DE4132220A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer pressenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Pressenanlage, bestehend aus einer Presse, insbesondere einer Schmiedepresse, mit einem hydraulischen Antriebs- und Steuersystem, das einen zu­ mindest zeitweise annähernd sinusförmigen Verlauf der Arbeitshubbewegung der Presse bewirkt, und aus mindestens einem integrierten Schmiedemanipulator.

Aus der DE-PS 25 03 143 ist eine schnell arbeitende Schmiedepresse bekannt, die durch stufenlos regelbare, förderstromumkehrbare Pumpen mit einer kontrollierten, in den Umschaltphasen sinusförmigen Arbeitsbewegung ange­ trieben wird (modifizierter Sinusantrieb). Die Schmiede­ presse besitzt einen vom Hauptantrieb unabhängigen Rück­ zugsantrieb mit ständig wirkender Rückzugskraft, ein zu den Antriebspumpen parallel geschaltetes, umsteuerbares Dekompressionsventil und eine Steuerung zum Öffnen des Dekompressionsventils im unteren Umkehrpunkt des Pressen­ hubes. Es soll damit erreicht werden, daß sich trotz der schnellen Arbeitsweise ein Optimum an Schockfreiheit für das Hydrauliksystem des ölhydraulischen Antriebes ergibt. Hierzu trägt eine bestimmte Bemessung des Durchgangsquer­ schnitts des Dekompressionsventils bei, nämlich derart, daß die Druckentlastung des Arbeitszylinders der Presse zum Teil über das Dekompressionsventil und zum Teil über die auf Absaugen des Druckmittels aus dem Arbeitszylinder umgesteuerten Antriebspumpen bewirkt wird.

Ähnliche Anlagen werden inzwischen auch mit Rückzugs­ systemen gebaut, die den umgesteuerten Förderstrom einer oder mehrerer Hauptpumpen nutzen, so daß Steuerventile in den Hauptkreisläufen vermieden werden.

Bei der obengenannten Pressenanlage handelt es sich um eine Schmiedepresse mit mindestens einem, integrierten, schienengebundenen Manipulator, bei der die Hubbewegung der Presse und die Vorschubbewegung des Manipulators, der das Werkstück durch die Presse führt, so aufeinander ab­ gestimmt sind, daß sich ein Werkstück mit einer vorbe­ stimmten Form erreichen läßt.

Bei allen Schmiedepressen konventioneller Bauart steht das Unterwerkzeug der Presse während des Schmiedeprozes­ ses fest, während das Oberwerkzeug die Arbeitsbewegung ausführt. Damit verlagert sich allerdings zwangsweise bei jedem Arbeitshub während des Einwirkens auf das Werkstück dessen Mittelachse nach unten. Der Schmiedemanipulator muß diese Verschiebung der Achse des Werkstückes entweder mitmachen, was sich beispielsweise durch eine federnde Aufhängung des Zangenträgers erreichen läßt, oder es läßt sich ansonsten nicht vermeiden, daß das Werkstück verbo­ gen wird.

Derartige, auf mechanischen oder hydraulischen Elementen basierenden, federnden Aufhängungen sind in den verschie­ densten Ausführungen bekannt, z. B. aus der DE-AS 22 55 009, der DE-OS 15 27 354 oder der DE-GM 86 20 700.8. Um Biegekräfte auf das Werkstück weitestge­ hend zu reduzieren, werden dort die Rückstellkräfte der Federn der Traglast oder dem Lastmoment des Schmiedemani­ pulators angepaßt. Mit diesen sogenannten passiven Feder­ elementen ist aber kein völlig störungsfreier Arbeitsab­ lauf beim Schmieden von Stangen zu erreichen, weil die Presse beim Auftreffen auf das Werkstück dessen Masse und die Masse des Zangensystems nach unten beschleunigen muß, und zwar mit einer Hebelwirkung, die mit dem Abstand des Manipulators von der Presse (d. h. mit der zunehmenden Werkstücklänge) variiert. Durch die dabei auftretenden Kräfte wird das Werkstück verbogen und bleibt ab und zu an der Werkzeugkante hängen, was den Vorschub des Werk­ stückes erheblich stört.

