Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem, insbesondere ein hydraulisches Antriebssystem für den Betrieb eines hydraulischen Zylinders in einem ersten Bewegungsprofil und in einem zweiten Bewegungsprofil. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung des hydraulischen Antriebssystems zur Steuerung eines hydraulischen Zylinders in einem Pressensystem.

Hydraulische Antriebssysteme werden in vielen Arten von industriellen Anwendungen eingesetzt. So finden sich gattungsgemäße hydraulische Antriebssysteme in Anlagen der Umformtechnik umfassend Pressen, wie beispielsweise Tiefziehpressen, Abkantpressen, Schmiedepressen, Biegemaschinen, Prägepressen, Walzanlagen sowie im Allgemeinen Maschinenbau.

In der Druckschrift DE 10 2012 013 098 B4 wird ein elektrohydrostatisches Antriebssystem für den Einsatz an einer Abkantpresse vorgeschlagen. Das in der genannten Druckschrift vorgeschlagene Antriebssystem weist eine speziell ausgebildete 3-Flächen-Zylinder-Kolben-Einheit auf, die mittels einer über einen Elektromotor drehzahlvariabel angetriebene 2-Quadranten-Hydromaschine im Zusammenspiel mit einer vorgespannten Speichereinheit verschiedene Arbeitspunkte anfahren kann. Das vorgeschlagene elektrohydrostatische Antriebssystem weist den Nachteil auf, dass aufgrund der speziellen, komplexen und nicht veränderlichen Größe der Zylinder-Kolben-Einheit die notwendige Flexibilität für den Abkantpressenhersteller nicht gegeben ist und des Weiteren die Wartung des elektrohydrostatischen Antriebsystems durch die Verwendung eines vorgespannten Systems erheblich erschwert ist.

Die genannten Probleme wurden erkannt und durch die Druckschrift DE 10 2016 118 853 B3 aufgegriffen. In der Druckschrift DE 10 2016 118 853 B3 wird eine Lösung vorgeschlagen, die eine mittels eines Elektromotors drehzahlvariabel angetriebene 2-Quadranten-Hydromaschine im Zusammenspiel mit einer drucklosen

Speichereinrichtung beinhaltet. Durch diese Lösung werden die o.g. Probleme gelöst.

Allerdings ergeben sich für bestimmte Anwendungsfälle weitere Problemfelder, welche durch die vorliegende Erfindung adressiert werden. Insbesondere ist für diese Lösung ein hoher Einsatz an hydraulischer Schaltventile notwendig, was sich in negativer Weise auf die Effizienz und Produktivität des Antriebssystems auswirkt. Zudem wird durch die erhöhte Anzahl an Schaltventilen, der Aufbau und die Ansteuerungslogik entsprechend komplexer. Ferner wird durch die notwendige Androsselung des stangenseitigen Durchflusses während des Lastgangs die Effizienz erheblich verschlechtert.

Eine der Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe kann somit darin bestehen, die im Stand der Technik erkannten Nachteile wenigstens teilweise zu beheben und ein hydraulisches Antriebssystem bereitzustellen, bei dem ein hydraulischer Zylinder mit unterschiedlichen Flächen aus einem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir heraus effizient betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt durch ein hydraulisches Antriebssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des hydraulischen Antriebssystems ergeben sich aus den Unteransprüchen zu dem hydraulischen Antriebssystem.

Erfindungsgemäß weist das hydraulische Antriebssystem für den Betrieb eines hydraulischen Zylinders in einem ersten Bewegungsprofil und in einem zweiten Bewegungsprofil einen hydraulischen Zylinder mit einer ersten Zylinderkammer und einer zweiten Zylinderkammer auf.

Der hydraulische Zylinder ist vorzugsweise als wenigstens ein Differentialzylinder ausgebildet. Alternativ kann der hydraulische Zylinder als wenigstens ein Differentialzylinder mit zwei Kolbenstangen ausgebildet sein, welche einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die erste Zylinderkammer und die zweite Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders können sowohl jeweils als die Ringseite, als auch als die Kolbenseite des hydraulischen Zylinders ausgebildet sein. Weiterhin weist das hydraulische Antriebssystem ein erstes fluidhydraulischen Reservoir auf. Zudem weist das fluidhydraulische Antriebssystem eine hydraulische Antriebseinheit mit einer ersten Hydromaschine auf. Die erste Hydromaschine weist einen ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf. Weiterhin weist die hydraulische Antriebseinheit eine zweite Hydromaschine mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss auf.

Weiterhin weist das hydraulische Antriebssystem wenigstens ein erstes steuerbares Ventil und ein zweites steuerbares Ventil auf. Das erste steuerbare Ventil schafft in Abhängigkeit eines Bewegungsprofils eine fluidhydraulische Verbindung zwischen der ersten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders und dem ersten fluidhydraulischen Reservoir. Das zweite steuerbare Ventil schafft in Abhängigkeit des Bewegungsprofils eine fluidhydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss der zweiten Hydromaschine und der zweiten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders oder alternativ mit dem ersten Anschluss der ersten Hydromaschine.

