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Die
Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für eine Stanz- oder Umformmaschine
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 und ein für
derartige Antriebe vorgesehenes Schaltventil.
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Stanzmaschinen,
insbesondere schnell laufende Nibbelmaschinen haben einen beispielsweise als
Differentialzylinder ausgeführten
Arbeits- oder Stanzzylinder, über
den das Stanzwerkzeug betätigt wird.
Das Aus- und Einfahren des Zylinders erfolgt hydraulisch, wobei
der Hub mittels eines stetig verstellbaren Ventils – im folgenden
Regelventil genannt – gesteuert
wird.
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Der
Stanzvorgang ist üblicherweise
in drei Teilbereiche unterteilt, wobei zunächst der Stanzzylinder – oder genauer
gesagt, dessen Kolben – im
Eilgang ausgefahren wird und diese Ausfahrbewegung mit relativ hoher
Geschwindigkeit und geringer Kraft erfolgt. Beim Stanzen wird der
Stanzzylinder mit einer hohen Kraft beaufschlagt. Der Rückhub des Stanzzylinders
erfolgt dann wieder mit hoher Geschwindigkeit und vergleichsweise
geringer Kraft. Im Stand der Technik sind einige Lösungen offenbart, bei
denen die vorgeschriebenen Geschwindigkeits- und Kraftverhältnisse
durch geeignetes Verbinden von Druckräumen des Stanzzylinders mit
einer Hochdruckquelle, einer Niederdruckquelle oder einem Tank erfolgt.
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So
ist aus der
DE 37 35
123 A1 ein Stanzzylinder mit zwei Wirkflächen bekannt,
wobei eine größere Wirkfläche in Ausfahrrichtung
und eine kleinere Wirkfläche
des Stanzzylinders in Einfahrrichtung wirkt. Diese Wirkflächen lassen
sich mittels eines Regelventils und eines zugeordneten vorgesteuerten Schaltventils
mit dem von einer Hochdruckpumpe gelieferten Druck oder mit Tankdruck
beaufschlagen. Das Umschalten des Schaltventils erfolgt in Abhängigkeit
vom Lastdruck in dem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum, wobei
zum Stanzen der in Einfahrrichtung wirksame Druckraum durch Umschalten des
Schaltventils mit dem Tankdruck beaufschlagt wird, so dass der Stanzzylinder
mit großer
Kraft in Ausfahrrichtung beaufschlagt ist.
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Nachteilig
bei dieser Lösung
ist, dass das vorgesteuerte Schaltventil äußerst komplex aufgebaut ist
und dass durch die direkte Versorgung über die Hochdruckpumpe die
bei schnell laufenden Stanzmaschinen erforderliche Dynamik nur schwierig
realisierbar ist.
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Die
DE 37 20 266 C2 zeigt
ebenfalls einen Stanzzylinder mit zwei von entgegengesetzt wirkenden
Wirkflächen
begrenzten Druckräumen,
wobei der in Einfahrrichtung wirksame Druckraum über ein Niederdruckventil und
ein Hochdruckventil mit einer Niederdruckquelle, einer Hochdruckquelle
oder Tank verbindbar ist. Der in Ausfahrrichtung wirksame Druckraum
ist stets mit der Niederdruckquelle verbunden. Die Betätigung der
Ventile erfolgt über
eine Nockensteuerung. Da über
die Ventile zwei unterschiedliche Versorgungsdrücke und Tankdruck aufgeschaltet
werden können,
zeigt diese Lösung
eine gegenüber
der vorbeschriebenen Lösung
verbesserte Dynamik. Nachteilig ist jedoch der komplizierte Aufbau
der Ventilanordnung mit der Nockensteuerung und den beiden Ventilen
zur Verbindung des in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraums mit dem Hochdruck-,
Niederdruckkreis oder mit dem Tank.
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Bei
beiden vorbeschriebenen Lösungen
ist der Stanzzylinder mit lediglich zwei Druckräumen ausgeführt. In der
US 4,348,943 ist ein Stanzzylinder offenbart,
der mit drei Druckräumen
ausgeführt
ist, wobei zwei Druckräume
von in Ausfahrrichtung wirksamen Wirkflächen und ein dritter Druckraum
von einer in Einfahrrichtung mit Druck beaufschlagbaren Wirkfläche begrenzt
sind. Bei dieser bekannten Lösung
werden die Druckräume über ein
Regelventil entweder vom Druck in einem Hochdruckspeicher oder vom
Druck in einem Tankspeicher beaufschlagt. Dem Regelventil ist ein
Schaltventil zugeordnet, über das
in Abhängigkeit
vom Lastdruck in einem in Ausfahrrichtung wirksamen Druckraum der
zweite, in Ausfahrrichtung wirksame Druckraum mit dem Hochdruckspeicher
verbunden wird, um das Stanzen mit großer Kraft durchzuführen. Vorversuche
zeigten, dass auch dieser bekannte hydraulische Antrieb mit drei
Druckräumen
bei schnell laufenden Stanzmaschinen bei bestimmten Betriebsbedingungen
die gewünschten
hohen Hubzahlen nicht ermöglicht.
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Das
gleiche gilt für
eine aus der
US 6,240,758 bekannten
Lösung,
bei der ebenfalls ein Stanzzylinder mit drei Druckräumen offenbart
ist, von denen zwei mit in Ausfahrrichtung wirksamen Wirkflächen und
einer mit in Einfahrrichtung druckbeaufschlagter Wirkfläche begrenzt
ist. Auch bei dieser Lösung
wird eine der in Ausfahrrichtung wirkenden Wirkflächen über ein
elektrisch betätigbares
Schaltventil zum Stanzen (hohe Kraft, geringe Geschwindigkeit) mit
Hochdruck beaufschlagt und ansonsten mit einem Tank verbunden.
