EP3145650A1 - Bar press with hydraulic drive - Google Patents

Bar press with hydraulic drive

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Publication number
EP3145650A1
EP3145650A1 EP15726560.4A EP15726560A EP3145650A1 EP 3145650 A1 EP3145650 A1 EP 3145650A1 EP 15726560 A EP15726560 A EP 15726560A EP 3145650 A1 EP3145650 A1 EP 3145650A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punch
die
drive
extrusion
internal gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP15726560.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas WERSHOFEN-CROMBACH
Ewald Hagen
Stephan Frehe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3145650A1 publication Critical patent/EP3145650A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, 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
    • B21C23/211—Press driving devices

Definitions

  • the invention relates to a strand and tube press for forming metallic blocks in profiles, tubes, strands or the like, with a punch and a die, through which a metallic block can be pressed by means of the punch, with a billet receiver, and with a drive device at which the drive means comprises at least one master cylinder for applying the main pressing force of the punch to the metallic block.
  • extrusion and tube presses are known for decades from the prior art and are used to produce a variety of components made of usually metallic materials, which pressed by a die undergo a transformation with high degree of deformation.
  • Main features of conventional extrusion presses are a blocker between the punch and the billet and a pressing force generation by means of a master cylinder and a feed / retract cylinder, whereby all auxiliary movements, including the employment of the extruder to different block formats and the supply of the metallic block to the die, performed by hydraulic cylinders become.
  • the size of the hydraulic drive is determined by that of the Extrusion and applied pressing force and optionally determines the required for the desired forming press speed.
  • extruders usually bring about pressing forces of about 10 to more than 160 MN. Large extruders with 100 MN press forces are able to reshape block lengths of more than 2,000 mm with a block diameter of more than 1,000 mm. Such extruders are known for example from DE 10 227 488 B3 or EP 1 526 930 B1.
  • the drive device on the one hand at least one speed-controlled internal gear pump for providing the hydraulic oil to the at least one master cylinder, by means of which the at least one master cylinder is driven, and that the drive means on the other hand additionally at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to Stem or at least one electric drive for moving the punch relative to the die comprises, by means of which the punch is movable to a position in which the speed-controlled internal gear pump only then interacts with the at least one master cylinder such that the main pressing force by means of at least one master cylinder on the Stamp is applied.
  • the thus configured drive device of the extrusion and tube press it is possible to operate the speed-controlled internal gear pump or Snnenschwradpumpen standard electric motors with larger mass carrier in combination with smaller-sized frequency inverters.
  • small-sized frequency converter means frequency converters which are normally not dimensioned sufficiently large for the selected size of standard electric motors.
  • variable-speed internal gear pumps also allows a simple and robust construction of all components and provides a maintenance-friendly and easy-to-understand drive system.
  • Such internal gear pumps which are already known from the prior art in a variety of embodiments, are particularly suitable for use with variable-speed drive and have already proved their special suitability for load changes and in terms of energy consumption in internal tests.
  • the device according to the invention also allows a complete standstill of the pump drives when no hydraulic oil has to be made available under pressure.
  • the at least one speed-controlled internal gear pump is preferably used only for the actual reforming process and possibly also for a press residual scissor process.
  • the at least one frequency-controlled internal gear pump is controllable by means of a suitably designed control of the extrusion and tube press such that the combination of the number of internal gear pump used n and selected frequency gives the best possible efficiency.
  • the flow rate and the number of internal gear pumps are calculated by a linear interpolation in a two-dimensional field, in real time first with a theoretical value. Subsequently, it can be adjusted even finer by means of a control device designed for this purpose.
  • At least one hydraulic feed and / or retraction cylinder is provided for moving the stamp relative to the die.
  • this ensures that the main force transmission is effected by means of one or more master cylinder, the feed and the withdrawal of the punch relative to the die in a position in which the press force transfer is to use, and out of this, but by means of preferably smaller feed and / or retreat cylinder.
  • the drive device comprises at least one speed-controlled internal gear pump for supplying the hydraulic oil to the at least one HauptzySinder, by means of which the main press transfer occurs, and at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to the die or at least one electric drive for moving the punch relative to the die, to move the punch to a position in which the main press force transmission begins.
  • the amount of hydraulic oil to be delivered over the entire operation of the extrusion and tube press is limited to the minimum necessary for such drive concepts.
  • the Snnen leopardradpumpe must only be driven with an increased drive power when main press forces on the extrusion and tube press must be actually applied, that is, if by means of at least one master cylinder, a main press force transfer must be made on the stamp. Otherwise, the internal gear pump can be driven at a significantly reduced power. Or the internal gear pump is completely out of operation. As a result, the drive device or the entire extrusion and tube press works energetically much more effective.
  • the drive means comprises means for moving the punch and / or the billet and / or the die and means for applying a pressing force between the die and punch.
  • the drive means comprises means for moving the punch and / or the block picker and / or a tool slide comprising the die and means for applying a pressing force between the tool slide and the punch.
  • the die is part of the tool slide and the die is moved together with this tool slide. This is generally true in the present invention.
  • the drive device preferably also comprises means for moving a press rest scissors. It is understood that the at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to the die, but also in particular the at least one electric drive for moving the punch relative to the die can be formed very different.