Weiterhin sind die erste Hydromaschine und die zweite Hydromaschine mechanisch miteinander verbunden und werden gemeinsam von einem drehzahlvariablen Antrieb betrieben. Der drehzahlvariable Antrieb kann als ein drehzahlvariabler und/oder drehrichtungsvariabler Elektromotor ausgebildet sein. Im Wesentlichen bestehen drehzahlvariable Antriebe aus einem elektrischen Motor, wenigstens einer Hydraulikpumpe, beispielsweise wenigstens einer 2x2Q-Pumpeneinheit und einem Frequenzumrichter, der eine Motordrehzahl oder eine Motormomentenregelung beinhaltet. Beispielsweise liefert eine elektrisch angetriebene Konstantpumpe einen bedarfsorientierten Volumenstrom, um je nach Aufgabe Druck, Kraft, Geschwindigkeit, Position oder Leistung an einem Zylinder zu regeln.

Zudem ist der zweite Anschluss der ersten Hydromaschine und der erste Anschluss der zweiten Hydromaschine mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir fluidhydraulisch verbunden.

Gemäß der Erfindung ist im ersten Bewegungsprofil die Zylinderkammer mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir fluidhydraulisch verbunden und die zweite Zylinderkammer ist mit dem zweiten Anschluss der zweiten Hydromaschine fluidhydraulisch verbunden. Gemäß der Erfindung ist im zweiten Bewegungsprofil der erste Anschluss der ersten Hydromaschine mit dem zweiten Anschluss der zweiten Hydromaschine verbunden.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einem ersten Bewegungsprofil und unter einem zweiten Bewegungsprofil ein Eilgang und ein Kraftgang zu verstehen. Insbesondere kann der hydraulische Zylinder in einem Eilgang und in einem Kraftgang verfahren werden. Unter dem Eilgang versteht man die schnelle Positionsbewegung des hydraulischen Zylinders beim Verfahren in Richtung des Werkstückes, als auch in entgegengesetzter Richtung, vom Werkstück weg. Unter dem Kraftgang versteht man eine kraftvolle Positionsbewegung des hydraulischen Zylinders beim Verfahren in Richtung des Werkstückes bzw. umfasst die Richtung die ausfahrende Richtung des hydraulischen Zylinders. Im Kraftgang wird bei einem bestimmten Fluiddruck mehr Kraft zur Verfügung gestellt, beinhaltet aber eine kleinere Verfahrgeschwindigkeit des hydraulischen Zylinders. Im Eilgang steht bei dem gleichen bestimmten Fluiddruck weniger Kraft zur Verfügung, der hydraulische Zylinder führt allerdings eine Positionsänderung mit höherer Geschwindigkeit aus. Dies ist umgesetzt durch eine Änderung der wirksamen bzw. aktiven Flächen des hydraulischen Zylinders.

In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße hydraulische Antriebssystem für Umformmaschinen, wie beispielsweise Abkantpressen eingesetzt werden. Es können alle für den Einsatz an Abkantpressen notwendigen Prozessphasen, umfassend Eilgang aufwärts/abwärts und Kraftgang aufwärts/abwärts umgesetzt werden. Das hydraulische Antriebssystem ermöglicht den Einsatz von Differentialzylindern mit beliebigen Flächenverhältnissen. Der technische Aufbau und die Ansteuerung des hydraulischen Antriebssystems sind aufgrund des Einsatzes von nur einem notwendigen Schaltventil effizienter und einfacher ausgestaltet und somit auch ökonomischer. Notwendige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten am hydraulischen Antriebssystem sind einfacher und schneller durch die Verwendung eines nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoirs (Tanks) ausführbar.

In einer ersten Ausführungsform umfasst das hydraulische Antriebssystem ferner ein Druckbegrenzungsventil. Das Druckbegrenzungsventil ist zwischen der zweiten Zylinderkammer und dem fluidhydraulischen Reservoir fluidhydraulisch angeschlossen. Somit kann das Fluid in das fluidhydraulische Reservoir zurückgeführt werden. Das Druckbegrenzungsventil (DBV) dient der Absicherung des Kammerdrucks der zweiten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders, so dass dieser nicht einen bestimmten Druck übersteigt. Bei zu hohem Druck wird das Fluid in das fluidhydraulische Reservoir zurückgeführt. Insbesondere dient das Druckbegrenzungsventil zur Druckabsicherung der Ringseite im Kraftgang.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Hydromaschinen aus einer Gruppe von Pumpen ausgewählt, welche wenigstens eine Verdrängerpumpe aufweist. Hierbei kann die Hydromaschine beispielsweise als eine Axialkolbenpumpe, Radialkolbenpumpe oder Flügelzellenpumpe, Zahnradpumpe, Spindelpumpe und dergleichen ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform ist das erste fluidhydraulische Reservoir als ein nicht vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir ausgebildet. Das Reservoir ist dazu ausgebildet, zusätzliches Hydraulikfluid für das hydraulische Antriebssystem entsprechend eines Bedarfes zuzuführen. Über das fluidhydraulische Reservoir kann das Pendelvolumen des hydraulischen Zylinders, insbesondere des wenigstens einen Differentialzylinders gespeichert bzw. bereitgestellt werden. Zudem wird über das fluidhydraulische Reservoir die Kompressionsmenge bereitgestellt. Weiterhin vorteilhaft ist, dass die Baugröße vermindert mit Bezug auf ein vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir ausgelegt werden kann. Dies spiegelt sich in einfacher und kostengünstigeren Wartungseinheiten wider. Ohne die Notwendigkeit von Spezialwerkzeugen, kann eine Wartung des Antriebssystems erfolgen. Zudem ist das nicht vorgespannte fluidhydraulische Reservoir Sicherheitstechnisch sicherer, da im abgeschalteten Zustand des Antriebssystems, keine Energie mehr gespeichert ist, so wie das gegensätzlich bei einem vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir der Fall wäre.

