable. Also, this known prior art is not suitable to reduce or prevent the pressure surge when hitting punch on the workpiece, so that the disadvantages described above also occur in this known solution.
  • the present invention seeks to provide a method and apparatus for controlling the synchronism of cylinder / piston units and at least one main tappet and for pressure peak reduction during forming and / or fine blanking for presses, the recoil due to the impact of cutting punch on the workpiece independently derived from the regulation of the working pressure of the hydraulic fluid and the synchronous characteristics of the cylinder / piston units and the main plunger are significantly improved by a constant pressure curve in the hydraulic system even at high cycle times and speeds.
  • the method according to the invention is characterized in that initially the cylinder / piston units are constantly kept under a presettable pad pressure by a first pressure accumulator supplied by a low pressure source, and then the cylinder / piston units are switched by a selectable high pressure source under a presettable positive pressure are set, which is set to a varying between padding pressure and pressure for forming and / or cutting pressure by supplying a separate amount of control oil in a second memory via a central control unit, wherein a pressure increase upon impact of tool and workpiece by deriving a substantial part of Pressure pulse is compensated in a separate tank volume independent of the pressure to a permissible target pressure, and that is carried out by the applied cushioning pressure ejection of the workpiece in synchronism with the retraction of the plunger.
  • the first accumulator is first charged in rapid traverse of the plunger to the upholstery pressure corresponding to the clamping force of the workpiece in the die of the tool, which is equal to the ejector force of the counterholder.
  • the cylinder / piston unit is charged by a high pressure source to the displacement pressure, the height of which is predetermined by a proportional pressure valve.
  • An independent of the first memory second memory is then charged by a separate amount of control oil to a pressure that must apply the counter-holder and / or the ring teeth during forming.
  • the anvil and / or the ring point proceed with the low pressure from the accumulator.
  • the hydraulic high-pressure source is switched on and the counter-holder and / or the rag are charged to the displacement pressure.
  • the resulting pressure peaks in a separate tank up to a preselected set pressure presumed.
  • the counter-holder and / or the ring point are displaced and the cylinder / piston unit of the counter-holder and / or the ring point relieved to the pad pressure.
  • the synchronous ejection of the counter-holder and / or the annular prong takes place, wherein the return speed of the plunger has a value which is equal to the ejector speed of the counter-holder.
  • the method according to the invention has the particular advantage that the counter-holder and / or ring-shaped teeth can move synchronously with or against the tappet profile, without causing a break-off or an increase in the force exerted by the piston.
  • the control is quantity-independent, which leads to more constant pressure profiles even under different conditions. Especially at high displacement pressures and / or long hydraulic lines, the displacement pressure remains stable, ie, despite a decrease in the pressure in the memory, the control pressure in the displacement valve remains constant due to the external control oil supply.
  • the control pressure supply from the separate circuit makes it possible to provide the maximum displacement force for the counter-holder and / or the ring point even at low press force preselection.
  • Another advantage is that the method according to the invention is equally suitable for both hydraulically and mechanically driven presses.
  • the inventive device is simple and compact and has the great advantage that the cylinder / piston unit is connected to two independent hydraulic circuits.
  • the cylinder / piston unit is connected on the one hand with a held by a low pressure source under low pressure pad pressure circuit and on the other hand connected to a high-pressure displacement circuit switched.
  • the cushion pressure circuit constantly sets the cylinder / piston unit under a pressure equal to the ejector force of the counter-holder, and the displacement circuit exerts a force on the counter-holder and / or the ring point with a pressure which is substantially constant.
  • the cylinder / piston unit is connected to the low pressure source via a programmable by a control unit first proportional valve to a first memory for generating a predetermined by the proportional valve, constantly applied to the piston / cylinder unit cushioning pressure.
  • the high pressure source is connected to the piston / cylinder unit via a proportional valve pilot operated by the control unit and a second accumulator for generating pressure for the anvil and / or the tine, the proportional directional valve communicating with a separate tank for discharging pressure spikes stands.
  • the second reservoir is connected to a pilot oil pump which delivers hydraulic fluid to the second reservoir to maintain the pressure in the second reservoir constant.
  • the inventive method and the Device according to the invention are characterized by an extensive synchronization of the cylinder / piston units with the plunger of the press, so that high cycle numbers and speeds can be achieved.
  • the sensitivity to pressure spikes when hitting the tool on the workpiece is massively reduced, so that deformation, quality degradation and tool wear can be significantly minimized even at the higher speeds.
  • Fig. 1 a schematic representation of the process step "pad pressure"
  • Fig.2 a schematic representation of the process step "supercharger pressure charging"
  • Fig. 3 a schematic representation of the "process step fine blanking / forming"
  • Fig. 4 a schematic representation of the process step "displacement at top dead center"
  • Fig. 5 a schematic representation of the process step "synchronous ejection”.
  • the Fig. 1 shows the basic structure of the device according to the invention, with which the method according to the invention on a press for forming / fine blanking of parts to be executed.
  • the cylinder / piston unit 1 has, for example, a piston 3 arranged in a counter-holding cylinder 2.
  • the working space 5 of the cylinder / piston unit 1 is connected by a hydraulic line 7 to a low-pressure source 8.
