Hydraulische Arbeitsmaschine

Abstract

 Eine hydraulische Arbeitsmaschine weist einen unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum (1) ein Werkzeug (2) im Arbeitsgang (Pfeil 3) bewegenden Arbeitszylinder (4) auf, der in dem bei der Werkzeugrückstellung (Pfeil 5) unter Druck stehenden stangenseitigen Arbeitsraum (6) einen gegenüber der Kolbenseite (1) stark verkleinerten Querschnitt (7) aufweist. Zum Not-Stop ist der Abfluß aus dem stangenseitigen Arbeitsraum (6) über das zugehörige Regelventil (8) absperrbar. Gleichzeitig wird der stangenseitige Arbeitsraum (6) über ein schnell schaltendes Not-Ventil (12) mit einer separaten Hydraulik-Hochdruckmediumquelle (13,15) verbunden, womit der Kompressibilität des Hydraulikmediums im Stangenraum entgegengewirkt und der Stop-Weg drastisch reduziert werden kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Arbeitsmaschine, mit zumindest einem unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum ein Werkzeug im Arbeitsgang bewegenden Arbeitszylinder, der in dem bei der Werkzeugrückstellung unter Druck stehenden stangenseitigen Arbeitsraum einen gegenüber der Kolbenseite stark verkleinerten Querschnitt aufweist, und dessen Abfluß aus dem stangenseitigen Arbeitsraum zum Not-Stop des Werkzeuges im Arbeitsgang über das zugehörige Regelventil absperrbar ist.

[0002] Bei derartigen Arbeitsmaschinen, wie etwa hydraulischen Abkantpressen od.dgl., geht speziell in den letzten Jahren der Trend immer mehr dahin, das Querschnittsverhältnis zwischen Kolbenraum und Stangenraum immer weiter zu vergrößern, da damit auf einfache Weise schnelle Rückzugsbewegungen des Werkzeugs (mit relativ geringer erforderlicher Kraft) und langsame Arbeitsbewegungen (mit möglichst hoher Kraft) realisierbar sind. Nachdem gleichzeitig auch im Bereich derartiger Arbeitsmaschinen die Sicherheitsauflagen immer weiter erhöht werden, hat sich gezeigt, daß die bisher üblichen Not-Stop-Anordnungen, bei denen entweder beide Arbeitsräume oder zumindest der stangenseitige Arbeitsraum im Arbeitsgang einfach über das zugehörige Regelventil abgesperrt werden, kein ausreichend schnelles Anhalten des zumeist große Massenträgheit aufweisenden Werkzeuges auf kurzem Wege erlauben. Speziell bei großen Abkantpressen u.dgl. Maschinen können bei heute üblichen Auslegungen durchaus Haltewege von 5 bis 10 mm auftreten, auch wenn (in der Praxis nicht realisierbare) Null-Schließzeiten der Regelventile angenommen werden.

[0003] Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und insbesonders eine hydraulische Arbeitsmaschine der eingangs angesprochenen Art so zu verbessern, daß der Not-Halt-Weg signifikant verkürzt werden kann, vorzugsweise bis in den Bereich von etwa 1 mm.

[0004] Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die in Zusammenhang mit hydraulischen Systemen stets angenommene innere Steifigkeit (Nichtkomprimierbarkeit einer Flüssigkeit) des Systems bei den vergleichsweise kleinen Querschnitten auf der Stangenseite der beschriebenen hydraulischen Arbeitsmaschinen keineswegs mehr gegeben bzw. zumindest signifikant verringert ist. Um der damit auf der Stangenseite gegebenen Kompressibilität des Mediumvolumens zu begegnen, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß der stangenseitige Arbeitsraum beim Not-Stop über ein schnell schaltendes Not-Ventil mit einer separaten Hochdruck-Hydraulikmediumquelle verbindbar ist. Damit kann nach dem Auslösen eines Not-Stops binnen kürzester Zeit ein aktives Abbremsen des Arbeitszylinders sichergestellt werden, womit die angesprochenen Sicherheitsauflagen einfach erfüllbar sind.

[0005] Es ist an dieser Stelle anzumerken, daß in gewisser Weise ähnliche Vorkehrungen im Pneumatikbereich in Zusammenhang mit dem Abbremsen des Kolbens in einem pneumatischen Arbeitszylinder, z.B. im Bereich seiner Bewegungsendstellungen bekannt sind, wobei allerdings bei diesen pneumatischen Anwendungen nur relativ geringfügige Einflußnahmen auf die Kolbenbewegung möglich und erwünscht sind - ein Not-Stop bzw. ein präzises Anund Festhalten erfolgt bei diesen Anwendungen stets über separat angeordnete mechanische Bremsen, Rastensperren od.dgl.

[0006] Zur weiteren Verbesserung der Stop-Sicherheit bzw. Verkürzung des Stopweges ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Hochdruck-Hydraulikmediumquelle von einem Druckspeicher gebildet ist, der über einen separaten Anschluß befüllbar ist. Damit kann ein (im Gegensatz beispielsweise zu einer separaten Hochdruck-Pumpe) extrem rasches Zurverfügungstellen des im Falle eines Not-Stops erforderlichen Hochdruckmediums erfolgen, welches anschließend wieder beispielsweise über eine separate Pumpe in den Druckspeicher nachgefüllt werden kann.

[0007] Nach einer weiters bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Notventil in unmittelbarer Nähe des stangenseitigen Arbeitsraumes angeordnet ist und einen gegenüber den Mediumanschlüssen signifikant größeren Querschnitt steuert. Auch diese Maßnahme dient einer weiteren Verbesserung des möglichst unverzögerten und unbehinderten Ansprechens des Not-Stop-Systems.