In einer weiteren Ausführungsform steht das zweite steuerbare Ventil über eine Vorsteuerleitung mit der ersten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders in fluidhydraulischer Verbindung zum Schalten der Schaltstellung. Die Vorsteuerleitungen stellen in dieser Ausführungsform eine hydraulische Leitung dar, die in ihrer Ausgestaltung des Querschnitts kleiner sind als die weiteren hydraulischen Leitungen des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems. Über die Vorsteuerleitungen wird der Druck von der ersten Zylinderkammer abgegriffen. Sobald Druck an der ersten Zylinderkammer anliegt, wird das zweite steuerbare Ventil angesprochen und schaltet entsprechend. Die Schaltstellung des zweiten steuerbaren Ventils wird geändert.

In einer weiteren Ausführungsform steht das erste steuerbare Ventil über eine Vorsteuerleitung mit der zweiten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders zum Schalten der Schaltstellung in fluidhydraulischer Verbindung. Die Vorsteuerleitungen stellen in dieser Ausführungsform eine hydraulische Leitung dar, die in ihrer Ausgestaltung des Querschnitts kleiner sind als die weiteren hydraulischen Leitungen des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebssystems. Über die Vorsteuerleitungen wird der Druck von der zweiten Zylinderkammer abgegriffen. Sobald der Druck an der zweiten Zylinderkammer anliegt, wird das erste steuerbare Ventil angesprochen und schaltet entsprechend. Die Schaltstellung des zweiten steuerbaren Ventils wird geändert.

In einer weiteren Ausführungsform schaltet das erste steuerbare Ventil durch ein empfangenes Steuersignal die Schaltstellung. In einer weiteren Ausführungsform schaltet das zweite steuerbare Ventil durch ein empfangenes Steuersignal die Schaltstellung. In vorteilhafter Weise können auch steuerbare Ventile verwendet werden, die über ein elektrisches Signal angesprochen werden. Insbesondere wechselt das erste steuerbare Ventil und das zweite steuerbare Ventil seine Schaltstellung, wenn ein elektrisches Signal angelegt wird. Das elektrische Signal kann von einer Computereinheit, einer speicherprogrammierbaren Steuerung und/oder einem Mikrocontroller bereitgestellt werden. Das elektrische Signal (Steuersignal) kann beim Anliegen des Signals einen Wechsel der Schaltstellung bewirken. Alternativ kann das Abschalten und somit ein nicht Vorhandensein des elektrischen Signals einen Wechsel der Schaltstellung bewirken. In diesem Fall erfolgt die Rückstellung des Ventils über eine Rückstellfeder. Weiterhin kann ein mit Druckluft zurück geschaltetes Ventil vorgesehen sein.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der hydraulische Zylinder eine erste Hydraulikzylinderfläche und eine zweite Hydraulikzylinderfläche. Der hydraulische Zylinder ist vorzugsweise als wenigstens ein Differentialzylinder ausgebildet. Die erste Hydraulikzylinderfläche und die zweite Hydraulikzylinderfläche sind unterschiedlich. In der Regel werden Differentialzylinder eingesetzt, die mit nur einer Kolbenstange ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise zu einer verkürzten Baulänge führen, zu einer größeren erzielbaren Kraft auf der Kolbenseite und zu einem vereinfachten Dichtungsaufbau am Hydraulikzylinder. Es ist bekannt, dass ca. 80% der in der Praxis eingesetzten Hydraulikzylinder als Differentialzylinder ausgebildet sind.

