Die Erfindung betrifft eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit Servorsteuerung zum Antrieb von pneumatischen oder hydraulischen Pressen, insbesondere Richtpressen, Stanzpressen u.dgl., mit einem Zylinder, der durch einen Kolben in eine Vortriebskammer und eine Rückhubkammer unterteilt ist, aus der ein Pressenstößel als Kolbenstange abgedichtet herausragt, wobei die druckbeaufschlagte ringförmige Kolbenstirnfläche der Rückhubkammer kleiner als die Kolbenfläche der Vortriebskammer ist, und mit einem Servorsteuerventil, dessen Verschluδkörper in einem Ventilgehäuse bei einer axialen Verschiebung in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung und der Bewegung eines Stellgliedes wahlweise die Verbindung der Vortriebskammer bzw. der Rückhubkammer mit einer pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle bzw. mit einer pneumatischen oder hydraulischen Rückleitung steuert.

Bei derartigen servogesteuerten Kolben-Zylinder-Einheiten erfolgt eine von der Bewegung des Stellgliedes abhängige Nachlauf-Wegsteuerung des Kolbens. Beispielsweise ist es bei pneumatischen oder hydraulischen Richtpressen erforderlich, daß sich der Vortriebsweg des mit dem Kolben verbundenen Pressenstößelε genau und wiederholbar steuern läßt. Zu diesem Zweck werden für das von der Bedienungsperson betätigte Stellglied verstellbare Anschläge vorgesehen, die es ermöglichen, den Pressenstößel bis in genau vorgegebene Vortriebsstellungen mit der jeweils erforderlichen Preßkraft zu verfahren. Zur Einhaltung dieser Bewegungsgenauigkeit ist es erforderlich, daß der Kolben ohne Nachlauf anhält, sobald das Stellglied anhält.

Außerdem besteht bei derartigen Kolben-Zylinder-Einheiten die Schwierigkeit, daß bei einem plötzlichen Wegfall der auf den Pressenstößel ausgeübten mechanischen Gegenkraft, beispielsweise bei einem Bruch des zu richtenden Werkstücks oder im Augenblick der Materialtrennung beim Stanzvorgang, eine außerordentlich hohe Stoßbelastung am Kolben bzw. am Pressenstößel auftritt, die zu einer Beschädigung oder sogar Zerstörung führen kann.

Bei einer bekannten hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Servorsteuerung ist das Servosteuerventil über hydraulische Leitungen mit dem Zylinder verbunden. Die Kolben-Zylinder-Einheit dient als Antrieb für eine hydraulische Richtpresse. Das von der Bedienungsperson betätigte Stellglied weist einen keilförmigen Körper auf, der zwischen dem Verschlußkörper des Servosteuerventils und einer zugeordneten, mit dem Pressenstößel verfahrbaren Nockenfläche angeordnet ist. Bei einer Verstellung des

keilförmigen Stellgliedes wird der Verschlußkörper im Servosteuerventil betätigt, bis die mit dem Pressenstößel verbundene Nockenfläche wieder ihre ursprüngliche Stellung gegenüber dem keilförmigen Körper eingenommen hat.

Bei einer bekannten pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit der eingangs genannten Gattung (DE-PS 15 77 169) ist da Servosteuerventil getrennt von dem Zylinder angeordnet und mechanisch mit dem Pressenstößel verbunden. Die Elastizität der mechanischen Verbindung zwischen dem Pressenstößel und der Nockenfläche sowie die pneumatischen Verbindungen zwischen dem Servosteuerventil und dem Zylinder führen bei der bekannten Kolben-Zylinder-Einheit zu einem unerwünschten Schwingungsverhalten. Wenn der Kolben durch eine Unterbrechung der Druckversorgung der Vortriebskammer angehalten werden soll, führt die elastische Entspannung der Wandung der Vortriebskammer dazu, daß der Kolben noch um einen gewissen Betrag weiterbewegt wird. Dadurch wird die Positioniergenauigkeit des Pressenstößels beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit Servorsteuerung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß bei einfachem mechanischem Aufbau eine hohe Positioniergenauigkeit der Nachlaufbewegung des Pressenstößels erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Servosteuerventil im Kolben angeordnet ist, daß die Rückhubkammer ständig mit der pneumatische oder hydraulischen Druckquelle und mit dem Servosteuerventil verbunden ist, daß der Verschlußkörper des Servosteuerventils mit einer abgedichtet aus der

