EP0629455B1 - Stauchpressenhauptantrieb - Google Patents

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EP0629455B1
EP0629455B1 EP94109153A EP94109153A EP0629455B1 EP 0629455 B1 EP0629455 B1 EP 0629455B1 EP 94109153 A EP94109153 A EP 94109153A EP 94109153 A EP94109153 A EP 94109153A EP 0629455 B1 EP0629455 B1 EP 0629455B1
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EP
European Patent Office
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press
working
pressure medium
hydraulic
upsetting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94109153A
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English (en)
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EP0629455A1 (de
Inventor
Berthold Hild
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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Publication date
Application filed by SMS Schloemann Siemag AG, Schloemann Siemag AG filed Critical SMS Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/22—Extrusion presses; Dies therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B15/00—Arrangements for performing additional metal-working operations specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B15/0035—Forging or pressing devices as units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B21J9/12—Drives for forging presses operated by hydraulic or liquid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/16—Control arrangements for fluid-driven presses
    • B30B15/163—Control arrangements for fluid-driven presses for accumulator-driven presses

Definitions

  • the invention relates to a method for operating the pressing tools provided with hydraulic reduction drives of upsetting presses for rolling stock, the cylinders of the hydraulic reduction drives being integrated into a hydraulic circuit which has a working pump and to which a pressure accumulator is connected in parallel, and a compression press, as described in the preamble of Claim 3 is described.
  • EP-PS 0 112 516 proposes e.g. already hydraulic reduction drives that directly generate linear movements, take up less space and are cheaper to produce. However, in order to be able to provide the power required for the reduction, relatively large, powerful and correspondingly energy-consuming pumps must be installed here.
  • the generic GB-PS 2 016 980 therefore already suggests a pressure accumulator which is connected in parallel with the hydraulic circuit in order to support the drive of the cylinders caused by the working pumps, if necessary.
  • the hydraulic circuit is an open circuit, in which large amounts of pressure medium flow and may have to be pumped out into a tank.
  • the system according to DE-PS 2 016 980 thus has a very poor efficiency, has poor dynamic behavior due to the open circuit and is very expensive due to the large pumps required.
  • DE-OS 23 45 527 similar to GB-PS 2 016 980, discloses a hydraulic press drive in which the press and return stroke cylinders as well as the working pumps interact via corresponding valves in an open hydraulic circuit. This results in the same disadvantages with this press drive as with the press drive according to GB-PS 2 016 980.
  • the invention has for its object to further develop the generic method for operating the reduction drive of an upsetting press and the reduction drive itself so that it is possible to work with very inexpensive, relatively small and low-energy pumps.
  • the arrangement of a pressure medium accumulator in the feed circuit means that the large pressure medium volumes from the press cylinder, which are not required for feeding the pumps and return stroke cylinders during the reverse stroke, are no longer drained into a tank, but are stored in the pressure medium accumulator, so that they can then be used when the press cylinders are fed to become.
  • the adjustment speed can be adjusted during the forward stroke of the press cylinder at a specific volume flow given by the working pumps of the press cylinder can be increased.
  • the increase in speed is only achieved for the idle stroke of the press cylinder, since the pressure of the pressure medium reservoir is not sufficient to make a significant contribution to the press stroke.
  • the work pumps therefore do not need to be designed for the large volume flows that are required for rapid advancement of the press cylinder in the idle stroke and can therefore have smaller dimensions.
  • the pump can also be equipped with a lower nominal output, since, due to the pressure medium accumulator, it is only operated in short-term operation.
  • One half of an upsetting press 1 is shown in each of the figures.
  • the second half, not shown, is in each case arranged in mirror image of the first half.
  • Both halves are connected to one another via a synchronization control 2.
  • the upsetting press 1 has a press tool 3 which is connected to a press cylinder 4 and two return stroke cylinders 5, 5 '. Furthermore, a feed cylinder 6 is shown, which when flying Operation drives the pressing tool 3 at the rolling stock speed in the longitudinal direction of the rolling stock.
  • the pistons of the cylinders 4, 5, 5 ' are designed as plungers, the effective piston area of the press cylinder 4 being larger than the effective piston area of the two return stroke cylinders 5, 5'.
  • the press cylinder 4 is connected to the return stroke cylinders 5, 5 'via working pumps 7, 7', 7 '', 7 '''.
  • a piston accumulator is provided as the pressure medium accumulator 8 between the working pumps 7 to 7 '' 'and the press cylinder 4.