  • the electric drive it is advantageous if this comprises a standard asynchronous machine, since the electric drive can be structurally particularly simple realized.
  • At least the at least one electric drive is an electric servo drive for moving the punch relative to the die.
  • the Snnen leopardradpumpe is operable in the range of startup to provide the desired system pressure under mixed friction. This significantly reduces the pulsations generated by the pump, especially at low speed ranges, compared to conventional axial piston pumps and to the unavoidable minimum.
  • the at least one Snnen leopardradpumpe is cumulatively or alternatively even under an external hydrostatic lubrication operable.
  • the drive device is connected to a control unit in which a characteristic curve or a plurality of characteristic curves for the internal gear pump and / or its drive motor or motors are stored.
  • a characteristic curve or a plurality of characteristic curves for the internal gear pump and / or its drive motor or motors are stored.
  • the pulsation of the internal gear pump in particular the preferred internal gear pump, especially at low speeds is lower than in axial piston pumps, preferably by a measure of at least 20%, more preferably at least 30% compared to the pulsation of conventional axial piston pumps.
  • the internal gear pump it is particularly advantageous for the internal gear pump to have only three movable essential components.

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Abstract

The invention relates to a bar and tube press for shaping metal ingots into profiles, tubes, bars or the like, comprising a male die and a female die, through which a metal ingot can be pressed by means of the male die, comprising a container, and comprising a driving device, in which the driving device comprises at least one main cylinder for applying the main pressing force of the male die to the metal ingots, characterized in that on the one hand the driving device comprises at least one speed-controlled internal gear pump for providing the hydraulic oil to the at least one main cylinder, by means of which the at least one main cylinder can be driven, and in that on the other hand the driving device additionally comprises at least one hydraulic advance and/or return cylinder for moving the male die in relation to the female die or at least one electrical drive for moving the male die in relation to the female die, by means of which the male die can be moved into a position in which the speed-controlled internal gear pump only then interacts with the at least one main cylinder in such a way that the main pressing force is applied to the male die by means of the at least one main cylinder.

Description

Strangpresse mit Hydraulikantrieb  Extruder with hydraulic drive
1. Gebiet der Erfindung 1. Field of the invention
Die Erfindung betrifft eine Strang- und Rohrpresse zur Umformung metallischer Blöcke in Profile, Rohre, Stränge oder dergleichen, mit einem Stempel sowie einer Matrize, durch die hindurch ein metallischer Block mittels des Stempels pressbar ist, mit einem Blockaufnehmer, und mit einer Antriebseinrichtung, bei welcher die Antriebseinrichtung wenigstens einen Hauptzylinder zur Aufbringung der Hauptpresskraft des Stempels auf den metallischen Block umfasst. The invention relates to a strand and tube press for forming metallic blocks in profiles, tubes, strands or the like, with a punch and a die, through which a metallic block can be pressed by means of the punch, with a billet receiver, and with a drive device at which the drive means comprises at least one master cylinder for applying the main pressing force of the punch to the metallic block.
2. Stand der Technik 2. State of the art
Derartige Strang- und Rohrpressen sind seit Jahrzehnten aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zur Herstellung unterschiedlichster Bauteile aus üblicherweise metallischen Werkstoffen, die durch eine Matrize gepresst eine Umformung mit hohem Umformgrad erfahren. Such extrusion and tube presses are known for decades from the prior art and are used to produce a variety of components made of usually metallic materials, which pressed by a die undergo a transformation with high degree of deformation.
Hauptmerkmale konventioneller Strangpressen sind ein Blockiader zwischen dem Stempel und dem Blockaufnehmer sowie eine Presskrafterzeugung mittels eines Hauptzylinders und eines Vorschub-/Rückzugzylinders, wodurch alle Hilfsbewegungen, auch die Anstellung der Strangpresse auf unterschiedliche Blockformate und die Zufuhr des metallischen Blocks zur Matrize hin, von Hydraulikzylinder durchgeführt werden. Die Größe des Hydraulikantriebs wird durch die von der Strang- und Rohrpresse aufzubringende Presskraft sowie gegebenenfalls die für den gewünschten Umformvorgang erforderliche Pressgeschwindigkeit bestimmt. Main features of conventional extrusion presses are a blocker between the punch and the billet and a pressing force generation by means of a master cylinder and a feed / retract cylinder, whereby all auxiliary movements, including the employment of the extruder to different block formats and the supply of the metallic block to the die, performed by hydraulic cylinders become. The size of the hydraulic drive is determined by that of the Extrusion and applied pressing force and optionally determines the required for the desired forming press speed.
