WO2013064251A1

WO2013064251A1 - Strang- und rohrpresse bzw. metallstrangpresse

Info

Publication number: WO2013064251A1
Application number: PCT/EP2012/004554
Authority: WO
Inventors: Karl Herrmann CLAASEN; Uwe Muschalik
Original assignee: SMS Meer GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-05-10
Anticipated expiration: 2014-04-30
Also published as: US20150290690A1; EP2773471A1; ES2570328T3; JP2014532564A; CN103906585A; KR101557132B1; US10166585B2; JP5921702B2; RU2569008C1; KR20140024052A; PL2773471T3; CN103906585B; EP2773471B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strang- und Rohrpresse bzw, Metallstrangpresse (1) die einen aus einem Zylinderholm (2) und damit verbundenem Gegenholm (4) bestehenden Pressenrahmen aufweist, in dem ein verfahrbarer, einen Blockaufnehmer (8) tragender Blockaufnehmerhalter (7) und eine verfahrbare Stempeltraverse (6) vorgesehen sind, wobei im Zylinderholm (2) ein Haupt- bzw. Presszylinder angeordnet ist, der in seinem Zylindergehäuse (9) einen an seinem vorderen, von der Stempeltraverse (6) abgestützten Ende mit einem Pressstempel (18) versehenen Presskolben (11) aufnimmt, und bei der dem an eine Tankleitung angeschlossenen Zylindergehäuse (9) ein dem Presskolben (11) Hydrauliköl mittels einer auf einem am rückwärtigen Ende des Presskolbens (11) befestigten Gestänge (23) vorgesehenen Schieberplatte (22) zuführender Ausgleichsbehälter (15) zugeordnet ist, wobei das sich im Ausgleichsbehälter (15) erstreckende Gestänge (23) an eine in Pressrichtung (14) hinter der Schieberplatte (22) angeordnete Hydraulikversorgung angeschlossen ist. Bei einer solchen Strangpresse sollen der erhebliche Hydraulikaufwand und insbesondere die Nebenzeiten bei einer gleichzeitig kompakten, einfachen Bauweise entscheidend verringert bzw. verkürzt werden, Hierzu ist das Gestänge (23) mit einem integriert im Übergang vom Ausgleichsbehälter (15) zum Hauptzylinder vorgesehenen, dem dortigen Innendurchmesser des Zylindergehäuses (9) angepassten, in der Öffnungsfunktion einen großen Ringflächenquerschnitt freigebendes Füllventil (19) ausgebildet.

Description

Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse

Die Erfindung betrifft eine Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse, die einen aus einem Zylinderholm und damit verbundenem Gegenholm bestehenden Pressenrahmen aufweist, in dem ein verfahrbarer, einen Blockaufnehmer tragender Blockaufnehmerhalter und eine verfahrbare Stempeltraverse vorgesehen sind, wobei im Zylinderholm ein Haupt- bzw. Presszylinder angeordnet ist, der in seinem Zylindergehäuse einen an seinem vorderen, von der Stempeltraverse abgestützten Ende mit einem Pressstempel versehenen Presskolben aufnimmt, und bei der dem an eine Tankleitung angeschlossenen Zylindergehäuse ein dem Presskolben Hydrauliköl mittels einer auf einem am rückwärtigen Ende des Presskolbens befestigten Gestänge vorgesehenen Schieberplatte zuführender Ausgleichsbehälter zugeordnet ist, wobei das sich im Ausgleichsbehälter erstreckende Gestänge an eine in Pressrichtung hinter der Schieberplatte angeordnete Hydraulikversorgung angeschlossen ist.