  • the hydraulic line 7 leads via a proportional pressure valve 9, a first reservoir 10 and a check valve 11 to the cylinder / piston unit 1.
  • the proportional pressure valve 9 is also connected to a central control unit 12, with which the proportional pressure valve 9 to a corresponding pad pressure P1 is programmed.
  • the piston 3 of the counter-holding cylinder 2 of the press is in rapid traverse, ie the piston initially moves from bottom dead center UT in the direction of top dead center TDC.
  • Low-pressure source 8, proportional pressure valve 9, memory 10, check valve 11 and the associated hydraulic line 7 form the hydraulic pad pressure circuit A for the cylinder / piston unit first
  • the working space 5 cylinder / piston unit 1 is also connected to a high-pressure source 13 via a two-way valve 14 through a hydraulic line 15. With the two-way valve 14, the high-pressure source 13 can be switched to the working space 5.
  • the hydraulic line 7 is blocked in this case by the check valve 11, so that the Low pressure source 8 is safely separated from the high pressure source 13.
  • the hydraulic line 7 leads upstream to a 4-way piston valve 16, for example, proportional directional valve, which pre-controls a second proportional pressure valve 17 to a certain allowable setpoint pressure SP.
  • the proportional pressure valve 17 is connected on the input side via a hydraulic line 18 to a second memory 19, which is supplied by a separate control oil pump 20 with control oil.
  • the 4-way piston valve 16 is connected via a hydraulic line 21 to a separate tank 22, which receives the displaced by the pressure peaks hydraulic fluid.
  • High-pressure source 13, two-way valve 14, 4-way piston valve 16, proportional pressure valve 17, second memory 19 and the associated hydraulic lines 18 form the hydraulic Verdrängerdrucknikmaschinelauf B for the cylinder / piston unit. 1
  • the memories 10 and 19 are designed as bladder memories.
  • the inventive method runs in the following in Fig. 1 to 4 shown steps as follows.
  • the plunger of the cylinder / piston unit 1 is located near the bottom dead center and is in rapid traverse.
  • the first reservoir 10 is charged via the low-pressure source 8 to a cushioning pressure P1 corresponding to the clamping force of the workpiece, which is equal to the ejector force of the counter-holder.
  • the cushion pressure P1 acts on the working space 5 of the counter-holding cylinder and the counter-holder moves under the pending low pressure in the top dead center OT.
  • the second reservoir 19 is charged to the displacer pressure P2, which is predetermined via the proportional pressure valve 17.
  • the high-pressure hydraulic fluid of the high-pressure source 13 is switched to the working space 3 by switching the two-way valve 14, which is in the closed position in the first step. It begins charging the working chamber 5 to the predetermined by the proportional pressure valve 17 displacement pressure P2.
  • the proportional pressure valve 17 is adjusted by the central control unit 12 accordingly.
  • the anvil is thus under the action of the positive pressure P2.
  • the two-way valve 14 closes by a corresponding command of the control unit 12th
  • the Fig. 3 schematically illustrates the third step of the method.
  • the two-way valve 14 has separated the high pressure source 13 by switching.
  • the positive pressure P2 acting on the anvil is in hydraulic equilibrium with the pressure generated in the second reservoir 19 and may assume values between the cushion pressure and the pressure PU required for forming or fine blanking.
  • the tool for example the punch, strikes the workpiece, for example a strip material.
  • the pressure pulse produced by the pressure peak passes via the hydraulic line 7 to the 4-way piston valve 16, which regulates the pressure pulse to a permissible desired pressure SP and via the hydraulic line 21 into the tank 21.
  • the effect of the resulting pressure peak on the workpiece is thereby reduced.
  • the pressure in the second reservoir 19 is kept substantially constant by supplying a corresponding amount of control oil by means of the control oil pump 20 from a separate control oil source.
  • Fig. 4 is the plunger of the anvil cylinder 2 of the cylinder / piston unit 1 in the fourth step in the top dead center TDC.
  • the counterpart is displaced.
  • the discharge of the working space 5 or 6 from the positive pressure P2 is possible only up to the still applied pad pressure P1 from the first memory 10.
  • the cushion pressure P1 thus constantly acts on the working space 5.
  • the cylinder / piston unit 1 behaves like a mechanical spring, so that it can move against or in the direction of the plunger movement.
  • the fifth process step is in Fig. 5 shown.
  • the ejector speed of the counter-holder must be set so that the return speed of the plunger is equal to the ejector speed.
  • the Auswerferkraft must further the holding force of the Workpiece in the die correspond. If the ejector speed is too low, the workpiece moves away from the strip of material because the ejector force is set too low. If, on the other hand, the ejector speed is too high, the workpiece is pressed into the strip and thereby damaged, because the ejector force is set too large. Therefore, for the ejection synchronous with the retraction of the plunger, the precise adjustment of the cushion pressure P1 is of primary importance. This means that the proportional pressure valve 9 must be preset by central control unit 12 accordingly.
