Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTRO-HYDRAULIC DRIVE UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/081202
Kind Code:
A1
Abstract:
An electro-hydraulic drive unit comprises: - a cylinder-piston assembly (1) that includes a first hydraulic working chamber (10) associated with a first moving direction (Y1) of the piston (9) as well as a second hydraulic working chamber (11) associated with an opposite second moving direction (Y2) of the piston (9); - a tank (2) storing a hydraulic fluid; - a two-quadrant hydraulic pump (5) which, in the pumping mode, is driven by an electric motor (4) at variable speeds in exactly one predefined rotational direction and which has a tank connection leading directly into the tank (2) as well as a pressure connection (29); - and a valve assembly which is mounted between the pressure connection (29) of the hydraulic pump (5) and the cylinder-piston assembly (1) and which includes a plurality of electrically controllable switching valves (S1-S6).

Inventors:
RITZL JOSEF (DE)
GUTH STEFAN (DE)
THURNER ROLAND (DE)
ÖZCANOGLU ILKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/077348
Publication Date:
May 18, 2017
Filing Date:
November 10, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HOERBIGER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK HOLDING GMBH (DE)
International Classes:
B30B15/16; B30B15/20
Domestic Patent References:
WO2011003506A12011-01-13
WO2011021986A12011-02-24
Foreign References:
US20030084794A12003-05-08
DE102012015118B32013-10-10
EP0311779A21989-04-19
US20100212521A12010-08-26
AT8633U12006-10-15
DE102012013098A12014-01-02
EP0103727A11984-03-28
DE102013000725A12014-07-17
Attorney, Agent or Firm:
GRÄTTINGER MÖHRING VON POSCHINGER PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT (DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Elektrohydraulische Antriebseinheit, insbesondere zur Verwendung an einer Maschinenpresse, umfassend

- eine Zylinder-Kolben-Anordnung (1) mit einem

einer ersten Bewegungsrichtung (Yl) des Kolbens

(9) zugeordneten ersten hydraulischen Arbeitsraum

(10) und einem einer entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung (Y2) des Kolbens (9)

zugeordneten zweiten hydraulischen Arbeitsraum

(11) ,

- einen Hydraulikflüssigkeit bevorratenden Tank (2;

2') ,

- eine mittels eines Elektromotors (4) im

Pumpbetrieb in genau einer vorgegebenen

Drehrichtung drehzahlvariabel angetriebene 2- Quadranten-Hydraulikpumpe (5) mit einem

unmittelbar im Tank (2; 2') mündenden

Tankanschluss und einem Druckanschluss (29),

- eine zwischen den Druckanschluss (29) der

Hydraulikpumpe (5) und die Zylinder-Kolben- Anordnung (1) geschaltete, mehrere elektrisch ansteuerbare Schaltventile (S1-S6; S2'-S6', S7) umfassende Ventilanordnung,

- und eine auf die Schaltventile (S1-S6; S2'-S6', S7) und den Elektromotor (4) einwirkende Maschinensteuerung (26), mittels derer die Schaltventile (S1-S6; S2'-S6', S7) zwischen einer Beaufschlagung des ersten hydraulischen

Arbeitsraums (10) und des zweiten hydraulischen Arbeitsraums (11) der Zylinder-Kolben-Anordnung (1) im Pumpbetrieb der Hydraulikpumpe (5) aus deren Druckanschluss (29) umsteuerbar sind, wobei die Hydraulikpumpe (5) mittels der

Maschinensteuerung (26) in einen Bremsbetrieb mit zum Pumpbetrieb umgekehrter Dreh- und

Durchströmungsrichtung umsteuerbar ist.

Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder-Kolben- Anordnung (1) mit zumindest im Wesentlichen

senkrechter Bewegungsachse (Y) orientiert ist, wobei die erste Bewegungsrichtung (Yl) einer

Abwärtsbewegung und die zweite Bewegungsrichtung (Y2) einer Aufwärtsbewegung des Kolbens (9)

entspricht .

Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (5) sowohl in einer ersten

Bewegungsphase, während eine Strömungsverbindung des zweiten hydraulischen Arbeitsraums (11) der

Zylinder-Kolben-Anordnung (1) mit dem Druckanschluss (29) der Hydraulikpumpe (5) besteht, als auch in einer zweiten Bewegungsphase, in der eine

Strömungsverbindung des ersten hydraulischen

Arbeitsraums (10) der Zylinder-Kolben-Anordnung (1) mit dem Druckanschluss (29) der Hydraulikpumpe (5) besteht, in den Bremsbetrieb umsteuerbar ist.

4. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (31) vorgesehen ist, welche im Bremsbetrieb in der zweiten Bewegungsphase in Reihe mit der Hydraulikpumpe (5) geschaltet ist.

5. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (5) innen liegend in dem Tank (2; 2') angeordnet ist.

6. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flansch- und Anschlussblock (16) vorgesehen ist mit einer ersten Flanschfläche (19) zur Verbindung mit einem die Schaltventile (S1-S6; S2'-S6', S7)

beherbergenden Ventilblock (6) und einer zweiten Flanschfläche (21) zur Verbindung mit dem Zylinder (7) der Zylinder-Kolben-Anordnung (1).

7. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch- und

Anschlussblock (16) zu einem überwiegenden Teil seines Volumens in dem Tank (2) angeordnet ist.

8. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (6) in einer seitlichen Aussparung (13) des Tanks (2; 2') untergebracht ist.

9. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der zweiten Flanschfläche (21) eine hydraulische Schnittstelle vorgesehen ist, welche zwei mit den beiden Arbeitsräumen (10, 11) der Zylinder-Kolben- Anordnung (1) kommunizierende Arbeitsanschlüsse (A, B) umfasst.

10. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (5) über eine innerhalb des Tanks (2) verlaufende Druckleitung (25) mit dem Flansch- und Anschlussblock (16) verbunden ist.

11. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tank (2) ein Nachsaugventil (15) mit einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil

angeordnet ist.

12. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachsaugventil (15) einen Anschlussflansch zur unmittelbaren

Verbindung mit dem Zylinder (7) der Zylinder-Kolben- Anordnung (1) aufweist.

13. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachsaugventil (15) über eine Steuerleitung (23) mit einem an dem Flansch- und Anschlussblock (16) vorgesehenen Steuerausgang verbunden ist.

14. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch- und

Anschlussblock (16') unterhalb des Tanks (2') angeordnet ist.

15. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in den Flansch- und Anschlussblock (16') ein Nachsaugventil (15') mit einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil angeordnet ist.

16. Elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Filtereinheit (35) mit einem im Pumpbetrieb der Hydraulikpumpe (5) von der gesamten von der

Hydraulikpumpe (5) geförderten Hydraulikflüssigkeit durchströmten Filter (20') umfasst.

Description:
Elektrohydraulische Antriebseinheit

Die vorliegende Erfindung betrifft eine

elektrohydraulische Antriebseinheit, insbesondere zur Verwendung an einer Maschinenpresse.

Elektrohydraulische Antriebseinheiten, wie sie

insbesondere zur Verwendung an Maschinenpressen

(namentlich zum Auf- und Abbewegen des betreffenden

Werkzeugs) geeignet und bestimmt sind, sind in

verschiedenen Ausführungen und Bauweisen bekannt.

Typischerweise sind die betreffenden Antriebseinheiten dahingehend ausgelegt, dass der Kolben (zumindest in einer der beiden Bewegungsrichtungen) mit

unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt werden kann, nämlich einerseits mit einem Eilgang (mit vergleichsweise geringer erzielbarer Presskraft) und andererseits mit einem Kraftgang (mit vergleichsweise hoher erzielbarer Presskraft) . Zwei grundlegend verschiedene Konzepte des elektrohydraulischen Antriebs von Maschinenpressen unterscheiden sich dahingehend, dass für die Eil- Abwärtsbewegung der Werkzeugträger/Werkzeug-Einheit entweder eine aktive Beaufschlagung des Senken- Arbeitsraumes der Zylinder-Kolben-Einheit (en) aus dem

(jeweiligen) Hydraulikaggregat erforderlich ist,

namentlich weil die permanent wirkende Rückstellkraft einer Federeinrichtung zu überwinden ist, oder aber die Werkzeugträger/Werkzeug-Einheit aufgrund ihres

Eigengewichts bis zum Kontakt des Werkzeugs mit dem

Werkstück (gebremst) absinkt und allein für den

anschließenden Kraftgang der Senken-Arbeitsraumes der Zylinder-Kolben-Einheit (en) aus dem (jeweiligen)

Hydraulikaggregat beaufschlagt wird. Zum insoweit

einschlägigen Stand der Technik zählen beispielsweise die WO 2011/003506 AI, US 2010/0212521 AI, AT 8633 Ul, DE 102012013098 AI, WO 2011/021986 AI, EP 103727 AI und DE 102013000725 AI.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit

elektrohydraulischen Antriebseinheiten, wie sie sich für Maschinenpressen gemäß der zweiten der weiter oben angesprochenen Konzeptionen (Eil-Abwärtsbewegung der Werkzeugträger/Werkzeug-Einheit infolge des

Eigengewichts) eignen. Typische derartige

elektrohydraulische Antriebseinheiten umfassen eine

Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem einer ersten

Bewegungsrichtung des Kolbens zugeordneten ersten

hydraulischen Arbeitsraum und einem einer

entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung des Kolbens zugeordneten zweiten hydraulischen Arbeitsraum, einen Hydraulikflüssigkeit bevorratenden Tank, eine mittels eines Elektromotors angetriebene Hydraulikpumpe, eine zwischen die Hydraulikpumpe und die Zylinder-Kolben- Anordnung geschaltete, elektrisch ansteuerbare

Schaltventile umfassende Ventilanordnung und eine auf die Schaltventile und den Elektromotor einwirkende

Maschinensteuerung, mittels derer die Schaltventile zwischen einer Beaufschlagung des ersten hydraulischen Arbeitsraums und des zweiten hydraulischen Arbeitsraums der Zylinder-Kolben-Anordnung im Pumpbetrieb der

Hydraulikpumpe aus deren Druckanschluss umsteuerbar sind.

