DE1121571B - Einrichtungen an Metallstrangpressen zum Messen und Regeln der Presstempelgeschwindigit - Google Patents

Description

• Einrichtungen an Metallstrangpressen zum Messen und Regeln der Preßstempelgeschwindigkeit Bekanntlich ist die Preßstempelgeschwindigkeit von Metallstrang- und Rohrpressen während des Preßvorganges infolge des unterschiedlichen Umformungswiderstandes des Preßgutes während des Preßhubes verschieden groß. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Struktur und Oberfläche des Stranges ist jedoch eine dem zu verpressenden Material angepaßte, bestimmte Preßgeschwindigkeit einzuhalten.
• Häufig ist es nicht möglich, die Austrittsgeschwindigkeit des Stranges direkt zu messen. Es wurde deshalb die Preßstempelgeschwindigkeit gemessen und die Stranggeschwindigkeit aus dem Produkt von Preßstempelgeschwindigkeit und Verhältnis des Aufnehmerquerschnittes zum Querschnitt der Matrizenöffnung errechnet.
• Man hat versucht, die Preßstempelgeschwindigkeit zu messen, indem die lineare Bewegung in eine rotierende Bewegung umgeformt wurde.
• So wurde die Strangbewegung bereits als Drehbewegung auf eine Lochscheibe übertragen, die als Lichtschranke einen Lichtstrahl in von einem Frequenzmesser angezeigte Lichtimpulse umformt. Auch wurde erwogen, Tachometermaschinen oder ähnliche rotierende Geber über Zahnstange und Ritzel an den Preßstempel anzuschließen. Diese Vorrichtungen würden aber versagen, sobald sehr kleine Preßgeschwindigkeiten zu messen sind, da infolge des Stick-Slip-Effektes in dem zu verpressenden Material der Preßstempel starken Stößen ausgesetzt ist.
• Dieser Stick-Slip-Effekt tritt immer dann auf, wenn das Material geschert wird und senkrecht zur Scherrichtung ein sehr hoher Druck herrscht. Wie gemessen worden ist, wechseln beim Pressen mit kleiner Durchschnittsgeschwindigkeit Stillstand und Sprünge, d. h. kurz andauernde Preßgeschwindigkeiten, einander ab. Im Übergang vom Stillstand zum Sprung treten sehr hohe Beschleunigungen auf. Da rotierende Geber aller Art aber zur Übersetzung der linearen in eine rotierende Bewegung Zahntriebe bzw. Getriebe benötigen, wird bei Übertragung der Preßstempelbewegung infolge des unvermeidbaren Zahnspiels in den Getrieben die Messung verfälscht.
• Man hat ebenfalls versucht, die lineare Bewegung des Preßstempels direkt zur Messung der Preßstempelgeschwindigkeit zu erfassen. Beispielsweise sind Pressen bekannt, bei denen eine Zahnstange mit dem Preßstempel starr verbunden ist. Die Zahnstange überschleift beim Bewegen des Preßstempels eine Kontaktfeder, die den Erregerstromkreis eines Relais abwechselnd öffnet und schließt, wodurch ein Kondensatorkreis fortwährend aufgeladen und entladen wird. Ein über einen Glättungskreis angeschlossenes Meßinstrument zeigt einen der Preßstempelgeschwindigkeit proportionalen Ausschlag an. Für die Erfassung geringer Stempelgeschwindigkeiten müßte die Zahnstange so fein unterteilt werden, daß eine mechanische Abtastung der Zahnlücken durch die Kontaktfeder zum Schließen des Entladestromkreises nicht mehr möglich ist, während der Kontaktgeber bei größerer Stempelgeschwindigkeit der Schalthäufigkeit bei enger Zahnteilung nicht zu folgen vermag.
