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Feinsteuerung an einer hydraulischen Schmiedepresse mit Treibapparat
Die Erfindung bezieht sich auf eine Feinsteuerung für die Pendelhubbewegung des
Oberwerkzeugträgers einer elektrohydraulischen Freiformschmiedepresse mit Kurbeltreibapparat
und unter ständigem, nachladbarem Akkumulatordruck stehenden Rückzügen, mit einem
mechanisch schaltbaren, zwischen Pressenzylinder und Akkumulator angeordneten Ein-und
Auslaßventil für die Pendelhub-Höhenverlagerung zur Grundeinstellung auf Schmiedehöhe
und einer automatischen, während des Schmiedebetriebes von der Oberwerkzeugträgerstellung
abgeleitetenZusatzsteuerung für die Schmiedemaßeinhaltung.
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Hydraulische Pressen mit Treibapparat, insbesondere mit Kurbeltreibapparat,
arbeiten in der Weise, daß eine vom Treibapparat zu hin- und hergehender Bewegung
gezwungene Flüssigkeitsmenge auf den Preßzylinder einwirkt, so daß dieser dem Preßkolben
ohne Zuhilfenahme einer Steuerung eine Pendelbewegung im Takte des Treibapparates
und gegen den konstant wirkenden Rückzug erteilt. Diese Pressen können daher mit
außerordentlich hohen Hubzahlen arbeiten und eignen sich wegen des gleichbleibenden
Hubes besonders zum Aussehmieden von Wellen und Stangen.
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Um eine Verlagerung des Pendelhubes nach oben bzw. nach unten zwecks
Anpassung an das jeweils vorgegebene Schmiedemaß herbeizuführen, wird eine Verkleinerung
oder Vergrößerung des pendelnden Flüssigkeitsvolumens dadurch vorgenommen, daß über
eine Steuerung ein Teil des Betriebsdruckmittels abgelassen oder aus einem Akkumulator
zugeführt wird.
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Soll der Pendelhub nach unten verlagert werden, so wird dem Preßzylinder
durch ein Ventil der Steuerung Druckmittel aus dem Akkumulator zugeführt, umgekehrt
läßt man zu einer Verlagerung des Pendelhubes nach oben durch ein Ventil der Steuerung
aus dem Pressenzylinder eine entsprechende Menge in den Sammelbehälter entweichen.
Diese Maßnahmen werden gewöhnlich nach Sicht manuell und außerhalb des eigentlichen
Arbeitshubes vorgenommen.
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Die erreichbare Genauigkeit des Schmiedemaßes ist nüt einer in Frage
stehenden Schmiedepresse außerordentlich groß, solange keine wesentliche Temperaturabnahme
des Schmiedestückes während der Schmiedearbeit eintritt. Bei Temperaturabnahme wächst
nämlich der Verformungswiderstand an und hat eine stärkere Auffederung der Presse
sowie eine höhere Kompression des Druckmittels zur Folge, so daß der Obersattel
das vorgesehene Schmiedemaß nicht mehr vollkommen erreicht. Eine Unterschreitung
des Schmiedemaßes infolge der kinetischen Energie der bewegten Massen tritt bei
einer elektrohydraulischen Schmiedepresse mit Kurbeltreibapparat praktisch nicht
ein. Schon wegen des Kubeltriebes ist bei einer derartigen Presse die Sattelgeschwindigkeit
am Ende des Arbeitshubes Null.
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Bei hydraulischen Schmiedepressen, die nicht mit Hilfe eines Kurbeltreibapparates
betrieben werden, muß hingegen der volle Zulaufquerschnitt für das Druckmittel gesperrt
werden, um jeden weiteren Preßweg zu verhindern, da entweder der Akkumulator- oder
der Pumpendruck dahintersteht. Dies läßt sich nicht mit genügender Genauigkeit erreichen,
so daß mit einem überlauf zu rechnen ist, der außerdem je nach Art der Schmiedearbeit
in ungleicher Größe auftritt und daher nur schwierig oder gar nicht vollkommen kompensierbar
ist.
