DE1121571B

DE1121571B - Equipment on metal extrusion presses for measuring and regulating the press ram speed

Info

Publication number: DE1121571B
Application number: DESCH27161A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Schnettker; Dipl-Ing Ralf Schneider
Original assignee: Schloemann AG
Current assignee: Schloemann AG
Priority date: 1959-12-21
Filing date: 1959-12-21
Publication date: 1962-01-11
Also published as: FR1275979A

Description

Einrichtungen an Metallstrangpressen zum Messen und Regeln der Preßstempelgeschwindigkeit Bekanntlich ist die Preßstempelgeschwindigkeit von Metallstrang- und Rohrpressen während des Preßvorganges infolge des unterschiedlichen Umformungswiderstandes des Preßgutes während des Preßhubes verschieden groß. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Struktur und Oberfläche des Stranges ist jedoch eine dem zu verpressenden Material angepaßte, bestimmte Preßgeschwindigkeit einzuhalten.Devices on metal extrusion presses for measuring and regulating the ram speed As is well known, the ram speed of metal extrusion and pipe presses during the pressing process due to the different deformation resistance of the Material to be pressed varies in size during the pressing stroke. To achieve a uniform The structure and surface of the strand is, however, a function of the material to be pressed adapted to adhere to certain pressing speed.

Häufig ist es nicht möglich, die Austrittsgeschwindigkeit des Stranges direkt zu messen. Es wurde deshalb die Preßstempelgeschwindigkeit gemessen und die Stranggeschwindigkeit aus dem Produkt von Preßstempelgeschwindigkeit und Verhältnis des Aufnehmerquerschnittes zum Querschnitt der Matrizenöffnung errechnet.Often it is not possible to control the exit speed of the strand to measure directly. It was therefore measured the ram speed and the Strand speed from the product of ram speed and ratio of the transducer cross-section to the cross-section of the die opening is calculated.

Man hat versucht, die Preßstempelgeschwindigkeit zu messen, indem die lineare Bewegung in eine rotierende Bewegung umgeformt wurde.Attempts have been made to measure the ram speed by the linear motion has been transformed into a rotating motion.

So wurde die Strangbewegung bereits als Drehbewegung auf eine Lochscheibe übertragen, die als Lichtschranke einen Lichtstrahl in von einem Frequenzmesser angezeigte Lichtimpulse umformt. Auch wurde erwogen, Tachometermaschinen oder ähnliche rotierende Geber über Zahnstange und Ritzel an den Preßstempel anzuschließen. Diese Vorrichtungen würden aber versagen, sobald sehr kleine Preßgeschwindigkeiten zu messen sind, da infolge des Stick-Slip-Effektes in dem zu verpressenden Material der Preßstempel starken Stößen ausgesetzt ist.So the strand movement was already a rotary movement on a perforated disc transmit a light beam in from a frequency meter as a light barrier the displayed light pulses are transformed. It was also considered to use tachometer machines or the like to connect rotating encoders to the ram via rack and pinion. These Devices would fail, however, as soon as very low pressing speeds become too are measured because of the stick-slip effect in the material to be pressed the ram is exposed to strong impacts.

Dieser Stick-Slip-Effekt tritt immer dann auf, wenn das Material geschert wird und senkrecht zur Scherrichtung ein sehr hoher Druck herrscht. Wie gemessen worden ist, wechseln beim Pressen mit kleiner Durchschnittsgeschwindigkeit Stillstand und Sprünge, d. h. kurz andauernde Preßgeschwindigkeiten, einander ab. Im Übergang vom Stillstand zum Sprung treten sehr hohe Beschleunigungen auf. Da rotierende Geber aller Art aber zur Übersetzung der linearen in eine rotierende Bewegung Zahntriebe bzw. Getriebe benötigen, wird bei Übertragung der Preßstempelbewegung infolge des unvermeidbaren Zahnspiels in den Getrieben die Messung verfälscht.This stick-slip effect occurs whenever the material is sheared and there is a very high pressure perpendicular to the shear direction. How measured switch to a standstill when pressing at a low average speed and jumps, d. H. short pressing speeds from each other. In transition Very high accelerations occur from standstill to jump. There rotating encoders of all kinds but for the translation of the linear into a rotating movement of gear drives or gear, is when transferring the ram movement as a result of unavoidable backlash in the gears falsifies the measurement.

