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WO1999054123A1 - Verfahren zum betrieb einer hydraulischen presse - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer hydraulischen presse Download PDF

Info

Publication number
WO1999054123A1
WO1999054123A1 PCT/EP1999/002301 EP9902301W WO9954123A1 WO 1999054123 A1 WO1999054123 A1 WO 1999054123A1 EP 9902301 W EP9902301 W EP 9902301W WO 9954123 A1 WO9954123 A1 WO 9954123A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cylinder
press
pressure
acting
force
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/002301
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Breckner
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19822436A external-priority patent/DE19822436A1/de
Application filed by Mannesmann Rexroth Ag filed Critical Mannesmann Rexroth Ag
Publication of WO1999054123A1 publication Critical patent/WO1999054123A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure
    • B30B1/323—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure using low pressure long stroke opening and closing means, and high pressure short stroke cylinder means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/161—Control arrangements for fluid-driven presses controlling the ram speed and ram pressure, e.g. fast approach speed at low pressure, low pressing speed at high pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a hydraulic press, in which the force required for the deformation of a workpiece is applied by the piston of a double-acting hydraulic cylinder and this force is transmitted via mechanical intermediate elements from the piston to a press tool, the press tool only after driving through a first distance and the workpiece is deformed while driving through a second distance, as well as a hydraulic press operated according to this method with a synchronous cylinder arranged between the frame and the pressing tool with two cylinder chambers, of which the the first is assigned to the opening direction of the press and the second to the closing direction of the press, and in which the press is closed by lowering the pressing tool.
  • the press tool moves between a first, e.g. B. upper end position and a second, z. B. lower end position. If the pressing tool is in the upper end position, a blank can be inserted into the press. Then the press tool is lowered until it hits the blank. During the lowering of the pressing tool from its upper end position until it hits the blank, a path is traveled through without a counterforce acting on the pressing tool. If the pressing tool has reached the blank, the blank begins to deform. During the deformation of the blank, the pressing tool only has a short distance to reach its lower end position. However, a large force must be applied to deform the blank.
  • the required relationship between the distance traveled by the press tool and the force exerted by the press tool on the blank is determined in an eccentric press by a motor-driven disk on which the press tool is articulated so that the rotary movement of the motor into the desired pushing movement of the press tool is formed.
  • a toggle press the relationship between the distance traveled by the press tool and the force exerted by the press tool on the blank is determined by the geometry of a toggle lever. With such presses, the course of movement and force are the same for each stroke. The force is built up according to the mechanics of the press. With such presses, high cycle rates can be achieved.
  • hydraulic presses are only suitable to a limited extent, since a force drop occurs due to the compressibility of the oil used as pressure medium when changing from rapid traverse to the press speed. If hydraulic presses are to be used not only as test presses but also for series production, the pressure build-up during the transition from rapid traverse to the press speed must be improved. In order to improve the pressure build-up and thereby increase the pressing speed, large drive powers are required. These drive powers are mostly achieved by oversized storage drives with correspondingly long loading times.
  • the invention has for its object to provide a method for operating a hydraulic press and a press operated according to this method, which reduces the drop in force during the transition from rapid traverse to the pressing speed without requiring an increase in drive power.
  • This object is achieved with regard to the method by the features characterized in claim 1 and with regard to the hydraulic press by the features characterized in claim 7. While the press tool travels the first distance, the piston of the double-acting cylinder is clamped hydraulically, the pressure medium in the cylinder chambers is already compressed. For the build-up of the force acting on the pressing tool, only the pressure reduction of the cylinder chamber associated with the opening process is decisive.
  • Figure 2 shows the upper part of Figure 1 in an enlarged view.
  • Figure 1 shows a press operated according to the inventive method in a schematic representation.
  • Three hydraulic cylinders 3 to 5 are arranged between a frame 1 and a press beam 2.
  • the frame 1 carries a table 6 which, in a lower tool, not shown in FIG. 1, receives a workpiece, also not shown, as a blank to be deformed.
  • a press tool 7 is held on the press beam 2.
  • the pressing tool provided with the reference number 7 is the upper tool of the press.
  • the letter F denotes the force exerted by the press tool 7 on the workpiece or the force acting on the press tool.
  • the press beam 2 serves as a mechanical intermediate member between the cylinders 3 to 5 and the press tool 7.
  • the ' cylinders 3 and 4 are each identical synchronous cylinders.
  • the cylinder 5 is designed as a differential cylinder. Details of cylinders 3 to 5 are described below with reference to FIG. 2.
  • the reference numerals 8 and 9 denote lines which connect two chambers of the cylinder 3 to a first control device 10.
  • Reference lines 11 and 12 denote further lines which connect two chambers of the cylinder 4 to the control device 10.
  • the control device 10 is connected via a line 13 to a tank 14 and via a line 15 to a Pressure accumulator 16 connected.
  • the two chambers of the cylinder 5 are connected via lines 17 and 18 to a second control device 19.
  • a line 20 leads from the control device 19 to a further chamber of the cylinder 3 and a line 21 to a further chamber of the cylinder 4.
  • a motor 22 drives an adjustable pump 23.
  • the pump 23 supplies the pressure accumulator 16 and the control device 19 with pressure medium via a valve device 24.
  • the valve device 24 is connected to the tank 14 via a line 25.