• Auch ist bereits vorgeschlagen worden, an dem Preßstempel eine Leiste zu befestigen, auf die ein Tonband aufgebracht ist, das mit einer bestimmten Frequenz bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit bespielt wurde. Dem Tonband bzw. der das Tonband tragenden Leiste wird ein ortsfest angeordneter Tastkopf zugeordnet, der die in Abhängigkeit von der Preßstempelgeschwindigkeit erzeugten Schwingungen einem Frequenzmesser zuführt. Die Verwendung von Tonbändern zum Messen der Preßgeschwindigkeit ist jedoch nur dann möglich, wenn die niedrigste Preßgeschwindigkeit im Bereich der zulässigen Abfragegeschwindigkeit bis zu 4,75 m je Sekunde liegt. Wird diese Geschwindigkeit unterschritten, so wird der Wert für und damit die Amplitude des Signals so gering, daß schließlich kein Impuls mehr zustande kommt, da die Feldänderung pro Zeiteinheit mit abnehmender Bandgeschwindigkeit immer geringer wird.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Stempelgeschwindigkeit unabhängig von den hohen positiven und negativen, durch den Stick-Slip-Effekt . bedingten Beschleunigungen über einen großen Geschwindigkeitsbereich, beispielsweise von 0,5 bis 125 mm je Sekunde, mit einer Mindestgenauigkeit von ± 2 %, bei kleinster Geschwindigkeit gemessen werden kann. Das Vorhandensein von Bewegungen soll möglichst bis herab zu einer Geschwindigkeit von 1 mm je Minute noch erkennbar sein.
• Zur Lösung der Aufgabe wird aus den angegebenen Gründen von einem linearen Geber ausgegangen. Als Geber kann z. B. ein in Preßrichtung verschiebbarer Strichgitterstab mit ihm zugeordneter Lichtquelle und Fotozelle benutzt werden. Der lineare Geber mit Strichgitterstab und Fotozelle kann auch durch einen anderen annähernd masselosen, linearen Geber ersetzt werden,.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Geber Teil eines digitalen Wegmeßgerätes ist, das die in gleichen Zeiteinheiten zurückgelegten Stempelwege mißt und anzeigt und/oder durch Vergleich der Istwerte mit dem Sollwert die Regelabweichung für die Geschwindigkeitsregelung bildet.
• Erst durch die Verwendung eines digitalen Wegmeßgerätes, das weitgehend masselos ist und die lineare Bewegung ohne weitere mechanische Mittel trägheitslos in Meßfnpulse umsetzt und in kleinen Intervallen die jeweilige Preßgeschwindigkeit mißt und als Zahlenwert anzeigt, ist es möglich, den Istwert dauernd mit dem Sollwert zu vergleichen und bei Geschwindigkeitsabweichungen den Istwert auf den Sollwert einzuregeln. Außerdem gestattet das digitale Wegmeßgeräteinen geforderten breiten Meßbereich der Preßgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis etwa 125 mm je Sekunde stufenlos zu erfassen. Diese Vorteile bedeuten einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber den bisher verwendeten Einrichtungen zum Messen der Preßgeschwindigkeit.
• Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung besteht der Geber aus dem von dem Stempelträger bewegten und einem am Gegenhalter der Presse befestigten Teil. Am Preßzylinder ist ein digitales Druckmeßgerät angeordnet, das die Druckänderungen dem Wegmeßgerät als Korrekturgröße zuführt.
• Der von dem Preßstempel bewegte Geberteil ist vorzugsweise derart angeordnet, daß er, lose geschoben, nur in Arbeitsrichtung des Preßstempels mitgenommen wird, so daß die infolge des Stick-Slip-Effektes beim Pressen auftretenden Rückstöße des Preßstempels das Meßergebnis nicht verfälschen.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
• Mit 1 ist der Preßzylinder, mit 2 der Aufnehmer und mit 3 sind Zuganker bezeichnet, die den Preßzylinder 1 mit dem Aufnehmer 3 verbinden. Im Preßzylinder 1 ist der Preßkolben 4 geführt, der mit dem Preßstempe15 verbunden ist. Am Preßstempel5 ist ein Anschlag 6 befestigt, der sich gegen ein frei verschiebbares Strichgitter 7 legt. Das Strichgitter 7 liegt in einer Führung 8, die mit dem Aufnehmer 2 fest verbunden ist. Auf der einen Seite des Strichgitters 7 ist eine Lichtquelle 9 und ihr gegenüber auf der anderen Seite des Strichgitters eine Fotozelle 10 angeordnet.
