DE69212549T2

DE69212549T2 - Verfahren zum Ausblasen der zwischen Matrize und Knüppel eingesperrten Luft in einer Strangpresse

Info

Publication number: DE69212549T2
Application number: DE69212549T
Authority: DE
Inventors: Renato Seminari
Original assignee: Innse Innocenti Engineering SpA
Current assignee: SMS Group SpA
Priority date: 1991-09-13
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2012-04-22
Also published as: ITMI912427A1; IT1251314B; EP0531612A1; DE69212549D1; ITMI912427A0; ES2090404T3; EP0531612B1; ATE140885T1; JPH05212435A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausführen des Zyklus zum Ausstoßen der Luft, die zwischen Matrize und Strang in einer Strangpresse des Typs eingeschlossen ist, der einen Strangträger umfaßt, der entlang einer Längs-Strangpreßachse auf die Matrize zu und von ihr weg hin- und herbewegt werden kann, einen Druckkolben, der entlang der Achse auf den Träger zu und von ihm weg hin- und herbewegt werden kann, wobei der Träger mit Sekundär- Hydraulikzylinder-/-kolben-Baugruppen und der Druckkolben mit einer Primär- Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppe und damit verbundenen Sekundär- Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen versehen sind, wobei sich ein Hydrauliköl-Transportsystem zwischen Pumpeinrichtungen und den Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen erstreckt.
Während eines Strangpreßvorgangs bei einem Metall, speziell Aluminium, muß die Luft ausgestoßen werden, die zwischen dem im Träger gehaltenen Metallstrang und der Strangpreßmatrize eingeschlossen ist, wenn der Druckkolben vorwärts gegen den Strang bewegt wird, um das Metall des Walzblocks zu verformen und somit das Pressen des Strangs zu erreichen.
Erforderlich ist dies, weil die eingeschlossene Luft sehr hohe Druckpegel erreichen würde, die verhindern können, daß das verformte Metall die Matrize durchquert,und so der Strangpreßvorgang insgesamt zu einem Stillstand gebracht wird.
Der gesamte Betriebszyklus von Strangpressen umfaßt gegenwärtig einen sekundären Luftausstoßzyklus, bei dem nacheinander die Presse angehalten und der Strangpreßvorgang unterbrochen wird, der Öldruck des Druckkolben aufgehoben, der Druckkolben und der Träger zurückgezogen werden.
Diese Zyklusschritte finden statt, nachdem geeignete Ventile in der Ölzuführungsleitung zum Druckkolben geöffnet werden und die Zufuhr zu den Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen, die den Träger und den Druckkolben antreiben, umgekehrt wird.
Die Rückwärtsbewegungen des Druckkolbens und des Trägers über eine Distanz von wenigen Millimetern machen es erforderlich, daß bei Wiederaufnahme des Strangpreßvorgangs nach einem Luftausstoßzyklus bzw. einem Entlüftungszyklus der Träger und der Druckkolben zu den Positionen zurückgeführt werden, die sie vor der Unterbrechung eingenommen hatten.
Folglich hat sich die Betriebszeit der Presse beim Strangpressen um den Zeitraum verlängert, der benötigt wurde, um die Presse wieder in den gleichen Zustand zu versetzen, in dem sie sich vor der Unterbrechung des Strangpreßvorgangs zum Zwecke des Entlüftens befand.
Da hierbei einige Teile des hydraulischen Systems, wie z. B. die Absperrventile und Pumpeinrichtungen, eingeschaltet werden und deren Bewegungsrichtung umgekehrt wird, verlängert sich durch mehrere Stillstandszeiten und Betriebsübergangszustände der Presse der Entlüftungszyklus insgesamt erheblich, was sich nachteilig auf die Produktivität der Presse auswirkt.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht darin, ein Strangpreßverfahren und eine Presse zu schaffen mit solchen Funktions- bzw. baulichen Merkmalen, die einen Luftausstoßzyklus während des Strangpressens eines Stranges ermöglichen, womit die oben genannten Nachteile des bisherigen Standes der Technik überwunden werden.
