ES2950422T3 - Procedure for operating a press, in particular a crank press for forging - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para operar una prensa con al menos el 80% de su fuerza de prensado nominal, en particular una prensa de manivela para conformar, en particular para forjar piezas de trabajo tal como, en particular, una prensa de manivela de forjado, donde la prensa comprende una servoaccionamiento y un sistema de masas que está dispuesto entre el servoaccionamiento y una pieza de trabajo y se mueve durante el funcionamiento de la prensa, estando formada una masa del sistema de masas al menos por un ariete y al menos por un árbol de accionamiento, estando el sistema de masas es accionado al menos en ocasiones por el servoaccionamiento, en donde como máximo el 80% de la fuerza de presión nominal para una operación de conformación es proporcionada por el servoaccionamiento, y en donde la masa del sistema de masa es acelerada por el servoaccionamiento antes de la operación de conformación de modo que, durante la operación de conformado, esté disponible al menos el 80% de la fuerza de prensado nominal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a method of operating a press with at least 80% of its nominal pressing force, in particular a crank press for forming, in particular for forging workpieces such as, in particular, a crank press forging, where the press comprises a servo drive and a mass system that is arranged between the servo drive and a workpiece and moves during the operation of the press, a mass of the mass system being formed by at least one ram and at least by a drive shaft, the mass system being driven at least sometimes by the servo drive, where at most 80% of the nominal pressure force for a forming operation is provided by the servo drive, and where the Mass of the dough system is accelerated by the servo drive before the forming operation so that, during the forming operation, at least 80% of the nominal pressing force is available. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Procedimiento para hacer funcionar una prensa, en particular una prensa de manivela para forjaProcedure for operating a press, in particular a crank press for forging
La invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una prensa según la reivindicación 1 o 2.The invention relates to a method for operating a press according to claim 1 or 2.
Por el documento DE 102009 049 146 B3 se conoce una servoprensa en la que para seleccionar o determinar un desarrollo del movimiento se influye en la cinética de punzón, en donde, por ejemplo, la velocidad de descenso del punzón o la velocidad de ascenso del punzón se modifica para facilitar un transporte de piezas.Document DE 102009 049 146 B3 discloses a servo press in which the punch kinetics is influenced to select or determine a movement sequence, where, for example, the punch lowering speed or the punch rising speed It is modified to facilitate the transportation of parts.
Por el documento CN 203267237 U se conoce un acumulador de energía por volante de inercia para una prensa que es de construcción sencilla y compacta que presenta una eficiencia de almacenamiento de energía que emplea el volante de inercia para sustituir el condensador de alto rendimiento utilizado en el estado de la técnica para el almacenamiento de energía y que, de manera evidente, baja los costes de producción.From document CN 203267237 U, a flywheel energy accumulator is known for a press that is of simple and compact construction that has an energy storage efficiency that uses the flywheel to replace the high-performance capacitor used in the state of the art for energy storage and that, obviously, lowers production costs.
Por el documento US 2005/189900 A1 se conoce un procedimiento para hacer funcionar una prensa de manivela según el preámbulo de la reivindicación 1 con un punzón que puede moverse en vaivén mediante un equipo de accionamiento en una dirección de trabajo, en donde el equipo de accionamiento presenta al menos un servomotor que está conectado con un equipo de control y está unido al punzón por impulsión y con al menos una masa inercial alojada de manera giratoria que está unida al servomotor, en donde el momento de inercia de la masa inercial está dimensionado tan reducido que la prensa puede hacerse funcionar con una inversión del servomotor para realizar carreras de prensa.From document US 2005/189900 A1 a method is known for operating a crank press according to the preamble of claim 1 with a punch that can be moved back and forth by a drive equipment in a working direction, wherein the operating equipment The drive has at least one servomotor which is connected to a control device and is connected to the drive punch and with at least one rotatably housed inertial mass which is connected to the servomotor, where the moment of inertia of the inertial mass is dimensioned so reduced that the press can be operated with a reversal of the servomotor to perform press strokes.
