Ziehkissenantrieb und Betriebsverfahren eines Ziehkissenantriebes

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Ziehkissenantrieb (1) welcher eine erste Pumpe (8), eine erste elektrische Maschine (5) zum Antrieb der ersten Pumpe (8) und ein Vielzahl von Hydraulikzylindern (3, 4) aufweist, wobei Hydraulikzylinder (3, 4) eine erste Kammer (21, 22) und eine zweite Kammer (23, 24) aufweisen, wobei die erste Pumpe (8) zur Speisung der ersten Kammern (21, 22, 23, 24) der Hydraulikzylinder (3, 4) vorgesehen ist, wobei die Hydraulikzylinder (3, 4) mit einem Ziehkissen (2) mechanisch verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1), wobei während einer kontrollierten Bewegung des Ziehkissens (2) eine Druckregelung und eine Vorsteuerung aktiv sind, wobei zur Vorsteuerung eine zweite Pumpe (9) verwendet wird, wobei die zweite Pumpe (9) mit einer zweiten elektrischen Maschine (6) gekoppelt ist, wobei während der Vorsteuerung die elektrische Maschine (6) generatorisch betrieben wird, wobei als Stellglied der Druckregelung ein erstes Ventil (15) verwendet wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Ziehkissenantrieb. Bei einer hydraulischen Presse kann ein bewegliches Ziehkissen vorgesehen sein. Die Bewegung des Ziehkissens wird mittels eines Ziehkissenantriebes erzielt. Bei hydraulischen Pressen wird der Druck im Hydraulikmedium insbesondere mittels einer durch einen Elektromotor antreibbare Pumpe erzeugt.

[0002] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen effektiven Ziehkissenantrieb anzugeben, bzw. ein effektives Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes anzugeben.

[0003] Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich bei einem Ziehkissenantrieb mit den Merkmalen nach Anspruch 1 bzw. bei einem Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes nach Anspruch 6. Weitere Ausgestaltungen der beanspruchte Vorrichtung bzw. des beanspruchten Verfahrens ergeben sich nach den Ansprüchen 2 bis 5 bzw. 7 bis 13.

[0004] Bei einem hydraulischen Ziehkissen wird im Umformbereich eine definierte geregelte Gegenkraft aufgebracht. Dies geschieht beispielsweise durch einen oder eine Vielzahl von Hydraulikzylindern, wobei eine Vielzahl zumindest zwei bedeutet. Die durch eine Bewegung eines Hydraulikzylinders in einer Kammer des Zylinders verdrängte Hydraulikflüssigkeit (insbesondere Öl) wird z.B. in einen Tank abgelassen.

[0005] Bei der Kontrolle der durch das Ziehkissen ausgeübten Kraft bzw. bei der Kontrolle der durch das Ziehkissen ausgeübten Bewegung, wird vorteilhaft aus prozesstechnischer Sicht eine hohe Genauigkeit gefordert. Dies bedeutet, dass Sensoren und/oder Regler wie auch Steller insbesondere eine Abtastzeit von « 1ms aufweisen, um eine schnelle Reaktion eines Stellgliedes zu erreichen. Beispiele für Sensoren sind: Drucksensor, Geschwindigkeitssensor, Positionssensor, usw. Beispiele für Stellglieder sind: Hydraulikventil (insbesondere ein Proportionalventil oder ein Servoventil), eine Hydraulikpumpe (insbesondere eine Servopumpe), eine elektrische Maschine (insbesondere eine Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine).

[0006] Bei einer Druckregelung nur über Hydraulikpumpen ist es nur schwer möglich schnelle Anregelzeiten zu erreichen, wobei in einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs zur Systemdruckversorgung hydraulische Druckspeicher verwendet werden können, wobei diese über Pumpentechnik geladen werden.

[0007] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebes werden bei hydraulischen Ziehkissen eine Speicherhydraulik und schnelle Stetigventile verwendet. Dabei gelingt es aber schwerlich aus einer Bewegung des Ziehkissens Energie zurückzugewinnen. In einer Ausgestaltung wird aber beispielsweise über einen zurückweichenden Hydraulikzylinder ein pneumatischer Druckspeicher gefüllt, mit dem dann eine Aufwärtsbewegung des Ziehkissens realisiert wird. Bei einer Verwendung eines elektrisch angetriebenen Ziehkissens ist eine Energierückgewinnung durch einen generatorischen Betrieb einer dort verwendeten elektrischen Maschine möglich.

