DE9116370U1

DE9116370U1 - Device for operating a press system

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Publication number: DE9116370U1
Application number: DE9116370U
Authority: DE
Original assignee: Pahnke Engineering GmbH and Co KG
Current assignee: Pahnke Engineering GmbH and Co KG
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2001-09-28

Description

Dr.-lng. Reimar König ■ Dipl.-Ing. KlausDr.-lng. Reimar König ■ Dipl.-Ing. Klaus

Wilhelm-Tell-Str. 14 4OOD Düsseldorf 1 Tel. OP11-33 7O 2G PatentanwälteWilhelm-Tell-Str. 14 4OOD Düsseldorf 1 Tel. OP11-33 7O 2G Patent Attorneys

G 91 16 370.6 23.Okt. 1992 G 91 16 370.6 23.Oct. 1992

39 463 B39 463 B

Pahnke Engineering GmbH & Co. KG,
Vogelsanger Weg 111, 4000 Düsseldorf 30Pahnke Engineering GmbH & Co. KG,
Vogelsanger Weg 111, 4000 Düsseldorf 30

"Presse""Press"

Die Erfindung betrifft eine Presse, insbesondere eine Schmiedepresse, mit einem hydraulischen Antriebs- und Steuersystem und mindestens einem Schmiedemanipulator.The invention relates to a press, in particular a forging press, with a hydraulic drive and control system and at least one forging manipulator.

Aus der DE-PS 25 03 143 ist eine schnell arbeitende Schmiedepresse bekannt, die durch stufenlos regelbare, förderstromumkehrbare Pumpen mit einer kontrollierten, in den Umschaltphasen sinusförmigen Arbeitsbewegung angetrieben wird (modifizierter Sinusantrieb). Die Schmiedepresse besitzt einen vom Hauptantrieb unabhängigen Rückzugsantrieb mit ständig wirkender Rückzugskraft, ein zu den Antriebspumpen parallel geschaltetes, umsteuerbares Dekompressionsventil und eine Steuerung zum Öffnen des Dekompressionsventils im unteren Umkehrpunkt des Pressenhubes. Es soll damit erreicht werden, daß sich trotz der schnellen Arbeitsweise ein Optimum an Schockfreiheit für das Hydrauliksystem des ölhydraulischen Antriebes ergibt. Hierzu trägt eine bestimmte Bemessung des Durchgangsquerschnitts des Dekompressionsventils bei, nämlich derart, daß die Druckentlastung des Arbeitszylinders der PresseA fast-working forging press is known from DE-PS 25 03 143, which is driven by continuously adjustable, flow-reversible pumps with a controlled, sinusoidal working movement in the switching phases (modified sinusoidal drive). The forging press has a retraction drive independent of the main drive with a constantly acting retraction force, a reversible decompression valve connected in parallel to the drive pumps and a control for opening the decompression valve at the lower reversal point of the press stroke. The aim is to achieve an optimum of shock-free operation for the hydraulic system of the oil-hydraulic drive despite the fast operation. A specific dimensioning of the passage cross-section of the decompression valve contributes to this, namely in such a way that the pressure relief of the working cylinder of the press

zum Teil über das Dekompressionsventil und zum Teil über die auf Absaugen des Druckmittels aus dem Arbeitszylinder umgesteuerten Antriebspumpen bewirkt wird.partly via the decompression valve and partly via the drive pumps which are switched to suck the pressure medium out of the working cylinder.

Ähnliche Anlagen werden inzwischen auch mit Rückzugssystemen gebaut, die den umgesteuerten Förderstrom einer oder mehrerer Hauptpumpen nutzen, so daß Steuerventile in den Hauptkreisläufen vermieden werden.Similar systems are now also being built with retraction systems that use the redirected flow of one or more main pumps, so that control valves in the main circuits are avoided.

Bei der obengenannten Pressenanlage handelt es sich um eine Schmiedepresse mit mindestens einem, integrierten, schienengebundenen Manipulator, bei der die Hubbewegung der Presse und die Vorschubbewegung des Manipulators, der das Werkstück durch die Presse führt, so aufeinander abgestimmt sind, daß sich ein Werkstück mit einer vorbestimmten Form erreichen läßt.The above-mentioned press system is a forging press with at least one integrated, rail-mounted manipulator, in which the lifting movement of the press and the feed movement of the manipulator that guides the workpiece through the press are coordinated in such a way that a workpiece with a predetermined shape can be achieved.