In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das hydraulische Antriebssystem ein drittes Ventil. Das dritte Ventil ist zwischen der zweiten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders und dem zweiten steuerbaren Ventil geschaltet. In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das hydraulische Antriebssystem ein viertes Ventil. Das vierte Ventil ist zwischen der zweiten Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders und einem zweiten hydraulischen Fluidreservoir geschaltet. Über das dritte Ventil und das vierte Ventil kann Fluid aus der zweiten Zylinderkammer beim Ausfahren des hydraulischen Zylinders dem fluidhydraulischen Reservoir zugeführt und gespeichert werden. Das gespeicherte Fluid kann zur Rekuperation eingesetzt werden. Beim Aufwärtsfahren des hydraulischen Zylinders kann die gespeicherte Energie eingesetzt werden. Ferner kann die im fluidhydraulischen Reservoir gespeicherte Energie in elektrische Energie über die Hydromaschine mit dem angeschlossenen elektrischen Antrieb gewandelt werden.

In einer weiteren Ausführungsform ist das zweite fluidhydraulische Reservoir als ein vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir ausgebildet. Insbesondere ist unter einem vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir ein geschlossenes Reservoir zu verstehen, bei dem innerhalb des Reservoirs ein anderer Druck vorliegt mit Bezug auf den Außendruck. Der im vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir vorliegende Druck kann rekuperiert werden. Somit kann Energie rückgewonnen bzw. der Energieverbrauch reduziert werden. Die Erfinder haben hierbei eine Reduzierung des Energieverbrauchs um bis zu 20%, je nach Arbeitszyklus und im Vergleich zu Systemen ohne die erfindungsgemäße Ausgestaltung, ermittelt.

In einer weiteren Ausführungsform weist das vorgespannte fluidhydraulische Reservoir einen Druck auf, der größer ist als der aus der Masse und der bewegten und aktiv auf den hydraulischen Zylinder wirkenden Masse und der Zylinderfläche, insbesondere der Ringseite des hydraulischen Zylinders resultierende Druck. Das Druckniveau sollte so niedrig wie möglich sein, aber zu mindestens einen Druck bereitstellen, so dass die wirksame Masse des hydraulischen Zylinders ausgeglichen werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform sind das dritte Ventil und das vierte Ventil als ein 2/2-Wege-Ventil ausgebildet. Über das dritte Ventil und das vierte Ventil kann ein Speichern des Fluids in dem zweiten fluidhydraulischen Reservoir und eine Rekuperation geschaltet werden. In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Hydromaschine und die zweite Hydromaschine einen Hochdruckanschluss und einen Niederdruckanschluss auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die erste Hydromaschine ein größeres Fördervolumen als die zweite Hydromaschine auf. In einer weiteren Ausführungsform weisen sowohl die erste Hydromaschine als auch die zweite Hydromaschine einen Druckanschluss und einen Sauganschluss auf. Über den Sauganschluss können die erste Hydromaschine und die zweite Hydromaschine hydraulisches Fluid aus dem fluidhydraulischen Reservoir, insbesondere aus einem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir ansaugen. In vorteilhafterweise ist die erste Hydromaschine in Bezug auf die zweite Hydromaschine als die Hydromaschine mit dem größeren Fördervolumen ausgebildet. Durch das größere Fördervolumen und dem Anschluss an die erste Zylinderkammer (Kolbenseite) mit der größten Fläche kann ein Teil des Volumenstroms abgegriffen und über das zweite steuerbare Ventil der zweiten Hydromaschine zur Verfügung stellen werden, so dass diese nicht aus dem fluidhydraulischen Reservoir Fluid entnehmen muss. Insbesondere wird hierbei einer Kavitation der zweiten Hydromaschine vorgebeugt.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein hydraulisches Antriebssystem zur Steuerung eines hydraulischen Zylinders in einem Pressensystem.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombination von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserung oder Ergänzung zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert, wobei darauf hingewiesen wird, dass durch diese Beispiele Abwandlungen beziehungsweise Ergänzungen, wie sie sich für den Fachmann unmittelbar ergeben, mit umfasst sind. Darüber hinaus stellen diese bevorzugten Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung in der Art dar, dass Abwandlungen und Ergänzungen im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche, und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des hydraulischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des hydraulischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des hydraulischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung in Verwendung zur Steuerung eines hydraulischen Zylinders in einem Abkantpressensystem.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem 100 ist dazu ausgebildet, um in einem ersten Bewegungsprofil und in einem zweiten Bewegungsprofil betrieben zu werden. In dem ersten Bewegungsprofil ist die Bewegungsgeschwindigkeit beim Ausfahren und Einfahren des hydraulischen Zylinders 10 größer als im zweiten Bewegungsprofil.

Das hydraulische Antriebssystem 100 umfasst einen hydraulischen Zylinder 10. Der hydraulische Zylinder 10 weist eine erste Zylinderkammer 11 (Kolbenseite) und eine zweite Zylinderkammer 12 (Ringseite) auf. Der hydraulische Zylinder 10 weist eine erste Hydraulikzylinderfläche und eine zweite Hydraulikzylinderfläche auf. Die erste Hydraulikzylinderfläche und die zweite Hydraulikzylinderfläche sind unterschiedlich ausgebildet. Der hydraulische Zylinder 10 ist vorzugsweise als wenigstens ein Differentialzylinder ausgebildet.

