AT516316A2 - Hydraulische Schaltung und Maschine mit einer hydraulischen Schaltung - Google Patents

Hydraulische Schaltung und Maschine mit einer hydraulischen Schaltung Download PDF

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AT516316A2 ATA50805/2015A AT508052015A AT516316A2 AT 516316 A2 AT516316 A2 AT 516316A2 AT 508052015 A AT508052015 A AT 508052015A AT 516316 A2 AT516316 A2 AT 516316A2
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Abstract

Bei einer hydraulischen Schaltung zur Steuerung einer hydraulisch angetriebenen Maschine (2) sind eine Verdrängersteuerung (10) und eine Ventilsteuerung (14) fluidisch parallel geschaltet. Die Verdrängersteuerung (10) weist eine Hydromaschine (18) mit zwei Anschlüssen (A1, A2) auf, die mit der Maschine (2) jeweils über einen Strömungspfad (30, 32) zur Bildung eines geschlossenen hydraulischen Kreises verbunden sind. Die Ventilsteuerung (14) ist mit der Maschine (2) in einem offenen hydraulischen Kreis verbunden. Es ist vorgesehen, dass die Verdrängersteuerung (10) den Hauptteil der hydraulischen Antriebsleistung und damit der Fluidmenge erbringt, während die Ventilsteuerung (10) Abweichungen von einer vorgegebenen Druck-, Weg- oder Geschwindigkeits-Regelkurve ausgleicht.

Description

HvdrauSSsche Schaltung Lind Maschine mit einer hydraulischen SchaltungBeschreibung
Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Schaltung, zur Steuerung einer hydraulischangetriebenen Maschine oder zur Steuerung eines hydraulischen Verbrauchers, DesWeiteren betrifft, die Erfindung eine Maschine, mit zumindest einem hydraulischenVerbraucher, der über eine hydraulische Schaltung steuerbar ist
Aus der nachver offen tlichten Druckschrift DE 10 2012 019 665 ist eine hydraulischeSchaltung zur Steuerung einer Presse offenbart. Bei dieser handelt es sich beispieiweise umeine Stanzmaschine, um eine Umformmaschine oder um eine Tiefeiehmaschine zurFertigung von Werkstücken, die ein Ober- und ein Unterwerkzeug haben, um auf einWerkstück eine Presskraft aufeuprägen-Die hydraulische Schaltung weist hierbei eineVerdrängersteuerung und eine Ventiisteuerung auf.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik hpchdynamische Zylindersysteme oderAktuatoren (Gleichgang oder Differenüalzylinder) für Ziehkissenapplikationen oder Stanz-/Nibbelapplikationen bekannt mit denen eine Positions- und Kraftregeiung zumindest einesZylinders erfolgt. Hierfür werden hochdynamische Servo-Ventäie zur Regelung eingesetzt,die für große Voiumenströme und große Drücke ausgeiegt sind und die in Steuerplattenvorgesehen sind. Die Steuerplatten weisen nachteilig einen äußerst großen Bauraumbedarfauf und haben ein hohes, tonnenschweres Gewicht, Die Steuerpiatten können direkt aneinem zu regelnden Zylinder angeordnet sein. Zur Druckmitteiversorgung sind großeHydrospeicher vorgesehen, die üblicherweise direkt an einem die Steuerpiattenaufweisenden Steuerblock des Zyiinders angeordnet sind. Zum Laden der Hydrospeicherkönnen Versorgungsaggregate mit Druckregeipumpen oder Konstantpumpen mit einemDruckschalter und einem Ladeventii vorgesehen sein. Das Versorgungsaggregat ist fiuidisch und räumlich vom Zylinder und Steuerbiock beanstandet ist Bei dem Versorgungsaggregatbandelt es sich um einfach ausgestaltete und einen großen Sauraum aufweisende Motor-Pumpsnantrlebe mit großen Leistungen {beispielsweise mit einer Leistung von 150 bis25ökW in dar Ziehkissenappiikation). Hierfür werden denn einen große Bauraumaufweisende Kühier-Fiiter-Kreisiäufe eingesetzt (bei spie is weise mit einer Leistung von 300bis 500kW in der Ziefikissenappiikation) und Tanks (beispielsweise mit einemFassungsvermögen von 6000 bis 12000 Liter in der Ziehkissenappiikation). Die Versorgungund Regelung des Zylinders oder der Zylinder erfolgt dann über die Servo-Ventile, die somit,wie obenstehend bereits erläutert, große Voiumenströme (Qmax) regeln und für großeDruckunterschiede (delta-p-max) ausgeiegt sind. Beim Regeln tritt nachteilig eine hoheVerlustleistung auf, die zur Aufhebung das Druckmittels beziehungsweise des Öfs führt undaußerdem eine schnelle Alterung des öis bewirkt.
Es Ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung; eine hydrauiische Schaltung zu schaffen, mit derauf vorrichtungstechnisch einfache Weise eine hydraulisch angetriebene Maschinehochdynamisch und mit einer hohen Genauigkeit steuerbar ist und die die genanntenNachteile beseitigt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydraulischangetriebene Maschine mit einer derartigen hydraulischen Schaltung zu schaffen.
Die Aufgabe hinsichtlich der hydraulischen Schaltung wird gelöst gemäß den Merkmalen desAnspruchs 1 und hinsichtlieh der hydraulisch abgetriebenen Maschine gemäß denMerkmalen des AnspruchsslS.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weitererUnteransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine hydraulische Schaltung zur Steuerung einer hydraulischangegebenen Maschine, insbesondere einer Presse, insbesondere einer Ziehkissenachsein einer mechanischen Presse, insbesondere einer Stanzachse in einer Nibbelmaschine, vorgesehen. Die Schaltung; hat eine Verdrängersteuerung und eine Ventilsteuerung, diefluidisch parallel zueinander angeordnei sind. Die Verdrängersteuerung hat einenVerdränger, insbesondere eine Hydromaschlne ~ die vorzugsweise im Vier-Quadranten-Setrieb ersetzbar Ist ~ mit zwei Anschlüssen, Ober die vorzugsweise jeweils Druckmittelzuführbsr und abführbar 1st, Ein jeweiliger Anschluss der Hydromaschlne ist mit der hydraulisch betriebenen Maschine jeweils über einen Stromungspfad verbunden, womit eingeschlossener hydraulischer Kreis ausbildbar ist. Dagegen ist die Ventilsteuerung mit derMaschine in einem offenen hydraulischen Kreis verbindbar. Somit wird dis Ventilsteuerungals offener Kreis betrieben;.
Diese Lösung ermöglicht sine hochdynamische energieoptimale Regelung der hydraulischangetriebenen Maschine. Hat beispieiwsiss die Maschine einen Zylinder, so kann dieserüber die Verdrangersteuerung schnell aus» und eingefahren werden, Durch die paralleleVentilsteuerung kann dann eine aktive genaue Steuerung des Zylinders über den offenenKreis erfolgen (zu- und abdcsleren von Vofumen/Druck). De die Ventilsteuerungüblicherweise deutlich kompakter au eg esf a list ist als die Verdrängersteuerung, kann dieseauf vcrnchtungstechnisch einfache Weise fluidisch gesehen näher beispielsweise an denZylinder der hydraulisch angetriebenen Maschine angecrdnet werden, womit hydraulischeStrörnungspfade verkürz! sind und zwischen der Ventilsteuerung und der hydraulischangefrisbensn Meschine eine höhere hydraulische Steifigkeit vorliegt, womit wiederum eineRegelgüte erhöht ist. Somit erfolgt durch die hydraulische Steuerung ein optimalesRegelverhaiten durch Verkürzung der „hydraulischen Federn'1.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung ist es somit möglich hochdynamischeZylindersysteme, wie beispielsweise Zfehkissenapplikationen rxfer Stanz-/Nibbelapplikationen zu betreiben, wobei im Vergleich zum Eingangs erläuterten Stand derTechnik eine äußerst kleine Ventilsteuerung eingesetzt werden kann, wodurchLefstungsverluste deutlich reduziert sind. Eine Geschwindigkeit der Applikationen kannbeispielsweise zwischen 500 und 1500 mm/s iiegen und/oder ein Erreichen einerMaxims Igaschwindigfceit der Applikationen kann auf kürzesten Wegen, wie beispielsweise 5bis 10 mm, erfolgen und/oder ein Erreichen der Maximalgeschwindigkeii der Applikationenkenn in kürzesten Zeiten, wie beispielsweise 5 bis 10ms, erfolgen und/oder ein Erreicheneiner Maximaikraft der Applikationen kann in kürzesten Zeiten, wie beispielsweise 5 bis10ms, erfolgen, wobei die Maximalkraft beispielsweise 20, 50,100, 150 oder 200 Tonnenbetragen kann.