  • Pressure accumulators 9 are assigned to the piston accumulator and contain a gas as a pressure cushion.
  • the pressure medium reservoir 8 is connected to the feed circuit 11 via a reservoir metering valve 10.
  • the storage metering valve 10 is regulated depending on the pressure of the press cylinder and, if necessary, time-dependent in its way.
  • a pump metering valve 12 which is also controlled as a function of time and pressure, relieves the pressure on the feed circuit 11 via a cooler 13 to the tank 14. From the tank 14, the working pumps 7 to 7 '' 'can be fed via feed pumps 15, 15' to feed the press cylinder 4 pressure medium be fed.
  • the synchronism of the two press halves can be controlled by means of a control device 2 (not shown) via a pump 16 and a compensating circuit 17.
  • the accumulator metering valve is closed and the working pumps 7 to 7 '' 'alone, with a correspondingly reduced speed for the press stroke.
  • the pressure medium reservoir 8 can also be filled by the working pumps 7 to 7 '' 'before the first working stroke.
  • the drive according to FIG. 2 is very similar to that according to FIG. 1, so that only the differences are mentioned here.
  • the working pumps 7 to 7 ′′ ′′ hydraulic motors 18 to 18 ′′ ′′ are connected in parallel.
  • the hydraulic motors 18 to 18 '' ' like the pump metering valve 12 according to FIG. 1, are connected between the press cylinder 4 and the working pumps 7 to 7' '' to the feed circuit 11.
  • the hydraulic motors 18 to 18 ''' are driven by the excess pressure medium when the press cylinder 4 is pushed back. Since they are coupled to the working pumps 7 to 7 ''', their drive motors are relieved, which results in further energy savings.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der mit hydraulischen Reduktionsantrieben versehenen Preßwerkzeuge von Stauchpressen für Walzgut, wobei die Zylinder der hydraulischen Reduktionsantriebe in einen Hydraulikkreislauf eingebunden sind, der eine Arbeitspumpe aufweist und dem ein Druckspeicher parallelgeschaltet ist, sowie eine Stauchpresse, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 3 beschrieben ist.
  • Es ist bekannt, Stauchpressen durch Elektromotoren über Getriebe und Exzenter anzutreiben. Für die Umsetzung der Rotationsbewegung in eine Linearbewegung sind entsprechend große Bauvolumina erforderlich. Hinzu kommen die sehr hohen Gestehungskosten für derartige Antriebe.
  • Die EP-PS 0 112 516 schlägt z.B. schon hydraulische Reduktionsantriebe vor, die direkt Linearbewegungen erzeugen, weniger Platz beanspruchen und günstiger zu erstellen sind. Um jedoch die zur Reduktion notwendige Leistung aufbringen zu können, müssen hier verhältnismäßig große, leistungsstarke und entsprechend viel Energie verbrauchende Pumpen installiert werden.
  • Die gattungsbildende GB-PS 2 016 980 schlägt daher bereits einen Druckspeicher vor, der dem Hydraulikkreislauf parallelgeschaltet ist, um bei Bedarf den durch die Arbeitspumpen bewirkten Antrieb der Zylinder zu unterstützen. Nachteilig ist dabei jedoch, daß es sich beim Hydraulikkreislauf um einen offenen Kreislauf handelt, bei dem große Mengen von Druckmedium fließen und gegebenenfalls in einen Tank abgepumpt werden muß. Die Anlage nach der DE-PS 2 016 980 weist damit einen sehr schlechten Wirkungsgrad auf, besitzt durch den offenen Kreislauf ein schlechtes dynamisches Verhalten und ist durch die notwendigen großen Pumpen sehr aufwendig.
  • Die DE-OS 23 45 527 offenbart ähnlich wie die GB-PS 2 016 980 einen hydraulischen Pressenantrieb, bei dem die Preß- und Rückhubzylinder sowie die Arbeitspumpen über entsprechende Ventile in einem offenen Hydraulikkreislauf zusammenwirken. Damit ergeben sich auch bei diesem Pressenantrieb die gleichen Nachteile wie beim Pressenantrieb nach der GB-PS 2 016 980.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Reduktionsantriebes einer Stauchpresse sowie den Reduktionsantrieb selbst so weiterzubilden, daß mit sehr kostengünstigen, verhältnismäßig kleinen und wenig Energie benötigenden Pumpen gearbeitet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Reduktionsantriebs sind den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 9 zu entnehmen.