Bei allen Schmiedepressen konventioneller Bauart steht das Unterwerkzeug der Presse während des Schmiedeprozesses fest, während das Oberwerkzeug die Arbeitsbewegung ausführt. Damit verlagert sich allerdings zwangsweise bei jedem Arbeitshub während des Einwirkens auf das Werkstück dessen Mittelachse nach unten. Der Schmiedemanipulator muß diese Verschiebung der Achse des Werkstückes entweder mitmachen, was sich beispielsweise durch eine federnde Aufhängung des Zangenträgers erreichen läßt, oder es läßt sich ansonsten nicht vermeiden, daß das Werkstück verbogen wird.In all conventional forging presses, the lower tool of the press is stationary during the forging process, while the upper tool carries out the working movement. This inevitably means that the center axis of the workpiece is shifted downwards during each working stroke while it is acting on the workpiece. The forging manipulator must either follow this shift in the axis of the workpiece, which can be achieved, for example, by means of a spring-loaded suspension of the tong carrier, or it cannot be avoided that the workpiece will be bent.

Derartige, auf mechanischen oder hydraulischen Elementen basierenden, federnden Aufhängungen sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt, z.B. aus der DE-AS 22 55 009, der DE-OS 15 27 354 oder der DE-GM 86 20 700.8. Um Biegekräfte auf das Werkstück weitestgehend zu reduzieren, werden dort die Rückstellkräfte der Federn der Traglast oder dem Lastmoment des Schmiedemani-Such spring suspensions based on mechanical or hydraulic elements are known in a wide variety of designs, e.g. from DE-AS 22 55 009, DE-OS 15 27 354 or DE-GM 86 20 700.8. In order to reduce bending forces on the workpiece as much as possible, the restoring forces of the springs are based on the load or the load moment of the forging manifold.

pulators angepaßt. Mit diesen sogenannten passiven Federeleinenten ist aber kein völlig störungsfreier Arbeitsablauf beim Schmieden von Stangen zu erreichen, weil die Presse beim Auftreffen auf das Werkstück dessen Masse und die Masse des Zangensystems nach unten beschleunigen muß und zwar mit einer Hebelwirkung, die mit dem Abstand des Manipulators von der Presse (d.h. mit der zunehmenden Werkstücklänge) variiert. Durch die dabei auftretenden Kräfte wird das Werkstück verbogen und bleibt ab und zu an der Werkzeugkante hängen, was den Vorschub des Werkstückes erheblich stört.pulators. However, with these so-called passive spring elements, it is not possible to achieve a completely trouble-free workflow when forging bars, because the press must accelerate the mass of the workpiece and the mass of the tongs system downwards when it hits it, with a leverage effect that varies with the distance of the manipulator from the press (i.e. with the increasing length of the workpiece). The resulting forces cause the workpiece to bend and occasionally get caught on the edge of the tool, which significantly disrupts the feed of the workpiece.

Weiterhin ist es bekannt, bei Schmiedemanipulatoren anstelle einer federnden Aufhängung des Zangenträgers eine gesteuerte Absenk- bzw. Hubbewegung durchzuführen (s. DAS 1 296 117, DOS 1 527 261 und DAS 1 627 414). Jedoch hat es sich herausgestellt, daß sich damit keine befriedigenden Ergebnisse erzielen lassen, was mit den bei Schmiedepressen mit einer Ventilsteuerung normalerweise sehr schwankenden Arbeitsgeschwindigkeiten und den erforderlichen Schaltzeiten für den Nachlauf des Schmiedemanipulators bzw. seiner Manipulatorelemente zusammenhängt.It is also known that instead of a spring-loaded suspension of the gripper carrier, a controlled lowering or lifting movement can be carried out in forging manipulators (see DAS 1 296 117, DOS 1 527 261 and DAS 1 627 414). However, it has been found that this does not produce satisfactory results, which is due to the working speeds that normally fluctuate greatly in forging presses with valve control and the switching times required for the follow-up of the forging manipulator or its manipulator elements.

