DE102019008242A1

DE102019008242A1 - Torque compensation for forging press

Info

Publication number: DE102019008242A1
Application number: DE102019008242.7A
Authority: DE
Inventors: René von Dombrowski; Gregor Endberg; Götz Sondermann
Original assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes (9) in einer Presse, insbesondere in einer Schmiedepresse, wobei die Presse zumindest einen Festholm (1) und zumindest einen Laufholm (4) aufweist, welcher zum Umformen des zwischen Laufholm (4) und Festholm (1) angeordneten Werkstückes (9) mit zumindest einem Presszylinder in einer Pressrichtung beaufschlagbar ist, wobei zwischen Laufholm (4) und Festholm (1) zumindest zwei Rückzugzylinder (6, 6') angeordnet sind, die zum Öffnen der Presse entgegen der Pressrichtung des Presszylinders (5) betätigbar sind, wobei durch Steuerung der Rückzugzylinder (6, 6') ein Kippmoment des Laufholms (4) bei exzentrischer Belastung ausgeglichen wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen der Presse im Zuge des Absenkens des Laufholms (4) bereits vor einem Werkstückkontakt durch aktive Druckbeaufschlagung des Presszylinders (5) ein Druckaufbau in einem oder in mehreren Rückzugzylindern (6, 6') und damit eine Vorspannung erzeugt wird und dass nach dem Werkstückkontakt im Zuge des Umformens bei Auftreten eines Kippmomentes ein Kompensationsmoment durch Druckabbau in zumindest einem der vorgespannten Rückzugzylinder (6, 6') erzeugt wird.The invention relates to a method for reshaping a workpiece (9) in a press, in particular in a forging press, the press having at least one fixed beam (1) and at least one traveling beam (4) which is used for reshaping the between traveling beam (4) and fixed beam (1) arranged workpiece (9) can be acted upon with at least one press cylinder in a pressing direction, with at least two retraction cylinders (6, 6 ') being arranged between the moving beam (4) and the fixed beam (1), which are used to open the press against the pressing direction of the Press cylinder (5) can be actuated, with the control of the retraction cylinder (6, 6 ') compensating for a tilting moment of the running beam (4) in the event of an eccentric load. The method is characterized in that when the press is closed in the course of the lowering of the running beam (4), a pressure build-up in one or more retraction cylinders (6, 6 ') and thus a pretensioning already before the workpiece is in contact with the press cylinder (5) is generated and that after the workpiece contact in the course of the forming, when a tilting moment occurs, a compensation torque is generated by reducing the pressure in at least one of the pre-tensioned retraction cylinders (6, 6 ').

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes in einer Presse, insbesondere in einer Schmiedepresse,
wobei die Presse zumindest einen Festholm und einen Laufholm aufweist, wobei der Laufholm zum Umformen des zwischen Laufholm und Festholm angeordneten Werkstückes mit zumindest einem Presszylinder in einer Pressrichtung beaufschlagbar ist,
wobei zwischen Laufholm und Festholm zumindest zwei Rückzugzylinder angeordnet sind, die zum Öffnen der Presse in einer der Pressrichtung entgegengesetzten Rückzugrichtung betätigbar sind,
wobei durch Steuerung der Rückzugzylinder ein Kippmoment des Laufholms bei exzentrischer Belastung (durch ein Kompensationsmoment) ausgeglichen wird.The invention relates to a method for reshaping a workpiece in a press, in particular in a forging press,
wherein the press has at least one fixed beam and a moving beam, wherein the moving beam can be acted upon by at least one press cylinder in a pressing direction for reshaping the workpiece arranged between moving beam and fixed beam,
with at least two retraction cylinders being arranged between the moving beam and the fixed beam, which can be actuated to open the press in a retraction direction opposite to the pressing direction,
whereby, by controlling the retraction cylinder, a tilting moment of the running beam in the event of an eccentric load (by a compensation moment) is compensated.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Presse. Bevorzugt handelt sich bei der Presse um eine Schmiedepresse, z. B. eine Freiformschmiedepresse oder alternativ auch eine Gesenkschmiedepresse. Das umzuformende Werkstück besteht in der Regel aus Metall. Die Presse, z.B. Schmiedepresse, weist bevorzugt einen Pressenrahmen auf, der z. B. von einem (ortsfesten) Oberholm und einem (ortsfesten) Unterholm sowie mehreren (vertikal orientierten) Pressensäulen gebildet wird. Die Pressensäulen verbinden folglich den Oberholm und den Unterholm und bilden mit ihnen den Pressenrahmen. Alternativ zu einer Bauweise des Pressenrahmens mittels (separaten) Säulen und Holmen kann dieser auch in kombinierter Rahmenbauweise (z. B. als geschlossener Pressenrahmen) ausgeführt sein. Bevorzugt ist in bzw. an dem Pressenrahmen der Laufholm beweglich geführt und mit dem Presszylinder beaufschlagbar. Bei einer Oberkolbenpresse kann z. B. der Laufholm gegen den fest angeordneten Unterholm als Festholm bewegt werden. Zwischen Festholm und Laufholm ist in der Regel ein Pressenwerkzeug angeordnet, dass von einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug gebildet ist, wobei das umzuformende Werkstück zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug umgeformt wird. Bei einem Überflurantrieb ist der Pressenrahmen feststehend und der Laufholm bildet den beweglichen Teil der Presse, während bei einem Unterflurantrieb der Pressenrahmen beweglich und der Laufholm als Festholm ausgebildet ist. Auch diese Ausführungsform wird von der Erfindung erfasst. Es geht folglich nicht um eine absolute Beweglichkeit des Laufholms, sondern eine relative zum Festholm.The invention also relates to a press. The press is preferably a forging press, e.g. B. an open-die forging press or, alternatively, a closed-die forging press. The workpiece to be formed is usually made of metal. The press, e.g. forging press, preferably has a press frame which e.g. B. is formed by a (fixed) upper beam and a (fixed) lower beam and several (vertically oriented) press columns. The press columns consequently connect the upper beam and the lower beam and together with them form the press frame. As an alternative to a construction of the press frame using (separate) columns and spars, it can also be designed in a combined frame construction (e.g. as a closed press frame). The moving beam is preferably movably guided in or on the press frame and can be acted upon by the press cylinder. In an upper piston press z. B. the moving beam can be moved against the fixed lower beam as a fixed beam. A press tool, which is formed by an upper tool and a lower tool, is arranged between the fixed beam and the moving beam, with the workpiece to be reshaped being reshaped between the upper tool and the lower tool. In the case of an above-floor drive, the press frame is stationary and the moving beam forms the movable part of the press, while in the case of an underfloor drive, the press frame is movable and the moving beam is designed as a fixed beam. This embodiment is also covered by the invention. It is therefore not a question of absolute mobility of the moving bar, but relative to the fixed bar.

Unabhängig von der konkreten Ausführungsform können bei exzentrischen Schmiedeoperationen unsymmetrische Belastungen auftreten, die in großen Beanspruchungen der mechanischen Pressenstruktur resultieren. So führt eine kraftresultierende des Werkstückes, welche exzentrisch zu der Pressenmitte angreift, zu einem Kippmoment und somit zu Verschiebungen und Verkantungen der beweglichen Teile. Dieses hat nachteilige Auswirkungen auf die erreichbare Schmiedepräzision. Außerdem führen solche exzentrischen Belastungen zu Biegebeanspruchungen der Pressenstruktur, die zu erhöhtem Führungsverschleiß und im ungünstigsten Fall zu Schäden führen können.Regardless of the specific embodiment, asymmetrical loads can occur in eccentric forging operations, which result in great stresses on the mechanical press structure. A force resulting from the workpiece, which acts eccentrically to the center of the press, leads to a tilting moment and thus to displacements and tilting of the moving parts. This has detrimental effects on the achievable forging precision. In addition, such eccentric loads lead to bending stresses on the press structure, which can lead to increased guide wear and, in the worst case, to damage.

Bei einer konventionellen Ausgestaltung einer Schmiedepresse werden daher diese Biegebeanspruchungen und die resultierenden Spitzenspannungen in der Regel durch mechanische Maßnahmen aufgefangen. Neben entsprechender Auslegung der mechanischen Pressenstruktur und der Führungssysteme wird auch die zulässige Exzentrizität im Allgemeinen in Abhängigkeit von der Presskraft in einem sinnvollen Maß limitiert. Üblich ist in der Praxis z. B. eine Begrenzung der Exzentrizität auf einen zulässigen Wert von 300 mm (im Radius) unter maximaler Presskraft.In a conventional design of a forging press, these bending stresses and the resulting peak stresses are therefore usually absorbed by mechanical measures. In addition to the appropriate design of the mechanical press structure and the guide systems, the permissible eccentricity is generally limited to a reasonable extent as a function of the pressing force. It is common in practice, for. B. a limitation of the eccentricity to a permissible value of 300 mm (in the radius) under maximum pressing force.

