DE1427309C - Hydraulische Gesenkschmiedepresse - Google Patents

Description

lischen Gesenkschmiedepresse zur Geradstellung des beweglichen Holmes vorzusehen, bei der die Ausgleichseinrichtung erst beim eigentlichen Preß- oder Arbeitshub der Presse in Funktion tritt. Dabei sind symmetrisch zur Schmiedeachse gegenüberliegend mindestens zwei miteinander verbundene Ausgleichszylinder vorgesehen. Die Kolben dieser Ausgleichszylinder sind einfachwirkend und stehen unter einem bestimmten hydraulischen Druck oder Vorspannung, die im Ausgangszustand gleich groß ist. Eine Hilfsvorrichtung für die Ausgleichszylinder liegt außerhalb der Presse und wirkt derart mit den Ausgleichszylindern zusammen, daß diese ein der Kippbewegung des beweglichen Holmes entgegenwirkendes Drehmoment erzeugen. Über die Hilfsvorrichtung wird auch die wie eine hydraulische Feder wirkende Vorspannung in den Ausgleichszylindern von einem mit der Hilfsvorrich- , tung verbundenen Akkumulator erzeugt. Wird beim Pressen des Gesenkschmiedestückes einer der beiden Ausgleichszylinder infolge ungleicher Kraftverteilung beim Schmiedevorgang stärker belastet, so wirkt dieser gleichzeitig über die Hilfsvorrichtung druckentlastend, d. h. vorspannungsabbauend, auf den mit ihm verbundenen gegenüberliegenden Ausgleichszylinder. Dadurch erfolgt eine Geradstellung des Holmes. »5

Nachteilig bei dieser Art des Ausgleiches ist die Tatsache, daß hier ständig Gegenkräfte auf die eigentliche Preßkraft wirksam sind. Um hier eine effektive Preßkraft von 100% zu erhalten, muß diese Presse für die eigentliche Preßkraft und die in den Ausgleichszylindern wirkende Gegenkraft ausgelegt sein. Darüber hinaus kann hier auch nur die Hälfte der Ausgleichskraft für den Momentenausgleich wirksam werden.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Gesenkschmiedepresse eine hydraulisch wirkende Ausgleichsvorrichtung zum Geradstellen bzw. Geradhalten des beweglichen Holmes zu schaffen, die einen möglichst geringen Verlust an Preßkraft beinhaltet, schnell anspricht, einfach im Aufbau ist und sich durch einen geringen Aufwand des hydraulischen Systems auszeichnet. Damit sollen die gefährlichen Biegebeanspruchungen der Presse verhindert und ein präzises Arbeiten gewährleistet sein.

Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß bei der eingangs genannten Gesenkschmiedepresse darin, daß alle Ausgleichszylinder über je eine normalerweise offene Drosselstelle mit dem drucklosen Betriebsmittelkreis der Presse verbunden sind, daß vor jeder Drosselstelle eine absperrbare Verbindung zum Akkumulator besteht, daß jedem Ausgleichszylinder eine elektrische Wegmeßeinrichtung zur Ermittlung der Holmstellung zugeordnet ist sowie eine Meßwertvergleichseinrichtung, über die die Drosselstellen zeitlich begrenzt steuerbar sind und die bei geschlossener Drosselstellung auf die absperrbare Verbindung zum Akkumulator einwirkt.

Die Ausgleichszylinder sind jeder einzeln steuerbar. Demnach ist mittels jedes einzelnen Ausgleichszylinders ein äußeres Gegenstellmoment zum Ausgleich der Holmschiefstellung gegenüber dem durch ein ungleichmäßig geformtes Gesenkstück hervorgerufenen inneren Moment erzeugbar. Damit werden auch die Drosselventile der dem zu steuernden Ausgleichszylinder gegenüberliegenden Ausgleichszylinder voll geöffnet gehalten. Es findet hier also nicht, wie bei bekannten kreuzweisen Verbindungen zweier sich gegenüberliegender Ausgleichszylinder, ein Ausgleich statt. Jeder einzelne Ausgleichszylinder wird je nach Schräglage des Holmes für sich allein in Abhängigkeit von der Wegmeßeinrichtung gesteuert.