Eine hydraulische Kopplung zwischen Presse und Manipulator läßt sich allenfalls (theoretisch) mit der Schmiedevorrichtung nach der DAS 1 627 414 erzielen. Diese Kopplung hat jedoch Nachteile, die sich aus der erforderlichen Länge der Verbindungsleitung zwischen dem in die Presse eingesetzten Hilfszylinder und dem Absenkzylinder des Manipulators ergeben. Da die Manipulatoren mitunter erheblich lange Fahrbewegungen, 23 Meter und mehr, durchführen müssen, entstehen bei einer schnellen Arbeitsbewegung der Presse in der Verbindungsleitung, die wegen der Fahrbewegung des Manipulators eine Schlauchleitung sein muß, Kompressions- und Dekompressionsstöße, die das System aus seinem zeitgleichen Rhythmus bringen.A hydraulic coupling between the press and the manipulator can at best be achieved (theoretically) with the forging device according to DAS 1 627 414. However, this coupling has disadvantages which result from the required length of the connecting line between the auxiliary cylinder inserted in the press and the lowering cylinder of the manipulator. Since the manipulators sometimes have to carry out very long travel movements, 23 meters and more, a rapid working movement of the press in the connecting line, which has to be a hose line due to the travel movement of the manipulator, creates compression and decompression shocks which bring the system out of its synchronous rhythm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Pressenanlage eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich eine Synchronisation der Arbeitshubbewegungen der Presse und der Hubbewegungen des Zangenträgers des Manipulators ohne die genannten Nachteile erreichen läßt.The invention is based on the object of creating a device for a generic press system with which a synchronization of the working stroke movements of the press and the stroke movements of the gripper carrier of the manipulator can be achieved without the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Antriebs- und Steuersystem des Schmiedemanipulators eine auf die Arbeitshubbewegung der Presse eingeregelte Hubbewegung des Zangenträgers des Schmiedemanipulators ohne Zeitverzögerung mit der gleichen Frequenz wie die der Arbeitshubbewegung der Presse, jedoch mit einer kleineren Amplitude erzeugt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich das Synchronisationsproblem bei einer gattungsgemäßen Pressenanlage verblüffend einfach und abweichend von allen eingeschlagenen Entwicklungen dann beheben läßt, wenn für die Gleichlaufbewegung des Schmiedemanipulators, d.h. zum Absenken und Heben des Zangenträgers und damit zum Einhalten einer geraden Werkstückachse während des Schmiedevorgangs ein Antriebs- und Steuersystem verwendet wird, wie es bei Schmiedepressen selbst seit langem bekannt ist. Durch den Einsatz eines einen annähernd sinusförmigen Verlauf der Arbeitshubbewegung erzeugenden Antriebs- und Steuersystems auch bei einem Schmiedemanipulator und die Kombination mit einer ein solches Antriebs- und Steuersystem aufweisenden Schmiedepresse wird der Manipulatorfederung eine der Pressenbewegung angepaßte Bewegung aufgezwungen. Es lassen sich somit für die Schmiedepresse und den Manipulator bzw. dessen Zangenträger aufeinander abgestimmte Bewegungsabläufe erzielen. Zur Synchronisation ist es dann nur noch erforderlich, die beiden Antriebe auf die gleiche Frequenz einzuregeln.This task is solved by a drive and control system of the forging manipulator generating a stroke movement of the tongs carrier of the forging manipulator, adjusted to the working stroke movement of the press, without any time delay, at the same frequency as the working stroke movement of the press, but with a smaller amplitude. The invention is based on the knowledge that the synchronization problem in a press system of this type can be solved in an astonishingly simple way and in contrast to all previous developments if a drive and control system is used for the synchronous movement of the forging manipulator, i.e. for lowering and raising the tongs carrier and thus for maintaining a straight workpiece axis during the forging process, as has long been known in forging presses themselves. By using a drive and control system that generates an almost sinusoidal course of the working stroke movement, even in a forging manipulator, and combining it with a forging press that has such a drive and control system, the manipulator suspension is forced to move in a way that is adapted to the press movement. This makes it possible to achieve coordinated movement sequences for the forging press and the manipulator or its gripper carrier. For synchronization, it is then only necessary to set the two drives to the same frequency.