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Im Gegensatz dazu gibt es einen vergleichbaren Nachlauf bei Pressen
mit einem Kurbeltreibapparat nicht. Im Augenblick der Umsteuerung ist die sekundliche
Zulaufmenge bei einer solchen Presse bereits sehr nahe Null.
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Eine Schmiedepressensteuerung anzuwenden, wie sie bei nicht mit Kurbeltreibapparat
betriebener, hy-
draulischer Schmiedepresse bereits bekannt ist, bei der der
überlauf digital erfaßt und angezeigt wird, bedeutet für die praktische Durchführbarkeit,
daß zunächst einmal ein Fehler beim Steuern gemacht wird, damit auf diese Weise
die Menge an Betriebsdruckmittel für den Feinsteuerungsvorgang ermittelt wird; denn
diese Menge kennt der Pressenführer vorher nicht.
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Bei der bekannten Steuerung wird das Maß der vorhandenen überschreitung
über den unteren Umschaltpunkt hinaus gemessen und angezeigt. Der Pressenführer
kann dadurch erst das tatsächliche Schmiedemaß mit dem vorgegebenen Maß vergleichen
und gegebenenfalls den unteren Umschaltpunkt für die folgenden Hübe verlegen.
Bei
der hydraulischen Freiformschmiedepresse mit Kurbeltreibapparat hingegen gibt es
aber eine vergleichbare Oberschreitung und Korrektur des Schmiedemaßes nicht. Um
ein genaues Schmiedemaß bei dieser Pressenart zu gewährleisten, also um das Atmen
der Maschine oder die etwaigen Undichtheiten, z. B. der Ventile, zu korrigieren,
ist vorgeschlagen worden, die Drückmittelnachregelung automatisch auszuführen bzw.
eine von der Stellung des beweglichen Werkzeugträgers abgeleitete Steuerung vorzusehen,
die unmittelbar mit der Hubverlagerung oder mit einer zusätzlichen Steuerung verknüpft
ist.
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Bei diesen Vorschlägen ist nicht daran gedacht worden, eine erforderliche
Druckmittelmenge während des Pendelhubes zu- und abzuspritzen, um dadurch den Pendelhub
selbsttätig bei sich änderndem Schmiedewiderstand während der Schmiedearbeit auf
ein gleichbleibendes Schmiedemaß einzustellen.
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Nach dem Gedanken der Erfindung wird im Falle des sich ändernden Schmiedewiderstandes
eine erforderliche Druckmittelmenge während des Pendelhubes zu- und abgespritzt.
Der genannte Gedanke wird erfindungsgemäß dadurch verwirklicht, daß mit einer das
Schmiedemaß überlaufenden Pendelhublage gearbeitet wird und daß durch ein zusätzliches
Ein- und Auslaßventil bei Erreichen des Schmiedemaßes der Pendelhub durch Ablassen
von Betriebsmittel abgebrochen wird und durch Einlassen der gleichen Betriebsmittelmenge
kurz vor dem oberen Umkehrpunkt die Ausgangslage des Pendelhubes wiederhergestellt
wird.
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Der untere Umschaltpunkt ist nur um den benötigten Korrekturbereich
aus dem unteren Umkehrpunkt herausverlegt, daher ist auch das M V2 außer-2 ordentEch
klein. Der untere Umkehrpunkt des durch den Kurbeltreibapparat gegebenen Pendelhubes
des Obersattels wird etwas tiefer gelegt, als es dem Schmiedemaß entsprechen würde.
Jedoch wird bei Erreichen des Schmiedemaßes ein Auslaßventil geöffnet, so daß keine
überschreitung des Schmiedemaßes eintritt; d. h. ein korrigierendes Auslaßventil
wird geöffnet, wenn der Obersattel nahe am unteren Umkehrpunkt des Pendelhubes,
nämlich beim Schmiedemaß, angelangt ist.