Dieses technische Problem wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, daß dem Druck des Druckkolbens auf den Strang während des Strangpreßvorgangs sowie dem Druck des Trägers auf die Strangpreßmatrize zeitweilig Widerstand entgegengesetzt wird, ohne damit eine Rückwärtsbewegung des Trägers und des Druckkolbens zu bewirken, so daß die zwischen dem Strang und der Matrize eingeschlossene Luft ausgestoßen werden kann.
Zum Ausführen des obigen Verfahrens schafft die Erfindung ebenfalls eine Presse, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, die dieser Beschreibung nachfolgen.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden bei einer Ausführungsform derselben deutlicher, die nachstehend anhand eines nicht als Einschränkung zu betrachtenden Beispiels und der zugehörigen Zeichnung beschrieben wird, wobei die einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße Presse abbildet.
In der Zeichnung wird allgemein eine erfindungsgemäße Presse 1 gezeigt, welche einen Druckkolben 2 mit einer Primär-Hydraulikzylinder/kolben- Baugruppe 3 und zwei Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen 4 umfaßt. Die Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen 4 umfassen jeweils einen in zwei Richtungen wirksamen Kolben 4a, der innerhalb eines Zylinders 4b bewegt werden kann, wo er eine Vollschnittkammer 4c und eine Ringkammer 4d bildet.
In der vorliegenden Patentbeschreibung und in den beigefügten Ansprüchen kennzeichnet die Vollschnittkammer 4c durchgängig den Rauminhalt, der zwischen den Wänden des Zylinders 4b und dem Kolben 4a eingeschlossen ist und vollständig mit Öl gefüllt werden soll; ebenso kennzeichnet die Ringkammer 4d den Rauminhalt, der zwischen dem Zylinder und den Wänden des Kolbens eingeschlossen ist, welcher teilweise durch eine Kolbenstange ausgefüllt ist (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Die Presse 1 umfaßt ebenfalls einen Träger 5 für einen Strang (b), der verbunden ist mit einem zugehörigen Paar von Sekundär-Hydraulikzylinder/- kolben-Baugruppen 6; die den früheren ähneln, wobei jede Hydraulikzylinde/- kolben-Baugruppe 6 einen in zwei Richtungen wirksamen Kolben 6a aufweist, der innerhalb eines Zylinders 6b beweglich ist, wo er eine Vollschnittkammer 6c und eine Ringkammer 6d bildet.
Für die Kammern 6c und 6d gilt das, was oben bereits in bezug auf die entsprechenden Kammern der Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen 4 ausgeführt wurde.
Der Druckkolben 2 kann auf den Träger zu und von ihm wegbewegt werden, welcher seinerseits auf eine Strangpreßmatrize M zu und von ihr wegbewegt werden kann; wobei der Druckkolben und der Träger in die gleiche Richtung bewegt werden, welche mit der Strangpreßachse der Presse übereinstimmt.
Zudem weist die Presse 1 ein Hydrauliksystem 7 für die Ölzirkulation durch die Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen auf, wobei dieses System grundsätzlich wie folgt zusammengesetzt sein kann:
Eine erste Abzweigleitung 8 des Hydrauliksystems 7 verbindet die Primär- Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 und die Vollschnittkammern 4 c der Sekundär- Zylinder/-kolben-Baugruppen 4 mit einem Satz Hauptversorgungs-, Verdrängerpumpen 9, 10.
Eine zweite Abzweigleitung 8a des Hydrauliksystems 7 verbindet einen ersten hydropneumatischen Speicher 11 mit den Ringkammern 4d der Sekundär- Zylinder/-kolben-Baugruppen 4 für den Druckkolben 2; wobei der Speicher 11 ein Vorsteuer-Magnetventil 12 für ein Einsatzventil (cartridge valve) 13 aufweist. Eine dritte Abzweigleitung 14 des Hydrauliksystems 7 verläuft von den Vollschnittkammern 6c der Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen 6 für den Träger 5 zu den Pumpen 9 und 10; ähnlich wie oben gibt es desweiteren eine vierte Abzweigleitung 14 a, die einen zweiten hydropneumatischen Speicher 15 mit den entsprechenden Ringkammern 6d der Zylinder-/kolben- Baugruppen 6 verbindet. Schließlich weist auch der zweite hydropneumatische Speicher 15 ein Vorsteuer-Magnetventil 16 für ein entsprechendes Einsatzventil 17 auf.