  • Die Anordnung eines Druckmittelspeichers im Vorschubkreis bewirkt, daß die großen Druckmittelvolumina aus dem Preßzylinder, die beim Rückwärtshub nicht zur Speisung der Pumpen und Rückhubzylinder benötigt werden, nicht mehr ungenutzt in einen Tank abgelassen, sondern im Druckmittelspeicher gespeichert werden, um anschließend beim Vorschub der Preßzylinder eingesetzt zu werden.
  • Durch den Volumenstrom des Druckmittels aus dem Druckmittelspeicher kann während des Vorwärtshubs des Preßzylinders bei einem bestimmten durch die Arbeitspumpen gegebenen Volumenstrom die Verstellgeschwindigkeit des Preßzylinders erhöht werden. Die Erhöhung der Geschwindigkeit wird jedoch nur für den Leerhub des Preßzylinders erreicht, da der Druck des Druckmittelspeichers nicht ausreicht, auch noch wesentlich zum Preßhub beizutragen.
  • Die Arbeitspumpen brauchen daher nicht auf die großen Volumenströme, die für ein schnelles Vorbewegen des Preßzylinders im Leerhub benötigt werden, ausgelegt zu werden und können damit kleinere Abmessungen aufweisen.
  • Die Pumpe kann zudem mit geringerer Nennleistung ausgestattet werden, da sie, bewirkt durch den Druckmittelspeicher, nur im Kurzzeit-Betrieb gefahren wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1
    eine Schemadarstellung des erfindungsgemäßen Stauchpressenreduktionsantriebs mit halbgeschlossenem Kreislaufsystem und Pumpendosierung, und
    Figur 2
    eine Schemadarstellung des erfindungsgemäßen Stauchpressenreduktionsantriebs mit halbgeschlossenem Kreislaufsystem und Hydromotoren-Volumenstromkompensation.
  • In den Fig. ist jeweils eine Hälfte einer Stauchpresse 1 dargestellt. Die zweite nicht gezeigte Hälfte ist jeweils spiegelbildlich zu der ersten Hälfte angeordnet. Beide Hälften sind über eine Gleichlaufregelung 2 miteinander verbunden.
  • Nach Fig. 1 weist die Stauchpresse 1 ein Preßwerkzeug 3 auf, das mit einem Preßzylinder 4 und zwei Rückhubzylindern 5, 5' verbunden ist. Weiterhin ist ein Vorschubzylinder 6 gezeigt, der beim fliegenden Betrieb das Preßwerkzeug 3 mit Walzgutgeschwindigkeit in Walzgutlängsrichtung antreibt. Die Kolben der Zylinder 4, 5, 5' sind als Plunger ausgeführt, wobei die wirksame Kolbenfläche des Preßzylinders 4 größer als die wirksame Kolbenfläche der beiden Rückhubzylinder 5, 5' ist. der Preßzylinder 4 ist mit den Rückhubzylindern 5, 5' über Arbeitspumpen 7, 7', 7'', 7''' verbunden.
  • Zwischen den Arbeitspumpen 7 bis 7''' und dem Preßzylinder 4 ist als Druckmittelspeicher 8 ein Kolbenspeicher vorgesehen. Dem Kolbenspeicher sind Druckspeicher 9 zugeordnet, die ein Gas als Druckpolster enthalten. Der Druckmittelspeicher 8 ist über ein Speicher-Dosierventil 10 mit dem Vorschubkreis 11 verbunden. Das Speicher-Dosierventil 10 wird in Abhängigkeit des Preßzylinderdrucks und gegebenenfalls zeitabhängig in seinem Weg geregelt.
  • Ein ebenfalls zeit- und druckabhängig geregeltes Pumpendosierventil 12 sorgt für eine Entlastung des Vorschubkreises 11 über einen Kühler 13 zum Tank 14. Aus dem Tank 14 kann über Speisepumpen 15, 15' den Arbeitspumpen 7 bis 7''' für den Vorschub des Preßzylinders 4 Druckmittel zugeführt werden. Über eine Pumpe 16 und einen Ausgleichskreis 17 kann mittels der nicht dargestellten Regelvorrichtung 2 der Gleichlauf der beiden Pressenhälften geregelt werden.