Mit der erfindungsgemäßen Schaltung kann, wie verstehend bereits angeführt, fürhcchdynamische Zylindersysteme, wie beispielsweise ZiehkbsenappllKationen oder Stanz-/Nibbelapplikationen, eine vergleichsweise einen kleine Bauraum aufweisende
Ventilsteuerung eingesetzt sein. Im Stand der Technik werden Ventile für derartigeApplikationen üblicherweise in den Nenngrößen 25. 32,50 oder 63 eingesetzt. Diese sinderfindungsgemäß nun durch die Verdrängersieuerung ersetzt, die vorzugsweise groß,trägheiisarm und höchst dynamisch ist. Ais Hybraulikmotor kann beispielsweise ein Motorder Firme Häggiunds eingesetzt sein, der vorzugsweise 1.2 oder 5 üier/Umdrehung fördert.Vorzugsweise ist die Verdrängersteuerung derart ausgeiegt. dass sie ein großesHubvolumen bei geringer Drehzahl aufweist, beispielsweise ergeben etwa 5ööUmdrehungen/Minute etwa 2500 Liier/fvlinute Derartige vergleichsweise kleine Drehzahlen,also beispielsweise etwa 500 n/min, sind schneller erreichbar, als bisher übliche Drehzahlenvon etwa 3000 n/min.
Die erfindungsgemäße Lösung hat des Weiteren den Vorteil, dass die eingangs erläutertengroßen für Hochdruck ausgelegten Hydrospeicher beziehungsweise Versorgungsspeicher,die beispielsweise ein Fassungsvermögen von 20 bis 1QG Liter auiweisen, ersetzt werdenkönnen. Als Ersatz können kleine Hydrospeicher (Hochdruckspeicher) eingesetzt werden,die beispielsweise etwa zwischen 2 bis 4 Liter aufweisen. Ein kleiner Hydrospeicher istausreichend, um die Ventilsteuerung - die beispielsweise ein Regei/Servo-Venti! in derNenngröße β oder 10 aufweist»mit Druckmittei aktiv zu versorgen. Für die Verdrängersteuerung kann ein Hydrospeicher (Vorspannspeücher) zur Herstellungeiner Grundversorgung, insbesondere auf der Niederdruckseite. vorgesehen sein, derbeispielsweise 4 bis 10 Liter aufwesst. Zusätzlich kann ein kleine Druckregei-Pumpe oderKonstant-Pumpe für die Speicherladung vorgesehen sein. Somit werden im Unterschied zumStand der Technik lediglich zwei vergleichsweise kleine Hydrospeicher - einer für dieVerdrängersteuerung und einer für die Ventilsteuerung ~ eingesetzt. Zur Regelung derHydrospeicher sind, im Unterschied zum Stand der Technik, nur kleine Pumpen notwendigund somit nur kleine die Pumpen antreibende Elektromotoren mit vergleichsweise geringenLeistungen.
Des Weiteren Ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, dass, Im Vergleich zumStand der Technik, aufgrund der vergleichsweise klein ausbildbaren Ventilsteuerung deutlichweniger Energie bei einem maximalen Volumenstrom (Qmax) und bei einem maximalenDruckünterschied (delta-p-mä'x)'«vernichtet“'wird.' Somit kann ein Kühler-Filfer-Kreisiauf,beispielsweise mit einer Wasserversorgung, deutlich kleiner ausgebildet werden.
Außerdeäm ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, dass nur noch ein Kleiner Tankbenötigt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist während der Erbringung einer hydraulischenAntriebsieistung der Verdrängersieuerung gleichzeitig mit der Ventilsteuerung eineAbweichung von einer vorgegebenen Druck-Regeikurve und/oder einer Weg-Regelkurveund/oder einer Geschwindigkeits-Regeikurve ausgleichbar. Somit sind mit derVerdrängersteuerung beispielweise große Versteligeschwindrgkeiten und somit großeVolumensfröme zur Steuerung der hydraulisch angetriebenen Maschine möglich. ZugleichKönnen denn mit der höchst dynmischen Ventilsteuerung insbesondere durch kurze Schalt-und Regeizeiten Regeiaufgaben optimal erfüllt werden.
Ds® Verdrängersteuerung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie einen Hauptteil derAntriebsieistung für die hydraulische angetriebene Maschine erbringt.
Die Ventilsteuerung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie nicht den Hauptteil derAntriebsleistung für die hydraulische angetrisbene Maschine erbringen kann.
Vorzugweise ist die Hydromaschine derart ausgebiidet, dass sie eine vergleichsweisegeringe Trägheit und somit eine hohe Dynamik und ein vergleichsweise großes Hubvolumenaufweist. Durch das große Hubvolumen ist diese vorteilhafteweise mit einer vergieichweisegeringen Drehzahl antrefobar. in weiterer Ausgestaltung der Erfindung Kann dieHydromaschine von einem; Elektromotor angetrieben sein® Dieser ist vorzugsweise derartausgestaltet, dass er eine vergleichsweise geringe Trägheit und somit eine hohe Dynamikund mit eine? vergieichweise geringen Drehzahl ersetzbar ist. Die Kombination mit derträgheitsarmen und großvolumiger? Hydromaschine führt zu einer Verdrängersteuerung, diesehr schneif mit hoher Dynamik (Taktzahl) und mit einer hohen Geschwindigkeit diehydraulisch angetriebene Maschine steuern kann. Somit kann beispielsweise ein Zylinderder Maschine mit hoher Dynamik und Geschwindigkeit aus- oder eingefahran werden. EineÄnderung einer Drehrichiung der Hydromaschine kann hier ebenfalls äußerst schnellerfolgen. Bel dem Elektromotor handelt es sich beispielsweise um einen hochdynamischenTorquemotor oder Servomotor. Eine derartige Hydromaschine in Kombination mit einemElektromotor ist beispielsweise aus der nachveröffentiichten Druckschrift DE 10 2013 221 410 bekannt, in Kombination mit der Ventilsteuerung kann hierdurch einehoehdynamiecha Regelung der hydraulisch angetriebenen Maschine erfolgen. Für denElektromotor kann ein „intelligenter’' rückspeisefähiger Anthsb vorgesehen sein (HCS),
Vorzugsweise dient der Elektromotor zur hauptsächlichen Steuerung und eventuell auch zurRegelung der hydraulisch angetriebenen Maschine. Die Ventilsteuerung kann denn ein{Regel/Servo~)Ventii aufweisen, das zusätzlich die Maschine höchst dynamisch aktiv regelnkann und das derart ausgelegt ist, dass sie das ausgielcht, was die Verdrängersteuerungphysikalisch und technisch nicht bewirken kann. Eine Nenngröße des Ventils beträgtbeispielsweise 6 oder 10. „Aktiv regeln“ bedeutet vorzugsweise das bis zu dem Maximaldruck aktiv Druckmittel zurMaschine zugeführt und von der Maschine abgeführt wird.
Die Ventilsteuerung hat vorzugweise ein Regelventil. Dieses kann dann zur Steuerung desoffenen Kreises verwendet werden. Das Regelventil ist hierbei vorzugsweise derartausgeiegt, dass es eine hohe Dynamik und eine hohe Genauigkeit hinsichtlich einer zusteuernden Druckmitteimenge aufweist. Somit wird vorteilhafterweise die Ventilsteuerung zurgenauen Regelung der hydraulisch angegebenen Maschine eingesetzt. Des Weiteren kanndas Regeiventil auf einfache Weise fiuidisch äußerst nahe an der hydraulisch, angetriebenenMaschine angeordnet werden, da es im Vergleich zur Hydromaschine und dem Elektromotorund im Vergleich zu den eingangs erläuterten Ventiien einen geringen Rauraumbedarfaufweisl, Beispielsweise handelt es sich bei dem Regeiventil um ein Servo-Regelventil.
