JP2022533131A

JP2022533131A - 成形機の金型を冷却潤滑するためのスプレーヘッド

Info

Publication number: JP2022533131A
Application number: JP2021568234A
Authority: JP
Inventors: ロスバッハ・アクセル; カラカス・エルデム; ブレンナー・アンドレアス
Original assignee: エス・エム・エス・グループ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2022-07-21
Also published as: EP3969198B1; EP3969198A1; US20240024905A1; WO2020229682A1; DE102019207163A1

Abstract

本発明は、成形機（ＵＭ）の下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）を冷却潤滑するためのスプレーヘッド（ＳＫ）であって、スプレーヘッド（ＳＫ）が、２つの作動工程の間で、下型（ＵＧ）と上型（ＯＧ）の間の作業スペース内に導入可能であり、スプレーヘッド（ＳＫ）が、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）を備えるものに関する。スプレーヘッドは、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の熱画像を撮影するための熱画像カメラ（ＫＵ，ＫＯ）を備える。更に、前記スプレーヘッド（ＳＫ）を有する冷却装置を備えた成形機（ＵＭ）を説明する。加えて、成形方法を提供する。

Description

本発明は、成形機の下型及び／又は上型を冷却潤滑するためのスプレーヘッドと、このようなスプレーヘッドを備えた冷却装置と、このような冷却装置を備えた成形機と、成形方法に関する。

独国特許出願公開第１０２０１５１１４２０２号明細書から、型鍛造プレスの形態の下型と上型を備える成形機の少なくとも１つの金型を冷却潤滑するためのスプレーヘッドが公知であるが、このスプレーヘッドは、２つの作動工程の間で、下型と上型の間の作業スペース内に導入され、少なくとも１つの２成分ノズルを支持し、この２成分ノズルは、冷却潤滑をするためにスプレー剤とスプレー空気から成る混合物を金型に噴霧し、少なくとも１つの供給通路と接続され、この供給通路を介して、制御流体、混合物、スプレー剤又はスプレー空気が２成分ノズルに供給可能で、この供給通路は、スプレーヘッド下部までに達し、このスプレーヘッド下部は、供給ポートを支持し、この供給ポートが、供給通路と接続されている。公知のスプレーヘッドの少なくとも１つの２成分ノズルは、一体的に形成されたノズル本体を備える。

西独国特許出願公開第１９６４８７０８号明細書には、成形機の少なくとも１つの金型を冷却潤滑するための装置が記載されているが、この金型は、彫刻もしくは型の形態の複数の個別型から成る。個別型が工作物から解放されている時に、個別型内にスプレーノズルが進入することができる。公知の成形機の個別型毎に、冷却剤供給装置の構成要素である複数のスプレーノズルが設けられている。冷却剤供給装置内で、各スプレーノズルに制御弁が付設され、これら制御弁は、制御ラインを介してコンピュータ設定機器に接続されている。更に、個別型が互いに向かって移動される領域外で側方に熱画像カメラが配置されている。熱画像カメラは、この熱画像カメラから見える工具の側もしくは面から、実値熱画像を記録するが、この実値熱画像は、工具のこの側もしくは面の各箇所を含む。機器内で、選択された箇所が、スプレーノズルを付設した測定箇所として評価される。スプレーノズルにより、個別型が、測定箇所において直接的又は間接的に冷却される。個別型の冷却が行なわれると、冷却剤供給装置は、個別型の作業領域から離間するように移動され、成形機の別の作動工程が行なわれるが、この作動工程では、熱い工作物が型内に挿入され、型内で成形される。

冷却潤滑をするための公知の装置によって、しばしば、熱的に最も負荷を受ける箇所での個別型の間接的な冷却しか可能でないことがわかった。

独国特許出願公開第１０２０１５１１４２０２号明細書西独国特許出願公開第１９６４８７０８号明細書

従って、公知の従来技術から始めて、本発明の根底にある課題は、型の熱的に最も負荷を受ける箇所のより適切な冷却を可能にする装置及び方法を提供することである。

本発明によれば、この課題は、主請求項及び副請求項の対象によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