Ferner ist ein fluidhydraulisches Reservoir 50 vorgesehen. Das fluidhydraulische Reservoir 50 weist fluidhydraulische Verbindungen zu einer ersten Hydromaschine 21 und zu einer zweiten Hydromaschine 24 auf.

Ferner weist das hydraulische Antriebssystem 100 eine hydraulische Antriebseinheit 20 auf. Die hydraulische Antriebseinheit 20 beinhaltet die erste Hydromaschine 21 und die zweite Hydromaschine 24. Die erste Hydromaschine 21 weist einen ersten Anschluss 22 und einen zweiten Anschluss 23 auf. Die zweite Hydromaschine 24 weist einen ersten Anschuss 25 und einen zweiten Anschluss 26 auf. Die Anschlüsse der ersten Hydromaschine 21 und der zweiten Hydromaschine 24 können als ein Hochdruckanschluss und ein Niederdruckanschluss ausgebildet sein. Insbesondere sind der erste Anschluss 22 der ersten Hydromaschine 21 und der zweite Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 als ein Hochdruckanschluss ausgebildet. Der zweite Anschluss 23 der ersten Hydromaschine 21 und der erste Anschluss 25 der zweiten Hydromaschine 24 sind als ein Niederdruckanschluss ausgebildet. In einer Ausführungsform weisen die erste Hydromaschine 21 und die zweite Hydromaschine 24 unterschiedliche Fördervolumen auf. Bevorzugt weist die erste Hydromaschine 21 ein höheres Fördervolumen als die zweite Hydromaschine 24 auf. Die erste Hydromaschine 21 und die zweite Hydromaschine 24 sind mechanisch miteinander verbunden.

Insbesondere können die erste Hydromaschine 21 und die zweite Hydromaschine 24 mechanisch über eine Welle miteinander verbunden (gekoppelt) sein. Die erste Hydromaschine 21 und die zweite Hydromaschine 24 werden gemeinsam von einem drehzahlvariablen Antrieb I der hydraulischen Antriebseinheit 20 betrieben. Der drehzahlvariable Antrieb TI kann als ein drehzahlvariabler oder drehrichtungsvariabler Elektromotor ausgebildet sein. Im Wesentlichen bestehen drehzahlvariable Antriebe TI aus einem elektrischen Motor, einer Hydraulikpumpe und einem Frequenzumrichter, dessen Software die Motordrehzahl stellt. Ferner kann über den Frequenzumrichter die Drehrichtung des Antriebs TI vorgegeben werden. Somit können ein Einfahren und Ausfahren des hydraulischen Zylinders 10 bereitgestellt werden. Das hydraulische Antriebssystem 100 weist weiterhin ein erstes steuerbares Ventil 30 auf. Das erste steuerbare Ventil 30 kann in Abhängigkeit eines Bewegungsprofils eine fluidhydraulische Verbindung zwischen der ersten Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 und dem ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 schaffen. Das erste steuerbare Ventil 30 weist eine Vorsteuerleitung 31 auf. Die Vorsteuerleitung 31 kann als eine hydraulische Vorsteuerleitung oder als eine elektrische Vorsteuerleitung ausgebildet sein. Durch ein Beschälten der Vorsteuerleitung 31 kann ein Schaltzustandswechsel des ersten steuerbaren Ventils 30 erfolgen.

Das hydraulische Antriebssystem 100 weist weiterhin ein zweites steuerbares Ventil 60 auf. Das zweite steuerbare Ventil 60 kann in Abhängigkeit des Bewegungsprofils eine fluidhydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 und der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 schaffen. Alternativ kann das zweite steuerbare Ventil 60 eine fluidhydraulische Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 mit dem ersten Anschuss 22 der Hydromaschine 21 schaffen. Ferner kann über das zweite steuerbare Ventil 60 das Bewegungsprofil angewählt werden. Es ist vorgesehen das erfindungsgemäße Antriebssystem in einem Modus Bump Bending zu betreiben. Über diesen Modus kann bspw. ein glatter, weiter Radius in einem dicken, hochfesten Blech hergestellt werden. Dies stellt hierbei hohe technische Anforderungen an das hydraulische Antriebssystem 100 dar, da so eine Höckerbiegung aus Dutzenden von Biegungen, die vom Bremsstempel jeweils um ein paar Grad gebogen werden, besteht. Die dutzenden von Biegungen werden durch kleine Auf- und Abwärtsbewegungen des hydraulischen Zylinders 10 umgesetzt.

Hierzu wird beim Abwärtsfahren des hydraulischen Zylinders 10 eine fluidhydraulische Verbindung zwischen der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 und dem vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir 90 geschaffen. Ferner ist der zweite Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 mit dem ersten Anschluss 22 der Hydromaschine 21 fluidhydraulisch verbunden. Der hydraulische Zylinder 10, insbesondere die Kolbenstange des hydraulischen Zylinders 10 bewegt sich mit einer gleichmäßigen Auf- und Abwärtsbewegung (Bump Bending). Das zweite steuerbare Ventil 60 weist eine Vorsteuerleitung 61 auf. Die Vorsteuerleitung 61 kann als eine hydraulische Vorsteuerleitung oder als eine elektrische Vorsteuerleitung ausgebildet sein. Durch ein Beschälten der Vorsteuerleitung 61 kann ein Schaltzustandswechsel des zweiten steuerbaren Ventils 60 erfolgen.