Mit Vorteil ist das Regelventil so nahe wie möglich an der hydraulisch angetriebenenMaschine angeordnet. Da die Ventilsteuerung eine äußerst kompakte Größe und somit einekleine Steuerscheibe bzw. einer? kleinen Steuerblock aufweisen, kann sie fiuidisch undräumlich näher an die hydraulische Maschine im Vergleich zum Stand der Techniksngeordne? werden. Die „hydraulische Feder" zwischen der Ventilanordnung und darMaschine ist hierdurch äußerst kurz.
Vorzugsweise hat das Regelvenii! in weiterer Ausgestaltung zwei Arbeitsanschlüsse, einenDruckanschluss und einen Tankanschluss. Die Arbeltsanschiüsse können dann mit derhydraulisch angefriebenen Maschine, beispielsweise jeweils mit einem Arbeitsraum eines
Zylinders verbunden sein. Über einen Ventüschieber des Rsgelventsls kann in erstenSchaustellungen der erste Arbeitsanschiuss mit dem Tankanschluss und der zweiteArbeitsanschiuss mit dem Druckanschiuss verbindbar sein und in zweiten Schaustellungenkann der zweite Arbeitsanschiuss mit dem Tankanschluss und der erste Arbeitsanschlussmit dem Druckanschiuss verbindbar sein. Es ist denkbar· dass das Eeaelventil dritteSchaustellungen aulWeist, die vorzugsweise zwischen ersten und zweiten Schaustellungenvorgesehen sind. In den dritten Schaustellungen kann der Vent Usch ieber beispielsweise alleAnschlüsse gedrosselt miteinander verbinden, womit die hydraulische angetriebeneMaschine beziehungsweise der Zylinder als Sicherheitsmaßnahme druckausgeglichenwerden kann. Vorzugsweise ist der Veniiischieber des Regeiventils stetig verstellbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Absehaltventii, das vorzugsweise alsSchaltventil ausgestaltet Ist, vorgesehen. Mit diesem kann das Regelventil von derHydramaschine entkoppelbar sein. Vorzugsweise ist das Abschaitventii fluidisch zwischendem Regeivenlii und der Maschine angeordnet.
Das Abschaltventil kann zwei Eingangsanschlüsse aufweisen, wobei ein jeweiligerEingangsansehluss mit einem jeweiligen Arbeitsanschiuss des Regeiventiis verbunden ist.ssäier^er kann das Abschaltventil zwei Arbeitsanschiüsse haben, die mit der Maschine
Mit Vorteil ist an dem Druckanschluss des Regeiventils ein Hydrospeicher angeschiossen.Dieser kann derart ausgelegt sein, dass ein benötigter Arbeitsdruck für die hydraulischeangetriebene Maschine zur Verfügung stellbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei demHydrospeicher um einen Hochdruckspeicher. Der Hydrospeicher kann beispieiweise über einAblassventil und/oder Ober ein Druckbegrenzungsventi! mit einem Tank verbindbar sein. DesWeiteren kann ein Druckmesser für den Hochdruckspeicher vorgesehen sein.
Afternativ oder zusätzlich zum Hydrospeicher kann an den Druckanschiuss des Regeiventiiseine Hydropumpe angeschlossen sein. Bei der Hydrapumpe handelt es sich vorzugsweiseum eine Druck-Förderstrom-geregeite Hydropumpe. Vorzugsweise ist ein Rückschlagventilzwischen der Hydrapumpe und dem Druckanschiuss des Regeiventiis angeordnet, das inDruckmitteiströmungsrichtung hin zum Regeivehtli öffnet.. in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorsparmvornchtung vorgesehen, mit dereiner der Strömungspfade oder beide Strömungspfade mit einem vorbestimmten Druckhydraulisch vorspannbar äst beziehungsweise sind. Die Vorspannvorrichtung kann Ober einRückschlagventil mit einem der Strömungspfade verbunden sein oder jeweils über einRückschlagventil mit einem jeweiligen Strömungspfad verbunden sein. Das Rückschlagventilöffnet hierbei in einer Druckmitteiströmungsrichtung hin zum Strömungspfad.Bevorzugterweise hat die Vorspannvorrichtung einen Hydrospeicher, der art einen oderbeide Strömungspfade angeschiossen ist. Der Anschluss erfoigt hierbei über dasRückschlagventil oder die Rückschlagventile. Der Hydrospeicher kann über ein Ablassventilund/oder überein Druckbegrenzungsveniii mit einem Tank verbindbar sein. Zusätzlich istvorzugsweise ein Druckmesser vorgesehen. Der Hydrospeicher ist in weiterer Ausgestaltungder Erfindung derart ausgeiegt, dass ein benötigter Vorspanndruck zur Verfügung stellbar ist,womit es sich bei dem Hydrospeicher vorzugsweise um einen isliederdruckspeicher handelt.Alternativ oder zusätzlich zum Hydrospeicher kann ein Ventil, insbesondere einDruckredzierungsventii, zur Vorspannung vorgesehen sein. Zum Aufbringen desVorspann drucks ist dieses an eine Hydropumpe, insbesondere an eine Konstantpumpe,angeschiossen.
Zum Spülen der hydraulischen Schaltung ist eine Spülvorrichtung vorgesehen, die anzumindest einen Strömungspfad angeschiossen ist und über die Druckmittel aus demzumindest einen Stmmungspiad entlassbar ist. Die Spülvorrichtung kann derart ausgebildetsein, dass ein Einfluss bei einer Druckregelung und/oder Wegregeiung und/oderGeschwindlgkeitsregelungder Maschine vergleichsweise gering oder vermieden ist DieAnsteuerung der Spülvorrichtung, also ein Spülvorgang, erfoigt beispislwelse bei einemWsrkstückwechsei im Betrieb der Maschine oder wenn der Zylinder „still stehen soil" inPositlonsregeiung, womit bei der eigentlichen Werkslückbearbeitung dse Spülvorrichtungdeaktiviert ist und die Regelung nicht negativ beeinflusst. Die Spülvorrichtung ist mit demStrömungspfad über eine einstellbare Drossel verbunden, ist sie an beide Strömungspfadeangeschiossen, so ist sie jeweils über eine einstellbare Drossel daran angeschiossen. DesWeiteren hat die Spülvorrichtung ein Spülveniil. mit dem eine Druckmiiteiverblndungzwischen einem oder beiden Strömungspfaden zu einem Tank auf- und zu steuerbar ist. DieDrosseln sind vorzugsweise zwischen den Sirömungspfaden und dem Spülvsnti!angeordnet. Das Spülventii kann beispielsweise manuell oder elektromagnetisch oder hydraulisch betätig bar seih. Denkbar ist auch das Spöivenii! als Sicherheitsventil aufDruckentiasiung einzusetzen.
Vorzugsweise sind die Verdrängersteuerung und die Ventilsteuerung jeweils zweifachabgesichert und überwacht. Es kann in einem oder beiden zur Maschine führendenStrömungspfaden dar Verdrängersteuerung und der Ventilsteuerung ein (oder zwei)Sicherheitsvenlü(e) angeordnet sein. Hierbei kann in einem geschlossenem Zustand desSicherheitsventils der zugeordnete Slrömungspfed gesperrt und in einem geöffnetenZustand des Sicherheitsventils der zugeordnete Strömungspfad geöffnet sein. Ist für einenjeweiligen Strömungspfad ein Sicherheitsventil vorgesehen, so kann bei gesperrtenStrömungspfaden durch das Sicherheitsvehtii die hydräutisch ähgetriebene Maschineflusdisch gesperrt sein. Das Sicherheitsventil oder ein jeweiliges Sicherheitsventil kann überein Endschaitventil auf- und zusteuerbar sein. Eigentlich ist hier genereii beabsichtigt, dassman auch 2x-mal hintereinander (112.114) die Sicherheitsventile,in beiden Strömungspfaden:-:-:-:-:-.-(68,70) je nach gefordertem Performance-Level oder Sicherheitskategorie, installieren kannund muss!
Die Sicherheitsventile in Kombination mit dem Ahschaitventii und/oder mit der drittenSchaustellung des Regeiventiis können dann eine zweifache beziehungsweise dreifacheAbsicherung für die Ventilsteuerung ausbilden.