成形機の下型及び／又は上型を冷却潤滑するためのスプレーヘッドを提案する。スプレーヘッドは、２つの作動工程の間で、下型と上型の間の作業スペース内に導入可能であり、下型及び／又は上型の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズルを備える。スプレーヘッドは、著しく多数の個々に制御可能なノズルを備えることもできる。ノズルの数を多く選択するほど、下型もしくは上型のそれぞれのノズルによって冷却される表面を小さく選択することができる。これは、それぞれの金型の異なる箇所を異なるように冷却することを可能にし得る。提案したスプレーヘッドは、スプレーヘッドが、下型及び／又は上型の熱画像を撮影するための熱画像カメラを備えること、を特徴とする。スプレーヘッドへの熱画像カメラの配置は、成形機の隣への熱画像カメラの側方配置に比して、下型及び／又は上型の熱画像の撮影を容易化する。更に、この配置は、スプレーヘッドの導入中に熱画像を撮影することを可能にし得る。従って、スプレーヘッドの導入前に熱画像を撮影するための待機時間は、回避することができる。スプレーヘッドの導入中に連続的に金型の熱画像を撮影することも考えられる。このようにして、必要に応じて、金型の局所的な表面温度の時間的変化を確定することもできる。

スプレーヘッドの第１の実施形態では、個々に制御可能なノズルが、一体的なアッセンブリとして形成されている。特に、個々に制御可能なノズルと、冷却流体又は冷却流体混合物をノズルに供給可能な供給通路は、一体的なアッセンブリとして形成することができる。このようにして、接続箇所でのリークを回避することができる。

更に、個々に制御可能なノズルと、冷却流体又は冷却流体混合物をノズルに供給可能な供給通路と、熱画像カメラ用の収容部は、一体的なアッセンブリとして形成することができる。これにより、スプレーヘッドの製造時には既に、冷却潤滑をするためのノズルに対する熱画像カメラの位置は、固定設定することができる。

提案した一体的なアッセンブリは、特に、３Ｄプリントによって製造することができる。アッセンブリを製造するための３Ｄプリントの使用は、より軽いスプレーヘッドを生じさせるが、このスプレーヘッドは、その僅かな質量に基づいて、より簡単かつより迅速に作業スペース内に導入し、再び作業スペースから取り出すことができる。加えて、３Ｄプリントは、下型及び／又は上型の形状の変更へのスプレーヘッドの適合を単純化する。

更に、前記スプレーヘッド以外に、熱画像に依存して個々に制御可能なノズルの個々のスプレー時間を決定するための制御ユニットを備える冷却装置を提案する。スプレー時間は、特に、スプレー過程後にできるだけ均一な表面温度が支配するように選択することができる。例えば、下型及び／又は上型の非常に高音の箇所は、他の領域よりも強く冷却することができる。できるだけ均一な表面温度は、下型及び上型の寿命に有利に作用し得る。同様に、必要に応じた個々のスプレー時間に基づいて、全スプレー剤消費量を低減することができる。

冷却装置の制御ユニットは、熱画像を記憶するためのメモリを備えることができる。これは、複数の作業サイクルにわたる成形プロセスの連続的な監視を可能にし、これにより、下型及び／又は上型がもはや利用可能でなくなる前に、欠陥が検知可能になる。同様に、連続的に収集された熱画像に基づいて、金型形状を改善することも考えられる。

前記冷却装置と、下型と、上型を備えた成形機は、従来の成形機に比して、より短いサイクルタイムを可能にし得る。更に、摩耗プロセスのより良好な評価に基づいて下型及び／又は上型をより長く使用することができ、成形機の停止時間を短縮することができる。

更に、周期的に、・工作物が、下型と上型の間でプレスされ、・工作物が、成形機から排出され、・下型及び／又は上型の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズルと、下型及び／又は上型の熱画像を撮影するための熱画像カメラを備えたスプレーヘッドが、下型と上型の間の作業スペース内に導入され、・下型及び／又は上型の熱画像が撮影され、・熱画像に基づいて、個々に制御可能なノズルの個々のスプレー時間が決定され、・スプレーノズル（ＤＵ，ＤＯ）によって、個々に決定されたスプレー時間の間、下型及び／又は上型の金型表面の箇所が冷却潤滑され、・次の工作物が、成形機に投入される成形方法を提案する。