Elektrohydraulische Antriebseinrichtungen der hier in Rede stehenden Art müssen in der Praxis eine Reihe von Anforderungen erfüllen, die teilweise in einem Konflikt zueinander stehen. Gefordert werden, je nach der

individuellen Einbausituation mehr oder weniger

ausgeprägt, insbesondere Leistungsfähigkeit, kompakte Abmessungen, Wartungsfreundlichkeit, Langlebigkeit,

Zuverlässigkeit, geringe Herstellungskosten, hohe

Energieeffizienz, Betriebssicherheit, hohe Dynamik, stabiles Betriebsverhalten auch unter stark wechselnden Bedingungen und geringe Lärmemission.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine elektrohydraulische Antriebseinheit bereitzustellen, die im Hinblick auf typische Anforderungen, wie sie insbesondere bei Anwendungen an Maschinenpressen

bestehen, einen ausgewogenen, besonders praxistauglichen Kompromiss bildet.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung, indem, wie im Anspruch 1 angegeben, bei einer die weiter oben dargelegten Merkmale aufweisenden

elektrohydraulischen Antriebseinheit die Hydraulikpumpe als 2-Quadranten-Hydraulikpumpe ausgeführt ist, welche mittels eines (insbesondere als Servomotor ausgeführten) Elektromotors im Pumpbetrieb (für eine aktive Bewegung des Kolbens in beide Bewegungsrichtungen, d. h. abwärts zum Pressen im Kraftgang sowie aufwärts zum Anheben der Werkzeugträger/Werkzeug-Einheit) in genau einer

vorgegebenen Drehrichtung drehzahlvariabel angetrieben ist und einen unmittelbar (d. h. typischerweise ohne weitergehende Steuerelemente) im Tank mündenden

Tankanschluss und einen Druckanschluss aufweist, wobei die Hydraulikpumpe weiterhin mittels der

Maschinensteuerung in einen Bremsbetrieb mit zum Pumpbetrieb umgekehrter Dreh- und Durchströmungsrichtung umsteuerbar ist. Auf diese Weise lässt sich mit

vergleichsweise geringem apparativen Aufwand eine

leistungsfähige, zuverlässige und betriebssichere

elektrohydraulische Antriebseinheit bereitstellen, welche auch die weiteren weiter oben dargelegten Anforderungen in hohem Maße erfüllt.

Besonders bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen

elektrohydraulischen Antriebseinheit die Zylinder-Kolben- Anordnung mit zumindest im Wesentlichen senkrechter

Bewegungsachse orientiert, wobei die erste

Bewegungsrichtung einer Abwärtsbewegung und die zweite Bewegungsrichtung einer Aufwärtsbewegung des Kolbens entspricht. Und die Hydraulikpumpe ist sowohl in einer ersten Bewegungsphase (Eilgang-Abwärts ) , während (über die Ventilanordnung) eine Strömungsverbindung des zweiten hydraulischen Arbeitsraums der Zylinder-Kolben-Anordnung mit dem Druckanschluss der Hydraulikpumpe besteht, als auch in einer zweiten Bewegungsphase (Dekompression- Aufwärts) , in der eine Strömungsverbindung des ersten hydraulischen Arbeitsraums der Zylinder-Kolben-Anordnung mit dem Druckanschluss der Hydraulikpumpe besteht, in den Bremsbetrieb unsteuerbar.

Besonders bevorzugt ist dabei eine Drossel

(beispielsweise in Form einer Düse) vorgesehen, welche im Bremsbetrieb in der zweiten Bewegungsphase in Reihe mit der Hydraulikpumpe geschaltet ist. Dies entlastet die Hydraulikpumpe und limitiert deren Beanspruchung im

Bremsbetrieb während der zweiten Bewegungsphase, so dass möglicherweise die Prozesssicherheit beeinträchtigende Betriebszustände (Überdrehen) vermieden werden. In alternativer Weiterbildung, die ohne eine derartige

Drossel auskommt, erfolgt in der Dekompressionsphase, d. h. in der zweiten Bewegungsphase während des

Bremsbetriebs eine druckabhängige Steuerung der Drehzahl des die Hydraulikpumpe antreibenden - bzw. bei diesem Betriebsmodus - bremsenden Elektromotors. Insoweit ist in diesem Falle ein Drucksensor vorgesehen, der den im ersten hydraulischen Arbeitsraum herrschenden Druck erfasst und dessen Signal auf die Maschinensteuerung geschaltet ist.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der

Erfindung ist die Hydraulikpumpe innen liegend in dem Tank angeordnet. Dies erlaubt einen innerhalb des Tanks verlegten Verlauf der sich an den Druckausgang der

Hydraulikpumpe anschließenden Druckleitung, was unter Gesichtspunkten der Betriebssicherheit einen erheblichen Vorteil darstellt und weiterhin günstig ist zur

Minimierung des Risikos externer Leckagen. Zudem ist dies unter Aspekten einer geringen Geräuschemission und einer ständigen Kühlung der Hydraulikpumpe von Vorteil.