Eine Strangpresse dieser Art, bei der der das Werkzeug, üblich Druckplatte, Matrizenhalter und Matrize, aufweisende Gegenholm über Zuganker bzw. Zuglamellen und Druckstützen mit dem Zylinderholm verbunden ist, ist durch die DE 102 27 488 B3 bekannt geworden. Aus der EP 1 526 930 B1 ist eine Metallstrangpresse mit einem zur Druckölversorgung des Presskolbens bzw. Plungers am Hauptzylinder befestigten Ausgleichsbehälter bekannt. Das die Schieberplatte tragende Gestänge ist mit einem Vor- und Rückzugzylinder und einem außen an der End- bzw. Rückwand des Ausgleichsbehälters befestigten Hydraulik-Anschlußblock ausgebildet. Die auf dem vom Hauptzylindergehäuse entfernten Stangenende angeord-

BESTÄTIGUNGSKOPIE nete Schieberplatte gleitet in dem Ausgleichsbehälter, wobei der von der Schieberplatte endseitig abgeschlossene Füllraum über Verbindungsleitungen an den hinter dem Presskolben liegenden Zylinderraum des Hauptzylindergehäuses angeschlossen ist, in den auch eine Druckölleitung mündet.

Um einen hohen Nutzungsgrad der Pressen zu erreichen, müssen die Nebenzeiten minimiert werden, insbesondere sollen die dem Blockaufnehmerhalter, in dem der Blockaufnehmer bzw. Rezipient angeordnet ist, und der Stempeltraverse bzw. Laufholm zugeordneten Verschiebe- und Seitenzylinder einen Leerlauf und Rückzug mit möglichst großen Geschwindigkeiten bewältigen können. Hierbei sind große Volumenströme zwischen den Zylindern und dem Öltank mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zu bewegen, wobei turbulente Strömungen und in deren Folge Lufteinschlüsse im Öl und Schaumbildung auftreten können. Diesen nachteiligen Betriebsbedingungen kann nur mit aufwendigen Maßnahmen entgegengetreten werden.

Nach der EP 1 526 930 B1 sind der als Vor- und Rückzugszylinder ausgebildeten Stange in den vom Füllraum des Ausgleichsbehälters zu dem Zylinderraum hinter dem Presskolben führenden, im Zylindergehäuseboden ausgebildeten Verbindungsleitungen schaltbare Sperrventile zugeordnet. Hiermit lässt sich erreichen, dass zum Vorschub des Presskolbens in seine Arbeitsposition dieser bei geöffneten Sperrventilen, von denen vier vorhanden sind, ausgeführt als Zwei-Wege- Einbauventile, die auch als Logik- oder Cartridge-Ventile bekannt sind, von dem aus dem Füllraum des Ausgleichsbehälters zugeführten Öl umspült wird. Wenn der Presskolben, der einen gleichen Durchmesser wie der Ausgleichsbehälter besitzt, seine Arbeitsposition erreicht hat und mit dem Pressvorgang beginnt, werden die Verbindungsleitungen über die Sperrventile geschlossen, so dass der Schieber die in dem Ausgleichsbehälter verbleibende Ölmenge nur noch in den Tank drückt, während die anschließende Beaufschlagung mit Drucköl, das folglich nicht nachgesaugt werden muss, so dass der Tank weit entfernt sein kann, nur noch über die Druckölleitung erfolgt. Hierzu sind keine großen Querschnitte der Ölleitungen mehr erforderlich, wie es ohne den Ausgleichsbehälter der Fall wäre. Bei Beendigung des Presshubes und der dann bei entsprechender Umsteuerung der Hydaulikeinheit eingeleiteten Rückwärtsbewegung des Presskolbens in seine Ausgangslage im Zylindergehäuse strömt das Öl dann wieder zurück in den Ausgleichszylinder, d.h. das Öl wird im Betrieb der Rohr- und Strangpresse unter Druck hin und her geschoben.