Die Sicherheitsventile in Kombination mit einer elektrischen Schutzschaitung für dieVerdrängersteuerung führen ebenfalls zu einer zweifachen Absicherung. DieSchutzschaltung kann in einem Antrieb der Hydromaschine vorgesehen sein. DieSchutzschaitung sieht beispielsweise eine sichere Antriebsfreigabe des Antriebs derHydromaschine vor. Des Weiteren kann beispielsweise mit der Schutzschaitung eineFeststellbremse an dem die Hydromaschine antreibbaren Elektromotor steuerbar sein.
Bevorzugterweise Ist ein Ventüelement eines jeweiligen Sicherheitsventils, das alsLogikventü ausgebildet sein kann, in Schließrichtung über einen ersten Druckraum(Zyiinöerraum) mit Druckmittel beaufschlagbar und des Weiteren in üffnungsrlchiung übereinen zweiten Druckraum (Ringraum) mit Druckmittel beaufschlagbar. Ober das jeweiligeEndschaitventil Kann der erste Oruckraum und der zweite Druckraum eines jeweiligenLogikventils wechselweise mit einem Tank oder einer Druckmittelquelie verbindbar sein.
Des Weiteren kann ein Wechseiventii mit einem Ausgangsanschiuss und zweiEingangsanschiüssen vorgesehen sein, das den druckhöchsten Eingangsanschiuss mit demAusgangsanschiuss verbindet. An den Ausgangsanschiuss kann ein jeweiligesEndschaitventil angeschiossen sein, um den Ausgangsanschiuss mit einem der Druckräumeeines jeweiligen Logikventiäs zu verbinden. An dem ersten Eingangsanschiuss desWechselventiis kann dann das Vorspannsystem und an den zweiten Eingangsanschlusseiner der Sirömungspfade angeschiossen sein,
Vorteilhaterweise sind die Strömungspfade über zumindest ein Druckbegrenzungsventiimiteinander verbindbar. Bei dem Druckbegre:n2:üngsventil handelt es sich beispielsweise umein vorgesteueftes Druckbegrenzungsventil mit einer Entlastung. Die Entlastung erfoigtvorzugsweise durch ein EntiastungsvsnUi. in Schließrichtung kann ein Ventiieiement desDruckbsgrenzungsvenfüs vom Druckmittel des Hydrospeichers der Ventilsteuerungbeaufschiagbar sein. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Sirömungspfade überzwei Druckbegrenzyngsventiie verbindbar, die entsprechend vorstehend erläuterter Aspekteausgebiidet sind. Das eine DrucKbegrenzungsventi! kann hierbei vom Druckmittel im erstenStrömungspfad und das andere Druckbegrenzungsventil vom Druckmittel des zweitenStrömungspfads betätigbar sein.
Mit Vorteil ist ein weiteres Druckbegrenzungsventii vorgesehen, über das ein Strömungspfadoder beide Strömungspfade zu dem Tank entlastbar sind. Dieses kann entsprechend einemoder mehrerer Aspekte der vorbeschriebenen Druckbegrerszungsventile ausgestaitet sein.
Mit einem Jeweiligen Strömungspfad ist das Druckbegrenzungsventii über einRückschlagventil verbunden, die sich jeweils in Druckmiteiströmungsrichtung hin zumStrömungspfad schließen.
Erfindungsgemöß hat eine hydraulische angetriebene Maschine einen hydraulischenZylinder, der von einer Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte gesteuert ist.
Es kann ein zweiter hydraulischer Zylinder vorgesehen sein, der ebenfalls von einerSchaltung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte gesteuert ist.
Bei dem Zylinder handelt es sich beispielsweise um einen D-ffeienüai- oderGieichcangszylinder, wobei bei einem G leichga ngzyl Inder vcrtelfhafterweise keinDruokmrtteivoiumenausgieich erfolgen muss.
Vorteilhafterweise handelt es sich hei der Maschine um eine mechanische Presse und einZylinder bildet eine Ziehkissenachse.
Alternativ kann es sich bei der Maschine um eine Nibbeimaschtne handeln.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer eriindtmgsgemä&en hydraulischen Schaltung und einererüntiungsgemäßen hydraulisch angegebenen Maschine sind ln den Zeichnungendargestefit. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen Schaltpian einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einemersten Ausführungsbeispiei,
Figur 2 einen Scheitplan einer hydraulischen Schaltung gemäß einem zweitenAusführungshaispiei,
Figuren 3a bis 3c jeweils einen hydraulischen Schaltpian eines Teils einer hydraulischen ...... Schäftung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Frgur 4 und 5 jeweils eine Hubkurve, eine Geschwindigkeitskurve und eine Kraftkurve, diejeweils über eine Zeit auigetragen sind und einen Betrieb der hydraulischen SchaltungI a||eigen u||||
Figur 6 einen Schaltpian der erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung gemäß einemweiteren Ausführungsbeispiel,
Gemäß Figur 1 hat eine hydraulisch angetriebene Maschine 1 einen ersten Zylinder 2 undeinen zweiten Zylinder 4, Bei der Maschine 1 handelt es sich beispielsweise um einemechanische Presse, wobei der Zylinder 4 eine Ziehkissenachse biiden kann. Der ersteZyäinder 2 wird über eine erste hydraulische Schäftung 6 und der zweite Zylinder 4 über einezweite im Wesentlichen gleiche hydraulische Schakung 8 gesteuert. Die hydraulischenSchaftungen 8 und 8 weisen jeweils eine Verdrängersteuerung 10 beziehungsweise 12 undeine Ventilsteuerung 14 beziehungsweise Ϊ6 auf. Die Verdrängersteuerung 10,12 und die
Ventilsteuerung 14,16 einer jeweiligen Schaltung 6,8 sind hierbei fluidfech parallel zueinander angeordnet.
Die Ausgestaltung der Schaltungen 8, 8 wird nun im Folgenden anhand der Schaltung 8 desZylinders 2 näher erläutert. Die Verdrängersteuerung 10 hat eine Hydromaschine 18, die im4-Quadranten-Betneb einsehbar ist Sie ist dabei derart ausgefegt dass sie ein großesHubvolumen und eine geringe Trägheit aufweist. Ferner bat die Hydromaschine 18 zweiAnschlüsse AI, A2. Sie ist mit einer kleinen Drehzahl von einem geregelten Elektromotor 20antreibbar. Bei diesem handelt es sich um einen Torquemstor mit einer geringen Trägheit,Des Weiteren Ist dieser derart ausgelegt, dass er mit einer geringen Drehzahl einsetzbar ist.Durch die geringe Trägheit und der? geringen Drehzahlen weist der Terquemotor somit einehohe Dynamik auf. Die Kombination des Elektromotors 20 mit der Hydromaschine 18,welche entsprechend der vorbeschrieheners Weise ausgelegt sind, führt zu einerVerdrängsrsteusrung.. mit der Innerhalb kürzester Zeit hohe Volurnenströme urngesetztwerden können, womit ein Kolben 22 des Zylinders 2 mit einer hohen Geschwindigkeit aus-und einfahrbar ist. Des Weiteren können schnelle Richtungsänderungen des Kolbenserfolgen,
Gemäß Figur 1 ist der Kolben 22 einseitig mit einer Kolbenstange 24 verbunden. Der Kolben22 trennt in dem Zylinder 2 einen ersten Zylinderraum 26 von einem zweiten Zylinderraum28. Der erste Zylinderraum 26 ist hierbei Ober einen Strömungspfad 30 mit dem AnschlussAI und über einen zweiten Strömungspfad 32 mit dem Anschluss Ä2 der Hydromaschine 18verbunden. Die Verdrängersteuerung 10 bildet somit mit dem Zylinder 2 einengeschlossener hydraulischen Kreis.
