EP1706222B1 - Verfahren zur regelung der lage eines lochdorns einer strangpresse zum herstellen von hohlprofilen - Google Patents

Verfahren zur regelung der lage eines lochdorns einer strangpresse zum herstellen von hohlprofilen Download PDF

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EP1706222B1
EP1706222B1 EP05706681A EP05706681A EP1706222B1 EP 1706222 B1 EP1706222 B1 EP 1706222B1 EP 05706681 A EP05706681 A EP 05706681A EP 05706681 A EP05706681 A EP 05706681A EP 1706222 B1 EP1706222 B1 EP 1706222B1
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cylinder
mandrel
punch
piercer
adjusting
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02—Making uncoated products
    • B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/08—Making wire, rods or tubes
    • B21C23/085—Making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/21—Presses specially adapted for extruding metal
    • B21C23/217—Tube extrusion presses

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the position of a piercer, arranged in a hydraulic perforating device consisting of a cylinder and a piston, which form a piercer cylinder, which is arranged in the main press piston, an extruder for the production of pipes, which in an extrusion die pre-loaded and loaded by the perforated punch blocks are pressed out (see, eg US-A-3,709,013 ).
  • a metal extrusion press for producing hollow profiles or pipes is characterized by German Patent 1,227,858 known.
  • a piercer is arranged with its piercer cylinder in the main press piston.
  • the piston of the punch mandrel cylinder is connected to a hole traverse, which is slidably guided in the strut of the press.
  • the punch mandrel In order to position the punch mandrel guided in the tool / in the die during extrusion of hollow profiles or tubes and to maintain this position during the pressing with high accuracy, the punch mandrel is held in position by means of the punch mandrel during the pressing operation in practical operation of the extruders , In order for this position of the punch to be able to be held in the tool, the cylinder must retract the punch exactly at the same speed as the punch performs its forward movement. In this case, however, disturbances due to forming forces, friction and hydraulic compressibility come into play, which must be compensated for very dynamically by the control system.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a method of the type mentioned above, which requires in a simple manner and in particular without servovalves an all holes corresponding Lochdornlageregelung.
  • the pumps are adjusted depending on the pressing speed to a delivery rate, which generates an approximately equal retraction speed of the piercer cylinder.
  • the piercer thus assumes approximately a constant position in the tool during the entire pressing process.
  • an additional delivery rate is added to the pump delivery rate in addition to the calculated delivery rate of the punch mandrel cylinder. This additional delivery rate precludes the punch mandrel cylinder from moving out of tool position rearward against the squeezing direction.
  • the small regulating valve provided for regulation on the ring side of the piercer cylinder provides the connection from the annular surface of the cylinder to the tank and regulates the amount of oil required for positional positioning to the tank. If the amount of oil to the tank is less than the value of the additional flow rate, the piercer is moved backwards out of the tool; If, however, the oil quantity to the tank is greater, the piercer is driven further into the tool.
  • the control valve that keeps the position via a regulator thus compensates for the disturbance variables.
  • the outlet pressure of the piercer cylinder be regulated to a predetermined pressure is set.
  • a piercer position control can be realized even with decreasing tensile forces on the piercer or with a reversal of the forces.
  • a proportional pressure relief valve is advantageously located on the cylinder outlet side or the piston-side side of the punch mandrel cylinder. It can thus achieve a stable control behavior even with reversing or sinking forces on the piercer.
  • the pressures are monitored on both sides of the punch mandrel cylinder, for example by pressure measuring cans arranged both on the ring side and on the outlet side of the punch mandrel cylinder, it is possible to operate under a second regulator and to monitor the pressures on both sides of the cylinder set the outlet pressure so far that sets on the retreat side of the punch mandrel cylinder, the specified pressure.
  • the hydraulic system is thus always in a clamped state and allows control regardless of the direction of force.
  • extruder 1 for producing hollow sections or tubes 2 are in the drawing in a very schematic manner only a die comprehensive tool 3, this upstream, an invited, to be compressed block 4 receiving transducer 5, a ram. 6 with spar 7 and a piercer cylinder 8 shown with its hydraulic supply.
  • the piercer cylinder 8 takes a reciprocating piston 9 with this carried, guided by the punch 6 and guided with its tip or the front end in the tool 3 position-controlled piercer 10 on.
  • the piercer cylinder 8 is driven directly by pumps 11. For this purpose, its ring side 12 via a hydraulic line 13 to the pump 11 shown connected, which is associated with an inlet valve 14 in the conveying direction.
  • a branched off from the hydraulic line 13 tank line 15 has integrated a small, connected to a controller, not shown control valve (NG10) 16 and opens into a tank 17th
  • the flow rate of the pumps 11, depending on the press speed is fed to the ring side 12 of the piercer cylinder 8 for correction of disturbance variables.