  • a line 26 leads from the valve device 24 to the control device 19.
  • a controllable valve 27 with three positions is arranged between the lines 8 and 9. In the middle position, the valve 27 acts as a check valve, a pressure medium flow being possible only from line 8 to line 9. In the left position, the valve 27 blocks the connection between the lines 8 and 9. In the right position of the valve 27, pressure medium can flow between the lines 8 and 9 in both directions.
  • the middle position of the valve 27 is its rest position, the left " and the right position of the valve is a working position. Between the lines 11 and 12 there is a further valve 28 with likewise three switch positions.
  • Valve 28 As a non-return valve, pressure medium flow being possible only from line 11 to line 12.
  • valve 28 blocks the connection between lines 11 and 12.
  • lines 11 and Pressure medium flows in both directions 12.
  • the middle position of the valve 27 is its rest position, in the left and the right position the valve is a working position.
  • a suction tank 29 is located above the frame 1 and is connected to the tank 14 via a line 30.
  • Reference number 31 denotes a ventilation device for the suction tank 29.
  • Five chambers of cylinders 3 to 5 are connected to the suction tank 29 via suction valves 32 to 36 and lines 37 to 41.
  • FIG. 2 shows the upper part of FIG. 1 on an enlarged scale.
  • the individual chambers of the cylinders 3 to 5 are provided with the reference numerals 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1 and 5.2.
  • the pressurized surfaces of the pistons of cylinders 3 to 5 are correspondingly referred to as A3.1, A3.2, A3.3, A4.1, A4.2, A4.3, A5.1 and A5.2.
  • the support beam 2 is in its upper position.
  • the holding pressure acts on the surface A5.1 of the chamber 5.1 of the cylinder 5.
  • This pressure is chosen so large that the force exerted by it on the surface A5.1 is at least as large as the total weight of the press beam 2 and the press tool 7 attached to it. This ensures that the press beam 2 with the press tool 7 is in a safe position.
  • the chamber 3.3 of the cylinder 3, the chamber 4.3 of the cylinder 4 and the chamber 5.2 of the cylinder 5 are depressurized, that is, for. B. via the control device 19 with the
  • the valve 27 is in the right switch position, so the lines 8 and 9 are connected to each other.
  • the control device 10 ensures that the Chambers 3.1 and 3.2 of the cylinder 3 via the lines 8 and 9, respectively, are pressurized with the pressure of the accumulator 16 (e.g. 320 bar).
  • the valve 28 is also in its right-hand switching position, the lines 11 and 12 are also connected to one another.
  • the chambers 4.1 and 4.2 are pressurized via lines 11 and 12 with the pressure of the accumulator 16. The forces exerted by the pressures acting on the surfaces A3.1 and A3.2 and the forces exerted by the pressures acting on the surfaces A4.1 and A4.2 cancel each other out.
  • the downward movement of the pressing tool 7 takes place in two areas.
  • the press tool 7 sinks in rapid traverse. Shortly before hitting the table 6, the sinking speed is reduced to the pressing speed.
  • the changeover from rapid traverse to the pressing speed takes place as a function of the output signal of a path converter which is arranged between the frame 1 and the pressing beam 2 and is not shown in the figures for reasons of space.
  • the chamber 5.1 is depressurized via the control device 19 to the ' tank 14. Now the dead weight of the press beam 2 and the press tool 7 attached to it predominate.
  • Pressure medium flows from the chamber 3.1 via the valve 27 into the chamber 3.2.
  • the control device 10 keeps the pressure in the chambers 3.1 and 3.2 at the storage pressure.
  • pressure medium flows from the chamber 4.1 via the valve 28 into the chamber 4.2, and the control device 10 also maintains the pressure in the chambers 4.1 and 4.2 on the memory print.
  • the pressure medium is compressed both in the chambers 3.1 and 3.2 and in the chambers 4.1 and 4.2, the pistons of the cylinders 3 and 4 are clamped hydraulically at the full pressure.
  • pressure medium is sucked out of the suction tank 29 via the suction valves 32, 36 and 34.
  • the pressing tool 7 is braked from rapid traverse to the pressing speed.
  • pressure is built up again in the chamber 5.1 by the control device 19.
  • the valves 27 and 28 are each switched to the middle position and the chambers 3.1 and 4.1 are relieved via the control device 10 to the tank 14. The pressure in chambers 3.2 and 4.2 is maintained.
  • Both the pistons of the cylinder 3 and the pistons of the cylinder 4 are now acted upon by a force supporting the dead weight of the press beam 2 and the press tool 7.
  • the usual way of generating a force that supports the dead weight of the press beam 2 and the press tool 7 is to build up pressure in the chambers 3.2 and 4.2 with the chambers 3.1 and 4.1 relieved of the load on the tank 14.
  • a pressure build-up requires more time than the decompression of the pressure medium in the chambers 3.1 and 4.1 provided in accordance with the invention while maintaining the pressure in the chambers 3.2 and 4.2. This measure eliminates the drop in the pressing force that otherwise occurs in hydraulic presses when changing from rapid traverse to the pressing speed.
  • Chambers 3.3, 4.3 and 5.2 additionally supplied with pressure medium via the control device 19.