Um die Auswirkungen exzentrischer Belastungen auf die Pressenstruktur zu reduzieren, sind aus der Praxis Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei denen Kippmomente des Laufholms bei exzentrischer Belastung ausgeglichen werden. Dazu werden z. B. hydraulische Hilfssysteme, das heißt sogenannte Kompensationssysteme oder Geradestellungssysteme eingesetzt. Diese sollen bei einer Schrägstellung des Laufholms aufgrund exzentrischer Belastungen ein entsprechendes Kompensationsmoment bereitstellen, um so die Schrägstellung bewegter Teile zu begrenzen und die mechanische Pressenstruktur zu schonen.In order to reduce the effects of eccentric loads on the press structure, methods of the type described at the outset are known from practice, in which the tilting moments of the running beam are compensated for in the event of eccentric loading. For this purpose z. B. hydraulic auxiliary systems, that is, so-called compensation systems or straightening systems are used. In the event of an inclined position of the running beam due to eccentric loads, these should provide a corresponding compensation torque in order to limit the inclination of moving parts and to protect the mechanical press structure.

So sind z. B. Pressen mit Kompensationssystemen bekannt, bei denen zusätzliche Ausgleichzylinder vorgesehen sind, deren Drücke entweder durch kreuzweise gekoppelte Zylinderwirkflächen oder in separat angeordneten Hilfseinrichtungen verglichen und korrigiert werden, um ein entsprechendes Kompensationsmoment zu erzeugen.So are z. B. presses with compensation systems are known in which additional compensating cylinders are provided, the pressures of which are compared and corrected either by cross-coupled cylinder effective surfaces or in separately arranged auxiliary devices in order to generate a corresponding compensation torque.

Die DE 1 145 924 beschreibt z. B. eine hydraulische Presse mit einer getrennt von ihren Arbeitszylindern vorgesehenen, auf eine Kippbewegung des beweglichen Holmes ansprechenden hydraulischen Ausgleicheinrichtung, welche mindestens zwei Zylinder mit Kolben umfasst, die mit Bezug auf die Symmetrieachse der Arbeitszylinder einander gegenüberliegend und an den beweglichen Holm angreifen.The DE 1 145 924 describes e.g. B. a hydraulic press with a provided separately from its working cylinders, responsive to a tilting movement of the movable spar hydraulic compensating device, which comprises at least two cylinders with pistons, which with respect to the axis of symmetry of the working cylinder act opposite one another and on the movable spar.

Eine weitere Lösung mit separaten Ausgleichzylindern ist z. B. aus der US 3 635 074 bekannt.Another solution with separate compensating cylinders is z. B. from the U.S. 3,635,074 known.

Die DE 24 38 557 beschreibt eine Steueranordnung für eine hydraulische Antriebsanordnung mit zwei ähnlichen hydraulischen Einheiten mit je einem beweglichen Teil, mit Leitungen, welche die Einheiten, deren bewegliche Teile sich normalerweise im Wesentlichen synchron bewegen, über Kreuz miteinander hydraulisch verbinden, und mit einer Fluid-Treibeinrichtung für die beweglichen Teile der Einheiten.The DE 24 38 557 describes a control arrangement for a hydraulic drive arrangement with two similar hydraulic units, each with a moving part, with lines which hydraulically cross-connect the units, the moving parts of which normally move essentially synchronously, with one another, and with a fluid drive device for the moving parts of the units.

Neben dem komplizierten und aufwendigen Systemaufbau besteht ein wesentlicher Nachteil der bekannten Kompensationssysteme in der Notwendigkeit einer großen Gleichlauf-Abweichung zur Generierung eines Kompensationsmomentes und somit in einer langsamen Reaktionszeit zum Ausgleich von Störgrößen. Dieses liegt daran, dass sich der Druck innerhalb der Ausgleichzylinder, welcher für eine Kompensation der exzentrischen Last erforderlich ist, nur aus der Bewegung ergibt. Es ist also zunächst eine relativ große Schrägstellung erforderlich, die das Fluid in den Ausgleichzylindern komprimiert und so den notwendigen (Gegen-)Druck erzeugt.In addition to the complicated and expensive system structure, a major disadvantage of the known compensation systems is the need for a large synchronization deviation to generate a compensation torque and thus a slow response time to compensate for disturbance variables. This is due to the fact that the pressure inside the compensating cylinder, which is required to compensate for the eccentric load, results only from the movement. First of all, a relatively large inclination is required, which compresses the fluid in the compensating cylinders and thus generates the necessary (counter) pressure.

Ferner ist aus der DE 1 427 309 ein System bekannt, bei welchem auf zusätzliche Ausgleichzylinder verzichtet werden kann. Es werden ohnehin vorhandene Rückzugzylinder für die Erzeugung des Kompensationsmomentes genutzt. Durch den Einsatz von Einlass- und Auslassventiltechnik im Ablauf der Rückzugzylinder entfallen die bei anderen Lösungen verwendeten, aufwendigen Überkreuz-Verschaltungen der Zylinder. So beschreibt die DE 1 427 309 A1 eine Schmiedepresse, bei der einfach wirkende Ausgleichzylinder zum Geradestellen des beweglichen Holmes eingesetzt werden, wobei diese Ausgleichzylinder in an sich bekannter Weise auch als Rückzugzylinder steuerbar sind. Der Druck des jeweils voreilenden Ausgleichzylinders ist bei Überschreiten einer gerade noch zulässigen Schrägstellung des beweglichen Holmes in Abhängigkeit von der Schrägstellung mittels eines Drosselventils im Auslass und bei geschlossenem Drosselventil durch Zuführen von Druckflüssigkeit aus einem Akkumulator steuerbar. Die Betätigung des Drosselventils erfolgt in Abhängigkeit vom Maß der Schrägstellung und das Zuführen von Druckflüssigkeit in Abhängigkeit von der Dauer der unzulässigen Schrägstellung.Furthermore, from the DE 1 427 309 a system is known in which additional compensating cylinders can be dispensed with. Retraction cylinders that are already present are used to generate the compensation torque. The use of inlet and outlet valve technology in the retraction cylinder drain eliminates the need for the complex cross-connection of the cylinders used in other solutions. So describes the DE 1 427 309 A1 a forging press in which single-acting compensating cylinders are used to straighten the movable spar, these compensating cylinders also being controllable as retraction cylinders in a manner known per se. The pressure of the respectively leading compensating cylinder can be controlled by means of a throttle valve in the outlet and, when the throttle valve is closed, by supplying hydraulic fluid from an accumulator, when a just permissible inclination of the movable bar is exceeded, depending on the inclination. The throttle valve is actuated depending on the degree of inclination and the supply of hydraulic fluid depending on the duration of the impermissible inclination.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Ausführungsform die Notwendigkeit einer externen Energiezufuhr sowie die nach wie vor komplexe Systemstruktur. Um schnelle Korrekturvorgänge bzw. kurze Druckaufbauzeiten zu ermöglichen, muss die externe Energiequelle entweder sehr schnell reagieren können oder es muss Energie in hohem Maße, z. B. durch Druckspeicher vorgehalten werden. Außerdem muss die externe Druckquelle sehr nah am jeweiligen Zylinder angebracht sein, um das Kompressionsvolumen und somit die Druckaufbauzeit möglichst klein zu halten. Weitere Nachteile ergeben sich bei einem Einsatz des Systems im Bereich der Hochleistungs-Freiformschmiedepressen, die sehr hohe Hubzahlen von mehr als 100 Hüben pro Minute realisieren sollen. Aufgrund der hohen Frequenz und der Häufigkeit der notwendigen Regeleingriffe ist eine Pumpe als Energiequelle für die Momentenkompensation nur bedingt einsetzbar. Die Energiebereitstellung mittels Druckspeichertechnik würde dagegen den Speicher sehr schnell entleeren und würde entsprechend performante Speicher-LadeSysteme erfordern, die die Systemkomplexität weiter steigern würden. Darüber hinaus ist es zur Erreichung hoher Hubzahlen bei solchen Pressensystemen gängige Praxis, die Rückzugzylinder kontinuierlich mit einem Rückzugspeichersystem zu verbinden, um zeitintensive Ventilumschaltvorgänge zu umgehen. Eine Vergrößerung oder Entnahme des Fluidvolumens aus diesem geschlossenen System zu Kompensationszwecken führt jedoch dazu, dass der Druck im Rückzugspeichersystem nicht gehalten werden kann, sodass auch hier zusätzliche Systemtechnik zur Aufrechterhaltung des Rückzugspeicherdrucks notwendig ist.The disadvantage of this known embodiment is the need for an external power supply and the still complex system structure. In order to enable quick correction processes or short pressure build-up times, the external energy source must either be able to react very quickly or energy must be high, e.g. B. be held by pressure accumulator. In addition, the external pressure source must be attached very close to the respective cylinder in order to keep the compression volume and thus the pressure build-up time as short as possible. Further disadvantages arise when the system is used in the field of high-performance open-die forging presses, which are supposed to achieve very high numbers of strokes of more than 100 strokes per minute. Due to the high frequency and the frequency of the necessary control interventions, a pump can only be used to a limited extent as an energy source for torque compensation. The provision of energy by means of pressure storage technology, on the other hand, would empty the storage unit very quickly and would require correspondingly high-performance storage charging systems that would further increase the system complexity. In addition, in order to achieve high stroke rates in such press systems, it is common practice to continuously connect the retraction cylinders to a retraction storage system in order to avoid time-consuming valve switching processes. However, increasing or removing the fluid volume from this closed system for compensation purposes means that the pressure in the retraction storage system cannot be maintained, so that here, too, additional system technology is necessary to maintain the retraction storage pressure.

Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik und den beschriebenen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes in einer Presse, insbesondere in einer Schmiedepresse, zu schaffen, welches bei einfacher Systemstruktur eine einwandfreie Kompensation von Kippmomenten mit schnellem Ansprechverhalten ermöglicht. Außerdem soll eine entsprechende Presse angegeben werden.Based on the known prior art and the disadvantages described, the invention is based on the object of creating a method for reshaping a workpiece in a press, in particular in a forging press, which enables perfect compensation of tilting moments with quick response behavior with a simple system structure. In addition, a corresponding press should be specified.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Umformen eines (metallischen) Werkstückes in einer Presse, insbesondere in einer Schmiedepresse,
dass beim Schließen der Presse im Zuge des Absenkens des Laufholms bereits vor einem Werkstückkontakt (zwischen dem beweglichen Werkzeug und dem Werkstück) durch aktive Druckbeaufschlagung (und folglich aktives Treiben) des Presszylinders ein Druckaufbau in einem oder in mehreren Rückzugzylindern und damit eine Vorspannung erzeugt wird und dass (nach dem Werkstückkontakt) im Zuge des Umformens bei Auftreten eines Kippmomentes mit zumindest einer Kompensationssteuereinrichtung ein Kompensationsmoment durch Druckabbau in zumindest einem der vorgespannten Rückzugzylinder erfolgt.To solve this problem, the invention teaches in a generic method for forming a (metallic) workpiece in a press, in particular in a forging press,
that when the press is closed in the course of the lowering of the running beam, a pressure build-up in one or more retraction cylinders and thus a preload is generated through active pressurization (and consequently active driving) of the press cylinder before there is workpiece contact (between the movable tool and the workpiece) and that (after the workpiece contact) in the course of the forming, when a tilting moment occurs with at least one compensation control device, a compensation moment occurs by reducing the pressure in at least one of the pre-tensioned retraction cylinders.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass mithilfe der in einer Presse gegebenenfalls ohnehin vorhandenen Rückzugzylindern Kompensationsmomente erzeugt werden können, mit denen Kippmomente, die sich aufgrund exzentrischer Belastung ergeben, kompensiert werden können, so dass auf zusätzliche Kompensationssysteme und Kompensationszylinder verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß gelingt die Kompensation über die Rückzugzylinder mit besonders schnellem Ansprechverhalten, da bereits beim Schließen der Presse durch aktive Druckbeaufschlagung des Presszylinders eine Vorspannung in den Rückzugzylindern erzeugt wird, so dass die Rückzugzylinder bereits vor dem Auftreten von Störkräften aus exzentrischen Schmiedeoperationen auf ein höheres Druckniveau angehoben werden. Damit kann auch auf eine zusätzliche Energiequelle zum Druckaufbau verzichtet werden. Kommt es anschließend beim eigentlichen Umformvorgang zu einem Kippmoment aufgrund exzentrischer Reaktionskräfte des Werkstücks, so muss lediglich der Druck in einem Rückzugzylinder abgebaut werden, um ein entsprechendes Kompensationsmoment zu generieren. Durch das Vorspannen der Rückzugzylinder bereits vor dem Werkstückkontakt können neben dem Verzicht auf externe Energiequellen auch deutlich geringere Reaktionszeiten realisiert werden, da es nicht erst zu einer großen Schrägstellung des Laufholms kommen muss, bevor eine Kompensation erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Presse zeichnen sich folglich durch schnelles Ansprechverhalten bei gleichzeitig einfacher Systemstruktur aus. Das System lässt sich auch innerhalb geschlossener Systeme integrieren, ohne dass hierin enthaltene Fluidvolumen zu beeinflussen. Dieses ermöglicht auch den Verzicht auf zusätzliche Komponenten zur Aufrechterhaltung der Volumenkonsistenz im geschlossenen System und hält die Systemstruktur besonders einfach. Erfindungsgemäß können folglich bei einer vorgegebenen maximalen Exzentrizität Einsparungen im Bereich der Pressenmechanik realisiert werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, bei gleichbleibender mechanischer Festigkeitsauslegung die zulässige Exzentrizität zu erhöhen.The invention is based on the knowledge that with the aid of the retraction cylinders that may already be present in a press, compensation torques can be generated with which tilting torques that arise due to eccentric loading can be compensated, so that additional compensation systems and compensation cylinders can be dispensed with. According to the invention, the compensation is achieved particularly quickly via the retraction cylinder Response behavior, since a preload is generated in the retraction cylinders by actively applying pressure to the press cylinder when the press is closed, so that the retraction cylinders are raised to a higher pressure level before disruptive forces from eccentric forging operations occur. This means that there is no need for an additional energy source to build up pressure. If a tilting moment occurs during the actual forming process due to eccentric reaction forces of the workpiece, then only the pressure in a retraction cylinder has to be reduced in order to generate a corresponding compensation moment. By pretensioning the retraction cylinders before the workpiece contact, not only can there be no need for external energy sources, but also significantly shorter response times, as the running bar does not have to be tilted at a great angle before compensation can take place. The method according to the invention and the press according to the invention are consequently distinguished by a fast response behavior with a simple system structure at the same time. The system can also be integrated within closed systems without influencing the fluid volume contained therein. This also makes it possible to dispense with additional components to maintain the volume consistency in the closed system and keeps the system structure particularly simple. According to the invention, savings in the area of the press mechanics can consequently be achieved with a predetermined maximum eccentricity. Alternatively, there is the possibility of increasing the permissible eccentricity while maintaining the same mechanical strength design.

Von besonderer Bedeutung ist erfindungsgemäß einerseits die Möglichkeit, die Rückzugzylinder (mit Hilfe der Kompensationseinrichtung) gezielt vorzuspannen und andererseits den im Zuge der Vorspannung aufgebauten Druck (mit Hilfe der Kompensationseinrichtung) gezielt um ein vorgegebenes Maß abzubauen, um das gewünschte Kompensationsmoment zu erzeugen. Dieses gelingt konstruktiv durch zumindest ein Drosselventil für jeden Rückzugzylinder, wobei ein solches Drosselventil bevorzugt als Proportionalventil ausgebildet ist. Über die Drosselventile lässt sich einerseits (durch gezielte Begrenzung des aus den Rückzugzylindern verdrängten Mediums) gezielt die Vorspannung einstellen und andererseits kann gezielt der Druckabbau zur Kompensation der Kippmomente eingestellt werden. Insofern ist bevorzugt vorgesehen, dass für den Druckaufbau in den Rückzugzylindern das Drosselventil, z. B. Proportionalventil, auf eine definierte Ventilstellung geschlossen und damit der aus dem Rückzugzylinder verdrängte Volumenstrom gedrosselt bzw. angedrosselt wird. Zur Erzeugung des Kompensationsmomentes wird zumindest ein Drosselventil auf eine definierte Ventilstellung geöffnet und damit der Druck im Rückzugzylinder (auf das gewünschte Maß) abgebaut.According to the invention, it is particularly important on the one hand to specifically preload the retraction cylinders (with the help of the compensation device) and, on the other hand, to reduce the pressure built up in the course of the preload (with the help of the compensation device) by a specified amount in order to generate the desired compensation torque. This is achieved structurally by at least one throttle valve for each retraction cylinder, such a throttle valve preferably being designed as a proportional valve. Via the throttle valves, on the one hand (by deliberately limiting the medium displaced from the retraction cylinders), the preload can be set in a targeted manner and, on the other hand, the pressure reduction to compensate for the tilting moments can be set in a targeted manner. In this respect, it is preferably provided that for the pressure build-up in the retraction cylinders, the throttle valve, for. B. proportional valve, closed to a defined valve position and thus the volume flow displaced from the retraction cylinder is throttled or throttled. To generate the compensation torque, at least one throttle valve is opened to a defined valve position and thus the pressure in the retraction cylinder is reduced (to the desired level).