  • the controller circuit of the small control valve 16 of the piercing mandrel 10 is immediately moved backwards out of the tool 3 when the amount of oil to the tank 17 is less than the value of the additional flow rate.
  • the piercer 10 will continue to move into the tool 3 when the amount of oil to the tank 17 is greater than the value of the additional flow rate.
  • the piercer 10 thus always finds an approximately constant position in the tool 3 during the entire pressing process.
  • the two cylinder sides 12, 18 of the punch mandrel cylinder 8 are pressure-monitored. For this purpose, both its ring side 12 and its outlet side 18 a pressure cell 19a and 19b assigned.
  • the small control valve 16 outlet 20 is connected to a further, not shown regulator proportional pressure relief valve or pressure control valve 21 is connected.
  • the pressure on the outlet side 18 can be raised so far when falling below a predetermined value that sets the fixed on the ring side 12 or withdrawal side of the punch mandrel cylinder 8 pressure ,
  • the hydraulic system is thus always in a clamped state and allows control independently of the Force direction, so that it can be responded to sinking tensile forces on the piercer 10 or a reversal of forces.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Lage eines Lochdorns, angeordnet in einer hydraulischen Lochvorrichtung, bestehend aus einem Zylinder und einem Kolben, die einen Lochdornzylinder bilden, welcher im Hauptpresskolben angeordnet ist, einer Strangpresse zum Herstellen von Rohren, die aus in einen dem Strangpresswerkzeug vorgelagerten Aufnehmer eingeladenen und mittels des Lochdorns gelochten Blöcken ausgepresst werden (siehe z.B. US-A-3 709 013 ).
  • Eine Metallstrangpresse zum Herstellen von Hohlprofilen bzw. Rohren ist durch die DE-Patentschrift 1 227 858 bekannt geworden. Dort ist ein Lochdorn mit seinem Lochdornzylinder im Hauptpresskolben angeordnet. Der Kolben des Lochdornzylinders ist mit einer Lochtraverse verbunden, die im Laufholm der Presse gleitend geführt ist. Alternativ zu solchen innen liegenden Lochvorrichtungen ist es bekannt, den Lochdornzylinder außerhalb des Hauptpresskolbens bzw. -zylinders der Presse vorzusehen.
  • Da der Lochdorn im allgemeinen eine unterschiedliche Länge aufweist, wobei die Abnutzung auch zu berücksichtigen ist, erfolgt die genaue Einstellung der Dornspitze in der Matrizenöffnung, beim Auspressen eines Rohres über den sogenannten feststehenden Dorn, mittels Gewindespindeln und Spindelmutter mit zugehörigem Antrieb. Diese sind gewöhnlich in Verbindung mit Dornhubbegrenzungsstangen im Zylinderholm oder in der Lochtraverse angeordnet. Eine solche Anordnung von Gewindespindel und Spindelmutter in der Lochtraverse zur Dornhubbegrenzung wird beispielsweise durch die vorgenannte Patentschrift offenbart. Die Dornhubbegrenzungsstangen sind hier mit einem Ende im Zylinderholm festgelegt und tragen an ihrem dem Gegenhalter zugewandten, anderen Ende Anschläge. Gegen diese Anschläge stützt sich die Lochtraverse mit einer ihren Hub und damit den des Lochdornes begrenzenden, über Gewindespindel einstellbaren Gewindemutter ab.
  • Um beim Strangpressen von Hohlprofilen bzw. Rohren den durch den Pressstempel geführten Lochdorn im Werkzeug/in der Matrize zu positionieren und diese Position während des Pressens mit hoher Genauigkeit beizubehalten, wird im praktischen Betrieb der Strangpressen der Lochdorn mittels des Lochdornzylinders während des Pressvorgangs in Position gehalten. Damit sich diese Position des Lochdorns im Werkzeug halten lässt, muß der Zylinder den Lochdorn exakt mit der gleichen Geschwindigkeit zurückfahren, wie der Pressstempel seine Vorwärtsbewegung ausführt. Hierbei kommen allerdings Störgrößen aufgrund von Umformkräften, Reibungen und hydraulischer Kompressibilität ins Spiel, die von dem Regelsystem hochdynamisch ausgeglichen werden müssen.