Eine wiederum andere bevorzugte Weiterbildung der

erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass ein Flansch- und

Anschlussblock vorgesehen ist mit einer ersten

Flanschfläche zur Verbindung mit einem die Schaltventile beherbergenden Ventilblock und einer zweiten

Flanschfläche zur Verbindung mit dem Zylinder der

Zylinder-Kolben-Anordnung. Der Flansch- und

Anschlussblock kann dabei insbesondere zu einem

überwiegenden Teil seines Volumens in dem Tank angeordnet sein und nur mit den beiden Flanschflächen benachbarten Randbereichen mehr oder weniger weit aus diesem

herausragen. Gemäß einer alternativen bevorzugten

Weiterbildung ist der Flansch- und Anschlussblock

indessen außerhalb des Tanks angeordnet, und zwar

besonders bevorzugt unterhalb von dessen Boden. Im Sinne obiger Ausführungen kann die Hydraulikpumpe dabei

insbesondere über eine innerhalb des Tanks verlaufende Druckleitung mit einem an dem Flansch- und Anschlussblock vorgesehenen Druckanschluss verbunden sein, welcher seinerseits über einen Kanal mit einem an der ersten Flanschfläche vorgesehenen Druckanschluss in Verbindung steht; und an der ersten wie auch der zweiten

Flanschfläche kann jeweils eine hydraulische

Schnittstelle vorgesehen sein, welche zwei mit den beiden Arbeitsräumen der Zylinder-Kolben-Anordnung

kommunizierende Arbeitsanschlüsse umfasst.

Gemäß einer wiederum anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Ventilblock in einer seitlichen Aussparung des Tanks untergebracht. Insbesondere kann eine derartige, den Ventilblock aufnehmende Aussparung in einem der Eckbereiche des Tanks angeordnet sein.

Eine nochmals andere bevorzugte Weiterbildung der

Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Tank ein hydraulisch entsperrbares Nachsaugventil angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung des

Nachsaugventils in einem Durchbruch des weiter oben beschriebenen, zu einem überwiegenden Teil seines

Volumens in dem Tank angeordneten Flansch- und

Anschlussblocks; das Nachsaugventil kann dabei

seinerseits einen Anschlussflansch zur unmittelbaren Verbindung mit dem Zylinder der Zylinder-Kolben-Anordnung aufweisen. In einer bevorzugten alternativen Weiterbildung ist das Nachsaugventil vollständig in den - außerhalb des Tanks angeordneten - Flansch- und

Anschlussblock integriert; nur letzterer ist dabei über seine zweite Flanschfläche unmittelbar mit dem Zylinder der Zylinder-Kolben-Anordnung verbunden. Und das

Nachsaugventil kann über eine Steuerleitung mit einem an dem Flansch- und Anschlussblock vorgesehenen

Steuerausgang verbunden sein. Der Steuerausgang des

Flansch- und Anschlussblocks steht dabei über einen Kanal mit einer Steuerfluid-Schnittstelle an der ersten

Flanschfläche in Verbindung.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ist ersichtlich, dass sich in Anwendung der vorliegenden Erfindung eine

elektrohydraulische Antriebseinheit mit ausgeprägten Vorteilen (insbesondere im Falle der Verwendung als

Antrieb einer Maschinenpresse) bereitstellen lässt.

Hierzu zählen insbesondere: Durch werksseitig

vormontierte und geprüfte Einheiten, welche mit einer mechanischen Schnittstelle zur jeweiligen Zylinder- Kolben-Anordnung ausgestattet und somit leicht mit letzterem zu verbinden sind, ergeben sich minimale

Montage- und Inbetriebnahmezeiten an der Maschine. Durch das rohrleitungsreduzierte Design und den konsequenten Verzicht auf externe Verrohrung ergeben sich

größtmögliche Zuverlässigkeit und die Reduzierung der Gefahr externer Leckagen. Die Antriebseinheit kommt mit einer geringen Menge an Hydraulikflüssigkeit aus. Sie verfügt bei geringer Temperaturabhängigkeit über eine sehr hohe energetische Effizienz, so dass in der Regel weder eine ausgewiesene Ölkühlzeit vorzusehen ist, noch ein Ölkühler benötigt wird. So kann die Antriebseinheit besonders geringe Baumaße aufweisen. Die

Geräuschentwicklung ist minimal. Mittels der

Ventilsteuerung ist ein Rückhub des Werkzeugs in

Arbeitsgeschwindigkeit möglich. Hierdurch sind besonders kurze Zykluszeiten und eine dementsprechend hohe

Produktivität möglich. Zusatzfunktionen wie

Werkzeugklemmung und Bombierung lassen sich ohne

Mehraufwand in die Antriebseinheit integrieren bzw. an diese anbinden. Die Antriebseinheit kommt ohne

Druckspeicher und ohne proportionale Wegeventile aus. Ebenso wenig bedarf es zwingend irgend welcher

Drucksensoren, wobei solche allerdings bei bestimmten Ausgestaltungen der erfindungsgemäße Antriebseinheit durchaus mit Vorteil vorgesehen sein können (s. o.) . Auch eine Verstellpumpe ist nicht erforderlich. Es lassen sich hochdynamische Maschinenpressen (z. B. Abkantpressen) realisieren mit einer Eilgang-Geschwindigkeit von

beispielsweise 200-230mm/sec .

