CN106457328A - 具有液压驱动器的条带挤压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种条带和管材挤压机，其用于使金属块变形成型材、管材、条带等，具有：阳模及阴模，可借助于阳模将金属块挤压通过阴模；块容纳器；和驱动装置，在该条带和管材挤压机中驱动装置包括至少一个主缸以用于将阳模的主压力施加到金属块上，其特征在于，驱动装置一方面包括至少一个转速受控制的内啮合齿轮泵，以用于将液压油提供给至少一个主缸，借助于内啮合齿轮泵可驱动至少一个主缸，并且驱动装置另一方面附加地包括用于使阳模相对于阴模运动的至少一个液压推进和/或回拉缸或用于使阳模相对于阴模运动的至少一个电驱动器，借助于液压推进和/或回拉缸或电驱动器可使阳模运动到一位置中，只有在该位置中，转速受控制的内啮合齿轮泵此时才与至少一个主缸相互作用，使得借助于至少一个主缸将主压力施加到阳模上。

Description

具有液压驱动器的条带挤压机

技术领域

本发明涉及一种条带和管材挤压机，其用于使金属块变形成型材、管材、条带等，具有：阳模及阴模，可借助于阳模将金属块挤压通过阴模；块容纳器；和驱动装置，在该条带和管材挤压机中驱动装置包括至少一个主缸以用于将阳模的主压力施加到金属块上。

背景技术

此类条带和管材挤压机已由近几十年来的现有技术已知并且用于由常用的金属材料制造各种不同的零件，金属材料被挤压通过阴模，经历很高变形程度的变形。

传统条带挤压机的主要特征是在阳模和块容纳器之间的块装载器以及借助于主缸和推进/回拉缸的压力产生部，由此由液压缸执行所有的辅助运动、以及条带挤压机基于不同的块规格的调整和金属块朝阴模的输送。液压驱动器的大小由可通过条带和管材挤压机施加的压力以及必要时对于期望的变形过程所需的挤压速度来确定。

在过去的几十年中，已知的条带和管材挤压机继续发展成所谓的短行程条带挤压机，在其中，在增加块长度的情况下，针对确定的块长度来设计主缸行程，尤其在提供紧凑的挤压机架的情况下。在此，在所谓的前端加载器结构中，块装载器布置在阴模块和阳模之间并且执行匀称的块锻造。对于条带和管材挤压机的各构件的运动以及压力施加所需的液压驱动器和液压油箱布置在可运动的构件的外围中。

此类条带挤压机通常施加约10至大于160MN的压力。具有100MN的压力的大型条带挤压机可使大于2000mm的长度的块在块直径大于1000mm的情况下变形。例如由DE 10 227488 B3或EP 1 526 930 B1已知此类条带挤压机。

在现有技术中，在使用轴向活塞泵的情况下将液压油输送给液压驱动装置和/或用于在阴模和阳模之间施加压力的器件。然而，此类轴向活塞泵相对更贵。此外，此类轴向活塞泵具有的缺点是，其尤其在低转速下具有很高的脉动，这最终不仅导致不期望的震动，而且导致相对很高的噪音水平。因此，出于工作安全要求，此类条带和管材挤压机通常具有昂贵的噪音防护。此外，已知的条带和管材挤压机具有相对高的能量消耗。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种用于使金属块变形的条带和管材挤压机，其可克服由现有技术已知的缺点。

在根据本发明的意义中，该目的通过包括权利要求1的特征的条带和管材挤压机来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的设计方案。

根据本发明，驱动装置一方面具有至少一个转速受控制的内啮合齿轮泵，以用于将液压油提供给至少一个主缸，借助于内啮合齿轮泵可驱动至少一个主缸，并且驱动装置另一方面附加地包括用于使阳模相对于阴模运动的至少一个液压推进和/或回拉缸或用于使阳模相对于阴模运动的至少一个电驱动器，借助于该液压推进和/或回拉缸或电驱动器可使阳模运动到合适的位置中，只有在该位置中，转速受控制的内啮合齿轮泵此时才与至少一个主缸相互作用，使得借助于至少一个主缸将主压力施加到阳模上。

通过如此设计的条带和管材挤压机的驱动装置，可将具有更大的惯性矩的标准电动马达结合较小尺寸的变频器用于使一个或多个转速受控制的内啮合齿轮泵或内啮合齿轮泵运行。

这具有的优点是，驱动装置还可成本更有利地提供给条带和管材挤压机。

表述“较小尺寸的变频器”在本发明的意义中意指这样的变频器，其在正常情况下对于标准电马达的所选择的大小来说尺寸确定得不是足够大。

在相对于变频器过大的标准电马达和恰好这种变频器(或与此相反)之间的特别的相互配合主要由此实现：转速受控制的内啮合齿轮泵基本上仅用于施加主压力，其中，当阳模运动到确定的位置中时，才借助于至少一个主缸实现主压力传递到阳模上。并且借助于至少一个液压推进和/或回拉缸或至少一个电驱动器使阳模运动到确定的位置中。