In den letzten Jahrzehnten erfolgte die weitergehende Entwicklung der bekannten Strang- und Rohrpressen zu sogenannten Kurzhub-Strangpressen, bei deren unter Zunahme der Blocklänge der Hauptzylinderhub für eine bestimmte Blocklänge konstruiert wurde, insbesondere unter Bereitstellung eines kompakten Pressenrahmens. Hierbei wurde in einer sogenannten Frontlader-Konstruktion der Blocklader zwischen Matrizenblock und Stempel angeordnet und ein symmetrisches Blockstauchen durchgeführt. Die für die Bewegung der einzelnen Komponenten der Strang- und Rohrpresse sowie die Presskraftaufbringung erforderlichen Hydraulikantriebe und Hydrauliktanks wurden in der Peripherie der beweglichen Komponenten angeordnet. In recent decades, the further development of the known extrusion and tube presses to so-called short-stroke extruders, in whose case the increase in the block length of the master cylinder stroke was designed for a particular block length, in particular to provide a compact press frame. In this case, in a so-called front loader construction, the block loader was arranged between the die block and the punch and a symmetrical block dousing was carried out. The hydraulic drives and hydraulic tanks required for the movement of the individual components of the extrusion and tube press as well as the press force application were arranged in the periphery of the movable components.
Derartige Strangpressen bringen üblicherweise Presskräfte von ca. 10 bis mehr als 160 MN auf. Große Strangpressen mit Presskräften von 100 MN sind in der Lage, Blocklängen von mehr als 2.000 mm bei einem Blockdurchmesser von mehr als 1.000 mm umzuformen. Derartige Strangpressen sind beispielsweise aus der DE 10 227 488 B3 oder der EP 1 526 930 B1 bekannt. Such extruders usually bring about pressing forces of about 10 to more than 160 MN. Large extruders with 100 MN press forces are able to reshape block lengths of more than 2,000 mm with a block diameter of more than 1,000 mm. Such extruders are known for example from DE 10 227 488 B3 or EP 1 526 930 B1.
Das Hydrauliköl wird im Stand der Technik unter Verwendung von Axialkolbenpumpen zu der hydraulischen Antriebseinrichtung und/oder dem Mittel zum Aufbringen der Presskraft zwischen Matrize und Stempel gefördert. Derartige Axialkolbenpumpen sind jedoch relativ teuer. Darüber hinaus weisen sie den Nachteil auf, dass sie insbesondere bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Pulsation aufweisen, was schlussendiich nicht nur zu unerwünschten Vibrationen, sondern auch zu einem vergleichsweise hohen Geräuschpegel führt. Aus Arbeitsschutzerfordernissen weisen derartige Strang- und Rohrpressen daher üblicherweise einen nicht unaufwendigen Schallschutz auf. Zudem haben die bekannten Strang- und Rohrpressen einen relativ hohen Energieverbrauch. 3. Aufgabe der Erfindung The hydraulic oil is conveyed in the prior art using axial piston pumps to the hydraulic drive means and / or the means for applying the pressing force between the die and punch. However, such axial piston pumps are relatively expensive. In addition, they have the disadvantage that they have a high pulsation, especially at low speeds, which ultimately leads not only to unwanted vibrations, but also to a relatively high noise level. For health and safety requirements, such extrusion and tube presses therefore usually have a not inconvenient soundproofing. In addition, the known extrusion and tube presses have a relatively high energy consumption. 3. Object of the invention
Es war daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Strang- und Rohrpresse zur Umformung metallischer Blöcke zur Verfügung zu stellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zur überwinden in der Lage ist. It was therefore an object of the invention to provide a strand and tube press for forming metallic blocks, which is able to overcome the disadvantages known from the prior art to overcome.
Diese Aufgabe wird im erfindungsgemäßen Sinne mit einer Strang- und Rohrpresse, umfassend die Merkmale des Anspruchs 1 , gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. This object is achieved in the sense of the invention with a strand and tube press, comprising the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.
4. Zusammenfassung der Erfindung 4. Summary of the invention
Erfindungsgemäß weist die Antriebseinrichtung einerseits wenigstens eine drehzahlgeregelte Innenzahnradpumpe zur Bereitstellung des Hydrauliköls zu dem wenigstens einen Hauptzylinder auf, mittels welcher der wenigstens eine Hauptzylinder antreibbar ist, und dass die Antriebseinrichtung andererseits zusätzlich wenigstens einen hydraulischen Vorschub- und/oder Rückzugszylinder zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize oder wenigstens einen elektrischen Antrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize umfasst, mittels welchem der Stempel in eine Position bewegbar ist, in welcher die drehzahlgeregelte Innenzahnradpumpe erst dann mit dem wenigstens einen Hauptzylinder derart wechselwirkt, dass die Hauptpresskraft mittels des wenigstens einen Hauptzylinder auf den Stempel aufgebracht wird. According to the invention, the drive device on the one hand at least one speed-controlled internal gear pump for providing the hydraulic oil to the at least one master cylinder, by means of which the at least one master cylinder is driven, and that the drive means on the other hand additionally at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to Stem or at least one electric drive for moving the punch relative to the die comprises, by means of which the punch is movable to a position in which the speed-controlled internal gear pump only then interacts with the at least one master cylinder such that the main pressing force by means of at least one master cylinder on the Stamp is applied.
Durch die derart ausgestaltete Antriebseinrichtung der Strang- und Rohrpresse ist es möglich, zum Betreiben der drehzahlgesteuerten Innenzahnradpumpe bzw. Snnenzahnradpumpen elektrische Standardmotoren mit größeren Massenträg- heitsmomenten in Kombination mit kleiner dimensionierten Frequenzumrichter zu verwenden. The thus configured drive device of the extrusion and tube press, it is possible to operate the speed-controlled internal gear pump or Snnenzahnradpumpen standard electric motors with larger mass carrier in combination with smaller-sized frequency inverters.
