EP0597468B1 - Hydraulischer Vorschubantrieb für fliegende Stauchpressen - Google Patents

Hydraulischer Vorschubantrieb für fliegende Stauchpressen Download PDF

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EP0597468B1
EP0597468B1 EP93118241A EP93118241A EP0597468B1 EP 0597468 B1 EP0597468 B1 EP 0597468B1 EP 93118241 A EP93118241 A EP 93118241A EP 93118241 A EP93118241 A EP 93118241A EP 0597468 B1 EP0597468 B1 EP 0597468B1
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Berthold Hild
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0035—Forging or pressing devices as units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/18—Forging machines working with die jaws, e.g. pivoted, movable laterally of the forging or pressing direction, e.g. for swaging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B21J9/12—Drives for forging presses operated by hydraulic or liquid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/22—Synchronisation of the movement of two or more servomotors

Definitions

  • the invention relates to a flying upsetting press for reducing the width of rolling stock, the pressing tools of which are arranged on both sides of the rolling stock and are moved by means of reduction drives are each coupled to a feed drive, which are able to drive the pressing tools in the direction of the rolling stock feed (see e.g. EP-A 0 400 385).
  • Generic feed drives consist of electromechanical components which are relatively heavy because of the high output to be achieved, which means that they are very inert and only work slowly and with little precision.
  • Hydraulic displacement controls have also been developed, which have only very low power losses, but which were not used for feed drives for upsetting presses due to the slow flow rate dynamics.
  • the invention has for its object to show a position control for the feed drives of flying compression presses, which works sufficiently quickly with low power losses.
  • the features of the displacement pump according to claim 2 allow a forward and a backward movement of the pressing tools as well as a standstill of the feed drives when the press is to work in stop and go operation. By tightening the hydraulic circuits, increased dynamics are achieved, while the supply unit ensures that the positive displacement pumps cannot run dry.
  • the replacement of the leakage losses with cleaned and cooled hydraulic medium by means of the supply unit is sufficient to cool the systems.
  • the feed units as rinsing-feed units which, in addition to the leakage losses, removes, cleans, cools and supplies hydraulic fluid from the closed circuits to these circuits again.
  • Fig. 1 shows feed drives 1, 2 for a press 3, which consists of two mutually working ram 3 ', 3' '.
  • the feed drives 1, 2 are each integrated in closed hydraulic circuits 4, 5, in which displacement pumps 6, 6 ', 6' '; 7, 7 ', 7' 'are connected in parallel.
  • the positive displacement pumps 6 '' and 7 '' serve as a reserve.
  • the respective high-pressure side of the closed hydraulic circuits 4, 5 are connected to the corresponding low-pressure sides of the hydraulic circuits 4, 5 via preload throttle circuits 8, 8 ', 8' ', 9, 9', 9 ''.
  • the leakage losses of the entire closed hydraulic circuits and possibly of hydraulic control circuits, e.g. on the feed drives 1, 2, the displacement pumps 5, 6, the preload throttle circuits 8, 9 or on the corresponding connections etc. are collected and collected in a tank 14 via a return line 13. Filters 15 and cooling devices 16 are provided in the return line 13.
  • the hydraulic fluid is supplied from the tank 14 to the feed line 12 via pumps 17, 17 '.
  • the pump 17 ' also only as a reserve.
  • Memories 18 to 18 ''''' ' serve to equalize the system pressure.
  • Controller circuits 19 for the positive displacement pumps 6, 7 are operated via separate pumps 20, 20 ', the pump 20' serving as a reserve, fed from the tank 14.
  • reservoirs 21 to 21 ''''' serve to compensate for pressure fluctuations in the control system.
  • Check valves 22, 22 '; 23, 23 ' can be controlled so that the closed hydraulic circuits 6, 7 are blocked and the feed drives 1, 2 are therefore no longer acted upon by the displacement pumps 6, 7 with hydraulic fluid. In this case, the press can only work in stop and go mode.
  • FIG. 2 shows the feed drives 1, 2 of the press 3, which position sensors 24, 25 are assigned.