Es ist vorgesehen, dass der zweite Anschluss 23 der ersten Hydromaschine 21 und der erste Anschluss 25 der zweiten Hydromaschine mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 fluidhydraulisch verbunden sind. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das fluidhydraulische Reservoir 50 als ein nicht vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir ausgebildet ist.

Es ist ferner vorgesehen, dass in einem ersten Bewegungsprofil die erste Zylinderkammer 11 mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 fluidhydraulisch verbunden ist. Insbesondere ist die erste Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 über das erste steuerbare Ventil 30 mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 fluidhydraulisch verbunden. Zudem ist die zweite Zylinderkammer 12 mit dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 fluidhydraulisch verbunden. Insbesondere ist die zweite Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 über das zweite steuerbare Ventil 60 mit dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 fluidhydraulisch verbunden.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass in einem zweiten Bewegungsprofil der erste Anschluss 22 der ersten Hydromaschine 21 mit dem zweiten Anschuss 26 der zweiten Hydromaschine 24 verbunden, insbesondere fluidhydraulisch verbunden ist. Ferner wird im zweiten Bewegungsprofil das erste steuerbare Ventil 30 so geschaltet, dass keine fluidhydraulische Verbindung zum ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 besteht.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem 100 weist die gleichen Komponenten wie die Ausführungsform dargestellt in der Fig. 1 auf. Ferner weist das hydraulische Antriebssystem 100 gemäß der Fig. 2 ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 63 auf. Das Druckbegrenzungsventil 63 weist eine fluidhydraulische Verbindung zum fluidhydraulischen Reservoir 50 auf. Über die fluidhydraulische Verbindung zum fluidhydraulischen Reservoir 50 kann Fluid in das fluidhydraulische Reservoir 50 überführt werden. Das Druckbegrenzungsventil 63 stellt in der Ausführungsform eine vorteilhafte Ausgestaltung in dem hydraulischen Antriebssystem loo dar. Mit dem Druckbegrenzungsventil 63 wird der maximal zulässige Fluiddruck begrenzt, um das hydraulischen Antriebssystem 100 und insbesondere den hydraulischen Zylinder 10 gegen zu hohen Druck abzusichern (Überdruckabsicherung) und Schäden zu vermeiden. Übersteigt der Druck im hydraulischen Antriebssystem 100 einen gewünschten (eingestellten) Wert, bspw. durch eine Feder im DBV, ermöglicht das DBV einen Abfluss des Fluid aus der Fluidverbindung in das fluidhydraulische Reservoir 50. In der Regel kann mit einem derartigen DBV der maximal zulässige Pumpen- bzw. Systemdruck gegen Überschreitung abgesichert werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das hydraulische Antriebssystem 100 weist die gleichen Komponenten wie die Ausführungsform dargestellt in der Fig. 1 auf. Ferner weist das hydraulische Antriebssystem 100 gemäß der Fig. 3 ein drittes Ventil 70 auf. Das dritte Ventil 70 ist zwischen der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 und dem zweiten steuerbaren Ventil 60 geschaltet. Zudem weist die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des hydraulischen Antriebssystem 100 ein viertes Ventil 80 auf. Das vierte Ventil 80 ist zwischen der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 und einem zweiten fluidhydraulischen Reservoir 90 geschaltet. Das zweite fluidhydraulische Reservoir 90 kann als ein vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir 90 ausgebildet sein. Insbesondere kann das von der Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 abgegebenes Fluid, bei entsprechender Schaltstellung des dritten Ventils 70 und des vierten Ventils 80, in das vorgespannte fluidhydraulisches Reservoir 90 abgeführt werden. In vorteilhafter Weise wird somit Prozessenergie, insbesondere die in der Ringseite vorhandene Energie bei der Abwärtsbewegung des hydraulischen Zylinders 10 in das vorgespannte fluidhydraulisches Reservoir 90 abgeführt und kann bei Bedarf rekuperiert werden. Die in Form von unter druckstehendem Fluid gespeicherte Energie kann für die Aufwärtsbewegung des hydraulischen Zylinders 10 eingesetzt werden. Somit kann der Energieverbrauch des hydraulischen Systems 100 reduziert werden. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems 100 gemäß der vorliegenden Erfindung in Verwendung zur Steuerung eines hydraulischen Zylinders 10 in einem Pressensystem, beispielsweise in einem Abkantpressensystem. Bezugszeichen 200 bezeichnet das Pressensystem. Bei der Verwendung von Abkantpressensystemen wird ein zu behandelndes Blech zwischen eine Matrize mit V-förmiger Öffnung und einem hydraulischen Zylinder 10 mit einem kegelförmigen Werkstück platziert. Senkt sich der hydraulischen Zylinder 10 mit einer bestimmten Kraft, wird das Werkstück in die Öffnung gepresst und auf den erforderlichen Winkel gebogen.