[0008] In einer weiteren Ausgestaltung des Ziehkissenantriebes wird je Kolbenseite des Hydraulikzylinders eine Pumpe verwendet, welche mittels elektrischer Maschinen antreibbar ist, wobei die elektrischen Maschinen zur Rückgewinnung von Energie generatorisch betreibbar sind. Dann ist vorteilhaft für jede Bewegungsrichtung des Hydraulikzylinders ein generatorischer Betrieb möglich.

[0009] In einer Ausgestaltung eines Ziehkissenantriebs weist dieser eine erste Pumpe, eine erste elektrische Maschine zum Antrieb der ersten Pumpe und einen Hydraulikzylinder oder eine Vielzahl von Hydraulikzylindern auf. Der oder die Hydraulikzylinder weisen jeweils eine erste Kammer und eine zweite Kammer für Hydraulikflüssigkeit auf, wobei die erste Pumpe zur Speisung der ersten Kammer, bzw. der ersten Kammern der Hydraulikzylinder vorgesehen ist, wobei der Hydraulikzylinder oder die Hydraulikzylinder mit einem Ziehkissen mechanisch verbunden sind. Um eine Eneregierückgewinnung zu ermöglichen ist die elektrische Maschine generatorisch betreibbar. Wird Hydraulikflüssigkeit durch die Pumpe gedrückt, so dient die Pumpe als ein Antrieb für die elektrische Maschine, welche im generatorischen Betrieb elektrische Energie erzeugt und in ein Stromnetz und/oder in einen Kondensator und/oder in einen Zwischenkreis eines Antiebsverbunds zurückspeist.

[0010] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebes versorgt eine Pumpe (insbesondere eine Servopumpe) eine Vielzahl von ersten Kammern (insbesondere obere Kammern des jeweiligen Hydraulikzylinders) gemeinsam. Dies reduziert die Anzahl elektrischer wie auch mechanischer Komponenten, wenn nicht für jede erste Kammer einer Vielzahl von Hydraulikzylindern eine über eine elektrische Maschine angetriebene Pumpe vorzusehen ist.

[0011] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs ist ein Drucksensor zur Messung des Hydraulikdrucks in einer ersten Druckleitung zwischen der ersten Pumpe und dem Hydraulikzylinder bzw. der Vielzahl von Hydraulikzylindern vorhanden. Der Drucksensor dient als ein Hilfsmittel um mittels der ersten Pumpe einen Druck an der ersten Kammer eines der Hydraulikzylinders einzustellen. Der Sensor misst einen Istwert der für eine Druckregelung oder eine Drucksteuerung verwendet werden kann.

[0012] Der Hydraulikzylinder bzw. die Hydraulikzylinder weisen neben der ersten Kammer jeweils auch eine zweite Kammer auf, wobei die zweite Kammer insbesondere eine untere Kammer ist. Je Ziehkissen ist ein oder eine Vielzahl von Hydraulikzylindern vorhanden, wobei in einer Ausgestaltung für die zweiten Kammern separate Drucksensoren vorgesehen sind. Insbesondere ist für eine Vielzahl von Hydraulikzylindern bezüglich der zweiten Kammern dieser Zylinder zumindest je ein Drucksensor und/oder ein stetiges Hydraulikventil und/oder eine Servopumpe vorhanden. Die Servopumpen sind jeweils mit einer elektrischen Maschine die motorisch wie auch generatorisch betreibbar ist mechanisch gekoppelt. Die Drucksensoren können auch an Druckleitungen angebracht sein, welche mit der jeweiligen zweiten Kammer des Zylinders direkt verbunden sind um den Druck in der zweiten Kammer zu messen.

[0013] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs ist ein erster Hydraulikzylinder aus der Vielzahl von Hydraulikzylindern mit seiner zweiten Kammer über eine zweite Druckleitung mit einer zweiten Pumpe verbunden, wobei ein zweiter Hydraulikzylinder aus der Vielzahl von Hydraulikzylindern mit seiner zweiten Kammer über eine dritte Druckleitung mit einer dritten Pumpe verbunden ist. Derart ist die jeweils erste Kammer der Hydraulikzylinder über nur eine Pumpe speisbar und die jeweils zweiten Kammern dieser Zylinder können getrennt voneinander über verschiedene voneinander getrennte Pumpen gespeist oder entleert werden. Dies ermöglicht eine flexible Regelung unterschiedlicher Hydraulikzylinder.

[0014] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs ist die zweite Druckleitung mit einem ersten Ventil verbunden und die dritte Druckleitung ist mit dem zweiten Ventil verbunden, wobei insbesondere ein erster Drucksensor zur Messung des Drucks in der zweiten Druckleitung und ein zweiter Drucksensor zur Messung des Drucks in der dritten Druckleitung vorhanden ist. Über die Ventile ist es möglich neben den an die zweiten Kammern der Hydraulikzylinder angeschlossenen Pumpen Hydraulikflüssigkeit aus der jeweiligen zweiten Kammer zu entlassen. Die Ventile können ein Proportionalventil oder ein Servoventil sein. Die Ventile stellen wie die elektrischen Maschinen zum Antrieb der Pumpen (insbesondere der Servopumpen) Stellglieder einer Regelung des Ziehkissenantriebes dar.

