DE19528558A1 - Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer hydraulischen Antriebseinheit zum Heben und Senken eines Pressenstößels und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs.
Bei hydraulischen Pressen der genannten Art wird die am Rückzugszylinder auftretende Lastenergie nicht genutzt. Es ist jedoch Energieverschwendung, die Lastenergie in Wärme umzusetzen und das Druckniveau im Tank abzubauen. Nachteilig ist weiterhin, daß die Pumpe die volle Antriebsenergie für den Betrieb der Presse bereit halten muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse anzugeben und einer zugehörigen Presse zu schaffen, bei welcher die Lastenergie in wiederverwendbare Energie genutzt werden kann und die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen und Verfahrensschritte sowie durch den Vorrichtungsanspruch erfindungsgemäß gelöst.
Ein Vorteil der Erfindung ist, die Lastenergie mit einfachen standardmäßigen Hydraulikteilen, wie Proportionalventil und Hydraulikspeicher zu speichern, das heißt einfache Standardteile zur Nutzung der Lastenergie zu verwenden. Sie ist damit für alle Pressen anwendbar und nicht nur dort wo durch Regelungs­ vorgänge sich der erhöhte Aufwand für Hydromotoren und Pumpen erst amortisieren müßte. Der Hauptvorteil liegt weiterhin in der Einsparung der sonst üblichen Steuerpumpe und in einer Energieersparnis bei den Hauptpumpen.
Somit liegt die Lösung der Erfindung darin, das während des Schließhubes aus dem Kolbenraum des Rückzugszylinders durch die Schwerkraft verdrängte Ölvolumen energetisch zu nutzen. Das Volumen wird in einen Niederdruck- Hydraulikspeicher geladen aus dem dann der Steuerdruck aufrecht erhalten und/oder Niederdruckverbraucher betrieben werden. Durch diese Nutzung der Lastenergie kann bei einer Standard-Kunststoffpresse mit großen Eilganghub eine Hauptpumpe und eine Steuerpumpe gespart werden. Dadurch erniedrigt sich nicht nur der elektrische Energieaufwand sondern auch der Aufwand für die Ölkühlung.
Eine weitere Energieersparnis ist zu erreichen, wenn der Rückzugzylinder als Differentialzylinder mit einer Verbindung zwischen Kolben- und Ringraum ausgelegt wird. Dadurch ist es möglich beim Schließvorgang das Öl aus dem Kolbenraum in den Ringraum zurückzuführen, so daß über die Auslaßventile des Sicherheitsblocks nur noch die Überschußmenge in den Tank zurückgeführt werden muß. Durch diesen Zusammenhang kann die Nennweite des Sicherheitsblockes geringer ausgeführt werden, was eine Kostenminderung bei der Herstellung und eine Senkung des Energieverbrauchs und der laufenden Kosten bedingt, was beim Öffnungsvorgang ebenfalls noch unterstützt wird, da durch das oben genannte Schaltventil das Öl des Ringraumes im Differenzialzylinder in den Kolbenraum gedrückt wird und so die Pumpe nur noch die Mengendifferenz, also das Volumen der Kolbenstange, fördern muß.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Im ersten Ausführungsbeispiel besteht die Antriebseinheit aus dem Stößel 1, dem Kolben 2 und dem Zylinder 3 als Zylindereinheit, für den Schließ- und Öffnungsvorgang der Presse. Beim Schließvorgang wird der Kolben 2 in den Kolbenraum 3 geschoben und das Volumen im Kolbenraum 3 wird dadurch verkleinert. Dieses Volumen muß über die Rohrleitung 6 und den Sicherheitsblock 5 geführt werden. Von dem Sicherheitsblock 5 wird das Volumen über die Rohrleitung 6 an den Anschluß A des Proportionalventil 7 geführt. Bei der Abwärtsbewegung der Presse ist das Proportionalventil 7 in der dargestellten Stellung angesteuert, das heißt der Volumenstrom geht von A nach T in die Rohrleitung 6. Über das Rückschlagventil 9, das durch den Lastenergiedruck aufgesteuert wird, geht das Volumen in den Hydraulikspeicher 10. Der Hydraulikspeicher 10 ist in seinem Volumen so ausgelegt, daß er die Nebenbewegungen der Presse betreiben kann. Ist dieser Hydraulikspeicher 10 gefüllt, was durch den Druckaufnehmer 11 gemeldet wird, wird das Schaltventil 12 eingeschaltet und das überschüssige Volumen in den Tank 13 abgeleitet. Die somit gespeicherte Energie in dem Hydraulikspeicher 10 kann über die Leitung mit dem Freigabeventil 16 an die Nebenfunktion geführt und dort genutzt werden. Als Nebenfunktion gilt der Hydraulik-Hilfskreis 20 für Zylindereinheiten, die mit einem Druckniveau von 40 bar bis 80 bar arbeiten können. Gleichzeitig kann diese Energie auch für das Steuerölsystem über die Steuerölleitung 15 und das Steuerölventil 14 als Steuerölenergieversorgung genutzt werden. Vor dem ersten Arbeitszyklus muß für den ersten Ladevorgang des Hydraulikspeichers 10 von einer Hydraulikpumpe 19 über das Rückschlagventil 18 bei gesperrtem Umlaufventil 17 durch die Rohrleitung der Hydraulikspeicher 10 solange gefüllt werden, bis der Druckmeßaufnehmer 11 die gewünschte Druckhöhe anzeigt. Diese Meldung ist eine Voraussetzung für den Start der Maschine.