  • Der Antrieb nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Ausgehend vom letzten Preßhub (d.h. der Plunger des Preßzylinders 4 steht in seiner vorderen Position) werden die Pumpen 7 bis 7''' über Null umgestellt, so daß die Rückhubzylinder 5, 5' mit Druckmittel beaufschlagt werden. Dadurch wird aus dem Preßzylinder 4 Druckmittel ausgeschoben. Aufgrund der unterschiedlich großen wirksamen Flächen der Plunger des Preßzylinders 4 gegenüber der Plunger der Rückhubzylinder 5, 5' wird jedoch erheblich mehr Druckmittel aus dem Preßzylinder 4 ausgeschoben, als zum Antreiben der Plunger der Rückhubzylinder 5, 5' benötigt wird. Das überschüssige Druckmittel wird über das geöffnete Speicher-Dosierventil 10 auf den Druckmittelspeicher 8 gegeben. Ist dieser gefüllt, aber auch gegebenenfalls schon während des Füllvorgangs wird das Pumpendosierventil 12 geöffnet, um weiteres überschüssiges Druckmittel über den Kühler 13 an den Tank 14 abzuführen.
  • Haben die Plunger der Rückhubzylinder 5, 5' ihre vordere Position erreicht, so werden die Arbeitspumpen 7 bis 7''' über Null in die entgegengesetzte Förderrichtung geschaltet. Gleichzeitig wird das Speicherdosierventil geöffnet, so daß die Arbeitspumpen 7 bis 7''' bei geschlossenem Pumpendosierventil 12 von den Rückhubzylindern 5, 5' und den Speisepumpen 15, 15' und gleichzeitig vom Druckmittelspeicher 8 Druckmittel zum Preßzylinder 4 gefördert wird. Durch diesen großen Volumenstrom fährt der Plunger des Preßzylinders 4 schnell vorwärts. Sobald jedoch das Werkzeug 1 der Stauchpresse das Walzgut erreicht hat, steigt der Druck am Preßzylinder 4. Übersteigt dieser Druck den Druck des Druckmittelspeichers 8, so wird das Speicherdosierventil geschlossen und die Arbeitspumpen 7 bis 7''' sorgen, mit entsprechend verminderter Geschwindigkeit, allein für den Preßhub. Das Füllen des Druckmittelspeichers 8 kann bei geöffneter Stauchpresse 1 vor dem ersten Arbeitshub auch durch die Arbeitspumpen 7 bis 7''' erfolgen.
  • Der Antrieb nach Figur 2 ist demjenigen nach Fig. 1 sehr ähnlich, so daß hier nur noch die Unterschiede erwähnt werden. Anstelle des Pumpendosierventils 12 sind den Arbeitspumpen 7 bis 7''' Hydromotoren 18 bis 18''' parallelgeschaltet. Die Hydromotoren 18 bis 18''' sind wie auch das Pumpendosierventil 12 nach Fig. 1 zwischen Preßzylinder 4 und den Arbeitspumpen 7 bis 7''' an den Vorschubkreis 11 angeschlossen. Der jeweils zweite Anschluß der Hydromotoren 18 bis 18''' geht über den Kühler 13 zum Tank 14.
  • Die Hydromotoren 18 bis 18''' werden beim Zurückschieben des Preßzylinders 4 von dem überschießenden Druckmittel angetrieben. Da sie mit den Arbeitspumpen 7 bis 7''' gekoppelt sind, werden deren Antriebsmotoren entlastet, wodurch eine weitere Energieeinsparung gegeben ist.
    • Bezugszeichenübersicht
    • 1
    Stauchpresse
    2
    Gleichlaufregelung
    3
    Preßwerkzeug
    4
    Preßzylinder
    5, 5'
    Rückhubzylinder
    6
    Vorschubzylinder
    7-7'''
    Arbeitspumpen
    8
    Druckmittelspeicher
    9
    Druckspeicher
    10
    Speicher-Dosierventil
    11
    Vorschubkreis
    12
    Pumpen-Dosierventil
    13
    Kühler
    14
    Tank
    15, 15'
    Speisepumpen
    16
    Pumpe
    17
    Ausgleichskreis
    18-18'''
    Hydromotoren

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben der mit hydraulischen Reduktionsantrieben versehenen Preßwerkzeuge (3) von Stauchpressen (1) für Walzgut, wobei die Zylinder (4, 5) der hydraulischen Reduktionsantriebe in einen Hydraulikkreislauf eingebunden sind, der eine Arbeitspumpe (7 bis 7''') aufweist und dem ein Druckspeicher (9) parallelgeschaltet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rückhübe der Reduktionsantriebe, welche mit den Arbeitspumpen (7 - 7''') und Rückhubzylindern (5, 5') einen im wesentlichen geschlossenen Hydraulik-Kreislauf bilden, durch die Arbeitspumpen (7 - 7''') bewirkt werden, wobei das aus den Preßzylindern (4) des Reduktionsantriebes verdrängte Druckmittel im Druckmittelspeicher (8) übernommen wird, und daß für die Vorwärtshübe zumindest bis zum Anlegen der Preßwerkzeuge (3) an das Walzgut das Druckmittel aus den Druckmittelspeichern (8) parallel zu den Arbeitspumpen (7 - 7''') arbeitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    eine Regelung des Gleichlaufs zwischen den beiden hydraulischen Reduktionsantrieben.
