DE2750899A1

DE2750899A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von presstraengen

Info

Publication number: DE2750899A1
Application number: DE19772750899
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm Dipl Elhaus; Peter Stuecker
Original assignee: Elhaus friedrich Wilhelm dipl-Ing
Current assignee: Elhaus friedrich Wilhelm dipl-Ing
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1977-11-14
Publication date: 1979-05-17
Also published as: US4224816A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Preßsträngen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Preßsträngen gewünschter Stranglänge, insbesondere aus Gießbarren aus Metall.

Beim Strangpressen von Stangen, Rohren, Profilen oder dgl. aus Metall, wie Aluminium, wird normalerweise aus einem Barren bestimmter Länge ein Preßstrang erzeugt, dessen Länge von der ausgepreßten Barrenlänge und vom Preßverhältnis, d.h. dem Verhältnis des Preßscheiber querschnitts zum Strangquerschnitt abhängt. Die ausgepreßte Barrenlänge entspricht dabei der Barrenlänge abzüglich der Länge oder Dicke eines Preßrestes, der sogenannten Preßrestdicke.

Der Preßrest hält im oder am Barren enthaltene Verunreinigungen zurück und schützt die Preßmatrize vor Uberbeanspruchungen. Die Preßrestdicke liegt in der Größenordnung von 3 bis 5 % der Barrenlänge und bildet einen Teil des beim Strangpressen entstehenden Abfalles.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gegebenen, annähernd bekannten Preßverhäitnis Stränge gewünschter ^ ' ·

Stranglängen aus Barren einer solchen Barrenlänge herzustellen, bei der die Preßrestdicke möglichst klein und auf einer optimalen Solldicke gehalten wird, die bezüglich Qualität des Preßstranges und zulässiger Beanspruchung der Preßmatrize gegenüber der kleinsten zulässigen Preßrestdicke noch Reserven enthält.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, daß

a) ein Barren vorgewählter Barrenlänge (1) verpreßt wird,

b) die Stranglänge (L) während des Preßvorganges gemessen wird,

c) bei Erreichen der gewünschten Stranglänge (L ) der Preßvorgang abgeschaltet und die Barrenlänqs (1) im Sinne der Erzielung der optimalen Preßrestdicke ip 1 verändert wird

d) bei Erreichen der kleinsten zulässigen Preßrestdicke (p ) vor dem Erreichen der gewünschten Stranqlänge (L ) der Preßvorgang abgeschälte⁴- und die Barrenlänge (1; im Sinne der Erzielung der gewünschten Stranglänge (L. ; vergrößert wird.

Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch

a) eir-e '!^rren-Warmschere rtit: eine.·.; einstellbaren Längenanschlag,

b) eine Presse, die mit den von der Barren-Warmschere auf Länge ge-

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schnittenen Barren beschickt wird,
c)einen der Presse zugeordneten ersten Längenaufnehmer zum Messen der Preßrestdicke,

d)eine Strang-Ziehvorrichtung zum Ausziehen des Stranges, e)einen der Strang-Ziehvorrichtung zugeordneten zweiten Längenaufnehmer zum Messen der Stranglänge,

f)einen Regler, in den Sollwerte und die gemessenen Istwerte für die Preßrestdicke und die Stranglänge eingegeben werden und in dem je nachdem, ob beim Piessen der Sollwert für die Stranglänge oder die kleinste zulässige Preßrestdicke erreicht wird, alternativ der Soll-Istwert-Vergleich für die Preßrestdicke oder für die Stranglänge durchgeführt wird und Stellsignale erzeugt werden, und g)ein Stellglied, welches bei Erhalt der Stellsignale den Längenanschlag der Barren-Warmschere im Sinne einer Beseitigung der Regelabweichung verstellt.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen zum einen eine korrekte Stranglängenvorwahl, so daß nicht unnötig viel Stranglänge ausgepreßt wird, und zum anderen eine Minimierung der für c gewünschte Stranglänge erforderlichen Barrenlänge bzw. des Barreneinsatzgewichtes. Beides zusammen ergibt ein Verpressen unter optimaler Ausnutzung des Werkstoffes bei kleinstmöglichem Abfall.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich also wirtschaftlicher als bisher arbeiten.

Zweckmäßig werden die genannten Verfahrensschritte unter Verwendung jeweils der neu ermittelten Barrenlänge anstelle der vorgewählten Barrenlänge so oft wiederholt, bis die Regelabweichung von einem Sollwert für die Preßrestdicke zu Null wird. Eine solche Verfahrensweise ist typisch für eine Regelung, wobei im vorliegenden Fall die Preßrestdicke oder die Profillänge die Regelgröße darstellen, je nachdem, ob die gewünschte Stranglänge beim ersten Pressen bereits erreicht oder unterschritten wird, d.h. vorher das Erreichen der kleinsten zulässigen Preßrestdicke signalisiert wird.im letzteren Fall wird die Minderbarrenlänge,d.h die erforderliche Vergrößerung der Barrenlänge zum Erzielen der gewünschten Stranglänge, aus dem Preßverhältnis bestimmt, welches durch das Verhältnis von Preßscheiben querschnitt zum Strangquerschnitt definiert ist.