An die Strömungspfade 30, 32 ist auch die Ventilsteuerung 14 abgeschlossen, die somitfiuidisch parallel zur Verdrängersteuerung 10 angeordnet ist. Die Ventilsteuerung 14 hat einstetig verstellbares Regelventil 34 (Servo-Regelventil). Ober einen Arbeitsanschiuss A ist dasRegeiventil 34 mit dem Strömungspfad 30 und über einen Arbeitsanschluss B mit demStrömungspfad 32 verbunden. Des Weiteren ist es über einen Druckanschluss P mit einerDrucKmittölqueile und über einen TsnkanschlussT mit einem Tank verbunden, infederzentrierten Grundstellungen 0 (dritte Schaustellung) verbindet ein Ventilschieber desRegelventils 34 die Anschlüsse A. B. P und I miteinander. Ausgehend von denGrundstellungen 0 kann de." Ventilschieber des Regeiventils 34 in Richtung von ersten
Sehaitsielfungen a verschöben werden, in diesen wird der Drucken Schluss P mit demArbeitsanschiuss B und der Arbeitsanschlues A mit dem Tänkansohiuss T verbunden. Wirdder Ventilschiebar ausgehend von den Grundstellungen ö entgegengesetzt in Richtung vonzweiten Schaustellungen b verschoben, so wird der Druckanschluss P mit demArbeitsanschluss A und der Arbeitsanschiuss B mit dem Tankanschluss T verbunden. DasRegelventü 34 ist hierbei derart ausgestaltet, dass es sehr Kurse Schall· und Regsizsitenaufweist. Da die Hydromasciiine 18 ein großes Hubvolumen aufweist und somit für denHauptteil der Antriebsieistung des Zylinders 2 zur Verfügung steht, kann das Regelvenill 34vergleichsweise klein eusgestalfet sein. Es ist somit hochdynarnssch betätigbar und weistgeringe Schalt- und Regelzeiisn auf. Durch den geringen Bauraumbedarf des Regeiventils34 kann es vorrichtungstechnisch flexibel an den Zylinder 2 angeordnet werden und somitauch fluidlsch gesehen äußerst nahe am Zylinder 2 vorgesehen sein, was zu einer hohenhydraulischen Steifigkeit und somit zu einer hohen Regelgüte des Zylinders 2 führt. DasRegeiventil 34 ist beispielsweise hydraulisch betätigbar.
Bei dem Kolben 22 des Zylinders 2 handelt es sich beispielsweise um einen Oberkolben undbei einem Kolben 38 des Zylinders 4 kann es steh um einen LMerkolben handeln, die zumBearbeiten eines Werkstücks Zusammenwirken.
Gemäß Figur 2 bat eine Maschine 38 einen Zylinder 40, der als Gfeichgangzytinderbeziehungsweise Oberkolben-Gieichgangzyäsnder ausgestaltet ist. Des Weiteren hat sieeinen Zylinder 42, der ebenfalls als Gleichgangzylinder beziehungsweise Unterkolben-Gleichgangzylinder ausgestaitet ist. Die Zylinder 40, 42 werden jeweils über eineVentilsteuerung gesteuert, die jeweils in einem Steuerblock 46 beziehungsweise 48angeordnet sind, Fiuidlsch parallel zur Ventilsteuerung ist für einen jeweiligen Zylinder 40, 42eine Verdrängersteuerung 50 beziehungsweise 52 vorgesehen. Die Ventilsteuerung desSfeuerbiocks 46 und die Verdrängersteuerung SD sind von einer Leistungselektrik 54versorgt. Das Gleiche gilt für die Ventilsteuerung des Steuerblocks 48 und derVerdränger Steuerung 52. die über eine Lelsturrgseiektrik 56 ver sorgt sind. Zur hydraulischenVersorgurig der Ventilsteuerungen in den Steuerblöcken 48,48 ist ein hydraulischesVersorgungsaggregat 58 vorgesehen. Zur Ansteuerung des hydraulischenVersorgungsaggregats 58 und der Ventilsteuerungen der Steuerblöcke 46 und 48 ist eineSchaltschrank 80 mit einer Logik- und Kontrolleinheit vorgesehen. Über einem jeweiligenZylinder 40,42 kann jeweils eine Masse 62 beziehungsweise 64 verfahren werden. in Figur 3a ist eine hydraulische Schaltung 65 eines Gberkolbens dargestelät. DerOberkoiben beziehungsweise Zylinder 66 äst ais Gleächgangzyiinder ausgestaltet. Über einenersten Strömungspfad 68 ist er mit einem Anschluss A1 der Hydromaschine 18 und übereinen zweiten Strömungspfad 70 mit Anschluss A2 der Hydromaschine 18 verbunden. DieHydromaschine 18 wird hierbei von einem Elektromotor 20 angetrieben. Fluidisch parailel istdie Ventilsteuerung rnit dem Regelventil 34 vorgesehen. An den Druckanschiuss P ist hierbeiüber ein Rückschlagventil 72, das sich in Druckmittelströmungsrichtung hin zum Regelventil34 öffnet, eine verstellbare Hydropumpe 74, siehe Figur 3ct angeschiossen. Zwischen demRückschlagventil 72 und dem Regelventil 34 ist ein Hydrospeicher 78 angeschiossen, beidem es sich um einen HocHdrückspeicher handelt Dieser ist Ober einDruckbegrenzungsventil 78 zu einem Tank 80, stehe Figur 3c, abgesicheft Oes Weiterendem Hydrospeicher 76 ein Ablassventil 82 zum Ablassen von Druckmittel zum Tank 80....... zugeordnet.
Die Arfcsitsanschiüsse A, 8 des Regeiventils 34 sind überein als Schaltventil ausgebildetesAbschaltventii 84 mit dem ersten beziehungsweise zweiten Strömungspfad 68, 70verbunden. Das Abschaltventii 84 hat einen Anschluss X, der mit dem Arbeitsanschiuss Ades Regeiventils 34 verbunden ist und einen Anschluss Y, der mit dem Arbeitsanschiuss 8des Regelventüs 34 verbunden ist, über einen Arbeitsanschiuss A ist das Abschaltventii 84mit dem zweiten Strömungspfad 70 und über einen Arbeitsanschluss B mit dem erstenStrömungspfad 88 verbunden, in einer ersten Schaltsteilung des Abschaltventüs 84 sind dieAnschlüsse A, B, X und Y voneinander getrennt. In einer zweiten Schaustellung ist derArbeitsanschiuss A mit dem Anschluss X und der Arbeitsanschiuss 3 mit dem Anschluss Yverbunden, in dieser Schaustellung ist somit das Regelventil 34 mit seinenArbsiisanschiüssen A. B mit den Strömungspfaden 70 beziehungsweise 68 verbunden.
Des Weiteren hat dia hydraulische Schaltung 65 eine hydraulische Vorspannvorrichtung 88,Diese hat ein Druckrsduzierventii 88, das einen Druckanschluss P, einen Tankanschiuss Tund einen Arbeitsanschluss A hat. An den Druckanschiuss P ist eine Konstantpumpe 90.siehe Figur 3c, angeschlossen. Der Tankanschluss T ist mit dem T ank 30 aus Figur 3cverbunden. Zwischen dem Druckanschluss P und der Konsfantpumpe 90 ist ein sich hin zürnDruckreduzierventii 88 öffnendes Rückschlagventil 92 angeordnet. Ober denArbeitsanschluss A ist das Druckreduzierventii 88 mit dem ersten und zweiten
Strömungspfad 88, 70 verbindbar. Der erste Strömungspfad 68 ist hierbei über einRückschlagventil 94 mit dem Arheitsarrsdhäuss A und der zweite Strömungspfad 70 über einRückschlagventil 96 mit dem Arbeitsanschluss A verbindbar. Die Rückschlagventile 94, 96öffnen hierbei jeweils in einer Druckmittelströmungsrichtung weg vom Druckreduzierventil 88,Somit kann über die Konstanfpumpe 90 und das Druckreduzlervenfii 88 die hydraulischeSchaitung 65 mit dem Zylinder 66 mit einem Niederdruck vorgespannt werden. Zusätzlich istder Arbeitsanschluss A mit einem Hydrospeicher 98 in Form eines Niederdruckspeichersverbunden. Dieser ist über ein Druckbegrenzungsventi! 100 und einem Ablassventil 102 mitdem Tank 80 aus Figur 3c verbindbar.