  • Cylinder / piston unit 1 Counter-holder cylinder 2 piston 3 workrooms 5 hydraulic line 7 Low pressure source 8th Proportional pressure valve in Padded pressure circuit A 9 First store 10 check valve 11 Central control unit 12 High pressure source 13 Two-way valve 14 hydraulic line 15 4-way piston valve 16 Proportional pressure valve in Displacement pressure circuit B 17 hydraulic line 18 Second memory 19 Control oil pump 20 hydraulic line 21 tank 22 Cushion pressure circuit A Verdrängertiknikank B Top Dead Center OT Bottom dead center UT cushion pressure P1 Displacement pressure in the working space 5 P2 Displacer pressure in the second memory P3 Pressure for forming / fine blanking PU set pressure SP

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Gleichlaufs von Zylinder/Kolbeneinheiten für Gegenhalter und/oder Ringzacke sowie zur Druckspitzenreduktion beim Feinstanzen und/oder Umformen von Werkstücken auf einer mit mindestens einem Werkzeug bestückten Presse, bei dem die Zylinder/Kolbeneinheit mit dem Steuerdruck einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt und der Pressenstößel mechanisch oder hydraulisch angetrieben wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Steuern einer Kolben/Zylindereinheit für Gegenhalter und Ringzacke sowie zur Druckspitzenreduktion beim Feinstanzen von Werkstücken zur Durchführung des Verfahrens mit einer Presse, die mit mindestens einem aus Oberteil und Unterteil bestehenden Werkzeug bestückt ist, dem mindestens eine Kolben/Zylindereinheit der Presse für mindestens einen Gegenhalter und/oder Ringzacke des Werkzeugs sowie ein Stößel der Presse zugeordnet sind, und einem mit der Kolben/Zylindereinheit verbundenen Hydrauliksystem, das einen Speicher zur Bevorratung von Hydraulikflüssigkeit, Hydraulikleitungen zum Zu- und Abführen der Hydraulikflüssigkeit zu und von der Kolben/Zylindereinheit, ansteuerbare Regelungsmittel zum Öffnen und Schließen der Hydraulikleitungen und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Regelungsmittel umfasst, wobei der Pressenstößel entweder in das Hydrauliksystem eingebunden oder mit einem separaten Antriebssystem verbunden ist.
    Solch ein Verfahren und solch eine Vorrichtung sind zum Beispiel in der DE-A-10252625 offenbart.
    • Stand der Technik
  • Feinstanzpressen zeichnen sich bekanntlich dadurch aus, dass Gegenhalter und Ringzacke als gesteuerte Achsen funktionieren und bei hohen Taktzahlen und schnellen Geschwindigkeiten prozesstechnisch an ihre Grenzen kommen. Je höher die Taktzahlen und Geschwindigkeiten werden, um so schneller muss auch die Entlastung der unter Hochdruck stehenden Zylinder/Kolbeneinheiten durchgeführt werden, so dass wegen der mengenmäßigen Abhängigkeit des Entlastungsvorganges zunehmend auch der Gleichlauf zwischen dem Hauptstößel der Presse und den Gegenhalter- und Ringzackenzylinder beeinträchtigt wird ( DE 2148618A1 ).
    Das Auftreten von Druckspitzen beim Stanzen bzw. Schneiden auf Pressen ist ebenso bekannt. Druckstöße treten beispielsweise beim sogenannten Schnittschlag, der immer dann entsteht, wenn der Schneidstempel aus dem Werkstück austritt und der Widerstand des Werkstoffs plötzlich wegfällt, oder beim Auftreffen des Schneidstempels auf das zwischen Oberteil und Unterteil des Werkzeugs geklemmte Werkstück auf.
  • Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher Lösungen bekannt, die versuchen, den Schnittschlag durch Dämpfung ( DE 1 427 403 A , DE 26 21 726 A1 , DE 28 12 973 A1 , DE 31 12 393 C2 , DE 41 25 992 A1 ) zu reduzieren.
    Aus der DE 1 427 403 A1 ist ein schnittschlagdämpfendes Gegendrucksystem in einer Presse, insbesondere in einer hydraulischen Presse, bekannt, welches aus einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Gegendruckraum in mindestens einer aus Kolben und Zylinder bestehenden Arbeitseinheit sowie mindestens einer zugeordneten Ausflussdrossel besteht. Zwar dämpft dieser bekannte Stand der Technik den Druckstoß des Schnittschlages durch das Gegendrucksystem und das Ableiten des Druckimpulses über die Drosselstelle in einen Tank, kann jedoch den Druckstoß, der beim Auftreffen des Schneidstempels auf das Werkstück Werte bis zum Doppelten der eingestellten Kraft erreicht, nicht erfassen. Dies führt an den Teilen zu ungewollten Deformationen, Qualitätseinbußen und erhöhtem Werkzeugverschleiß.
    Die DE 26 21 726 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Verhindern des Schnittschlages an Schnittpressen mit mindestens einer Zylinder-Kolben-Einheit, die zwischen einer Werkzeuggrundplatte und einem Pressenstößel mit einstellbarer Höhenlage einer Auftrefffläche für den Pressenstößel angeordnet ist, wobei der Hub des Kolbens einerseits durch einen an dem Zylinder vorgesehenen Bund und andererseits durch die der Stirnfläche des Kolbens gegenüberliegende innere Stirnwand des Zylinders begrenzt ist, und wobei der Druckmittelraum zwischen der Stirnfläche des Kolbens und der Stirnwand des Zylinders in Einlassrichtung über ein Rückschlagventil mit einer hochgespannten Druckmittelquelle verbunden ist und in Auslassrichtung ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist. Das Druckbegrenzungsventil ist mit einem Steuerraum versehen, der mit der hochgespannten Druckmittelquelle in Verbindung steht, wobei der Druck in dem Steuerraum über eine Steuerleitung mittels eines zentralen Drucksteuerventils einstellbar.