  3. Stauchpresse (1) zur Reduktion der Breite von Walzgut, wobei beidseitig des Walzgutes angeordnete Preßwerkzeuge (3) jeweils hydraulische Reduktionsantriebe aufweisen, die eine Bewegung der Preßwerkzeuge (3) im wesentlichen aufeinander zu bzw. voneinander weg bewirken, die Stauchpresse (1) gegebenenfalls Vorschubantriebe (6) aufweist, welche die Preßwerkzeuge (3) in Richtung des Walzgutvorschubes anzutreiben vermögen, und die Zylinder (4, 5) der hydraulischen Reduktionsantriebe in einen Hydraulikkreislauf eingebunden sind, der eine Arbeitspumpe (7 bis 7''') aufweist und dem ein Druckspeicher (9) parallelgeschaltet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeder Reduktionsantrieb wie an sich bekannt mindestens einen Preßzylinder (4) aufweist, der mit mindestens einer Arbeitspumpe (7 - 7''') und mindestens einem Rückhubzylinder zu einem im wesentlichen geschlossenen Hydraulik-Kreislauf verbunden ist, und daß ein parallel zur Arbeitspumpe (7 - 7''') vorgesehener Druckmittelspeicher (8) über ein Ventil, vorzugsweise Speicher-Dosierventil (10) mit dieser und dem Preßzylinder (4) verbunden ist.
  4. Stauchpresse nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die wirksame Druckfläche der Kolben der Rückhubzylinder (5, 5') kleiner als die wirksame Druckfläche der Kolben der Preßzylinder (4) ist.
  5. Stauchpresse nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Preßwerkzeugen (3) Weggeber zur Aufnahme von Wegistwerten zugeordnet sind, daß die Weggeber mit einer Regelvorrichtung (2) zur Gleichlaufregelung zwischen den beiden Preßwerkzeugen verbunden ist und daß die Regelvorrichtung (2) auf eine Pumpe (16) zur Gleichlaufregelung arbeitet.
  6. Stauchpresse nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Arbeitspumpe (7 - 7''') der Preßzylinder (4) und die Rückhubzylinder (5, 5') einen Antriebskreis bilden, dem mindestens eine Speisepumpe (15, 15') zugeordnet ist, über die ein Druckmittelverlust ausgeglichen und gegebenenfalls für den Kreislauf notwendiges Druckmittel zugeführt wird.
  7. Stauchpresse nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Arbeitspumpe (7 - 7''') im Vorschubkreis (11) ein vorzugsweise druckabhängig gesteuertes Pumpendosierventil (12) parallelgeschaltet ist, über das Druckmittel einem Kühler (13) und anschließend einem Tank (14) zuführbar ist.
  8. Stauchpresse nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an den Arbeitspumpen (7 - 7''') verstellbare Hydromotoren (18 - 18''') angekoppelt sind, deren hydraulische Anschlüsse zwischen den Arbeitspumpen (7 - 7''') und dem Preßzylinder (4) im Vorschubkreis (11) liegen, und die andererseits, gegebenenfalls über einen Kühler (13) mit dem Tank (14) verbunden sind.
  9. Stauchpresse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Arbeitspumpen (7 - 7''') über Null verstellbare Pumpen Anwendung finden.
EP94109153A 1993-06-18 1994-06-15 Stauchpressenhauptantrieb Expired - Lifetime EP0629455B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4320213 1993-06-18
DE4320213A DE4320213A1 (de) 1993-06-18 1993-06-18 Stauchpressenhauptantrieb

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0629455A1 EP0629455A1 (de) 1994-12-21
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EP94109153A Expired - Lifetime EP0629455B1 (de) 1993-06-18 1994-06-15 Stauchpressenhauptantrieb

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US (1) US5551276A (de)
EP (1) EP0629455B1 (de)
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