Gemäß Figur 3a hat die hydraulische Schaltung 85 zusäfcziich eine Spülvorrichtung 104.Diese weist ein Spülventii 106 auf, über das beide Strömungspfade 88, 70 mit dem Tank 80aus Figur 3c verbindbar sind. Das als Schaitventi! ausgebildete Spülventii 108 hat zweiArfeeitsanschSOsse A, B, die mit einem Jeweiligen Strömungspfad 70 beziehungsweise 68verbunden sind. Des Weiteren hat die Spülvorrichtung 104 zwei Tankanschiüsse T, die mitdem Tank 80 verbunden sind, ln einer federvorgespannten ersten Schaltsieilung einesV'entilschiebers des Spülventüs 108 sind alle Anschlüsse voneinander getrennt. In einerzweiten Schaltsieilung, die manuell oder elektromagnetisch betällgbar ist, verbindet derVentiischiebsr den Arbeitsanschiuss A mit dem ersten Tankanschiuss T und denArbeitsanschiuss B mit dem zweiten Tankanschiuss T. Der Arbeitsanschluss A Ist desWeiterer! über eine einstellbare Drossel 108 m-f dem Strömungspfad 70 verbunden. DasGleiche gilt für den Arbeitsanschiuss B, der über eine einstellbare Drossel 110 mit demersten Strömungspfad 68 verbunden ist.
Zur Absicherung der hydraulischen Schaltung 65 beziehungsweise des Zylinders 86 sind einerstes und zweites Sicherheitsventil 112 beziehungsweise 114 vorgesehen. Bel diesenhandelt es sich jeweils um ein Logikventli, Mit dem Sicherheitsventil 112 ist hierbei der ersteStrömungspfad 88 auf- und zustauerbar. Mit dam Sicherheitsventil 114 Ist dann dar zweiteStrömungspfad 70 auf- und zusteuerbar, im zugesteuerten Zustand der Strömungspfaac- 63.70 sind das Regeivenfli 34, dis Hydromaschine IS, die Vorspan π Vorrichtung 86 und dieSpülvorrichtung 104 vom Zylinder 66 getrennt. Die Sicherheitsventile 112,114 sind identischausgestaltet, weshalb Im Folgenden der Einfachheit halber nur das in der Figur 3a obereSicherheitsventil 112 näher erläutert ist. Das als Logikventil ausgebsidete Sicherheitsventil112 ist In üblicher Weise ausgestaitet. Ein Ventiikörper 116 begrenzt einen Zyiinderraum 118. übe? den er In Sshiie&riehtung von eine?· Federkraft einer Feder und über einEndschaitventll 120 mit Druckmittel beaufschisgbar ist. Des Weiteren begrenzt derVentilkörper 116 einen Rihgraum 122. überden er in Öffnungsrichtung und entgegen derFederkraft der Feder mit Druckmittel über das Endschaltventil 120 beaufschlagbar ist. DasEndschailventii 120 hat zwei ArbeiteanschlOsse A, 8, einerTankanschluss T und einenDruckansehiuss P. Oer Aripeitsanschiuss A ist hierbei mit dem Zylinderraum 118 und derArbeitsanschluss B mit dem Ringreum 122 verbunden. Der Tankanschluss T ist mit demTank 80 aus Figur 3c verbunden. Ober den Druckanschluss P ist das Endschaitventii 120 aneinen Ausgangsanschlussi&W eines Wechsaivaniiis 124 angeschlossen. Das Wechselventi!124 hat des Weiteren einen ersten Eingangsanschluss E1 und einen zweitenEingangsansciiluss E2. Der Eingangsanschluss E2 Ist hierbei mit der Vorspannverrichtung86 und dem Speicher 98 hydraulisch verbunden, indem er nordisch zwischen denRückschlagventilen 94 und 98 an diese angeschlossen ist. Alternativ ist denkbar denEingangsanschluss E2 mit dem Hydrospeicher 78 zu verbinden. Der andereEmgangsanschiuss E1 ist dagegen an den zweiten Stromungspfad 70 angeschlossen. DerEingangsanschluss E1 Ist somit vorzugsweise mit einem Strömungspfad verbunden, indiesem der Lastdruek beziehungsweise Gewichtsdruck der zu betätigenden Maschine wirkt.Der den höheren Druck aufweisende Anschluss E1 oder E2 wird sodann mit demAusgang sa nach I u as AW und somit mit dam Druckansehiuss P des Endschaltventils 120verbunden. Das Endschaitventii 12Q hat einen Ventilschieber, der übereine Ven-nieder ineiner ersten Schal-Stellung a federvorgespannt ist. In dieser ist der Ringraum 122 desSicherheitsventils 112 mit dem Tank 80 und der Zyünderraum 118 mit der Druckmittelqnelle,also mit dam Strömungspfad 70 oder der Vorspannvorrichtung 86, verbunden, ln dieserersten Schaltsteliung a -st somit das Sicherheitsventil 112 geschlossen. Manuell oderelektromagnetisch kann der Ventilschieber des Endschaltventiis 120 in eine zweiteSchaltsteliung b verschoben werden, in dieser ist dann der Zylinderraum 118 mit dem Tankund der Ringraum 122 mit der Druckmitteiquelie. also mit dem Strömungspfad 70 oderVorspannvorrichtung 88, verbunden, womit das Sicherheitsventil 120 geöffnet ist.
Die Strömungspfade 86 und 70 sind gemäß Figur 3a über ein erstes und zweitesDruckbegrenzungsventil 124, 126 miteinander verbindbar. Das ersteDruckbegrenzungsventil 124 ist hierbei vom Druckmittel im Strömungspfad 7Q und daszweite DruckbegrenzungsventSS 126 vom Druckmittel im Strömungspfad 88 betätig bar. Beiden Druckbegrenzu ng sventiien 124,128 handelt es eich um vorgesteuerte
Druckbegrenzungsventile mil wirser Entlastung in Poms eines Wegeventils 128. inSchiieSrichtung ist ein Vsntiikörper eines jeweiligen Druckbegrenzungsventils 124t 128 übereine Sieuerleitung mit Druckmittel aus dem Hydrospeicher 78 beziehungsweise mitDruckmittel von der Hydropumpe 74. siehe Figur Sc, beaufsehlagbar. über das jeweiligeWegeventil 128 ist das Druckmittel zum Tank entlassbsr. Ein weiteres vorgesteuertesDruckdegrenzungsvenlil 132 mit einer Entlastung Ist über ein erstes und zweitesRückschlagventil 134.138; mit dem ersten Stromung&piad 68 beziehungsweise dem zweitenStrömungspfed 70 verbunden. Die Rückschlagventile 134,138 Offnen hierbei jeweils in einerDruckm!tteIsiromungsnchtung hin zum Druckbegrenzungsventil 132. Dieses kann eineDruckmitlelverbindung zuiii Tank 80 offnen. Es ist ebenfalls In Schiießrichtung über dieSteuerieitung 130 vom Druckmittel des Hydrospeichers 78 beziehungsweise derHydropumpe "4, siehe Figur 3c, beaufschiscbar und über das Wegeventil 128 entiastbar.
Der Gleichgangzylinder 88 in Figur 3a weist ein Wegmesssystem 138 auf. Des Weiteren istan einem jeweiligen Zylinderraum des Zylinders 88 ein Druckmesser 140 angeschiossen.
Gemäß Figur 3b ist ein Unterkoiben beziehungsweise Zylinder 142 dargestellt. Dieser wirdentsprechend dem Zylinder 88 aus Figur 3a mit einer entsprechend der hydraulischenSchakung 65 ausgestalteten hydraulischen Schaltung gesteuert. Die Zylinder 88 und 142wirken hierbei zusammen und können ein Teil einer mechanischen Presse mit einerZiehkissenachse sein.
Gemäß Figur 3c ist ein Aggregat 144 zur Druckmitteiversorgung der hydraulischenSchaltungen der Zylinder 8Θ und 142 aus den Figuren 3a und 3b dargesteiit. Die über einenDruck-Förderstromregler verstellbare Hydropumpe 74 ist ausgangssestig über einePumpenleitung 148 über das Rückschlagventil 72 aus Figur 3a mit dem Druckanschluss Pdes Regsiventiis 34 verbunden. Die Hydropumpe 74 ist übereinen Elektromotor 184sntreiöbar. Des Weiteren ist der Elektromotor 148 mit der Konstantpumpe 90 gekoppelt, dieüber eine Pumpenieitung 180 über das Rückschlagventil 92 auf Figur 3a mit demDruckreduzierventil 88 verbunden ist. Sowohl die Pumpenleitung 148 ais auch diePumpenieitung 150 sind über ein Druckbegrenzungsventii 152 zum Tank 80 entlastbar. DesWeiteren sind zwei Tankieitungen 154,156 und eine Leckageieitung 158 mit denSchaltungen 85 der Zylinder 66. 142 aus den Figuren 3a und 3b verbunden, in der
Tankleitung 154 ist eine Kühl- und RHervorriahtung 1Θ0 vorgesehen. Die Tankieiiung 154wird vorzugsweise mit der Spülvorrichtung 1Q4 verbunden.