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Die dabei hervorgerufene Verlagerung des Pendelhubes nach oben wird
in ähnlicher Weise dadurch ausgeglichen, daß vorErreichen des oberenUmkehrpunktes
des Pendelhubes, der infolge der Hubverla-,erung höher gerückt wurde, ein Einlaßventil
geöffnet wird, durch welches die gleiche Flüssigkeitsmenge wieder aus dem Akkumulator
in das pendelnde Flüssigkeitsvolumen nachgefüllt wird, die bei der unteren Umkehr
abgelassen wurde.
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Um das zeitgerechte öffnen und Schließen der genannten zusätzlichen
Feinregulierventile herbeizuführen, wird bei der Bewegung des Obersattels in an
sich bekannter Weise eine Soll-Anzeigeskala benutzt und bei Erreichen des Schmiedemaßes
bzw. des ursprünglichen oberen Umkehrpunktes auf direktem mechanischem Wege oder
durch Kontaktgabe für elektrische Betätigung das Schalten der zusätzlichen Ventile
hervorgerufen.
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Bei elektrischer Betätigung öffnet beim Anfahren des dem Schmiedemaß
zugeordneten, unteren Kontaktes durch den Kontaktaeber das Auslaßventil gegen den
Sammelbehälter und verhindert dadurch ein weiteres Vorgehen des Obersattels, während
beim Anfahren des oberen Kontaktes durch den Kontaktgeber das Einlaßventil gegen
den Akkumulator öff-
net und dadurch ein weiteres Hochgehen des Obersattels
verhindert, indem Druckflüssigkeit vom Akkumulator bei noch zurückgehendem Kolben
des Treibapparates in dessen Zylinderraum nachströmt.
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Der korrigierende Schaltpunkt ist so weit vor dem unteren Umkehrpunkt
des nicht korrigierend gedachten Pendelhubes gelegt, daß er beim Anstieg des Betriebsdruckes
auf den höchstzulässigen Wert, d. h. bei größter Auffederung der Presse und
größter Kompression der Flüssigkeit, gerade noch berührt wird.
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Um exakt begrenzte Schmiedehübe zu erhalten, wird also im vorliegenden
Falle in bekannter Weise die Ist-Bewegung des Obersattels mit der Soll-Bewegung
verglichen, wobei ein auftretender Unterschied unmittelbar auf die Steuerung für
die zusätzlichen Feinregelventile wirkt, so daß die vorgewählte Schmiedehöhe eingehalten
und Abweichungen selbsttätig korrigiert werden.
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Die vom Obersattel bzw. Laufholm abhängige Umschaltung von Ventilen,
die entweder elektromechanisch oder rein mechanisch erfolgen kann, ist an sich bekannt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einer bevorzugten Ausführung
schematisch dargestellt.
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Mit 1 ist eine elektrohydraulisch betriebene Schmiedepresse
mit Kurbeltreibapparat dargestellt, die im wesentlichen aus dem Oberholm 2, dem
Unterholm 3, dem Antrieb 4, den Säulen 5, den Rückzügen
6, dem Laufholm 22, dem Obersattel 7 und dem Untersattel
8 besteht.
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Es handelt sich bei der Schmiedepresse um eine elektrohydraulische,
mit Hilfe eines Treibapparates betriebene Schmiedepresse. Unter dem Treibapparat,
insbesondere dem Kurbeltreibapparat9, ist eine ventillose Ein-Plunger-Pumpe zu verstehen,
die gewöhnlieh von einem Flektromotor über Getriebe und Kurbel ein- und auskuppelbar
angetrieben wird. Ein Akkumulator 10, der von einer kleinen Speisepumpe gefüllt
bzw. nachgeladen wird, liefert die für die fallweise Höhenverlagerung des Pendelhubes
des Obersattels und die für die Hubkorrekturen erforderliche Druckflüssigkeitsmenge
und setzt die Rückzüge 6 der Presse unter konstant wirkenden Druck. Die Rückzüge
sind über die Leitung 18 mit dem Akkumulator verbunden.