  • the clamping of the pistons of the cylinders 3 and 4 and the decompression of the chambers 3.1 and 3.2 is carried out via the control device 10.
  • the pressing speed and the maximum pressing force are driven via the control device 19 and the adjustable pump 23.
  • the valves 27 and 28 are switched to the left position.
  • the connections between lines 7 and 8 and between lines 11 and 12 are thus interrupted.
  • the chambers 3.2 and 4.2 are relieved of pressure via the control device 10 to the tank 14.
  • the chambers 3.3, 4.3 and 5.2 are relieved of pressure via the control device 19 to the tank 14.
  • a retraction pressure is built up in the chamber 5.1 of the cylinder 5 by the adjustable pump 23 via the control device 19. This force is normally sufficient to raise the press beam 2 with the press tool 7.
  • an increased retraction force is required, e.g. B. to tear the press tool from the workpiece, an additional force can be generated briefly by building pressure in the chambers 3.1 and 4.1, which supports the retraction force generated by the cylinder 5.
  • the cylinder 5 is a differential cylinder.
  • a differential cylinder instead of a differential cylinder, a synchronous cylinder can be used. It is also possible to use a single-acting cylinder instead of a double-acting cylinder. In this case, the cylinder 5 only serves to hold the press beam 2 and the press tool 7.
  • the double-acting cylinders 3 and 4 are synchronous cylinders. So that the forces acting on the piston surfaces from opposite sides cancel each other out, the chambers of the synchronous cylinders are each pressurized when the press is lowered.
  • differential cylinders as double-acting cylinders instead of synchronous cylinders. So that the forces acting on the piston surfaces from opposite sides cancel each other out, the ratio of the pressures supplied to the chambers of the differential cylinder must be kept in accordance with the reciprocal of the pressurized surfaces, so that the product of surface and pressure is equal in each case. 12
  • the press tool moves in the vertical direction.
  • the press can also be constructed so that the press tool moves in the horizontal direction.
  • the chambers 3.1 and 4.1 are connected to the tank 14 before the beginning of the deformation of the workpiece in order to relieve pressure, as described above.
  • the pressure medium is first passed from the chambers 3.1 and 4.1 into the chamber 5.2.
  • This pressure medium supply to the chamber 5.2 takes place in addition to the pressure medium supply from the control device 19 via the line 18 described above.
  • the additional pressurization of the chamber 5.2 increases the force acting on the pressure beam 2. Only when the pressure in the chambers 3.1 and 4.1 (from e.g. 320 bar) has dropped to a predeterminable value (from e.g.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

Bei hydraulischen Pressen, bei denen die für die Verformung eines Werkstücks erforderliche Kraft von dem Kolben eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders aufgebracht wird, entsteht beim Übergang von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit wegen der Kompression des Druckmittels beim Druckaufbau zunächst ein Einbruch der Preßkraft. Um diesen Krafteinbruch zu verringern, wird während des Durchfahrens einer ersten Wegstrecke Druckmittel aus einer ersten, der Öffnungsrichtung der Presse zugeordneten Zylinderkammer (3.1, 4.1) Druckmittel abgeführt und einer zweiten der Schließrichtung der Presse zugeordneten Zylinderkammer (3.2, 4.2) Druckmittel zugeführt, wobei in den Zylinderkammern ein solcher Druck aufrechterhalten wird, daß die auf die Kolbenflächen des Zylinders wirkenden Kräfte sich gegenseitig aufheben. Vor dem Beginn der Verformung des Werkstücks wird die erste Zylinderkammer (3.1, 4.1) entlastet, so daß der in der zweiten Zylinderkammer (3.2, 4.2) herrschende Druck eine die Verformung des Werkstücks bewirkende Kraft auf das Werkstück ausübt.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Presse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Presse, bei der die für die Verformung eines Werkstücks erforderliche Kraft von dem Kolben eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders aufgebracht wird und diese Kraft über mechanische Zwischenglieder von dem Kolben auf ein Preßwerkzeug übertragen wird, wobei das Preßwerkzeug erst nach dem Durchfahren einer ersten Wegstrecke auf das Werk- stück auftrifft und danach während des Durchfahrens einer zweiten Wegstrecke das Werkstück verformt wird, sowie eine nach diesem Verfahren betriebene hydraulische Presse mit einem zwischen dem Gestell und dem Preßwerkzeug angeordneten Gleichgangzylinder mit zwei Zylinderkammern, von denen die erste der Öffnungsrichtung der Presse und die zweite der Schließrichtung der Presse zugeordnet ist, und bei der das Schließen der Presse durch Absenken des Preßwerkzeugs erfolgt .