[0015] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebes wird das Ventil als Stellglied für eine Vorsteuerung verwendet, wenn Hydraulikflüssikeit aus der zweiten Kammer des jeweiligen Zylinders entlassen wird. Die den zweiten Kammern zugeordneten Pumpen können als Stellglied für eine Druckregelung verwendet werden.

[0016] Um nun das Ziehkissen noch besser kontrollieren zu können bzw. um den Ziehkissenantrieb energieeffizienter betrieben zu können, wird das Ventil als Stellglied für die Druckregelung verwendet und die jeweilige elektrisch angetriebene Pumpe, die der zweiten Kammer des jeweiligen Zylinders zugeordnet ist, als Stellglied für die Vorsteuerung. Die Ventile weisen ein schnelles Ansprechverhalten auf und sind damit sehr gut als Stellglied für eine schnelle Regelung geeignet. Durch die Kopplung von elektrischer Maschine und Pumpe weist dieses Stellglied eine geringere Steifigkeit bezüglich der Regelung auf, so dass es vorteilhaft diese nicht für die Druckregelung sondern als Stellglied für die Druckvorsteuerung zu verwenden. Dies kann zudem den Vorteil haben, dass durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine Energie in ein Stromnetz zurückgespeist werden kann. Da für die Regelung durch das Ventil als Stellgröße auch ein geringerer Volumenstrom von Hydraulikflüssigkeit notwendig ist, wenn man dies mit einem Ventil vergleicht, welches als Stellglied für einen Druckregler dient, ergibt es sich, dass vergleichsweise mehr Hydraulikflüssigkeit in einer Verdrängungsphase durch die Pumpe geführt werden kann, welche mit der zweiten Kammer direkt gekoppelt ist.

[0017] In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs ist die erste elektrische Maschine mittels einer ersten Antriebsregelung regelbar, wobei die zweite elektrische Maschine mittels einer zweiten Antriebsregelung regelbar ist, wobei die dritte elektrische Maschine mittels einer dritten Antriebsregelung regelbar ist, wobei ein Datenbus die Antriebsregelungen datentechnisch miteinander verbindet. Vorteilhaft ist dabei auch die Druckregelung des Ziehkissens mit dem Ventil als Stellgröße in einer Regelungseinrichtung integriert, welche auch die Antriebsregelung bzw. auch eine Vielzahl der Antriebsregelungen aufweist. Durch die Integration der Regelungen verbessern sich die Signallaufzeiten und es stellt sich eine schnellere, verbesserte Regelung des Ziehkissens ein.

[0018] Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes ist während einer kontrollierten Bewegung des Ziehkissens eine Druckregelung und eine Vorsteuerung aktiv. Zur Vorsteuerung wird eine Pumpe verwendet, welche im Folgenden auch in Bezug auf die nachfolgende Figurenbezeichnung auch als zweite Pumpe bezeichnet wird. Die zweite Pumpe ist mit einer zweiten elektrischen Maschine gekoppelt. Die elektrische Maschine treibt die Pumpe also an oder wird von dieser insbesondere im generatorischen Betrieb von dieser angetrieben. Vorteilhaft wird während eines Zeitraums in welchem die Vorsteuerung aktiv ist die elektrische Maschine generatorisch betrieben. Dieser Zeitraum ist insbesondere ein Zeitraum in welchem ein Stößel der Presse auf das Ziehkissen eine Kraft ausübt und Stößel wie auch Ziehkissen sich in die gleiche Richtung bewegen. Als ein Stellglied der Druckregelung wird das erste Ventil verwendet. Das Ventil ist beispielsweise ein Proportionalventil oder ein Servoventil. Durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine der Pumpe, welche mit and der Druckleitung des Ventils hängt, kann die Energieeffizienz der Presse erhöht werden.

[0019] In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes wird ein Ziehkissenantrieb verwendet, welcher eine der bereits beschriebenen Ausgestaltungen aufweist. Auch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden weitere Ausgestaltungen des Ziehkissenantriebs beschrieben.

[0020] In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bei einem Auftreffen des Stößels der Presse auf das Ziehkissen auf die Druckregelung umgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt beispielsweise von einer Positionsregelung oder Geschwindigkeitsregelung auf die Positionsregelung. Für die Regelung von Position, Geschwindigkeit oder Druck können aus der Regelungstechnik bekannte Reglertypen verwendet werden.