Vortriebskammer herausgeführten, das Stellglied bildenden Verstellstange verbunden ist, und daß der Verschlußkörper bei axialen Relativbewegungen gegenüber dem am Kolben befestigten Ventilgehäuse die Vortriebskammer wahlweise mit der Rückhubkammer oder mit der pneumatische oder hydraulischen Rückleitung verbindet.

Durch die Anordnung des Servosteuerventils im Kolben entfällt die Notwendigkeit, zwischen dem Servosteuerventil und dem Zylinder Rohrleitungen vorzusehen, deren Elastizität bei wechselndem Innendruck die Positioniergenauigkeit des Kolbens beeinträchtigen könnten. Es genügt vielmehr, die Rückhubkammer des Zylinders über eine mit Druck beaufschlagte Druckleitung mit der Druckquelle, beispielsweise einer Pumpe, zu verbinden und eine weitestgehend drucklose Rückleitung vorzusehen.

Da die Rückhubkammer ständig mit dem von der Druckquelle gelieferten pneumatischen oder hydraulischen Druck beaufschlagt ist, erfolgt die Bewegungssteuerung des Kolbens in konstruktiv sehr einfacher Weise dadurch, daß die Vortriebskammer, deren wirksame Kolbenfläche größer als die der Rückhubkammer ist, wahlweise mit der Rückhubkammer oder mit der Rückleitung verbunden wird. Wenn die Vortriebskammer mit der Rückhubkammer* verbunden ist und somit mit dem von der Druckquelle gelieferten pneumatischen oder hydraulischen Druck beaufschlagt wird, führt der Kolben eine Vortriebsbewegung aus. Wird die Verbindung zwischen der Rückhubkammer und der Vortriebskammer unterbrochen, ohne daß jedoch schon die Verbindung zur Rückleitung geöffnet wird, so wird der Kolben angehalten, weil sich auf beiden Seiten des Kolbens gleiche pneumatische oder hydraulische Kräfte einstellen.

Wenn der mit der Verstellstange verbundene Verschlußkörper des Servosteuerventils in entgegengesetzter Richtung bewegt und dadurch die Verbindung zwischen der Vortriebskammer und der Rückleitung hergestellt wird, bewegt der in der Rückhubkammer anstehende pneumatische oder hydraulische Druck den Kolben und somit den Pressenstößel entgegengesetzt zu seiner Vortriebsrichtung. Die durch das Servosteuerventil geöffneten bzw. verschlossenen Strömungskanäle sind dabei sehr kurz. Man erhält auf diese Weise eine pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit von kompakter Bauform ohne ein gesondertes, außenliegendes Servosteuerventil, deren Pressenstößelbewegung mit hoher Positioniergenauigkeit durch die Verstellstange gesteuert werden kann. Elastische mechanische Verbindungen, die zu einem unerwünschten Schwingungsverhalten führen könnten, sind dabei weitestgehend vermieden. Da in der zum Zylinder führenden Druckleitung keine wesentliche Druckänderung auftritt, beeinfluß die Elastizität dieser Druckleitung die Positioniergenauigkeit nicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Verstellstange in einer aus der Vorkammer abgedichtet herausragenden Kolbenstange axial beweglich geführt ist, die eine vom Servosteuerventil zur Rückleitung führende Leitung enthält. Damit wird in besonders einfacher Weise eine pneumatische oder hydraulische LeitungsVerbindung zwischen dem Servosteuerventil und dar Rückleitung ermöglicht. Eine an der Verstellstange anliegende, mit höherer Reibung arbeitende Dichtung, die den vollen auftretenden Druck aufnehmen müßte, ist dabei nicht erforderlich, weil die Verstellstange nur innerhalb der Kolbenstange geführt