  • the position sensors 24, 25 are connected to summers 26, 27, to which the position setpoints are supplied by a process computer 28.
  • the outputs of the position sensors 24, 25 are also connected to a synchronous controller 29, the outputs of which are applied to the summers 30, 31, to which the setpoint / actual value comparison from the summers 26, 27 is still available.
  • the outputs of the summers 30, 31 operate via further summers 32 to 35 on 4-way servo valves 36, 37, which have displacement transducers 38, 39, which operate in an internal position control loop via the summers 34, 35.
  • actuators 40, 41 of the positive displacement pumps 6, 7 are fed, which have angle transmitters 42, 43, the outputs of which operate via the summers 32, 33 on the valves 36, 37 and thus a superimposed angle control for the adjustment angles of the Displacement pumps 6, 7 form.
  • the respective control circuits can be switched off via switches 44, 45 and the control circuit for the displacement pumps 6 ′′, 7 ′′ can be controlled.
  • the reference numerals for the corresponding controls of the positive displacement pumps 6 ', 7' have not been included in FIG. 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine fliegende Stauchpresse zur Reduktion der Breite von Walzgut, deren beidseitig des Walzgutes angeordneten, mittels Reduktionsantrieben bewegten Preßwerkzeuge mit je einem Vorschubantrieb gekoppelt sind, welche die Preßwerkzeuge in Richtung des Walzgutvorschubes anzutreiben vermögen (siche z.B. EP-A 0 400 385).
  • Gattungsgemäße Vorschubantriebe bestehen aus elektromechanischen Komponenten, die wegen der hohen zu erbringenden Leistung verhältnismäßig schwer gebaut sind, dadurch eine große Massenträgheit aufweisen und nur langsam und wenig präzise arbeiten.
  • Es ist auch bekannt, Vorschubantriebe mit Kolben-Zylinder-Einheiten zu versehen, die über Ventile, z.B. Servoventile, in Vollstrom-Drosselsteuerung in einem offenen Kreislauf geregelt werden. Nachteil dieser ansonsten schnell und präzise arbeitenden Vollstrom-Drosselsteuerung sind die großen Leistungsverluste. Ein Einsatz für Stauchpressen ist daher bisher nicht erfolgt.
  • Es wurden auch schon hydraulische Verdrängersteuerungen entwickelt, die nur sehr geringe Leistungsverluste aufweisen, die jedoch wegen zu langsamer Volumenstromdynamik für Vorschubantriebe für Stauchpressen nicht eingesetzt wurden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsregelung für die Vorschubantriebe von fliegenden Stauchpressen aufzuzeigen, die bei geringen Leistungsverlusten genügend schnell arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung der Vorschubantriebe in geschlossenen Hydraulikkreisläufen ist eine Ansteuerung der Vorschubantriebe mit geringen Leistungsverlusten gewährleistet. Eine große bzw. mehrere kleine Verdrängerpumpen sorgen für genügend große Volumenströme und deren Dynamik im geschlossenen Hydraulikkreislauf. Der Positionsregelkreis sowie der Gleichlaufregler ermöglichen eine exakte, gleiche Regelung der Position beider Preßwerkzeuge der fliegenden Stauchpresse.
  • Die Merkmale der Verdrängerpumpe nach Anspruch 2 erlauben eine Vorwärts- und eine Rückwärtsbewegung der Preßwerkzeuge ebenso wie einen Stillstand der Vorschubantriebe, wenn die Presse im Stop- und Go-Betrieb arbeiten soll. Durch die Verspannung der Hydraulikkreisläufe wird eine erhöhte Dynamik erreicht, während durch die Speiseeinheit dafür gesorgt wird, daß die Verdrängerpumpen nicht trockenlaufen können.
  • In der Regel reicht der Ersatz der Leckverluste durch gereinigtes und gekühltes Hydrauklikmedium mittels der Speiseeinheit aus, um die Systeme zu kühlen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Speiseeinheiten als Spül-Speiseeinheiten auszubilden, die zusätzlich zu den Leckverlusten Hydraulikflüssigkeit aus den geschlossenen Kreisläufen entnimmt, reinigt, kühlt und diesen Kreisläufen wieder zuführt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der fliegenden Presse ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 5. Die Positionsregelung kann noch exakter und feinfühliger erfolgen, wenn die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 Anwendung finden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1
    ein Steuerschema der erfindungsgemäßen Vorschubantriebe einer Stauchpresse und
    Figur 2