[0021] In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das Ziehkissen vor dem Auftreffen des Stößels auf das Ziehkissen vorbeschleunigt. Dies ermöglicht eine Reduzierung von Störgrößen für die Regelung des Ziehkissens, wenn Stößel und Ziehkissen aufeinander treffen.

[0022] In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Vorsteuerung des Ziehkissens durchgeführt, so dass die Vorsteuerung mittels der zweiten Pumpe bzw. insbesondere auch mittels einer dritten Pumpe oder weiteren Pumpe als Stellglied für diese Vorsteuerung erfolgt. Die zweite, dritte oder weitere Pumpe sind mit Kammern von Hydraulikzylindern derart verbunden, dass bei einer Pressung aus diesen Kammern Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird (Verdrängungsphase).

[0023] In einer Ausgestaltung des Verfahrens sind diese Kammern auch jeweils mit einem Ventil verbunden. In einer Variation des Verfahrens sind die Ventile geschlossen, wenn die zweite und die dritte Pumpe als Antrieb für die jeweilige generatorisch betriebene elektrische Maschine dienen. In einer weiteren Variation sind diese Ventile als Stellglied aktiv (offen oder geschlossen) und dienen der Druckregelung des Ziehkissens. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird am Ende des Ziehbereichs eine Entlastung durchgeführt. Dies verbessert das Systemverhalten zusätzlich.

[0024] In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes sind in einer Verdrängungsphase Druckregelung und Vorsteuerung beide aktiv, wobei insbesondere ein Bewertungsfaktor für die Vorsteuerung veränderbar ist. Dieser Bewertungsfaktor kann vor der Regelung und/oder während der Regelung verändert werden (verkleinert bzw. vergrößert). Damit kann eingestellt werden, welchen Einfluss die Vorsteuerung auf das Verhalten des Ziehkissens hat.

[0025] In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes ist in der Verdrängungsphase die erste Pumpe inaktiv. Die erste Pumpe ist die Pumpe, welche eine Vielzahl von gleichartigen Kammern unterschiedlicher Hydraulikzylinder mit Hydraulikflüssgkeit versorgt. Die erste Pumpe ist vorteilhaft mit der zweiten bzw. dritten oder weiteren Pumpe derart verbunden, dass Hydraulikflüssigkeit austauschbar ist. So kann beispielsweise Hydraulikflüssigkeit von den Ventilen oder der zweiten bzw. dritten oder weiteren Pumpe Hydraulikflüssikgeit durch die passive erste Pumpe gedrückt werden. So kann in diesem passiven Betriebszustand der ersten Pumpe diese als ein Antrieb für die damit verbundene erste elektrische Maschine dienen, welche auch generatorisch betreibbar ist und somit elektrische Energie rückspeisen kann.

[0026] In einer Ausgestaltung des Verfahrens zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes wird in einer Phase einer Aufwärtsbewegung des Ziehkissens die erste Pumpe aktiv. Sowohl die erste Pumpe wie auch alle weiteren Pumpen können vorteilhaft in vier Quadranten betrieben werden. Dies gilt entsprechend auch für die elektrischen Maschinen, welche an die Pumpen gekoppelt sind.

[0027] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft beschrieben. Dabei zeigt:

FIG 1

eine erste Phase eines Pressvorgangs einer Presse mit einem Ziehkissen;

FIG 2

eine zweite Phase eines Pressvorgangs einer Presse mit einem Ziehkissen;

FIG 3

eine dritte Phase eines Pressvorgangs einer Presse mit einem Ziehkissen.

FIG 4

einen Ziehkissenantrieb ohne Steuerventile;

FIG 5

einen Ziehkissenantrieb mit einem Drucktank;

FIG 6

einen Ziehkissenantrieb mit je zwei Pumpen pro Zylinder; und

FIG 7

einen Ziehkissenantrieb mit nur einer Gemeinschaftspumpe.

[0028] Ein Ablauf eines Pressvorganges einer Presse mit Ziehkissen kann sich beispielhaft in folgenden Schritte (Phasen) untergliedern lassen:

1. Eine Abwärtsbewegung des Stößels und ggf. eine Vorbeschleunigung des Ziehkissens vor dem Auftreffpunkt;

2. Eine Verdrängungsphase: Beim Auftreffen des Stößels auf das Ziehkissen wird in Druckregelung umgeschaltet und am Ende des Ziehbereichs wird gegebenenfalls entlastet;

3. Eine Aufwärtsbewegung des Stößels und anheben des Ziehkissens in eine Ausgangsstellung.

[0029] Um diese Schritte besser beschreiben zu können wird nachfolgend beispielhaft auf die Figuren 1 bis 3 verwiesen. Dabei wird Figur 1 zur Beschreibung des ersten Schritts verwendet, Figur 2 zur Beschreibung des zweiten Schritts und Figur 3 zur Beschreibung des dritten Schritts. Bei der Beschreibung der Figuren werden für gleichartige Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet.