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Ein
weitere Nachteil der vorbeschriebenen Lösungen, bei denen das Umschalten
zwischen Hochdruck und Niederdruck (und umgekehrt) über ein
vom Lastdruck betätigtes
Schaltventil erfolgt, zeigte sich in der praktischen Erprobung:
Beim Umschalten und der damit einhergehenden sprunghaften Änderung
der Druckbeaufschlagung der Wirkflächen kann es vorkommen, dass
der auf das Schaltventil wirkende Lastdruck während des Umschaltens springt
und somit das Schaltventil ungewollt umschaltet, so dass der Schaltzustand
der Schaltventile während
des Umschaltens der Wirkflächen
undefiniert ist.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb
für Stanz-
oder Umformmaschinen sowie ein dafür geeignetes Schaltventil zu
schaffen, die auch bei hohen Hubzahlen das Aufbringen großer Kräfte zum
Stanzen/Umformen ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Antriebs durch die Merkmalskombination
des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Schaltventils durch die Merkmalskombination
des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb
für eine Stanz-
oder Umformmaschine hat einen Arbeitszylinder, der drei Wirkflächen aufweist,
wobei zwei der jeweils einem Druckraum zugeordneten Wirkflächen in einer
Richtung (Ausfahrrichtung/Einfahrrichtung) und die andere Wirkfläche in Gegenrichtung
auf den Kolben des Arbeitszylinders wirkt. Die Druckmittelbeaufschlagung
der Druckräume
erfolgt mittels einer Ventilanordnung, die ein Schaltventil sowie
ein stetig verstellbares Ventil aufweist, über die die Druckräume mit
einem höheren
oder einem niedrigeren Versorgungsdruck oder einem Tankdruck verbindbar
sind.
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Erfindungsgemäß ist ein
in Einfahrrichtung des Kolbens wirksamer Druckraum über das
Schaltventil in seiner Grundposition mit dem höheren Versorgungsdruck und
bei Überschreiten
eines vorbestimmten Lastdrucks mit dem niedrigeren Versorgungsdruck
oder dem Tankdruck beauf schlagt. D.h. bei der erfindungsgemäßen Lösung wird
eine von drei Wirkflächen
zum Stanzen abgeschaltet.
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Es
zeigte sich, dass mit einer derartigen Lösung höhere Hubzahlen realisierbar
sind, als dies bei herkömmlichen
Lösungen
der Fall ist, bei denen die hohe Kraft durch Zuschalten eines dritten
Druckraums bewirkt wird. Die für
die hohe Eigenfrequenz des Zylinders verantwortliche, mit dem Regelventil verbundene
Kolbenfläche
wird nicht teilweise abgeschaltet, d. h. nicht reduziert.
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Erfindungsgemäß wird somit
nicht eine in Ausfahrrichtung wirksame Fläche zugeschaltet, sondern eine
in Einfahrrichtung, d.h. entgegengesetzt der Arbeitsrichtung wirksame
Wirkfläche
abgeschaltet, falls die maximalen Zylinderkräfte aufgebracht werden sollen.
Bei dieser Lösung
wird der Stanzzylinder mit einer zusätzlichen Ringfläche ausgebildet,
die über
das Schaltventil entweder mit einem geeigneten Versorgungsdruck
oder mit dem Tank verbindbar ist.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Schaltventils lässt sich
der negative Effekt des springenden Lastdrucks beim Umschalten vermeiden.
Erfindungsgemäß wird das
vorgesteuerte Schaltventil mit einer zusätzlichen Steuerfläche ausgeführt, die
entweder nach einem bestimmten Hub des Schaltventils wirksam ist,
so dass dieses nicht mehr bei einem kurzfristigen Absinken des Lastdrucks
umschaltet. Alternativ dazu kann eine zusätzliche Steuerfläche auch
beim Umschalten weggeschaltet werden, um das Schaltventil in seiner
Schaltstellung zu belassen und dafür zu sorgen, dass erst nach
dem Vollenden des Stanzvorgangs wieder zurückgeschaltet wird.
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Bei
der letztgenannten Alternative kann sich das Flächenverhältnis der drei Steuerflächen des Schaltventils
an dem Verhältnis
der Wirkflächen
des Arbeitszylinders orientieren. Die Steuerflächen des Schaltventils bilden
dann die Flächenverhältnisse des
Arbeitszylinders in geeigneter Weise nach, so dass das Schaltventil
entsprechend der äußeren Lasten
geschaltet wird. Das normierte Flächenverhältnis der Steuerflächen kann
dann beispielsweise etwa um den Faktor 0,4 bis 0,6 kleiner als das
normierte Flächenverhältnis der
Zylinderflächen
gewählt sein.
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Ein
mit dem vorbeschriebenen Schaltventil ausgeführter hydraulischer Antrieb
zeigt ein wesentlich besseres dynamisches Verhalten als die eingangs
diskutierten bekannten Lösungen.
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Der
erfindungsgemäße Antrieb
wird vorzugsweise als Einkreissystem mit Hochdruckquelle und einem
Tank ausgeführt.
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Der
Energiebedarf während
des Rückzugs des
Arbeitszylinders, d.h. während
der Bewegung des Kolbens weg vom Werkstück, ist verringert, wenn die
in Einfahrrichtung (Rückzug)
wirksame Wirkfläche
oder der Ringraum des Arbeitszylinders nicht mit dem höheren Versorgungsdruck
sondern mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt werden.
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Zur
Dämpfung
von Druckmittelschwankungen ist es vorteilhaft, in der Tankleitung
einen Tankleitungsdämpfer
vorzusehen.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Anwendungsbeispiel
für ein
erfindungsgemäßes Schaltventil,
bei einem Antrieb mit einem Stanzzylinder, der eine in Ausfahrrichtung
wirksame zusätzliche
Wirkfläche
hat;
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2 ein Schaltventil nach 1 mit abgeänderter
Ansteuerung.
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3 ein Ausführungsbeispiel
eines Antriebs einer Stanzmaschine mit einem Stanzzylinder, der
eine in Einfahrrichtung wirksame zusätzliche Wirkfläche hat;
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4 ein Anwendungsbeispiel
eines Schaltventils bei einer Schaltung, bei der ein Ringraum des Stanzzylinders über das
Schaltventil entweder mit einem hohen oder einem niedrigen Versorgungsdruck beaufschlagbar
ist;
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5 ein Anwendungsbeispiel
eines Schaltventils bei einem Antrieb, bei dem der Ringraum mit einem
Versorgungsdruck beaufschlagt oder mit dem Tank verbunden ist,
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6 und 7 Varianten der Anwendungsbeispiele gemäß den 2 und 3 und
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8 und 9 Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schaltventilen.
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1 zeigt ein stark vereinfachtes
Schaltschema eines Antriebs einer schnell laufenden Nibbelmaschine,
der mit einem erfindungsgemäßen Schaltventil 10 ausgeführt ist.
Bei derartigen Nibbelmaschinen werden Zylinderkräfte bis zu 30 Tonnen aufgebracht,
wobei die Ein- und
Ausfahrbewegung des Stanzzylinders innerhalb von 20 ms erfolgt.
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Die
Schaltung gemäß 1 hat einen Stanzzylinder 1,
der einen Ringraum 6 aufweist. Dieser ist über einen
Kolben 2 von einem oberen Zylinderraum 4 abgetrennt.