Bei einer durch die EP 0 822 017 B1 bekannt gewordenen„rahmenlosen" Metallstrangpresse soll die Bewältigung großer Volumenströme dadurch erreicht werden, dass zwei oder mehrere Presskolben mit ihre Zylinder nach beiden Seiten durchsetzenden Kolbenstangen gleich Durchmessers versehen und die beiderseitigen Kolbenstangen gegenüber den Zylindern abgedichtet sind, so dass beidseitig Zylinder-Teilräume gleicher Wirkfläche bestehen, die durch eine zum Arbeitshub durch ein schaltbares Sperrventil verschließbare Kurzschlussleitung miteinander verbunden sind. Für einen schnellen Rückhub und einen Vorlauf im Eilgang sind bei dieser Presse besondere Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen. Über die die Zylinder-Teilräume beiderseits des Presskolbens verbindende Kurzschlussleitung ist ein schnellerer Übergang des Öls von einem zum anderen Zylinder-Teilraum bei geringem Strömungswiderstand möglich, wobei die Kurzschlussleitungen und die in diesen angeordneten schaltbaren Sperrventile allerdings eine große Bemessung erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse der eingangs genannten Art ohne die beschriebenen Nachteile zu schaffen, insbesondere sollen sich der Hydraulikaufwand verringern und die Nebenzeiten bei einer gleichzeitig kompakten, einfacheren Bauweise verkürzen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gestänge mit einem integriert im Übergang vom Ausgleichsbehälter zum Hauptzylinder vorgesehenen, dem dortigen Innendurchmesser des Zylindergehäuses angepassten, in der Öffnungsfunktion einen großen Ringflächenquerschnitt freigebendes Füllventil ausgebildet ist. Durch das zentral in das Zylindergehäuse des Hauptzylinders eingebaute Füllventil steht eine große Ringfläche zur Verfügung, durch die das Öl ohne großen Widerstand aus dem Ausgleichsbehäiter in den Druckraum hinter dem Presskolben und bei Umschaltung der Presskolbenbewegung zurück in den Ausgleichsbehälter fließen kann. Das Verschieben bzw. Vorfahren und Zurückziehen des in dem Hauptzylindergehäuse vorzugsweise mit hydrostatischer Lagerung geführten Presskolbens lässt sich damit sehr schnell durchführen, so dass sich die Nebenzeiten für die Zustellung des Presskolbens und Blockaufnehmerhalters verkürzen lassen. Die nach der Zustellung zum Pressen des geladenen Blockes zu einem Strangpressprodukt noch benötigte Menge an Hydrauliköl kannn bevorzugt aus einem Tank oder einer sonstigen Druckmittelversorgung in den Druckraum des Zylindergehäuses hinter dem Presskolben zugeführt werden. Bei Zwischenschaltung eines Tanks ist nur noch ein deutlich geringeres Pendelvolumen erforderlich.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Füllventil aus einem Füllventildeckel, der auf dem Gestänge über eine kragenartige Verschiebebuchse angeordnet ist, und einem die Verschiebebuchse in Pressrichtung hinter dem Ventildeckel umschließenden Ringzylinder besteht, dessen Zylinderkolben abhängig von der mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolbenseite die Verschiebebuchse und damit den Ventildeckel entweder in die Schließposition oder in die Öffnungsposition bringt. Wenn der Zylinderkolben, dessen - in Pressrichtung gesehen - vor und hinter dem Zylinderkolben liegenden Druckräume mit entsprechenden Druckmittelleitungen versehen sind, in Pressrichtung beaufschlagt wird, schiebt der Zylinderkolben über den Kragen den Füllventildeckel aus seiner gegen einen Dichtring abgeschlossenen Position in die Öffnungslage, in der der Füllven- tildeckel bzw. Ventildeckel in eine Ausnehmung des Presskolbens des Hauptzylinders eingreift bzw. -taucht.

Ein nach einer Ausgestaltung der Erfindung in der Hydraulikleitung zum Zylinderkolben des Ringzylinders vorgesehenes Endlagendämpfungsmittel begünstigt hierbei das Anfahren der Endlagen des Füllventildeckels.

Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist das Füllventil im Zylindergehäuse eines Pressenrahmens integriert, bei dem die Stempeltraverse und der Blockaufnehmerhalter mittels Elektromotoren, vorzugsweise Servomotoren, angetrieben sind. Der sehr große, freie Durchströmungsquerschnitt des Füllventils macht dieses besonders geeignet für eine Betriebsweise der Rohr- und Strangpresse mit im Wechselspiel einerseits geschalteten servomotorischen Antrieben zum Verfahren von Stempeltraverse und Blockaufnehmerhalter und andererseits zum Aufbringen der erforderlichen hohen Stauch- und insbesondere Presskraft beim Verpressen des Blockes zu einem Strangpressprodukt. Zum Pressbetrieb wird damit nur noch eine deutlich reduzierte Hydraulik benötigt. Hierbei liegt es im Rahmen der Möglichkeiten, dass sich durch den Einsatz von Rückspeiseeinheiten aus der Bremsenergie der elektro-hydraulischen Antriebseinheiten eine Energieeinsparung erreichen lässt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht als Einzelheit einer Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse deren Pressenrahmen mit darin angeordneter Stempeltraverse und Blockaufnehmerhalter; Fig. 2 eine teilgeschnittene Ansicht des rückwärtigen Endes einer Strang- und Rohrpresse, ohne Zylinderholm und ohne Stempeltraverse und

Blockaufnehmerhalter dargestellt; und

Fig. 3 als Einzelheit der Fig. 2 in einem Querschnitt das integriert im Zylindergehäuse des Hauptzylinders im Übergang zum Ausgleichsbehälter angeordnete Füllventil.

Von einer Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse 1 ist in Fig. 1 im wesentlichen der Grundrahmen dargestellt. Dieser besteht aus einem Zylinderholm 2 und einem damit über Zuglamellen 3 verspannten, hier nicht dargestellten, am Ende der Zuglamellen 3 lediglich mit der Bezugsziffer 4 angedeuteten Gegenholm. Zur kraftschlüssigen Verbindung dieser Bauteile tragen weiterhin Druckstützen 5 bei, die die Zuglamellen 3 zwischen dem Zylinderholm 2 und dem Gegenholm 4 umschließen. Die Druckstützen 5 dienen außerdem noch zur Führungsaufnahme einer in dem Grundrahmen beweglichen Stempeltraverse 6 und eines beweglichen Blockaufnehmerhalters 7. Der einen Blockaufnehmer bzw. Rezipient 8 aufweisende Blockaufnehmerhalter 7 wird ebenso wie die Stempeltraverse 6, die das voreilende Ende eines in seinem Zylindergehäuse 9 im Gegenholm 4 mit hydrostatischer Lagerung 10 (vgl. Fig. 2) geführten Presskolbens 11 abstützt, mittels im Ausführungsbeispiel Elektromotoren 12 bzw. 13, insbesondere Servomotoren, in Pressrichtung 14 verfahren. Ein solcher Elektromotor 12 bzw. 13 ist an jeder Längsseite des Blockaufnehmerhalters 7 und der Stempeltraverse 6 vorgesehen. Zur Übertragung bzw. Einleitung der Verfahrbewegung kämmen Ritzel der Elektromotoren 12 bzw. 13 mit Zahnstangen.

An das rückwärtige Ende des Zylindergehäuses 9 des Zylinderholms 2 ist ein Ausgleichsbehälter 15 und an dessen End- bzw. Rückwand 16 ist eine Zylindereinheit oder ein Hydraulik-Anschlussblock 17 angeschraubt, letzterer beispielsweise ausgeführt wie aus der EP 1 526 930 B1 bekannt. Optional kann die Strang- und Rohrpresse 1 statt mit Elektromotoren 12, 13 für die Verfahr- und Zustellbewegungen der Stempeltraverse 6 und des Blockaufnehmerhalters 7 mit bekannten, hydraulisch beaufschlagten Seitenzylindern und Aufnehmerverschiebezylindern ausgerüstet sein. Zum Stauchen und Pressen eines in den

Blockaufnehmer 8 geladenen Blockes besitzt der Presskolben 11 einen Pressstempel 18.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist integriert im Zylindergehäuse 9 des Haupt- bzw.