[0030] Die Darstellung gemäß Figur 1 zeigt schematisch ausschnittsweise eine Presse 40 mit einem Stößel 32 und einem Ziehkissen 2. Mit Pfeilen sind die potentiellen Bewegungsrichtungen 33 des Stößels 32 und die potentiellen Bewegungsrichtungen 34 des Ziehkissens 2 dargestellt. Für die Bewegung des Ziehkissens 2 ist ein Ziehkissenantrieb 1 vorgesehen. Dieser Ziehkissenantrieb 1 weist das Ziehkissen 2 und einen mit diesem verbundenen ersten 3 und zweiten 4 Hydraulikzylinder 3, 4 auf. Ein Ziehkissen kann auch mit einer Hydraulikzylinderanzahl von eins oder größer zwei beweget werden, was jedoch in den Figuren 1 bis 3 nicht dargestellt ist. Der erste Hydraulikzylinder 3 weist eine erste Kammer 21 (obere Kammer) und eine zweite Kammer 23 (untere Kammer) auf. Der zweite Hydraulikzylinder 4 weist auch eine erste Kammer 22 (obere Kammer) und eine zweite Kammer 24 (untere Kammer) auf. Die ersten Kammern 21 und 22 der Hydraulikzylinder 3 und 4 werden über eine erste Druckleitung mittels einer ersten Pumpe 8 gespeist bzw. entleert. Die zweite Kammer 23 des Hydraulikzylinders 3 wird über eine zweite Druckleitung 26 mittels einer zweiten Pumpe 9 gespeist bzw. entleert. Die zweite Kammer 24 des Hydraulikzylinders 4 wird über eine dritte Druckleitung 27 mittels einer dritten Pumpe 10 gespeist bzw. entleert. Die erste Pumpe 8 ist mit einer ersten elektrischen Maschine 5 gekoppelt. Die zweite Pumpe 9 ist mit einer zweiten elektrischen Maschine 9 gekoppelt. Die dritte Pumpe 10 ist mit einer dritten elektrischen Maschine 7 gekoppelt. Die elektrischen Maschinen 5, 6 und 7 können motorisch oder generatorisch betrieben werden, wobei zur Regelung der elektrischen Maschinen 5, 6, 7 Antriebsregler 28, 29 und 30 vorgesehen sind. Obgleich nicht jedes Teil eines Antriebs dargestellt ist, es ist z.B. nicht der Stromrichter selbst dargestellt, ist ersichtlich, dass eine erste Antriebsregelung 28 die erste elektrische Maschine 5 regelt, dass eine zweite Antriebsregelung 29 die zweite elektrische Maschine regelt und dass eine dritte Antriebsreglung 30 die dritte elektrische Maschine regelt. Die Antriebsregelungen 28, 29 und 30 sind über einen Datenbus 31 datentechnisch miteinander verbunden. An dem Datenbus ist auch eine übergeordnete Ziehkissenregelung 35 angeschlossen. Mittels der übergeordneten Ziehkissenregelung 35 können zum Beispiel auch Ventile 15 bzw. 16 angesteuert werden. In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs 1 können verschiedene Regler auch in einem Regelungsgerät integriert werden, was jedoch nicht dargestellt ist. Die Ventile 15 und 16 lassen sich in ein erstes Ventil 15 und ein zweites Ventil 16 unterteilen. Das erste Ventil 15 ist an die zweite Druckleitung angeschlossen. Das zweite Ventil 16 ist an die dritte Druckleitung 27 angeschlossen. Über eine Sammelleitung 36 sind die erste, zweite und dritte Pumpe 8, 9, und 10 sowie das erste und zweite Ventil 15 und 16 miteinander verbunden. Die Sammelleitung 36 ist in einen Tank 20 entleerbar bzw. kann aus dem Tank Hydraulikflüssigkeit aufnehmen. Zur Messung von Hydraulikdrücken ist für die zweite Druckleitung 26 ein erster Drucksensor 11 vorhanden, für die dritte Druckleitung 27 ist ein zweiter Drucksensor 12 vorhanden und für die erste Druckleitung ist ein dritter Drucksensor 13 vorhanden. Die Drucksensoren 11, 12 und 13 erfassen insbesondere für eine Druckregelung Druckistwerte. Der datentechnische Anschluss der Drucksensoren 11, 12 und 13 an die Druckregelung ist in den Figuren nicht dargestellt um die Übersichtlichkeit zu wahren.