Im Folgenden, in den Figuren 4 und 5, werden beispielhaft Applikationen mit dersrfindungsgemäSen hydraulische?·? Schaltung erläutert. Wie bereits erläutert, soll diehydraulische Schaltung vorzugsweise für Sfanz-Nihbelmaschinen oder Zishkissensystemeeingesetzt werden, die ein Krad von 20, 30,45, 87.100:150, 225 Tonnen usw, aufweisen.Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Baureihe handeln. Die hydraulische Schaltungkann selbstverständlich auch In weiteren hydraulischen Zylinderachsen eingesetzt werden.die bisher mit äußert großen Ventilen undgroßen Speicherständen gefahren/bewegl werden,wobei viel Energie versehwendeiivsmiohtet und nicht optimal ausgenutzt wird.
Gemäß dem oberen Diagramm i:-! Figur 4 ist ein Hub s übereine Zeit t abgebildet Die untereKennlinie 162 zeigt hierbei einen Verlauf des Oberkolbens und die obere Kennlinie 164 einenVerlauf des Unterkoibens. Der Hub s des Oberkolbens weist hierbei etwa einensinusförmigen Ver lauf auf. Er führt hierbei einen Hub h von etwa 1GÖ mm aus. Eine Hubkraftbeträgt dann beispielsweise etwa 20 Tonnen. Ein Durchmesser eines Kolbens kannbeispielsweise etwalßö mm und einer Zylinder Stange etwa 110 mm betragen. Die In demDiagramm gezeigter? Zeitabschnitte z betragen beispielsweise etwa 1,5 Sekunden, Ein Hub kdes Unterkolbens gemäS der Kennlinie 184 beträgt etwa 100 mm, wobei es sich um einenZiehhub handelt. Ein Durchmesser des Unterkolbens kann etwa 125 mm betragen und einDurchmesser vor? dessen Kolbenstange etwa 90 mm.
Das mittlere Diagramm in Figur 4 zeigt den Verlauf einer Geschwindigkeit v über die Zelt t.Die untere Kennlinie 166 stellt hierbei einen Verlauf des Oberkolbens und die obereKennlinie 168 einen Verlauf des Unterkolbens dar. Das Zeitintervall z beträgt wieder 1,5Sekunden. Eine maximale Verfahrgeschwindigkeit des Oberkoibens beträgt beispielsweiseetwa 800 mm/s (Unterkolben 10 Tonnen). Die Verdrängersteuerung für den Oberkolbenkann hierbei beispielsweise mit etwa 400 - 450 Umdrehungen/mln angetrieben sein und etwa100 l/min fördern. Die maximale Geschwindigkeit des Unterkoibens kann ebenfalls etwa 8ÖÖmm/s betragen. Die Verdrängersteuerung des Unterkoibens fördert beispielsweise dannetwa 220 !/min und wird mit etwa 200 - 250 Umdrehungen/min angstrieben. in dem unteren Diagramm in Figur 4 ist eine Kraft F über die Zeit t aufgetragen. Die untereKenniinie 170 zeigt hierbei einen Verlauf des Oberkofbens und die obere Kennlinie 172 einenVerlauf des Unterkoihens. Das Zeätintervall z beträgt 1,5 Sek. Ein Ziehen 174 erfolgt sowohlbeim Unter- als auch beim Oberkoiben mit einer Druckdifferenz zwischen den Anschlüssender jeweiligen Verdrängersteuerung von etwa 200 bar. Der Oberkolben hat dann etwa eineKraft von 20 Tonnen und der Unterkoibsn etwa eine Kraft von 10 Tonnen. DerKurvenabschnitt 176 beim Unterkoiben zeigt ein Ausstößen, das etwa mit 1 Tonne und einerDruckdifferenz von etwa 25 bar erfolgt. Die Dauer beträgt hierbei etwa 200 - 300 ms. DerAbschnitt 178 beim Veriauf des Oberkoibens bei der Kennlinie 170 stellt das Eigengewichtdes Kolbens dar,
Die Diagramme gemäß Figur 4 zeigen einen "Draw-cushion-application" Test. Hierbeiwerden etwa 20 Hübe/rnin bei einer Verfahrgeschwindigkeit von etwa 600 mm/s und einemFördervolumen von etwa 15.000 cm^ausgebfidet.
Gemäß Figur 5 ist ein “‘punch application" Test dargestelit. Hierbei ist ein Oberkoibenvorgesehen, der eine Kraft von etwa 20 Tonnen auibringen kenn Der Test erfolgt hierbeietwa mit 8ÖÖ Hüben/mln und einer VerfahrgasehwIndigkaii von 800 mm/s sowie einemFördervolumen von bis zu 100 cm3. Das obere Diagramm in Figur 5 zeigt hierbei den Verlaufdes Hubs s über die Zeit t. Eine Kennlinie 180 zeigt hierbei die Doppeihubzeit 182 auf, diebei 4 mm etwa 30 ms, bei 8 mm etwa 35 ms und bei 10 mm etwa 50 ms betrügt. DieZykluszeit 184 kann dann etwa 80 ms, etwa 70 ms beziehungsweise etwa 11Q ms betragen.
Gemäß dem mittleren Diagramm in Figur 5, bei dem die Geschwindigkeit v Ober die Zeit taufgetragen ist, kann die Maxlrnalgeachwindigkeit 186 etwa 450 mm/s, etwa 600 mm/sbeziehungsweise etwa 650 mm/s betragen. Der Zylinder Kann hierbei einen Kolben miteinem Durchmesser von etwa 160 mm und sine Kolbenstange mit einem Durchmesser vonetwa 110 mm aufweisen. Ein Volumenstrom Kann dann etwa 290 i/min. etwa 380 i/minbeziehungsweise etwa 420 I/min betragen und eine Drehzahl etwa 300 ümdrehungen/min,etwa 400 Umdrehungen/min beziehungsweise etwa 450 Umdrehungen/min. in dem unteren Diagramm in Figur 5 ist dann die Kraft F über die Zeit t dargestelit. Diemaximale Kraft kann 20 Tannen betragen und in einem Zeitintervaii 188 von etwa 5 -10 msaufgebracht werden. Das Zeitintervall 190 kann etwa 80 ms. etwa 70 ms beziehungsweise etwa 100 ms betragen. Eine Druckdifferenz bei der Verdrängersteuerung kann etwa 200 herbetragen. in Figur 8 ist eine alternative Ausgestaltung hinsichtlich einer Anordnung vonSicherheitsventilen dargesteilt. Die übrigen hydraulischen Anordnungen werden derEinfachheit halber in Figur 6 nicht gezeigt. Gemäß Figur 8 ist der Gieichgangzyiinder 88dargestelit mit Abschnitten der Strömungsutade 68 und 70. Entsprechend Figur 3s sindraschen den Strömungspfaden die Druckbegrenzungsventiie 124 und 128 angecrdnet. im Unterschied zur Ausführungsform in Figur 3a sind in dem Strömungspfad 70 zweiSicherheitsventile 191 und 192 angeordnet. Des Weiteren sind in dam Slrömungsgfad 88ebenfalls zwei Sicherheitsventile 194. 1S6 vorgesehen. Die Sicherheftsventile 191, 192 hzw.194,198 eines jeweiligen Strömungspfads 70 hzw. 88 sind ftuidlsch in Reihe angecrdnet.Das heißt, dass der Strömungspfad 68 erst dann geöffnet Ist, wenn beide Sicherheitsventils194 und 198 geöffnet sind, ist eines dieser Sicherheitsventile 194,196 geschlossen, so istauch der Strörnungspfad 68 gesperrt. Das Gleiche güt für den Strömungspfad 70, der dannoffen Ist, wenn beide Sicherheitsventile 191,192 geöffnet sind, Ist eines derSicherheitsventile 191,192 geschlossen, so ist auch der Strömungspfad 70 gesperrt. DieSicherheitsventile 191 bis 196 sind entsprechend der Sicherheitsventile 112 und 114 derFigur 3a ausgestaltet und können entsprechend hydraulisch verschaltet sein. Durch dieAnordnung von zwei Sicherheitsventile 191,192, bzw, 194,196 in einem jeweiligenStrömungspfad 70 bzw. SB ist die Sicherheit der hydraulischen Schaltung 65 weiter .........^·ιιιιι:ι::
Offenbart ist eine hydraulische Schaltung, bei der eine Verdrängersteuerung und eineVentilsteuerung parallel geschalte? sind. Die Verdrängersteuerung ist mit beidenAnschlüssen an einen Verbraucher angeschlossen wie bei einem geschlossenen Kreis. Dieparallele Ventilsteuerung wird als offener Kreis betrieben. Es ist vorgesehen, dass dieVerdrängersteuerung den Hauptfei! der hydraulischen Antriebsleisiung und damitFluidmenge erbringt, während die Ventilsteuerung gleichzeitig Abweichungen von einervorgegebenen Druck«, Weg« oder Geschwindigkeits-Regelkurve ausgleicht.