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Die Regelung kann unter Berücksichtigung eines Korrekturverhältnisses aus Preßrestquerschnitt zu Barrenquerschnitt des warmen Barrens durchgeführt werden.

Der Regler ist mit einem Rechner verbunden, in welchem am Ende eines Preßvorgangs die durch die Längenaufnehmer erfaßten Ist-Daten mit den Solldaten verglichen und Abweichungen zu den Stellsignalen verarbeitet werden. Ein dritter Längenaufnehmer ist zur Erfassung der Barrenlänge vorgesehen, dessen Ausgangssignäl ebenfalls in den Regler eingegeben wird.

Jeder Längenaufnehmer umfaßt zweckmäßig einen Rotationsimpulsgeber mit Zähler, der die entsprechende in bekannter Weise in eine Drehung umgesetzte Längsverschiebung digital erfaßt und als Istwert an den Rechner im Regler weitergibt.

Das Stellglied umfaßt vorzugsweise einen Stellmotor, welcher auf ein Stellsignal hin über eine Schraubspindel den Längenanschlag verstellt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Schema, in dem die verschiedenen Teile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie ihre Verknüpfung zum Zusammenwirken gemäß dem Verfahren nach der Erfindung dargestellt sind;

Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm eines Regelkreises gemäß der Erfindung dar ;

Fig. 3 ist eine Flußdiagramm , das den Verfahrensablauf in der zeitlichen Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte übersichtlich erläutert.

In dem Schema nach Fig. 1 sind dieldrei Hauptteile der Vorrichtung eine Barren-Warmschere 1, eine Presse 2 und eine Strang-Ziehvorrichtung 3 nur schematisch angedeutet, weil sie an sich bekannt sind. Die Barren-Warmschere kann von der Bauart sein, wie sie im einzelnen

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in der DE-OS 26 04 418 beschrieben ist. Aus einem Anwärmofen 4 wird der Barren-Warmschere ein Preßbolzen 5 über eine Rollenführung mit Rollen 6 durch einen festen Scherring 7 und einen beweglichen Scherring 8 hindurch bis zu einem einstellbaren Längenanschlag 9 mit einer Anschlagrolle 10 zugeführt und mittels des vertikal bewegbaren beweglichen Scherringes 8 in Barren 11 vorbestimmter Länge 1 unterteilt.

Der Längenanschlag 9 ist mittels eines Stellmotors 13 auf einer Spindel 12 längsverschieblich, so daß die Barrenlänge 1 veränderbar ist. Mit dem Stellmotor 13 ist ein elektronischer Rotations-Impulsgeber 14 gekuppelt, der in Verbindung mit einem nicht gezeigten Zähler digital eine Stellungsänderung des Längenanschlages 9 und damit eine Veränderung der Barrenlänge 1 erfaßt, wobei die Barrenlänge 1 ausgehend von der mit 0 bezeichneten Scherkante in der Vertikalebene zwischen den beiden Scherringen 7 und 8 gemessen wird. Mittels einer Wählvorrichtung 15 ist eine erste Barrenlänge 1 vorwählbar.

Der abgescherte Barren 11 der Länge 1 wird dem Rezipienten 16 der Presse 2 zugeführt und dort mittels des Preßkolbens 17, der durch den Preßstempel und die davor befindliche Preßscheibe (nicht gezeigt) gebildet ist, durch eine Matrize 18 mit einer dem gewünschten Strangquerschnitt entsprechenden Matrizenöffnung 19 verpreßt. Dabei wird nicht die gesamte Barrenlänge 1 verpreßt, sondern eine um die Preßrestdicke ρ verminderte Lange, welche dem Pressenhub h entspricht. Die Preßrestdicke darf die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ nicht unterschreiten. Ein optimaler Sollwert für die Preßrestdicke ρ , der eine ausreichende Qualität des ausgepreßten Stranges 20 gewährleistet und außerdem gewährleistet, daß die Matrize 18 nicht überbeansprucht wird, ist etwas grosser als die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ .

Dem Preßkolben 17 ist ein Längenmesser 21 mit Schraubspindel 22, die durch Vorschieben des Preßkolbens 17 verdreht wird, Rotations-Impulsgeber 24 mit nicht gezeigtem Zähler, linearer Anzeigeskala 25 und mit dem Preßkolben 17 mitbewegtem Zeiger 23 zugeordnet. Hierdurch läßt sich abgeleitet vom Pressenhub h der Istwert ρ der Preßrestdicke erfassen, wie durch Block 26 in Fig. 1 angedeutet ist.