[0031] In den Figuren 1 bis 3 sind Bewegungsrichtungen 14 des Ziehkissens 2 und Flussrichtung 17, 18 und 19 der Hydraulikflüssigkeit durch Pfeile dargestellt.

[0032] Die Figur 1 soll zur Darstellung einer ersten Phase eines Pressvorganges dienen, wobei auch der ersten Phase weitere nicht dargestellte Phasen vorangehen können. In einer Ausgestaltung des Ziehkissenantriebs 1 kann in der ersten Phase (Abwärtsbewegung) eine gemeinsame Servopumpe 8 (erste Pumpe) für die Ölversorgung (Öl ist eine Hydraulikflüssigkeit) aller Ziehkissenzylinder (erster Hydraulikzylinder 3 und zweiter Hydraulikzylinder 4) sorgen, wobei eine Vorsteuerung für die Ziehkissenzylinder 3 und 4 über einzelne Pumpen (zweite Pumpe 9 und dritte Pumpe 10) je Zylinder 3 und 4 gesteuert wird. Dabei sind vorteilhaft das erste und zweite Ventil 15 und 16, welche insbesondere in der zweiten Phase als Hydraulikventile benötigt werden; in dieser ersten Phase geschlossen. In der zweiten Phase (Verdrängungsphase), welche näher mit der Figur 2 beschrieben ist, wird mit dem Auftreffen des Stößels 32 auf das Ziehkissen 2 (zwischen Stößel und Ziehkissen befindet sich das nicht dargestellte zu pressende Teil) die Druckregelung über die Hydraulikventile 15 und 16 gestartet und zum anderen wird über die jeweilige Servopumpe 9 und 10 die Bewegung des Ziehkissens vorgesteuert.

[0033] Die Darstellung gemäß Figur 2 zeigt wie Figur 1 einen Ziehkissenantrieb 1, wobei der Stößel 32 auf dem Ziehkissen 2 aufliegt. Ein dazwischen liegendes zu pressendes Material ist nicht dargestellt. Mit der Figur 2 ist die Phase zwei dargestellt in der auf die Druckregelung des Ziehkissens 2 umgestellt ist. Werden nun die zweite Pumpe 9 und die dritte Pumpe 10 als Stellglieder für eine Vorsteuerung verwendet und werden das erste Ventil 15 und das zweite Ventil 16 als Stellglieder für die Druckregelung verwendet, so ergibt sich durch diese Kombination ein Vorteil einer schnellen Regelung über Ventile und zusätzlich die Rückspeisefähigkeit von Pumpen mit insbesondere Servomotoren (zweite elektrische Maschine 6 und dritte elektrische Maschine 7). Vorteilhaft kann in einer Ausführungsform hierbei auch über die Servopumpen 9 und 10 die Druckregelung zusätzlich zur Vorsteuerung verwendet werden. Auch kann eine gemeinsame Servopumpe 8 (erste Pumpe) abgeschaltet werden oder es kann mit dieser ein gemeinsamer Systemdruck aufgebaut werden.

[0034] In der Darstellung nach Figur 3 wird eine dritte Phase, eine Aufwärtsbewegung des Ziehkissens 2, dargestellt, wobei in Figur drei der Stößel nicht mehr dargestellt ist. Die Aufwärtsbewegung wird über den Pfeil 14 verdeutlicht. Gesteuert bzw. geregelt wird die Aufwärtsbewegung über die jeweilige Servopumpe (zweite und dritte Pumpe 9 und 10) des oder der Ziehkissenzylinder 3 und 4. Für eine bessere Bewegungskontrolle kann über die gemeinsame Systemdruckpumpe (erste Pumpe 8) ein Gegendruck aufgebaut werden. Die Flußrichtungen 17, 18 und 19 für die Hydraulikflüssikeit drehen sich im Vergleich zu den Schritten 1 und 2 um, wie dies auch in Figur 3 dargestellt ist.

[0035] Durch die Kombination von Servopumpe und Hydraulikventil in der Verdrängungsphase, kann über das Ventil eine schnelle Druckregelung erreicht werden und über die Servopumpe der Hauptölstrom (dies ist die Hydraulikflüssigkeit) generatorisch zurückgespeist werden. Wenn Ventil und Pumpe beide die Druckregelung in der Verdrängungsphase regeln würden, arbeiten Sie gegebenenfalls gegeneinander. Um dies zu vermeiden, wird der Hauptölstrom z.B. über die Pumpe zwei und drei abgeführt und durch den Druck generatorisch Energie zurückgespeist. Über die Ventile 15 und 16 können schnelle Reaktionszeiten in der Regelung erreicht werden.