Weiterhin ist es bekannt, bei Schmiedemanipulatoren an­ stelle einer federnden Aufhängung des Zangenträgers eine gesteuerte Absenk- bzw. Hubbewegung durchzuführen (s. DAS 12 96 117, DOS 15 27 261 und DAS 16 27 414). Jedoch hat es sich herausgestellt, daß sich damit keine befrie­ digenden Ergebnisse erzielen lassen, was mit den bei Schmiedepressen mit einer Ventilsteuerung normalerweise sehr schwankenden Arbeitsgeschwindigkeiten und den erfor­ derlichen Schaltzeiten für den Nachlauf des Schmiedemani­ pulators bzw. seiner Manipulatorelemente zusammenhängt.

Eine hydraulische Kopplung zwischen Presse und Manipula­ tor läßt sich allenfalls (theoretisch) mit der Schmiede­ vorrichtung nach der DAS 16 27 414 erzielen. Diese Kopp­ lung hat jedoch Nachteile, die sich aus der erforderli­ chen Länge der Verbindungsleitung zwischen dem in die Presse eingesetzten Hilfszylinder und dem Absenkzylinder des Manipulators ergeben. Da die Manipulatoren mitunter erheblich lange Fahrbewegungen, 23 Meter und mehr, durch­ führen müssen, entstehen bei einer schnellen Arbeitsbewe­ gung der Presse in der Verbindungsleitung, die wegen der Fahrbewegung des Manipulators eine Schlauchleitung sein muß, Kompressions- und Dekompressionsstöße, die das System aus seinem zeitgleichen Rhythmus bringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gat­ tungsgemäße Pressenanlage ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zu schaffen, mit denen sich eine Synchronisation der Arbeitshubbewegungen der Presse und der Hubbewegungen des Zangenträgers des Manipulators ohne die genannten Nach­ teile erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß ein Antriebs- und Steuersystem des Schmiedemanipulators eine auf die Arbeitshubbewegung der Presse eingeregelte Hubbewegung des Zangenträgers des Schmiedemanipulators ohne Zeitverzögerung mit der gleichen Frequenz wie die der Arbeitshubbewegung der Presse, jedoch mit einer klei­ neren Amplitude erzeugt. Der Erfindung liegt die Erkennt­ nis zugrunde, daß sich das Synchronisationsproblem bei einer gattungsgemäßen Pressenanlage verblüffend einfach und abweichend von allen eingeschlagenen Entwicklungen dann beheben läßt, wenn für die Gleichlaufbewegung des Schmiedemanipulators, d. h. zum Absenken und Heben des Zangenträgers und damit zum Einhalten einer geraden Werk­ stückachse während des Schmiedevorgangs ein Antriebs- und Steuersystem verwendet wird, wie es bei Schmiedepressen selbst seit langem bekannt ist. Durch den Einsatz eines einen annähernd sinusförmigen Verlauf der Arbeitshubbewe­ gung erzeugenden Antriebs- und Steuersystems auch bei ei­ nem Schmiedemanipulator und die Kombination mit einer ein solches Antriebs- und Steuersystem aufweisenden Schmiede­ presse wird der Manipulatorfederung eine der Pressenbewe­ gung angepaßte Bewegung aufgezwungen. Es lassen sich so­ mit für die Schmiedepresse und den Manipulator bzw. des­ sen Zangenträger aufeinander abgestimmte Bewegungsabläufe erzielen. Zur Synchronisation ist es dann nur noch erfor­ derlich, die beiden Antriebe auf die gleiche Frequenz einzuregeln.

Wenn für die Hubbewegung des Zangenträgers die halbe Am­ plitude der Arbeitshubbewegung der Presse eingeregelt wird, läßt sich der das Schmiedestück vertikal anhebende und absenkende Zangenträger dem Rhythmus der Pressenbewe­ gung entsprechend anpassen, denn die Bewegung des Zangen­ trägers ist in der Regel bereits beendet, wenn der Ober­ sattel der Presse noch die Hälfte des Weges zurücklegen muß. Hierbei lassen sich die unterschiedlichen Amplituden dadurch erreichen, daß den Antriebs- und Steuersystemen entsprechend verschieden große Mengen des Hydrau­ likmittels zugeführt und ihre Zylinder den erforderlichen Kräften angepaßt werden.