In bevorzugter Weiterbildung wird der maximale Druck der Rückzugzylinder durch zumindest jeweils ein Druckbegrenzungsventil begrenzt, welches bevorzugt mit der Kompensationssteuereinrichtung verbunden oder in diese integriert ist. Über eine solche Druckbegrenzungseinrichtung bzw. ein Druckbegrenzungsventil werden die Rückzugzylinder vor unzulässigen Zylinderinnendrücken geschützt. Um z. B. bei unbekannten Prozessdaten immer die maximale Energie zur Kompensation von exzentrischen Belastungen vorzuhalten, können die Rückzugzylinderdrücke immer auf die maximal zulässigen Werte angehoben werden, wobei diese maximal zulässigen Werte über die Druckbegrenzungsventile gesichert werden. Sind jedoch aufgrund des Betriebes aus den Prozessdaten ausreichende Informationen vorhanden, um das zu erwartende Kompensationsmoment zu bestimmen, so kann der notwendige Rückzugzylinderdruck auch über die Parameter Drosselstellung der Proportionalventile sowie Vorspannweg über eine entsprechende Rückmeldung über die Drucksensoren gezielt eingestellt werden. Dieses reduziert wiederum den notwendigen Presszylinderinnendruck zum Vortreiben und ermöglicht eine energieeffizientere Betriebsweise.In a preferred development, the maximum pressure of the retraction cylinders is limited by at least one pressure limiting valve in each case, which is preferably connected to or integrated into the compensation control device. Such a pressure limiting device or a pressure limiting valve protects the retraction cylinders from impermissible internal cylinder pressures. To z. If, for example, the maximum energy is always available to compensate for eccentric loads in the case of unknown process data, the retraction cylinder pressures can always be raised to the maximum permissible values, with these maximum permissible values being saved via the pressure relief valves. However, if sufficient information is available from the process data due to the operation to determine the expected compensation torque, the necessary retraction cylinder pressure can also be set specifically via the parameters throttle position of the proportional valves and the preload travel via a corresponding feedback via the pressure sensors. This in turn reduces the pressure inside the press cylinder required for propulsion and enables more energy-efficient operation.

Die durch die Exzentrizität infolge des Kippmoments auftretende Schrägstellung wird bevorzugt mit einer oder mit mehreren Wegmesseinrichtungen gemessen, die z. B. mit der Kompensationssteuereinrichtung verbunden oder in diese integriert sind. Bevorzugt sind für die beiden seitlichen Enden des Laufholms jeweils zumindest eine Wegmesseinrichtung vorgesehen, die mit der Steuerung verbunden sind, so dass auf der Basis der mit der Wegmesseinrichtung gemessenen Werte eine geeignete Auswertung und Steuerung der Prozesse erfolgen kann. Die Kompensation über die gezielte Einstellung der Drücke in den Rückzugzylindern (über gezielte Einstellung der Drosselventile) erfolgt folglich in Abhängigkeit von den mit den Wegmesseinrichtungen gemessenen Messwerten.The inclination caused by the eccentricity as a result of the tilting moment is preferably measured with one or more displacement measuring devices which, for. B. are connected to the compensation control device or integrated into it. Preferably, at least one distance measuring device is provided for each of the two lateral ends of the walking beam, and is connected to the control so that a suitable evaluation and control of the processes can take place on the basis of the values measured with the distance measuring device. The compensation via the targeted setting of the pressures in the retraction cylinders (via targeted setting of the throttle valves) consequently takes place as a function of the measured values measured with the displacement measuring devices.

Ferner sind bevorzugt für jeden der Rückzugzylinder jeweils zumindest eine Druckmesseinrichtung vorgesehen, die ebenfalls bevorzugt mit der Kompensationssteuereinrichtung verbunden oder in diese integriert ist. Über diese Drucksensoren lassen sich die gewünschten Druckbeaufschlagungen in den Rückzugzylindern steuern bzw. regeln.Furthermore, at least one pressure measuring device is preferably provided for each of the retraction cylinders, which pressure measuring device is also preferably connected to or integrated into the compensation control device. The desired pressures in the retraction cylinders can be controlled or regulated via these pressure sensors.

Gegenstand der Erfindung ist nicht nur das beschriebene Verfahren, sondern auch eine Presse zum Umformen eines Werkstückes mit einem derartigen Verfahren. Bevorzugt handelt es sich um eine Schmiedepresse zur Metallumformung eines metallischen Werkstückes durch Schmieden. Die Presse weist einen Festholm und einen gegen den Festholm bewegbaren Laufholm sowie zumindest einen Presszylinder auf, mit dem der Laufholm gegen den Festholm unter Zwischenschaltung eines umzuformenden Werkstückes beaufschlagbar ist. Ferner sind zumindest zwei Rückzugzylinder zwischen Festholm und Laufholm angeordnet, die zum Öffnen der Presse entgegen der Pressrichtung der Presszylinder in einer Rückzugrichtung betätigbar sind. Darüber hinaus ist eine Kompensationssteuereinrichtung vorgesehen, mit der die Rückzugzylinder bzw. das daraus verdrängte Volumen zur Kompensation eines Kippmomentes steuerbar sind. Diese Kompensationssteuereinrichtung, die z. B. einen Rechner aufweisen kann, steuert folglich gezielt die Rückzugzylinder bzw. die Drücke in den Rückzugzylindern, und zwar selektiv für jeden Rückzugzylinder separat.The subject matter of the invention is not only the method described, but also a press for reshaping a workpiece using such a method. It is preferably a forging press for metal forming of a metallic workpiece by forging. The The press has a fixed beam and a moving beam movable against the fixed beam as well as at least one press cylinder with which the moving beam can be acted upon against the fixed beam with the interposition of a workpiece to be reshaped. Furthermore, at least two retraction cylinders are arranged between the fixed beam and the moving beam, which can be actuated in a retraction direction to open the press against the pressing direction of the press cylinders. In addition, a compensation control device is provided with which the retraction cylinders or the volume displaced therefrom can be controlled to compensate for a tilting moment. This compensation control device, the z. B. can have a computer, consequently controls the retraction cylinders or the pressures in the retraction cylinders selectively for each retraction cylinder separately.

Erfindungsgemäß ist bei dieser Presse vorgesehen, dass die Rückzugzylinder beim Schließen der Presse durch Druckaufbau vorspannbar sind und dass der Druck in einem oder in beiden Rückzugzylindern mit der Rückzugsteuerung zur Erzeugung eines Kompensationsmomentes durch Druckabbau reduzierbar ist.According to the invention, it is provided in this press that the retraction cylinders can be pre-tensioned when the press is closed by building up pressure and that the pressure in one or in both retraction cylinders can be reduced with the retraction control to generate a compensation torque by reducing the pressure.

Bevorzugt weist die Kompensationssteuereinrichtung zumindest ein Drosselventil für jeden Rückzugzylinder auf, z. B. zumindest ein Proportionalventil. Ferner weist die Kompensationssteuereinrichtung eine oder mehrere Wegmesseinrichtungen und/oder ein Druckbegrenzungsventil für die Rückzugzylinder auf. Optional kann die Kompensationssteuereinrichtung auch jeweils eine Druckmesseinrichtung für die Rückzugzylinder aufweisen. Die beschriebenen Komponenten können Gegenstand der Kompensationssteuereinrichtung sein, das heißt sie können in die Kompensationssteuereinrichtung integriert sein. Alternativ können Sie auch separat ausgestaltet und mit der Kompensationssteuereinrichtung verbunden sein. Stets dient die Kompensationssteuereinrichtung (insbesondere durch gezielte Steuerung der Drosselventile) der gezielten Einstellung der Drücke in den Rückzugzylindern, und zwar bevorzugt in Abhängigkeit von den gemessenen Sensorwerten, z. B. den mit der Wegmesseinrichtung gemessenen Werten. Die Steuerung selbst erfolgt durch Einstellung der Drosselventile, z. B. Proportionalventile, und zwar überwacht durch die Ergebnisse der Druckmesseinrichtungen.The compensation control device preferably has at least one throttle valve for each retraction cylinder, e.g. B. at least one proportional valve. Furthermore, the compensation control device has one or more displacement measuring devices and / or a pressure limiting valve for the retraction cylinders. Optionally, the compensation control device can also each have a pressure measuring device for the retraction cylinders. The components described can be the subject of the compensation control device, that is to say they can be integrated into the compensation control device. Alternatively, they can also be designed separately and connected to the compensation control device. The compensation control device is always used (in particular by targeted control of the throttle valves) for the targeted setting of the pressures in the retraction cylinders, preferably as a function of the measured sensor values, e.g. B. the values measured with the distance measuring device. The control itself is carried out by setting the throttle valves, e.g. B. proportional valves, monitored by the results of the pressure measuring devices.

Es ist daher bevorzugt vorgesehen, dass mit der bzw. den Kompensationssteuereinrichtung(en) die Stellungen der Drosselventile und/oder die Drücke in den Rückzugzylindern in Abhängigkeit von den Messwerten der Wegmesseinrichtungen und/oder der Druckmesseinrichtungen steuerbar oder regelbar sind.It is therefore preferably provided that the positions of the throttle valves and / or the pressures in the retraction cylinders can be controlled or regulated with the compensation control device (s) as a function of the measured values of the displacement measuring devices and / or the pressure measuring devices.