Presszylinders ein zentrales Füllventil 19 ausgebildet, das aus einem großflächigen Ventildeckel 20 und einem Ringzylinder 21 zur Füllventilbetätigung besteht. Das in Fig. 3 als vergrößerte Einzelheit gezeigte Füllventil 19 ist auf einem am rückwärtigen Ende des Presskolbens 11 befestigten, sich in den Ausgleichsbehälter 15 hinein erstreckenden und dort eine Schieberplatte 22 tragenden Gestänge 23 unter Zwischenschaltung einer kragenartigen Verschiebebuchse 24, auf der auch der Ringzylinder 21 sitzt, angeordnet. Bei Beaufschlagung des in Fig. 3 hinteren, rückwärtigen Endes des Zylinderkolbens 25 des Ringzylinders 21 mit Hydrauliköl wird die Verschiebebuchse 24 und damit der Füllventildeckel 20 aus seiner in durchgezogenen Linien gezeigten, einem Dichtring 26 anliegenden Schließposition in die gestrichelt angedeutete Öffnungsposition verstellt, in der der Füllventildeckel 21 in eine Kontur angepasste Ausnehmung 27 des Presskolbens 11 eintaucht.

In der Öffnungsposition des Füllventils 19 steht ein großer, freier Durchströ- mungs- bzw. Ringflächenquerschnitt zur Verfügung, über den das Hydrauliköl aus dem Ausgleichsbehälter 15 ohne großen Widerstand in den Druckraum des Zylindergehäuses 9 hinter dem Presskolben 11 - und umgekehrt - einströmen kann. Zum Zurückziehen des Füllventildeckels 20 in die Schließposition wird der Ringzylinder 21 umgeschaltet, so dass Hydrauliköl vor den Zylinderkolben 25 gelangt, worauf die Verschiebebuchse 24 mit dem Füllventildeckel 20 entsprechend zurückgezogen wird. Die an eine nicht dargestellte Versorgungsquelle angeschlos- senen Druckölleitungen zum Einspeisen von Hydrauliköl vor oder hinter den Zylinderkolben 25 sind in Fig. 3 mit 28, 29 und 30 beziffert, wobei der Druckölleitung 28 ein Endlagendämpfungsmittel 31 zugeordnet ist, wie in Fig. 2 skizziert.

Bei den Zustellbewegungen, d.h. Verfahren der Stempeltraverse 6 und/oder des Blockaufnehmerhalters 7 in Pressrichtung 14 wird von der sich mit verlagernden Schieberplatte 22 über denn dann geöffneten Füllventildeckel 20 bzw. den damit freigegebenen, großen Ringflächenquerschnitt das Hydrauliköl aus dem Ausgleichsbehälter 15 in den Druckraum hinter dem Presskolben 11 ausgeschoben, bis der Presskolben 11 seine Position zum Pressvorgang eingenommen hat. Zum anschließenden Pressen wird das Füllventil 20 geschlossen und die Presskraft durch Einspeisung von Hydrauliköl aus einem Tank 32, wie mit dem nach oben gerichteten Pfeil in Fig. 2 angedeutet, in den Druckraum hinter dem Presskolben 1 aufgebracht. Da das Füllventil 19 geschlossen ist, wird mit dem sich in Pressrichtung 14 verlagernden Presskolben 11 von der über das Gstänge 23 nachgezogenen Schieberplatte 22 eine weitere Menge Hydrauliköl aus dem Ausgleichsbehälter 15 und in den Tank 32 ausgeschoben, wie durch den nach unten gerichteten Pfeil in Fig. 2 angedeutet.