[0036] Die nachfolgend beschriebenen Figuren konzentrieren sich auf das Hydraulikkonzept des Ziehkissenantriebes.

[0037] Die Darstellung gemäß Figur 4 zeigt eine Variation des Ziehkissenantriebs 1, wobei in der dargestellten Variation der Ziehkissenantrieb 1 für die zweiten Kammern 23 und 24 der Hydraulikzylinder 3 und 4 nur die Pumpen 9 und 10 vorsieht und keine Ventile, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt. Diese Ausgestaltung ohne Steuerventile hat den Vorteil, dass weniger Mechanik eingesetzt wird, die ausfallen kann. Durch die Verwendung der Pumpen 9 und 10, welche durch die elektrischen Maschinen 6 und 7 antreibbar sind, kann weiterhin eine Druckregelung, wie auch eine Vorsteuerung durchgeführt werden. Die Pumpen 9 und 10 dienen als Stellglied für die Vorsteuerung und für die Druckregelung. Die elektrischen Maschinen 6 und 7 können weiterhin generatorisch betrieben werden, wenn die zweiten Kammern 23 und 24 verkleinert werden, wobei dabei vorteilhaft die Pumpe 8 als Stellglied für die Druckregelung verwendet wird.

[0038] Die Darstellung gemäß Figur 5 zeigt einen Ziehkissenantrieb 1, wobei die Versorgung der ersten Kammern 21 und 22 mit Hydraulikflüssigkeit über einen Drucktank 47 erfolgt. Der Drucktank 47 bildet eine Art Akku-Pumpe. Dadurch unterscheidet sich diese Ausführung von der in Figur 4 dargestellten. Auch dadurch lässt sich komplexe Mechanik reduzieren was die Ausfallsicherheit erhöht.

[0039] Die Darstellung gemäß Figur 6 zeigt einen Ziehkissenantrieb 1, bei welchem die ersten Kammern 21 und 22 der Hydraulikzylinder 3 und 4 von separaten Pumpen 8 und 42 betrieben werden. Die erste Kammer 21 des Hydraulikzylinders 3 ist über eine vierte Druckleitung 43 mit der ersten Pumpe 8 verbunden, wobei der Druck in der Druckleitung 43 über einen vierten Drucksensor 45 messbar ist. Die erste Kammer 22 des Hydraulikzylinders 4 ist über eine fünfte Druckleitung 44 mit der vierten Pumpe 42 verbunden, wobei der Druck in der Druckleitung 44 über einen fünften Drucksensor 45 messbar ist. Die Verwendung von 4 Pumpen, zwei für jeden Zylinder hat den Vorteil, dass die Hydraulikzylinder 3 und 4 unabhängiger voneinander regelbar sind. Jeder Hydraulikzylinder 3, 4 hat ein zusätzliches Stellglied für eine Druckregelung und/oder eine Vorsteuerung, welches das Verhalten anderer Zylinder nicht direkt beeinflusst, wie das bei einer gemeinsam genutzten Pumpe für die ersten Kammern nach Figur 4 der Fall ist. Die Pumpe 42 ist mit der elektrischen Maschine 41 verbunden. Da jedem Zylinder zwei Pumpen zugeordnet sind und damit auch zwei elektrische Maschinen, kann zumindest eine der elektrischen Maschinen pro Zylinder generatorisch betrieben werden, wenn die weitere motorisch betrieben wird. Es können auch beide elektrische Maschinen motorisch betrieben werden, was gegebenenfalls die Regelgüte bei einer Druckregelung verbessern hilft.

[0040] Die Darstellung gemäß Figur 7 zeigt eine weitere Variation eines Ziehkissenantriebs 1. Bei dem dargestellten System dient die erste Pumpe 8 zum Aufbau eines Hydraulikdrucks für das ganze Hydrauliksystem. Der erste Hydraulikzylinder 3 ist mit der ersten und zweiten Kammer 21, 23 an ein erstes 3/4-Wegeventil 48 angeschlossen. Der Anschluss erfolgt über die zweite Druckleitung 26 und die vierte Druckleitung 43. Der erste Drucksensor 11 dient der Druckmessung in der zweiten Kammer 23. Der vierte Drucksensor 45 dient der Druckmessung in der ersten Kammer 21. Der zweite Hydraulikzylinder 4 ist mit der ersten und zweiten Kammer 22, 24 an ein zweites 3/4-Wegeventil 49 angeschlossen. Der Anschluss erfolgt über die dritte Druckleitung 27 und die fünfte Druckleitung 44. Der zweite Drucksensor 12 dient der Druckmessung in der zweiten Kammer 24. Der fünfte Drucksensor 46 dient der Druckmessung in der ersten Kammer 22. Es gibt nur noch eine Pumpe 8, die mit der elektrischen Maschine 5 gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine 5 motorisch wie auch generatorisch betreibbar ist.