Bei dem Presszylinder kann es sich um einen einfach wirkenden Hydraulikzylinder handeln. Es können auch mehrere einfach wirkende Hydraulikzylinder vorgesehen sein, die jedoch stets in derselben Richtung (der Pressrichtung) auf den Laufholm einwirken und den Laufholm in Richtung auf den Festholm vortreiben.The press cylinder can be a single-acting hydraulic cylinder. A plurality of single-acting hydraulic cylinders can also be provided which, however, always act in the same direction (the pressing direction) on the moving beam and propel the moving beam in the direction of the fixed beam.

Die Rückzugzylinder sind bevorzugt ebenfalls als einfach wirkende Hydraulikzylinder ausgebildet. Auf den Einsatz aufwendiger doppelt wirkender Zylinder kann verzichtet werden. Denn erfindungsgemäß reicht es aus, die Presse über das Eigengewicht der bewegten Teile zu schließen und folglich den Laufholm abzusenken und schließlich den Laufholm aktiv mit dem einfach wirkenden Presszylinder vorzutreiben. Zugleich kann im Zuge des Schließens über das Eigengewicht der bewegten Teile und über eine Ablaufdrosselung der Rückzugzylindervolumenströme der Volumenstrom in den Rückzugzylindern verdrängt werden. Zum Öffnen der Presse reicht es ebenfalls aus, dass die einfach wirkenden Rückzugzylinder in der Rückzugrichtung beaufschlagt werden. Auch für die Kompensation der Kippmomente reicht die Beaufschlagung einfach wirkender, vorgespannter Rückzugzylinder aus.The retraction cylinders are preferably also designed as single-acting hydraulic cylinders. The use of complex double-acting cylinders can be dispensed with. Because according to the invention it is sufficient to close the press by means of the dead weight of the moving parts and consequently to lower the moving beam and finally to actively drive the moving beam forward with the single-acting press cylinder. At the same time, in the course of closing, the volume flow in the retraction cylinders can be displaced via the dead weight of the moving parts and via an outlet throttling of the retraction cylinder volume flows. To open the press, it is also sufficient that the single-acting retraction cylinders are acted upon in the retraction direction. The application of single-acting, pre-tensioned retraction cylinders is also sufficient to compensate for the tilting moments.

Es kann im Übrigen zweckmäßig sein, wenn die Rückzugzylinder selektiv über geeignete Systeme mit Druck beaufschlagt werden, z. B. über geeignete Rückzugsteuerungen für die Rückzugzylinder, sodass eine entsprechende Volumenstromzufuhr der Rückzugzylinder zum Öffnen der Presse zur Verfügung gestellt wird. Während des Öffnens der Presse können die Proportionalventile entweder vollständig geöffnet sein oder durch entsprechende Regeleingriffe den Gleichlauf des Laufholms weiter verbessern.It can also be useful if the retraction cylinders are selectively pressurized via suitable systems, e.g. B. via suitable retraction controls for the retraction cylinder, so that a corresponding volume flow supply of the retraction cylinder is made available for opening the press. While the press is opening, the proportional valves can either be fully opened or the synchronization of the moving bar can be further improved by appropriate control interventions.

Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Rückzugzylinder kontinuierlich mit einer Rückzugspeicherstation zu verbinden. Ein solcher Systemaufbau ist vor allem im Bereich der Hochleistungs-Freiformschmiedepressen vorteilhaft, um hohe Hubzahlen zu erreichen. Durch die kontinuierliche Druckbeaufschlagung der Rückzugzylinder entfallen zeitintensive Ventilumschaltvorgänge in der Rückzugsteuerung und die Presse öffnet sobald der Druck innerhalb der Presszylinder abgebaut und durch die Rückzugzylinder ein entsprechender Kraftüberschuss zum Heben des Laufholms bereitgestellt wird. Beispielhaft wird dazu auf die Figurenbeschreibung verwiesen.Alternatively, however, there is also the possibility of continuously connecting the retraction cylinders to a retraction storage station. Such a system structure is particularly advantageous in the area of high-performance open-die forging presses in order to achieve high stroke rates. The continuous pressurization of the retraction cylinders eliminates the need for time-consuming valve switching processes in the retraction control and the press opens as soon as the pressure within the press cylinder is reduced and the retraction cylinder provides a corresponding excess force for lifting the handlebar. For example, reference is made to the description of the figures.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen

1 schematisch stark vereinfacht eine erfindungsgemäße Schmiedepresse in einer ersten Ausführungsform und
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmiedepresse.

The invention is explained in more detail below with reference to drawings which merely represent exemplary embodiments. Show it

1 schematically greatly simplified a forging press according to the invention in a first embodiment and
2 a second embodiment of a forging press according to the invention.

In den Figuren ist in stark vereinfachter Darstellung eine Presse zum Umformen eines (metallischen) Werkstücks dargestellt. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schmiedepresse. Diese Presse weist in grundsätzlich bekannter Bauweise einen Pressenrahmen bzw. ein Pressengestell auf, welches einen Unterholm 1 und einen Oberholm 2 sowie den Oberholm und den Unterholm miteinander verbindende vertikale Pressensäulen 3, 3' aufweist. Es handelt sich um eine Zweisäulen-Oberflur-Freiformschmiedepresse. Der Pressenrahmen ist ortsfest und in dem Pressenrahmen ist ein Laufholm 4 in vertikaler Richtung beweglich geführt. Mit zumindest einem Presszylinder 5 ist der Laufholm 4 gegen den Unterholm 1 als Festholm beaufschlagbar. Über die nicht näher dargestellte Presszylindersteuerung wird eine Umformkraft auf das Werkstück 9 ausgeübt, dass zwischen Unterwerkzeug 7 und Oberwerkzeug 8 angeordnet ist, wobei das Unterwerkzeug 7 auf bzw. an dem Festholm/Unterholm angeordnet ist und dass Oberwerkzeug 8 an dem beweglichen Laufholm 4 befestigt bzw. angeordnet ist. Dabei ist in den Figuren dargestellt, dass das Werkstück 9 in einer exzentrischen Lage mit einer Exzentrizität e zwischen den Werkzeugen 7, 8 angeordnet ist.In the figures, a press for reshaping a (metallic) workpiece is shown in a greatly simplified representation. In the exemplary embodiment, it is a forging press. This press has a basically known construction, a press frame or a press frame, which has a lower beam 1 and an upper spar 2 as well as vertical press columns interconnecting the upper beam and the lower beam 3rd , 3 ' having. It is a two-column overground open-die forging press. The press frame is stationary and there is a traveling beam in the press frame 4th guided movably in the vertical direction. With at least one press cylinder 5 is the walking beam 4th against the lower beam 1 can be used as a fixed spar. A forming force is applied to the workpiece via the press cylinder control, which is not shown in detail 9 exercised that between lower tool 7th and upper tool 8th is arranged, the lower tool 7th is arranged on or on the fixed bar / lower bar and that the upper tool 8th on the movable walking beam 4th is attached or arranged. It is shown in the figures that the workpiece 9 in an eccentric position with an eccentricity e between the tools 7th , 8th is arranged.