Zur Vorbereitung eines neuen Lade- und Pressvorgangs strömt bei der Rückwärtsbewegung des Presskolbens 11 das Hydrauliköl über das durch den Ringzylinder 21 wieder geöffnete Füllventil 19 zurück in den Ausgleichsbehälter 15, d.h. das Hydrauliköl wird im Betrieb der Strang- und Rohrpresse 1 stets ohne großen Widerstand hin und her geschoben. Es versteht sich, dass zur Rückwärtsbewegung des Presskolbens 11 die Antriebe (Elektromotoren oder Verschiebezylinder) der Stempeltraverse 6 und des Blockaufnehmerhalters /entsprechend aktiviert werden. Bezugszeichenliste:

1 Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse

2 Zylinderholm

3 Zuglamelle

4 Gegenholm

5 Druckstütze

6 Stempeltraverse

7 Blockaufnehmerhalter

8 Aufnehmer/Rezipient

9 Zylindergehäuse

10 hydrostatische Lagerung

11 Presskolben

12 Elektromotor

13 Elektromotor

14 Pressrichtung

15 Ausgleichsbehälter

16 End-/Rückwand

17 Zylindereinheit/Hydraulikanschlussblock

18 Pressstempel

19 Füllventil

20 Ventildeckel/Füllventildeckel

21 Ringzylinder

22 Schieberplatte

23 Gestänge

24 Verschiebebuchse

25 Zylinderkolben

26 Dichtring

27 Ausnehmung Druckölleitung

Druckölleitung

Endlagendämpfungsmittel Tank

Claims

Patentansprüche:

1. Strang- und Rohrpresse bzw. Metallstrangpresse (1) die einen aus einem Zylinderholm (2) und damit verbundenem Gegenholm (4) bestehenden Pressenrahmen aufweist, in dem ein verfahrbarer, einen Blockaufnehmer (8) tragender Blockaufnehmerhalter (7) und eine verfahrbare Stempeltraverse (6) vorgesehen sind, wobei im Zylinderholm (2) ein Haupt- bzw.

Presszylinder angeordnet ist, der in seinem Zylindergehäuse (9) einen an seinem vorderen, von der Stempeltraverse (6) abgestützten Ende mit einem Pressstempel (18) versehenen Presskolben (11) aufnimmt, und bei der dem an eine Tankleitung angeschlossenen Zylindergehäuse (9) ein dem Presskolben (11) Hydrauliköl mittels einer auf einem am rückwärtigen Ende des Presskolbens (11) befestigten Gestänge (23) vorgesehenen Schieberplatte (22) zuführender Ausgleichsbehälter (15) zugeordnet ist, wobei das sich im Ausgleichsbehälter (15) erstreckende Gestänge (23) an eine in Pressrichtung (14) hinter der Schieberplatte (22) angeordnete Hydraulikversorgung angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Gestänge (23) mit einem integriert im Übergang vom Ausgleichsbehälter (15) zum Hauptzylinder vorgesehenen, dem dortigen Innendurchmesser des Zylindergehäuses (9) angepassten, in der Öffnungsfunktion einen großen Ringflächenquerschnitt freigebendes Füllventil (19) ausgebildet ist.

2. Strang- und Rohrpresse nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllventil (19) aus einem Füllventildeckel (20), der auf dem Gestänge (23) über eine kragenartige Verschiebebuchse (24) angeordnet ist, und einem die Verschiebebuchse (24) in Pressrichtung (14) hinter dem Ventildeckel (20) umschließenden Ringzylinder (21) besteht, dessen Zylinderkolben (25) abhängig von der mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolbenseite die Verschiebebuchse (24) und damit den Ventildeckel (20) entweder in die Schließposition oder in die Öffnungsposition bringt.

Strang- und Rohrpresse nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch

eine in der Hydraulikleitung zum Zylinderkolben (25) des Ringzylinders (21) vorgesehenes Endlagendämpfungsmittel (31).

Strang- und Rohrpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllventil (19) im Zylindergehäuse (9) eines Pressenrahmens integriert ist, bei dem die Stempeltraverse (6) und der Blockaufnehmerhalter (7) mittels Elektromotoren (12, 13) angetrieben sind.