Titel : Hydraulischer Pressenantrieb und Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Pressenantriebs

Besehreibung

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Pressenantrieb, insbesondere für eine Blechform- oder Schmiedepresse. Solche Pressenantriebe umfassen einen Zylinder und einen in dem Zylinder zwischen einem oberen Todpunkt OT und einem unteren Todpunkt UT verfahrbar gelagerten Presskolben. Der Presskolben unterteilt dabei den Zylinder in einen Pressdruckraum und einen Rückhubraum, wobei der Pressdruckraum mit einer förderstromumkehrbaren Pressdruckpumpe verbunden ist, mit welcher Hydraulikflüssigkeit in den bzw. aus dem Pressdruckraum förderbar bzw. ablassbar ist. Ferner ist der Rückhubraum mit einer ebenfalls förderstromumkehrbaren Rückhubpumpe verbunden, mit der Hydraulikflüssigkeit in den bzw. aus dem Rückhubraum förderbar bzw. ablassbar ist.

Derartige Pressentriebe sind beispielsweise aus der DE 2 349 351 vorbekannt. Bei diesem Stand der Technik ist vorgesehen, dass die Pressdruckpumpe und die Rückhubpumpe auf einer gemeinsamen Welle liegen, die von einem Elektromotor angetrieben wird. ähnliche Pressenantriebe sind aus der DE 42 18 953 Al vorbekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs beschriebenen Pressenantrieb dahingehend zu optimieren, dass er flexibler einsetzbar ist, wobei insbesondere eine schnelle Bewegung und/oder schnelle Bewegungsänderung des Presskolbens ermöglicht werden soll.

BESTATIGUNGSKOPIE

Diese Aufgabe wird mit einem hydraulischen Pressenantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein derartiger Antrieb sieht folglich vor, dass ein die Pressdruckpumpe antreibbarer Pressdruckpumpenmotor und ein vom Pressdruckpumpenmotor separat ausgebildeter, die Rückhubpumpe antreibbarer Rückhubpumpenmotor vorgesehen ist. Ferner ist eine Steuereinheit vorgesehen, die den Pressdruckpumpenmotor und den Rückhubpumpenmotor in Abhängigkeit von der jeweiligen Hublage des Presskolbens und/oder vom jeweiligen im Pressdruckraum und/oder Rückhubraum herrschenden jeweiligen Druck ansteuert. Insofern bilden die Hublage und/oder die Drücke in den Druckräumen Regelgrößen, die die Ansteuerung der Motoren und damit der Pumpen beeinflusst. Die Pressdruckpumpe und die Rückhubpumpe, bzw. deren Motoren, sind dabei derart ansteuerbar, dass der Presskolben in einem Eilvortrieb, insbesondere ohne die Einwirkung von äußeren Kräften, in Richtung unterer Todpunkt UT verfahren wird, wobei Hydraulikflüssigkeit über die Rückhubpumpe aus dem Rückhubraum abgelassen bzw. gefördert wird.

Vorteil der Erfindung ist folglich, dass, anders als beim vorbekannten Stand der Technik gemäß der DE 23 49 351 C3, nicht beide Pumpen über einen gemeinsamen Motor und eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben werden, sondern dass der Pressdruckpumpenmotor und der Rückhubpumpenmotor von der Steuereinheit unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Die Erfindung ist dabei nicht auf das Vorhandensein von nur zwei Pumpen mit zugehörigen Motoren beschränkt; erfindungsgemäß können auch weitere Pumpen-Motoren-Einheiten vorgesehen sein.

Durch die Erfindung kann der Presskolben, je nach Anwendung oder Verwendung des Pressenantriebs, wegabhängig mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Kräften verfahren werden. Dennoch kann ein geregelter Betrieb in jeder Hublage des Presskolbens gewährleistet werden.

Eine Förderstromumkehrung der Pumpen wird insbesondere durch eine Drehrichtungsumkehrung der Pumpen und der zugehörigen Motoren erreicht. Die Motoren können dazu insbesondere entsprechend angesteuert werden.