Zwischen Laufholm 4 und Festholm 1 sind zumindest zwei Rückzugzylinder 6, 6' angeordnet, die zum Öffnen der Presse entgegen der Pressrichtung P und folglich in der Rückzugsrichtung R betätigbar sind. Alternativ können die Rückzugzylinder auch zwischen Laufholm 4 und Oberholm angeordnet und als Differentialzylinder ausgeführt sein, um eine Bewegung in Rückzugsrichtung R zu ermöglichen. Für diesen Rückzug ist die durch die Pfeile 14, 14' lediglich angedeutete Rückzugsteuerung vorgesehen, so dass die Presse nach erfolgtem Umformvorgang über die Rückzugzylinder 6, 6' wieder geöffnet werden kann. Die Erfassung der Rückzugzylinderinnendrücke erfolgt über Drucksensoren 10, 10', die Bestandteil einer Kompensationssteuereinrichtung 16, 16' sein können. Ferner weist die Kompensationssteuereinrichtung 16, 16' für jeden der Rückzugzylinder Drosselventile 12, 12' und Druckbegrenzungsventile 13, 13' auf. Die Drosselventile 12, 12' sind als Proportionalventile ausgebildet. Schließlich ist den Figuren erkennbar, dass die Presse mit Wegmesseinrichtungen 11, 11' ausgerüstet ist, z. B. Wegsensoren, die im Bereich des Laufholms 4 angeordnet sind. Denn aufgrund der exzentrischen Anordnung des Werkstückes kann ein Kippmoment des Laufholms 4 entstehen, welches über die resultierende Schrägstellung an den Wegsensoren 11, 11' ermittelt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mit Hilfe der Kompensationssteuereinrichtung 16, 16' über die Rückzugzylinder 6, 6' das Kippmoment des Laufholms 4 bei exzentrischer Belastung ausgeglichen wird. Dieses gelingt erfindungsgemäß bei geringem konstruktivem Aufwand und mit sehr geringer Reaktionszeit dadurch, dass bereits beim Schließen der Presse im Zuge des Absenkens des Laufholms 4 vor einem Werkstückkontakt, das heißt bevor das Oberwerkzeug 8 das Werkstück 9 kontaktiert durch aktive Druckbeaufschlagung des Presszylinders 5 in einem oder in beiden Rückzugzylindern 6, 6' eine Vorspannung erzeugt wird. Nach dem Werkstückkontakt wird im Zuge des Umformens bei Auftreten eines Kippmomentes ein Kompensationsmoment durch Druckabbau in zumindest einem der vorgespannten Rückzugzylinder 6, 6' erzeugt. Der gezielte Druckaufbau zum Vorspannen und der gezielte Druckabbau zum Kompensieren gelingt mit der Kompensationssteuereinrichtung 16, 16' unter Ausnutzung der erwähnten Proportionalventile 12, 12'. Darauf wird im Folgenden noch eingegangen. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Presse bzw. des erfindungsgemäßen Systems zur Kompensation exzentrischer Momente während eines Presszyklus soll im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Die Funktionsweise bzw. der Presszyklus lässt sich im Wesentlichen in fünf Prozessphasen unterteilen: 1. Schnelles Schließen, 2. Vorspannen, 3. Umformen inklusive Momentenkompensation, 4. Dekomprimieren. 5. Schnelles Öffnen. Dieses wird im Folgenden erläutert:Between the crossbar 4th and Festholm 1 are at least two retraction cylinders 6th , 6 ' arranged, which can be actuated against the pressing direction P and consequently in the retraction direction R to open the press. Alternatively, the retraction cylinders can also be placed between the crossbar 4th and the upper beam can be arranged and designed as a differential cylinder in order to enable a movement in the retraction direction R. For this retreat is the one indicated by the arrows 14th , 14 ' only indicated retraction control is provided, so that after the forming process has taken place, the press can use the retraction cylinder 6th , 6 ' can be opened again. The internal pressure of the retraction cylinder is recorded using pressure sensors 10 , 10 ' , which are part of a compensation control device 16 , 16 ' could be. Furthermore, the compensation control device 16 , 16 ' throttle valves for each of the retraction cylinders 12th , 12 ' and pressure relief valves 13th , 13 ' on. The throttle valves 12th , 12 ' are designed as proportional valves. Finally, it can be seen from the figures that the press is equipped with displacement measuring devices 11 , 11 ' is equipped, e.g. B. Displacement sensors in the area of the handlebar 4th are arranged. Because due to the eccentric arrangement of the workpiece, a tilting moment of the running beam can occur 4th arise, which is caused by the resulting inclination of the displacement sensors 11 , 11 ' is determined. According to the invention it is provided that with the help of the compensation control device 16 , 16 ' about the retraction cylinder 6th , 6 ' the overturning moment of the treadmill 4th is compensated for in the event of eccentric loading. According to the invention, this is achieved with little constructive effort and with a very short reaction time in that already when the press is closed in the course of the lowering of the running beam 4th before workpiece contact, i.e. before the upper tool 8th the workpiece 9 contacted by actively applying pressure to the press cylinder 5 in one or both retraction cylinders 6th , 6 ' a bias is generated. After contact with the workpiece, in the course of the deformation, when a tilting moment occurs, a compensation moment is created by reducing the pressure in at least one of the pre-stressed retraction cylinders 6th , 6 ' generated. The targeted pressure build-up for pre-tensioning and the targeted pressure reduction for compensation succeed with the compensation control device 16 , 16 ' using the proportional valves mentioned 12th , 12 ' . This will be discussed in the following. The mode of operation of the press according to the invention or the system according to the invention for compensating eccentric moments during a pressing cycle will be explained in more detail below with reference to the drawings. The mode of operation or the pressing cycle can essentially be divided into five process phases: 1. Fast closing, 2. Pre-tensioning, 3. Forming including torque compensation, 4. Decompression. 5. Quick opening. This is explained below:

Schnelles Schließen:Fast closing:

Nachdem bei geöffneter Presse ein Werkstück 9 in die Presse eingebracht wurde, wird der Laufholm 4 zunächst schnell abgesenkt. Dieses erfolgt in der Regel unter Ausnutzung des Eigengewichtes der bewegten Teile sowie über eine Ablaufdrosselung der Rückzugzylindervolumenströme. Die Ablaufdrosselung der aus den Rückzugzylindern 6, 6' verdrängten Volumenströme kann dabei (aktiv) über die lediglich durch die Pfeile 14 und 14' angedeutete Rückzugsteuerung erfolgen oder unter Ausnutzung der zusätzlich vorgesehenen Proportionalventile 12 und 12'. Jedenfalls wird der Laufholm 4 schnell abgesenkt, indem gezielt ein Verdrängen der Volumenströme in den Rückzugzylindern 6, 6' durch geeignete Steuerung zugelassen wird.After a workpiece with the press open 9 was introduced into the press, the walking beam 4th initially lowered quickly. This is usually done using the dead weight of the moving parts and by throttling the retraction cylinder volume flows. The discharge throttling from the retraction cylinders 6th , 6 ' Displaced volume flows can be (actively) via the merely indicated by the arrows 14th and 14 ' indicated retraction control take place or by utilizing the additionally provided proportional valves 12th and 12 ' . In any case, the walker will be 4th quickly lowered by specifically displacing the volume flows in the retraction cylinders 6th , 6 ' is permitted by suitable control.

Vorspannen:Pre-tensioning:

Erfindungsgemäß - das heißt im Gegensatz zu einer herkömmlichen Betriebsweise - erfolgt die Umschaltung von einer passiven Ablaufdrosselung hin zu einem aktiven Vortreiben des Laufholms 4 durch Druckbeaufschlagung des Presszylinders 5 bzw. der Presszylinder 5 bereits vor dem eigentlichen Werkstückkontakt, das heißt bevor das Oberwerkzeug 8 mit dem Werkstück 9 in Kontakt kommt. Der Presszylinder 5 wird folglich vor dem Werkstückkontakt aktiv über die Presszylindersteuerung mit Druck beaufschlagt. Parallel zu diesem aktiven Vortreiben des Laufholms 4 werden (z. B. über die Kompensationssteuereinrichtung 16, 16') die Proportionalventile 12 und 12' auf eine definierte Ventilstellung geschlossen, so dass die aus den Rückzugzylindern 6 und 6' verdrängten Volumenströme gedrosselt bzw. angedrosselt werden. Auf diese Weise kommt es zu einem Druckaufbau innerhalb der Rückzugzylinder 6, 6'. Dadurch werden die Rückzugzylinder 6 und 6' bereits vor dem Auftreten von Störkräften aus exzentrischen Schmiedeoperationen auf ein höheres Druckniveau angehoben, es wird eine Vorspannung in den Rückzugzylindern 6, 6' erzeugt. Dieses gelingt ohne eine zusätzliche Energiequelle zum Druckaufbau. Durch die in dem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Druckbegrenzungsventile 13 und 13' werden die Rückzugzylinder 6 und 6' vor unzulässigen Zylinderinnendrücken geschützt.According to the invention - that is, in contrast to a conventional mode of operation - there is a switchover from passive outlet throttling to active advancement of the treadmill 4th by applying pressure to the press cylinder 5 or the press cylinder 5 even before the actual workpiece contact, i.e. before the upper tool 8th with the workpiece 9 comes into contact. The Press cylinder 5 is consequently actively pressurized via the press cylinder control prior to the workpiece contact. Parallel to this active driving of the crossbar 4th (e.g. via the compensation control device 16 , 16 ' ) the proportional valves 12th and 12 ' closed to a defined valve position, so that the out of the retraction cylinders 6th and 6 ' displaced volume flows are throttled or throttled. In this way, pressure builds up inside the retraction cylinders 6th , 6 ' . This will make the retraction cylinders 6th and 6 ' Raised to a higher pressure level even before disturbing forces from eccentric forging operations occur, there is a preload in the retraction cylinders 6th , 6 ' generated. This succeeds without an additional energy source to build up pressure. By means of the pressure relief valves provided in the exemplary embodiment 13th and 13 ' become the retraction cylinders 6th and 6 ' protected from impermissible internal cylinder pressures.