In diesem Bereich ist der Stanzzylinder 1 mit einem zusätzlichen
Druckraum 12 ausgeführt, in
den ein sich vom Kolbenboden weg erstreckender Axialvorsprung 14 des
Kolbens 2 eintaucht und somit den Druckraum 12 mit
einer Stirnfläche 13 stirnseitig begrenzt.
Der Druckraum 12 ist mit einem Arbeitsanschluss B eines
Schaltventils 10 verbunden, das in seiner dargestellten
Grundposition (a) den Druckraum 12 mit einem Tankanschluss
S verbindet, der über
eine Tankleitung 16 mit einem Tank T verbunden ist. Ein
Druckanschluss P des Schaltventils 10 ist mit einem Arbeitsanschluss
A eines Regelventils 8 verbunden, der je nach Stellung
des Regelkolbens des Regelventils 8 mit einem Druckanschluss
P oder einem mit dem Tank T verbundenen Tankanschluss S verbindbar
ist. Der Druckanschluss P des Regelventils 8 ist über eine
Zulaufleitung 18 mit einer einen vergleichsweise hohen
Versorgungsdruck bereitstellenden Druckmittelquelle, beispielsweise
einer Pumpe oder einem Hochdruckspeicher verbunden. Der Ringraum 6 ist über eine
Zweigleitung 20 mit der Zulaufleitung 18 verbunden.
Der Druck in der Zweigleitung 20 wird über eine Steuerleitung 22 abgegriffen und
zu einer in Richtung der Grundposition (a) wirksamen kleineren Steuerfläche 23 des
Schaltventils 10 geführt.
Der Arbeitsanschluss A des Regelventils 8 ist über einen
Zulauf 24 mit dem Zylinderraum 4 verbunden. Der
Druck in diesem Zulauf 24 wird über eine weitere Steuerleitung 26 abgegriffen
und beaufschlagt eine in Richtung der Schaltstellung (b) wirksame
kleinere Steuerfläche 27 des
Schaltventils 10. Nach einem vorbestimmten Hub des Schaltventilkolbens
wird eine größere Steuerfläche 29 in
Richtung der Schaltstel lung (b) zusätzlich wirksam, so dass das
Schaltventil 10 auch bei durch das Umschalten hervorgerufenen
Lastdruckschwankungen in der Schaltstellung (b) gehalten wird. Durch
diese zusätzliche
Steuerfläche 29 wird
somit beim Umschalten der Wirkflächen
des Arbeitszylinders eine negative Auswirkung durch das Springen
der Lastdrücke
verhindert, so dass das Umschaltventil in einem definierten Schaltzustand
gehalten wird.
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Zum
Einleiten des Stanzvorganges, d.h. zum Ausfahren des Stanzzylinders 1 wird
das Regelventil 8 in den Bereich der mit (1) gekennzeichneten
Regelpositionen (in Abhängigkeit
vom Hub des Stanzzylinders 1) gebracht, so dass der Ringraum 6 und
der Zylinderraum 4 mit dem Versorgungsdruck HD beaufschlagt
sind. Aufgrund der Flächendifferenz
des Kolbens 2 fährt
der Stanzzylinder 1 aus und es baut sich ein Lastdruck
im Zylinderraum 4 auf. Bei vergleichsweise geringen Lastdrücken befindet
sich das Schaltventil 10 in seiner federvorgespannten Grundposition (a),
so dass der zusätzliche
Druckraum 12 zum Tank T hin druckentlastet ist. Bei Überschreiten
eines vorbestimmten Lastdruckniveaus wird das Schaltventil 10 gegen
den in Richtung der Grundposition wirksamen Versorgungsdruck und
die Kraft einer Rückstellfeder
in seine mit (b) gekennzeichnete Schaltstellung umgeschaltet, in
der die Verbindung zum Tank T abgesperrt und der Arbeitsanschluss
B mit dem Druckanschluss P verbunden ist, so dass der Versorgungsdruck
HD im Druckraum 12 auf die Stirnfläche 13 wirksam wird
und somit entsprechend die vom Stanzzylinder 1 aufgebrachte
Stanzkraft erhöht
wird. Nach dem Stanzen sinkt der Lastdruck ab, das Schaltventil 10 schaltet
wieder in seine Grundstellung (a) um, wobei ein vorzeitiges Umschalten
durch die zusätzliche Steuerfläche 29 verhindert
ist.
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Zum
Rückzug
des Stanzzylinders 1, d.h. zum Einfahren des Kolbens 2 wird
das Regelventil in den Bereich seiner mit (2) gekennzeichneten
Regelposition verfahren, in der der Zylinderraum 4 mit
dem Tank T verbunden ist und der Druckraum 12 durch das Umschalten
des Schaltventils 10 in seine Grundposition (a) ebenfalls
mit dem Tank T verbunden ist. Der Stanzzylinder 1 wird
durch den im Ringraum 6 wirksamen Versorgungsdruck in seine
Startposition zurückgeschoben.
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Ein
gewisser Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass im überwiegenden
Betriebsbereich (30% der maximal verfügbaren Stanzkraft, hohe Hubzahlen)
das Schaltventil 10 nicht umgeschaltet ist, so dass beim
Ausfahren des Stanzzylinders 1 Druckmittel vom Tank T in
den Druckraum 12 nachgesaugt werden muss. Des Weiteren
wird durch den zusätzlichen
nicht vorgespannten Druckraum das notwendige Kompressionsvolumen
erhöht.
Durch die nicht zugeschaltete Fläche 13 wird
die Zylindereigenfrequenz nachteilig beeinflusst. Der Vorteil dieser
Lösung
besteht darin, dass ein Einkreissystem ausreicht.
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Beim
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird
beim Umschalten des Schaltventils 10 zunächst nur
die kleinere Steuerfläche 27 mit
dem Druck am Anschluss P beaufschlagt. Nach einem bestimmten Weg
(siehe 8) wird eine
zusätzliche
Steuerfläche 29 wirksam,
wobei ein Schaltkolben (48 in 8) des Schaltventils 10 eine
zusätzliche
Steuerkante überfährt.