Bei einer mechanisch angetriebenen Presse bewegt sich das Preßwerkzeug zwischen einer ersten, z. B. oberen Endlage und einer zweiten, z. B. unteren Endlage. Befindet sich das Preßwerkzeug in der oberen Endlage, kann ein Rohling in die Presse eingelegt werden. Danach wird das Preßwerkzeug abgesenkt, bis es auf dem Rohling auftrifft . Während des Absenkens des Preßwerkzeugs aus seiner oberen Endlage bis zu seinem Auftreffen auf den Rohling wird ein Weg durchfahren, ohne daß eine Gegenkraft auf das Preßwerkzeug einwirkt. Wenn das Preßwerkzeug den Rohling erreicht hat, beginnt die Verformung des Rohlings. Während der Verformung des Rohlings legt das Preßwerkzeug nur noch einen geringen Weg bis zum Erreichen seiner unteren Endlage zurück. Dabei muß jedoch eine große Kraft für die Verformung des Rohlings aufgebracht werden. Der hierfür erforderliche Zusammenhang zwischen dem von dem Preßwerkzeug zurückgelegten Weg und der von dem Preßwerkzeug auf den Rohling ausgeübten Kraft wird bei einer Exzenterpresse durch eine von einem Motor angetriebene Scheibe bestimmt, an der das Preßwerkzeug derart exzentrisch angelenkt ist, daß die Drehbewegung des Motors in die gewünschte Schubbewegung des Preßwerkzeugs umgeformt wird. Bei einer Kniehebelpresse wird der Zusammenhang zwischen dem von dem Preßwerkzeug zurückgelegten Weg und der von dem Preß- Werkzeug auf den Rohling ausgeübten Kraft durch die Geometrie eines Kniehebels bestimmt. Bewegungsverlauf und Kraftverlauf sind bei derartigen Pressen bei jedem Hub gleich. Der Kraftaufbau erfolgt entsprechend der Mechanik der Presse. Mit derartigen Pressen lassen sich hohe Taktzahlen erreichen. Jedoch erfordert eine Änderung des Zusammenhanges zwischen dem von dem Preßwerkzeug zurückgelegten Weg und der von dem Preßwerkzeug auf den Rohling ausgeübten Kraft - sofern sie überhaupt möglich ist - aufwendige konstruktive Änderungen der Presse. Die Preßkraft einer mechanischen Presse ist hub- abhängig. Ein insbesondere für Versuchspressen (auch als „Try out"-pressen bezeichnet) erforderliches langsames Einrichten der Presse mit Preßkraft ist mit mechanischen Pressen nicht möglich. Im Gegensatz zu mechanischen Pressen erlauben hydraulische Pressen, d. h. Pressen, bei denen die Preßkraft von hydraulischen Zylindern erzeugt wird, variable Geschwindigkeiten und Kräfte über die gesamte Hubstrecke zwischen der oberen und der unteren Endlage. Darüber hinaus erlauben hydraulische Pressen ein Einstellen der Presse mit sehr kleinen Geschwindigkeiten mit oder ohne Preßkraft . Aus diesen Gründen werden hydraulische Pressen vorzugsweise als Versuchspressen eingesetzt. Als Alternative zu mechanischen Pressen in der Serien- fertigung sind hydraulische Pressen nur eingeschränkt geeignet, da bei ihnen beim Übergang von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit wegen der Kompressibilität des als Druckmedium verwendeten Öls ein Krafteinbruch auftritt. Sollen hydraulische Pressen nicht nur als Versuchspressen sondern auch für die Serienfertigung eingesetzt werden, muß der Druckaufbau beim Übergang von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit verbessert werden. Um den Druckaufbau zu verbessern und dadurch die Preßgeschwindigkeit zu erhöhen, sind große Antriebsleistungen erforderlich. Diese Antriebs- leistungen werden meist durch übergroße Speicherantriebe mit entsprechend langen Ladezeiten erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für den Betrieb einer hydraulischen Presse sowie eine nach diesem Verfahren betriebene Presse anzugeben, die den Krafteinbruch beim Übergang von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit verringert, ohne hierfür eine Erhöhung der Antriebsleistung zu erfordern. Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale und hinsichtlich der hydraulischen Presse durch die im Anspruch 7 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Während das Preßwerkzeug die erste Weg- strecke durchfährt, ist der Kolben des doppelt wirkenden Zylinders hydraulisch eingespannt, das Druckmittel in den Zylinderkammern ist bereits komprimiert. Für den Aufbau der auf das Preßwerkzeug wirkenden Kraft ist nur der Druckabbau des in der dem Öffnungsvorgang zugeordneten Zylinderkammer maßgebend. Die Zeit, in der der Aufbau der für den Preßvorgang erforderlichen Kraft erfolgt, verringert sich somit, da ein Druckabbau schneller erfolgt als ein entsprechender Druckaufbau. Hierdurch ist es möglich, eine hydraulische Presse, nicht nur als Versuchspresse sondern auch für die Serienfertigung mit kürzeren Zyklen einzusetzen. Kraftverlauf und Geschwindigkeitsverlauf der hydraulischen Presse lassen sich wie bei einer mechanischen Presse realisieren. Dabei werden die Unfallverhütungsvorschriften gemäß den geltenden Regeln eingehalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß Anspruch 7 sind in den Unteransprüchen 8 bis 14 gekennzeichnet .
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden mit seinen weiteren Einzelheiten anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen hydraulischen Presse näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Presse in schematischer Darstellung und
Figur 2 den oberen Teil der Figur 1 in vergrößerter Darstellung .