Unter Berücksichtigung der vorgesehenen Druckbegrenzungsventile 13 und 13' besteht die Möglichkeit, die Rückzugzylinderinnendrücke immer auf die maximal zulässigen Werte anzuheben, so dass stets die maximale Energie zur Kompensation von exzentrischen Belastungen vorgehalten wird. Dieses ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn (noch) keine Prozessdaten zur Verfügung stehen, aus denen auf die maximal auftretenden exzentrischen Belastungen geschlossen werden kann. Sind jedoch aus (zuvor gewonnenen) Prozessdaten ausreichende Informationen bekannt, um das zu erwartende Kompensationsmoment zu bestimmen, so kann der notwendige Rückzugzylinderdruck auch über die Parameter Drosselstellung der Proportionalventile 12 und 12' sowie Vorspannweg und eine entsprechende Rückmeldung über die Drucksensoren 10 und 10' gezielt eingestellt werden. Auf diese Weise wird der notwendige Presszylinderdruck zum Vortreiben reduziert, so dass eine energieeffizientere Betriebsweise ermöglicht wird. Jedenfalls ist das Vorspannen der Rückzugzylinder 6, 6' im Zuge des Absenkens des Laufholms 4 bereits vor dem Werkstückkontakt von besonderer Bedeutung, wobei dieses Vorspannen mit Hilfe der Drosselelemente 12, 12' durch eine Kompensationssteuereinrichtung 16, 16' gesteuert wird.Taking into account the intended pressure relief valves 13th and 13 ' it is possible to always raise the internal retraction cylinder pressures to the maximum permissible values, so that the maximum energy is always available to compensate for eccentric loads. This is particularly advantageous if no process data are (yet) available from which conclusions can be drawn about the maximum eccentric loads that may occur. However, if sufficient information is known from (previously obtained) process data to determine the expected compensation torque, the necessary retraction cylinder pressure can also be set using the throttle position parameters of the proportional valves 12th and 12 ' as well as preload travel and a corresponding feedback via the pressure sensors 10 and 10 ' can be set in a targeted manner. In this way, the pressure cylinder pressure required for propulsion is reduced, so that a more energy-efficient mode of operation is made possible. In any case, the biasing is the retraction cylinders 6th , 6 ' in the course of lowering the handlebar 4th is of particular importance even before the workpiece is in contact, this pre-tensioning with the help of the throttle elements 12th , 12 ' by a compensation controller 16 , 16 ' is controlled.

Umformen inklusive Momentenkompensation:Forming including torque compensation:

Sofern nun im Zuge des Umformvorgangs aufgrund der exzentrischen Anordnung des Werkstücks 9 und der damit verbundenen exzentrischen Reaktionskräfte des Werkstücks ein Kippmoment des Laufholms 4 entsteht, kann mit sehr einfachen Mitteln sehr schnell ein Kompensationsmoment zum Ausgleich des Kippmomentes erzeugt werden. Denn aufgrund der zuvor vorgespannten Rückzugzylinder 6, 6' ist es lediglich erforderlich, den Druck - gesteuert durch die Kompensationssteuereinrichtung - in einem der Rückzugzylinder gezielt abzubauen. In der in 1 dargestellten Situation würde die exzentrische Lage des Werkstücks 9 zu einem Kippmoment entgegen des Uhrzeigersinns führen. Um ein entsprechendes Kompensationsmoment in der Gegenrichtung und folglich im Uhrzeigersinn zu erzeugen, welches das Kippmoment ausgleicht, ist es lediglich erforderlich, durch Öffnen des (rechten) Proportionalventils 12 lediglich den Druck im Rückzugzylinder 6 zu reduzieren, während der Druck im Rückzugzylinder 6' auf einen höheren Druckniveau gehalten wird. Über eine Erfassung der Position des Laufholms 4 mithilfe der Wegmesssysteme 11 und 11' können selbst kleinste Schrägstellungen gezielt ausgeregelt werden. Durch das Vorspannen der Rückzugzylinder 6, 6' bereits vor dem Werkstückkontakt kann die Momentenkompensation mit minimaler Reaktionszeit realisiert werden, und zwar unter Verzicht auf externe Energiequellen. Wichtig ist, dass nicht erst große Schrägstellungen des Laufholms auftreten müssen, um für eine Komprimierung des Fluids zu sorgen. Vielmehr kann durch die erzielte Vorspannung bereits vor Auftreten der Kippmomente bzw. während des Auftretens schnell reagiert werden.If now in the course of the forming process due to the eccentric arrangement of the workpiece 9 and the associated eccentric reaction forces of the workpiece, a tilting moment of the running beam 4th arises, a compensation torque to compensate for the overturning torque can be generated very quickly with very simple means. Because due to the previously pre-tensioned retraction cylinder 6th , 6 ' it is only necessary to specifically reduce the pressure - controlled by the compensation control device - in one of the retraction cylinders. In the in 1 The situation shown would be the eccentric position of the workpiece 9 lead to a counterclockwise overturning moment. In order to generate a corresponding compensation torque in the opposite direction and consequently in a clockwise direction, which compensates for the overturning torque, it is only necessary by opening the (right) proportional valve 12th only the pressure in the retraction cylinder 6th while reducing the pressure in the retraction cylinder 6 ' is kept at a higher pressure level. By recording the position of the treadmill 4th with the help of the position measuring systems 11 and 11 ' even the smallest inclinations can be regulated in a targeted manner. By pretensioning the retraction cylinders 6th , 6 ' Even before the workpiece is in contact, the torque compensation can be implemented with a minimum of reaction time, without the need for external energy sources. It is important that the treadmill does not have to be inclined to a large extent in order to ensure that the fluid is compressed. Rather, it is possible to react quickly due to the pre-tensioning achieved before the tilting moments occur or during the occurrence.

Dekomprimieren:Decompress:

Nach Beendigung des Umformvorgangs erfolgt der Presskraftabbau in den Presszylindern 5. Da mit dem Abbau der Presskraft auch das exzentrische Störmoment/Kippmoment abnimmt, wird bevorzugt auch das Kompensationsmoment über eine Regelung der Proportionalventile 12 und 12' entsprechend reduziert, um Schrägstellungen des Laufholms 4 beim Dekomprimieren zu vermeiden.After the forming process has ended, the press force is reduced in the press cylinders 5 . Since the eccentric disturbance torque / tilting torque also decreases with the reduction in the pressing force, the compensation torque is also preferred by regulating the proportional valves 12th and 12 ' accordingly reduced by inclinations of the running bar 4th to avoid when decompressing.

Schnelles Öffnen:Quick opening:

Sobald nach dem Umformvorgang die Presskraft in den Presszylindern 5 wieder abgebaut ist, erfolgt das Öffnen der Presse über die Rückzugzylinder 6 und 6'. Dazu werden diese mit einer entsprechenden Volumenstromzufuhr an den Verbindungspfeilen 14 und 14' beaufschlagt, die eine Rückzugsteuerung andeuten. Während des Öffnens der Presse können die Proportionalventile 12 und 12' entweder vollständig geöffnet sein oder durch entsprechende Regeleingriffe den Gleichlauf des Laufholms weiter verbessern.As soon as the pressing force in the press cylinders after the forming process 5 is dismantled again, the press is opened via the retraction cylinder 6th and 6 ' . To do this, they are connected to the connecting arrows with a corresponding volume flow rate supply 14th and 14 ' applied, which indicate a retraction control. While the press is opening, the proportional valves 12th and 12 ' either be fully open or further improve the synchronization of the treadmill through appropriate control interventions.

In 2 ist eine zweite, alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Presse bzw. Pressenanlage dargestellt. Aufbau und Funktionsweise und insbesondere der Prozessablauf entsprechen der Ausführungsform nach 1. Die Ausführungsform vom nach 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 1 dadurch, dass keine aktive Rückzugsteuerung zur Beaufschlagung der Rückzugzylinder (an den Pfeilen 14, 14' der 1) vorgesehen ist, sondern die Rückzugzylinder 6 und 6' sind bei der Ausführungsform nach 2 kontinuierlich mit einer Rückzugspeicherstation 15 verbunden. Diese Ausführungsform mit diesem Systemaufbau ist vor allem für Hochleistungs-Freiformschmiedepressen vorteilhaft, die sich durch hohe Hubzahlen auszeichnen. Durch die kontinuierliche Druckbeaufschlagung der Rückzugzylinder 6, 6' entfallen zeitintensive Ventilumschaltvorgänge in der Rückzugsteuerung. Die Presse öffnet, sobald der Druck innerhalb der Presszylinder 5 abgebaut und durch die Rückzugzylinder 6 und 6' ein entsprechender Kraftüberschuss zum Heben des Laufholms 4 bereitgestellt wird.In 2 a second, alternative embodiment of a press or press system according to the invention is shown. The structure and mode of operation and in particular the process sequence correspond to the embodiment 1 . The embodiment from after 2 differs from the embodiment according to 1 in that there is no active retraction control to act on the retraction cylinders (on the arrows 14th , 14 ' the 1 ) is provided, but the retraction cylinder 6th and 6 ' are in the embodiment according to 2 continuous with a retreat storage station 15th connected. This embodiment with this system structure is particularly advantageous for high-performance open-die forging presses that are characterized by high numbers of strokes. Due to the continuous pressurization of the retraction cylinders 6th , 6 ' Time-consuming valve switching processes in the retraction control are no longer necessary. The press opens as soon as the pressure inside the press cylinder 5 dismantled and through the retraction cylinder 6th and 6 ' a corresponding excess of force to lift the handlebar 4th provided.