Es wird vorgeschlagen, daß ein Steuersignal zum Antrieb der Presse zeitgleich mit einem Steuersignal zum Durch­ führen der Hubbewegung des Zangenträgers ausgelöst wird. Somit geht ein Steuersignal für die Pumpen des Hauptan­ triebes der Schmiedepresse zeitgleich mit einem Steuersi­ gnal einher, das an eine den Hub des Zangenträgers bewir­ kende Pumpe abgegeben wird.

Dem Schmiedemanipulator ist erfindungsgemäß zum Heben und Senken des Zangenträgers eine stufenlos regelbare und in ihrer Förderrichtung umkehrbare Pumpe zugeordnet. Mit einer solchen förderstromumkehrbaren Antriebspumpe läßt sich im Einklang mit dem entsprechenden Antriebs- und Steuersystem der Schmiedepresse ein aufeinander abge­ stimmter, annähernd sinusförmiger Bewegungsverlauf von Presse und Zangenträger erzielen.

Vorteilhaft läßt sich an die förderstromumkehrbare Pumpe ein Gleichlaufzylinder des Zangenträgers anschließen, der für das Heben und Senken des Zangenträgers und damit des Werkstückes im Rhythmus der Arbeitshubbewegung der Presse sorgt.

Es empfiehlt sich, daß ein Ausgleichszylinder des Zangen­ trägers an einen Akkumulator angeschlossen ist. Der aus dem Akkumulator druckunterstützte Ausgleichszylinder gleicht das Gewicht des Werkstückes und des Zangenträgers aus.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Gesamtansicht einer aus einer Schmiedepresse mit einem integrierten Schmiedemanipulator be­ stehenden Pressenanlage; und

Fig. 2a, 2b die Arbeitshubbewegung der Presse bzw. die Heb- und Senkbewegung des Zangenträgers dar­ stellende Diagramme.

Die dargestellte Pressenanlage 1 besteht aus einer Schmiedepresse 2 mit integriertem Schmiedemanipulator 3. Die Schmiedepresse 2 besitzt zum Schmieden eines Werk­ stückes 4 ein bewegliches Oberwerkzeug 5 sowie ein fest­ stehendes Unterwerkzeug 6. Das Oberwerkzeug 5 wird von einem Arbeitszylinder 7 angetrieben, der über Zuführlei­ tungen 8 an ein Antriebs- und Steuersystem 9 angeschlos­ sen ist. Dieses besitzt als Hauptantrieb zwei förder­ stromumkehrbare Pumpen 11, die außer mit der Zuführlei­ tung 8 mit einem Druckmittelbehälter 12 und einem Schalt­ stöße vermeidenden Dekompressionsventil 13 in Verbindung stehen. Für den Rückzug der Schmiedepresse 2, d. h. dessen Oberwerkzeug 5, sorgen Rückzugszylinder 14, die über Druckmittelleitungen 15 an die Pumpen 11 angeschlossen sind, wobei z. B. die rechte Pumpe 11 R nach der Umkehr der Förderrichtung, oder wie in der DE-PS 25 03 143 be­ schrieben, ein Akkumulatorsystem den Rückzug durchführt. Die Rückzugsbewegungen der Schmiedepresse 2 ließen sich alternativ auch durch von den Hauptantriebspumpen 11 un­ abhängige Pumpen erreichen.