Die Figur 1 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Presse in schematischer Darstellung. Zwischen einem Gestell 1 und einem Preßbalken 2 sind drei hydraulische Zylinder 3 bis 5 angeordnet. Das Gestell 1 trägt einen Tisch 6, der in einem in der Figur 1 nicht dargestellten Unterwerk- zeug ein ebenfalls nicht dargestelltes Werkstück als zu verformenden Rohling aufnimmt . An dem Preßbalken 2 ist ein Preßwerkzeug 7 gehalten. Bei dem mit dem Bezugszeichen 7 versehenen Preßwerkzeug handelt es sich um das Oberwerkzeug der Presse. Mit dem Buchstaben F ist die von dem Preßwerkzeug 7 auf das Werkstück ausgeübte Kraft bzw. die auf das Preßwerkzeug wirkende Kraft bezeichnet. Der Preßbalken 2 dient als mechanisches Zwischenglied zwischen den Zylindern 3 bis 5 und dem Preßwerkzeug 7. Bei den' Zylindern 3 und 4 handelt es sich um jeweils gleich aufgebaute Gleichgangzylinder. Der Zylinder 5 ist als Differentialzylinder ausgebildet. Einzelheiten der Zylinder 3 bis 5 sind weiter unten anhand der Figur 2 beschrieben. Mit den Bezugszeichen 8 und 9 sind Leitungen bezeichnet, die zwei Kammern des Zylinders 3 mit einer ersten Steuereinrichtung 10 verbinden. Mit den Bezugs- zeichen 11 und 12 sind weitere Leitungen bezeichnet, die zwei Kammern des Zylinders 4 mit der Steuereinrichtung 10 verbinden. Die Steuereinrichtung 10 ist über eine Leitung 13 mit einem Tank 14 und über eine Leitung 15 mit einem Druckspeicher 16 verbunden. Die beiden Kammern des Zylinders 5 sind über Leitungen 17 und 18 mit einer zweiten Steuereinrichtung 19 verbunden. Von der Steuereinrichtung 19 führen eine Leitung 20 zu einer weiteren Kammer des Zylinders 3 und eine Leitung 21 zu einer weiteren Kammer des Zylinders 4. Ein Motor 22 treibt eine verstellbare Pumpe 23 an. Die Pumpe 23 versorgt über eine Ventileinrichtung 24 den Druckspeicher 16 und die Steuereinrichtung 19 mit Druckmittel. Die Ventileinrichtung 24 ist über eine Leitung 25 mit dem Tank 14 verbunden. Von der Ventileinrichtung 24 führt eine Leitung 26 zu der Steuereinrichtung 19. Zwischen den Leitungen 8 und 9 ist ein steuerbares Ventil 27 mit drei Stellungen angeordnet. In der mittleren Stellung wirkt das Ventil 27 als Rückschlagventil, wobei ein Druckmittelfluß nur von der Leitung 8 zu der Leitung 9 möglich ist. In der linken Stellung sperrt das Ventil 27 die Verbindung zwischen den Leitungen 8 und 9. In der rechten Stellung des Ventils 27 kann zwischen den Leitungen 8 und 9 in beiden Richtungen Druckmittel fließen. Die mittlere Stellung des Ventils 27 ist seine Ruhestellung, bei der linken" und der rechten Stellung des Ventils handelt es sich um eine Arbeitsstellung . Zwischen den Leitungen 11 und 12 ist ein weiteres Ventil 28 mit ebenfalls drei Schaltstellungen angeordnet. In der mittleren Stellung wirkt das Ventil 28 als Rückschlagventil, wobei ein Druckmittelfluß nur von der Leitung 11 zu der Leitung 12 möglich ist. In der linken Stellung sperrt das Ventil 28 die Verbindung zwischen den Leitungen 11 und 12. In der rechten Stellung des Ventils 28 kann zwischen den Leitungen 11 und 12 in beiden Richtungen Druckmittel fließen. Die mittlere Stellung des Ventils 27 ist seine Ruhestellung, bei der linken und der rechten Stellung des Ventils handelt es sich um eine Arbeitsstellung. Oberhalb von dem Gestell 1 befindet sich ein Nachsaugbehälter 29, der über eine Leitung 30 mit dem Tank 14 verbunden ist. Mit dem Bezugszeichen 31 ist eine Belüftungseinrichtung für den Nach- saugbehälter 29 bezeichnet. Über Nachsaugventile 32 bis 36 und Leitungen 37 bis 41 sind fünf Kammern der Zylinder 3 bis 5 mit dem Nachsaugbehälter 29 verbunden.
Die Figur 2 zeigt den oberen Teil der Figur 1 in vergrößertem Maßstab. In der Figur 2 sind die einzelnen Kammern der Zylinder 3 bis 5 mit den Bezugszeichen 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2, 4.3, 5.1 sowie 5.2 versehen. Die druckbeaufschlagten Flächen der Kolben der Zylinder 3 bis 5 sind in entsprechender Weise als A3.1 , A3.2 , A3.3 , A4.1 , A4.2 , A4.3 , A5.1 und A5.2 bezeichnet.
