DE3813081A1 - Kollerpresse mit einer hydraulikeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kollerpresse, die eine mit Boh­ rungen versehene Matrize und einen Kollerkopf mit Kollerrollen aufweist, die auf der Matrize abrollen, wobei eine mit einer Hydraulikpumpe verbundene Hydraulikeinrichtung zum Pressen der Kollerrollen in Richtung zur Matrize vorgesehen ist.

Mit Kollerpressen dieser Art, die als Flachmatrizenpressen oder Ringmatrizenpressen ausgebildet sind, können aus pulver­ förmigen Materialien Pellets hergestellt werden. Pulverförmi­ ges Material ist nämlich für viele Zwecke weder zur Lagerung noch zur Weiterverarbeitung geeignet, so daß dieses Material zu Pellets verpreßt werden muß.

Besonders wichtig sind solche Kollerpressen in der Futtermit­ telindustrie. Hier liegt das Rohmaterial für das Futter häufig in mehliger Form vor, in der es von Tieren nicht gefressen werden kann. Das Material wird dann auf die Matrize einer Kollerpresse verbracht und bildet auf dieser Matrize eine Schicht, auf der die Kollerrollen abrollen. Dabei drücken die Kollerrollen das Material durch die Bohrungen, wobei an den Wänden der Bohrungen Reibungskräfte auftreten, so daß das zunächst pulverförmige Material teilweise verfestigt wird und unter der Matrize in Form von Strängen heraustritt, die dann durch entsprechende rotierende Messer auf entsprechende Länge abgeschnitten werden.

Ganz wesentlich für das einwandfreie Funktionieren solcher Kollerpressen ist die genaue Steuerung oder Regelung des Abstandes zwischen Kollerrollen und Matrize (DE-OS 32 31 148).

Damit der Abstand der Kollerrollen von der Matrize gesteuert oder geregelt werden kann, muß dieser Abstand zunächst einmal gemessen werden. Dies könnte zwar theoretisch durch Meßein­ richtungen durchgeführt werden, die zum Beispiel an der Hydraulikeinrichtung angeordnet sind, durch die die Koller­ rollen gegen die Matrize gepreßt werden. Dabei treten aber verschiedene Probleme auf.

Da sich zumindest bei Flachmatrizenpressen normalerweise der Kollerkopf dreht, müßten die Meßleitungen, die zur Steuer- oder Regelschaltung führen, durch entsprechende Drehkontakte mit derselben verbunden werden. Solche Drehkontakte sind immer störungsanfällig. Außerdem wären hier angeordnete Meßeinrich­ tungen durch die dort herrschenden Bedingungen sehr stark beansprucht bzw. in ihrer Funktionssicherheit gefährdet. Dies beruht einmal darauf, daß das pulverförmige Material die Funktionsweise behindern könnte, da Pulver in die Meßeinrich­ tungen eindringen könnte. Da sich das Material beim Pressen erwärmt, ist die Kollerpresse an dieser Stelle normalerweise auch heiß, und es sind hier auch Dämpfe vorhanden. Weiter treten hier starke Vibrationen auf, die ebenfalls die Funkti­ onsfähigkeit der Meßeinrichtungen gefährden können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kollerpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Abstand der Kollerrollen von der Matrize einfach und zuverlässig gemessen, gesteuert und geregelt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Koller­ presse zwischen Hydraulikpumpe und Hydraulikeinrichtung eine Volumenmeßeinrichtung für die zwischen diesen Teilen bewegte Hydraulikflüssigkeit aufweist.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß dann, wenn durch die Hydraulikflüssigkeit der Kollerkopf mit den Kollerrollen in Richtung auf die Matrize gedrückt wird, Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe zur Hydraulikeinrichtung strömt, die als Hydraulikzylinder oder dergleichen ausgebildet ist. Entfernen sich umgekehrt die Kollerrollen von der Matrize (z.B. wegen einer anwachsenden Dicke der Materialschicht), so strömt Hydraulikflüssigkeit in der umgekehrten Richtung. In beiden Fällen werden die strömenden Flüssigkeiten durch die Volumenmeßeinrichtung festgestellt. Das entsprechende gemes­ sene Volumen kann dann als Maß für den Abstand der Kollerrol­ len von der Matrize verwendet werden.