    Auch dieser bekannte Stand der Technik ist nicht geeignet, den Druckstoß beim Auftreffen von Schneidstempel auf das Werkstück zu reduzieren bzw. zu verhindern, so dass die zuvor geschilderten Nachteile auch in dieser bekannten Lösung auftreten.
  • Alle diese bekannten Lösungen zum Abbau von Druckspitzen arbeiten mengenabhängig, was zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten, aber auch in Abhängigkeit von der Öltemperatur zu Druckunterschieden in den Zylinderräumen der Zylinder/Kolbeneinheiten führt.
  • Aus der DE 23 60 821 A1 ist eine Gleichlaufsteuerung für hydraulische Pressen mit mehreren Presskolben und einem zwischen die Hochdruckflüssigkeitsquelle und die Druckräume der Presskolben zwischengeschalteten Treiber bekannt. Die Primärseite des Treibers, der Arbeitsraum, wird bei vorgegebener Arbeitsgeschwindigkeit der Presskolben mit einem konstanten Strom der ungesteuerten Arbeitsflüssigkeit gespeist und mit einem gesteuerten Absperrventil abgesteuert. Diese bekannte Lösung wird insbesondere für Schmiedemaschinen eingesetzt, die nicht auf das Feinstanzen übertragbar ist.
    • Aufgabenstellung
  • Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Gleichlaufs von Zylinder/Kolbeneinheiten und mindestens einen Hauptstößel sowie zur Druckspitzenreduktion beim Umformen und/oder Feinstanzen für Pressen bereitzustellen, die Rückstöße infolge des Auftreffens von Schneidstempel auf das Werkstück mengenunabhängig von der Regelung des Arbeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit ableitet und die Gleichlaufeigenschaften der Zylinder/Kolbeneinheiten und des Hauptstößels durch einen konstanten Druckverlauf im Hydrauliksystem auch bei hohen Taktzeiten und Geschwindigkeiten deutlich verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst die Zylinder/Kolbeneinheiten von einem ersten, durch eine Niederdruckquelle versorgten Druckspeicher ständig unter einem voreinstellbaren Polsterdruck gehalten und anschließend die Zylinder/Kolbeneinheiten von einer zuschaltbaren Hochdruckquelle unter einen voreinstellbaren Verdrängerdruck gesetzt werden, der auf einen zwischen Polsterdruck und Druck zum Umformen und/oder Schneiden variierenden Druck durch Zuführen einer separaten Steuerölmenge in einen zweiten Speicher über eine zentrale Steuereinheit eingestellt wird, wobei ein beim Auftreffen von Werkzeug und Werkstück entstehender Druckanstieg durch Ableiten eines wesentlichen Teils des Druckimpulses in einen separaten Tank mengenunabhängig vom Druck auf einen zulässigen Solldruck ausgeregelt wird, und dass durch den anliegenden Polsterdruck ein Ausstoßen des Werkstücks synchron mit dem Zurückfahren des Stößels durchgeführt wird.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der erste Speicher im Eilgang des Stößels auf den mit der Klemmkraft des Werkstücks in der Matrize des Werkzeugs übereinstimmenden Polsterdruck aufgeladen, der gleich der Auswerferkraft des Gegenhalters ist. Dieser wirkt ständig auf die Zylinder/Kolbeneinheit ein. Anschließend wird die Zylinder/Kolbeneinheit von einer Hochdruckquelle auf Verdrängerdruck geladen, dessen Höhe von einem Proportionaldruckventil vorgegeben wird.
    Ein vom ersten Speicher unabhängiger zweite Speicher wird dann durch eine separate Steuerölmenge auf einen Druck aufgeladen, den der Gegenhalter und/oder die Ringzacke beim Umformen aufbringen muss. Der Gegenhalter und/oder die Ringzacke fahren mit dem aus dem Speicher anliegenden Niederdruck aus.
    Nachdem der Gegenhalter und/oder Ringzacke ausgefahren ist, wird die Hydraulik-Hochdruckquelle zugeschaltet und der Gegenhalter und/oder die Ringzacke auf den Verdrängerdruck aufgeladen.
    Sobald der Stempel auf das Werkstück auftrifft, werden die entstehenden Druckspitzen in einen separaten Tank bis auf einen als zulässig vorgegebenen Solldruck abgeleitet.
    Der Gegenhalter und/oder die Ringzacke werden verdrängt und die Zylinder/Kolbeneinheit des Gegenhalters und/oder der Ringzacke bis auf den Polsterdruck entlastet. Beim Zurückfahren des Stößels erfolgt das synchrone Ausstoßen des Gegenhalters und/oder der Ringzacke, wobei die Rücklaufgeschwindigkeit des Stößels einen Wert hat, der gleich der Auswerfergeschwindigkeit des Gegenhalters ist.
    Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass sich Gegenhalter und/oder Ringzacke synchron mit oder gegen den Stößelverlauf bewegen können, ohne dass es zu einem Abbruch oder zu einer Erhöhung der vom Kolben ausgeübten Kraft kommt.
    Die Regelung ist mengenunabhängig, was zu konstanteren Druckverläufen auch bei unterschiedlichen Bedingungen führt. Besonders bei hohen Verdrängerdrücken und/oder langen Hydraulikleitungen bleibt der Verdrängerdruck stabil, d.h. trotz einer Abnahme des Drucks im Speicher bleibt der Steuerdruck im Verdrängerventil aufgrund der externen Steuerölversorgung konstant. Die Steuerdruckversorgung aus dem separaten Kreislauf ermöglicht auch bei niedriger Presskraftvorwahl die maximale Verdrängerkraft für den Gegenhalter und/oder die Ringzacke zur Verfügung zu stellen. Von Vorteil ist des Weiteren, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für hydraulisch als auch mechanisch angetriebene Pressen gleichermaßen geeignet ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und kompakt aufgebaut und hat den großen Vorteil, dass die Zylinder/Kolbeneinheit an zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreisläufe angeschlossen ist. Mit anderen Worten, die Zylinder/Kolbeneinheit ist einerseits mit einem von einer Niederdruckquelle unter Niederdruck gehaltenen Polsterdruckkreislauf und andererseits mit einem unter Hochdruck stehenden Verdrängerkreislauf zuschaltbar verbunden. Der Polsterdruckkreislauf setzt die Zylinder/Kolbeneinheit ständig unter einen Druck, der gleich der Auswerferkraft des Gegenhalters ist, und der Verdrängerkreislauf übt auf den Gegenhalter und/oder die Ringzacke eine Kraft mit weitgehend konstant verlaufendem Druck aus.
    Die Zylinder/Kolbeneinheit ist mit der Niederdruckquelle über ein von einer Steuereinheit programmierbares erstes Proportionalventil an einen ersten Speicher zum Erzeugen eines vom Proportionalventil vorgegebenen, ständig an der Kolben/Zylindereinheit anliegenden Polsterdruckes angeschlossen. Die Hochdruckquelle ist mit der Kolben/Zylindereinheit über ein von der Steuereinheit programmierbares von einem Proportionalwegeventil vorgesteuertes Proportionalventil und einem zweiten Speicher zum Erzeugen eines Druckes für den Gegenhalter und/oder die Ringzacke verbunden, wobei das Proportionalwegeventil mit einem separaten Tank zum Ableiten von Druckspitzen in Verbindung steht. Der zweite Speicher ist mit Steuerölpumpe verbunden, die Hydraulikflüssigkeit in den zweiten Speicher fördert, um den Druck im zweiten Speicher konstant zu halten. Durch ein Zweiwegeventil kann der Polsterdruckkreislauf oder der Verdrängerdruckkreislauf auf die Zylinder/Kolbeneinheit geschaltet werden, wobei ein Rückschlagventil den Polsterdruckkreislauf von dem Verdrängerdruckkreislauf trennt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich durch einen weitgehenden Gleichlauf der Zylinder/Kolbeneinheiten mit dem Stößel der Presse aus, so dass hohe Taktzahlen und Geschwindigkeiten erreicht werden können. Außerdem wird die Empfindlichkeit gegen Druckspitzen beim Auftreffen des Werkzeugs auf das Werkstück massiv reduziert, wodurch Deformationen, Qualitätseinbußen und Werkzeugverschleiß auch bei den höheren Taktzahlen erheblich minimiert werden können.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
    • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
  • Es zeigen die
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensschritts "Polsterdruck aufladen",
  • Fig.2 eine schematische Darstellung des Verfahrensschritts "Verdrängerdruck aufladen",
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung des "Verfahrensschritts Feinstanzen/Umformen",
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung des Verfahrensschritts "Verdrängen im oberen Totpunkt" und
  • Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verfahrensschritts "synchrones Ausstoßen".
  • Die Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Presse zum Umformen/Feinstanzen von Teilen zur Ausführung gelangen soll. Die Zylinder/Kolbeneinheit 1 besitzt beispielsweise einen in einem Gegenhaltezylinder 2 angeordneten Kolben 3. Der Arbeitsraum 5 der Zylinder/Kolbeneinheit 1 ist durch eine Hydraulikleitung 7 an eine Niederdruckquelle 8 angeschlossen ist.
    Von der Niederdruckquelle 8 aus betrachtet führt die Hydraulikleitung 7 über ein Proportionaldruckventil 9, einen ersten Speicher 10 und ein Rückschlagventil 11 zur Zylinder/Kolbeneinheit 1. Das Proportionaldruckventil 9 ist außerdem an eine zentrale Steuereinheit 12 angeschlossen, mit der das Proportionaldruckventil 9 auf einen entsprechenden Polsterdruck P1 programmiert wird. Der Kolben 3 des Gegenhalterzylinders 2 der nicht dargestellten Presse befindet sich im Eilgang, d.h. der Kolben bewegt sich zunächst vom unteren Totpunkt UT in Richtung oberen Totpunkt OT. Niederdruckquelle 8, Proportionaldruckventil 9, Speicher 10, Rückschlagventil 11 und die dazugehörige Hydraulikleitung 7 bilden den hydraulischen Polsterdruckkreislauf A für die Zylinder/Kolbeneinheit 1.