• Vom Preßstempel 5 wird der Anschlag 6 mitbewegt und verschiebt das Strichgitter 7 entsprechend der Preßstempelgeschwindigkeit. Das Strichgitter 7 ist ein Stab mit lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen, hintereinanderliegenden Feldern. Durch sein Verschieben gegen die ebenso ausgebildete, unverschiebbare Führung 8 werden Lichtimpulse erzeugt, welche die Fotozelle 10 in elektrische Impulse umwandelt. Diese Impulse werden in einem Verstärker V verstärkt und einem Zähler Z zugeführt. Dem Zähler Z ist ein Zeitnormal T zugeordnet, an dein das Zeitintervall einstellbar ist, nach welchem jewe$s die Anzahl der auf dem Weg des Preßstempels bzw. Strichgitters erzeugten Impulse an eine Anzeigevorrichtung A gegeben wird. Um aus der Wegmessung unmittelbar die Geschwindigkeit des Preßstempels 5 ablesen zu können, wird als Zeitnormal ein dekadischer Wert gewählt (beispielsweise 0,1 Sekunde). Die Impulsfolge wird beispielsweise über ein (nicht dargestelltes) Zeittor des Zählers unterbrochen, für das eingestellte Zeitintervall die ermittelte Impulszahl angezeigt, die Rückstellung des Zählers Z und die Löschung der Anzeige A eingeleitet und für das nächste Zeitintervall der gleiche Vorgang eingeleitet.
• Um das in der Anzeige A zahlenmäßig dargestellte Ergebnis den tatsächlichen Verhältnissen entsprechend zu erfassen, wird über eine Meßeinrichtung D die Druckänderung im Preßzylinder 1 erfaßt und als Zahlenwert in der Anzeigevorrichtung A berücksichtigt. Da der jeweilige Preßdruck bzw. seine Änderung ein Maß für die jeweilige Länge bzw. Längenänderung des Preßstempels 5 ergibt, so läßt sich durch die Erfassung der Druckmeßergebnisse in der Anzeige das durch Längenänderungen des Stempels verfälschte Ergebnis der Geschwindigkeitsmessung berichtigen.
• Der an die Anzeigenvorrichtung A gegebene Zahlenwert wird gleichzeitig einem Speicher Sp zu- geführt und mit dem Sollwert S für die gewünschte Preßstempelgeschwindigkeit verglichen. Der Differenzwert aus Sollwert und Istwert ergibt die Regelabweichung R, die durch Änderung des Preßdruckes in dem Preßzylinder 1 die Vorschubbewegung des Preßstempels 5 regelt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung an Metallstrangpresseg .zum Messen und Regeln der Preßstempelgewhm.indigkeit mit einem Geber, dessen Teile linzrelativ zueinander, abhängig von der Vorschub&wegung des Preßstempels bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (7 bis 10) Teil eines digitalen Wegmeßgerätes ist, welches die in gleichen Zeiteinheiten zurückgelegten Stempelwege mißt und anzeigt und/oder durch Vergleich der Istwerte mit dem Sollwert die Regelabweichung für die Preßgeschwindigkeitsregelung bildet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber des digitalen Wegmeßgerätes aus dem vom Stempelträger bewegten und einem am Gegenhalter befestigten Teil besteht und am Preßzylinder ein digitales Druckmeßgerät (D) angeordnet ist, das die Druckänderungen im Preßzyhnder dem Wegmeßgerät als Korrekturgröße zuführt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßstempel (5) den von ihm bewegten Geberteil (7) lose anliegend schiebt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 655 290; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1723 529; britische Patentschriften Nr. 563 893, 655 005; »Industrie-Anzeiger«, Essen, Nr. 1, 4. Januar 1955, S. 5; »Archiv für das Eisenhüttenwesen«, 30. Jahrgang, H. 8, August 1959, S. 513.