[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0009] Von einer hydraulischen Arbeitsmaschine, beispielsweise einer hydraulischen Abkantpresse, ist hier nur ein unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum 1 ein symbolisch angedeutetes Werkzeug 2 im Arbeitsgang (Richtung des Pfeiles 3) bewegender Arbeitszylinder 4 dargestellt, der in dem bei der Werkzeugrückstellung (Richtung des Pfeiles 5) unter Druck stehenden stangenseitigen Arbeitsraum 6 einen gegenüber der Kolbenseite (1) stark verkleinerten Querschnitt 7 aufweist und dessen Abfluß aus dem stangenseitigen Arbeitsraum 6 zum Not-Stop des Werkzeuges 2 im Arbeitsgang (Pfeil 3) über das zugehörige Regelventil 8 absperrbar ist.

[0010] Der kolbenseitige Arbeitsraum 1 bzw. dessen Anschlußleitung 9 ist ebenfalls über das Regelventil 8 steuerbar - weitere Ausgleichs- bzw. Nachsaugventile, Druckbegrenzungsventile, Verbindungsleitungen, Pumpen, Tanks und ähnliche für den Betrieb derartiger Arbeitsmaschinen üblicherweise erforderliche Elemente sind als im Rahmen der Erfindung nicht weiter wesentlich und an sich bekannt der Einfachheit und der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

[0011] In unmittelbarer Nähe des stangenseitigen Arbeitsraumes 6 ist über eine, gegenüber den Arbeitsmediumanschlüssen (Leitungen 9,9') signifikant größeren Querschnitt 10 aufweisende Verbindungsbohrung 11 ein schnell schaltendes Not-Ventil 12 angeordnet, welches beim Not-Stop den stangenseitigen Arbeitsraum 6 mit einer separaten Hochdruck-Hydraulikmediumquelle 13 - hier ausgebildet als über einen separaten Anschluß 14 befüllbarer Druckspeicher 15 - verbindet.

[0012] Wie leicht einsichtig ist, könnte der Kolben 16 des Arbeitszylinders 4 auch bei einem momentanen kompletten Absperren des Regelventils 8 zufolge des sehr kleinen wirksamen Querschnitts 7 des stangenseitigen Arbeitsraumes 6 durch die nicht unbegrenzt hohe Steifigkeit des darin befindlichen Hydraulikmediums noch weiter absinken bzw. schwingen, wodurch bei entsprechend schwerem und damit massenträgem Werkzeug 2 noch ein Stop-Weg von bis zu 10 mm in der Praxis auftreten kann. Wenn nun aber gleichzeitig über den relativ großen Querschnitt 10 der Verbindungsbohrung 11 Hochdruckmedium vom Druckspeicher 15 her zugeführt wird, kann dieser Stop-Weg drastisch reduziert werden - größenordnungsmäßig bis auf etwa 1 mm.

[0013] Das schnell schaltende Notventil 12 ist im dargestellten Beispiel als vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil ausgebildet, dessen axialer Anschluss mit dem stangenseitigen Arbeitsraum 6 verbunden ist und dessen radialer Anschluss mit dem Druckspeicher 15 verbunden ist. Über eine Düse im Ventilkegel ist der Steuerraum des Sitzventils mit dem radialen Anschluss des Sitzventils verbunden. Des weiteren wird der Steuerraum des Sitzventils durch einen federbelasteten Magnetanker, dessen der Feder gegenüberliegende Stirnseite als Dichtkegel ausgebildet ist, bei stromlosem Magneten abgesperrt. Im dargestellten stromlosen Zustand des Magneten sind sowohl der Arbeitsraum 6 als auch der Druckspeicher 15 hermetisch abgedichtet. Der Druck im Speicher 15 spannt sowohl den Dichtkegel des federbelasteten Magnetankers als auch den Ventilkegel des 2/2-Wege-Stizventils in Öffnungsrichtung vor. Ein Bestromen des Magneten verschiebt den Magnetanker gegen die Druckfeder und öffnet den Steuerraum des Sitzventils zum Tank. Der nur noch auf die Ringfläche im radialen Anschluss auf den Ventilkegel wirkende Speicherdruck übt eine sehr hohe Kraft auf den Ventilkegel in Öffnungsrichtung aus und führt so zu einer sehr kurzen Öffnungszeit.

Ansprüche

1. Hydraulische Arbeitsmaschine, mit zumindest einem unter Druck im kolbenseitigen Arbeitsraum (1) ein Werkzeug (2) im Arbeitsgang (Pfeil 3) bewegenden Arbeitszylinder (4), der in dem bei der Werkzeugrückstellung (Pfeil 4) unter Druck stehenden stangenseitigen Arbeitsraum (6) einen gegenüber der Kolbenseite stark verkleinerten Querschnitt (7) aufweist, und dessen Abfluß aus dem stangenseitigen Arbeitsraum (6) zum Not-Stop des Werkzeuges (2) im Arbeitsgang (Pfeil 3) über das zugehörige Regelventil (8) absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der stangenseitige Arbeitsraum (6) beim Not-Stop über ein schnell schaltendes Not-Ventil (12) mit einer separaten Hochdruck-Hydraulikmediumquelle verbindbar ist.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck-Hydraulikmediumquelle von einem Druckspeicher (15) gebildet ist, der über einen separaten Anschluß (14) befüllbar ist.

3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Not-Ventil (12) in unmittelbarer Nähe des stangenseitigen Arbeitsraumes (6) angeordnet ist und einen gegenüber den Arbeits-Mediumanschlüssen (14) signifikant größeren Querschnitt steuert.

Zeichnung