  • Weiterhin ist es erforderlich, große Geschwindigkeitsbereiche von 1: 120 und größer abzudecken. Schließlich ist zu beachten, daß aufgrund der Verfahrenstechnik große sich ändernde Zugkräfte auf den Lochdorn entstehen, die sich am Ende des Pressvorgangs auch umkehren können. Um die Positionierung zu gewährleisten, werden Servoventile eingesetzt, über die das komplette Volumen für den Lochzylinder gesteuert wird. Da diese Servoventile nur in einem eingeschränkten Volumenbereich arbeiten können, ist es unvermeidlich, dass für die Geschwindigkeitsauflösung von 1 : 120 mehrere Servoventile in verschiedenen Nenngrößen parallel aufgebaut werden müssen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das in einfacher Weise und insbesondere ohne Servoventile zu benötigen eine allen Erfordernissen entsprechende Lochdornlageregelung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während des Auspressens eines Blockes der Lochdornzylinder von abhängig von der Pressgeschwindigkeit auf eine vorberechnete Fördermenge eingestellten Pumpen direkt angetrieben und auf die vorberechnete Pumpenfördermenge eine zusätzliche Fördermenge aufgegeben wird, wobei zur Regelung der Lage des Lochdorns ein auf die Ringseite des Lochdornzylinders wirkendes Regelventil an einen Tank angeschlossen wird. Durch den Direktantrieb, d.h. ohne zwischengeschaltetes Regelventil, so dass sich zwischen Pumpe und Lochdornzylinder kein Servoventil befindet, vielmehr lediglich übliche, kosten- und betriebsgünstige Cartrigeventile für die Bewegungsrichtung zum Einsatz kommen können, werden keine Druckverluste für den Pumpenvolumenstrom erzeugt. Es lässt sich somit erreichen, dass der Pumpendruck dem Arbeitsdruck am Lochdornzylinder entspricht. Zudem kommen fast keine energetischen Verluste vor, und die Arbeitsdrücke an den Pumpen sind geringer. Der Direktantrieb macht nur ein einziges, kleines, mit zudem sehr hoher Genauigkeit und schnell arbeitendes Regelventil für den gesamten Geschwindigkeitsbereich erforderlich. Damit geht gleichzeitig eine sehr große Kosteneinsparung einher.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsprinzip werden die Pumpen abhängig von der Pressgeschwindigkeit auf eine Fördermenge eingestellt, die eine etwa gleich große Rückzugsgeschwindigkeit des Lochdornzylinders erzeugt. Der Lochdorn nimmt somit während des gesamten Pressvorgangs ungefähr eine konstante Position im Werkzeug ein. Um gleichwohl eine Positionierung und Korrektur von Störgrößen zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß ergänzend zu der errechneten Fördermenge des Lochdornzylinders eine zusätzliche Fördermenge auf die Pumpenfördermenge gegeben. Diese zusätzliche Fördermenge schließt aus, dass der Lochdornzylinder aus der Werkzeugposition nach hinten gegen die Pressrichtung herausfährt. Das zur Regelung auf der Ringseite des Lochdornzylinders vorgesehene kleine Regelventil schafft die Verbindung von der Ringfläche des Zylinders zu dem Tank und regelt die zur Lagepositionierung erforderliche Ölmenge zum Tank. Sofern die Ölmenge zum Tank geringer als der Wert der zusätzlichen Fördermenge ist, wird der Lochdorn nach hinten aus dem Werkzeug herausbewegt; ist die Ölmenge zum Tank hingegen größer, wird der Lochdorn weiter in das Werkzeug hinein gefahren. Das über einen Regler die Position einhaltende Regelventil gleicht somit die Störgrößen aus.
  • Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Auslassdruck des Lochdornzylinders auf einen festgelegten Druck geregelt eingestellt wird. Hiermit lässt sich eine Lochdornlageregelung auch bei sinkenden Zugkräften auf den Lochdorn oder bei einer Umkehr der Kräfte verwirklichen. Hierzu befindet sich auf der Zylinderauslassseite bzw. der kolbenflächigen Seite des Lochdornzylinders vorteilhaft ein Proportional-Druckbegrenzungsventil. Es lässt sich somit ein stabiles Regelverhalten auch bei umkehrenden oder sinkenden Kräften am Lochdorn erreichen.
  • Wenn vorteilhaft vorgesehen wird, dass die Drücke auf beiden Seiten des Lochdornzylinders überwacht werden, beispielsweise durch sowohl an der Ringseite als auch an der Auslassseite des Lochdornzylinders angeordnete Druckmessdosen, lässt sich unter Einschaltung eines zweiten Reglers und der Überwachung der Drücke auf beiden Zylinderseiten beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes der Auslassdruck so weit anheben, dass sich auf der Rückzugsseite des Lochdornzylinders der festgelegte Druck einstellt. Das hydraulische System befindet sich somit immer in einem eingespannten Zustand und ermöglicht eine Regelung unabhängig von der Kraftrichtung.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Figur sehr schematisch dargestellten Regelkonzepts.
  • Von einer als solche hinlänglich bekannten Strangpresse 1 zum Herstellen von Hohlprofilen bzw. Rohren 2 sind in der Zeichnung in sehr schematischer Weise lediglich das eine Matrize umfassende Werkzeug 3, der diesem vorgeschaltete, einen eingeladenen, zu verpressenden Block 4 aufnehmende Aufnehmer 5, ein Pressstempel 6 mit Holm 7 und ein Lochdornzylinder 8 mit seiner Hydraulikversorgung gezeigt. Der Lochdornzylinder 8 nimmt einen hin und her beweglichen Kolben 9 mit von diesem getragenen, durch den Pressstempel 6 hindurch geführten und mit seiner Spitze bzw. dem vorderen Ende im Werkzeug 3 lagepositioniert geregelten Lochdorn 10 auf.
  • Der Lochdornzylinder 8 wird von Pumpen 11 direkt angetrieben. Zu diesem Zweck ist seine Ringseite 12 über eine Hydraulikleitung 13 an die dargestellte Pumpe 11 angeschlossen, der in Förderrichtung ein Einlassventil 14 zugeordnet ist. Eine von der Hydraulikleitung 13 abzweigende Tankleitung 15 besitzt integriert ein kleines, mit einem nicht dargestellten Regler verbundenes Regelventil (NG10) 16 und mündet in einen Tank 17.
  • Zur Lageregelung des Lochdorns 10 mit exakter Positionierung seines vorderen Endes in dem Werkzeug 3 wird der abhängig von der Pressgeschwindigkeit vorberechneten Fördermenge der Pumpen 11 zur Korrektur von Störgrößen eine zusätzliche Menge Hydraulikflüssigkeit auf die Ringseite 12 des Lochdornzylinders 8 eingespeist. Durch von dem Regler bewirkte Schaltung des kleinen Regelventils 16 wird der Lochdorn 10 sogleich nach hinten aus dem Werkzeug 3 herausbewegt, wenn die Ölmenge zum Tank 17 geringer als der Wert der zusätzlichen Fördermenge ist. Hingegen wird der Lochdorn 10 weiter in das Werkzeug 3 hineingefahren, wenn die Ölmenge zum Tank 17 größer als der Wert der zusätzlichen Fördermenge wird. Der Lochdorn 10 findet somit stets eine ungefähr konstante Position im Werkzeug 3 während des gesamten Pressvorgangs.
  • Die beiden Zylinderseiten 12, 18 des Lochdornzylinders 8 sind drucküberwacht. Hierzu ist sowohl seiner Ringseite 12 als auch seiner Auslassseite 18 eine Druckmessdose 19a bzw. 19b zugeordnet. In einer von der Auslassseite 18 des Lochdornzylinders 8 zu der Tankleitung 15 führenden, mit dieser unterhalb des kleinen Regelventils 16 verbundenen Auslassleitung 20 ist ein an einen weiteren, nicht dargestellten Regler angeschlossenes Proportional-Druckbegrenzungsventil bzw. Druckregelventil 21 angeschlossen.
  • Durch die Überwachung der Drücke auf beiden Zylinderseiten und Schaltung des Druckregelventils 21 mittels des zweiten Reglers kann beim Unterschreiten eines festgelegten Wertes der Druck auf der Auslassseite 18 so weit angehoben werden, dass sich der auf der Ringseite 12 bzw. Rückzugsseite des Lochdornzylinders 8 festgelegte Druck einstellt. Das hydraulische System befindet sich damit immer in einem eingespannten Zustand und ermöglicht eine Regelung unabhängig von der Kraftrichtung, so dass auch auf sinkende Zugkräfte auf den Lochdorn 10 oder bei einer Umkehr der Kräfte reagiert werden kann.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Regelung der Lage eines Lochdorns (10), angeordnet in einer hydraulischen Lochvorrichtung, bestehend aus einem Zylinder und einem Kolben, die einen Lochdornzylinder (8) bilden, welcher im Hauptpresskolben angeordnet ist, einer Strangpresse zum Herstellen von Rohren (2), die aus in einen dem Strangpresswerkzeug (3) vorgelagerten Aufnehmer (5) eingeladenen und mittels des Lochdorns (10) gelochten Blöcken (4) ausgepresst werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass während des Auspressens eines Blockes (4) der Lochdornzylinder (8) von abhängig von der Pressgeschwindigkeit auf eine vorberechnete Fördermenge eingestellten Pumpen (11) direkt angetrieben und auf die vorberechnete Pumpenfördermenge eine zusätzliche Fördermenge aufgegeben wird, wobei zur Regelung der Lage des Lochdorns (10) ein auf die Ringseite (12) des Lochdornzylinders (8) wirkendes Regelventil (16) an einen Tank (17) angeschlossen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Auslassdruck des Lochdornzylinders (8) auf einen festgelegten Druck geregelt eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drücke auf beiden Seiten des Lochdornzylinders (8) überwacht werden.
EP05706681A 2004-01-15 2005-01-14 Verfahren zur regelung der lage eines lochdorns einer strangpresse zum herstellen von hohlprofilen Expired - Lifetime EP1706222B1 (de)

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