ist, ohne daß dort eine Abdichtung notwendig wäre.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankenε sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine mit einer Servosteuerung versehene pneumatische oder hydraulische Kolben-Zylinder- Einheit, die beispielsweise als Antrieb für eine Richtpresse vorgesehen ist. Stattdessen kann die Kolben- Zylinder-Einheit auch als Antrieb für eine Stanzpresse oder eine ähnliche pneumatische oder hydraulische Presse eingesetzt werden.

In einem Zylinder 1, der an einem in der Zeichnung nur angedeuteten Pressengestell 2 befestigt ist, ist der Kolben 3 axial beweglich geführt. Der Kolben 3 unterteilt den Innenraum des Zylinders 1 in eine Vortriebskammer 4 und eine Rückhubkammer 5. Die Rückhubkammer 5 ist über eine Druckleitung 6 im Betrieb ständig mit einer (nicht dargestellten) pneumatischen oder hydraulischen Druckquelle verbunden, beispielsweise einer Pumpe.

Auf seiner der Rückhubkammer 5 zugekehrten Seite ist der Kolben 3 mit einem Pressenstößel 7 verbunden, der als hohlzylindrische Kolbenstange ausgeführt ist und abgedichtet nach unten aus dem Zylinder i herausragt. In entgegengesetzter Richtung erstreckt sich vom Kolben 3 eine ebenfalls hohlzylindrische Kolbenstange 8 durch die Vortriebskammer 4 hindurch und ist ebenfalls abgedichtet am oberen Ende aus dem Zylinder 1 herausgeführt. Die

druσkbeaufschlagte ringförmige untere Kolbenstirnfläche 9 des Kolbens 3 ist kleiner als die der Vortriebskammer 4 zugekehrte, ringförmige obere Kolbenstirnfläche 10.

Im Inneren der Kolbenstange 8 und des Kolbens 3 ist zentrisch ein Servosteuerventil 11 angeordnet, das aus einem zylindrischen Ventilgehäuse 12 und einem darin axial beweglich geführten Verschlußkörper 13 besteht. Bei der Darstellung in der Zeichnung sind der Kolben 3, die Kolbenstangen 7 und 8 und das Servosteuerventil 11 links von der Mittellinie im Längsschnitt und rechts von der Mittellinie in der Ansicht dargestellt.

Das Servosteuerventil 11 ist über radiale Bohrungen 14, die durch die Kolbenstange 7, die Kolbenstange 8 und das Ventilgehäuse 12 verlaufen, mit der Rückhubkammer 5 und damit mit der Druckquelle verbunden. Radiale Bohrungen 15 verbinden die zentrale Bohrung 16 im Ventilgehäuse 12 mit der Vortriebskammer 4. Diese Bohrungen 15 erstrecken sich durch die Kolbenstange 8 und das Ventilgehäuse 12. Die zentrale Bohrung 16 des Ventilgehäuses 12 ist über eine in der Kolbenstange 8 verlaufenden Leitung 17 mit einem sich stirnseitig anschließenden Raum 18 verbunden, aus dem eine pneumatische oder hydraulische Rückleitung 19 herausgeführt ist, die beispielsweise zu einem (nicht dargestellten) Sammelbehälter für die Hydraulikflüssigkeit führt, an den wiederum die Druckquelle angeschlossen ist. Bei einer pneumatischen Ausführung ist die Rückleitung 19 beispielsweise eine Auslaßleitung.