Bezugszeicheniisie 1 Maschine 2 Zylinder 4 Zylinder 8 hydraulische Schaltung 8 hydraulische Schaltung 10 Verdrängersteuerung 12 Verdrängersteuerung 14 Ventilsteuerung 16 Ventilsteuerung 18 Hydromaschine 2.0 Elektromotor 22 Kolben 24 Kolbenstange 26 Zylinderraum 28 Zyiinderraum 30 Strömungspiad 32 Strömungspfad
34 RegsiventH 36 Kolben 38 Maschine 40 Zylinder 42 Zylinder 44 Rahmen 46 Steuerblock 48 Sieuerbiock SO Verdrängersteuerung 52 Verdrängersteuerung 54 Leistungselektrik 58 Leistungselektrik 58 Versorgungsaggregat 60 Schaltschrank o2 Messe 84 Masse 85 hydraulische Schaltung 86 Gleichgangzyiinder 88 Strömungspfad 70 Strömungspfad 72 Rückschlagventil 74 Hydropumpe 78 Hydrospeicher 78 Druckbegrenzungsveniäl 80 Tank 82 Ablassventil 84 Abschaltventil 88 Vorspannvorrichtung 88 Druckfeduzlerventii 90 Konstantpumpe 92 Rückschlagventil 94 Rückschlagventil 98 Rückschlagventil 98 Hydrospeicher 100 Druckbegrenzungsventil1Ö2 Ablassventil 104 Spülvorrichtung 106 Spülventil 108 Drossel 110 Drossel 112 Sicherheitsventil 114 Sicherheitsventil 118 Ventilkörper 118 Zylinderraum 120 Endschaitvenfil 122 Ringraum 124 Druckbegrenzungsventil128 Druckbegrenzungsventil128 Wegeventil 130 Steuerleitung 132 Druckbegrenzungsvantlt 134 Rückschlagventil 136 Rückschlagventil 138 Wegmesssystem 140 Druckmesser 142 Zylinder 144 Aggregat 146 Pumpenieitung 148 Elektromotor 150 Pumpen leitung 152 Druokbegrenzungsventii 154 Tankleitung 156 Tankieitung 158 Leokageieitung 160 Kühl- und Fiiteivorrichtung 182 Kennlinie 164 Kennlinie 166 Kennlinie 168 Kennlinie 170 Kennlinie 172 Kennlinie 1 ?4 Ziehen 176 Abschnitt 178 Abschnitt 180 Kennlinie 182 Doppelhubzeit 184 Zykluszeit 186 maximale Geschwindigkeit 188 Zeitintervall 190 Zeitintervall 191 Sicherheitsventil 192 Sicherheitsventil194 Sicherheitsventil 196 SieherheitsventilAI, A2, X, Y AnschlussA, S ArbeitsanschiussP DruckanschiussT Tarikanschliiss0 Grundstellungena erste Schaustellungenb zweite SchaltstellungenAW AosgaisgsanachkässE1, E2 Eingangsanschluss

Claims (15)

  1. Ansprüche 1. Hydraulische Schaltung zur Steuerung einer hydraulisch «©getriebenen Maschine (2,4), wobei eine Verdrängersteuerung {10} und ©ine Ventilsteuerung {14} fiuldisch parallelgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängersteuerung (10) eineHydromaschine (18) mit zwei Anschlüssen (At, A2) aufweist, die mit der Maschine (2)jeweils über einen Strömt;ήgspfad (30, 32} zur Bildung ©irres geschlossenen hydraulischenKreises verbindbar sind, und wobei die Ventilsteuerung (14) mit der Maschine (2) in einemoffenen hydraulischen Kreis verbindbar ist,
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei bei einer Erbringung einer hydraulischenAntriebsleistung der Verdrängersteuerung (iö) mit der Ventilsteuerung (14) gleichzeitigAbweichungen von einer vorgegebenen Druck« Regel kurve und/oder Weg-Regelkurveund/oder GesehwindigkeiisRegeikurve ausgleichbar sind.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ventilsteuerung (14) während einerAnlaufphase und/oder einer Bewegungsphase und/oder einer Bremsphase der Maschine (2,4} und/oder der Verdrängersfeuerung {10} Druckmittel zu- oder geführt.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, wobei die Hydromaschine (18)..derarteusgestaitet ist, dass sie eine vergleichsweise geringe Trägheit und ein vergleichsweisegroßes Hubvolumen aufweist.
  5. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hydromaschins (18) voneinem Elektromotor (20) angetrieben ist, der derart ausgebildet ist, dass er einevergleichsweise geringe Trägheit und eine vergleichsweise geringe Drehzahl aulweist,
  6. 6. Schaltung nach einen; der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventilsteuerung{14} ein Regelvenill (34) hat, das derart ausgeiegt ist. dass es eine hohe Dynamik und einehohe Genauigkeit aufWeist
  7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei ein Abschaltvenii! {84} vorgesehen ist. damit dasRegelvenill (34) von den Strömungspfaden (88, 70) trennbar Ist.
  8. 8. Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, wobei an das Regeiventll (34) ein Hydrospeicher(76) angeschiossen ist^ der derail ausgeiegt ist, dass ein benötigter Arbeitsdruck für dieMaschine (2) zur Verfügung stellbar ist,
  9. 9. Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 8, wobei an das Regeiventii (34) eineHydropumpe (74) angeschlossen ist,
  10. 10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eineVorspannvorriehtung (86) vorgesehen ist, um einen oder beide Strömungspfade (6B. 70) miteinem vorbestimmten hydraulischen Druck vorzuspannen.
  11. 11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Spülvorrichtung(104) vorgesehen ist, die an zumindest einem Strömungspfad (08,70) abgeschlossen ist undüber die Druckmittel entiassbarist,· wobei die Spülvorrichtung (104) derart angesteuert ist,dass ein Einfluss bei einer Druckregeiung und/oder Wegregeiung und/oderGeschwindigkeitsregeiung der Maschine (2) vergleichsweise gering ist oder vermieden ist.
  12. 12. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieVerdrängersteuerung (10) und die Ventilsteuerung (34) zweifach abgesehen und überwachtsind.
  13. 13. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einen oder beidenzur Maschine (2) führenden Shörmmgspfaden (68, 70) der Verdrängersteiierung (10)und/oder der Ventilsteuerung (14) ein Sicherheitsventil (112,114} oder jeweils mehrereSicherheitsventile angeordnet ist oder sind, 'wobei in einem geschlossenen Zustand desSicherheitsventils (112,114) oder der Sicherheitsventile der zugeordnete Strömungspfad(68, 70) gesperrt ist und in einem geöffneten Zustand des Sicherheitsventils (112, 114) oderder Sicherheitsventile der zugeordnete Strömungspfad offen ist.
  14. 14. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei dieVerdrängersteuerung (IQ) über eine elektrische Schutzschaitung abgesichert ist,
  15. 15. Hydraulisch angegebene Maschine mit einem hydraulischen Zylinder (2), der vorseiner Schaltung (1) gemöö einem der vorhergehenden Ansprüche gesteuert Ist.
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