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In 2 ist nun ein vereinfachtes
Ausführungsbeispiel
dargestellt, wobei die ohnehin schon vorhandene Steuerkante zum Öffnen der
Verbindung von P nach B des Schaltventils 10 verwendet
wird, um die zusätzliche
Steuerfläche 29 mit
einem Steuerdruck zu beaufschlagen. Dazu zweigt vom Druckmittelströmungspfad zwischen
dem Anschluss B und dem Druckraum 12 eine zusätzliche
Steuerleitung 26' ab, über die
die zusätzliche
Steuerfläche 29 mit dem
Druck am Ausgangsanschluss B beaufschlagbar ist. In der dargestellten
Grundposition (a) des Schaltventils 10 ist diese zusätzliche
Steuerleitung 26' mit
dem Tank T verbunden und somit die zusätzliche Steuerfläche 29 entlastet.
Beim Umschalten des Schaltventils 10 in die Position (b)
wirkt auf diese zusätzliche
Steuerfläche 29 der
Druck am Eingangsanschluss P – das
Schaltventil 10 wird somit über eine zusätzliche
Kraft in Richtung seiner Schaltposition (b) beaufschlagt.
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Bei
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
wird bei hohen Lastdrücken
eine in Ausfahrrichtung wirksame zusätzliche Wirkfläche "aufgeschaltet". Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel,
das einen erfindungsgemäßen hydraulischen
Antrieb zeigt, wird bei höheren
Lastdrücken
zum Stanzen eine in Einfahrrichtung wirksame Wirkfläche "abgeschaltet". Dazu ist die Kolbenstange 28 des
Kolbens 2 zu ihrem freien Endabschnitt hin radial zurückgestuft,
so dass eine Ringstirnfläche 30 entsteht,
die einen zusätzlichen
Ringraum 32 des Stanzzylinders 1 in Axialrichtung
begrenzt. Dieser zusätzliche
Ringraum 32 ist mit dem Arbeitsanschluss B des Schaltventils 10 verbunden,
das in seiner federvorgespannten Grundposition (a) diesen Arbeitsanschluss
B mit dem Druckanschluss P und somit mit der den Versorgungsdruck
führenden
Zulaufleitung 18 verbindet. Das Schaltventil 10 ist
in Richtung dieser Grundposition (a) von dem in der Steuerleitung 22 und
auf die Steuerfläche 23 wirksamen Versorgungsdruck
und in Richtung der Schaltstellung (b) von dem in der Steuerleitung 26 und
auf die Steuerfläche 23 wirksamen
Lastdruck beaufschlagt, die mit dem Zylinderraum 4 verbunden
ist.
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Der
im zusätzlichen
Ringraum 32 wirksame Druck wird über eine Steuerleitung 31 abgegriffen und
zu der zusätzlichen
Steuerfläche 29 des
Schaltventils 10 geführt,
die bei diesem Ausführungsbeispiel
in Richtung der Schaltstellung (a) wirkt. Das Verhältnis der
Steuerflächen 27, 23 und 29 entspricht im
wesentlichen dem Verhältnis
der Wirkflächen
im Zylinderraum 4, im Ringraum 6 und im zusätzlichen Ringraum 32,
wobei die Steuerfläche
und die zugeordnete Zylinderfläche
jeweils mit dem im wesentlichen gleichen Druck beaufschlagt ist.
D.h. die Steuerflächen
bilden das Flächenverhältnis am
Stanzzylinder 1 nach, so dass das Schaltventil 10 entsprechend
den wirksamen äußeren Lasten
geschaltet wird. Da – wie
oben erwähnt – zum Stanzen
mit großer
Kraft der Druck im zusätzlichen
Ringraum 32 abgeschaltet wird, wird entsprechend auch der
auf die zusätzliche
Steuerfläche 29 wirksame
Druck abgeschaltet, so dass das Schaltventil durch die wesentlich
größere Steuerfläche 27 zuverlässig in
seiner Schaltposition (b) gehalten wird.
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Der
Ringraum 6 des Stanzzylinders 1 ist über die
Zweigleitung 20 mit der Zulaufleitung 18 verbunden,
so dass im Ringraum 6 stets der Versorgungsdruck HD anliegt.
Stromabwärts
der Zweigleitung 20 ist die Zulaufleitung 18 an
den Druckanschluss P des Regelventils 8 angeschlossen.
Dessen Arbeitsanschluss A führt über den
Zulauf 24 zum Zylinderraum 4. Somit kann im Ringraum 6 und
im zusätzlichen Ringraum 32 jeweils
der Versorgungsdruck wirken. Der sich aufbauende Lastdruck im Zylinderraum 4 ist in
Richtung der Schaltstellung (b) auf die Steuerfläche 27 des Schaltventil 10 wirksam.
Beim Ansteigen des Lastdruckes über
einen vorbestimmten Grenzwert schaltet das Schaltventil 10 gegen
die auf die Steuerfläche 23, 29 wirkenden
Steuerdrücke
in seine Schaltstellung (b) um, so dass der zusätzliche Ringraum 32 mit
dem Tank T verbunden ist und somit druckentlastet wird, so dass
entsprechend die zum Stanzen erforderliche maximale Zylinderkraft
aufgebracht werden kann.
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Zum
Zurückbewegen
des Stanzzylinders 1 wird das Regelventil 8 in
den Bereich der mit (2) gekennzeichneten Regelpositionen
verfahren, so dass der Zylinderraum 4 mit der Tankleitung 16 und
damit mit dem Tank T verbunden ist. Das Schaltventil 10 ist in
seine Grundposition (a) zurückgeschaltet,
so dass in den beiden Ringräumen 6, 32 der
Versorgungsdruck wirksam ist und somit der Stanzzylinder 1 schnell
in seine Ausgangsposition zurückgefahren wird.
Der zusätzliche
Ringraum beeinflusst die Zylindereigenfrequenz nur vergleichsweise
geringfügig. Da
der zusätzliche
Ringraum 32 mit dem Versorgungsdruck beaufschlagt ist,
geschieht das Füllen dieses
Druckraumes sehr schnell, so dass keine Kavitationsprobleme entstehen.
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Bei
dem in 4 dargestellten
Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltventils ist der Stanzzylinder 1 im
Gegensatz zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen nicht mit
einer zusätzlichen
Wirkfläche
versehen, die je nach Lastdruck zu- oder abgeschaltet wird. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
kann der Ringraum 6 über das
Schaltventil 10 wahlweise mit einem höheren Versorgungsdruck HD oder
einem niedrigeren Versorgungsdruck ND beaufschlagt werden. D.h.
zum Aufbringen der maximalen Stanzzylinderkraft wird der Druck im
Ringraum 6 abgesenkt, d.h. es wird nicht – wie beim
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel – eine Wirkfläche "abgeschaltet", sondern das Druckniveau
im Ringraum 6 abgesenkt – es stellt sich praktisch
die gleiche Wirkung ein.