Finalmente, por el documento DE 102013 105468 A1 1 se conoce un procedimiento para el control de una prensa con un motor de accionamiento eléctrico que está conectado a través de un engranaje de prensa con una relación de transmisión variable con un punzón alojado de manera móvil en la dirección de elevación entre un punto de retroceso superior y un punto de retroceso inferior y con un equipo de control que controla o regula el motor de accionamiento eléctrico, en donde el procedimiento comprende las siguientes etapas: Especificar una fuerza de prensado máxima para la prensa, además determinar un momento de torsión máximo en función de la posición para el motor de accionamiento eléctrico dependiendo de la fuerza de prensado máxima y de la relación de transmisión y finalmente controlar o regular el motor de accionamiento eléctrico de tal manera que la fuerza de prensado ejercida por el punzón a lo largo de todo el movimiento de elevación es menor que la fuerza de prensado máxima.Finally, from DE 102013 105468 A1 1 a method for controlling a press with an electric drive motor is known, which is connected via a press gear with a variable gear ratio to a punch movably housed in the lifting direction between an upper return point and a lower return point and with control equipment that controls or regulates the electric drive motor, wherein the procedure comprises the following steps: Specifying a maximum pressing force for the press , further determining a maximum torque as a function of the position for the electric drive motor depending on the maximum pressing force and the transmission ratio and finally controlling or regulating the electric drive motor in such a way that the pressing force exerted by the punch throughout the entire lifting movement is less than the maximum pressing force.
Es objetivo de la invención proponer un procedimiento para el funcionamiento que permita dimensionar pequeños el servoaccionamiento y su convertidor a pesar de una potencia de la prensa comparativamente alta y con ello asequibles.It is the object of the invention to propose a method for operation that allows the servo drive and its converter to be dimensioned small despite a comparatively high press power and thus affordable.
Este objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1 o 2. En las reivindicaciones dependientes respectivas se indican perfeccionamientos ventajosos y convenientes.This object is achieved by the features of claim 1 or 2. Advantageous and convenient developments are indicated in the respective dependent claims.
El procedimiento según la invención para hacer funcionar una prensa de manivela, con al menos 80 % de su fuerza de prensado nominal para el conformado, en particular para la forja de piezas de trabajo como, en particular, una prensa de manivela para forja, prevé equipar la prensa con un servoaccionamiento y un sistema de masa dispuesto entre el servoaccionamiento y una pieza de trabajo, que se mueve cuando la prensa está en funcionamiento, en donde una masa del sistema de masa se forma al menos mediante un punzón y al menos mediante un árbol de accionamiento, en donde el sistema de masa se acciona al menos temporalmente mediante el servoaccionamiento, en donde por el servoaccionamiento se pone a disposición como máximo el 80 % de la fuerza de prensado nominal para un proceso de conformado, y en donde la masa del sistema de masa se acelera mediante el servoaccionamiento antes del proceso de conformado, de tal manera que en el proceso de conformado se pone a disposición al menos el 100 % de la fuerza de prensado nominal. Esto hace posible dimensionar el servoaccionamiento en su máxima potencia demasiado pequeño en comparación con la fuerza de prensado máxima nominal de la prensa. Por ello el servoaccionamiento y un convertidor eléctrico conectado aguas arriba, medidos en cuanto a la fuerza de prensado nominal de la prensa, se convierten en componentes rentables.The method according to the invention for operating a crank press, with at least 80% of its nominal pressing force for forming, in particular for forging workpieces such as, in particular, a crank press for forging, provides equipping the press with a servo drive and a mass system arranged between the servo drive and a workpiece, which moves when the press is in operation, wherein a mass of the mass system is formed by at least one punch and at least by a drive shaft, wherein the mass system is at least temporarily driven by the servo drive, whereby a maximum of 80% of the nominal pressing force is made available by the servo drive for a forming process, and wherein the The mass of the dough system is accelerated by the servo drive before the forming process, in such a way that at least 100% of the nominal pressing force is made available in the forming process. This makes it possible to size the servo drive at its maximum power too small compared to the nominal maximum pressing force of the press. Therefore the servo drive and an upstream electrical converter, measured in terms of the nominal pressing force of the press, become cost-effective components.