Wenn für die Hubbewegung des Zangenträgers die halbe Amplitude der Arbeitshubbewegung der Presse eingeregelt wird, läßt sich der das Schmiedestück vertikal anhebende und absenkende Zangenträger dem Rhythmus der Pressenbewegung entsprechend anpassen, denn die Bewegung des Zangenträgers ist in der Regel bereits beendet, wenn der Obersattel der Presse noch die Hälfte des Weges zurücklegen muß. Hierbei lassen sich die unterschiedlichen Amplituden dadurch erreichen, daß den Antriebs- und Steuersystemen entsprechend verschieden große Mengen des Hydraulikmittels zugeführt und ihre Zylinder den erforderlichen Kräften angepaßt werden.If the lifting movement of the gripper carrier is set to half the amplitude of the working stroke of the press, the gripper carrier that vertically raises and lowers the forging can be adjusted to the rhythm of the press movement, because the movement of the gripper carrier is usually already finished when the upper saddle of the press still has to cover half of the path. The different amplitudes can be achieved by supplying different amounts of hydraulic fluid to the drive and control systems and adjusting their cylinders to the required forces.

Es wird vorgeschlagen, daß ein Steuersignal zum Antrieb der Presse zeitgleich mit einem Steuersignal zum Durchführen der Hubbewegung des Zangenträgers ausgelöst wird. Somit geht ein Steuersignal für die Pumpen des Hauptantriebes der Schmiedepresse zeitgleich mit einem Steuersignal einher, das an eine den Hub des Zangenträgers bewirkende Pumpe abgegeben wird.It is proposed that a control signal for driving the press be triggered at the same time as a control signal for carrying out the lifting movement of the tongs carrier. Thus, a control signal for the pumps of the main drive of the forging press is simultaneously accompanied by a control signal that is sent to a pump that causes the tongs carrier to lift.

Dem Schmiedemanipulator ist erfindungsgemäß zum Heben und Senken des Zangenträgers eine stufenlos regelbare und in ihrer Förderrichtung umkehrbare Pumpe zugeordnet. Mit einer solchen förderstromumkehrbaren Antriebspumpe läßt sich im Einklang mit dem entsprechenden Antriebs- und Steuersystem der Schmiedepresse ein aufeinander abgestimmter, annähernd sinusförmiger Bewegungsverlauf von Presse und Zangenträger erzielen.According to the invention, the forging manipulator is assigned a continuously adjustable pump with a reversible conveying direction for raising and lowering the tongs carrier. With such a drive pump with a reversible conveying flow, a coordinated, almost sinusoidal movement pattern of the press and tongs carrier can be achieved in harmony with the corresponding drive and control system of the forging press.

Vorteilhaft läßt sich an die förderstromumkehrbare Pumpe ein Gleichlaufzylinder des Zangenträgers anschließen, der für das Heben und Senken des Zangenträgers und damit des Werkstückes im Rhythmus der Arbeitshubbewegung der Presse sorgt.It is advantageous to connect a synchronous cylinder of the gripper carrier to the flow-reversible pump, which ensures that the gripper carrier and thus the workpiece are raised and lowered in rhythm with the working stroke of the press.

Es empfiehlt sich, daß ein Ausgleichszylinder des Zangenträgers an einen Akkumulator angeschlossen ist. Der aus dem Akkumulator druckunterstützte Ausgleichszylinder gleicht das Gewicht des Werkstückes und des Zangenträgers aus.It is recommended that a compensating cylinder of the collet carrier is connected to an accumulator. The compensating cylinder, which is pressure-supported by the accumulator, balances the weight of the workpiece and the collet carrier.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail using the embodiment shown in the drawing. In the drawing:

Fig. 1 Die Gesamtansicht einer aus einer Schmiedepresse mit einem integrierten Schmiedemanipulator bestehenden Pressenanlage; und Fig. 1 The overall view of a press system consisting of a forging press with an integrated forging manipulator; and

Fig. 2a. 2b die Arbeitshubbewegung der Presse bzw. die Heb- und Senkbewegung des Zangenträgers darstellende Diagramme. Fig. 2a. 2b Diagrams showing the working stroke of the press and the raising and lowering movement of the tong carrier.