Zu Beginn des Preßvorgangs befinde sich der Tragbalken 2 in seiner oberen Stellung. Auf die Fläche A5.1 der Kammer 5.1 des Zylinders 5 wirkt der Haltedruck. Dieser Druck ist so groß gewählt, daß die von ihm auf die Fläche A5.1 ausgeübte Kraft mindestens so groß wie das gesamte Eigengewicht des Preßbalkens 2 und des an diesem befestigten Preßwerkzeugs 7 ist. Damit ist dafür gesorgt, daß der Preßbalken 2 mit dem Preßwerkzeug 7 sich in einer sicheren Stellung befindet. In dieser Stellung sind die Kammer 3.3 des Zylinders 3, die Kammer 4.3 des Zylinders 4 und die Kammer 5.2 des Zylinders 5 drucklos, also z. B. über die Steuereinrichtung 19 mit dem
Tank 14 verbunden. Das Ventil 27 befindet sich in der rechten Schaltstellung, die Leitungen 8 und 9 sind also miteinander verbunden. Die Steuereinrichtung 10 sorgt dafür, daß die Kammern 3.1 und 3.2 des Zylinders 3 über die Leitungen 8 bzw. 9 mit dem Druck des Speichers 16 (z. B. 320 bar) beaufschlagt werden. Auch das Ventil 28 befindet sich in seiner rechten Schaltstellung, die Leitungen 11 und 12 sind ebenfalls mit- einander verbunden. Die Kammern 4.1 und 4.2 sind über die Leitungen 11 bzw. 12 mit dem Druck des Speichers 16 beaufschlagt. Die von den auf die Flächen A3.1 und A3.2 wirkenden Drücken ausgeübten Kräfte sowie die von den auf die Flächen A4.1 und A4.2 wirkenden Drücken ausgeübten Kräfte heben sich jeweils gegenseitig auf.
Die Abwärtsbewegung des Preßwerkzeugs 7 erfolgt in zwei Bereichen. Zunächst sinkt das Preßwerkzeug 7 im Eilgang. Kurz vor dem Auftreffen auf dem Tisch 6 wird die Sinkgeschwindigkeit auf die Preßgeschwindigkeit verringert. Die Umschaltung von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit erfolgt in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines zwischen dem Gestell 1 und dem Preßbalken 2 angeordneten, in den Figuren aus Platzgründen nicht dargestellten Wegumformers .
Für das Absenken des Preßwerkzeugs 7 im Eilgang wird die Kammer 5.1 über die Steuereinrichtung 19 zum' Tank 14 druckentlastet. Jetzt überwiegt das Eigengewicht des Preßbalkens 2 sowie des an diesem befestigten Preßwerkzeugs 7. Dabei strömt Druckmittel aus der Kammer 3.1 über das Ventil 27 in die Kammer 3.2. Gleichzeitig hält die Steuereinrichtung 10 den Druck in den Kammern 3.1 und 3.2 auf dem Speicherdruck. In entsprechender Weise strömt Druckmittel aus der Kammer 4.1 über das Ventil 28 in die Kammer 4.2, und die Steuereinrichtung 10 hält den Druck in den Kammern 4.1 und 4.2 ebenfalls auf dem Speicherdruck. Durch diese Maßnahme ist das Druckmittel sowohl in den Kammern 3.1 und 3.2 als auch in den Kammern 4.1 und 4.2 komprimiert, die Kolben der Zylinder 3 und 4 sind mit dem vollen Preßdruck hydraulisch eingespannt. In die druckentlaεteten Kammern 3.3, 4.3 und 5.2 wird Druckmittel über die Nachsaugventile 32, 36 und 34 aus dem Nachsaugbehälter 29 nachgesaugt.
Vor dem Auftreffen des Preßwerkzeugs 7 auf das in dem Unterwerkzeug gehaltenen Werkstück wird das Preßwerkzeug 7 von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit abgebremst. Hierzu wird durch die Steuereinrichtung 19 wieder Druck in der Kammer 5.1 aufgebaut. Zusätzlich werden die Ventile 27 und 28 jeweils in die mittlere Stellung geschaltet und die Kammern 3.1 sowie 4.1 über die Steuereinrichtung 10 zum Tank 14 entlastet. Der Druck in den Kammern 3.2 sowie 4.2 bleibt dabei erhalten.
Sowohl auf den Kolben des Zylinders 3 als auch auf den Kolben des Zylinders 4 wirkt jetzt jeweils eine das Eigengewicht des Preßbalkens 2 und des Preßwerkzeugs 7 unterstützende Kraft. Die übliche Möglichkeit, eine das Eigengewicht des Preß- balkens 2 und des Preßwerkzeugs 7 unterstützende Kraft zu erzeugen, besteht darin, bei zum Tank 14 entlasteten Kammern 3.1 und 4.1 in den Kammern 3.2 und 4.2 Druck aufzubauen. Ein derartiger Druckaufbau benötigt jedoch mehr Zeit als die gemäß der Erfindung vorgesehene Dekompression des Druck- mittels in den Kammern 3.1 und 4.1 bei Aufrechterhaltung des Drucks in den Kammern 3.2 und 4.2. Durch diese Maßnahme entfällt der sonst bei hydraulischen Pressen auftretende Einbruch der Preßkraft beim Übergang von Eilgang auf die Preßgeschwindigkeit. Zur Vergrößerung der Preßkraft wird den 10
Kammern 3.3, 4.3 und 5.2 über die Steuereinrichtung 19 zusätzlich Druckmittel zugeführt. Die Einspannung der Kolben der Zylinder 3 und 4 sowie die Dekompression der Kammern 3.1 und 3.2 wird über die Steuereinrichtung 10 gefahren. Die Preßgeschwindigkeit und die maximale Preßkraft wird über die Steuereinrichtung 19 und die verstellbare Pumpe 23 gefahren.