An einem Öleinlaß 18 zur Primär-Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 für den Druckkolben 2 befindet sich ein Vorfüllventil 19, welches ein dazugehöriges Überdruckventil 20 aufweist. Die Pumpen 9 und 10 haben entsprechende Umgehungsblöcke 21 und 22, die später im Zusammenhang mit der Funktionsweise der Erfindung erläutert werden.
Ein dritter hydropneumatischer Speicher 23, welcher eine Betätigungs- und eine Verzögerungsfunktion hat und ein entsprechendes Verzögerungs-Magnetventil 24 aufweist, ist mit den Vollschnittkammern 6c der Hydraulikzylinder/-kolben- Baugruppen 6 verbunden, die den Träger 5 antreiben.
Eine weitere Pumpe 25 hat eine Ausgabeseite 25a, die mit den Speichern 11, 15 und 23 verbunden ist; wobei ein Satz von entsprechenden Absperrventilen 26, 27 und 28 die Verbindung der Ausgabeseite 25a mit jedem Speicher 11, 15 und 23 von den beiden anderen Speichern unabhängig macht.
Ein Druckwandler 29 ist mit dem Vorfüllventil 19 verbunden.
Nun wird die Arbeitsweise der oben genannten Presse während eines Luftausstoßzyklusses beschrieben.
Der Zustand, der während des Strangpressens eines im Träger 5 vorgelegten Stranges b erreicht wird, wird als Ausgangszustand der Presse 1 angenommen.
Dieser Zustand liegt vor, wenn Strang b im Träger 5 durch den Druckkolben 2 zusammengepreßt wird, der eine vorgeschobene Position zum Träger hin einnimmt und auf diesem gepreßt wird; Träger 5 befindet sich seinerseits in einer vorgeschobenen, anliegenden Position zur Strangpreßmatrize M, gegen welche er geschoben wird.
Im Ausgangszustand wird der Primär-Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 und den Vollschnittkammern 4c und 6c jeweils unter Druck stehendes Öl von den Pumpen 9 und 10 zugeführt; das Magnetventil 24 ist eingeschaltet.
Ausgehend von diesem Zustand wird das Überdruckventil 20 geöffnet, um den Druck in den Kammern 4c und Primär-Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 zu verringern; zusätzlich wird das Verzögerungs-Magnetventil 24 ausgeschaltet. Der Druckwandler 29 erfaßt den Druckabfall in der Ölzuführung zur Primär- Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 und wenn ein vorgegebener Druckpegel erreicht ist, aktiviert er die Magnetventile 12 und 16, um die entsprechenden Einsatzventile 13 und 17 zu betätigen.
Gleichzeitig werden die Hauptpumpen 9, 10 durch die entsprechenden Blöcke 21 und 22 umgangen, womit die Ölabgabe an die zwei Abzweigleitungen 8, 14 des Hydrauliksystems 7 verhindert wird, wobei sie im Dauerbetrieb gehalten werden, in den sie während des Strangpreßvorgangs eingetreten waren.
Die hydropneumatischen Speicher 11, 15 werden nach dem Öffnen der Ventile 13, 17 mit den Ringkammern 4d, 6d der entsprechenden Sekundär-Zylinder/- kolben-Baugruppen 4, 6 des Druckkolbens 2 und des Trägers 5 in Verbindung gebracht.
Innerhalb der hydropneumatischen Speicher 11, 15 hat das Öl einen vorgegebenen Druck und kann nach dem Öffnen der Ventile 13, 17 zu den Ringkammern 4d, 6d fließen.
Die Kraft infolge des Drucks, welcher durch das in den Speichern 11 und 15 enthaltene Öl auf die Kolben 4a und 6a ausgeübt wird, reicht aus, um die Kraft auszugleichen, die durch den Druck erzeugt wird, der von dem Öl auf die entsprechenden Kolben 4a und 6a ausgeübt wird, welches sich noch vom vorangehenden, anfänglichen Strangpreßschritt der Presse 1 in den Vollschnittkammern 4c, 6c befindet.
Dieser Kraftausgleich hält den Träger und den Druckkolben in einem Gleichgewichtszustand, wobei damit der Vorschub des Trägers und des Kolbens in Richtung auf die Strangpreßmatrize bzw. den Träger gestoppt wird. In der Tat kann durch eine geeignete zeitliche Abstimmung der Aktivierung der Magnetventile 12 und 16 das Gleichgewicht der Kräfte innerhalb der Sekundär- Zylinder/-kolben-Baugruppen 4 und 6 des Druckkolbens und des Trägers aufrechterhalten werden, ohne eine Rückwärtsbewegung im Träger und Druckkolben auszulösen.