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Eine
derartige Variante hat den Vorteil, dass der Stanzzylinder 1 etwas
einfacher ausgeführt
werden kann, da keine zusätzliche
Wirkfläche
vorgesehen werden muß.
Dieser Vorteil wird allerdings damit erkauft, dass ein Zweikreissystem
bereitgestellt werden muss, durch das eine Hochdruck- und Niederdruck-Druckmittelversorgung
gewährleistet
ist.
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Bei
der in 4 dargestellten
Lösung
wird der Zylinderraum 4 über das Regelventil 8 entweder mit
der Tankleitung 16 und damit mit dem Tank T oder mit der
Zulaufleitung 18 verbunden, die an die Hochdruckversorgung
HD angeschlossen ist. Ein Eingangsanschluss P des Schaltventils 10 ist
an die Zulaufleitung 18 angeschlossen, während ein
weiterer Eingangsanschluss P' über eine
Niederdruckversorgungsleitung 34 an die Niederdruckversorgung
ND angeschlossen ist. Diese Niederdruckversorgung muss nicht notwendigerweise
durch eine Pumpe ausgebildet werden, sondern es reicht auch aus, wenn
der niedrigere Versorgungsdruck von einem Hydrospeicher bereitgestellt
wird.
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Der
Arbeitsanschluss B des Schaltventils 10 ist mit dem Ringraum 6 des
Stanzzylinders 1 verbunden. Das Schaltventil 10 ist
in seiner dargestellten Grundposition (a) durch die Kraft der Feder
und durch den über
die Steuerleitung 22 von der Niederdruckversorgungsleitung 34 abgegriffenen
und auf die Steuerfläche 23 wirkenden
Druck vorgespannt und in Richtung der Schaltposition (b) durch den über die
Steuerleitung 26 auf die Steuerfläche 27 wirkenden Lastdruck
beaufschlagt, der nach einem vorbestimmten Hub des Schaltventils 10 zusätzlich die, vergleichsweise
große
Steuerfläche 29 beaufschlagt. D.h.
auch bei diesem Ausführungsbeispiel
wird durch die zusätzliche
Steuerfläche 29 dafür gesorgt,
dass während
des Umschaltens auf Hochdruck das Schaltventil 10 nicht
wieder in seine Grundposition (a) zurück springt. In der Grundposition
(a) ist der Arbeitsanschluss B mit dem Druckanschluss P verbunden,
so dass im Ringraum 6 der höhere Versorgungsdruck anliegt.
D.h. bei vergleichsweise geringen Zylinderkräften wirkt dem Lastdruck der
höhere
Versorgungsdruck entgegen.
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Beim
Ansteigen des Lastdruckes auf den vorbestimmten Grenzwert wird das
Schaltventil 10 gegen die Kraft der Feder und gegen den
auf die Steuerfläche 23 wirksamen
Steuerdruck (Niederdruck) in seine Schaltstellung (b) verschoben,
so dass der Ringraum 6 mit dem niedrigeren Versorgungsdruck
beaufschlagt wird und somit entsprechend die entgegen der Stanzkraft
wirkende Druckkraftkomponente verringert wird – es wird die maximale Zylinderkraft
zur Verfügung
gestellt.
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In 5 ist eine vereinfachte
Variante des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wird nur ein Einkreissystem verwendet, wobei der Ringraum 6 bei Überschreiten
des vorbestimmten Lastdruckes direkt mit dem Tank und nicht mit
einem niedrigeren Versorgungsdruck beaufschlagt wird. Um ein unkontrolliertes
Ausfahren des Stanzzylinders 1 zu vermeiden, kann die Tankleitung 16 – beispielsweise
mittels eines Vorspannventils – vorgespannt
werden. D.h. bei dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
wird die Niederdruckversorgung im wesentlichen durch den Tank (vorgespannt
oder drucklos) ersetzt und der Druckanschluss P' des Schaltventils 10 des Ausführungsbeispiels
aus 5 wird als Tankanschluss
S ausgeführt,
der an die Tankleitung 16 angeschlossen ist. Im Übrigen entspricht
dieses Ausführungsbeispiel dem
vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel,
so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind. Ein Nachteil dieser Lösung gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 4 besteht darin, dass die
Tankleitung 16 mit vergleichsweise hohem Druck vorgespannt
werden muss, um die erforderliche Dynamik zu gewährleisten.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
gemäß den 3 und 4 ist der Ringraum 6 bzw. der
zusätzliche Ringraum 32 zum
Rückzug
(Einfahren) des Kolbens 2 jeweils mit Hochdruck beaufschlagt.
Dies führt
zu hohen Rückzugskräften und
zu einem erhöhten
Bedarf an Hochdrucköl
und Leistung. Um diese Nachteile auszuräumen, werden bei den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen die angesprochenen
Druckräume
mit Niederdruck beaufschlagt, so dass keine erhöhter Energiebedarf für den Rückzug erforderlich
ist.
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Der
Grundaufbau des in 6 dargestellten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Antriebs
entspricht demjenigen aus 3.
D.h. der Stanzzylinder 1 ist mit einem zusätzlichen
Ringraum 32 ausgeführt, über den
eine Ringstirnfläche 30 des Kolbens 2 in
Einfahrrichtung beaufschlagt ist. Ein Unterschied der in 6 dargestellten Schaltung
zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 besteht darin, dass von
einer Verbindungsleitung 36 zwischen dem Arbeitsanschluss
B des Schaltventils 10 und dem Ringraum 32 eine
Vorspannleitung 38 abzweigt, die mit der Zulaufleitung 18 verbunden
ist. In der Vorspannleitung 38 ist ein Rückschlagventil 40 vorgesehen,
das eine Druckmittelströmung
vom zusätzlichen Ringraum 32 hin
zur Zulaufleitung 18 zulässt und in Gegenrichtung sperrt.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in der Tankleitung 16,
die über
eine Zweigleitung 42 mit einem Tankanschluss S des Schaltventils 10 verbunden
ist, ein Tankleitungsdämpfer 44 sowie
ein Vorspannventil 46 vorgesehen sind. Durch Letzteres
wird die Tankleitung 16 auf einen zur Kraft der Feder des
Vorspannventils 46 äquivalenten
Druck vorgespannt. Über
den Tankleitungsdämpfer 44 lassen
sich Druckschwankungen in der Tankleitung 16 ausgleichen.
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Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist das Schaltventil 10 lediglich
mit zwei Anschlüssen
B, S ausgeführt.