Ferner ist das in der Ausführungsform der Fig. 4 dargestellte erste steuerbare Ventil 30 als ein steuerbares Rückschlagventil 30 dargestellt. Das steuerbare Rückschlagventil 30 weist einer erste Schaltstellung „gesperrt" und einer zweite Schaltstellung „offen" auf. In der zweiten Schaltstellung kann Fluid aus dem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir 50 entweichen. Das steuerbare Rückschlagventil 30 steht in der mit der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform über eine Vorsteuerleitung 31 mit der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 in fluidhydraulischer Verbindung zum Schalten der Schaltstellung. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Schaltstellung über ein empfangenes Steuersignal 31, insbesondere ein elektrisches Steuersignal 31, die Schaltstellung geschaltet werden.

Ferner ist das zweite steuerbare Ventil 60 als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet. Das 3/2-Wegeventil weist eine erste und eine zweite Schaltstellung auf. Eine erste Schaltstellung stellt eine fluidhydraulische Verbindung zwischen der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 und dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 bereit (vgl. Fig. 4). Eine zweite Schaltstellung schafft eine fluidhydraulische Verbindung zwischen einer ersten Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinder 10 und dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24. In der Fig. 4 steht das zweite steuerbare Ventil 60 über eine Vorsteuerleitung 61 mit der ersten Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 in fluidhydraulischer Verbindung zum Schalten der Schaltstellung. In einer alternativen Ausgestaltung kann das zweite steuerbare Ventil 60 auch über ein elektrisches Signal geschaltet werden. Weiterhin weist das steuerbare Ventil 60 in der dargestellten Ausführungsform eine Federrückstellung auf. Es kann alternativ auch eine Impulsrückstellung vorgesehen sein.

Weiterhin sind das dritte Ventil 70 und das vierte Ventil 80 als ein 2/2-Wegeventil ausgebildet. Das dritte Ventil 70 und das vierte Ventil 80 weisen zwei Schaltstellungen auf, in denen jeweils das Ventil in eine Richtung gesperrt und geöffnet ist. Das dritte Ventil 70 und das vierte Ventil 80 können elektrisch und hydraulisch geschaltet werden und weisen in der dargestellten Ausführungsform eine Federrückstellung auf.

In der Grundstellung des dritten Ventils 70 und des vierten Ventils 80 (vgl. Fig. 4) kann hydraulisches Fluid in das vorgespannte fluidhydraulische Reservoir 90 überführt werden.

Weiterhin ist in der Ausführungsform der Fig. 4 ein Rückschlagventil 40 vorgesehen. Das Rückschlagventil 40 weist eine hydraulische Verbindung zu dem Knotenpunkt zwischen dem zweiten Anschluss 23 der ersten Hydromaschine 21 und dem ersten Anschluss 25 der zweiten Hydromaschine 24 und dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24, sowie zum ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 auf. Das Rückschlagventil 40 ist ein Sicherheitsventil für die zweite Hydromaschine 24 und unterbindet die Kavitation der zweiten Hydromaschine 24. Dies ist gerade dann von Vorteil, wenn in einer alternativen Ausführungsform, das fluidhydraulische Reservoir 50 als ein vorgespanntes fluidhydraulisches Reservoir 50 ausgebildet ist.

Das hydraulische Antriebssystem 100 ist für einen Betrieb des hydraulischen Zylinders 10 in einem ersten Bewegungsprofil und in einem zweiten Bewegungsprofil vorgesehen. Bevorzugt ist die Bewegungsgeschwindigkeit des hydraulischen Zylinders 10 in dem während des ersten Bewegungsprofils größer als während der Bewegung unter Anwendung des zweiten Bewegungsprofils. Unter Anwendung des zweiten Bewegungsprofil ist das Bereitstellen einer Kraftbewegung am größten.

Im ersten Bewegungsprofil ist die erste Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 mit dem ersten fluidhydraulischen Reservoir 50 fluidhydraulisch verbunden. Ferner ist der Anschluss 22 der ersten Hydromaschine 21 mit der ersten Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 verbunden. Während des ersten Bewegungsprofils im Abwärtsgang des hydraulischen Zylinders 10 pumpt die erste Hydromaschine 21 Fluid in die ersten Zylinderkammer 11. Da das Volumen der Kolbenseite größer ist als das Volumen der Ringseite und somit weiteres Fluid notwendig ist, kann über das Rückschlagventil 30 Fluid von der Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinders 10 aus dem nicht vorgespannten Reservoir 50 angesaugt werden. Ferner ist die zweite Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders 10 mit dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 fluidhydraulisch über das Ventil 60 verbunden. Das dem hydraulischen Zylinder 10 entnommene Fluid wird der Zylinderkammer 11 über die erste Hydromaschine 21 und der zweiten Hydromaschine 24 zugeführt.