Natürlich fällt bei Öffnen des Überdruckventils 20 der Druck in den Vollschnittkammern 4c und der Primär-Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 auch aufgrund des unter Druck stehenden Öls aus dem Speicher 11 schnell ab.
Dieser Druckabfall erfolgt in einer Aufeinanderfolge von abnehmenden Werten und innerhalb einer Zeitspanne, die vom Nutzer festzusetzen sind. Praktisch hängen die Zeitspanne und die Druckabfall-Werte von den Entleerungsgeschwindigkeiten der Vollschnittkammern 4c und der Primär- Zylinder/-kolben-Baugruppe 3 sowie vom Speicherdruck des Öl innerhalb Speicher 11 ab; je höher der Druck innerhalb Speicher 11 ist, desto schneller fließt das Öl vom Speicher 11 zu den Ringkammern 4 d.
Die zwischen dem Strang b und der Strangpreßmatrize M eingeschlossene Luft hat einen solchen Druck, daß sie, wenn der Träger nicht mehr gegen die Matrize gepreßt wird und der Druckkolben nicht länger auf den Strang im Träger drückt, aus dem Zwischenraum ausströmen kann, in dem sie zurückgehalten wurde.
Gleichzeitig mit dem soeben beschriebenen Luftausstoß versorgt die zusätzliche Pumpe 25 den hydropneumatischen Speicher 23, an den sie durch das Ausschalten des Ventils 24 angeschlossen wird.
Nach dem Entlüften werden die Magnetventile 12 und 16 ausgeschaltet, das Überdruckventil 20 wird geschlossen, die Pumpen 9 und 10 werden wieder mit den Abzweigleitungen 8 und 14 des Hydrauliksystems verbunden und das Verzögerungs-Magnetventil 24 wird aktiviert, um während dieser Phase den Speicher 23 mit den Vollschnittkammern 6c der Hydraulikzylinder/-kolben- Baugruppen 6 für den Träger 5 zu verbinden.
Somit kann die Presse 1 das Strangpressen des Strangs b wieder wie gewohnt aufnehmen, wobei der Träger und der Druckkolben in einer gleichen Position wie im Ausgangszustand verblieben sind, das heißt in der Position, die sie während des Strangpreßschrittes vor dem Entlüftungszyklus eingenommen hatten.
Sobald der Strangpreßvorgang wiederaufgenommen ist, stellt die zusätzliche Pumpe 25 mit Hilfe der Ventile 24, 26, 27 und 28 den Druck im Innern der Speicher 11, 15 und 23 auf die ursprünglichen Werte zurück - in Bereitschaft für einen nachfolgenden Luftausstoßzyklus aus der Presse.
Eine erfindungsgemäße Presse bietet eine Reihe von Vorteilen.
Das unter Druck stehende Öl innerhalb der Speicher 11, 15 und der Auslöse- und Verzögerungsspeicher 23 ermöglichen es, daß der Druck in den Ringkammem 4d, 6d und den Vollschnittkammern 6c einen jeweils vorgegebenen Pegel erreicht und sofort und übergangsfrei verfügbar ist. Kurz gesagt, im Vergleich zu der Steuerung lediglich durch die Verdrängerpumpen ermöglichen die hydropneumatischen Speicher eine optimale Steuerung jedes Arbeitsschrittes der Presse und der Bewegungen des Druckkolbens und des Trägers.
Diese Bewegungssteuerung kann durch eine Zeiteinstellung optimiert werden, die es wie oben erwähnt ermöglicht, das Gleichgewicht zwischen den Druckwerten, die in den Ringkammern 4d und 6d und in den Vollschnittkammern 4c und 6c der jeweiligen Sekundär-Zylinder/-kolben- Baugruppen 4 und 6 für den Druckkolben und den Träger anliegen, über die Zeit hinweg konstant zu halten.
Zudem haben die hydropneumatischen Speicher keinen Übergangsbetrieb wie die Pumpen 9, 10 und 25, und sie gestatten es, daß ein Luftausstoßzyklus weiter verkürzt wird, wodurch sich die Produktivität der Presse erhöht.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht darin, daß sich die Hauptpumpen bei Wiederaufnahme des Strangpreßverfahrens nach Abschluß eines Luftausstoßzyklusses durch den Einsatz der hydropneumatischen Speicher und ihrer jeweiligen Umgehungsblöcke schon im optimalen Dauerbetrieb befinden, ohne daß sie irgendeine Einstellung und einen mit ihr einhergehenden Übergangsbetrieb erfordern.
Schließlich sollte unterstrichen werden, daß für den Luftausstoßzyklus nicht das Vorfüllventil geöffnet, sondern nur das Überdruckventil aktiviert werden muß, um hinsichtlich des gesamten Ausstoßzyklusses zusätzlich Zeit einzusparen.