Der Presskolben kann dadurch im Eilvortrieb der Schwerkraft folgend vertikal nach unten mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit bewegt werden. Dadurch, dass dabei die Rückhubpumpe, bzw. deren zugehöriger Motor, zur Bewegung des Presskolbens aktiv ansteuerbar ist, wird eine kontrollierte Bewegung des Presskolbens gewährleistet und eine schnelle Bewegung des Presskolbens ermöglicht.

Um zu gewährleisten, dass beim Absenken des Presskolbens ausreichend Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum nachströmt, ist denkbar, dass zusätzlich die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum fördert. Zusätzlich oder alternativ dazu ist denkbar, dass aus einem Nachsaugraum, der an den Pressdruckraum angeschlossen ist, Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum aufgrund des sich vertikal nach unten bewegenden Presskolbens nachgesaugt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass der Pressdruckpumpenmotor und der Rückhubpumpenmotor derart ansteuerbar sind, dass der Presskolben in dem Bereich, in dem er auf das zu verformende Werkstück trifft, in einem Lastvortrieb in Richtung UT verfahren wird, in dem die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum fördert. Zur Aufbringung einer Pressdruckkraft wird folglich beim Auftreffen auf das Werkstück der Pressdruckraum über die Pressdruckpumpe aktiv mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Hierdurch können vergleichsweise hohe Kräfte am Presskolben zur Umformung des Werkstücks bereitgestellt werden. Dabei wird vorzugsweise erst dann in den Lastvortrieb geschaltet,

wenn mit einem Auftreffen des Presskolbens auf das Werkstück zu rechnen ist. Insbesondere dann wenn vorher die Pressdruckpumpe nicht aktiv betrieben wird, sondern der Pressdruckraum über den Nachsaugraum mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird, kann Energie eingespart werden.

Dabei ist vorteilhaft, wenn die Rückhubpumpe weiterhin Hydraulikflüssigkeit aus dem Rückhubraum fördert, um eine der Pressdruckkraft entgegenwirkende Kraft aufgrund von im Rückhubraum vorhandener Hydraulikflüssigkeit möglichst gering zu halten oder auszuschließen. Dadurch wird eine vergleichsweise hohe Beschleunigung und/oder schnelle Bewegung des Presskolbens ermöglicht.

Ferner ist vorteilhaft, wenn der Pressdruckpumpenmotor und der Rückhubpumpenmotor derart ansteuerbar sind, dass der Presskolben nach Erreichen des unteren Todpunkt UT in einen Eilrücktrieb in Richtung oberer Todpunkt OT verfahren wird, in dem die Rückhubpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Rückhubraum fördert. Um die Gegenkraft möglichst gering zu halten, ist dabei denkbar, dass zusätzlich die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Pressdruckraum ablässt bzw. fördert.

Zur vorteilhaften Ansteuerung der beiden Pumpen bzw. deren Motoren ist denkbar, dass an der Pressdruckpumpe und auch an der Rückhubpumpe jeweils einen Drehzahlsensor zu deren Drehzahlbestimmung, und damit auch zu deren Leistungsabgabe, vorgesehen ist. Der Drehzahlsensor ist über eine entsprechende Leitung mit der Steuereinheit verbunden.

Zur Bereitstellung der Regeleingangsgröße, nämlich der jeweiligen Hublage des Presskolbens, ist denkbar, dass im oder am Zylinder bzw. im oder am Presskolben ein Wegsensor zur Hublagenbestimmung des Presskolbens vorgesehen ist.

Dieser Wegsensor ist über eine entsprechende Leitung mit der Steuereinheit verbunden.

Ferner ist vorteilhaft, wenn ein erster Drucksensor zur Bestimmung des Drucks im Pressdruckraum und/oder wenn ein zweiter Drucksensor zur Bestimmung des Drucks im Rückhubraum vorgesehen ist. Die von diesen Sensoren aufgenommenen Daten werden der Steuereinheit als Regeleingangsgröße zugeführt. Hierdurch kann die Prozesssicherheit erhöht werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Pressdruckpumpe eine höhere Leistung als die Rückhubpumpe aufweist. Mit der Pressdruckpumpe werden vergleichsweise hohe Presskräfte erzielt. Mit der Rückhubpumpe kann insbesondere, wie vorhergehend beschrieben, der Presskolben in einen Eilvortrieb bzw. Eilrücktrieb bewegt werden.

Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Pressantriebs, insbesondere eines erfindungsgemäßen Pressantriebs. Ein derartiges Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Pressdruckpumpe und die Rückhubpumpe, bzw. deren Antriebsmotoren, unabhängig voneinander ansteuerbar sind, und dass der Presskolben in einem Eilvortrieb, insbesondere ohne die Einwirkung von externen Gegenkräften, in Richtung unterer Todpunkt verfahrbar ist, wobei die Rückhubpumpe Hydraulikflüssigkeit aus den Rückhubraum ablässt bzw. fördert .

Vorteilhaft ist, wenn zusätzlich die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum fördern kann und/oder zusätzlich aus einem Nachsaugraum Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum gesaugt werden kann.

Ebenso ist denkbar, dass der Presskolben dann, wenn er auf das zu verformende Werkstück trifft, in einem Lastvortrieb in Richtung unterer Todpunkt verfahren wird, in dem die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum fördert, wobei zusätzlich über die Rückhubpumpe aus dem Rückhubraum Hydraulikflüssigkeit abgelassen bzw. gefördert werden kann.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass der Presskolben nach Erreichen des unteren Todpunkts in einen Eilrücktrieb in Richtung oberen Todpunkt verfahren wird, in dem die Rückhubpumpe Hydraulikflüssigkeit in den Rückhubraum fördert, wobei zusätzlich über die Pressdruckpumpe Hydraulikflüssigkeit aus dem Pressdruckraum abgelassen bzw. gefördert werden kann.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer das in der Figur dargestellte Ausführungsbeispiel näher beschrieben und erläutert wird.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Pressenantrieb 10 dargestellt, der einen Zylinder 12 und einen Presskolben 14 aufweist. Der Presskolben 14 unterteilt dabei den Zylinder in einen Pressdruckraum 16 und in einen Rückhubraum 18. Die den Pressdruckraum 16 begrenzende aktive Fläche des Presskolbens 14 ist größer als die den Rückhubraum 18 begrenzende aktive Fläche. Der Kolben 14 ist zwischen einem oberen Todpunkt OT und einem unteren Todpunkt UT in vertikaler Richtung verfahrbar. Der Pressdruckraum 16 ist über ein Rückschlagventil 50 mit einem Nachsaugraum 52 verbunden.

Der Pressenantrieb 10 umfasst ferner eine mit dem Pressdruckraum 16 über eine Leitung 20 verbundene Pressdruckpumpe 22 sowie eine mit dem Rückhubraum 18 über eine Leitung 24 verbundene Rückhubpumpe 26. Beide Pumpen 22

und 26 sind förderstromumkehrbar, d. h. sie sind dazu geeignet, Hydraulikflüssigkeit zum einen in die mit ihnen verbundenen Druckräume zu fördern und zum anderen aus diesen Druckräumen Hydraulikflüssigkeit abzulassen oder zu fördern.

Die den Leitungen 20 bzw. 24 abgewandte Förderseite der Pumpe 22 bzw. 26 ist mit einem Hydrauliktank 28 verbunden. Zum Betreiben der Rückhubpumpe 26 ist ein zugehöriger Elektromotor Ml vorgesehen. Der Elektromotor Ml, und damit die Pumpe 26, wird über eine Steuerleitung 30 von einer Steuereinheit 32 angesteuert. Entsprechend wird die Pressdruckpumpe 22 von einem zugehörigen Elektromotor M2, der über eine Steuerleitung 34 von der Steuereinheit 32 angesteuert wird, angetrieben.

Die beiden Elektromotoren Ml und M2, und damit die beiden Pumpen 22, 26 sind folglich unabhängig voneinander über die Steuereinheit 32 antreibbar.