Der Verschlußkörper 13 des Servosteuerventils 11 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Verstellstange 20 verbunden, die durch die Kolbenstange 8 hindurch nach außen geführt ist und über ein Auge 21 mit

WO 91/14103 — ö ₀ — PCT/EP90/02267

einem (nicht dargestellten) Verstellmechanismus verbunden ist, der beim Anwendungsbeispiel einer Richtpresse von der Bedienungsperson betätigt wird.

Der Verdrängungskörper, der als zentraler Ventilschieber 13 ausgeführt ist, weist eine untere Steuerkante 22 auf, die mit einer unteren Steuerkante 23 des Ventilgehäuses 1 zusammenwirkt. Axial im Abstand dazu befindet sich eine obere Steuerkante 24 des Verschlußkörpers 13, die mit einer oberen Steuerkante 25 des Ventilgehäuses 12 zusammenwirkt.

In der Zeichnung ist der Kolben 3 in seiner unteren Endstellung dargestellt. Wird die Verstellstange 20 aus dieser Stellung nach oben bewegt, um den Kolben 3 und damit den Pressenstößel 7 anzuheben, so geben die sich auseinanderbewegenden oberen Steuerkanten 24 und 25 die pneumatische oder hydraulische Verbindung von der Vortriebskammer 4 über die Bohrungen 15, den Ventilinnenraum 16, die Leitung 17 und die Kammer 18 zur Rückleitung 19 frei. Dadurch wird der Druck in der Vortriebskammer 4 abgebaut. Da der von der Druckquelle gelieferte pneumatische oder hydraulische Druck dann nur noch an der unteren Kolbenstirnfläche ansteht, wird der Kolben 3 nach oben bewegt, bis die Steuerkanten 24, 25 wieder schließen.

Bei einer Abwärtsbewgung der Verstellstange 20 geben die sich auseinanderbewegenden unteren Steuerkanten 22, 23 eine Verbindung frei, durch die die unter Druck stehende Druckluft oder hydraulische Flüssigkeit aus der Rückhubkammer 5 durch die Bohrungen 14, den Ventilinnenraum 16 und die Bohrungen 15 in die Vortriebskammer 4 strömen kann, während die Verbindung zur

Leitung 17 unterbrochen ist. Auf beiden Seiten des Kolbens 3 baut sich dabei der volle pneumatische oder hydraulische Druck auf. Da die obere Kolbenstirnfläche 10 größer als die untere Kolbenstirnfläche 9 ist, wird der Kolben 3 und somit der Pressenstößel 7 nach unten bewegt, bis die Steuerkante 22 wieder die Steuerkante 23 berührt und die pneumatische oder hydraulische Verbindung unterbricht.

Die Bewegung des Kolbens 3 und des Pressenstößels 7 wird somit ausschließlich durch die Relativbewegungen zwischen dem das Stellglied bildenden Ventilschieber 13 und dem mit dem Kolben 3 mechanisch verbundenen Ventilgehäuse 12 nach Art einer Nachlaufsteuerung gesteuert. Die beiden axial im Abstand zueinander angeordneten Steuerkanten 22 und 24 des zentralen Ventilschiebers 13 wirken mit den beiden im gleichen axialen Abstand angeordneten Steuerkanten 23 und 25 des Ventilgehäuses 12 in der Weise zusammen, daß der zwischen diesen beiden Paaren von Steuerkanten 22, 23 bzw. 24, 25 liegender, ständig mit der Vortriebskammer 4 in Verbindung stehender Ventilinnenraum 16 bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers 13 in Vortriebsrichtung mit der Rückhubkammer 5 und bei einer entgegengerichteten axialen Verschiebung mit der hydraulischen Rückleitung 19 oder Druckluft-Auslaßleitung 19 verbunden wird.

Die hohlzylindrische Kolbenstange 8, die nach oben aus der Vortriebskammer 4 herausragt, nimmt in ihrer Zylinderbohrung 26 das Servosteuerventil 11 auf. Am unteren Ende, das bis in den Pressenstößel 7 hineinragt, ist diese Zylinderbohrung 26 durch einen Deckel 27 dicht verschlossen.