Der zurückgelegte Weg des Holmes wird bei allen Ausgleichszylindern getrennt laufend gemessen, und die Ergebnisse werden untereinander verglichen. Wird dabei ein zulässiger Toleranzbereich überschritten, tritt die Regelung in Funktion, die entweder die mit dem betreffenden Ausgleichszylinder im Auslaß verbundene Drossel entsprechend stark schließt oder bei geschlossener Drossel durch Zuschaltung eines Druckes aus dem Akkumulator den betreffenden Ausgleichszylinder beaufschlagt und auf diese Weise die Geradstellung des beweglichen Holmes bewirkt.

Da die Ausgleichszylinder normalerweise mit voll geöffneter Drossel zum drucklosen Betriebsmittelkreis der Presse verbunden sind, hat die Preßkraft der Gesenkschmiedepresse keine ständige Gegenkraft zu überwinden.

Die Erfindung ist im folgenden als Ausführungsbeispiel beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Viersäulenpresse mit Überflurantrieb;

F i g. 2 zeigt die Kräfteverteilung bei der Presse gemäß F i g. 1, dabei bedeutet

Bild a) die Kräfteverteilung bei der bevorzugten Anordnung gemäß F i g. 1, bei der die Zusatzkraft Pz der Preßkraft Pp entgegenwirkt, B i 1 d b) die Kräfteverteilung bei einer anderen' Ausbildung, bei welcher die Zusatzkraft Pz im gleichen Richtungssinn wirkt wie die Preßkraft Pp, wobei aber die Gesamtresultierende nicht in die Pressenachse verlagert wird, und Bild c) die Kräfteverteilung bei einer dritten Ausbildung, bei welcher der Preßkraft Pp eine Zusatzkraft Pz (unten links) entgegenwirkt, während die andere Zusatzkraft Pz (oben rechts) im gleichen Richtungssinn auf den Laufholm wirkt wie die Preßkraft Pp. .

Im übrigen bedeutet in dem Schema Pp = Preßkraft aus Preßzylinder, '."' Pw= Druckresultierende aus Werkstück, - Pz = Zusatzzylinderkraft,

eR = Ausmittigkeit der Resultierenden Rw bzw.

e_w = Ausmittigkeit von P_w
und in B i 1 d a)

Rp = Pp,

Rwz= Resultierende aus Pz und Pw

in B i 1 d b)

Rpz= Resultierende aus Pp und Pz, Rw=Pw

und in Bilde)

Rpz = Resultierende aus Pp und Pz, Rwz = Resultierende aus Pw und Pz.

Für ein bestimmtes Pw muß also sein:

bei B i 1 d a) Pp > Pw,
bei Bild b) Pp — Pw,
bei Bild c) Pp > Pw.

Die im folgenden angestellten Überlegungen und Ausführungen für eine Presse mit Überflurantrieb gel-

ten in analoger Weise auch für Pressen mit Unterflurantrieb.

In der F i g. 1 ist die einen (nicht gezeichneten) Preßsattel tragende Grundplatte 1 über vier Säulen 2 mit dem festen Querhaupt 3 verbunden. Der Laufholm 4 wird bei praktischen Ausführungen an den Säulen 2 mechanisch geführt. Der Laufholm 4 stützt sich über vier Kolbenstangen 5 auf Kolben 6 ab, die in Ausgleichszylindern 7 gleiten und von unten beaufschlagt werden können. Die Ausgleichszylinder 7 nebst KoI-ben 6 können auch zur Rückführung des Lauf holmes 4 herangezogen werden. Das Querhaupt 3 hat eine zylindrische Bohrung 8 für den Hauptpreßkolben 9, der über eine Kolbenstange den Laufholm 4 in üblicher Weise nach unten drücken kann. .