Dies hat den Vorteil, dass die Antriebseinrichtung noch kostengünstiger an der Strang- und Rohrpresse bereitgestellt werden kann. This has the advantage that the drive device can be provided even more cost-effective on the extrusion and tube press.
Unter dem Ausdruck„kleiner dimensionierte Frequenzumrichter" sind im Sinne der Erfindung solche Frequenzumrichter gemeint, die im Normalfall für die gewählte Größe von elektrischen Standardmotoren nicht ausreichend groß dimensioniert sind. For the purposes of the invention, the term "small-sized frequency converter" means frequency converters which are normally not dimensioned sufficiently large for the selected size of standard electric motors.
Dieses besondere Zusammenspiel zwischen in Bezug auf einen Frequenzumrichter überdimensionierten elektrischen Standardmotor und eben einem solchen Frequenzumrichter, oder vice versa, wird im Wesentlichen erst dadurch möglich, dass die drehzahlgesteuerte Innenzahnradpumpe im Wesentlichen ausschließlich zum Aufbringen der Hauptpresskraft verwendet wird, wobei die Hauptpresskraftübertragung auf den Stempel mittels des wenigstens einen Hauptzylinder erst dann erfolgt, wenn der Stempel in eine bestimmte Position bewegt wurde. Und diese Bewegung des Stempels in diese bestimmte Position wird mittels des wenigstens einen hydraulischen Vorschub- und/oder Rückzugszylinders oder des wenigstens einen elektrischen Antriebs bewerkstelligt. This special interaction between an over-dimensioned standard electric motor with respect to a frequency converter and just such a frequency converter, or vice versa, is essentially only possible in that the speed-controlled internal gear pump is used substantially exclusively for applying the main pressing force, the main press force transmission to the stamp means the at least one master cylinder takes place only when the punch has been moved to a certain position. And this movement of the punch in this particular position is accomplished by means of the at least one hydraulic feed and / or return cylinder or the at least one electric drive.
Durch den wenigstens einen hydraulischen Vorschub- und/oder Rückzugszylinder oder den wenigstens einen elektrischen Antrieb gelingt es in der Nebenzeit bezüglich der Hauptpressübertragung auf konstruktiv einfache Weise, sehr schnelle Bewegungen des Stempels zu realisieren. By means of the at least one hydraulic feed and / or return cylinder or the at least one electric drive, it is possible to realize very rapid movements of the punch in the auxiliary time with respect to the main press transfer in a structurally simple manner.
Diese Konstruktion steht im Gegensatz zu bisher üblichen Vorgehensweisen, bei welchen spezielle Servoantriebe mit geringer Massenträgheit eingesetzt werden. Sm Allgemeinen wird vorliegend mit einfachen und auf dem Markt in einer Vielzahl bereits verfügbaren Einrichtungen erreicht, dass durch Abschalten der Pumpen geringere Verluste auftreten, als dies mit nicht drehzahlvariablem Antrieb und unter Verwendung von Axialkolbenpumpen möglich war. Somit ist ein äußerst energieeffizientes Betreiben der Strang- und Rohrpresse möglich. This design is in contrast to conventional approaches, in which special servo drives are used with low inertia. In the present case, with simple and widely available devices on the market, it is generally achieved that by switching off the pumps, lower losses occur than was possible with non-variable-speed drive and with the use of axial piston pumps. Thus, a highly energy-efficient operation of the extrusion and tube press is possible.
Darüber hinaus ist ein häufiger Ein-Ausschaltbetrieb problemlos möglich und eine einfache Volumenstromverstellung durch Drehzahländerung erreichbar. In addition, a frequent on-off operation is easily possible and a simple flow adjustment by speed change can be achieved.
Schließlich sind derartige Innenzahnradpumpen wesentlich leiser als Axialkolbenpumpen, wodurch gegebenenfalls der bei Strang- und Rohrpressen üblicherweise verwendete Schallschutz gänzlich entfallen, zumindest jedoch deutlich einfacher und platzsparender realisiert werden kann. Finally, such internal gear pumps are much quieter than axial piston pumps, which optionally eliminates the sound insulation commonly used in extrusion and tube presses entirely eliminated, but at least can be realized significantly simpler and space-saving.
Auch ermöglicht der Einsatz drehzahlgeregelter Innenzahnradpumpen einen einfachen und robusten Aufbau sämtlicher Komponenten und stellt ein wartungsfreundliches und einfach verständliches Antriebssystem zur Verfügung. The use of variable-speed internal gear pumps also allows a simple and robust construction of all components and provides a maintenance-friendly and easy-to-understand drive system.
Derartige Innenzahnradpumpen, die aus dem Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bereits bekannt sind, eignen sich besonders für den Einsatz mit drehzahlvariablem Antrieb und haben in internen Tests bereits ihre besondere Tauglichkeit bezüglich Lastwechseln und hinsichtlich des Energieverbrauchs erwiesen. Such internal gear pumps, which are already known from the prior art in a variety of embodiments, are particularly suitable for use with variable-speed drive and have already proved their special suitability for load changes and in terms of energy consumption in internal tests.