Für den Rückzug des Preßwerkzeuges 7 werden die Ventile 27 und 28 in die linke Stellung geschaltet. Damit sind die Verbindungen zwischen den Leitungen 7 und 8 sowie zwischen den Leitungen 11 und 12 unterbrochen. Die Kammern 3.2 und 4.2 werden über die Steuereinrichtung 10 zum Tank 14 druckentlastet. Die Kammern 3.3, 4.3 und 5.2 werden über die Steuereinrichtung 19 zum Tank 14 druckentlastet. In der Kammer 5.1 des Zylinders 5 wird von der verstellbaren Pumpe 23 über die Steuereinrichtung 19 ein Rückzugsdruck aufgebaut. Diese Kraft reicht im Normalfall aus, um den Preßbalken 2 mit dem Preßwerkzeug 7 anzuheben. Falls jedoch eine erhöhte Rückzugskraft benötigt wird, z. B. zum Losreißen des Preßwerkzeugs aus dem Werkstück, kann durch Druckaufbau in den Kammern 3.1 und 4.1 kurzzeitig eine zusätzliche Kraft erzeugt werden, die die von dem Zylinder 5 erzeugte Rückzugskraft unterstützt.
Durch verschiedene Auslegungen der Pumpe 23 und des Speichers 16 ist es möglich, eine Vielzahl von Bewegungsabläufen und Kraftprofilen zu realisieren.
Darüber hinaus ist es auch möglich, die Presse als Versuchs- presse mit kleinen Geschwindigkeit zu fahren. Durch die mittige Anordnung des Zylinders 5 kann bei voller Pressen- 11
Sicherheit allein durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Kammern 5.1 und 5.2 über die Pumpe 23 und die Steuereinrichtung 19 das komplette Geschwindigkeitsspektrum der Presse bei auf ungefähr 5 % bis 10 % reduzierter Preßkraft gefahren werden. Dabei sind die Kammern 3.1, 3.2 und 3.3 des Zylinders 3 sowie die Kammern 4.1, 4.2 und 4.3 des Zylinders 4 druckentlastet, so daß sie nicht zur Krafterzeugung beitragen.
In dem anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungs- beispiel ist der Zylinder 5 ein Differentialzylinder . Anstelle eines Differentialzylinders kann ein Gleichgangzylinder verwendet werden. Es ist auch möglich, anstelle eines doppelt wirkenden Zylinders einen einfach wirkenden Zylinder zu verwenden. In diesem Fall dient der Zylinder 5 nur zum Halten des Preßbalkens 2 und des Preßwerkzeugs 7.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die doppelt wirkenden Zylinder 3 und 4 Gleichgangzylinder. Damit sich die von entgegengesetzten Seiten auf die Kolbenflächen wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben, sind die Kammern der Gleichgangzylinder beim Absenken der Presse jeweils mit demselben Druck beaufschlagt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, als doppelt wirkende Zylinder anstelle von Gleichgangzylindern Differentialzylinder zu verwenden. Damit sich auch in diesem Fall die von entgegengesetzten Seiten auf die Kolbenflächen wirkenden Kräfte gegenseitig aufheben, muß das Verhältnis der den Kammern des Differentialzylinders zugeführten Drücke entsprechend dem Kehrwert der druckbeaufschlagten Flächen gehalten werden, so daß das Produkt aus Fläche und Druck jeweils gleich groß ist. 12
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel bewegt sich das Preßwerkzeug in vertikaler Richtung. Alternativ kann die Presse jedoch auch so aufgebaut sein, daß sich das Preßwerkzeug in horizontaler Richtung bewegt.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden - wie oben beschrieben - die Kammern 3.1 und 4.1 vor Beginn der Verformung des Werkstücks zur Druckentlastung mit dem Tank 14 verbunden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Druckentlastung der Kammern 3.1 und 4.1 in zwei Stufen vorzunehmen. In der ersten Stufe wird das Druckmittel zunächst aus den Kammern 3.1 und 4.1 in die Kammer 5.2 geleitet. Diese Druckmittelzufuhr zu der Kammer 5.2 erfolgt zusätzlich zu der oben beschriebenen Druckmittelzufuhr von der Steuereinrichtung 19 über die Leitung 18. Durch die zusätzliche Druckbeaufschlagung der Kammer 5.2 wird die auf den Preßbalken 2 wirkende Kraft vergrößert. Erst dann, wenn der Druck in den Kammern 3.1 und 4.1 (von z. B. 320 bar) auf einen vorgebbaren Wert (von z. B. 200 bar) abgesunken ist, werden in der zweiten Stufe die Kammern 3.1 und 4.1 zur weiteren Druckabsenkung mit dem Tank 14 verbunden. Gleichzeitig wird die Verbindung der Kammern 3.1 und 4.1 zu der Kammer 5.2 unterbrochen und damit verhindert, daß auch die Kammer 5.2 zum Tank 14 druckentlastet wird. Die Druckmittelzufuhr zu der Kammer 5.2 erfolgt jetzt nur noch von der Steuereinrichtung 19 über die Leitung 18. Durch die Maßnahme, die Druckentlastung der Kammern 3.1 und 4.1 zuerst in die Kammer 5.2 und erst danach zum Tank 14 erfolgen zu lassen, ergibt sich ein noch schnellerer Kraftaufbau beim Preßvorgang .