Die dargestellte Pressenanlage 1 besteht aus einer Schmiedepresse 2 mit integriertem Schmiedemanipulator 3. Die Schmiedepresse 2 besitzt zum Schmieden eines Werkstückes 4 ein bewegliches Oberwerkzeug 5 sowie ein feststehendes Unterwerkzeug 6. Das Oberwerkzeug 5 wird von einem Arbeitszylinder 7 angetrieben, der über Zuführleitungen 8 an ein Antriebs- und Steuersystem 9 angeschlossen ist. Dieses besitzt als Hauptantrieb zwei förderstromumkehrbare Pumpen 11, die außer mit der Zuführleitung 8 mit einem Druckmittelbehälter 12 und einem Schaltstöße vermeidenden Dekompressionsventil 13 in Verbindung stehen. Für den Rückzug der Schmiedepresse 2, d.h. dessen Oberwerkzeug 5, sorgen Rückzugszylinder 14, die über Druckmittelleitungen 15 an die Pumpen 11 angeschlossen sind, wobei z.B. die rechte Pumpe 11 R nach der Umkehr der Förderrichtung, oder wie in der DE-PS 25 03 143 beschrieben, ein Akkumulatorsystem den Rückzug durchführt. Die Rückzugsbewegungen der Schmiedepresse 2 ließen sichThe press system 1 shown consists of a forging press 2 with an integrated forging manipulator 3. The forging press 2 has a movable upper tool 5 and a fixed lower tool 6 for forging a workpiece 4. The upper tool 5 is driven by a working cylinder 7, which is connected to a drive and control system 9 via supply lines 8. This has two flow-reversible pumps 11 as the main drive, which are connected not only to the supply line 8 but also to a pressure medium container 12 and a decompression valve 13 that prevents switching shocks. The retraction of the forging press 2, i.e. its upper tool 5, is ensured by retraction cylinders 14, which are connected to the pumps 11 via pressure medium lines 15, whereby, for example, the right-hand pump 11 R carries out the retraction after the reversal of the conveying direction, or as described in DE-PS 25 03 143, an accumulator system. The retraction movements of the forging press 2 could be

alternativ auch durch von den Hauptantriebspumpen Il unabhängige Pumpen erreichen.Alternatively, this can be achieved by using pumps that are independent of the main drive pumps II.

Das zwischen den Werkzeugen 5, 6 der Schmiedepresse 2 bearbeitete Werkstück 4 ist in einer Manipulatorzange eines Zangenträgers 16 des Schmiedemanipulators 3 eingespannt, der auf Rädern 17 verfahrbar ist, um die Vorschubbewegung des Werkstückes 4 durchführen zu können. Die Manipulatorzange bzw. der Zangenträger 16 wird über Winkelhebel 18 von einem hydraulischen Antriebs- und Steuersystem 19 in vertikaler Richtung abgefedert und zum Einhalten einer geraden Werkstückachse während des Schmiedens entsprechend den abnehmenden Abmessungen des Werkstückes 4 abgesenkt. Damit sich der Zangenträger 16 und entsprechend das Werkstück 4 im Rhythmus der Arbeitshubbewegung des Oberwerkzeuges 5 der Schmiedepresse 2 senkt, weist das Antriebs- und Steuersystem 19 eine stufenlos regelbare und in der Förderrichtung umsteuerbare Pumpe 21 auf, die an einen das Heben und Senken des Zangenträgers 16 durch Verstellen der Winkelhebel 18 bewirkenden Gleichlaufzylinder 22 angeschlossen ist. Weiterhin ist ein Ausgleichszylinder 23 vorhanden, der mit einem Akkumulator 24 in Verbindung steht und das Gewicht des Werkstückes 4 und des Zangenträgers 16 ausgleicht.The workpiece 4 machined between the tools 5, 6 of the forging press 2 is clamped in a manipulator tongs of a tong carrier 16 of the forging manipulator 3, which can be moved on wheels 17 in order to be able to carry out the feed movement of the workpiece 4. The manipulator tongs or the tong carrier 16 are suspended in the vertical direction by a hydraulic drive and control system 19 via angle levers 18 and are lowered in accordance with the decreasing dimensions of the workpiece 4 in order to maintain a straight workpiece axis during forging. In order for the tong carrier 16 and, accordingly, the workpiece 4 to be lowered in rhythm with the working stroke movement of the upper tool 5 of the forging press 2, the drive and control system 19 has a continuously adjustable pump 21 with a reversible conveying direction, which is connected to a synchronous cylinder 22 that raises and lowers the tong carrier 16 by adjusting the angle levers 18. There is also a compensating cylinder 23 that is connected to an accumulator 24 and compensates for the weight of the workpiece 4 and the tong carrier 16.