Das zwischen den Werkzeugen 5, 6 der Schmiedepresse 2 be­ arbeitete Werkstück 4 ist in einer Manipulatorzange eines Zangenträgers 16 des Schmiedemanipulators 3 eingespannt, der auf Rädern 17 verfahrbar ist, um die Vorschubbewegung des Werkstückes 4 durchführen zu können. Die Manipulator­ zange bzw. der Zangenträger 16 wird über Winkelhebel 18 von einem hydraulischen Antriebs- und Steuersystem 19 in vertikaler Richtung abgefedert und zum Einhalten einer geraden Werkstückachse während des Schmiedens entspre­ chend den abnehmenden Abmessungen des Werkstückes 4 abge­ senkt. Damit sich der Zangenträger 16 und entsprechend das Werkstück 4 im Rhythmus der Arbeitshubbewegung des Oberwerkzeuges 5 der Schmiedepresse 2 senkt, weist das Antriebs- und Steuersystem 19 eine stufenlos regelbare und in der Förderrichtung umsteuerbare Pumpe 21 auf, die an einen das Heben und Senken des Zangenträgers 16 durch Verstellen der Winkelhebel 18 bewirkenden Gleichlauf­ zylinder 22 angeschlossen ist. Weiterhin ist ein Aus­ gleichszylinder 23 vorhanden, der mit einem Akkumulator 24 in Verbindung steht und das Gewicht des Werkstückes 4 und des Zangenträgers 16 ausgleicht.

Aufgrund der sowohl bei der Schmiedepresse 2 als auch dem Schmiedemanipulator 3 im Antriebs- und Steuersystem 9 bzw. 19 integrierten, stufenlos regelbaren und in der Förderrichtung umsteuerbaren Pumpen 11 bzw. 21 lassen sich im Hauptkreis ventilfrei arbeitende Antriebssysteme und somit synchronisierte Bewegungen für die Arbeitshub­ bewegung des Oberwerkzeuges 5 der Schmiedepresse 2 und die Heb- und Senkbewegung des Zangenträgers 16 und damit des Werkstückes 4 erreichen, wobei sich ein annähernd si­ nusförmiger Verlauf dieser Bewegungen ergibt. Eine Syn­ chronisation der Bewegungsabläufe wird dabei durch elek­ tronisches Einregeln der Antriebssysteme 9 bzw. 19 auf die gleiche Frequenz, jedoch mit einer kleineren, vor­ zugsweise nur die halbe Amplitude der Arbeitshubbewegung der Schmiedepresse 2 betragenden Amplitude der Hubbewe­ gung des Zangenträgers 16 erreicht. Wie sich für den Be­ wegungsablauf der Arbeitshubbewegung der Schmiedepresse 2 aus Fig. 2a und für die Auf- und Abbewegung des Zangen­ trägers 16 aus Fig. 2b ergibt, verlaufen die Bewegungen zeitgleich und mit angepaßter Amplitudenhöhe.

Claims (7)

1. Verfahren zum Betreiben einer Pressenanlage, beste­ hend aus einer Presse, insbesondere einer Schmiede­ presse, mit einem hydraulischen Antriebs- und Steuer­ system, das einen zumindest zeitweise annähernd si­ nusförmigen Verlauf der Arbeitshubbewegung der Presse bewirkt, und aus mindestens einem Schmiedemanipula­ tor, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebs- und Steuersystem des Schmiedemanipulators, eine auf die Arbeitshubbewegung der Presse eingeregelte Hubbewe­ gung eines Zangenträgers des Schmiedemanipulators ohne Zeitverzögerung mit der gleichen Frequenz wie die der Arbeitshubbewegung der Presse, jedoch mit ei­ ner kleineren Amplitude erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Hubbewegung des Zangenträgers die halbe Amplitude der Arbeitshubbewegung eingeregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Steuersignal zum Antrieb der Presse zeitgleich mit einem Steuersignal zum Durchführen der Hubbewegung des Zangenträgers ausgelöst wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedli­ chen Amplituden durch den Antriebs- und Steuersystemen entsprechend verschieden groß zugeführte Mengen des Hydraulikmittels eingeregelt und ihre Zylinder den erforderlichen Kräften angepaßt werden.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schmiedema­ nipulator (3) zum Heben und Senken des Zangenträgers (16) mindestens eine stufenlos regelbare und in ihrer Förderrichtung umkehrbare Pumpe (21) zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichlaufzylinder (22) des Zangenträgers (16) an die förderstromumkehrbare Pumpe (21) ange­ schlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Ausgleichszylinder (23) des Zangen­ trägers (16) an einen Akkumulator (24) angeschlossen ist.