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Die Strang-Ziehvorrichtung 3 umfaßt einen auf zwei zum Strang 20 parallelen Schienen 30 auf Rollen 31 verfahrbaren Wagen 32, der über eine Kette 33 mittels eines Motors 34 antreibbar ist. Der Strang 20 wird von dem Wagen mittels einer festen Backe 35 und einer parabelähnlich gekrümmten, um einen Schwenkpunkt 36 schwenkbaren Backe 37 erfaßt und bis zum Erreichen der gewünschten Stranglänge L bzw. bis zur Beendigung des Preßhubes h , wenn dieser die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ erreicht, mitgenommen.Die Istlänge L des Stranges wird mittels eines dem Motor 34 zugeordneten Rotations-Impulsgebers 38 erfaßt, der den Istwert L bildet (Block in Fig. 1). Die Istwerte für die Preßrestdicke ρ (aus Block 26 in Fig. 1) und für die Stranglänge L (aus Block 39 in Fig. 1) werden einem Regler 40 mit zugehörigem Rechner zugeführt. Ferner wird dem Regler und Rechner das Ausgangssignal des Rotations-Impulsgebers 14 zugeführt, welches repräsentativ für die jeweilige Barrenlänge 1 ist.

Der Regler 40 erhält weiterhin Sollwerte ρ und L für die optimale Preßrestdicke und die gewünschte Stranglänge, wobei diese Sollwerte an Sollwertstellern 41,42 z.B. mittels Potentiometer einstellbar sind. Ferner werden dem Regler und Rechner 40 feste Einstellwerte für die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ ,für das eingangs definierte Preßverhältnis und das eingangs definierte Korrekturverhältnis über Eingabevorrichtungen 50,51,52 eingegeben. Der Regler und Rechner 40 bildet aus diesen Werten ein quantitatives Stellsignal, welches über den Ausgang 43 dem Stellmotor 13 des Längenanschlages 9 zur entsprechenden Veränderung der Barrenlänge 1 in einer Nachlaufsteuerung zugeführt wird. Die vorgenommene Veränderung wird dabei über eine "Rückführung 1" dem Regler und Rechner zurückgemeldet , welcher die Verstellung des Längenar.schlags 9 beendet, sobald der berechnete Wert erreicht ist.

Funktion und Arbeitsweise :r>:. c α err. Verfahren und der Vorrichtung nach Fig. 1 ergeben sich aus den Figuren 2 und 3. Das Blockdiagramm des Regelkreises gemäß Fig. 2 zeigt die einzelnen Bausteine des Regelkreises mit den gleichen Bezeichnungen wie in Fig. 1. Die Regelgröße stellt die effektive Preßrestdicke ρ oder im Falle nichtausreichender Barrenlänge 1 die Stranglänge L dar.Die Regelstrecke wird durch die Presse 2 und die Ziehvorrichtung 3 gebildet. Die Istwerte für die

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Preßrestdicke ρ werden mittels des Längenmessers 21 bzw. im Block erfaßt, während die Istwerte für die Stranglänge L mittels Rotationsimpulsgeber 38 in Block 39 gebildet werden. Diese Werte werdem dem Regler und Rechner 40 zugeführt, der ferner von den Sollwertstellern 41, 42 Sollwerte ρ und L für die Preßrestdicke und die Stranglänge erhält. Außerdem werden in den Regler und Rechner die zusätzlichen Daten, nämlich die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ , das Preßverhältnis und das Korrekturverhältnis eingegebenen dem Regler und Rechner wird der übliche Soll-Istwert-Vergleich vorgenonmen, und daraus über den Ausgang 4 3 ein Stellsignal zu dem Stellmotor 13 zum Verstellen des Längenanschlages 9 der Warmschere 1 und damit zum Verstellen der Barrenlänge 1 im Sinne einer Beseitigung der Regelabweichung abgegeben. Dabei werden die Sollwerte ρ und L alternativ benutzt. Wird die gewünschte Stranglänge L erreicht, ohne daß in der Presse die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ unterschritten wird, so wird der Sollwert ρ für die Preßrestdicke im Regler mit dem Istwert der Preßrestdicke verglichen. Je nachdem, ob die Regelabweichung, d.h. die Differenz zwischen Soll- und Istwert positiv oder negativ ist, wird die Barrenlänge 1 vergrößert oder verkleinert.

Wird dagegen die kleinste zulässige Preßrestdicke ρ erreicht, bevor die gewünschte Stranglänge L erreicht ist, wird als Sollwert die

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Stranglänge L mit dem Istwert für die Stranglänge L verglichen. Der

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Regler und Rechner ermittelt in diesem Fall aus der Differenz der Ist-Stranglänge zur gewünschten Stranglänge unter Verwendung des Preßverhältnisses die fehlende Barrenlänge und gibt ein entsprechendes Signal zur Vergrößerung der Barrenlänge 1 an den Stellmotor 13 ab.