Ansprüche

1. Ziehkissenantrieb (1) welcher eine erste Pumpe (8), eine erste elektrische Maschine (5) zum Antrieb der ersten Pumpe (8) und einen oder eine Vielzahl von Hydraulikzylindern (3, 4) aufweist, wobei der oder die Hydraulikzylinder (3, 4) eine erste Kammer (21, 22) und eine zweite Kammer (23, 24) aufweisen, wobei die erste Pumpe (8) zur Speisung der ersten Kammern (21, 22, 23, 24) des oder der Hydraulikzylinder (3, 4) vorgesehen ist, wobei die Hydraulikzylinder (3, 4) mit einem Ziehkissen (2) mechanisch verbunden sind.

2. Ziehkissenantrieb (1) nach Anspruch 1, wobei ein Drucksensor (13) zur Messung des Hydraulikdrucks in einer ersten Druckleitung (25) zwischen der ersten Pumpe (8) und den Hydraulikzylindern (3, 4) vorhanden ist.

3. Ziehkissenantrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein erster Hydraulikzylinder (3) aus der Vielzahl von Hydraulikzylindern (3, 4) mit seiner zweiten Kammer (23) über eine zweite Druckleitung (26) mit einer zweiten Pumpe (9) verbunden ist, wobei ein zweiter Hydraulikzylinder (4) aus der Vielzahl von Hydraulikzylindern (3, 4) mit seiner zweiten Kammer (23) über eine dritte Druckleitung (27) mit einer dritten Pumpe (9) verbunden ist.

4. Ziehkissenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Druckleitung (26) mit einem ersten Ventil (15) verbunden ist und wobei die dritte Druckleitung (27) mit dem zweiten Ventil (16) verbunden ist, wobei insbesondere ein erster Drucksensor (11) zur Messung des Drucks in der zweiten Druckleitung (26) und ein zweiter Drucksensor (12) zur Messung des Drucks in der dritten Druckleitung (27) vorhanden ist.

5. Ziehkissenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste elektrische Maschine (5) mittels einer ersten Antriebsregelung (28) regelbar ist, wobei die zweite elektrische Maschine (6) mittels einer zweiten Antriebsregelung (29) regelbar ist, wobei die dritte elektrische Maschine (7) mittels einer dritten Antriebsregelung (30) regelbar ist, wobei ein Datenbus (31) die Antriebsregelungen (28, 29, 30) datentechnisch verbindet.

6. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1), wobei während einer kontrollierten Bewegung des Ziehkissens (2) eine Druckregelung und eine Vorsteuerung aktiv sind, wobei zur Vorsteuerung eine zweite Pumpe (9) verwendet wird, wobei die zweite Pumpe (9) mit einer zweiten elektrischen Maschine (6) gekoppelt ist, wobei während der Vorsteuerung die elektrische Maschine (6) generatorisch betrieben wird, wobei als Stellglied der Druckregelung ein erstes Ventil (15) verwendet wird.

7. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach Anspruch 6, wobei ein Ziehkissenantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 verwendet wird, wobei bei einem Auftreffen eines Stößels (32) auf das Ziehkissen (2) auf die Druckregelung umgeschaltet wird.

8. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Ziehkissen (2) vor dem Auftreffen des Stößels (32) auf das Ziehkissen (2) vorbeschleunigt wird.

9. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei eine Vorsteuerung des Ziehkissens (2) durchgeführt wird, wobei die Vorsteuerung insbesondere mittels der zweiten Pumpe (9) und der dritten Pumpe (10) erfolgt, wobei insbesondere das erste Ventil (15) und das zweite Ventil (16) geschlossen sind.

10. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach Anspruch 6 oder 9, wobei am Ende des Ziehbereichs eine Entlastung durchgeführt wird.

11. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei in einer Verdrängungsphase Druckregelung und Vorsteuerung beide aktive sind, wobei insbesondere ein Bewertungsfaktor für die Vorsteuerung veränderbar ist.

12. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei in der Verdrängungsphase die erste Pumpe inaktiv ist.

13. Verfahren zum Betrieb eines Ziehkissenantriebes (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei in einer Phase einer Aufwärtsbewegung des Ziehkissens (2) die erste Pumpe (8) aktiv ist.

Zeichnung