An Stelle des einen Hauptpreßkolbens 9 können auch mehrere zentrisch wirkende Preßkolben vorgesehen sein.

Beim Arbeitshub der Presse bleiben die als Drosselventile 14 ausgebildeten Auslaßventile aller Ausgleichszylinder 7 unbedenklich voll offen, solange die Druckresultierende D des Werkstückes genau in der Achse 10 der Presse liegt. Wandert aber infolge besonderer Stellung des Werkstückes die Druckresultierende des Werkstückes um das Maß e (die Resultierende, nicht die Preßkraft) aus der Achse 10 seitlich aus, so wirkt die Druckresultierende D exzentrisch mit dem Hebelarm e und verursacht dadurch eine Schrägstellung des Laufholmes 4. Beim Aufsetzen des Laufholmes 4 auf dem Werkstück werden nun die Ausgleichszylinder vor öffnen des Preßzylinder-Einlasses (PE) auf eine Sondersteuerung geschaltet. Die Sondersteuerung arbeitet über den ganzen Preßhub. Bei Beendigung des Preßhubes wird die Sondersteuerung abgeschaltet.

Für den Pressenrückzug werden die Ausgleichszylinder 7, gegebenenfalls auch nur zwei von ihnen, bei ausgeschalteter Sondersteuerung über konstante Drosselung als Rückzugzylinder und eventuell Losreißzylinder benutzt.

Die Sondersteuerung besteht aus einer vorzugsweise digitalen Wegmeßeinrichtung 11, einer Meßwertauswerte- bzw. Vergleichseinrichtung 12 und der eigentlichen Steuervorrichtung. Diese besteht einmal aus dem Steuerantrieb 13 für die Drosselventile 14 und zum anderen aus dem Steuerantrieb 15 für die an der Druckleitung 16 des nicht dargestellten Akkumulators liegenden Sperrventile 17, die jeweils vor dem Drosselventil 14 mit dem Ausgleichszylinder 7 verbunden sind. Die Drosselventile 14 sind an ihrer Ausgangsseite direkt mit dem drucklosen Betriebsmittelkreis 18 der Presse verbunden.

Die jeweils gleichzeitig anfallenden Meßwerte der Meßpunkte werden verglichen. Bei Gleichheit der Meßwerte (innerhalb einer vorgegebenen Grenze) erfolgt keine Abgabe von Impulsen an die Steuervorrichtung. Bei Ungleichheit der Meßwerte werden so lange Impulse an die Steuervorrichtung abgegeben, bis die Gleichheit der Meßwerte innerhalb der vorgegebenen Toleranz wieder erreicht ist. Die Steuervorrichtung sieht vor, daß die Ausgleichszylinder 7 beim Pressenarbeitshub an Abwasser 18 geschaltet sind, da das Volumen aus den Zylindern mit möglichst geringer Kraft verdrängt werden soll.

Zwischen jedem Ausgleichszylinder 7 und dem zugehörigen Rück/ugausluß (RA) liegt je ein gesteuertes Drosselventil 14, das von den Impulsen so gesteuert wird, daß das Abwasser in dem jeweils erforderlichen Maße gedrossell wird. I is baut sich so bei Schräglage des Laufholmes 4 in dem Ausgleichszylinder 7, der die Schräglage durch Gegenwirken wieder beheben kann, ein Druck von erforderlicher Größe auf, während die übrigen Ausgleichszylinder 7 völlig ungedrosselt an Abwasser 18 liegen. Die Drosselung erfolgt in Abhängigkeit von der Impulsgabe kontinuierlich von »ganz offen« bis »ganz geschlossen«. Bei ganz geschlossenem Drosselventil wird — sofern nicht innerhalb einer bestimmten, sehr kleinen Zeiteinheit die Impulstendenz rückläufig wird, wenn also der Holm zu lange schräg liegt und der Staudruck im Ausgleichszylinder zur Behebung der Schräglage noch nicht ausreicht — ganz kurz der Rückzugeinlaß (RE) bzw. Sperrventil 17 geöffnet. Durch den hierbei entstehenden Akkumulatordruck, der bei geschlossenem ΛΛ-Drosselventil 14 anfällt, wird bereits nach einem sehr kleinen Laufholmweg der maximal mögliche Gegendruck im Ausgleichszylinder 7 aufgebaut.

Die Impulstendenz kann sein: weiter vorlaufend, konstant oder rückläufig.

Tenden »weiter vorlaufend« bedeutet, daß auch der volle Druck nicht ausreicht, um das erforderliche Gegenmoment aufzubringen. Die Maschine ist zu stark exzentrisch beansprucht. Das Wasser des Ausgleichszylinders 7 geht über ein auf pmax eingestelltes Sicherheitsventil ab. Nach einer kurzen Zeitspanne wird von der Impulstendenz »weiter vorlaufend« die Maschine stillgesetzt, d. h. PE geschlossen. Tendenz »konstant« bedeutet, daß der volle Druck gerade ausreicht, um das erforderliche Gegenmoment aufzubringen. Das Wasser des Ausgleichszylinders 7 geht über das Sicherheitsventil ab. Ein weiterer Steuervorgang erfolgt nicht. Tendenz »rückläufig« bedeutet, daß der volle Druck zum Aufbringen des Gegenmomentes nicht erforderlich ist. Die Ä/4-Drosselung wird entsprechend wieder gelockert, so daß eine gewisse Wassermenge wieder über RA abgeht.

Bei wieder erreichter Geradlage des Laufholmes besitzt die Drosselung von RA noch einen bestimmten Wert, der der Exzentrizität entspricht.

Geht die Laufholmlage durch Parallel-Verschiebung der Druckresultierenden des Werkstückes aus der Geradlage in .eine gegenläufige Schräglage über, so wird durch die wieder einsetzende Impulsabgabe so lange noch öffnend auf die bisher betätigte RA-Dtosselung eingewirkt, bis diese ganz geöffnet ist, also der bisher gedrosselte Ausgleichszylinder ganz geöffnet ist. Dann erst wirkt eine weitere Impulsabgabe schließend auf die Drossel 14 des dem bisher gesteuerten Ausgleichszylinder diagonal gegenüberliegenden Zylinders, und das bisher erwähnte Steuerungssystem wirkt nur allein auf diesen Zylinder 7 in oben beschriebener Weise.

Da die Wegmeßeinrichtung, die Meßwert-Auswertvorrichtung und auch die Steuervorrichtung der Drosselventile 14 durch einen entsprechend schnell ansprechenden Servoantrieb in sehr kurzen Zeiteinheiten arbeiten, können erfindungsgemäß (praktisch gleichlaufend zur Momentan-Lage der Druckresultierenden des Werkstückes) Zusatzkräfte auf- und abgebaut werden, die zusammen mit der Druckresultierenden des Werkstückes eine Gesamtresultierende erbringen, die immer annähernd zentral zur Presse liegt. Dadurch wird erreicht, daß der Pressenrahmen stets symmetrisch beansprucht wird, so daß keine seitlichen Verschiebungen auftreten und die Gesenke sich sauber und ohne Zwang schließen.

Die Preßkraft muß zwar bei hydraulischem Aus-

gleich annähernd um das Maß, das durch die Ausgleichszylinder maximal entgegengesetzt werden soll, größer gewählt werden als bei mechanischer Geradstellung. Der Pressenrahmen braucht dafür aber nicht mehr für zusätzliche Biegeaufnahme aus exzentrischer

Arbeit bemessen zu werden, und die Führungen können einfacher und leichter ausgeführt werden, da sie nicht durch große Kräfte beansprucht werden, sondern nur noch reine Führungsaufgaben erfüllen müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209 649/55

Claims (1)

1 2

beweglichen Holmes zu verhindern. Der wesentliche

Patentanspruch: Nachteil, der fast allen bekannten hydraulischen Gerad-

stellungssystemen gemeinsam ist, liegt in der relativ

Hydraulische Gesenkschmiedepresse mit relativ langsamen Reaktion der Ausgleichshydraulik, so daß zueinander beweglichem Holm und Pressenrahmen, 5 zu Beginn der exzentrischen Belastung immer noch eine mit einem zwischen Holm und Pressenrahmen be- erhebliche Biegebeanspruchung zu verzeichnen ist. findlichen Pressenantrieb und entweder mit mehr Diejenigen Geradstellungssysteme, die ein hinreichend als zwei zur Pressenachse symmetrisch angeordne- schnelles Ausgleichen bei exzentrischer Belastung erten Ausgleichszylindern, die auch als Rückzugs- möglichen, arbeiten mit einem großen Aufwand in der zylinder einsetzbar sind, oder mit mindestens zwei io Hydraulik und bedürfen komplizierter Steuerungs-Rückzugszylindern und mehr als zwei unabhängig systeme.

von diesen wirkenden Ausgleichszylindern, wobei Es ist zwar eine Mehrzylinderpresse mit einer

die Ausgleichszylinder mit einem Akkumulator zu- hydraulischen Gleichlaufvorrichtung bekannt (deutsammenarbeiten und zur Geradstellung des Holmes sehe Patentschrift 946 767), bei der Arbeits- und dienen, dadurch gekennzeichnet, daß 15 Ausgleichszylinder koaxial angeordnet und die Kolben alle Ausgleichszylinder (7) über je eine normaler- aus einem Stück bestehen und wobei die mit Differenweise offene Drosselstelle (14) mit dem drucklosen tialkolben versehenen Ausgleichszylinder kreuzweise Betriebsmittelkreis (18) der Presse verbunden sind, durch hydraulische Gestänge miteinander verbunden daß vor jeder Drosselstelle (14) eine absperrbare sind. Bei möglicher Schiefstellung des Oberholmes der Verbindung (17) zum Akkumulator besteht, daß 20 Mehrzylinderpresse wird über ein mechanisch arbeijedem Ausgleichszylinder (7) eine elektrische Weg- tendes Ausgleichsgetriebe ein Ausgleichssteuerschieber meßeinrichtung (11) zur Ermittlung der Holmstel- betätigt, über den jeweils eine der kreuzweise zwei Auslung.zugeordnet ist sowie eine Meßwertvergleichs- gleichszylinder verbindenden Leitungen mit einem einrichtung (12), über die die Drosselstellen (14) zusätzlichen Druckstoß zur Geradstellung der bezeitlich begrenzt steuerbar sind und die bei ge- 25 treffenden Ausgleichskolben und den damit verbundeschlossener Drosselstellung auf die absperrbare nen Hauptpreßkolben beaufschlagt wird. Diese mecha-Verbindung (17) zum Akkumulator einwirkt. nisch-hydraulische Gleichlaufsteuerung findet vor

zugsweise bei Abkantpressen und ihr ähnlichen Pressen Verwendung. Der Ausgleich arbeitet hier verhältnis-

' 30 mäßig träge und ungenau, da erst bei entsprechender

Schiefstellung des Holmes ein mechanisch ablaufender Meß- und Ausgleichsvorgang zur Geradstellung des Die Erfindung betrifft eine hydraulische Gesenk- Holmes anläuft.

schmiedepresse mit relativ zueinander beweglichem Ferner ist es bekannt (französische Patentschrift

Holm und Pressenrahmen, mit einem zwischen Holm 35 1 295 725), bei einer hydraulischen Freiformschmiede- und Pressenrahmen befindlichen Pressenantrieb und presse die Bewegungen der .Preßwerkzeuge mittels entweder mit mehr als zwei zur Pressenachse symme- digitaler Wegmeßeinrichtungen zu kontrollieren. Dabei trisch angeordneten Ausgleichszylindern, die auch als wird hier eine genauere Steuerung der Freiformschmie-Rückzugzylinder einsetzbar sind, oder mit mindestens depresse vorgeschlagen,, um möglichst maßhaltige zwei Rückzugzylindern und mehr als zwei unabhängig 40 Schmiedestücke zu erhalten, damit die spanabhebende von diesen wirkenden Ausgleichszylindern, wobei die Verformungsarbeit so klein wie möglich gehalten Ausgleichszylinder mit einem Akkumulator zusammen- werden kann. Bei dieser Steuerung soll das durch arbeiten und zur Geradstellung des Holmes dienen. Massenträgheit bedingte Überschwingen des Ober-Eine Schmiedepresse besteht im allgemeinen bei holmes über den unteren Umschaltpunkt hinaus bis Überflurantrieb aus einem beweglichen Holm, dem 45 zum wirklichen Umkehrpunkt gemessen, angezeigt und Laufholm, und einem feststehenden, mehr oder weniger korrigiert werden. Dabei wird beispielsweise als Impulsbiegesteifen Rahmen. Bei Unterflurantrieb ist dieser geber ein Hall-Generator über ein Ritzel von einer am Pressenrahmen beweglich, während der Holm ortsfest Obersattel der Presse befestigten Zahnstange angeangebracht ist (Tischholm). Beiden Ausführungen ist trieben und gibt je Millimeter zurückgelegten Wegs gemeinsam, daß die Kraft des oder der Arbeitszylinder 50 als Meßnormale einen richtungsabhängigen elektripraktisch zentrisch zum Pressenrahmen angreift. Eine sehen Impuls ab. Dieser Impuls als Ist-Wert wird der symmetrische Beanspruchung aller kraftbeanspruchten Leuchtzifferanzeige in einem Zählwerk zugeführt. Der Teile der symmetrisch gebauten Schmiedepresse ist Impulsgeber ist außerdem mit einem Steuerungsalso nur dann gegeben, wenn auch die Resultierende differenzzähler verbunden. Ferner ist ein Oszillator aller Drücke des Werkstückes zentral zum Pressenrah- 55 als Impulsgeber vorgesehen, der wahlweise positive men liegt. Sobald die Druckresultierende exzentrisch oder negative Impulse über ein Tor auch auf den liegt, tritt eine unsymmetrische Beanspruchung der Steuerungs-Differenzzähler gibt. Ein vorher eingestell-Presse ein, die zu Verkantungen und Verschiebungen ter Null-Wert erlaubt nun, das durch Trägheit bedingte führt. Dabei können sich an einzelnen Stellen Spitzen- Überschwingen des Obersattels über den vorgegebenen spannungen einstellen, die erheblich über den bei nor- 60 unteren Umschaltpunkt hinaus zu ermitteln und durch malen, zentrischen Pressen liegen und durch mechani- entsprechende elektrische Steuerungen von mit dem sehe Mittel nicht mehr aufgefangen werden können. Steuerungs-Differenzzähler verbundenen Magnetven-Aus diesem Grund hat man — ausgehend von dem hy- tilen den unteren Umkehrpunkt des Obersattels entdraulischen Pressenantrieb — auch die Vorrichtung für sprechend zu korrigieren. Irgendein Geradstellen die Geradstellung der Presscnholme bei exzentrischer 65 des Oberholmes ist mittels dieser digitalen Meß- und Lage der Druckrcsultierenden des Werkstückes hydrau- Steuereinrichtung nicht beabsichtigt, lisch betrieben, um das Entstehen gefährlicher Biege- Es ist ferner bekannt (kanadische Patentschrift

beanspruchungen durch Kippen bzw. Verkanten des 555 569), eine Ausgleichseinrichtung an einer hydrau-