In der federvorgespannten Grundstellung des Schaltventils 10 ist
die Durchströmung
von S nach B möglich,
die Gegenrichtung ist gesperrt, wie dies durch das Rückschlagventil
im Schaltventil 10 angedeutet ist. In seiner Schaltposition
(b) ist die Verbindung von B nach S und in umgekehrter Richtung
geöffnet.
Beim Ausfahren des Zylinders 1 verbleibt das Schaltventil 10 zunächst in
seiner Grundposition (a), d.h. die Verbindung von der Verbindungsleitung 36 zur
Zweigleitung 42 ist abgesperrt und der sich im zusätzlichen
Ringraum 32 während
der Abwärtsbewegung
aufbauende Druck ist über
das Rückschlagventil 40 auf
den Versorgungsdruck in der Zulaufleitung 18 begrenzt. Bei
Erreichen des voreingestellten Grenzdruckes schaltet das Schaltventil 10 in
die Schaltstellung (b) um, so dass der zusätzliche Ringraum 32 mit
der Tankleitung 16 verbunden ist, die über das Vorspannventil 46 auf
einen etwas höheren
Druck als den Tankdruck vorgespannt ist – der Ringraum 32 wird somit
abgeschaltet. Der Druck im zusätzlichen
Ringraum 32 sinkt ab und es wird die maximale Zylinderkraft
aufgebracht. Die zusätzliche
Steuerfläche 29 sorgt
wieder dafür,
dass das Umschaltventil 10 während des Umschaltens und auch
bei Lastdruckschwankungen in seiner Schaltstellung (b) verbleibt und
erst nach dem Stanzen, d.h. nach dem Stanzen in seine Grundposition
(a) zurückschaltet.
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Zum
Rückzug
des Kolbens 2 wird das Regelventil 8 in eine seiner
mit (2) gekennzeichneten Positionen verfahren, so dass
der Zylinderraum 4 über das
Regelventil mit der Tankleitung 16 verbunden ist.
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Bei
dem in 7 dargestellten
Anwendungsbeispiel ist der Antrieb gemäß 4 entsprechend weiter gebil det. Demgemäß ist der
Ringraum 6 des Stanzzylinders 1 über die
von einer Verbindungsleitung 36 zwischen dem Arbeitsanschluss
B des Schaltventils 10 und dem Ringraum 6 abzweigenden
Vorspannleitung 38 mit der den höheren Versorgungsdruck führenden
Zulaufleitung 18 über
ein Rückschlagventil 40 verbindbar.
Ein Druckanschluss P' des
Schaltventils 10 ist über
die Niederdruckversorgungsleitung 34 mit einer Niederdruckquelle,
beispielsweise einem Niederdruckspeicher verbunden. Der beim Ausführungsbeispiel
gemäß 4 vorgesehene weitere Druckanschluss
P ist beim Schaltventil 10 gemäß 6 nicht ausgeführt.
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Ähnlich wie
beim Antrieb gemäß 6 lässt das Schaltventil 10 in
seiner Grundposition (a) eine Druckmittelströmung von der Niederdruckversorgungsleitung 34 zur
Verbindungsleitung 36 zu, die Druckmittelströmung in
Gegenrichtung wird gesperrt.
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Die
in Richtung der Grundposition (a) wirkende Steuerfläche 23 des
Schaltventils 10 ist über
die Steuerleitung 22 – im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß 4 – mit der den Hochdruck führenden
Zulaufleitung 18 und nicht mit der Niederdruckversorgungsleitung 34 verbunden.
Im Übrigen entspricht
das Ausführungsbeispiel
gemäß 7 dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4, so dass weitere Erläuterungen
entbehrlich sind.
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Auch
bei der in 7 dargestellten
Konstruktion wird beim Rückzug
des Zylinders 1, d.h. beim Einfahren des Kolbens 2 der
Ringraum 6 über das
Schaltventil 10 in seiner Grundposition (a) mit Niederdruck
beaufschlagt, so dass die Rückzugsbewegung
zwar etwas langsamer als beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 erfolgt, dafür jedoch
der Energiebedarf geringer ist.
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Bei
der Schaltung gemäß 6 muss das Druckmittel für den Ringraum 32 beim
Rückzug
zwar aus der Tankleitung nachgefördert
werden, durch den an der Maschine ohnehin vorhandenen Tankleitungsspeicher 44 mit
dem Vorspannventil 46 entstehen jedoch keinerlei Nachsaugprobleme.
Durch die zum Ringraum 32 abfließende Druckmittelmenge wird
der Tankleitungsspeicher 44 in seiner dämpfenden Aufgabe noch unterstützt. Dies
ist ein erheblicher Vorteil des in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiels
gegenüber
den Schaltungen gemäß den 6 und 3.
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Anhand
der 8 und 9 soll der konstruktive Grundaufbau
der bei den vorbeschriebenen hydraulischen Antrieben verwendeten
Schaltventile 10 erläutert
werden.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die zusätzliche
Steuerfläche
nach einem vorbestimmten Hub wirksam wird.
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Das
in 8 schematisch angedeutete Schaltventil 10 hat
einen Schaltkolben 48, der in einer Schaltventilbohrung 50 axial
verschiebbar geführt
ist. Die in 8 nicht
dargestellte linke Stirnfläche
des Schaltkolbens 48 bildet beispielsweise die Steuerfläche 23,
die über
die Steuerleitung 22 mit Druckmittel versorgt wird. Die
dargestellte rechte Stirnfläche
des Schaltkolbens 48 ist zweifach zurückgestuft, wobei ein größerer Kolbenabschnitt 52 etwas kleiner
als der maximale Außendurchmesser
der Ventilbohrung 50 ausgeführt ist und ein Axialvorsprung 54 wiederum
gegenüber
dem Kolbenabschnitt 52 zurückgestuft ist. Die Ventilbohrung 50 ist entsprechend
ausgebildet. Die Stirnfläche
des Axialvorsprungs 54 bildet dabei die Steuerfläche 27 und die
Ringstirnfläche
des Kolbenabschnitts 52 die zusätzliche Steuerfläche 29 aus.
Die zurückgestufte Umfangskante
der Ventilbohrung bildet eine gehäusefeste Steuerkante 55 aus,
die von der Stirnfläche (Steuerfläche 27)
des Schaltkolbens 48 beim Umschalten überfahren wird. An der Stirnfläche des
Axialvorsprungs 54 ist noch ein Abstandszapfen 56 ausgebildet,
der dafür
sorgt, dass die Steuerfläche 27 zur benachbarten
Stirnfläche
der Ventilbohrung 50 beabstandet bleibt.