Claims

13Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Presse, bei der die für die Verformung eines Werkstücks erforderliche Kraft von dem Kolben eines doppelt wirkenden hydraulischen Zylinders aufgebracht wird und diese Kraft über mechanische Zwischenglieder von dem Kolben auf ein Preßwerkzeug übertragen wird, wobei das Preßwerkzeug beim Schließen erst nach dem Durchfahren einer ersten Wegstrecke auf das Werkstück auftrifft und danach während des Durchfahrens einer zweiten Wegstrecke das Werkstück verformt wird, dadurch gekennzeichnet,
- daß während des Durchfahrens der ersten Wegstrecke Druckmittel aus einer ersten, der Öffnungsrichtung der Presse zugeordneten Zylinderkammer abgeführt und einer zweiten, der Schließrichtung der Presse zugeordneten
Zylinderkammer Druckmittel zugeführt wird, wobei in den Zylinderkammern ein solcher Druck aufrechterhalten wird, daß die auf die Kolbenflächen des Zylinders wirkenden Kräfte sich gegenseitig aufheben, 'und - daß vor dem Beginn der Verformung des Werkstücks die erste Zylinderkammer entlastet wird, so daß der in der zweiten Zylinderkammer herrschende Druck eine die Verformung des Werkstücks bewirkende Kraft auf das Werkstück ausübt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen der Presse durch Absenken des Preßwerkzeugs aufgrund des Eigengewichts des Preßwerkzeugs und der mechanischen Zwischenglieder erfolgt. 14
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Gleichgangzylinders beide Zylinderkammern mit demselben Druck beaufschlagt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen auf eine weitere Fläche des Kolbens des Gleichgangzylinders wirkenden Druck eine zusätzliche, in Schließrichtung der Presse wirkende Kraft auf das Preßwerkzeug ausgeübt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Eigengewicht des Preßwerkzeugs und der mechanischen Zwischenglieder in der oberen Endlage durch eine in Öffnungsrichtung der Presse wirkende Druckbeaufschlagung eines weiteren hydraulischen Zylinders ausgeglichen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch 'eine in Schließrichtung der Presse wirkende Druckbeaufschlagung des weiteren hydraulischen Zylinders eine zusätzliche, in Schließrichtung der Presse wirkende Kraft auf das Preßwerkzeug ausgeübt wird.
7. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 betriebene hydraulische Presse mit einem zwischen einem Gestell und einem Preßwerkzeug angeordneten Gleichgangzylinder mit zwei Zylinderkammern, von denen die erste der Öffnungsrichtung der Presse und die zweite der Schließrichtung der Presse 15
zugeordnet ist, und bei der das Schließen der Presse durch Absenken des Preßwerkzeugs erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
- daß die beiden Zylinderkammern (3.1, 3.2) über ein Ventil (27) miteinander verbunden sind, über das während des
Schließens beim Durchfahren der ersten Wegstrecke das Druckmittel von der ersten Zylinderkammer (3.1) in die zweite Zylinderkammer (3.2) fließt,
- daß eine Steuereinrichtung (10) vorgesehen ist, die beim Durchfahren der ersten Wegstrecke während des Schließens in beiden Zylinderkammern (3.1, 3.2) denselben Druck aufrecht erhält, und
- daß die Steuereinrichtung (10) vor dem Beginn der Verformung des Werkstücks die erste Zylinderkammer (3.1) zur Druckentlastung mit einem Tank (14) verbindet.
8. Hydraulische Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht mit dem Preßwerkzeug (7) verbundene, freie Ende des Kolbens des Gleichgangzylinders (3) in eine dritte Zylinderkammer (3.3) ragt, die bei Druckbeaufschlagung eine zusätzliche, in Schließrichtung der Presse wirkende Kraft auf den Kolben des Gleichgangzylinders' (3) ausübt.
9. Hydraulische Presse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zylinderkammer (3.3) des Gleich- gangzylinders (3) während der Druckentlastung der ersten Zylinderkammer (3.1) mit Druck beaufschlagt ist. 16
10. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Gleichgangzylinder (4) parallel zu dem ersten Gleichgangzylinder (3) zwischen dem Gestell (1) und dem Preßwerkzeug (7) angeordnet ist .
11. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Drucks in der ersten und in der zweiten Zylinderkammer des Gleichgangzylinders (3) bzw. der Gleichgangzylinder (3, 4) ein Druckspeicher (16) vorgesehen ist.
12. Hydraulische Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (16) von einer Pumpe
(23) gespeist ist.
13. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Zylinder (5) zwischen dem Gestell (1) und dem Preßwerkzeug (7) angeordnet ist und daß der weitere Zylinder (5) so bemessen ist, daß er bei in Öffnungsrichtung der Presse wirkender Druckbeaufschlagung das Gewicht der bewegten Teile der' Presse in der oberen Endlage hält .
14. Hydraulische Presse nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zylinder (5) ein doppelt wirkender Zylinder ist, der bei in Öffnungsrichtung wirkender Druckbeaufschlagung das Gewicht der bewegten Teile der Presse in der oberen Endlage hält und bei in Schließrichtung 17
wirkender Druckbeaufschlagung die in Schließrichtung der Presse wirkenden Kräfte verstärkt.
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