通过至少一个液压推进和/或回拉缸或至少一个电驱动器使得在关于主压力传递的辅助时间内以结构上简单的方式实现阳模的非常快的运动。

该结构与迄今常用的策略形成对比，在迄今常用的策略中使用具有很小的惯性的专门的伺服驱动器。

一般而言，在此利用简单的且在市场上已经可得到的多种装置达到了，相比于利用转速不可变的驱动器和使用轴向活塞泵可能的情况，通过切断泵出现更小的损失。由此可使条带和管材挤压机极其节能地运行。

此外，可无问题地实现频繁的接通-切断运行，并且可通过改变转速实现简单的体积流量调整。

最后，此类内啮合齿轮泵比轴向活塞泵明显更安静，由此必要时完全取消通常用在条带和管材挤压机中的噪音防护，然而至少可明显更简单且更节省空间地实现噪音防护。

使用转速受控制的内啮合齿轮泵还能够实现简单且耐用地构造所有的构件并且提供易于维护且简单易懂的驱动系统。

在现有技术中已知有多种实施方式的此类内啮合齿轮泵特别适合于与转速可变的驱动器一起使用，并且在内部测试中已经在负荷变化和能耗方面证实其特别合适。

此外，非常有利的是，在该条带和管材挤压机中还可取消附加的液压控制块等，否则，为了在至少一个主缸和至少一个侧缸或容纳器移动缸等之间转换至少一个内啮合齿轮泵，该附加的液压控制块是强制需要的。

就此而言，由此可尤其实现更好的液压效率。

因此，在根据本发明的意义中可实现明显最小化的购置成本、在设备运行时小的噪音排放、在节能驱动的情况下的好的效率以及在低转速下脉动的最小化。

当不必提供处在压力下的液压油时，根据本发明的装置还尤其允许泵驱动器的完全停止。

这相对于传统的条带挤压机引起约33％至55％的节能潜力。

在此应再次指出的是，至少一个转速受控制的内啮合齿轮泵优选地仅用于实际的变形过程，并且必要时还用于挤压剩余物剪切工艺。

优选地，至少一个频率受控制的内啮合齿轮泵可借助于条带和管材挤压机的合适地设计的控制部来控制，使得使用的内啮合齿轮泵的数量和选择的频率的结合得到尽可能好的效率。

为此，例如利用合适的实验台装置等根据压力和转速事先测量设置的内啮合齿轮泵的有关的特征线。

在此取得的特征线的曲线簇以合适的方式存储在条带和管材挤压机的控制部中。

在此，特别有利的是，通过在二维场中的线性插值首先实时地以理论值算出内啮合齿轮泵的输送量和数量。紧接着可借助于为此设计的调节装置进行更精细地调整。

通过预调实现在实际的挤压过程中的非常精确且快速的速度调节。

在此应再次提到特别有利的是，设置至少一个液压推进和/或回拉缸，以便使阳模相对于阴模运动。

尤其因此实现借助于一个或多个主缸进行主压力传递，然而借助于优选地较小的推进和/或回拉缸使阳模相对于阴模推进到应开始压力传递的位置中以及从该位置拉回。

换言之，这意味着驱动装置包括：至少一个转速受控制的内啮合齿轮泵以将液压油提供给至少一个主缸，借助于该至少一个主缸实现主压力传递；和用于使阳模相对于阴模运动的至少一个液压推进和/或回拉缸或用于使阳模相对于阴模运动的至少一个电驱动器，以便使阳模运动到开始主压力传递的位置中。

由此将需输送的液压油的量在条带和管材挤压机的整个运行中限制到在这种驱动方案中所需的最小值上。

此外，仅仅当实际上必须将主压力施加给条带和管材挤压机时，即，当必须借助于至少一个主缸将主压力传递到阳模上时，内啮合齿轮泵必须以提高的驱动功率来驱动。在其他情况下，内啮合齿轮泵可以显著减小的功率来驱动。或者内啮合齿轮泵完全不运转。因此，驱动装置或整个条带和管材挤压机明显更节能地工作。

在本发明的一优选的实施方式中，驱动装置包括用于使阳模和/或块容纳器和/或阴模运动的器件以及用于在阴模和阳模之间施加压力的器件。

更详细地说，驱动装置包括用于使阳模和/或块容纳器和/或包含阴模的模具滑块运动的器件以及用于在模具滑块和阳模之间施加压力的器件。

通常，阴模是模具滑块的一部分，并且阴模与模具滑块一起移动。在一般情况下，这适用于本发明。

此外，优选地，驱动装置也还包括用于使挤压剩余物剪切部运动的器件。

要理解的是，用于使阳模相对于阴模运动的至少一个液压推进和/或回拉缸可极其不同地来构造，但尤其用于使阳模相对于阴模运动的至少一个电驱动器也可极其不同地来构造。

尤其关于电驱动器有利的是，其包括标准异步电机，因为电驱动器可由此在结构上特别简单地实现。

然而，在本发明的对此备选且同样特别优选的实施方式中，至少所述至少一个电驱动器是用于使阳模相对于阴模运动的电动伺服驱动器。

由此实现一种设备方案，其在使用现代的混合技术的情况下主要液压地引起压力施加，然而，条带和管材挤压机的构件的所有其他运动可电动地完成，因此例如完成挤压阳模调整到力引入位置中、块装载器的运动、必要时挤压剩余物剪切部的运动等等。