Auch bei dieser Ausführungsform kann in der Abwärtsbewegung des Laufholms 4 durch ein gezieltes Schließen der Proportionalventile 12 und 12' schon vor dem Auftreffen auf das Werkstück ein erhöhter Staudruck innerhalb der Rückzugzylinder 6 und 6' aufgebaut werden. Die auf diese Weise in den Rückzugzylindern gespeicherte Energie kann anschließend wieder - sowie zu 1 beschrieben - für die Erzeugung eines Kompensationsmomentes genutzt werden. Aus 2 ist dabei ersichtlich, dass bei dieser Ausführungsform der Vorteil besteht, dass dem Rückzugsystem kein Fluidvolumen entnommen oder hinzugefügt wird, so dass zusätzliche Bauteile zur Aufrechterhaltung des Rückzugspeicherdruckes entfallen können.In this embodiment, too, the downward movement of the handlebar 4th through targeted closing of the proportional valves 12th and 12 ' an increased back pressure within the retraction cylinder even before it hits the workpiece 6th and 6 ' being constructed. The energy stored in this way in the retraction cylinders can then be restored - as well as 1 - can be used to generate a compensation torque. Out 2 It can be seen that this embodiment has the advantage that no fluid volume is removed from or added to the retraction system, so that additional components for maintaining the retraction accumulator pressure can be omitted.

Die 1 und 2 zeigen dabei jeweils eine Ausführungsform einer Zweisäulen-Presse. Alternativ kann jedoch auch eine Viersäulen-Presse realisiert werden, die mit vier oder auch mehr Säulen ausgebildet ist. Alternativ können ferner Pressen in einer Rahmenbauweise mit geschlossenen Pressenrahmen realisiert werden.The 1 and 2 each show an embodiment of a two-column press. Alternatively, however, a four-column press can also be implemented, which is designed with four or more columns. Alternatively, presses can also be realized in a frame construction with a closed press frame.

Im Übrigen zeigen die 1 und 2 jeweils eine Ausführungsform einer Oberflurpresse. Alternativ kann die Erfindung aber gleichermaßen bei einer Unterflurpresse realisiert werden, und zwar unter Beibehaltung des grundsätzlichen Aufbaus und der beschriebenen Funktionsweise.Incidentally, they show 1 and 2 each one embodiment of an overground press. Alternatively, however, the invention can equally be implemented in an underfloor press, while maintaining the basic structure and the described mode of operation.

Ferner zeigen die 1 und 2 eine Ausführungsform einer Freiformschmiedepresse. Alternativ lässt sich das erfindungsgemäße System bzw. Verfahren zur Kompensation von exzentrischen Momenten in allen beschriebenen Systemvarianten auch bei Gesenkschmiedepressen in gleicher Weise realisieren.Also show the 1 and 2 an embodiment of an open die forging press. Alternatively, the system or method according to the invention for compensating eccentric moments can also be implemented in the same way in all of the system variants described in closed-die forging presses.

Schließlich besteht die Möglichkeit, das System bzw. das Verfahren nicht nur bei Pressen mit zwei Rückzugzylindern zu verwenden, sondern auch bei Pressen mit einer beliebigen Anzahl an Rückzugzylindern. Dieses ermöglicht eine gezieltere Kompensation von Störmomenten aus exzentrischen Belastungen. Bei entsprechender Anordnung der Rückzugzylinder kann auch die Kompensation von Störmomenten in verschiedenen Kippachsen des Laufholms erfolgen.Finally, there is the possibility of using the system or the method not only for presses with two retraction cylinders, but also for presses with any number of retraction cylinders. This enables a more targeted compensation of disturbing torques from eccentric loads. With an appropriate arrangement of the retraction cylinders, the compensation of disturbing torques can also take place in different tilting axes of the running beam.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 1145924 [0007]
US 3635074 [0008]
DE 2438557 [0009]
DE 1427309 [0011]
DE 1427309 A1 [0011]

Claims

A method for reshaping a workpiece (9) in a press, in particular in a forging press, the press having at least one fixed beam (1) and at least one moving beam (4) which is used for reshaping the one between the moving beam (4) and the fixed beam (1) Workpiece (9) can be acted upon by at least one press cylinder (5) in a pressing direction (P), with at least two retraction cylinders (6, 6 ') being arranged between the moving beam (4) and the fixed beam (1), which for opening the press counter to the Pressing direction (P) of the press cylinder (5) can be actuated, with a tilting moment of the running beam (4) being compensated by controlling the retraction cylinders (6, 6 ') in the event of an eccentric load, characterized in that when the press is closed in the course of lowering the running beam (4) a pressure build-up in one or more retraction cylinders (6, 6 ') and thus a pretensioning is generated even before the workpiece is in contact by actively applying pressure to the press cylinder (5), and that nac h the workpiece contact in the course of the deformation, when a tilting moment occurs, a compensation moment is generated by reducing the pressure in at least one of the pre-stressed retraction cylinders (6, 6 ').

Procedure according to Claim 1 , characterized in that for the pressure build-up in the or in the retraction cylinders (6, 6 ') at least one throttle valve (12, 12'), for example a proportional valve (12, 12 '), closed to a defined valve position and thus the one from the Retraction cylinder (6, 6 ') displaced volume flow is throttled, z. B. with a compensation control device (16, 16 ').

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that in order to generate a compensation torque at least one throttle valve (12, 12 ') is opened to a defined valve position and the pressure in the retraction cylinder (6, 6') is thus reduced.

Method according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the inclination due to a tilting moment is measured with one or more displacement measuring devices (11, 11 '), which are preferably connected to the compensation control device (16, 16') or are integrated into it.

Method according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the maximum pressure of the retraction cylinders (6, 6 ') is limited by at least one pressure limiting valve (13, 13') each, which is preferably connected to or integrated into the compensation control device (16, 16 ').

Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the pressure in the retraction cylinders (6, 6 ') is measured with at least one pressure measuring device (10, 10'), which is preferably connected to or integrated into the compensation control device (16, 16 ').

Method according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the retraction cylinders (6, 6 ') are selectively pressurized via at least one retraction control (14, 14') or that the retraction cylinders (6, 6 ') are continuously pressurized via a retraction storage station (15).

Press for reshaping a workpiece (9), in particular using a method according to one of the Claims 1 to 7th , in particular forging press, with at least - a fixed beam (1), - a moving beam (4) movable against the fixed beam (1), - a press cylinder (5), with which the moving beam (4) against the fixed beam (1) with the interposition of a workpiece (9) to be reshaped can be acted upon, - at least two retraction cylinders (6, 6 ') between fixed beam and moving beam (4), which can be actuated in a retraction direction (R) to open the press against the pressing direction of the pressing cylinder (5), - one Compensation control device with which the retraction cylinders (6, 6 ') can be controlled to compensate for a tilting moment, characterized in that the retraction cylinders (6, 6') can be pre-tensioned when the press (9) is closed by building up pressure and that the pressure in one or in two retraction cylinders (6, 6 ') can be reduced by means of a compensation control device (16, 16') for generating a compensation torque by reducing the pressure.

Press after Claim 8 , characterized in that the compensation control device (16, 16 ') has at least one throttle valve (12, 12') for each retraction cylinder (6, 6 '), e.g. B. at least one proportional valve (12, 12 '), or is connected to such a throttle valve (12, 12'), the position of one or both throttle valves preferably being controllable or regulatable with the compensation control device (16, 16 ').

Press after Claim 8 or 9 , characterized in that the compensation control device (16, 16 ') has one or more displacement measuring devices (11, 11') or is connected to such displacement measuring devices (11, 11 '), z. B. the position of one or two throttle valves (12, 12 ') can be controlled or regulated as a function of the values measured with the displacement measuring device or devices (11, 11').

Press after one of the Claims 8 to 10 , characterized in that the compensation control device (16, 16 ') each has a pressure limiting valve (13, 13') for the retraction cylinders (6, 6 ') or is connected to such a pressure limiting valve (13, 13').

Press after a Claims 1 to 11 , characterized in that the compensation control device (16, 16 ') each has a pressure measuring device (10, 10') for the retraction cylinders (6, 6 ') or is connected to such, wherein z. B. the position of one or both throttle valves can be controlled or regulated as a function of the values measured with the pressure measuring device or devices.

Press after a Claims 1 to 12th , characterized in that the press cylinder (5) is or are designed as a single-acting hydraulic cylinder and / or that the retraction cylinders (6, 6 ') are designed as single-acting hydraulic cylinders.

Press after one of the Claims 8 to 13th , characterized in that the retraction cylinders (6, 6 ') are connected to a retraction control (14, 14') or continuously with a retraction storage device (15).