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand zweier in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter

Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine

elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne die zugehörige Maschinensteuerung,

Fig. 2 die elektrohydraulische Antriebseinheit nach

Fig. 1 bei teilweise geschnittenen Seitenwänden des Tanks zur Veranschaulichung von dessen Einbauten, allerdings ohne die Zylinder-Kolben- Einheit, den Hydraulikschaltplan zu der

elektrohydraulischen Antriebseinheit nach den Figuren 1 und 2,

in Form eines Diagramms die Ansteuerung der Schaltventile und des Elektromotors der

elektrohydraulischen Antriebseinheit nach den Figuren 1 bis 3 und die sich ergebende Bewegung des Kolbens,

in perspektivischer Ansicht eine

elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne die zugehörige Maschinensteuerung,

den Hydraulikschaltplan zu der

elektrohydraulischen Antriebseinheit nach Fig. 5 (ohne die zugehörige Maschinensteuerung) und ein die Ansteuerung der Schaltventile und des Elektromotors der elektrohydraulischen Antriebseinheit nach den Figuren 5 und 6 und die sich ergebende Bewegung des Kolbens

veranschaulichendes Funktionsdiagramm.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte elektrohydraulische Antriebseinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst als Hauptkomponenten eine Zylinder- Kolben-Anordnung 1 mit vertikaler Bewegungsachse Y, einen Hydraulikflüssigkeit bevorratenden Tank 2, ein

Hydraulikaggregat 3 mit einem Elektromotor 4 und einer durch diesen angetriebenen Hydraulikpumpe 5 und einen Ventilblock 6 mit mehreren daran angeordneten bzw. darin untergebrachten hydraulisch wirksamen Elementen

(insbesondere Ventilen) sowie einem Wechsel-Ölfilter 20. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 1 umfasst in als solches bekannter Weise einen in einem Zylinder 7 linear verschiebbaren, mit einer Kolbenstange 8 verbundenen Kolben 9, durch welchen der Innenraum des Zylinders 7 in zwei Arbeitsräume unterteilt wird, nämlich einen ersten hydraulischen Arbeitsraum 10 , welcher dergestalt einer ersten Bewegungsrichtung Yl des Kolbens zugeordnet ist, dass er während dieser sein Volumen vergrößert, und einen zweiten hydraulischen Arbeitsraum 11, welcher dergestalt einer - der ersten Bewegungsrichtung Yl entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung Y2 des Kolbens zugeordnet ist, dass er während dieser sein Volumen vergrößert. Bei der bestehenden Einbaulage entspricht die erste

Bewegungsrichtung Yl der Abwärtsbewegung von Kolben 9 und Kolbenstange 8 und die zweite Bewegungsrichtung Y2 deren Aufwärtsbewegung .

Der Tank 2, der über einen Belüftungsfilter 12 belüftet ist, so dass in ihm Umgebungsdruck herrscht (sog.

"offenes System"), weist eine L-Form auf. Er verfügt somit über eine seitliche Aussparung 13, in welcher der Ventilblock 6 untergebracht ist. An einer der Seitenwände des Tanks 2 ist ein Füllstandssensor 34 angeordnet.

Die Hydraulikpumpe 5 ist innen in dem Tank 2 ("unter Öl") angeordnet. Der ihrem Antrieb dienende Elektromotor 4 befindet sich allerdings außerhalb des Tanks 2, an dessen Boden 14 angeflanscht. Ebenfalls in dem Tank 2 befinden sich ein Nachsaugventil 15 sowie (mit einem überwiegenden Teil seines Volumens) ein Flansch- und Anschlussblock 16. Letzterer ragt allerdings durch entsprechende Öffnungen in der Seitenwand 17 und dem Boden 14 des Tanks 2 aus diesem heraus. An dem durch die Seitenwand 17 des Tanks herausragenden Abschnitt 18 des Flansch- und

Anschlussblocks 16 ist eine erste Flanschfläche 19 zur Verbindung mit dem Ventilblock 6 vorgesehen; und an dem durch den Boden 14 des Tanks 2 herausragenden Abschnitt des Flansch- und Anschlussblocks 16 befindet sich eine zweite Flanschfläche 21 zur Verbindung mit dem Zylinder 7 der Zylinder-Kolben-Anordnung 1. An der ersten sowie der zweiten Flanschfläche 19, 21 ist jeweils eine

hydraulische Schnittstelle vorgesehen, welche zwei mit den beiden Arbeitsräumen 10, 11 der Zylinder-Kolben- Anordnung 1 kommunizierende Arbeitsanschlüsse A, B umfasst .