Claims

1. Verfahren zum Ausführen des Zyklus zum Ausstoßen der Luft, die zwischen einer Matrize (M) und einem Strang (b) in einer Strangpresse des Typs eingeschlossen ist, der einen Strang(b)-Träger (5) umfaßt, der entlang einer Längs-Strangpreßachse der Presse auf die Matrize (M) zu und von ihr weg hin- und herbewegt werden kann, einen Druckkolben (2), der entlang der Achse auf den Träger (5) zu und von ihm weg hin- und herbewegt werden kann, wobei der Träger (5) und der Druckkolben (2) mit Sekundär- Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (6) bzw. mit einer Primär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppe (3) und damit verbundenen Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (4) versehen sind, wobei sich ein Hydrauliköl-Transportsystem (7) zwischen Pumpeinrichtungen (9, 10) und den Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (6; 3 und 4) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, daß dem Druck des Druckkolbens (2) auf den Strang (b) während des Strangpreßvorgangs sowie dem Druck des Trägers (5) auf die Strangpreßmatrize (M) zeitweilig Widerstand entgegengesetzt wird, ohne damit eine Rückwärtsbewegung des Trägers und des Druckkolbens zu bewirken, so daß zwischen dem Strang (b) und der Matrize (M) eingeschlossene Luft ausgestoßen werden kann.