Ferner ist es sehr vorteilhaft, dass bei der vorliegenden Strang- und Rohrpresse außerdem auf zusätzliche hydraulische Steuerblöcke oder dergleichen verzichtet werden kann, welche ansonsten zum Umschalten der wenigstens einen Innen- zahnradpumpe zwischen dem wenigstens einen Hauptzylinder und wenigstens einem Seitenzylinder oder Aufnehmer-Verschiebe-Zylinder oder dergleichen zwingend erforderlich sind. Insofern kann hierdurch insbesondere ein besserer hydraulischer Wirkungsgrad erzielt werden. Furthermore, it is very advantageous that in the present extrusion and tube press also can be dispensed with additional hydraulic control blocks or the like, which otherwise for switching the at least one internal gear between the at least one master cylinder and at least one side cylinder or pick-up shift cylinder or the like is mandatory. In this respect, in particular a better hydraulic efficiency can be achieved thereby.
Es lässt sich somit im erfindungsgemäßen Sinne eine deutliche Minimierung der Anschaffungskosten, eine geringe Geräuschemission beim Betrieb der Anlagen, ein guter Wirkungsgrad mit energieeffizientem Antrieb und eine Minimierung der Pulsation bei niedrigen Drehzahlen erreichen. It is thus possible in the context of the invention to achieve a significant minimization of the initial costs, a low noise emission during operation of the systems, a good efficiency with energy-efficient drive and a minimization of the pulsation at low speeds.
Insbesondere erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einen gänzlichen Stillstand der Pumpenantriebe, wenn kein Hydrauliköl unter Druck zur Verfügung gestellt werden muss. In particular, the device according to the invention also allows a complete standstill of the pump drives when no hydraulic oil has to be made available under pressure.
Dies führt zu einem Energieeinsparpotential gegenüber herkömmlichen Strangpressen von etwa 33% bis 55%. This leads to an energy saving potential compared to conventional extruders of about 33% to 55%.
An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass die wenigstens eine drehzahlgeregelte Innenzahnradpumpe bevorzugt lediglich für den eigentlichen Um- formprozess und gegebenenfalls noch für einen Pressrestscherenprozess verwendet wird. At this point, it should again be noted that the at least one speed-controlled internal gear pump is preferably used only for the actual reforming process and possibly also for a press residual scissor process.
Bevorzugt ist die wenigstens eine frequenzgesteuerte Innenzahnradpumpe mittels einer geeignet ausgestalteten Steuerung der Strang- und Rohrpresse derart steuerbar, dass die Kombination aus der Anzahl der eingesetzten Innenzahnradpumpe n und gewählter Frequenz einen bestmöglichen Wirkungsgrad ergibt. Preferably, the at least one frequency-controlled internal gear pump is controllable by means of a suitably designed control of the extrusion and tube press such that the combination of the number of internal gear pump used n and selected frequency gives the best possible efficiency.
Hierzu sind die dazugehörigen Kennlinien der vorgesehenen Innenzahnradpum- pen, etwa mit einer geeigneten Prüfstandseinrichtung oder dergleichen, in Abhängigkeit von Druck und Drehzahl zuvor eingemessen worden. Die sich hierbei ergebene Kurvenschar an Kennlinien ist in der Steuerung der Strang- und Rohrpresse in geeigneter Weise hinterlegt. For this purpose, the associated characteristic curves of the intended Innenzahnradpum- pen, such as with a suitable test rig device or the like, depending on pressure and speed have previously been measured. The resulting set of curves on curves is deposited in the control of the extrusion and tube press in a suitable manner.
Besonders vorteilhaft ist es vorliegend, dass durch eine lineare Interpolation in einem zweidimensionalen Feld, in Echtzeit zunächst mit einem theoretischen Wert die Fördermenge und die Anzahl der Innenzahnradpumpen berechnet wird. Anschließend kann mittels einer hierfür ausgestalteten Regeleinrichtung noch feiner ausgeregelt werden. In the present case, it is particularly advantageous that the flow rate and the number of internal gear pumps are calculated by a linear interpolation in a two-dimensional field, in real time first with a theoretical value. Subsequently, it can be adjusted even finer by means of a control device designed for this purpose.
Durch diese Vorsteuerung wird eine sehr genaue und schnelle Geschwindigkeitsregelung bei dem eigentlichen Pressvorgang erreicht. By this precontrol a very accurate and fast speed control is achieved in the actual pressing process.
An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass es besonders vorteilhaft ist es, dass wenigstens ein hydraulischer Vorschub- und/oder Rückzugszylinder zur Bewegung des Stempels relativ zu Matrize vorgesehen ist. It should be mentioned again that it is particularly advantageous that at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder is provided for moving the stamp relative to the die.