    Der Arbeitsraum 5 Zylinder/Kolbeneinheit 1 ist außerdem mit einer Hochdruckquelle 13 über ein Zweiwegeventil 14 durch eine Hydraulikleitung 15 verbunden. Mit dem Zweiwegeventil 14 kann die Hochdruckquelle 13 auf den Arbeitsraum 5 aufgeschaltet werden. Die Hydraulikleitung 7 ist in diesem Fall durch das Rückschlagventil 11 gesperrt, sodass die Niederdruckquelle 8 von der Hochdruckquelle 13 sicher abgetrennt ist.
    Die Hydraulikleitung 7 führt stromaufwärts zu einen 4 Wege-Kolbenventil 16, beispielsweise Proportionalwegeventil, das ein zweites Proportionaldruckventil 17 auf einen bestimmten zulässigen Solldruck SP vorsteuert. Das Proportionaldruckventil 17 ist eingangsseitig über eine Hydraulikleitung 18 mit einem zweiten Speicher 19 verbunden, der von einer separaten Steuerölpumpe 20 mit Steueröl versorgt wird.
    Abgangsseitig ist das 4-Wege-Kolbenventil 16 über eine Hydraulikleitung 21 an einen separaten Tank 22 angeschlossen, der die durch die Druckspitzen verdrängte Hydraulikflüssigkeit aufnimmt.
    Hochdruckquelle 13, Zweiwegeventil 14, 4-Wege-Kolbenventil 16, Proportionaldruckventil 17, zweiter Speicher 19 und die dazugehörigen Hydraulikleitungen 18 bilden den hydraulischen Verdrängerdruckkreislauf B für die Zylinder/Kolbeneinheit 1.
    Die Speicher 10 und 19 sind als Blasenspeicher ausgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in den folgend in Fig. 1 bis 4 dargestellten Schritten wie folgt ab.
    Der Stößel der Zylinder/Kolbeneinheit 1 befindet sich nahe dem unteren Totpunkt und ist im Eilgang. Im ersten Schritt wird der erste Speicher 10 Über die Niederdruckquelle 8 auf einen mit der Klemmkraft des Werkstücks übereinstimmenden Polsterdruck P1 aufgeladen, der gleich der Auswerferkraft des Gegenhalters ist.
    Nachdem der erste Speicher 1 den Polsterdruck P1 erreicht hat, wirkt der Polsterdruck P1 auf den Arbeitsraum 5 des Gegenhalterzylinders und der Gegenhalter fährt unter dem anstehenden Niederdruck in den oberen Totpunkt OT aus. Zeitgleich zum Ausfahren des Gegenhalters in den oberen Totpunkt OT wird der zweite Speicher 19 auf den Verdrängerdruck P2, der über das Proportionaldruckventil 17 vorgegeben wird, aufgeladen. Die Programmierung des Proportionaldruckventils 17 auf unterschiedliche Verdrängerdrücke erfolgt über die zentrale Steuereinheit 12.
  • Im zweiten Schritt wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 die unter Hochdruck stehende Hydraulikflüssigkeit der Hochdruckquelle 13 durch Umschalten des Zweiwegeventils 14, das sich im ersten Schritt in der Schließstellung befindet, auf den Arbeitsraum 3 zugeschaltet. Es beginnt das Aufladen des Arbeitsraumes 5 auf den vom Proportionaldruckventil 17 vorgegebenen Verdrängerdruck P2. Das Proportionaldruckventil 17 wird von der zentralen Steuereinheit 12 entsprechend eingestellt. Der Gegenhalter steht somit unter der Wirkung des Verdrängerdrucks P2. Das Zweiwegeventil 14 schließt durch einen entsprechenden Befehl der Steuereinheit 12.
  • Die Fig. 3 stellt den dritten Schritt des Verfahrens schematisch dar. Das Zwei-Wege-Ventil 14 hat die Hochdruckquelle 13 durch Umschalten abgetrennt. Gewissermaßen ist der auf den Gegenhalter wirkende Verdrängerdruck P2 mit dem im zweiten Speicher 19 erzeugten Druck im hydraulischen Gleichgewicht und kann Werte zwischen dem Polsterdruck und dem für das Umformen oder Feinstanzen erforderlichen Druck PU annehmen.
    Beim Beginn des Umformens oder Feinstanzens schlägt das Werkzeug, beispielsweise der Stempel, auf das Werkstück, beispielsweise ein Bandmaterial, auf. Beim Auftreffen entsteht eine Druckspitze, die Werte bis zum Doppelten der eingestellten Kraft beim Umformen/Schneiden erreichen kann. Der durch die Druckspitze entstehende Druckimpuls gelangt über die Hydraulikleitung 7 zum 4-Wege-Kolbenventil 16, das den Druckimpuls bis auf einen zulässigen Solldruck SP reguliert und über die Hydraulikleitung 21 in den Tank 21 ableitet. Die Wirkung der entstehenden Druckspitze auf das Werkstück wird dadurch reduziert.