2. Presse zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, von dem Typ, der einen Träger (5) umfaßt, der einen Strang (b) trägt und entlang einer Längs-Strangpreßachse der Presse auf eine Matrize (M) zu und von ihr weg hin- und herbewegt werden kann, einen Druckkolben (2) , der entlang der Achse auf den Träger (5) zu und von ihm weg hin- und herbewegt werden kann, wobei der Träger (5) und der Druckkolben (2) mit Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben- Baugruppen (6) bzw. mit einer Primär-Hydraulikzylinder/- kolben-Baugruppe (3) und damit verbundenen Sekundär- Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (4) versehen sind, wobei sich ein Hydrauliköl-Transportsystem (7) zwischen Pumpeinrichtungen (9, 10) und den Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (6; 3 und 4) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung umfaßt, die dem Druck des Druckkolbens auf den Strang während des Strangpreßvorgangs sowie dem Druck des Trägers auf die Strangpreßmatrize zeitweilig Widerstand entgegensetzt, ohne damit Rückwärtsbewegung des Trägers und des Druckkolbens zu bewirken, wobei die Einrichtung eine Quelle (10, 15) unter Druck stehenden Öls enthält, die mit den Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (6 und 4) für den Träger (5) und den Druckkolben (2) verbunden ist, wobei die Quelle mittels der Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben- Baugruppen (6 und 4) eine vorgegebene Kraft auf die beiden letzteren ausübt, die ausreicht, um den Druckkräften zeitweilig Widerstand entgegenzusetzen, die durch das Pressen des Strangs (b) wirken.

3. Strangpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle unter Druck stehenden Öls einen ersten und einen zweiten hydropneumatischen Speicher (11, 15) umfaßt, die mit den Sekundär-Hydraulikzylinder/-kolben-Baugruppen (4 und 6) für den Druckkolben (2) bzw. den Träger (5) über eine zweite (8a) und eine vierte (14a) Abzweigleitung des Hydrauliksystems (7) verbunden sind.

4. Strangpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

eine erste Abzweigleitung (8) des Hydraulikkreislaufs, die von den Pumpeinrichtungen (9, 10) zu der Primär- Zylinder/-kolben-Baugruppe (3) und zu den entsprechenden Vollschnittkammern (4c) der Sekundär-Zylinder/-kolben- Baugruppen (4) für den Druckkolben (2) verläuft;

eine dritte Abzweigleitung (14) des Hydrauliksystems, die van den Pumpeinrichtungen (9, 10) zu entsprechenden Vollschnittkammern (16) der Sekundär-Zylinder/-kolben-Baugruppen (6) für den Träger (5) verläuft;

eine erste Ventilvorrichtung (12, 13), die mit dem ersten Speicher (11) verbunden ist;

eine zweite Ventilvorrichtung (16, 17), die mit dem zweiten Speicher (15) verbunden ist;

eine zusätzliche Pumpe (25), die dem ersten und dem zweiten hydropneumatischen Speicher (11 und 15) Öl zuführt;

einen Druckwandler für das dem Druckkolben (2) zugeführte Öl, wobei die erste und die zweite Ventilvorrichtung (12, 13 und 16, 17) funktionell mit dem Druckwandler (29) verbunden sind.

5. Strangpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeinrichtungen (9, 10) entsprechende Umgehungsblöcke (21, 22) für den Speisestrom zu der ersten und der dritten Abzweigleitung (8 und 14) umfassen.

6. Strangpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dritten betätigenden hydropneumatischen Speicher (23) umfaßt, der mit einem entsprechenden Rückhalte- Magnetventil (24) versehen ist, das mit entsprechenden Vollschnittkammern (6c) der Sekundär-Hydraulikzylinder/kolben-Baugruppen (6) für den Träger (5) verbunden ist.

7. Strangpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ventilvorrichtung (12, 13 und 16, 17) jeweils ein Vorsteuer-Magnetventil (12 und 16) und ein Einsatzventil (cartridge valve) (13 und 17) umfassen.