Eine besonders einfache Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Volumenmeßeinrichtung als Zylinder mit einem Kolben ausgebildet ist, der den Zylinderraum in zwei Kammern unterteilt, von denen eine mit der Hydraulikpumpe und die andere mit der Hydraulikeinrichtung verbunden ist.

Auf diese Weise ist der Hydraulikflüssigkeitsstrom zwischen Pumpe und Hydraulikeinrichtung durch den Kolben unterbrochen, der mit der Flüssigkeit mitwandert. Dabei wandert der Kolben, da die Hydraulikflüssigkeit inkompressibel ist, im wesent­ lichen gleichlaufend mit dem Kolben der Hydraulikeinrichtung. Durch Messung der Verschiebung des Kolbens in der Volumenmeß­ einrichtung kann dann die entsprechende Verschiebung des Kolbens in der Hydraulikeinrichtung bestimmt werden. Der Abstand der Kollerrollen von der Matrize kann dann dadurch bestimmt werden, daß bei zunächst noch leerer Presse die Kollerrollen bis zur Berührung an die Matrize herangefahren werden, wobei dann der Ort des Kolbens in der Volumenmeßein­ richtung dem Abstand 0 zwischen Kollerrollen und Matrize entspricht. Entfernen sich anschließend die Kollerrollen von der Matrize, so kann der Abstand der Kollerrollen durch die Verschiebung des Kolbens in der Volumenmeßeinrichtung von der vorherigen Null-Stellung bestimmt werden, wobei man lediglich noch als Korrekturfaktor die Querschnittsflächen des Zylinders der Volumenmeßeinrichtung und des Zylinders der Hydraulikein­ richtung einführen muß.

Wählt man dabei für den Zylinder der Volumenmeßeinrichtung einen viel kleineren Durchmesser als für denjenigen der Hydraulikeinrichtung, so gibt eine verhältnismäßig kleine Verschiebung der Kollerrollen einen wesentlich größeren Ausschlag des Kolbens in der Volumenmeßeinrichtung, so daß die Abstände der Kollerrollen sehr genau gemessen werden können. Dies ist sehr wichtig, da die zu messenden Abstände der Kollerrollen von der Matrize sehr klein sind und im Bereich von vielleicht 0,1 bis 10 mm liegen, d.h. einer sehr kleinen Entfernung, die direkt nur schlecht zu messen ist.

Der Ort des Kolbens in der Volumenmeßeinrichtung kann auf einfache Weise in eine elektrische Größe umgewandelt werden, indem der Kolben mit einem Potentiometer verbunden ist. Dabei kann der Kolben entweder zum Beispiel über eine Zahnstange und ein Ritzel mit einem Drehpotentiometer oder aber direkt mit einem linearen Potentiometer verbunden sein.

Als besonders zweckmäßig hat es sich aber erwiesen, wenn der Kolben mit einem induktiven Weggeber verbunden ist. Andere Meßeinrichtungen für den Kolben in der Volumenmeßeinrichtung könnten ebenfalls gewählt werden und sind dem Fachmann wohl­ bekannt. Besonders zweckmäßig ist insbesondere ein Ultra­ schall-Lineargeber.

Wenn der Kolben mit einem Sensor für Anschlag an einer Zylin­ derendfläche versehen ist, so kann überprüft werden, ob folgende sehr wirksame Wirkungsweise einwandfrei arbeitet. Dabei wird unter allmählicher Druckerhöhung der Kollerkopf in Richtung auf die Matrize gedrückt, bis die Kollerrollen die Matrize berühren. Durch entsprechende Schaltung der hydrau­ lischen Leitungen wird dabei gleichzeitig der Kolben gegen eine Zylinderendfläche gedrückt, so daß man auch bei Verlusten von Hydraulikflüssigkeiten immer die gleiche Null-Stellung im Volumenmeßzylinder hat. Durch den Sensor kann dann überprüft werden, ob der Kolben der Volumenmeßeinrichtung tatsächlich auch die Zylinderendfläche berührt.

Ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist dabei, daß die Volumenmeßeinrichtung mit Hilfe von Kupplungen demontierbar in die Hydraulikleitung eingebaut ist. Sie kann also auch nachträglich leicht eingebaut werden und kann andererseits auch entfernt werden, wenn sie aus irgendwelchen Gründen entbehrlich sein sollte.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeich­ nung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Flachmatrizen­ presse mit der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Ringmatrizenpresse mit der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung für eine Ringmatrizenpresse; und

Fig. 4 ein detailliertes Hydraulikschaltbild der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Flachmatrize 1 einer Kollerpresse gezeigt, die mit Bohrungen 2 versehen ist, die sich durch die Matrize 1 erstrecken. Im Zentrum der Matrize 1 befindet sich eine von einem nicht gezeigten Motor angetriebene Welle 3. Auf dieser Welle 3 ist, drehfest mit ihr verbunden, ein feststehender Kolben 4 angeordnet. Auf diesem Kolben 4 sitzt in Axialrich­ tung nach oben und unten verschiebbar ein Element 5 mit einer zylindrischen Innenfläche. Dieses Element 5 bzw. eine Verlän­ gerung trägt die Achsen 6 von Kollerrollen 7, die auf der Matrize 1 abrollen, wenn sich die Welle 3 um ihre vertikale Achse dreht.

Der Kolben 4 trägt einen Kanal 8, der in den zylinderförmigen Arbeitsraum zwischen Kolben 4 und Zylinder 5 mündet. Durch diesen Kanal 8 wird Hydraulikflüssigkeit über eine Drehdurch­ führung 9 zugeführt. Diese Hydraulikflüssigkeit wird mit einer Pumpe 10 aus einem Behälter 11 gefördert, und zwar über einen noch zu beschreibenden Zylinder 12 und eine Kupplung 13 zur Drehdurchführung 9. Mit einem Ventil 14 kann dabei von der Pumpe 10 geförderte Hydraulikflüssigkeit wieder in den Behäl­ ter 11 zurückgeführt werden. Durch Einstellung dieses Ventils 14 kann dadurch der Druck in der Hydraulikleitung reguliert werden.

Der bereits erwähnte Zylinder 12 weist einen beweglichen Kolben 15 auf, der den Zylinder 12 in zwei Kammern 16 und 17 aufteilt. Die erste Kammer 16 ist dabei mit der Pumpe, die zweite Kammer 17 mit dem Hydraulikkolben 4 verbunden. Der Kolben 15 ist schließlich noch mit einem induktiven Weggeber 18 verbunden, der die momentane Stellung des Kolbens 15 in ein elektrisches Signal umwandelt, das einer Meß-, Steuer- oder Regelschaltung 19 zugeführt wird.

Die Arbeitsweise ist die folgende.

Die Pumpe 10 läuft normalerweise mit konstanter Geschwindig­ keit. Wird die Menge der zurückströmenden Hydraulikflüssigkeit durch teilweises Schließen des Ventils 14 verringert, so erhöht sich der Druck in der Hydraulikleitung, und es wird Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal 8 im Kolben 4 in den Innenraum des Zylinders 5 gedrückt, wobei der Kolben 15 dabei der Bewegung der Hydraulikflüssigkeit folgt. Durch die Hy­ draulikflüssigkeit werden die Kollerrollen 7 nach unten gegen die Matrize 1 gedrückt. Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Gegenkraft durch dort befindliches Material oder aber aufgrund entsprechender Gegenfedern gleichgroß ist, wie die Kraft die durch die Hydraulikeinrichtung 4, 5 erzeugt wird. Verändert sich der Abstand zwischen Kollerrollen und Matrize, so strömt auf jeden Fall Hydraulikflüssigkeit durch den Zylinder 12, wobei der Kolben 15 dieser Strömung folgt und dann über den induktiven Signalgeber 18 diese Veränderung registriert wird. Am Anfang ist es lediglich noch notwendig, den Wert "0" des Abstandes dadurch einzustellen, daß die Kollerrollen in Berührung mit der Matrize gebracht werden und der entspre­ chende Ort des Kolbens 15 im Zylinder 12 bestimmt wird.