Das erste Bewegungsprofil, wie bisher dargestellt, kann in einer Ausführungsform ebenfalls für den Aufwärtsgang des hydraulischen Zylinders 10 eingesetzt werden. Die Schaltstellung der beteiligten Ventile bleibt bestehen und nur die Drehrichtung des Antriebs I ändert sich. Hierzu wird das überschüssige Fluid, welches durch die Ringseite nicht aufgenommen werden kann (Kolbenseite weist eine größere Fläche und somit mehr Volumen auf), über das geschaltete Rückschlagventil 30 dem nicht vorgespanntes fluidhydraulischen Reservoir 50 zugeführt

Über das zweite steuerbare Ventil 60 kann beurteilt werden, in welchem Bewegungsprofil das hydraulische Antriebssystem 100 verfährt. Ist das zweite steuerbare Ventil 60 beispielsweise geschaltet, dann ist das hydraulische Antriebssystem 100 im zweiten Bewegungsprofil. Ist das zweite steuerbare Ventil 60 in Ruhestellung, dann befindet sich das hydraulische Antriebssystem 100 im ersten Bewegungsprofil. Das zweite steuerbare Ventil 60 kann im Anschluss in der Schaltstellung verbleiben. Ein aktives Schalten der Bewegungsprofile erfolgt über das dritte Ventil 70. Es kann aktiv zwischen dem ersten Bewegungsprofil und dem zweiten Bewegungsprofil gewählt werden. Das zweite steuerbare Ventil 60 schaltet als Folge des aktiven Schaltens von Ventil 70. Zwischen dem zweiten steuerbaren Ventil 60 und dem dritten Ventil 70 liegt eine Zwangssteuerung vor. Im zweiten Bewegungsprofil wird eine kraftführende Bewegung des hydraulischen Zylinders 10 mit dem eingebrachten Werkzeug ausgeführt. Hierzu wird der ersten Anschluss 22 der ersten Hydromaschine 21 mit dem zweiten Anschluss 26 der zweiten Hydromaschine 24 fluidhydraulisch über das 3/2-Wegeventil 60 verbunden. Durch das Schalten des zweiten steuerbaren Ventils 60 wird das effektive Pumpenvolumen verringert. Die zweite Hydromaschine 24 führt im Hydromotorbetrieb einen Teil des Volumenstroms ab, der von der ersten Hydromaschine 21 bereitgestellt wird. Das daraus rückwirkende Abtriebsmoment der zweiten Hydromaschine 24 wird über die mechanische Verbindung der Hydromaschinen als Antriebsmoment zur Verfügung gestellt. Der effektiv geförderte Volumenstrom in Richtung der ersten Zylinderkammer 11 ist so verringert. Das benötigte Antriebsmoment reduziert sich somit ebenfalls. Zudem ist der erste Anschluss 22 der ersten Hydromaschine 21 mit der ersten Zylinderkammer 11 des hydraulischen Zylinder 10 hydraulisch verbunden. Das Rückschlagventil 30 ist geschlossen. Die erste Hydromaschine 21 ist über den zweiten Anschluss 23 mit dem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir 50 verbunden. Zudem ist die erste Anschluss 25 der zweiten Hydromaschine 24 mit dem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir 50 verbunden. Über diese fluidhydraulischen Verbindungen wird dem nicht vorgespannten fluidhydraulischen Reservoir 50 Fluid über die Niederdruckseite der Hydromaschinen 21, 24 entnommen. Das aus der zweiten Zylinderkammer 12 des hydraulischen Zylinders abtransportierte Fluid kann über die 2/2-Wegeventile 70/80 mit entsprechender Schaltstellung in das vorgespannte fluidhydraulische Reservoir 90 überführt und gespeichert werden. Beispielsweise kann die somit gespeicherte Energie für das Bump Bending verwendet werden. Zudem kann mit der gespeicherten Energie die Aufwärtsbewegung im ersten Bewegungsprofil versorgt werden.

Bezugszeichenliste

100 hydraulisches Antriebssystem

200 Abkantpressensystem

10 hydraulischer Zylinder

11 erste Zylinderkammer

12 zweite Zylinderkammer

20 hydraulische Antriebseinheit

21 erste Hydromaschine

22 erster Anschluss der ersten Hydromaschine

23 zweiter Anschluss der ersten Hydromaschine

24 zweite Hydromaschine

25 erster Anschluss der zweiten Hydromaschine

26 zweiter Anschluss der zweiten Hydromaschine

27 drehzahlvariabler Antrieb

30 erstes steuerbares Ventil

31 Vorsteuerleitung

40 Rückschlagventil

50 erste fluidhydraulisches Reservoir

60 zweites steuerbares Ventil

61 Vorsteuerleitung

63 Druckbegrenzungsventil

70 drittes steuerbare Ventil

80 viertes steuerbares Ventil

90 zweite fluidhydraulische Reservoir