Zur Bestimmung der jeweiligen Hublage des Presskolbens 14 ist am Zylinder 12 ein Wegsensor 36 vorgesehen, der über eine Leitung 38 mit der Steuereinheit 32 verbunden ist. Dadurch kann die Steuereinheit 32 die Elektromotoren Ml und M2 in Abhängigkeit der jeweiligen Hublage unabhängig voneinander gezielt ansteuern bzw. regeln.

Zur Stabilisierung des Regelkreises werden weitere Regelgrößen der Steuereinheit 32 zugeführt. über Drehsensoren 40 werden die Drehwinkel, und damit die Fördermengen, der Elektromotoren Ml und M2 bzw. der jeweils zugehörigen Pumpen 22, 26 der Steuereinheit 32 mitgeteilt. Ferner wird der im Pressdruckraum 16 herrschende Druck Pl von einem Drucksensor 42 aufgenommen und der Steuereinheit 32 mitgeteilt. Entsprechend wird über einen Drucksensor 44 der im Rückhubraum 18 herrschende Druck P2 erfasst und ebenfalls der Steuereinheit 32 mitgeteilt.

In der Druckleitung 20 ist , wie in der Figur angedeutet , eine Pressensicherheitssteuerung 46 gemäß DIN EN 693 vorgesehen . Entsprechend ist in der Druckleitung 24 eine Halteventilsteuerung 48 gemäß DIN EN 693 vorhanden .

Der Pressenantrieb 10 kann aufgrund der getrennten möglichen Ansteuerung der Elektromotoren Ml und M2 bzw . der zugehörigen Pumpen 22 , 26 sehr flexibel eingesetzt werden . Insbesondere kann eine vom Hub des Kolbens 14 abhängige Presskraft bereitgestellt werden . Entsprechend kann insbesondere eine hubabhängige Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens 14 bereitgestellt werden .

Vorteilhafterweise wird der Pressenantrieb 10 wie folgendermaßen beschrieben betrieben :

Ausgehend vom oberen Todpunkt wird der Press kolben 14 in Richtung unterer Todpunkt dadurch bewegt , dass mit der Rückhubpumpe 26 gezielt Hydraulikflüssigkeit aus dem Rϋckhubraum 18 in den Tank 28 abgelassen bzw . gefördert wird . Eine Bewegung des Kolbens 14 wird aufgrund seines Eigengewichtes , bzw . der daraus resultierenden Schwerkraft , erreicht . Aufgrund des Ablassens der Hydraulikflüssigkeit aus dem Rückhubraum 18 kann der Kolben 16 vergleichsweise schnell , insbesondere in einem Eilvortrieb, kontrolliert vertikal nach unten bewegt werden .

Zeitgleich kann mit der Pressdruckpumpe 22 aus dem Tank 28 Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum 16 gefördert werden . Zusät zlich ist denkbar, dass aus dem Nachsaugraum 52 Hydraulikflüssigkeit in den Pressdruckraum 16 nachgesaugt wird.

Bei Erreichen des Werkstücks wird der Pressdruck aufgrund der arbeitenden Pressdruckpumpe 22 erreicht . Hydraulikflüssigkeit

wird aus dem Tank 28 über die Druckleitung 20 in den Pressdruckraum 16 gefördert. Eine überwachung des Drucks erfolgt über den Drucksensor 42.

Bei Erreichen des unteren Todpunkts UT, also nach Bearbeitung des Werkstücks, wird vorteilhafterweise über die Rückhubpumpe 26 Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 28 in den Rückhubraum 18 gefördert. Hierzu wird der Motor Ml entsprechend von der Steuereinheit 32 angesteuert. Dabei kann der Motor M2 derart angesteuert werden, dass Hydraulikflüssigkeit aus dem Pressdruckraum 16 von der Pumpe 22 in den Tank 28 gefördert wird. Je nach Förderleistung der Rückhubpumpe 26 bewegt sich der Presskolben 14 mit entsprechender Geschwindigkeit vertikal nach oben. Der Druck in der Druckleitung 24 kann dabei über den Drucksensor 44 überwacht werden und der Steuereinheit 32 mitgeteilt werden.