Man hat ebenfalls versucht, die lineare Bewegung des Preßstempels direkt zur Messung der Preßstempelgeschwindigkeit zu erfassen. Beispielsweise sind Pressen bekannt, bei denen eine Zahnstange mit dem Preßstempel starr verbunden ist. Die Zahnstange überschleift beim Bewegen des Preßstempels eine Kontaktfeder, die den Erregerstromkreis eines Relais abwechselnd öffnet und schließt, wodurch ein Kondensatorkreis fortwährend aufgeladen und entladen wird. Ein über einen Glättungskreis angeschlossenes Meßinstrument zeigt einen der Preßstempelgeschwindigkeit proportionalen Ausschlag an. Für die Erfassung geringer Stempelgeschwindigkeiten müßte die Zahnstange so fein unterteilt werden, daß eine mechanische Abtastung der Zahnlücken durch die Kontaktfeder zum Schließen des Entladestromkreises nicht mehr möglich ist, während der Kontaktgeber bei größerer Stempelgeschwindigkeit der Schalthäufigkeit bei enger Zahnteilung nicht zu folgen vermag.Attempts have also been made to achieve the linear movement of the press ram to capture directly to measure the ram speed. For example, are Known presses in which a rack is rigidly connected to the ram. When the ram is moved, the rack loops a contact spring which the excitation circuit of a relay alternately opens and closes, whereby a Capacitor circuit is continuously charged and discharged. One over a smoothing circle The connected measuring instrument shows a speed proportional to the ram Rash. For the detection of low punch speeds, the rack would have to so finely divided that a mechanical scanning of the tooth gaps through the Contact spring to close the discharge circuit is no longer possible while the contactor with a higher punch speed the switching frequency with closer Tooth pitch is not able to follow.

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, an dem Preßstempel eine Leiste zu befestigen, auf die ein Tonband aufgebracht ist, das mit einer bestimmten Frequenz bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit bespielt wurde. Dem Tonband bzw. der das Tonband tragenden Leiste wird ein ortsfest angeordneter Tastkopf zugeordnet, der die in Abhängigkeit von der Preßstempelgeschwindigkeit erzeugten Schwingungen einem Frequenzmesser zuführt. Die Verwendung von Tonbändern zum Messen der Preßgeschwindigkeit ist jedoch nur dann möglich, wenn die niedrigste Preßgeschwindigkeit im Bereich der zulässigen Abfragegeschwindigkeit bis zu 4,75 m je Sekunde liegt. Wird diese Geschwindigkeit unterschritten, so wird der Wert für und damit die Amplitude des Signals so gering, daß schließlich kein Impuls mehr zustande kommt, da die Feldänderung pro Zeiteinheit mit abnehmender Bandgeschwindigkeit immer geringer wird.It has also already been proposed to attach a bar to the ram, to which a tape is applied, which was recorded with a certain frequency at a predetermined speed. The tape or the strip carrying the tape is assigned a stationary probe head, which feeds the vibrations generated as a function of the ram speed to a frequency meter. The use of tapes to measure the pressing speed is only possible if the lowest pressing speed is in the range of the permissible interrogation speed of up to 4.75 m per second. If this speed is not reached, the value for and thus the amplitude of the signal becomes so low that that finally no more impulse comes about, since the field change per unit of time decreases with decreasing belt speed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Stempelgeschwindigkeit unabhängig von den hohen positiven und negativen, durch den Stick-Slip-Effekt . bedingten Beschleunigungen über einen großen Geschwindigkeitsbereich, beispielsweise von 0,5 bis 125 mm je Sekunde, mit einer Mindestgenauigkeit von ± 2 %, bei kleinster Geschwindigkeit gemessen werden kann. Das Vorhandensein von Bewegungen soll möglichst bis herab zu einer Geschwindigkeit von 1 mm je Minute noch erkennbar sein.The object of the invention is to provide a device with which the stamp speed regardless of the high positive and negative, through the stick-slip effect. conditional accelerations over a large speed range, for example from 0.5 to 125 mm per second, with a minimum accuracy of ± 2%, can be measured at the lowest speed. The presence of movements should, if possible, still be detectable down to a speed of 1 mm per minute be.

Zur Lösung der Aufgabe wird aus den angegebenen Gründen von einem linearen Geber ausgegangen. Als Geber kann z. B. ein in Preßrichtung verschiebbarer Strichgitterstab mit ihm zugeordneter Lichtquelle und Fotozelle benutzt werden. Der lineare Geber mit Strichgitterstab und Fotozelle kann auch durch einen anderen annähernd masselosen, linearen Geber ersetzt werden,.To solve the problem is for the reasons given by a linear encoder assumed. As a donor z. B. a displaceable in the pressing direction Line grating rod with its assigned light source and photocell can be used. The linear encoder with grating rod and photocell can also be replaced by another approximately massless, linear encoders are replaced.