Die Ausführungsform der Fig. 2 zeigt schematisch eine Ringma­ trizenpresse, bei der die Matrize 1 Ringform hat und die Kollerrollen 7 innerhalb der Ringmatrize angeordnet sind. Dabei wird normalerweise die Ringmatrize angetrieben, während die Kollerrollen stillstehen. Die Kollerrollen 7 können aber wiederum durch ähnliche Kolben-Zylindereinheiten 4, 5 nach außen gegen die Ringmatrize gedrückt werden. Die Messung des Abstandes erfolgt wieder mit Hilfe von Zylindern 12, von denen in der Ausführungsform der Fig. 2 zwei Stück gezeigt sind.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 findet eine sogenannte Zwei-Weg-Hydraulik Anwendung. Dort kann Hydraulikfluid auf beiden Seiten des Kolbens 4 des Zylinders 5 zugeführt werden, so daß die Gegenkraft ebenfalls durch einen Hydraulikdruck bewirkt werden kann. Auch hier kann wieder ein Zylinder 12 mit einem Kolben 15 sowie einem nicht gezeigten Meßwertaufnehmer dazu dienen, den Abstand der Kollerrollen 7 von der Matrize 1 zu messen, zu steuern und zu regeln.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform im größeren Detail. Zusätz­ lich zu den in den Fig. 1 bis 3 bereits erwähnten Teilen ist dort noch ein Elektromotor 20 gezeigt, der die Pumpe 10 antreibt. Durch einen Druckbegrenzer 21 kann der Maximaldruck in den Hydraulikleitungen begrenzt werden. Neben weiteren Teilen wie Filtern und dergleichen, die für das Verständnis der Erfindung weniger wichtig sind, weisen die Hydrauliklei­ tungen noch zwei Ventile 22 und 23 sowie ein Rückschlagventil 24 auf.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist die folgende. Zum Starten werden die beiden Ventile 14 sowie das Ventil 22 geschlossen, während das Ventil 23 geöffnet bleibt. Dadurch wird der Kolben 15 in seine Endlage gedrückt, in der er an der rechten Zylinderkopfwand des Zylinders 12 anliegt. Das Anlie­ gen wird dabei durch einen berührungslos arbeitenden Sensor gemeldet. Anschließend wird das Ventil 22 geöffnet und das Ventil 23 geschlossen, und zwar so lange, bis ein vorgegebener Betriebsdruck ansteht, der durch den Druckbegrenzer 21 ein­ stellbar ist. Dabei sind dann die Kollerrollen ganz gegen die Matrize gedrückt, so daß man den Abstand 0 hat, der der rechten Endstellung des Kolbens 15 im Zylinder 12 entspricht.

Beim anschließenden Normalbetrieb sind dann die Ventile 22 und 23 geschlossen, so daß jede Vergrößerung des Abstandes zwi­ schen Kollerrollen und Matrize und eine entsprechende Ver­ schiebung des Zylinders 4 zu einer entsprechenden Verschiebung des Kolbens 15 führt, die dann über den Meßwertaufnehmer 18 gemessen werden kann.

Claims (8)

1. Kollerpresse, die eine mit Bohrungen versehene Matrize und einen Kollerkopf mit Kollerrollen aufweist, die auf der Matrize abrollen, wobei eine mit einer Hydraulikpumpe verbundene Hydraulikeinrichtung zum Pressen der Koller­ rollen in Richtung zur Matrize vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen Hydraulikpumpe (10) und Hydraulikeinrichtung (4, 5) eine Volumenmeßeinrichtung (12, 15-19) für die zwischen diesen Teilen (10, 4, 5) bewegte Hydraulikflüssigkeit aufweist.

2. Kollerpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmeßeinrichtung (12, 15-19) als Zylinder (12) mit einem Kolben (15) ausgebildet ist, der den Zylinder­ raum in zwei Kammern (16, 17) aufteilt, von denen die eine mit der Hydraulikpumpe (10) und die andere mit der Hy­ draulikeinrichtung (4, 5) verbunden ist.

3. Kollerpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit einem Potentiometer verbunden ist.

4. Kollerpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit einem induktiven Weggeber (18) ver­ bunden ist.

5. Kollerpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) mit einem Ultraschall-Lineargeber verbun­ den ist.

6. Kollerpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit einem Sensor für Anschlag an einer Zylin­ derendfläche versehen ist.

7. Kollerpresse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) einen kleineren Durchmesser als der Arbeitszylinder (5) der Hydraulikein­ richtung (4, 5) hat.

8. Kollerpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenmeßeinrichtung (12, 15-19) mit Hilfe von Kupplungen (13) demontierbar in die Hydrau­ likleitung eingebaut ist.