Insbesondere hierdurch wird erreicht, dass die Hauptpresskraftübertragung mittels eines oder mehrerer Hauptzylinder erfolgt, der Vorschub und der Rückzug des Stempels relativ zur Matrize in eine Position, in der die Presskraftübertragung einsetzen soll, und aus dieser heraus, jedoch mittels vorzugsweise kleinerer Vorschub- und/oder Rückzugszylinder. In particular, this ensures that the main force transmission is effected by means of one or more master cylinder, the feed and the withdrawal of the punch relative to the die in a position in which the press force transfer is to use, and out of this, but by means of preferably smaller feed and / or retreat cylinder.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Antriebseinrichtung wenigstens eine drehzahlgeregelte Innenzahnradpumpe zur Bereitstellung des Hydrauliköls zu dem wenigstens einen HauptzySinder umfasst, mittels welchem die Hauptpresskraftübertragung erfolgt, und wenigstens einen hydraulischen Vorschub- und/oder Rückzugszylinder zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize oder wenigstens einen elektrischen Antrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize umfasst, um den Stempel in eine Position zu bewegen, in welcher die Hauptpresskraftübertragung einsetzt. Hierdurch wird die Menge an zu förderndem Hydrauliköl über den Gesamtbetrieb der Strang- und Rohrpresse auf das bei derartigen Antriebskonzepten notwendige Minimum beschränkt. In other words, this means that the drive device comprises at least one speed-controlled internal gear pump for supplying the hydraulic oil to the at least one HauptzySinder, by means of which the main press transfer occurs, and at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to the die or at least one electric drive for moving the punch relative to the die, to move the punch to a position in which the main press force transmission begins. As a result, the amount of hydraulic oil to be delivered over the entire operation of the extrusion and tube press is limited to the minimum necessary for such drive concepts.
Ferner muss die Snnenzahnradpumpe nur dann mit einer erhöhten Antriebsleistung angetrieben werden, wenn Hauptpresskräfte an der Strang- und Rohrpresse tatsächlich aufgebracht werden müssen, das heißt, wenn mittels des wenigstens einen Hauptzylinders eine Hauptpresskraftübertragung auf den Stempel erfolgen muss. Ansonsten kann die Innenzahnradpumpe mit einer signifikant verringerten Leistung angetrieben werden. Oder die Innenzahnradpumpe ist vollständig außer Betrieb. Hierdurch arbeitet die Antriebseinrichtung bzw. die gesamte Strang- und Rohrpresse energetisch wesentlich effektiver. Furthermore, the Snnenzahnradpumpe must only be driven with an increased drive power when main press forces on the extrusion and tube press must be actually applied, that is, if by means of at least one master cylinder, a main press force transfer must be made on the stamp. Otherwise, the internal gear pump can be driven at a significantly reduced power. Or the internal gear pump is completely out of operation. As a result, the drive device or the entire extrusion and tube press works energetically much more effective.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung Mittel zum Bewegen des Stempels und/oder des Blockaufnehmer und/oder der Matrize sowie Mittel zum Aufbringen einer Presskraft zwischen Matrize und Stempel. In a preferred embodiment of the invention, the drive means comprises means for moving the punch and / or the billet and / or the die and means for applying a pressing force between the die and punch.
Genauer gesagt umfasst die Antriebseinrichtung Mittel zum Bewegen des Stempels und/oder des Blockaufnehmer und/oder einem die Matrize umfassenden Werkzeugschieber sowie Mittel zum Aufbringen einer Presskraft zwischen Werkzeugschieber und Stempel. More specifically, the drive means comprises means for moving the punch and / or the block picker and / or a tool slide comprising the die and means for applying a pressing force between the tool slide and the punch.
In der Regel ist die Matrize ein Teil des Werkzeugschiebers und die Matrize wird mit diesem Werkzeugschieber zusammen verschoben. Dies gilt im Allgemeinen bei vorliegender Erfindung. As a rule, the die is part of the tool slide and the die is moved together with this tool slide. This is generally true in the present invention.
Vorzugsweise umfasst die Antriebseinrichtung darüber hinaus auch noch Mittel zum Bewegen einer Pressrestschere. Es versteht sich, dass der wenigstens eine hydraulische Vorschub- und/oder Rückzugszylinder zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize, aber auch insbesondere der wenigstens eine elektrische Antrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize unterschiedlichst ausgebildet sein können. In addition, the drive device preferably also comprises means for moving a press rest scissors. It is understood that the at least one hydraulic feed and / or retraction cylinder for moving the punch relative to the die, but also in particular the at least one electric drive for moving the punch relative to the die can be formed very different.
Insbesondere hinsichtlich des elektrischen Antriebs ist es vorteilhaft, wenn dieser eine Standard-Asynchron-Maschine umfasst, da der elektrische Antrieb hierdurch konstruktiv besonders einfach realisiert werden kann. In particular, with regard to the electric drive, it is advantageous if this comprises a standard asynchronous machine, since the electric drive can be structurally particularly simple realized.
In einer hierzu alternativen und ebenfalls besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist jedoch wenigstens der wenigstens eine elektrische Antrieb ein elektrischer Servoantrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize. In an alternative and also particularly preferred embodiment of the invention, however, at least the at least one electric drive is an electric servo drive for moving the punch relative to the die.
Hierdurch wird ein Anlagenkonzept verwirklicht, das unter Verwendung moderner Hybrid-Technologie die Presskraftaufbringung im Wesentlichen hydraulisch bewirkt, sämtliche übrigen Bewegungen der Komponenten der Strang- und Rohrpresse jedoch elektrisch bewirken iässt, so beispielsweise das Anstellen des Pressstempels in eine Krafteinleitungsposition, die Bewegung des Blockladers, ggf. die Bewegung der Pressrestschere und dergleichen. As a result, a system concept is realized, which causes the use of pressure force substantially hydraulically using modern hybrid technology, but all other movements of the components of the extrusion and tube press electrically effects, such as hiring the press ram in a force introduction position, the movement of the block loader, if necessary, the movement of the press shear and the like.
Schlussendlich Iässt sich gegenüber dem konventionellen Hydraulikantrieb eine hohe Energieeffizienz dank des elektrohydraulischen Hybrid-Antriebskonzepts erreichen, bei dem Einsparungen bei der Hydraulik vorzugsweise durch eine geringere Pumpenkapazität, ein kleineres Behältervolumen für die Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise kürzere Rohrleitungen und geringere Ventilgrößen erreichbar sind. Energieeinsparungen Sassen sich bei den elektrischen Servoantrieben vorzugsweise durch geeignete Mittel zur Energierückgewinnung erreichen. Eine derartige Hybrid-Technologie bei Strang- und Rohrpressen ist beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2013/064250 A1 offenbart. Finally, over the conventional hydraulic drive, high energy efficiency can be achieved thanks to the hybrid electrohydraulic drive concept, where hydraulic savings are preferably achieved through reduced pump capacity, smaller reservoir volume for the hydraulic fluid, preferably shorter tubing, and smaller valve sizes. Energy savings Saving in the electric servo drives preferably by suitable means for energy recovery. Such a hybrid technology in extrusion and tube presses is disclosed, for example, in International Patent Application Publication No. WO 2013/064250 A1.
Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang auch, wenn die Snnenzahnradpumpe im Bereich des Anfahrens bis zum Bereitstellen des gewünschten Systemdrucks unter Mischreibung betreibbar ist. Dies reduziert die Pulsationen, die von der Pumpe insbesondere in niedrigen Drehzahlbereichen erzeugt werden, gegenüber den herkömmlichen Axialkolbenpumpen deutlich und auf das unvermeidliche Minimum. It is also preferred in this context if the Snnenzahnradpumpe is operable in the range of startup to provide the desired system pressure under mixed friction. This significantly reduces the pulsations generated by the pump, especially at low speed ranges, compared to conventional axial piston pumps and to the unavoidable minimum.
Neben der Mischreibung ist die wenigstens eine Snnenzahnradpumpe kumulativ oder alternativ auch noch unter einer externen hydrostatischen Schmierung betreibbar. In addition to the mixed friction, the at least one Snnenzahnradpumpe is cumulatively or alternatively even under an external hydrostatic lubrication operable.
Um die wenigstens eine Innenzahnradpumpe an der vorliegenden Strang- und Rohrpresse auch häufiger von einer Null-Drehzahl-Betrieb aus unbeschadet anfahren und insbesondere auch in einem Mischbetrieb betrieben zu können, ist es auch ohne die übrigen Merkmale der Erfindung vorteilhaft, wenn als Hydrauliköl bevorzugt ein Mineralöl eingesetzt wird, welches sich durch eine hohe Scherfestigkeit auszeichnet. In order to start the at least one internal gear pump at the present extrusion and tube press more often from a zero-speed operation without prejudice and operated in particular in a mixed operation, it is advantageous without the other features of the invention, if preferred as a hydraulic oil Mineral oil is used, which is characterized by a high shear strength.
Bevorzugt wird überdies, wenn die Antriebseinrichtung mit einer Steuereinheit verbunden ist, in der eine Kennlinie oder eine Mehrzahl von Kennlinien für die Innenzahnradpumpe und/oder deren Antriebsmotor oder -motoren hinterlegt sind. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln erreicht, dass die eingesetzten Motoren und Pumpen unter energetischen Gesichtspunkten im optimalen Betriebspunkt betreibbar sind. Die softwaremäßige Hinterlegung der Kennlinien in der Steuereinheit erlaubt diesbezüglich die direkte Steuerung der Pumpen und/oder Antriebsmotoren druckabhängig, um so die gewünschte Hydrauliköl-Fördermenge zu erhalten. Besonders bevorzugt wird, wenn die Pulsation der Innenzahnradpumpe, insbesondere der bevorzugten Innenzahnradpumpe, vor allem bei niedrigen Drehzahlen geringer ist als bei Axialkolbenpumpen, vorzugsweise um ein Maß von wenigstens 20%, insbesondere bevorzugt von wenigstens 30% verglichen zur Pulsation herkömmlicher Axialkolbenpumpen. Moreover, it is preferred if the drive device is connected to a control unit in which a characteristic curve or a plurality of characteristic curves for the internal gear pump and / or its drive motor or motors are stored. As a result, it is achieved by simple means that the motors and pumps used can be operated under energetic aspects at the optimum operating point. The software-based storage of the characteristics in the control unit allows in this regard the direct control of the pumps and / or drive motors pressure-dependent, so as to obtain the desired hydraulic oil flow rate. Particularly preferred is when the pulsation of the internal gear pump, in particular the preferred internal gear pump, especially at low speeds is lower than in axial piston pumps, preferably by a measure of at least 20%, more preferably at least 30% compared to the pulsation of conventional axial piston pumps.
Darüber hinaus sei an dieser Stelle nochmals erwähnt, dass an der vorliegenden Strang- und Rohrpresse durch die Innenzahnradpumpe gegenüber einer Außen- zahnradpumpe das Antriebskonzept signifikanter leiser umgesetzt werden kann. In addition, it should be mentioned again here that the drive concept can be implemented significantly more quietly at the present extrusion and tube press by the internal gear pump compared to an external gear pump.
Besonders vorteilhaft ist es hinsichtlich der vorliegenden Antriebseinrichtung, dass die Innenzahnradpumpe lediglich drei bewegliche wesentliche Komponenten aufweist. With regard to the present drive device, it is particularly advantageous for the internal gear pump to have only three movable essential components.

Claims

Patentansprüche claims
Strang- und Rohrpresse zur Umformung metallischer Blöcke in Profile, Rohre, Stränge oder dergleichen, mit einem Stempel sowie einer Matrize, durch die hindurch ein metallischer Block mittels des Stempels pressbar ist, mit einem Blockaufnehmer, und mit einer Antriebseinrichtung, bei welcher die Antriebseinrichtung wenigstens einen Hauptzylinder zur Aufbringung der Hauptpresskraft des Stempels auf den metallischen Block umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung einerseits wenigstens eine drehzahlgeregelte In- nenzahnradpumpe zur Bereitstellung des Hydrauliköls zu dem wenigstens einen Hauptzylinder umfasst, mittels welcher der wenigstens eine Hauptzylinder antreibbar ist, Extrusion and tube press for forming metallic blocks into profiles, tubes, strands or the like, with a punch and a die, through which a metallic block can be pressed by the punch, with a billet receiver, and with a drive device, wherein the drive means at least a master cylinder for applying the main pressing force of the punch to the metallic block, characterized in that the drive means comprises at least one speed-controlled internal gear pump for supplying the hydraulic oil to the at least one master cylinder by means of which the at least one master cylinder is drivable,
und dass die Antriebseinrichtung andererseits zusätzlich wenigstens einen hydraulischen Vorschub- und/oder Rückzugszylinder zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize oder wenigstens einen elektrischen Antrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize umfasst, mittels welchem der Stempel in eine Position bewegbar ist, in welcher die drehzahlgeregelte In- nenzahnradpumpe erst dann mit dem wenigstens einen Hauptzylinder derart wechselwirkt, dass die Hauptpresskraft mittels des wenigstens einen Hauptzylinder auf den Stempel aufgebracht wird. and in that the drive means, on the other hand, additionally comprises at least one hydraulic feed and / or return cylinder for moving the punch relative to the die or at least one electric drive for moving the punch relative to the die, by means of which the punch is movable to a position in which the speed controlled one Innenenzahnradpumpe only then interacts with the at least one master cylinder such that the main pressing force is applied by means of at least one master cylinder on the stamp.
Strang- und Rohrpresse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung Mittel zum Bewegen des Stempels und/oder des Blockaufnehmers und/oder der Matrize sowie Mittel zum Aufbringen einer Presskraft zwischen Matrize und Stempel umfasst. Strang- und Rohrpresse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine elektrische Antrieb, vorzugsweise ein elektrischer Servoantrieb zur Bewegung des Stempels relativ zur Matrize ist. Extrusion and tube press according to claim 1, characterized in that the drive means comprises means for moving the punch and / or the block receiver and / or the die and means for applying a pressing force between the die and punch. Extrusion and tube press according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one electric drive, preferably an electric servo drive for moving the punch relative to the die.
Strang- und Rohrpresse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenzahnradpumpe im Bereich des Anfahrens bis zum Bereitstellen des gewünschten Systemdrucks unter Mischreibung betreibbar ist. Extrusion and tube press according to one of the preceding claims, characterized in that the internal gear pump is operable in the range of starting up to the provision of the desired system pressure under mixed friction.
Strang- und Rohrpresse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung mit einer Steuereinheit verbunden ist, in der eine Kennlinie für die Innenzahnradpumpe und/oder deren Antriebsmotor oder -motoren, vorzugsweise eine Vielzahl von Kennlinien, hinterlegt ist/sind. Extrusion and tube press according to one of the preceding claims, characterized in that the drive device is connected to a control unit in which a characteristic curve for the internal gear pump and / or its drive motor or motors, preferably a plurality of characteristics, is deposited / are.
Strang- und Rohrpresse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsation der Innenzahnradpumpe insbesondere bei niedrigen Drehzahlen geringer ist als bei Axialkolbenpumpen, vorzugsweise um wenigstens 20%, vorzugsweise um wenigstens 30%. Extrusion and tube press according to one of the preceding claims, characterized in that the pulsation of the internal gear pump is lower, in particular at low speeds, than in axial piston pumps, preferably by at least 20%, preferably by at least 30%.
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