Die Erfindung besteht darin, daß der Geber Teil eines digitalen Wegmeßgerätes ist, das die in gleichen Zeiteinheiten zurückgelegten Stempelwege mißt und anzeigt und/oder durch Vergleich der Istwerte mit dem Sollwert die Regelabweichung für die Geschwindigkeitsregelung bildet.The invention consists in that the encoder is part of a digital measuring device is that measures and displays the stamp paths covered in equal time units and / or by comparing the actual values with the nominal value, the control deviation for the Speed control forms.

Erst durch die Verwendung eines digitalen Wegmeßgerätes, das weitgehend masselos ist und die lineare Bewegung ohne weitere mechanische Mittel trägheitslos in Meßfnpulse umsetzt und in kleinen Intervallen die jeweilige Preßgeschwindigkeit mißt und als Zahlenwert anzeigt, ist es möglich, den Istwert dauernd mit dem Sollwert zu vergleichen und bei Geschwindigkeitsabweichungen den Istwert auf den Sollwert einzuregeln. Außerdem gestattet das digitale Wegmeßgeräteinen geforderten breiten Meßbereich der Preßgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis etwa 125 mm je Sekunde stufenlos zu erfassen. Diese Vorteile bedeuten einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber den bisher verwendeten Einrichtungen zum Messen der Preßgeschwindigkeit.Only through the use of a digital measuring device that largely is massless and the linear motion is inertialess without further mechanical means converted into measuring pulses and the respective pressing speed in small intervals measures and displays it as a numerical value, it is possible to continuously match the actual value with the setpoint to compare and, in the event of speed deviations, the actual value to the setpoint to regulate. In addition, the digital position measuring device allows a required width Measuring range of the pressing speed from approx. 0.5 to approx. 125 mm per second continuously capture. These advantages represent a considerable advance over the devices previously used for measuring the pressing speed.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung besteht der Geber aus dem von dem Stempelträger bewegten und einem am Gegenhalter der Presse befestigten Teil. Am Preßzylinder ist ein digitales Druckmeßgerät angeordnet, das die Druckänderungen dem Wegmeßgerät als Korrekturgröße zuführt.According to a further development of the invention, the encoder consists of the one moved by the punch carrier and one attached to the counter holder of the press Part. A digital pressure measuring device is arranged on the press cylinder, which shows the changes in pressure supplies the measuring device as a correction variable.

Der von dem Preßstempel bewegte Geberteil ist vorzugsweise derart angeordnet, daß er, lose geschoben, nur in Arbeitsrichtung des Preßstempels mitgenommen wird, so daß die infolge des Stick-Slip-Effektes beim Pressen auftretenden Rückstöße des Preßstempels das Meßergebnis nicht verfälschen.The encoder part moved by the ram is preferably of this type arranged that he, pushed loosely, only taken along in the working direction of the ram so that the recoil occurring as a result of the stick-slip effect when pressing of the ram do not falsify the measurement result.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.The drawing shows an embodiment of the invention.

Mit 1 ist der Preßzylinder, mit 2 der Aufnehmer und mit 3 sind Zuganker bezeichnet, die den Preßzylinder 1 mit dem Aufnehmer 3 verbinden. Im Preßzylinder 1 ist der Preßkolben 4 geführt, der mit dem Preßstempe15 verbunden ist. Am Preßstempel5 ist ein Anschlag 6 befestigt, der sich gegen ein frei verschiebbares Strichgitter 7 legt. Das Strichgitter 7 liegt in einer Führung 8, die mit dem Aufnehmer 2 fest verbunden ist. Auf der einen Seite des Strichgitters 7 ist eine Lichtquelle 9 und ihr gegenüber auf der anderen Seite des Strichgitters eine Fotozelle 10 angeordnet. 1 with the press cylinder, with 2 the transducer and with 3 tie rods are designated, which connect the press cylinder 1 to the transducer 3. In the press cylinder 1 , the press piston 4 is guided, which is connected to the Preßstempe15. A stop 6 is attached to the press ram 5 and rests against a freely movable line grid 7. The line grid 7 lies in a guide 8 which is firmly connected to the transducer 2. A light source 9 is arranged on one side of the line grating 7 and a photocell 10 is arranged opposite it on the other side of the line grating.