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Wie
in 8 dargestellt, mündet die
Steuerleitung 26 in dem von der Steuerfläche 27 begrenzten Druckraum 58.
Von der Steuerleitung 26 zweigt eine Entlastungsleitung 60 ab,
die in dem von der Steuerfläche 29 begrenzten
Ringsteuerraum 61 mündet und
in der ein in Richtung zur Steuerleitung 26 öffnendes
Rückschlagventil 62 angeordnet
ist. Der Schaltkolben 48 ist durch die nicht dargestellte
Feder in seine Grundposition (8)
vorgespannt, in der der Axialvorsprung 54 an der Stirnfläche der
Schaltventilbohrung 50 anliegt. Beim Auflaufen des Kolbens 2 auf
das zu stanzende Werkzeug steigt der Druck im Zylinderraum 4 des
Stanzzylinders 1 an, so dass entsprechend auch der über die
Steuerleitung 26 abgegriffene Lastdruck steigt. Bei Erreichen
eines vorbestimmten Grenzlastdrucks wird der Schaltkolben 48 gegen
die Kraft der Feder und den auf seine in Schließrichtung wirksame Steuerfläche 23 wirkenden
Druck nach links (8)
bewegt, wobei sich der Druckraum 58 vergrößert und
dann die als Steuerkante wirkende Umfangskante der Steuerfläche 27 die
gehäusefeste
Steuerkante 55 überfährt und
somit die Verbindung zum radial außen liegenden Ringsteuerraum 61 auf
gesteuert wird. Solange der Axialvorsprung 54 in den zurückgestuften
Endabschnitt der Schaltventilbohrung 50 eintaucht, verhindert
das Rückschlagventil 62,
dass der Lastdruck auch in diesem Ringsteuerraum 61 anliegt.
Nach dem Auf steuern der Verbindung zwischen den beiden Räumen 58, 61 ist
auch die Steuerfläche 29 mit
dem Lastdruck beaufschlagt, so dass der Schaltkolben 48 zuverlässig in seiner
Schaltposition gehalten ist. Das Rückschlagventil 62 lässt beim
Zurückschalten
des Schaltventils 10 das Abströmen des Steueröls hin zur Steuerleitung 26 zu.
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In 9 ist eine konkrete Ausführung eines Ausführungsbeispiels
des Schaltventils 10 aus 6 gezeigt,
wobei beim Umschalten die Steuerfläche 29 – wie der
zugeordnete zusätzliche
Ringraum 32 – druckentlastet
wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat
das Schaltventil 10 ein Ventilgehäuse 64, in dem eine
Ventilbuchse 66 aufgenommen ist. Am Ventilgehäuse 64 sind
der Ausgangsanschluss B, der Tankanschluss S sowie zwei Steueranschlüsse X, Y
ausgebildet, die über
Kanäle
mit im folgenden noch näher
beschriebenen Druckräumen
des Ventilgehäuses 64 verbunden
sind. In der Ventilbuchse 66 ist der Schaltkolben 48 axial
verschiebbar geführt,
der über eine
Schaltfeder 68 in seine dargestellte Grundposition gegen
einen Ventilsitz 70 vorgespannt ist. Der Ausgangsanschluss
B des Schaltventils 10 ist über einen Ausgangskanal 72 und
einen Bohrungsstern 74 der Ventilbuchse 66 mit
dem in der 9 rechts vom
Ventilsitz 70 gelegenen Bereich verbunden, während der
Tankanschluss S über
einen Tankkanal 76 und die stirnseitige Öffnung der
Ventilbuchse 66 mit dem links (8) vom Ventilsitz 70 gelegenen Bereich
verbunden ist. Wie beispielsweise der Darstellung gemäß 6 entnehmbar ist, verschließt der Schaltkolben 48 in
seiner Grundposition die Verbindung vom Ausgangsanschluss B zum
Tankanschluss S. Die Feder ist vergleichsweise schwach ausgelegt
(beispielsweise 4 bar), so dass in dem Fall, in dem der vorgespannte
Tankdruck um mehr als 4 bar höher
ist als der Druck im Ausgangskanal 72, der Schaltkolben 48 von
seinem Ventilsitz 70 gehoben werden kann – das Schaltventil 10 wirkt
dann als Rückschlagventil,
das eine Druckmittelströmung
vom Tank T über
die an den Tankanschluss S angeschlossene Zweigleitung zum Anschluss B
und von dort über
die Verbindungsleitung 36 zum zusätzlichen Ringraum 32 hin
zulässt
und in Gegenrichtung sperrt.
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Koaxial
zur Achse des Schaltkolbens 48 ist im Ventilgehäuse 64 ein
Steuerkolben 78 geführt,
der mit seinem als axialer Vorsprung 80 ausgebildeten Endabschnitt
in eine Ausnehmung in der benachbarten Stirnfläche des Schaltkolbens 48 eintaucht,
um den Schaltkolben 48 zu betätigen.
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Links
vom axialen Vorsprung 80 hat der Steuerkolben einen radial
etwas erweiterten Führungsbund 82,
der in einer Führung 84 des
Ventilgehäuses 64 geführt ist.
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Der
Führungsbund 82 taucht
in einen Druckraum ein und geht dann in einen radial erweiterten Steuerbund 86 über, dessen
Ringstirnfläche
die in Schließrichtung
wirksame Steuerfläche 23 und
dessen Stirnfläche
die in Öffnungsrichtung
wirksame Steuerfläche 27 ausbildet.
Der Steuerbund 86 unterteilt den Druckraum in einen rückseitigen
Steuerraum 88 und einen mittleren Steuerraum 90.
Der Steueranschluss Y mündet über einen
Kanal im Steuerraum 90, während der Steueranschluss X über einen
entsprechenden Kanal im rückseitigen
Steuerraum 88 mündet.
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Wie
des Weiteren aus 9 hervorgeht,
ist ein die Schaltfeder 68 aufnehmender Federraum 92 über einen
Kanal mit dem Ausgangskanal 72 verbunden. Dieser Kanal
bildet in der Darstellung gemäß 6 die Steuerleitung 31 aus,
während
die Steuerleitung 22 an den Steueranschluss Y und die Steuerleitung 26 an
den Anschluss X angeschlossen sind.
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Den
rechten stirnseitigen Abschluss des Ventilgehäuses 64 bildet eine
Abschlussschraube 94, die in das Ventilgehäuse 64 eingeschraubt
ist und an der die Schaltfeder 68 abgestützt ist.
Der rückseitige
Steuerraum 88 wird von einem stirnseitigen Deckel 94 begrenzt.