Das zweite Ausführungsbeispiel für die Antriebseinheit, strichpunktiert getrennt vom Ausführungsbeispiel 1, betrifft eine Differentialschaltung mit Volumenausnützung, die neben der Energieeinsparung noch zur Vereinfachung von hydraulischen Elementen führt, zum Beispiel durch Verkleinerung der Pumpen in ihrem Fördervolumen, aber auch von Ventilen in ihrem Volumendurchlaß. Der Nutzen kommt beim Hochfahren der Presse zur Geltung, wobei in den größeren Kolbenraum 3 das überschüssige Öl des Ringraumes 4 mit hineingefördert wird. Wenn über die Zylindereinheit und Druckbeaufschlagung im Kolbenraum 3 die Presse nach oben fährt, wird das Volumen aus dem Ringraum 4 über das Schaltventil 21 in den Kolbenraum 3 zurückgeführt. Die damit zurückgeführte Menge muß von der Energieversorgungseinheit nicht gefördert werden. Der Vorteil liegt darin, daß somit die Pumpen als Energieversorgungseinheit nicht das volle Volumen aufbringen müssen, das als Aufbrechkraft in dem Kolbenraum 3 erforderlich ist und über den ganzen Hub gebracht werden müßte. Auch die nach den Pumpen liegenden Ventile müssen nur die Restmengen an Volumen bewältigen. Dies bringt eine Kostenersparnis, weil die Aggregate nicht so groß wie bisher üblich ausgelegt werden müssen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer hydraulischen Antriebseinheit zum Heben und Senken eines Pressenstößels, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolbenraum (3) der Antriebseinheit (2) durch hydraulische Rohrleitungen (6) über einen Sicherheitsblock (5), Richtungsproportionalventil (7) und Rückschlagventil (9) mit einem Hydraulikspeicher (10) so verbunden ist, daß das Volumen des Kolbenraums (3) bei der Abwärtsfahrt des Pressenstößels (1) in den Hydraulikspeicher (10) übertragen wird und daß die im Hydraulikspeicher (10) gespeicherte Energie über ein Freigabeventil (16) zur Energieversorgung von hydraulischen Verbrauchern (20), die mit niedriegerem hydraulischen Druck als die Antriebs- und Arbeitseinheit (2) arbeiten, genutzt wird.
2. Verfahren zum betreiben einer hydraulischen Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hydraulikspeicher (10) gespeicherte Energie zur Steuerkreisversorgung (15) über das Steuerkreisventil (14) genutzt wird.
3. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinehit als Differentialschaltung beim Hochfahren des Pressenstößels (1) durch Druckbeaufschlagung im Kolbenraum (3) das Ölvolumen aus dem Ringraum (4) über das Schaltventil (21) in den Kolbenraum (3) zurückgeführt wird.
4. Verfahren zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit als Differentialschaltung beim Schließvorgang das Hydrauliköl aus dem Kolbenraum (3) über das Schaltventil (21) in den Ringraum (4) und nur die Überschußmenge zum Hydraulikspeicher (10) überführt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer hydraulischen Presse zum Umformen bzw. zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer hydraulischen Antriebseinheit, bestehend aus einer hydraulisch betätigbaren Zylinderkolbeneinheit zum Heben und Senken eines Pressenstößels, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkolbeneinheit (2, 3 und 4) durch Rohrleitungen (6) verbunden ein Sicherheitsblock (5), ein Richtungsproportionalventil (7), ein Rückschlagventil (9) und ein Niederdruck-Hydraulikspeicher (10) zugeordnet ist, aus dem über ein Freigabeventil (16) kleinere hydraulische Verbraucher (20) antreibbar sind.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben einer hydraulischen Presse nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Niederdruck-Hydraulikspeicher (10) der Steuerkreis über eine Steuerölleitung (15) und ein Steuerölventil (14) energetisch beaufschlagbar ist.
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