    Der Druck im zweiten Speicher 19 wird durch Zuführen einer entsprechenden Steuerölmenge mittels der Steuerölpumpe 20 aus einer separaten Steuerölquelle im Wesentlichen konstant gehalten.
  • Wie in Fig. 4 gezeigt ist, befindet sich der Stößel des Gegenhalterzylinders 2 der Zylinder/Kolbeneinheit 1 beim vierten Verfahrensschritt im oberen Totpunkt OT. Der Gegenhalter ist verdrängt.
    Die Entlastung des Arbeitsraumes 5 bzw. 6 vom Verdrängerdruck P2 ist nur bis auf den immer noch anliegenden Polsterdruck P1 aus dem ersten Speicher 10 möglich. Der Polsterdruck P1 wirkt somit ständig auf den Arbeitsraum 5. Die Zylinder/Kolbeneinheit 1 verhält sich wie eine mechanische Feder, so dass sie sich gegen oder in Richtung der Stößelbewegung bewegen kann.
  • Der fünfte Verfahrensschritt ist in Fig. 5 gezeigt. Mit dem Zurückfahren des Stößels wird der Gegenhalter durch den anliegenden Polsterdruck P1 synchron ausgestoßen. Dabei muss die Auswerfergeschwindigkeit des Gegenhalters so eingestellt werden, dass die Rücklaufgeschwindigkeit des Stößels gleich der Auswerfergeschwindigkeit ist. Die Auswerferkraft muss des Weiteren der Festhaltekraft des Werkstücks in der Matrize entsprechen. Ist die Auswerfergeschwindigkeit zu gering, reist das Werkstück vom Materialstreifen ab, weil die Auswerferkraft zu niedrig eingestellt ist. Ist dagegen die Auswerfergeschwindigkeit zu hoch, wird das Werkstück in den Streifen gedrückt und dadurch beschädigt, weil die Auswerferkraft zu groß eingestellt ist. Für das mit dem Zurückfahren des Stößels synchrone Ausstoßen kommt es daher vor allem auf die genaue Einstellung des Polsterdrucks P1 an. Das bedeutet, dass das Proportionaldruckventil 9 durch zentrale Steuereinheit 12 entsprechend voreingestellt werden muss.
  • Die vorstehenden Ausführungen gelten für die Zylinder/Kolbeneinheit der Ringzacke gleichermaßen.
    • Bezugszeichenliste
  • Zylinder/Kolbeneinheit 1
    Gegenhalterzylinder 2
    Kolben 3
    Arbeitsräume 5
    Hydraulikleitung 7
    Niederdruckquelle 8
    Proportionaldruckventil im
    Polsterdruckkreislauf A 9
    Erster Speicher 10
    Rückschlagventil 11
    Zentrale Steuereinheit 12
    Hochdruckquelle 13
    Zwei-Wege-Ventil 14
    Hydraulikleitung 15
    4-Wege-Kolbenventil 16
    Proportionaldruckventil im
    Verdrängerdruckkreislauf B 17
    Hydraulikleitung 18
    Zweiter Speicher 19
    Steuerölpumpe 20
    Hydraulikleitung 21
    Tank 22
    Polsterdruckkreislauf A
    Verdrängerdruckkreislauf B
    Oberer Totpunkt OT
    Unterer Totpunkt UT
    Polsterdruck P1
    Verdrängerdruck im Arbeitsraum 5 P2
    Verdrängerdruck im zweiten Speicher P3
    Druck zum Umformen/Feinstanzen PU
    Solldruck SP

Claims (10)

  1. Verfahren zum Steuern des Gleichlaufs von Zylinder/Kolbeneinheiten für Gegenhalter und/oder Ringzacke sowie zur Druckspitzenreduktion beim Feinstanzen und/oder Umformen von Werkstücken auf einer mit mindestens einem Werkzeug bestückten Presse, bei dem die Zylinder/Kolbeneinheit mit dem Steuerdruck einer Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt und der Pressenstößel mechanisch oder hydraulisch angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Zylinder/Kolbeneinheit von einem ersten, durch eine Niederdruckquelle versorgten Druckspeicher ständig unter einem voreinstellbaren Polsterdruck (P1) gehalten und anschließend die Zylinder/Kolbeneinheit von einer zuschaltbaren Hochdruckquelle unter einen voreinstellbaren Verdrängerdruck (P2) gesetzt werden, der auf einen zwischen Polsterdruck (P1) und Druck zum Umformen und/oder Schneiden variierenden Druck (PU) durch Zuführen einer separaten Steuerölmenge in einen zweiten Speicher über eine zentrale Steuereinheit eingestellt wird, wobei ein beim Auftreffen von Werkzeug und Werkstück entstehender Druckanstieg durch Ableiten eines wesentlichen Teils des Druckimpulses in einen separaten Tank mengenunabhängig vom Druck (P3) im zweiten Speicher auf einen zulässigen Solldruck ausgeregelt wird, und dass durch den anliegenden Polsterdruck ein Ausstoßen des Werkstücks synchron mit dem Zurückfahren des Stößels durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekenzzeichnet durch folgende Schritte
    a) Aufladen des ersten Speichers im Eilgang des Stößels auf den mit der Klemmkraft des Werkstücks in der Matrize des Werkzeugs übereinstimmenden PolsterDruck P1, der gleich der Auswerferkraft des Gegenhalters ist;