Aufgrund der sowohl bei der Schmiedepresse 2 als auch dem Schmiedemanipulator 3 im Antriebs- und Steuersystem 9 bzw. 19 integrierten, stufenlos regelbaren und in der Förderrichtung umsteuerbaren Pumpen 11 bzw. 21 lassen sich im Hauptkreis ventilfrei arbeitende Antriebssysteme und somit synchronisierte Bewegungen für die Arbeitshubbewegung des Oberwerkzeuges 5 der Schmiedepresse 2 und die Heb- und Senkbewegung des Zangenträgers 16 und damit des Werkstückes 4 erreichen, wobei sich ein annähernd sinusförmiger Verlauf dieser Bewegungen ergibt. Eine Synchronisation der Bewegungsabläufe wird dabei durch elek-Due to the continuously adjustable pumps 11 and 21 integrated in the drive and control system 9 and 19 of both the forging press 2 and the forging manipulator 3, valve-free drive systems and thus synchronized movements for the working stroke movement of the upper tool 5 of the forging press 2 and the raising and lowering movement of the gripper carrier 16 and thus of the workpiece 4 can be achieved in the main circuit, whereby an almost sinusoidal course of these movements results. Synchronization of the movement sequences is achieved by electronic

tronisches Einregeln der Antriebssysteme 9 bzw. 19 auf die gleiche Frequenz, jedoch mit einer kleineren, vorzugsweise nur die halbe Amplitude der Arbeitshubbewegung der Schmiedepresse 2 betragenden Amplitude der Hubbewegung des Zangenträgers 16 erreicht. Wie sich für den Bewegungsablauf der Arbeitshubbewegung der Schmiedepresse 2 aus Fig. 2a und für die Auf- und Abbewegung des Zangenträgers 16 aus Fig. 2b ergibt, verlaufen die Bewegungen zeitgleich und mit angepaßter Amplitudenhöhe.Electronic adjustment of the drive systems 9 and 19 to the same frequency, but with a smaller amplitude of the stroke movement of the tong carrier 16, preferably only half the amplitude of the working stroke movement of the forging press 2. As can be seen for the movement sequence of the working stroke movement of the forging press 2 from Fig. 2a and for the up and down movement of the tong carrier 16 from Fig. 2b, the movements occur simultaneously and with an adjusted amplitude level.

Claims

39 463 B - 9 - Protection claims:

1. Press, in particular forging press, with a hydraulic drive and control system and at least one forging manipulator, characterized by a drive of the forging manipulator (3) which generates a stroke movement of a tong carrier of the forging manipulator, adjusted to the working stroke movement of the press, without time delay at the same frequency as that of the working stroke movement of the press, but with a smaller amplitude.

2. Press according to claim 1, characterized in that at least one continuously adjustable pump (21) reversible in its conveying direction is assigned to the forging manipulator (3) for raising and lowering the tong carrier (16).

3. Press according to claim 1 or 2, characterized in that a synchronous cylinder (22) of the tong carrier (16) is connected to the flow-reversible pump (21).

4. Press according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that a compensating cylinder (23) of the tong carrier (16) is connected to an accumulator (24).