El procedimiento según la invención para hacer funcionar una prensa de manivela, para el conformado, en particular para la forja de piezas de trabajo como, en particular, una prensa de manivela para forja, prevé equipar la prensa con un servoaccionamiento y un sistema de masa dispuesto entre el servoaccionamiento y una pieza de trabajo, que se mueve cuando la prensa está en funcionamiento, en donde una masa del sistema de masa se forma al menos mediante un punzón y al menos mediante un árbol de accionamiento, en donde el sistema de masa se acciona al menos temporalmente mediante el servoaccionamiento, en donde la fuerza de prensado nominal aumentada se proporciona proporcionalmente por el servoaccionamiento y el sistema de masa, y en donde la diferencia entre el 80 % de la fuerza de prensado nominal y al menos el 100 % de la fuerza de prensado nominal se compensa mediante un aumento de la velocidad de rotación de la masa del sistema de masa y/o mediante un aumento de la masa del sistema de masa. Esto hace posible dimensionar el servoaccionamiento en su máxima potencia demasiado pequeño en comparación con la fuerza de prensado máxima nominal de la prensa. Por ello el servoaccionamiento y un convertidor eléctrico conectado aguas arriba, medidos en cuanto a la fuerza de prensado nominal de la prensa, se convierten en componentes rentables. Por lo demás, el procedimiento prevé alimentar de nuevo al sistema de masa su energía desprendida en el proceso de conformado hasta un proceso de conformado subsiguiente mediante el servoaccionamiento. Esto hace posible un funcionamiento continuo, sin interrupciones de la prensa.The method according to the invention for operating a crank press, for forming, in particular for forging, workpieces such as, in particular, a crank press for forging, provides for equipping the press with a servo drive and a dough system. arranged between the servo drive and a workpiece, which moves when the press is in operation, wherein a mass of the mass system is formed at least by a punch and at least by a drive shaft, wherein the mass system is driven at least temporarily by the servo drive, wherein the increased nominal pressing force is provided proportionally by the servo drive and the mass system, and wherein the difference between 80% of the nominal pressing force and at least 100% of the nominal pressing force is compensated by an increase in the rotation speed of the dough of the dough system and/or by an increase in the mass of the dough system. This makes it possible to size the servo drive at its maximum power too small compared to the nominal maximum pressing force of the press. Therefore the servo drive and a converter upstream connected electrical, measured in terms of the nominal pressing force of the press, become cost-effective components. Furthermore, the method provides for feeding back into the dough system its energy released in the forming process to a subsequent forming process by means of the servo drive. This makes continuous operation possible, without interruptions of the press.
Por lo demás está previsto hacer funcionar la prensa como prensa que gira continuamente. Por ello una energía dinámica, que presenta el sistema de masa al final de un ciclo puede transferirse a un ciclo subsiguiente.Furthermore, it is planned to operate the press as a continuously rotating press. Therefore, a dynamic energy that the mass system presents at the end of a cycle can be transferred to a subsequent cycle.
También está previsto que el cigüeñal se accione mediante el servoaccionamiento, en donde el punzón se acciona mediante el cigüeñal y en donde por el servoaccionamiento en el cigüeñal fuera y durante el proceso de conformado se aplica como máximo un momento de torsión que es al menos el 20 % inferior al momento de torsión en el 100 % de la fuerza de prensado nominal. En el uso de un procedimiento de este tipo el servoaccionamiento y su convertidor pueden diseñarse significativamente más pequeños como servoaccionamientos y convertidores de prensas con fuerzas de prensado nominales comparables.It is also provided that the crankshaft is driven by the servo drive, where the punch is driven by the crankshaft and where by the servo drive on the crankshaft outside and during the forming process a maximum torque is applied which is at least the 20% lower torque at 100% rated pressing force. By using such a method the servo drive and its converter can be designed significantly smaller as servo drives and press converters with comparable nominal pressing forces.
Por lo demás está previsto que una masa inercial propia de la prensa se forme mediante el punzón y, en particular mediante el punzón y el árbol de accionamiento y preferentemente aún también mediante una masa adicional. Por ello, para el almacenamiento de energía se pone a disposición una masa suficiente que puede aumentarse también en prensas existentes durante un reequipamiento cuando se emplea una masa adicional.Furthermore, it is provided that an inertial mass inherent to the press is formed by the punch and, in particular, by the punch and the drive shaft, and preferably also by an additional mass. Therefore, sufficient mass is made available for energy storage, which can also be increased in existing presses during a retrofit when additional mass is used.
Por lo demás está previsto utilizar para el proceso de conformado la energía cinética contenida en el sistema de masa y no tomar toda la energía de conformado requerida en cada caso de una red eléctrica. Por ello el sistema de masa puede proporcionar un porcentaje de energía considerable.Furthermore, it is planned to use the kinetic energy contained in the mass system for the forming process and not to take all the forming energy required in each case from an electrical network. Therefore the mass system can provide a considerable percentage of energy.
Por lo demás está previsto en un proceso de conformado que requiere al menos el 80 % de la potencia nominal de la prensa conformar la pieza de trabajo proporcionalmente mediante una potencia de accionamiento del servoaccionamiento y proporcionalmente desprendiendo energía cinética del sistema de masa. Esto hace posible dimensionar pequeño el servoaccionamiento en relación con la potencia nominal de la prensa.Furthermore, it is provided in a forming process that requires at least 80% of the nominal power of the press to shape the workpiece proportionally by means of a drive power of the servo drive and proportionally by releasing kinetic energy from the mass system. This makes it possible to size the servo drive small in relation to the nominal power of the press.
Está previsto que mediante el sistema de masa en el conformado se desprenda al menos energía cinética correspondiente al 20 % de la potencia nominal de la prensa. Por ello el sistema de masa contribuye considerablemente al conformado.It is planned that at least kinetic energy corresponding to 20% of the nominal power of the press will be released through the mass system during forming. Therefore, the dough system contributes considerably to shaping.
En la prensa está previsto que el servoaccionamiento proporcione como máximo el 80 % de una fuerza de prensado nominal de la prensa para un proceso de conformado y que el sistema de masa, a consecuencia de una aceleración mediante el servoaccionamiento, proporcione al menos el 20 % de la fuerza de prensado nominal de la prensa para el proceso de conformado. Esto hace posible efectuar en relación con una fuerza de prensado nominal de la prensa dimensionar el servoaccionamiento por debajo de su capacidad con respecto a su potencia máxima. Por ello el servoaccionamiento y un convertidor eléctrico conectado aguas arriba, medidos en cuanto a la fuerza de prensado nominal de la prensa, se convierten en componentes rentables.In the press, it is planned that the servo drive provides a maximum of 80% of a nominal pressing force of the press for a forming process and that the mass system, as a result of an acceleration by the servo drive, provides at least 20%. of the nominal pressing force of the press for the forming process. This makes it possible to size the servo drive below its capacity with respect to its maximum power in relation to a nominal pressing force of the press. Therefore the servo drive and an upstream electrical converter, measured in terms of the nominal pressing force of the press, become cost-effective components.
Finalmente está previsto conectar el servoaccionamiento con el árbol de accionamiento. Por ello este está conectado directamente al sistema de masa y puede actuar inmediatamente sobre este.Finally, it is planned to connect the servo drive with the drive shaft. Therefore, it is directly connected to the ground system and can act immediately on it.
Otros detalles de la invención se describen en el dibujo mediante ejemplos de realización representados esquemáticamente.Other details of the invention are described in the drawing by means of embodiment examples represented schematically.
En este sentido muestra:In this sense it shows:
Figura 1: un diagrama en el que para una prensa se ha trazado una velocidad de rotación de un servoaccionamiento sobre una posición de un punzón, en donde la prensa arranca de una posición en la cual el punzón se encuentra en el punto muerto superior yFigure 1: a diagram in which for a press a rotation speed of a servo drive has been plotted on a position of a punch, where the press starts from a position in which the punch is at the top dead center and
Figura 2: un diagrama en el que para la prensa de nuevo se ha trazado la velocidad de rotación del servoaccionamiento sobre la posición del punzón, en donde la prensa continúa girando desde una posición en la que - continuando con el desarrollo mostrado en el primer diagrama - el punzón pasa por el punto muerto superior a una velocidad de rotación de 10 U/min.Figure 2: a diagram in which for the press again the rotation speed of the servo drive has been plotted over the position of the punch, where the press continues to rotate from a position in which - continuing the development shown in the first diagram - the punch passes through the top dead center at a rotation speed of 10 U/min.
En la figura 1 se muestra un diagrama D1 en el que para una prensa se ha trazado una velocidad de rotación DZ indicada en revoluciones por minuto de un servoaccionamiento sobre una posición ST de un punzón, en donde la prensa arranca desde una posición I en la que el punzón se encuentra en el punto muerto superior OT1. Desde la detención la velocidad de rotación DZ del servoaccionamiento se aumenta continuamente a 75 U/min, en donde en este sentido también se crea y se aumenta una energía cinética contenida en un sistema de masa alojado aguas abajo del servoaccionamiento. A partir de una posición II del punzón que se sitúa aproximadamente a 50 mm delante de su punto de retroceso o punto muerto inferior UT1 se mantiene la velocidad de rotación de 75 U/min. Durante un proceso de conformado UFP1 que comienza más o menos cuando el punzón 1,5 mm se encuentra delante de su punto muerto inferior UT1 y que termina más o menos cuando el punzón se encuentra más o menos a de 2,5 mm a 4,5 mm detrás de su punto muerto inferior UT1, la velocidad de rotación DZ disminuye de 75 U/min a 60 U/min en un 20 %, dado que para el proceso de conformado, además de la energía proporcionada por el servoaccionamiento también se requiere energía almacenada en el sistema de masa. A continuación, la velocidad de rotación DZ del servoaccionamiento sigue disminuyendo dado que con el empleo del servoaccionamiento tiene lugar una recuperación de energía para garantizar una ventana de tiempo suficiente para un transporte de piezas y un mantenimiento de la estampa. Durante la recuperación de energía el servoaccionamiento se hace funcionar como generador. Tan pronto como el transporte de piezas y el mantenimiento de la estampa finalizan, al sistema de masa a partir de una posición III del punzón - mucho antes de que este alcance de nuevo el punto muerto superior OT2 - mediante un aumento de la velocidad de rotación del servoaccionamiento se alimenta energía de nuevo.Figure 1 shows a diagram D1 in which for a press a rotation speed DZ indicated in revolutions per minute of a servo drive has been plotted on a position ST of a punch, where the press starts from a position I in the that the punch is at top dead center OT1. From stopping the rotation speed DZ of the servo drive is continuously increased to 75 U/min, where in this sense a kinetic energy contained in a mass system housed downstream of the servo drive is also created and increased. From a position II of the punch that is located approximately 50 mm in front of its return point or bottom dead center UT1, the rotation speed of 75 U/min is maintained. During a UFP1 forming process that begins approximately when the punch is 1.5 mm ahead of its dead center lower dead center UT1 and which ends more or less when the punch is approximately 2.5 mm to 4.5 mm behind its bottom dead center UT1, the rotation speed DZ decreases from 75 U/min to 60 U/min min by 20%, since for the forming process, in addition to the energy provided by the servo drive, energy stored in the dough system is also required. Subsequently, the rotation speed DZ of the servo drive continues to decrease since with the use of the servo drive, energy recovery takes place to guarantee a sufficient time window for transporting parts and maintaining the die. During energy recovery the servo drive is operated as a generator. As soon as the workpiece transport and die maintenance are completed, the system is grounded from a punch position III - long before the punch reaches the top dead center OT2 again - by increasing the rotation speed. Power is supplied to the servo drive again.
De manera correspondiente un segundo diagrama D2 mostrado en la figura 2 muestra como el punzón pasa por el punto muerto superior OT2 al comienzo de un segundo ciclo a una velocidad de rotación del servoaccionamiento de 10 U/min y con ello ya cargado de energía. En el segundo ciclo mostrado en la figura 2 el servoaccionamiento aumenta de nuevo el número de revoluciones a una velocidad de rotación de 75 U/min y aumenta en este sentido adicionalmente la energía cinética del sistema de masa. El desarrollo subsiguiente, adicional se asemeja al desarrollo adicional descrito en la figura 1. Alrededor del punto muerto inferior UT2 tiene lugar de nuevo una intensa disminución de la velocidad de rotación dado que el sistema de masa desprende energía. A continuación, la velocidad de rotación sigue descendiendo de nuevo mediante recuperación de energía y aumenta de nuevo para que el punzón recorra el punto muerto superior OT3 a una velocidad de rotación del servoaccionamiento de 10 U/min. Correspondingly, a second diagram D2 shown in Figure 2 shows how the punch passes through the top dead center OT2 at the beginning of a second cycle at a servo drive rotation speed of 10 U/min and thus already loaded with energy. In the second cycle shown in FIG. 2, the servo drive again increases the number of revolutions to a rotation speed of 75 U/min and in this sense additionally increases the kinetic energy of the mass system. The subsequent further development resembles the further development described in FIG. 1. Around the bottom dead center UT2 a sharp decrease in the rotation speed takes place again as the mass system releases energy. Then, the rotation speed continues to decrease again by energy recovery and increases again so that the punch travels through the top dead center OT3 at a servo drive rotation speed of 10 U/min.
Lista de referencias:Reference list:
D1 primer diagramaD1 first diagram
D2 segundo diagramaD2 second diagram
DZ velocidad de rotación del servoaccionamientoDZ servo drive rotation speed
OT1 punto muerto superior en el primer cicloOT1 top dead center in the first cycle
OT2 punto muerto superior en el segundo cicloOT2 top dead center in the second cycle
ST posición del punzónST punch position
UFP1 proceso de conformado en el primer cicloUFP1 forming process in the first cycle
UFP2 proceso de conformado en el segundo cicloUFP2 forming process in the second cycle
UT1 punto muerto inferior en el primer cicloUT1 bottom dead center in the first cycle
UT2 punto muerto inferior en el segundo cicloUT2 bottom dead center in the second cycle
I primera posición del punzón en el primer cicloI first position of the punch in the first cycle
II segunda posición del punzón en el primer cicloII second position of the punch in the first cycle
III tercera posición del punzón en el primer ciclo III third position of the punch in the first cycle
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