Vom Preßstempel 5 wird der Anschlag 6 mitbewegt und verschiebt das Strichgitter 7 entsprechend der Preßstempelgeschwindigkeit. Das Strichgitter 7 ist ein Stab mit lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen, hintereinanderliegenden Feldern. Durch sein Verschieben gegen die ebenso ausgebildete, unverschiebbare Führung 8 werden Lichtimpulse erzeugt, welche die Fotozelle 10 in elektrische Impulse umwandelt. Diese Impulse werden in einem Verstärker V verstärkt und einem Zähler Z zugeführt. Dem Zähler Z ist ein Zeitnormal T zugeordnet, an dein das Zeitintervall einstellbar ist, nach welchem jewe$s die Anzahl der auf dem Weg des Preßstempels bzw. Strichgitters erzeugten Impulse an eine Anzeigevorrichtung A gegeben wird. Um aus der Wegmessung unmittelbar die Geschwindigkeit des Preßstempels 5 ablesen zu können, wird als Zeitnormal ein dekadischer Wert gewählt (beispielsweise 0,1 Sekunde). Die Impulsfolge wird beispielsweise über ein (nicht dargestelltes) Zeittor des Zählers unterbrochen, für das eingestellte Zeitintervall die ermittelte Impulszahl angezeigt, die Rückstellung des Zählers Z und die Löschung der Anzeige A eingeleitet und für das nächste Zeitintervall der gleiche Vorgang eingeleitet.The stop 6 is moved by the press ram 5 and moves the line grid 7 in accordance with the press ram speed. The line grating 7 is a rod with translucent and opaque fields lying one behind the other. By moving it against the likewise designed, non-displaceable guide 8, light pulses are generated which the photocell 10 converts into electrical pulses. These pulses are amplified in an amplifier V and fed to a counter Z. The counter Z is assigned a time standard T, at which the time interval can be set, after which the number of pulses generated on the path of the press ram or line grid is given to a display device A. In order to be able to read off the speed of the ram 5 directly from the path measurement, a decadic value is selected as the time standard (for example 0.1 second). The pulse sequence is interrupted, for example, via a (not shown) time gate of the counter, the determined number of pulses is displayed for the set time interval, the resetting of the counter Z and the deletion of display A are initiated and the same process is initiated for the next time interval.

Um das in der Anzeige A zahlenmäßig dargestellte Ergebnis den tatsächlichen Verhältnissen entsprechend zu erfassen, wird über eine Meßeinrichtung D die Druckänderung im Preßzylinder 1 erfaßt und als Zahlenwert in der Anzeigevorrichtung A berücksichtigt. Da der jeweilige Preßdruck bzw. seine Änderung ein Maß für die jeweilige Länge bzw. Längenänderung des Preßstempels 5 ergibt, so läßt sich durch die Erfassung der Druckmeßergebnisse in der Anzeige das durch Längenänderungen des Stempels verfälschte Ergebnis der Geschwindigkeitsmessung berichtigen.In order to record the result represented numerically in the display A in accordance with the actual conditions, the pressure change in the press cylinder 1 is recorded via a measuring device D and taken into account as a numerical value in the display device A. Since the respective pressing pressure or its change gives a measure of the respective length or change in length of the ram 5, the result of the speed measurement, which is falsified by changes in the length of the ram, can be corrected by recording the pressure measurement results in the display.

Der an die Anzeigenvorrichtung A gegebene Zahlenwert wird gleichzeitig einem Speicher Sp zu- geführt und mit dem Sollwert S für die gewünschte Preßstempelgeschwindigkeit verglichen. Der Differenzwert aus Sollwert und Istwert ergibt die Regelabweichung R, die durch Änderung des Preßdruckes in dem Preßzylinder 1 die Vorschubbewegung des Preßstempels 5 regelt.The given to the display device A numerical value is performed at the same time a memory Sp supplied and compared with the reference value S for the desired ram velocity. The difference between the nominal value and the actual value results in the control deviation R, which regulates the feed movement of the press ram 5 by changing the pressing pressure in the press cylinder 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device on Metallstrangpresseg. For measuring and regulating the press ram speed with an encoder, the parts of which are moved relative to one another, depending on the advance and movement of the press ram, characterized in that the encoder (7 to 10) is part of a digital position measuring device , which measures and displays the punch paths covered in the same time units and / or forms the control deviation for the press speed control by comparing the actual values with the nominal value.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the encoder of the digital measuring device from the moved by the stamp carrier and a part attached to the counterholder and on the press cylinder a digital pressure measuring device (D) is arranged, which shows the pressure changes in the press cylinder supplies the measuring device as a correction variable.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the press ram (5) pushes the encoder part (7) moved by it loosely adjacent. Documents considered: German Patent No. 655 290; German utility model No. 1723 529; British Patent Nos. 563 893, 655 005; "Industrie-Anzeiger", Essen, No. 1, January 4, 1955, p. 5; "Archives for the iron and steel industry", 30th year, no. 8, August 1959, p. 513.