    einen Signalflußplan der erfindungsgemäßen Vorschubantriebe.
  • Fig. 1 zeigt Vorschubantriebe 1, 2 für eine Presse 3, die aus zwei gegeneinander arbeitenden Preßstempeln 3', 3'' besteht. Die Vorschubantriebe 1, 2 sind jeweils in geschlossene Hydraulikkreisläufe 4, 5 eingebunden, in denen Verdrängerpumpen 6, 6', 6''; 7, 7', 7'' parallel geschaltet sind. Die Verdrängerpumpen 6'' und 7'' dienen zur Reserve.
  • Die jeweilige Hochdruckseite der geschlossenen Hydraulikkreisläufe 4, 5 sind über Vorspann-Drosselschaltungen 8, 8', 8'', 9, 9', 9'' mit den entsprechenden Niederdruckseiten der Hydraulikkreisläufe 4, 5 verbunden. Die Vorspann-Drosselschaltungen 8, 8', 8''; 9, 9', 9'' bestehen, wie lediglich anhand der Vorspann-Drosselschaltung 8 gezeigt, aus jeweils zwei in Reihe geschalteten Drosseln 10, 11, zwischen denen eine Speiseleitung 12 angeschlossen ist.
  • Die Leckverluste der gesamten geschlossenen Hydraulikkreisläufe und gegebenenfalls von hydraulischen Regelkreisläufen, z.B. an den Vorschubantrieben 1, 2, den Verdrängerpumpen 5, 6, den Vorspann-Drosselschaltungen 8, 9 oder an den entsprechenden Anschlüssen usw. werden aufgefangen und über eine Rücklaufleitung 13 in einem Tank 14 gesammelt. In der Rücklaufleitung 13 sind Filter 15 und Kühlvorrichtungen 16 vorgesehen. Aus dem Tank 14 wird die Hydraulikflüssigkeit über Pumpen 17, 17' der Speiseleitung 12 zugeführt. Dabei dient z.B. die Pumpe 17' ebenfalls nur zur Reserve. Speicher 18 bis 18''''' dienen dazu, den Systemdruck zu vergleichmäßigen.
  • Reglerkreisläufe 19 für die Verdrängerpumpen 6, 7 werden über getrennte Pumpen 20, 20', wobei die Pumpe 20' der Reserve dient, aus dem Tank 14 gespeist. Auch hier dienen Speicher 21 bis 21''''' dazu, Druckschwankungen im Regelsystem auszugleichen.
  • Rückschlagventile 22, 22'; 23, 23' können so angesteuert werden, daß die geschlossenen Hydraulikkreisläufe 6, 7 gesperrt und die Vorschubantriebe 1, 2 damit nicht mehr von den Verdrängerpumpen 6, 7 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden. Die Presse kann in diesem Fall nur noch im Stop- und Go-Betrieb arbeiten.
  • Figur 2 zeigt die Vorschubantriebe 1, 2 der Presse 3, denen Positionsaufnehmer 24, 25 zugeordnet sind. Die Positionsaufnehmer 24, 25 sind mit Summierern 26, 27 verbunden, denen die Positions-Sollwerte von einem Prozeßrechner 28 zugeführt werden. Die Ausgänge der Positionsaufnehmer 24, 25 sind weiterhin auf einen Gleichlaufregler 29 geschaltet, dessen Ausgänge an den Summierern 30, 31 anliegen, denen weiterhin der Soll/Istwert-Vergleich aus den Summierern 26, 27 zur Verfügung steht. Die Ausgänge der Summierer 30, 31 arbeiten über weitere Summierer 32 bis 35 auf 4-Wege-Servoventile 36, 37, die Wegaufnehmer 38, 39 aufweisen, welche über die Summierer 34, 35 in einem internen Lage-Regelkreis arbeiten.
  • Über die 4-Wege-Servoventile werden Stellglieder 40, 41 der Verdrängerpumpen 6, 7 gespeist, welche Winkelgeber 42, 43 aufweisen, deren Ausgänge über die Summierer 32, 33 auf die Ventile 36, 37 arbeiten und so eine überlagerte Winkelregelung für die Verstellwinkel der Verdrängerpumpen 6, 7 bilden. Über Schalter 44, 45 können die jeweiligen Regelschaltungen abgeschaltet und die Regelschaltung für die Verdrängerpumpen 6'', 7'' angesteuert werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Bezugszeichen für die entsprechenden Steuerungen der Verdrängerpumpen 6', 7' in Fig. 2 nicht aufgenommen worden.
    • Bezugszeichenübersicht
    • 1
    Vorschubantrieb
    2
    Vorschubantrieb
    3
    Presse
    4
    Hydraulikkreislauf
    5
    Hydraulikkreislauf
    6
    Verdrängerpumpe
    7
    Verdrängerpumpe
    8
    Verspann-Drosselschaltung
    9
    Verspann-Drosselschaltung
    10
    Drossel
    11
    Drossel
    12
    Speiseleitung
    13
    Rücklaufleitung
    14
    Tank
    15
    Filter
    16
    Wärmetauscher
    17
    Pumpe
    18
    Druckbehälter
    19
    Reglerkreislauf
    20
    Pumpen
    21
    Druckbehälter
    22
    Rückschlagventil
    23
    Rückschlagventil
    24
    Positionsaufnehmer
    25
    Positionsaufnehmer
    26
    Summierer
    27
    Summierer
    28
    Prozeßrechner
    29
    Gleichlaufregler
    30-35
    Summierer
    36
    4-Wege-Servoventil
    37
    4-Wege-Servoventil
    38
    Wegaufnehmer
    39
    Wegaufnehmer
    40
    Stellglied
    41
    Stellglied
    42
    Winkelsensor
    43
    Winkelsensor
    44
    Schalter
    45
    Schalter