Der Flansch- und Anschlussblock 16 weist einen Durchbruch 22 auf, in welchen das Nachsaugventil 15 eingesetzt ist. Dieses verfügt seinerseits über einen Anschlussflansch zur unmittelbaren Verbindung mit dem Zylinder 7 der

Zylinder-Kolben-Anordnung 1. Das Nachsaugventil 15 ist hydraulisch entsperrbar, wozu es über eine - innerhalb des Tanks 2 verlegte - Steuerleitung 23 mit einem an dem Flansch- und Anschlussblock 16 vorgesehenen

Steueranschluss verbunden ist, welcher seinerseits über einen - den Flansch- und Anschlussblock 16 durchsetzenden

- Kanal und eine an der ersten Flanschfläche 19

vorgesehene Steuerfluid-Schnittstelle mit einem

Steuerausgang des Ventilblocks 6 kommuniziert.

An der Tankseite der Hydraulikpumpe 5, welche in deren Pumpbetrieb die Saugseite bildet, ist ein bodennah mündender Ansaugstutzen 24 vorgesehen. Die Druckseite der Hydraulikpumpe 5, an der in deren Pumpbetrieb die

geförderte Hydraulikflüssigkeit austritt, ist

demgegenüber über einen - innerhalb des Tanks 2 verlegten

- Druckschlauch 25 mit einem an dem Flansch- und

Anschlussblock 16 vorgesehenen Druckanschluss verbunden, welcher seinerseits über einen den Flansch- und

Anschlussblock 16 durchsetzenden Kanal und eine an der ersten Flanschfläche 19 vorgesehene Druckfluid- Schnittstelle mit einem Druckfluid-Anschluss des

Ventilblocks 6 kommuniziert.

Die Anordnung und Verschaltung der Schaltventile und sonstigen Komponenten (Nachsaugventil , Drossel,

Druckbegrenzungsventile, Filter, etc.) der

Hydraulikschaltung ist in Fig. 3 veranschaulicht. (Zur Vermeidung von Missverständnissen ist darauf hinzuweisen, dass in Fig. 3 die den Ventilblock 6 symbolisierende Linie den körperlichen Ventilblock 6 aus Figuren 1 und 2 samt dem körperlichen Flansch- und Anschlussblock 16 umfasst; diese beiden nach den Figuren 1 und 2 baulich getrennten Bauteile könnten durchaus auch zu einem einheitlichen Bauteil zusammengefasst werden.) In

besonderer Weise von Bedeutung für die Steuerung der Bewegungsabläufe der Antriebseinheit, d. h. der Abwärts- und Aufwärtsbewegung von Kolben 9 und Kolbenstange 8 sind dabei die insgesamt sechs von der Maschinensteuerung 26 angesteuerten Schaltventile Sl bis S6 sowie der ebenfalls von der Maschinensteuerung 26 angesteuerte, als

Servomotor 27 ausgeführte Elektromotor 4 des

Hydraulikaggregats 3. Die Ansteuerung der Schaltventile Sl bis S6 sowie des Servomotors 27 in den einzelnen

Teilabschnitten und Phasen eines vollständigen Zyklus' ist dabei in dem Diagramm nach Fig. 4 veranschaulicht.

Und zwar ist in während des Haltens das Kolbens im oberen Totpunkt (Phase I) der Servomotor 27 im Stillstand

(Betriebszustand "0"); und keines der sechs Schaltventile Sl bis S6 ist aktiviert, so dass alle Schaltventile die in Fig. 3 gezeigte Stellung (Schaltstellung "0")

einnehmen. In diesem Schaltzustand wird der Kolben 9 redundant durch die Gruppe aus geschlossenem Schaltventil S2 und geschlossenem Druckbegrenzungsventil 30 sowie das ebenfalls geschlossene Schaltventil S3 in dem Sinne gehalten, dass das Gewicht von den mit der Kolbenstange 8 verbundenen Komponenten (z. B. Werkzeugträger und

Werkzeug) der jeweiligen Maschine durch die in dem zweiten hydraulischen Arbeitsraum 11 eingespannte

Hydraulikflüssigkeit gehalten werden. (Das auf den maximal zulässigen Systemdruck zuzüglich eines Zuschlags eingestellte Sicherheitsventil 28 ist ohnehin im normalen Betrieb stets geschlossen.)

Zur Bewegung Eil-Abwärts von Kolben 9 und Kolbenstange 8 (Phase II) sind mit Ausnahme des Schaltventils S4

sämtliche Schaltventile, d. h. die Schaltventile Sl, S2, S3, S5 und S6 aktiviert (Schaltstellung "I") . Der zweite Arbeitsraum 11 (Heben-Arbeitsraum) der Zylinder-Kolben- Einheit 7 steht über die (geöffneten) Schaltventile S2 und S3 und das gemäß bP geöffnete Schaltventil S5 mit dem Druckanschluss 29 der Hydraulikpumpe 5 in Verbindung. Der Servomotor 27 dreht im Linkslauf (Betriebszustand L*), d. h. in seinem Bremsbetrieb, um die durch das Eigengewicht der von der Antriebseinheit angetriebenen, mit der

Kolbenstange 8 verbundenen angetriebenen

Maschinenkomponente (Werkzeugträger plus Werkzeug) induzierte Abwärtsbewegung des Kolbens 9 gesteuert zu bremsen. Durch das Nachsaugventil 15 wird der erste

Arbeitsraum 10 der Zylinder-Kolben-Anordnung 7 direkt aus dem Tank 2 gefüllt. Diese Phase II erstreckt sich bis zu einem - in der Maschinensteuerung hinterlegten - Umschaltpunkt, der frei programmierbar und zweckmäßigerweise nahe dem Aufsetzpunkt des Werkzeugs auf dem Werkstück gewählt ist.