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In der Förderleitung ll', in welcher eine zunächst konstante Flüssigkeitsmenge
mit Hilfe des Kolbens des Treibapparates 9 zu hin- und hergehender Bewegung
gezwungen wird, mündet die Leitung 11, die mit Hilfe der Steuerung 21 über
ein Ventil 20 entweder mit dem Akkumulator 10 oder mit dem Sammelbehälter
19 verbunden oder schließlich geschlossen gehalten werden kann. Durch Betätigung
des Ventils 20 kann die zwischen dem Kolben des Treibapparates 9 und dem
Arbeitskolben im Zylinder 4 pendelnde Flüssigkeitsmenge vergrößert oder verkleinert
werden, wodurch die Höhenlage des Pendelhubes h des Obersattels 7 zwecks
Anpassung der Arbeitshöhe des Obersattels an die vorliegende Schmiedearbeit relativ
zum Untersattel 8 nach Bedarf verkleinert bzw. vergrößert wird.
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Das Ventil 20 wird gewöhnlich manuell bei 21 betätigt und dient der
Pendelhub-Höhenverlagerung bei ausgeschaltetem Treibapparat. Diese erfolgt zum Einrichten
auf das Schmiedemaß, worauf dann die an einer Sollwertskala 15 verstellbar
befestigten Ab-
nahmekontakte 16 (unterer und oberer
Abnahmekontakt 16u, 16o), die mit der Ventil-Feinsteuerung 14 des Korrekturventils
13 in Verbindnug stehen, ausgerichtet werden.
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Mit Hilfe dieser Feinsteuerung wird der Pendelhub gewissermaßen eingeschränkt,
um ihn unabhän-gig von der Größe der Auffederung der Presse und von der Höhe
der Kompression des Druckmediums abzubrechen. Zu diesem Zweck wird durch die ebenfalls
in die Förderleitung 11' mündende Leitung 12 zusätzlich Druckflüssigkeit
zu- bzw. abgeführt, sobald das Ventil 13 gegen den Akkumulator
10 bzw. gegen den Sammelbehälter 19 öffnet. Die Betätigung des Ventils
13 erfolgt jedesmal beim Anfahren des mit dem Laufholm 22 verbundenen Kontaktgebers
17 an die Abnahmekontakte 16u und 16o.
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Beim Anfahren des unteren Kontaktes 16u öffnet das Ventil
13 gegen den Sammelbehälter 19 und verhindert dadurch ein weiteres
Vorgehen des Obersattels 7, während beim Anfahren des oberen Kontaktes 16o
das Ventil 13 gegen den Akkumulator 10
öffnet und dadurch ein weiteres
Hochgehen des Obersattels 7 verhindert, indem Druckflüssigkeit vom Akkumulator
10 über die Leitung 11' bei noch zurückgehendem Kolben des Treibapparates
9 in dessen Zylinderraum nachströmt.
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Die Kontakte 16, die um ein festes Maß h- Ah
voneinander
entfernt angeordnet sind, werden auf der Sollwertskala 15 so eingestellt,
daß der untere Kontakt 16u dem gewünschten Schmiedemaß, entspricht.
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Da der Abstand der Kontakte geringer ist als der Pendelhub h, müssen
bei jedem Pendelhub sowohl der obere als auch der untere Kontakt von dem Kontaktgeber
17 angefahren werden. Durch das Anfahren des oberen Kontaktes, das wegen
der vorher abgespritzten Flüssigkeitsmenge eintreten muß, wird eine genügende Flüssigkeitsmenge
wieder zugeführt, die eine Hubverlagerung nach unten erzeugt, die ausreicht,
um auch bei starker Auffederung der Presse und gleichzeitig -erhöhter Kompression
des Pendelvolumens noch das Anfahren des unteren Kontaktes zu gewährleisten. Sonüt,
wird das eingestellteSchmiedemaß beijedemPendelhub mitSicherheit eingehalten.