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Mit
der vorbeschriebenen Konstruktion sind der von der Steuerfläche 27 begrenzte
rückseitige Steuerraum 88 mit
dem Zylinderraum 4 und der an der ringförmigen Steuerfläche 23 begrenzte
Steuerraum 90 über
die Steuerleitung 22 mit dem Ringraum 6 verbunden.
Die zusätzliche
Steuerfläche 29 ist durch
die wirksame Stirnfläche
des Schaltkolbens 48 gebildet, deren Durchmesser demjenigen
des Ventilsitzes 70 entspricht. Der von dieser Stirnfläche begrenzte
Federraum 92 ist über
die Steuerleitung 31 mit dem Anschluss B und damit mit
dem zusätzlichen Ringraum 32 verbunden.
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Eine
Besonderheit des in 9 dargestellten
Ventils besteht darin, dass das normierte Flächenverhältnis zwischen der Steuerfläche 27,
der entgegengesetzt wirksamen Steuerfläche 23 und der zusätzlichen
Steuerfläche 29 geeignet
gewählt
wird, beispielsweise so, dass es im Wesentlichen gleich ist zum
normierten Flächenverhältnis zwischen
der den Zylinderraum 4 begrenzenden Kolbenfläche, der
den Ringraum 6 begrenzenden Ringstirnfläche und der den zusätzlichen
Ringraum 32 begrenzenden Ringstirnfläche 30. Beträgt das Flächenverhältnis der
Zylinderflächen
(grosse Kolbenfläche
: Ringstirnfläche 30
: Ringfläche
des Ringraums 6) beispielsweise a:1:b (wobei a>b>1) beträgt, wird das Flächenverhältnis der
Steuerflächen 23, 27, 29 etwa
0,5:1:0,5b betragen, wobei die Normierung jeweils mit der mittleren
Fläche
erfolgte. D.h. die Flächenverhältnisse des
Stanzzylinders 1 sind dann etwa verhältnisgleich im Schaltventil 10 wiedergegeben,
so dass dessen Betätigung
entsprechend der auf den Kolben 2 des Stanzzylinders 1 wirkenden
Kräfte
erfolgt, da die Steuerfläche 23, 27 bzw. 29 mit
etwa den gleichen Drücken
wie die zugehörigen
Zylinderwirkflächen
beaufschlagt sind. Ein unerwünschtes
Zurückschalten bei
springendem Lastdruck kann mit dieser Konstruktion zuverlässig vermieden
werden. Es zeigte sich bei ersten Tests, dass das erfindungsgemäße Steuerventil
gemäß 8 in Verbindung mit einem
drei Druckräume
aufweisenden Stanzzylinder (3, 6) das beste dynamische
Verhalten aufweist, das den eingangs beschriebenen Lösungen überlegen
ist. Das Schaltventil 10 mit den genannten Steuerflächenverhältnissen
ist aber auch bei den Lösungen
gemäß den 1 und 2 einsetzbar.
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Wie
anhand der Ausführungsbeispiele
gemäß den 1, 4, 5 und 7 erläutert, ist die Verwendung des
Schaltventils 10 jedoch nicht auf diese Konstruktionen
begrenzt, sondern kann auch bei Stanzzylindern mit zwei Druckräumen oder
bei Konstruktionen eingesetzt werden, bei denen die große Kraft durch
Zuschalten eines Druckraums aufgebracht wird.
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Offenbart
ist ein hydraulischer Antrieb für eine
Stanz- oder Umformmaschine, bei der Druckräume eines Stanz- oder Arbeitszylinders über ein stetig
verstellbares Ventil und ein Schaltventil mit einem Versorgungsdruck
oder Tankdruck beaufschlagbar sind. Bei einem Antrieb mit besonders
gutem dynamischem Verhalten wird ein in Einfahrrichtung wirksamer
Druckraum zum Aufbringen einer großen Kraft von dem vergleichsweise
hohen Versorgungsdruck auf einen niedrigeren Druck, beispielsweise Tankdruck
umgeschaltet. Offenbart ist des Weiteren ein für einen derartigen Antrieb
geeignetes Schaltventil, das eine in Schließrichtung und eine in Öffnungsrichtung
wirksame Steuerfläche
hat. Das Schaltventil ist zusätzlich
mit einer weiteren Steuerfläche
ausgeführt,
die beim Schalten des Schaltventils wirksam wird und somit das Schaltventil
in Richtung seiner Schaltposition zusätzlich beaufschlagt oder die
zusätzliche
Steuerfläche
wirkt in Richtung der Grundposition des Schaltventils und wird beim Umschalten
praktisch wirkungslos geschaltet, so dass das Schaltventil ebenfalls
in seiner Schaltposition gehalten wird.
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- 1
- Stanzzylinder
- 2
- Kolben
- 4
- Zylinderraum
- 6
- Ringraum
- 8
- Regelventil
- 10
- Schaltventil
- 12
- Druckraum
- 13
- Stirnfläche
- 14
- Axialvorsprung
- 16
- Tankleitung
- 18
- Zulaufleitung
- 20
- Zweigleitung
- 22
- Steuerleitung
- 23
- Steuerfläche
- 24
- Zulauf
- 26
- Steuerleitung
- 26'
- Steuerleitung
- 27
- Steuerfläche
- 28
- Kolbenstange
- 29
- Steuerfläche
- 30
- Ringstirnfläche
- 32
- zusätzlicher
Ringraum
- 34
- Niederdruckversorgungsleitung
- 36
- Verbindungsleitung
- 38
- Vorspannleitung
- 40
- Rückschlagventil
- 42
- Zweigleitung
- 44
- Tankleitungsdämpfer
- 46
- Vorspannventil
- 48
- Schaltkolben
- 50
- Schaltventilbohrung
- 52
- Kolbenabschnitt
- 54
- Axialvorsprung
- 55
- gehäusefeste
Steuerkante
- 56
- Abstandszapfen
- 58
- Druckraum
- 60
- Entlastungsleitung
- 61
- Ringsteuerraum
- 62
- Rückschlagventil
- 64
- Ventilgehäuse
- 66
- Ventilbuchse
- 68
- Schaltfeder
- 70
- Ventilsitz
- 72
- Ausgangskanal
- 74
- Bohrungsstern
- 76
- Tankkanal
- 78
- Steuerkolben
- 80
- Vorsprung
- 82
- Führungsbund
- 84
- Führung
- 86
- Steuerbund
- 88
- rückseitiger
Steuerraum
- 90
- Steuerraum
- 92
- Federraum
- 94
- Deckel