In der Lastwechselphase III befindet sich der Servomotor 27 im Stillstand. Die Schaltventile S2, S4 und S5 werden umgesteuert, d. h. die Schaltventile S2 und S5 werden deaktiviert (Schaltstellung "0") / und das Schaltventil S4 wird aktiviert (Schaltstellung "I"). Auf diese Weise wird der erste Arbeitsraum 10 der Zylinder-Kolben-Anordnung 7 über das Schaltventil S4 mit der Druckseite 29 der

Hydraulikpumpe 5 in Strömungsverbindung gebracht. Der zweite Arbeitsraum 11 der Zylinder-Kolben-Anordnung 7 wird demgegenüber über das Druckbegrenzungsventil 30, das Schaltventil S3, den Strömungspfad bT des Schaltventils S5 und den Ölfilter 20 mit der Tankseite in

Strömungsverbindung gebracht.

Zum Kraftpressen (Phase IV) wird der Servomotor 27 mit seiner dem Pumpbetrieb der Hydraulikpumpe 5

entsprechenden Drehrichtung (Rechtslauf gemäß

Betriebszustand R*) in Betrieb gesetzt. Dieser

Betriebszustand der Schaltventile Sl bis S6 und des

Servomotors 27 wird auch über die anschließende

Haltephase (Phase V) aufrechterhalten.

Zum Dekomprimieren der in dem ersten Arbeitsraum 10 befindlichen Hydraulikflüssigkeit (Phase VI) wird der Servomotor 27 umgesteuert. Er dreht nun im Linkslauf, d. h. in seinem Bremsbetrieb L*, so dass

Hydraulikflüssigkeit gesteuert aus dem ersten Arbeitsraum 10 über das Schaltventil S4 und die (als Düse

ausgeführte) Drossel 31 in den Tank 2 gefördert wird. Am Ende der Dekompressionsphase werden die Schaltventile S4, S5 und S6 umgesteuert, d. h. die Schaltventile S4 und S6 werden deaktiviert ( Schaltzustand "0") und das

Schaltventil S5 wird aktiviert ( Schaltzustand "I")· Infolge seiner Beaufschlagung mit Steuerdruck über das Schaltventil S6 (Pfad Pb) wird das Nachsaugventil 15 geöffnet (entsperrt) . Und der zweite Arbeitsraum 11 der Zylinder-Kolben-Anordnung 7 ist über das Vordruckventil 32 und die beiden Schaltventile S3 und S2 (jeweils durch den mittels des Rückschlagventils abgesicherten Pfad) mit der Druckseite 29 der Hydraulikpumpe 5 verbunden. Durch Umsteuern des Servomotors 27 in Rechtslauf, d. h. Betrieb mit seiner dem Pumpbetrieb der Hydraulikpumpe

entsprechenden Drehrichtung (Betriebszustand R*) wird der Kolben 9 im Eil-Hub angehoben (Phase VII) . Bedarfsweise kann das Anheben des Kolbens 9 in zwei Teilphasen

unterteilt werden, indem dem Eil-Heben zunächst ein langsames Heben vorgeschaltet ist. Während dieser ersten Teilphase kann, bei noch nicht entsperrtem Nachsaugventil 15, die aus dem ersten Arbeitsraum 10 verdrängte

Hydraulikflüssigkeit über das Schaltventil S4 (Pfad aT) und den Ölfilter 20 in den Tank 2 abfließen.

Bei Erreichen des oberen Totpunktes (OT) geht der

Servomotor 27 in Stillstand über; und die Schaltventile Sl und S5 werden umgesteuert, so dass nun wieder

sämtliche Schaltventile deaktiviert sind (Haltephase VIII, analog der Haltephase I zu Beginn des Zyklus'; s. o . ) .

In der Haltephase I, VIII kann die Hydraulikpumpe 5 bedarfsweise in Betrieb genommen werden, um

Hydraulikflüssigkeit über das (geöffnete) Schaltventil Sl durch den Ölfilter 20 zu fördern. Optional kann sich an den Ölfilter 20, mit diesem in Reihe geschaltet, ein Ölkühler 33 anschließen.

Zu der in den Figuren 3 und 4 veranschaulichten Steuerung sind, um dies nur der Vollständigkeit halber zu erwähnen, im Rahmen der vorliegenden Erfindung ersichtlich diverse Variationen, Modifikationen und Abwandlungen möglich, ohne die durch die Ansprüche definierte Erfindung zu verlassen. Eine derartige Abwandlung besteht

beispielsweise in dem Ersatz von normal-offenen (NO) Ventilen durch normal-geschlossene (NG) Ventile und/oder umgekehrt .