    b) Aufladen des vom ersten Speicher unabhängigen zweiten Speichers durch eine separate Steuerölpumpe auf den Verdrängerdruck (P3), den der Gegenhalter bzw. die Ringzacke beim Umformen aufbringen muss;
    c) Ausfahren des Gegenhalters mit Niederdruck;
    d) Zuschalten der Hydraulik-Hochdruckquelle und Aufladen des Gegenhalters bzw. der Ringzacke auf den Verdrängerdruck (P2);
    e) Ableiten der beim Auftreffen des Stempels auf das Werkstück entstehenden Druckspitzen in den separaten Tank bis auf den als zulässig vorgegebenen Solldruck (PS);
    f) Verdrängen des Gegenhalters bzw. Ringzacke und Entlastung der Zylinder von Gegenhalter bzw. Ringzacke bis auf den Druck P1 gemäß Schritt a);
    g) synchrones Ausstoßen des Gegenhalters beim Zurückfahren des Stößels, wobei die Rücklaufgeschwindigkeit des Stößels auf einen Wert eingestellt ist, der gleich der Auswerfergeschwindigkeit des Gegenhalters ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck (P1) im ersten Speicher durch ein Proportionaldruckventil eingestellt wird, das durch eine zentrale Steuereinheit programmierbar ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrängerdruck (P3) im zweiten Speicher durch ein weiteres von einem Kolbenventil (Y4) vorgesteuertes Proportionalventil (Y2) eingestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Solldruck (PS) beim Auftreffen des Werkzeugs auf das Werkstück durch das ein 4-Wege-Kolbenventil eingestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als 4-Kolbenventil (Y4) ein Proportionalwegeventil verwendet wird, das den Druckanstieg beim Auftreffen des Werkzeugs auf das Werkstück auf den voreingestellten Solldruck ausregelt, so dass der Druck (P3) im Wesentlichen konstant bleibt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Hydraulikquelle durch ein Zweiwegeventil (Y3) zugeschaltet wird, nach dem im ersten Speicher der Druck P1 erreicht ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Speicher Blasenspeicher verwendet werden.
  9. Vorrichtung zum Steuern einer Kolben/Zylindereinheit für Gegenhalter und Ringzacke sowie zur Druckspitzenreduktion beim Feinstanzen von Werkstücken zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Feinstanzpresse, die mit mindestens einem aus Oberteil und Unterteil bestehenden Werkzeug bestückt ist, dem mindestens eine Kolben/Zylindereinheit der Presse für mindestens einen Gegenhalter und/oder eine Ringzacke des Werkzeugs sowie ein Stößel der Presse zugeordnet sind, und einem mit der Kolben/Zylindereinheit verbundenen Hydrauliksystem, das einen Speicher zur Bevorratung von Hydraulikflüssigkeit, Hydraulikleitungen zum Zu- und Abführen der Hydraulikflüssigkeit zu und von der Kolben/Zylindereinheit, ansteuerbare Regelungsmittel zum Öffnen und Schließen der Hydraulikleitungen und eine Steuereinheit zum Ansteuern der Regelungsmittel umfasst, wobei der Pressenstößel entweder in das Hydrauliksystem oder mit einem separaten Antriebssystem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder/Kolbeneinheit (1) mit einer Niederdruckquelle (8) über ein von einer Steuereinheit (12) programmierbares erstes Proportionaldruckventil (9) an einen ersten Speicher (10) zum Erzeugen eines vom Proportionaldruckventil (9) vorgegebenen, ständig an der Kolben/Zylindereinheit (1) anliegenden Polsterdruckes (P1) über ein Zwei-Wegeventil (14) angeschlossen ist, das die Zylinder/Kolbeneinheit (1) mit einer absperrbaren Hochdruckquelle (13) zum Aufladen der Zylinder/Kolbeneinheit (1) auf einen Verdrängerdruck (P2) zuschaltet, und dass die Kolben/Zylindereinheit (1) über ein durch die Steuereinheit (12) programmierbares, von einem 4-Wege-Kolbenventil (16) auf Solldruck (SP) vorgesteuertes Proportionaldruckventil (17) mit einem zweiten Speicher (19) zum Erzeugen eines auf Gegenhalter/Ringzacke wirkenden Verdrängerdrucks (P3) verbunden ist, wobei das 4-Wege-Kolbenventil (16) mit einem separaten Tank (22) zum Ableiten von durch das Auftreffen von Werkzeug auf Werkstück entstehenden Druckspitzen in Verbindung steht, und dass der zweite Speicher (19) mit dem anliegenden Verdrängerdruck (P2) durch das Zweiwegeventil (14) auf die unter Polsterdruck (P1) stehende Kolben/Zylindereinheit (1) zuschaltbar angeschlossen ist, wobei ein Rückschlagventil (11) den ersten Speicher (10) von der Hochdruckquelle (13) trennt.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher (10;19) Blasenspeicher sind.
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