個々のスプレー時間は、冷却潤滑後に下型及び／又は上型の均一な表面温度が得られるように、特に熱画像の最大値に基づいて決定することができる。

方法に関連する利点に関しては、スプレーヘッド、冷却装置及び成形機に関して述べたことを参照されたい。

以下で、本発明を、実施例により詳細に説明する。

スプレーヘッドを備えた成形機

図１には、下型ＵＧ及び上型ＯＧを備えた成形機が図示されているが、これら型の間で、工作物をプレスすることができる。成形機ＵＭの開放した作業スペースＡＲ内に、スプレーヘッドＳＫが進入している。スプレーヘッドは、下型ＵＧの表面を冷却潤滑するための複数のノズルＤＵと、上型ＯＧを冷却するための複数のノズルＤＯを備える。ノズルＵＧ及びＯＧは、それぞれ個々に制御可能である。

示した実施例では、スプレーヘッドＳＫは、更に２つの熱画像カメラＫＵ及びＫＯを備え、これら熱画像カメラによって、下型ＵＧもしくは上型ＯＧの表面の熱画像を撮影することができる。

図１に示したスプレーヘッドの場合、個々に制御可能なノズルＤＵ及びＤＯ、冷却流体又は冷却流体混合物をノズルに供給可能な供給通路（図示してない）及び熱画像カメラ（ＫＵ，ＫＯ）用の収容部が、一体的なアッセンブリとして形成されている。この場合、一体的なアッセンブリは、３Ｄプリントプロセスによって製造された。

冷却装置は、熱画像カメラＫＵと熱画像カメラＫＯによって撮影された熱画像に基づいて個々に制御可能なノズルＤＵ及びＤＯ用の個々のスプレー時間を決定可能な制御ユニットＫＥを備える。このようにして、特に、下型及び／又は上型の高温の箇所を、熱的にそれ程負荷を受けない箇所よりも長く冷却することができ、従って金型の寿命を延長することができる。

制御ユニットは、更に、成形機の複数の作業サイクルにわたって熱画像及び／又は計算したスプレー時間を記憶し得るメモリを備えることができる。これは、偏差を早期に検知し、成形機の停止時間を低減することを可能にし得る。

西独国特許出願公開第１９６４８７０８号明細書には、成形機の少なくとも１つの金型を冷却潤滑するための装置が記載されているが、この金型は、彫刻もしくは型の形態の複数の個別型から成る。個別型が工作物から解放されている時に、個別型内にスプレーノズルが進入することができる。公知の成形機の個別型毎に、冷却剤供給装置の構成要素である複数のスプレーノズルが設けられている。冷却剤供給装置内で、各スプレーノズルに制御弁が付設され、これら制御弁は、制御ラインを介してコンピュータ設定機器に接続されている。更に、個別型が互いに向かって移動される領域外で側方に熱画像カメラが配置されている。熱画像カメラは、この熱画像カメラから見える工具の側もしくは面から、実値熱画像を撮影するが、この実値熱画像は、工具のこの側もしくは面の各箇所を含む。機器内で、選択された箇所が、スプレーノズルを付設した測定箇所として評価される。スプレーノズルにより、個別型が、測定箇所において直接的又は間接的に冷却される。個別型の冷却が行なわれると、冷却剤供給装置は、個別型の作業領域から離間するように移動され、成形機の別の作動工程が行なわれるが、この作動工程では、熱い工作物が型内に挿入され、型内で成形される。

特開２０１５－１５０６１７号公報は、成形機の下型及び／又は上型を冷却潤滑するためのスプレーヘッドを開示するが、スプレーヘッドは、２つの作動工程の間で、下型と上型の間の作業空間内に導入可能である。スプレーヘッドは、下型及び／又は上型の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズルを備える。更に、スプレーヘッドは、下型及び／又は上型の熱画像を撮影するための熱画像カメラを装備されている。

独国特許出願公開第１０２０１００１４９５２号明細書は、周期的に、工作物が、成形機の下型と上型の間でプレスされる、成形方法を開示する。工作物は、引続き成形機から排出され、スプレーヘッドは、下型及び／又は上型の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズルを備える。下型及び／又は上型の熱画像を撮影するための熱画像カメラは、下型と上型の間の作業空間内に導入され、下型及び／又は上型の熱画像が撮影される。熱画像に基づいて、個々に制御可能なノズルの個々のスプレー時間が決定される。スプレーノズルと個々に決定されたスプレー時間によって、下型及び／又は上型の金型表面の箇所が冷却潤滑される。引続き、次の工作物が成形機に投入される。