In Fig. 3 ist veranschaulicht, dass die Schaltventile Sl, S2, S3, S4 und S6 mit einer Schaltstellungsüberwachung 34 ausgestattet sind. Diese kann - im Falle geringerer

Sicherheitsanforderungen - ggf. entfallen, wobei in diesem Fall auch das Schaltventil S3 entfallen kann.

Ist, wie oben erwähnt und in Fig. 3 veranschaulicht, ein optionaler Ölkühler 33 vorgesehen, so ist dieser

bevorzugt direkt außen an einer der Seitenwände des Tanks 2 angeordnet. Die Ölzufuhr zum Ölkühler 33 erfolgt dabei über eine - innerhalb des Tanks 2 verlegte Leitung, welche mit einem an dem Flansch- und Anschlussblock 16 vorgesehenen Kühlstromanschluss verbunden ist, welcher seinerseits über einen - den Flansch- und Anschlussblock 16 durchsetzenden - Kanal und eine an der ersten

Flanschfläche 19 vorgesehene Kühlstrom-Schnittstelle mit einem Kühlstrom-Anschluss des Ventilblocks 6

kommuniziert . Das durch die Figuren 5 bis 7 dokumentierte zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erklärt sich - aufgrund der bestehenden Parallelen bzw.

Übereinstimmungen - im erheblichen Umfang durch die vorstehenden Erläuterungen zu dem von den Figuren 1 bis 4 betroffenen ersten Ausführungsbeispiel. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird insoweit auf letztere verwiesen. Besonders hinzuweisen ist aber auf die maßgeblichen, nachstehend thematisierten Abweichungen wie folgt:

Der Flansch- und Anschlussblock 16' ist nicht in dem Tank angeordnet, sondern vielmehr (vollständig) außerhalb des Tanks 2 ' . Er befindet sich nämlich unterhalb des Tanks 2', d. h. unterhalb von dessen Boden 14. Anders als nach dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem ein selbständig funktionstüchtiges Nachsaugventil in eine Aussparung bzw. einen Durchbruch des Flansch- und Anschlussblock

eingesetzt ist, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5-7 das Nachsaugventil 15' in dem Sinne in den Flansch- und Anschlussblock 16' integriert, als letzterer selbst das funktionsnotwendige Ventilgehäuse bildet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise. Ferner entfällt die nach dem ersten Ausführungsbeispiel erforderliche doppelte Flanschanbindung (einerseits des Flansch- und Anschlussblocks 16 und andererseits des Nachsaugventils 15) von Komponenten an die Zylinder- Kolben-Anordnung .

Weiterhin ist in Fig. 6 erkennbar, dass die bei dem ersten Ausführungsbeispiel in der Dekompressionsphase wirksame, mit der Hydraulikpumpe funktional in Reihe geschaltete Drossel entfallen ist. Hiermit im

Zusammenhang steht die (beim zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehene) druckabhängige Regelung der Dekompression durch entsprechende Ansteuerung der Hydraulikpumpe 5 im Bremsbetrieb durch die Steuerung, zu welchem Zweck das Signal eines den Hydraulikdruck im ersten hydraulischen Arbeitsraum erfassenden Drucksensors 34 auf die Steuerung geschaltet ist.

Anders gestaltet ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch die Filterung der Hydraulikflüssigkeit. Hier ist eine Filtereinheit 35 dergestalt vorgesehen, dass im Pumpbetrieb der Hydraulikpumpe 5 die gesamte von

letzterer geförderte Hydraulikflüssigkeit durch den

Filter 20' gereinigt wird. Nur bei Verstopfung des

Filters 20' strömt die von der Hydraulikpumpe 5'

geförderte Hydraulikflüssigkeit über den "kleinen" Bypass 36, in dem das Rückschlagventil 37 wie ein

Druckbegrenzungsventil wirkt und bei beladenem bzw.

verstopften Filter 20' öffnet, um einem Filterbruch vorzubeugen. Im Bremsbetrieb der Hydraulikpumpe 5' strömt die Hydraulikflüssigkeit über den "großen" Bypass 38 an der Filtereinheit 35 vorbei.

Infolge der vorstehend beschriebenen Ausführung der

Filterung der Hydraulikflüssigkeit ist weiterhin

teilweise die Funktion des bei dem ersten

Ausführungsbeispiel vorgesehenen Schaltventils Sl entfallen; denn es gibt bei dem zweiten

Ausführungsbeispiel keinen reinen Umwälz-Filterbetrieb mehr. Damit könnte das zweite Ausführungsbeispiel mit einem Schaltventil weniger auskommen als das erste

Ausführungsbeispiel. Allerdings ist, wie Fig. 6 zeigt, aus Sicherheitsgründen ein Absperrventil S7

hinzugekommen. Dieses sperrt in seiner nicht-bestromten Stellung die Hydraulikpumpe 5 von der weiteren Ventilanordnung ab und verhindert auf diese Weise unbeabsichtigten Druckaufbau im System.

Hinzuweisen ist schließlich auf den Wegfall eines gesonderten Ölkühlers; denn ein solcher ist bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich .