DE2247201A1

DE2247201A1 - Verfahren zur steuerung einer hydraulischen presse, sowie hydraulische presse

Info

Publication number: DE2247201A1
Application number: DE19722247201
Authority: DE
Inventors: Roanld John Elger
Original assignee: Mannesmann Meer AG
Current assignee: Mannesmann Meer AG
Priority date: 1971-09-24
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE2247201C3; GB1415835A; IT967682B; DE2247201B2; JPS4872771A; FR2155322A5; US3835682A; SU465775A3

Description

Mannesmann-Meer AG, 405 Mönchengladbach, Ohler Kirchweg.66

"Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Presse, sowie hydraulische Presse"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Presse, sowie eine hydraulische Presse insbesondere eine Rohrpresse.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Rohren für Gas- oder Ölleitungen usw. wird ein Werkstück in Form eines flachen Blechs durch eine erste Presse in die U-Form gebracht und dann werden durch eine zweite, getrennte Presse die U-fö'rmigen Bleche zu der O-Form verformt.

Bekannte ^M0"-Pressen weisen laminierte Rahmen auf, in denen eine Reihe Zylindereinheiten in individuellen Rahmen angeordnet sind, die die Presse bilden. Die Zylindereinheiten sind so ausgebildet, daß sie eine Relativbewegung der oberen Werkzeugeinheit zu der unteren, stationären Werkzeugeinheit, die unterhalb der

309813/0963

oberen angeordnet ist, und die axial durch den Unterrahmen hindurchgehen, ermöglichen.

Die untere Werkzeugeinheit nimmt im Betrieb das U-förmige Blech von einer Vorrichtung außerhalb der Presse auf, worauf die Preßzylinder betätigt werden, um die obere Werkzeugeinheit der unteren zu nähern und das U-förmige Blech weiter in die O-Form zu verformen.

Die obere Werkzeugeinheit wird dann zurückgezogen und das O-förmige Rohr wird für das nachfolgende Schweißen, Testen usw. aus der Presse entfernt·

Derartig hergestellte Rohre können in der Länge bis zu einem Maximum, das durch die Länge der Werkzeugeinheiten bestimmt wird, venue ren. Wenn Jedoch die Länge des Werkstückes geringer als die maximal mögliche 1st,· dann überragen die Enden der Werkzeuge die des Werkstückes und wirken demzufolge nicht durch das Werkstück während des Verformens aufeinander·

Dies kann ein mögliches, übermäßiges Biegemoment in den Werkzeugen hervorrufen und die bekannten Pressen vermeiden dies dadurch, daß die Zylinder, die hinter dem Blechende einwirken, entlastet werden·

Diese Methode ist Jedoch nicht befriedigend, wenn das Blech unter einem Zylinder endet und es hat sich in diesem Fall gezeigt, daß das Rohrende mehr verformt wird als der Hauptteil des Rohres. Da ferner das Rohrende weiter abgebogen ist als der Hauptteil, tritt ein Biegemoment an dem oberen und unteren Werkzeug auf und dies erfordert übermäßig schwere Pressenteile·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei hydraulischen Pressen, insbesondere Rohrpreseen, zu beseitigen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Steuerung einer hydraulischen Prosse, die aus einer Reihe hydraulischer Zylinder/Stempelein-

309813/0953 " ³ "

heiten besteht erfindungsgemäß dadurch, daß der Druck von einem, zwei oder mehr benachbarten Zylinder/Stempeleinheiten unter denen ein Teil des einen Endes des Werkstückes endet, in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Länge dieses Endteils, daß sich in die Zone erstreckt in der die Kraft des oder der Zylinder wirkte zu der Länge der Zone, gemessen in Längsrichtung der PrOSSe₇ gesteuert wird.

Die Presse zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet, durch eine Reihe hydraulischer Zylinder/Stempeleinheiten und Mitteln zum Steuern dieser Einheiten.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung soll im Einzelnen beispielsweise anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei eine hydraulische Presse -("0"-Presse -) dargestellt ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt der Presse entlang der Linie I - I in Figur 2,

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1

und
Fig. 4 ein diagrammartiges Schaltbild des Kontrollsystems der Presse.

Der Pressenrahmen 1 weist eine Anzahl Rahmen auf, die aus Platten bestehen, die in einem, bestimmten festen Abstand durch Bolzen und Zwischenstücke 4 gehalten werden. In den Rahmen sind eine Anzahl Zylinder/Stempeleinheiten angeordnet, die jeweils einen beweglichen Zylinderblock 5 und einen festen Stempel 6 aufweisen, denen ein Hydraulikmittel durch Verbindungen 7 und 8 zugeführt wird. Die Zylinderblöcke werden durch Stempel 9 fester Zylinder zurückgeführt.

309813/0953

Die beweglichen oberen Werkzeuge 11 der Presse sind an den Zylinderblocks 5 befestigt und die festen unteren Werkzeuge 12 werden in Unterstützungen 19 gehalten.

In der Figur 4 sind die Zylinder A, B_f C und D mit einer Hydraulikpumpe 14 über ein By-pass Ventil 15 und ein Druckbewegungsventil 16f. Kontrollventile 17A, 17B, 17C und 17D sind dazu vorgesehen» den jeweiligen Zylinder von der Hydraulikpumpe zu trennen«

Der Zylinder E ist mit'einer gesonderten Hydraulikpumpe 18, über ein By-pass-Ventil 19, w ein Druckbegrenzungsventil 20 und ein Kontroll ventil 22, verirunden·

Wir in der Figur 4 gezeigt, ist der Abstand zwischen dem oberen und unteren Werkzeug in Zonen A₁ bis E₁ unterteilt» Diese Zonen geben den Bereich wieder, über den die Kraft des jeweiligen Zylinders wirkt. So gibt beispielsweise die Zone A₁ den Bereich wieder, Über den die Kraft des Zylinders A wirkt. Fühler 23a . bis 23d sind zum Feststellen des Plattenendes und Fühler 24 zum Feststellen des Plattenanfangs vorgesehen. Bei diesen Fühlern kann es sich um bekannte Einrichtungen, wie elektrische, mechanisch oder hydraulische Begrenzungeschalter, Photozellen usw. handeln·

Das Signal von dom Fühler 24, das den Plattenanfang angibt, wird in Bezug auf das rechte Ende der Zone 4 (Fig· 4) in einen Vergleicher 25 eingegeben. Ferner wird ein Signal, das den Druck in den Zylindern A, B, C und D angibt, d.h. den Druck von der Pumpe 14, ebenfalls in den Vergleicher 25 eingegeben.

Das Ausgangesignal der Vergleichers 25, daß das Produkt des Druckes in den Zylindern A, B, C und D multipliziert mit dem Verhältnis der Plattenlänge in der Zone S₁ zu der axialen Länge der Zone B₁ angibt, wird auf die Kontrollmittel dee Druckregulierungsventile 21 übertragen und steuert - wie nachfolgend ausführlich beschrieben - den Druck in dem Zylinder E im gewünschten

309813/0153

* verbunden. - 5 -

Verhältnis zu dem Druck in den Zylindern A, B. C und D.

Vorzugsweise wird in den Vergleicher 25 noch ein Drucksignal 26 . aus der Druckleitung des Zylinders E eingegeben, wo das Signal, das den tatsächlich erhaltenden Druck wiedergibt mit dem Kontrollsignal des Druckregulierungsventils 21 verglichen wird. Wenn zwischen beiden Werten eine Differenz besteht, wird das Kontrollsignal entsprechend eingestellt, so daß der gewünschte Druck erhalten wird.

Die Presse arbeitet wie folgt:

Fördermittel (nicht gezeigt) bewegen ein hier nicht dargestelltes teilweise verformtes U-Blech axial in Richtung des Pfeils 27 in die Presse und zwar' zwischen das Ober- und Unterwerkzeug bis die Fühler 23a die Hinterkante des Bleches anzeigen,, Die Fördermittel werden dann angehalten und das Blech wird auf das Unterwerkzeug abgesenkt, wobei die Hinterkante des Bleches mit dea rechten Ende (in Figur 4) der Zone A₁ endet.

Nimmt man an, daß ein Teil des Anfanges des Bleches "sich in die Zone E^ erstreckt, dann wird die Länge dieses Abschnittes durch die Fühler 24 festgestellt und ein entsprechendes Signal wird in den Vergleicher 25 eingegeben.

Werden die Zylinder A bis E zum Verformen des U-förmigen Bleches betätigt, dann empfängt der Vergleicher 25 ein Signal daß proportional dem Druck in der Leitung 14 ist und ein Signal, das dem gewünschten Druck für den Zylinder E entspricht, wird in der oben beschriebenen Weise weitergeleitet, um so den Druck von der Pumpe 18 zu dem Zylinder E zu steuern.

Das U-förmige Blech wird dann zwischen den Werkzeugen in die O-Form gepreßt, wobei der Druck in den Zylindern A bis D von dem Verformungswiderstand des Hauptteiles des Bleches und der Druck in dem Zylinder E in Bezug auf den Druck in den Zylindern A bis D im Verhältnis der Blechlänge in der Zone E. zu der Länge der Zone E₁ gesteuert wird«,

309813/0953 ^

Dies bedeutet, daß wenn die Blechlänge in der Preßzone S₁ 3/4 der Länge der Zone E₁ ist, daß dann der Druck in dem Zylinder E 3/4 des Druckes in den Zylindern A bis D beträgt· Soll die Blechlänge auf weniger als die Entfernung zwischen dem rechten Ende der Zone A₁ und dem rechten Ende der Zone E₁ verringert werden, dann wird die Hinterkante des Bleches mit dem rechten Ende der Zone B₁ durch die Fühler 23b ausgerichtet und der Zylinder A wird durch das Kontrollventil 17A entlastet. Der obige Verfahrensablauf wiederholt sich dann.

Vorausgesetzt, daß weitere Kontrolleinrichtungen vorgesehen sind, kann die Blechlänge weiter verringert werden. In diesen Fällen wird das Rohr jedoch vorzugsweise zentral zwischen den axialen Enden der Presse gehalten und zu diesem Zweck werden Kontrollmittel und Fühler, wie sie für den Zylinder E beschrieben worden sind, verdoppelt für den Zylinder D, so daß eine getrennte und variable Druckkontrolle für die Zylinder D und E geschaffen wird. In diesem Fall können die Fühler dazu verwendet werden, die Länge des Bleches festzustellen, die sich entweder in die Zone D oder E erstreckt.

Die beschriebene Presse kann ferner so abgewandelt werden, daß sie Kraftquellen und Steuermittel aufweist, die eine proportionale Druckverringerung Uberzwei oder mehr benachbarte Zylinder an einem Ende der Presse schaffen, so daß ein verringerter Preßdruck über einen längeren Endbereich des Blechs ermöglicht wird, wobei in diesen Zylindern ein Druck in Bezug auf den Druck in den Hauptzylindern herrscht im Verhältnis der Länge des Blechs innerhalb der verbundenen Druckzone zu der Länge der Druckzonen·

Es ist klar, daß diese proportionale Druckmessung auch an beiden Enden der Presse vorhanden sein kann.

Obwohl die obigen Ausführungen auf eine Presse bezogen sind, bei der das obere Werkzeug durch bewegliche Zylindereinheiten gehalten und angetrieben wird, können die Steuereinrichtungen auch auf jede

309813/09S3 . ₇ '

Presse übertragen werden, bei der eine Anzahl axial befestigter Stempel direkt oder indirekt auf ein Preßwerkzeug wirkt.

Ferner ist es klar, daß jeder andere Punkt über die Länge des Bleches als Bezugspunkt gewählt werden kann, obwohl hier die Hinterkante des Blechs als Bezugspunkt beschrieben worden ist_o

Schließlich kann als Vergleicher Jede geeignete Einrichtung angewandt werden, und zwar mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Art.

In der Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß der Druck jedes Zylinderas über einen bestimmten Bereich oder eine Zone, wie A₁, wirkt. Diese Zonen geben aber nicht den Bereich wieder, über den jeder Zylinder wirkt, da in der Praxis der Druck jedes Zylinders sich über den dargestellten Bereich hinaus erstreckt.

Weiterhin sind die Kräfte bei herkömmlichen Pressen, bei denen die Stempel und nicht die Zylinder beweglich ,sind und an einaem gemeinsamen Träger oder Werkzeughalter angeschlossen sind, durch den Werkzeugträger auf einen größeren Bereich verteilt, und zwar in Abhängigkeit von der Tiefe des Werkzeugträgers.

Der Vorteil des Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß das Werkstück symmetrisch verformt wird und daß die Preßwerkzeuge keinen übermäßigen Biegemomenten ausgesetzt sind.

- Patentansprüche - 8 -

309813/0953

Claims

Patentansprüche:

it. yVerfahren zum Steuern einer hydraulischen Presse mit einer Reihe hydraulischer Zylinder/Stempeleinheiten, die auf ein im wesentlichen längliches Werkstück unter Druck einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck von einen, zwei oder mehreren benachbarten Zylinder/Stempeleinheiten, unter die sich ein Teil des einen Endes des Werkstückes erstreckt in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Länge des Endabschnittes des Werkstückes, der sich in die Zone über die die Kraft des oder der Zylinder wirkt, erstreckt, zu der Länge der Zone,gemessen in Richtung der Längsachse der Presse, gesteurt wird.
2. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Zone durch die axialen Enden der Preßoberfläche der Zylinder/Stempele inheiten bestimmt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Druckes oder der Zylinder/Stempeleinheiten zu dem Druck der übrigen Zylinder/Stempeleinheiten unter die sich das Werkstück voll erstreckt, gleich dem Verhältnis der Länge des Endabschnittes des Werkstücks zu der Länge der Zone in die sich der Endabschnitt erstreckt, ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Signal, das dem Druck in der oder den Zylinder/Stempeleinheiten entspricht und ein zweites Signal, das dem Längenverhältnis entspricht, in einen Vergleicher eingegeben werden, und daß das Ausgangsfflsignal zum Steuern des Druckes des oder der Zylinder/ Stempeleinheiten benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal durch Fühler ausgelöst wird, die auf einen Bezugspunkt auf dem Werkstück, wie die Vorder- oder Hinterkante dieses,

ansprecnen.

30981 3/0953
6. Verfahren nach den .Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Druck einer oder mehrerer Zylinder/ Stempeleinheiten unter die sich das andere Ende des Werkstückes erstreckt entsprechend der Längenverhältnisse gesteuert
7. Hydraulische Presse zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Reihe hydraulischer Zylinder/Stempeleinheiten und Mittel zum Steuern des Druckes einer oder mehrerer Zylindera/Steiipeleinheiten, wobei diese Mittel aus Fühlern zum Messen des Verhältnisses der Länge des Endabschnittes des Werkstückes der sich in die Zone unter einen oder, mehreren Zylinder/Stempeleinheiten erstreckt, zu der Länge der Zone und zur Erzeugung eines ersten Signals, Mitteln zum Erzeugen eines zweiten Signals, das dem Druck in. diesen Zylinder/Stempeleinheiten entspricht, und einem Vergleicher dessen Ausgangssignal den oder die Zylinder/Stempeleinheiten steuert.

Dipl.- Ing. F. E. Meissner

30 9 8 13/0953