独国特許出願公開第１０２０１５１１４２０２号明細書西独国特許出願公開第１９６４８７０８号明細書特開２０１５－１５０６１７号公報独国特許出願公開第１０２０１００１４９５２号明細書

冷却装置の制御ユニットは、熱画像を記憶するためのメモリを備えることができる。これは、複数の作業サイクルにわたる記憶された熱画像に基づく成形プロセスの連続的な監視を可能にし、これにより、下型及び／又は上型がもはや利用可能でなくなる前に、欠陥が検知可能になる。同様に、連続的に収集された熱画像に基づいて、金型形状を改善することも考えられる。

以下で、本発明を、実施例により詳細に説明する。

スプレーヘッドを備えた成形機

Claims

成形機（ＵＭ）の下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）を冷却潤滑するためのスプレーヘッド（ＳＫ）であって、スプレーヘッド（ＳＫ）が、２つの作動工程の間で、下型（ＵＧ）と上型（ＯＧ）の間の作業スペース（ＡＲ）内に導入可能であり、スプレーヘッド（ＳＫ）が、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）を備えるものにおいて、
スプレーヘッド（ＳＫ）が、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の熱画像を撮影するための熱画像カメラ（ＫＵ，ＫＯ）を備えること、を特徴とするスプレーヘッド（ＳＫ）。
個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）が、一体的なアッセンブリとして形成されていること、を特徴とする請求項１に記載のスプレーヘッド（ＳＫ）。
個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）と、冷却流体又は冷却流体混合物をノズル（ＤＵ，ＤＯ）に供給可能な供給通路が、一体的なアッセンブリとして形成されていること、を特徴とする請求項２に記載のスプレーヘッド（ＳＫ）。
個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）と、冷却流体又は冷却流体混合物をノズルに供給可能な供給通路と、熱画像カメラ（ＫＵ，ＫＯ）用の収容部が、一体的なアッセンブリとして形成されていること、を特徴とする請求項２に記載のスプレーヘッド（ＳＫ）。
一体的なアッセンブリが、３Ｄプリントによって製造されたアッセンブリであること、を特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載のスプレーヘッド（ＳＫ）。
請求項１～５のいずれか１項に記載のスプレーヘッド（ＳＫ）を備えた冷却装置において、
冷却装置が、熱画像に依存して個々に制御可能なノズルの個々のスプレー時間を決定するための制御ユニット（ＫＥ）を備えること、を特徴とする冷却装置。
制御ユニット（ＫＥ）が、熱画像を記憶するためのメモリを備えること、を特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
請求項６又は７に記載の冷却装置と、下型（ＵＧ）と、上型（ＯＧ）を備えた成形機（ＵＭ）。
周期的に、
・工作物が、成形機（ＵＭ）の下型（ＵＧ）と上型（ＯＧ）の間でプレスされ、
・工作物が、成形機（ＵＭ）から排出され、
・下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の金型表面の異なる箇所を冷却潤滑するための少なくとも２つの個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）と、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の熱画像を撮影するための熱画像カメラ（ＫＵ，ＫＯ）を備えたスプレーヘッド（ＳＫ）が、下型（ＵＧ）と上型（ＯＧ）の間の作業スペース（ＡＲ）内に導入され、
・下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の熱画像が撮影され、
・熱画像に基づいて、個々に制御可能なノズル（ＤＵ，ＤＯ）の個々のスプレー時間が決定され、
・スプレーノズル（ＤＵ，ＤＯ）によって、個々に決定されたスプレー時間の間、下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の金型表面の箇所が冷却潤滑され、
・次の工作物が、成形機（ＵＭ）に投入される
成形方法。
個々のスプレー時間は、冷却潤滑後に下型（ＵＧ）及び／又は上型（ＯＧ）の均一な表面温度が得られるように、熱画像の最大値に基づいて決定されること、を特徴とする請求項９に記載の成形方法。