Claims (7)

  1. Fliegende Stauchpresse (3) zur Reduktion der Breite von Walzgut, deren beidseitig des Walzgutes angeordneten, mittels Reduktionsantrieben bewegbaren Preßwerkzeuge (3', 3'') mit je einem Vorschubantrieb (1, 2) gekoppelt sind, welche die Preßwerkzeuge (3', 3'') in Richtung des Walzgutvorschubes anzutreiben vermögen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Vorschubantriebe hydraulische Vorschubantriebe (1, 2) Anwendung finden, die jeweils in einen geschlossenen Hydraulikkreislauf (4, 5) eingebunden sind, welche mindestens je eine Verdrängerpumpe (6, 6', 6'', 7, 7', 7'') aufweisen,
    daß jede Verdrängerpumpe (6, 7) als Stellglied in einem Vorschubantrieb-Positionsregelkreis arbeitet und
    daß den Positionsregelkreisen der Vorschubantriebe (1, 2) ein gleiche Wege sichernder Gleichlaufregler (29) zugeordnet ist.
  2. Fliegende Stauchpresse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß durch Null verstellbare Verdrängerpumpen (6, 6', 6''; 7, 7', 7'') Anwendung finden, die im Reversierbetrieb zu arbeiten vermögen, und daß die geschlossenen Hydraulikkreisläufe (4, 5) als verspannte Systeme ausgeführt sind, denen Speiseeinheiten (12, 13, 14, 17) zum Ausgleich von Hydraulikmedium-Leckverlusten zugeordnet sind.
  3. Fliegende Stauchpresse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Verspannen der jeweiligen Hochdruckseite mit der entsprechenden Niederdruckseite der geschlossenen Hydraulikkreisläufe (4, 5) diese durch mindestens zwei in Reihe angeordnete Drosselventile (10, 11) überbrückt sind, zwischen denen die Speiseeinheit angeschlossen ist.
  4. Fliegende Stauchpresse nach mindestens
    einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Speiseeinheit Wärmetauscher (16) und/oder Filter (15) für die rücklaufenden Leckverluste aufweist.
  5. Fliegende Stauchpresse nach mindestens
    einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den als Stellglied arbeitenden Verdrängerpumpen (6, 6', 6''; 7, 7', 7'') jeweils Servoventile (36, 36', 36''; 37, 37', 37'') zugeordnet sind, die auf Stellglieder (40, 40', 40''; 41, 41', 41'') der Verdrängerpumpen (6, 6', 6''; 7, 7', 7'') arbeiten.
  6. Fliegende Stauchpresse nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Servoventile (35 bis 37'') mit Wegaufnehmern (38 bis 39'') ausgestattet sind, deren Ausgänge im Sinne einer internen Lageregelung mit den Steuerkolben der Servoventile (36 bis 37'') verbunden sind.
  7. Fliegende Stauchpresse nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Verdrängerpumpen (6 bis 7'') Winkelsensoren (42 bis 43'') zugeordnet sind, und daß den Servoventilen Regelkreise zugeordnet sind, denen die Ausgangssignale der Winkelsensoren (42 bis 43'') als Istwerte aufgeschaltet sind.
EP93118241A 1992-11-12 1993-11-11 Hydraulischer Vorschubantrieb für fliegende Stauchpressen Expired - Lifetime EP0597468B1 (de)

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DE4238154 1992-11-12

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EP0597468A1 EP0597468A1 (de) 1994-05-18
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