最后，相对于传统的液压驱动器，由于电动液压式混合驱动方案可实现高的能效，在其中，优选地通过更小的泵容量、用于液压液体的更小的容器体积、优选地更短的管路和更小的阀大小可实现在液压系统中的节省。节能可在电伺服驱动器中优选地通过用于能量回收的合适的器件实现。

例如在具有公开号WO 2013/064250 A1的国际专利申请中公开了在条带和管材挤压机中的这种混合技术。

就此而言，同样优选的是，内啮合齿轮泵在直至提供期望的系统压力的开动范围中可在混合摩擦下运行。相对于传统的轴向活塞泵这使由泵尤其在低的转速范围中产生的脉动明显减小并且减小到不可避免的最低程度。

除了混合摩擦之外，至少一个内啮合齿轮泵累积地或备选地也还可在外部的静压润滑的情况下运行。

为了至少一个内啮合齿轮泵在说明的条带和管材挤压机处还可更频繁地从零转速运行无损地开动并且尤其还可在混合运行中运行，在没有本发明的其他特征的情况下同样有利的是，作为液压油优选地使用矿物油，其特征在于高的抗剪强度。

此外，优选的是，驱动装置与控制单元连接，在控制单元中存储有用于内啮合齿轮泵和/或其一个或多个驱动马达的一个或多个特征线。由此以简单的方式实现在能量的观点来看使用的马达和泵可在最佳的运行点中运行。对此，特征线以软件的方式存储在控制单元中允许根据压力直接控制泵和/或驱动马达，以便因此获得期望的液压油输送量。

特别优选的是，内啮合齿轮泵、尤其优选的内啮合齿轮泵的脉动尤其在低转速下比在轴向活塞泵中小，优选地小至少20％的量，尤其优选地比传统的轴向活塞泵的脉动小至少30％。

此外，在此再次提到的是，在说明的条带和管材挤压机中，相对于外啮合齿轮泵通过内啮合齿轮泵可更明显低声地实现驱动方案。

关于该驱动装置特别有利的是，内啮合齿轮泵仅具有三个可运动的主要构件。

Claims (6)

1.一种条带和管材挤压机，用于使金属块变形成型材、管材、条带等，所述条带和管材挤压机具有：阳模及阴模，能借助于所述阳模将金属块挤压通过该阴模；块容纳器；和驱动装置，在该条带和管材挤压机中所述驱动装置包括至少一个主缸，以用于将所述阳模的主压力施加到所述金属块上，

其特征在于，

所述驱动装置一方面包括至少一个转速受控制的内啮合齿轮泵，以用于将液压油提供给所述至少一个主缸，借助于内啮合齿轮泵能驱动所述至少一个主缸，

并且所述驱动装置另一方面附加地包括用于使所述阳模相对于所述阴模运动的至少一个液压推进和/或回拉缸或用于使所述阳模相对于所述阴模运动的至少一个电驱动器，借助于该液压推进和/或回拉缸或电驱动器能使所述阳模运动到一位置中，只有在该位置中，所述转速受控制的内啮合齿轮泵此时才与所述至少一个主缸相互作用，使得借助于所述至少一个主缸将主压力施加到所述阳模上。

2.根据权利要求1所述的条带和管材挤压机，其特征在于，所述驱动装置包括用于使所述阳模和/或所述块容纳器和/或所述阴模运动的器件以及用于将压力施加在阴模和阳模之间的器件。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的条带和管材挤压机，其特征在于，所述至少一个电驱动器、优选电动伺服驱动器用于使所述阳模相对于所述阴模运动。

4.根据上述权利要求中任一项所述的条带和管材挤压机，其特征在于，所述内啮合齿轮泵在直至提供期望的系统压力的开动范围中能在混合摩擦下运行。

5.根据上述权利要求中任一项所述的条带和管材挤压机，其特征在于，所述驱动装置与控制单元连接，在该控制单元中存储有用于内啮合齿轮泵和/或其一个或多个驱动马达的特征线、优选多个特征线。

6.根据上述权利要求中任一项所述的条带和管材挤压机，其特征在于，所述内啮合齿轮泵尤其在低转速下的脉动比在轴向活塞泵中小，优选地小至少20％，优选地小至少30％。