Im einzelnen ist der Ablauf der einzelnen Schritte beim Arbeiten mit der Vorrichtung nach Fig. 1 unmittelbar aus Fig. 3 ersichtlich.

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Claims

8000 München 80 Mühldorfstraße 25

Telefon (089) «6872, Telex !,215935 Telegramme patemus münchen Postscheck München 394 16-o02 Bank Reuschel & Co München 2G030C7

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

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FRIEDRICH WILHELM ELHAUS

Wuppertal

P 021 22

Ansprüche

Verfahren zum Herstellen von Preßsträngen gewünschter Stranglänge aus Barren einstellbarer Barrenlänge, insbesondere aus Gießbarren aus Metall, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Barren vorgewählter Barrenlänge(1) verpreßt wird,

b) die Stranglänge (L) während des Preßvorganges gemessen wird,

c) bei Erreichen der gewünschten Stranglänge (L ) der Preßvorgang abgeschaltet und die Barrenlänge (1) im Sinne der Erzielung der optimalen Preßrestdicke (ρ ) verändert wird oder

d) bei Erreichen der kleinsten zulässigen Preßrestdicke (ρ ) vor dem Erreichen der gewünschten Stranglänge (L ) der PreßVorgang abgeschaltet und die Barrenlänge (1) im Sinne der Erzielung der gewünschten Stranglänge (L ) vergrößert wird.

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der kleinsten zulässigen Preßrestdicke (ρ ) die Minderbarrenlänge, d.h. die erforderliche Vergrößerung der Barrenlänge (1) zum Erzielen der gewünschten Stranglänge (L ) aus dem Preßverhältnis (Preß scheibenquersclviitt/Strangquerschnitt) bestimmt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verfahrensschritte unter Verwendung jeweils der neu ermittelten Barrenlänge (1) anstelle der vorgewählten Barrenlänge so oft wiederholt werden, bis die Regelabweichung von einem Sollwert (p ) für die Preßrestdicke zu Null wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Preßrestquerschnitt, und Barrenquerschnitt des warmen Barrens als Korrekturverhältnis berücksichtigt wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , gekennzeichnet durch

a) eine Barren-Warmschere (1), mit einem einstellbaren Längenanschlag (9) ,

b) eine Presse (2), die mit dem von der Barren-Warmschere (1) auf Länge (1) geschnittenen Barren (11) beschickt wird,

c) einen der Presse zugeordneten ersten Längenaufnehmer (21) zum Messen der Preßrestdicke (ρ),

d) eine Strang-Ziehvorrichtung (3) zum Ausziehen des Stranges,

e) einen der Strang-Ziehvorrichtung (3) zugeordneten zweiten Längenaufnehmer (34,38,39) zum Messen der Stranglänge,

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f) einen Regler (40) , in dem Sollwerte (p ,L ) und die gemessenen Istwerte (p,L) für die Preßrestdicke und die Stranglänge eingegeben werden und in dem je nachdem, ob beim Pressen der Sollwert (L ) für die Stranglänge oder die klein ste zulässige Preßrestdicke (p ) erreicht wird, alternativ der SoIl-Istwert-Vergleich für die Preßrestdicke oder für die Stranglänge durchgeführt wird und Stellsignale erzeugt werden und

g) ein Stellglied (13), welches bei Erhalt der Stellsignale den Längenanschlag (9) der Barren-Warmschere (1) im Sinne der Beseitigung der Regelabweichung verstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Längenaufnehmer (14) zur Erfassung der Barrenlänge (1) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal ebenfalls in den Regler eingegeben wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (40) mit einem Rechner verbunden ist, in welchem am Ende eines Preßvorganges die durch die Längenaufnehmer erfaßten Ist-Daten mit den Solldaten verglichen und Abweichungen zu den Stellsignalen verarbeitet werden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Längenaufnehmer (21;34, 38,39) einen Rotations-Impulsgeber (14;24;38) mit Zähler umfaßt, der die entsprechende, in bekannter Weise in eine Drehung umgesetzte Längsverschiebung (p,L,1)erfaßt und als Istwert an den Regler (40) weitergibt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (13) einen Stellmotor umfaßt, welcher auf ein Stellsignal hin über eine Schraubspindel (12) den Längenanschlag (9) verstellt.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sollwerteinsteller (41,42) für die Sollwerte der Preßrestdicke und der Stranglänge sowie eine Wählvorrichtung (15) zur Einstellung einer ersten Barrenlänge (1) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Eingabevorrichtungen (51,52) für die Eingabe des Preßverhältnisses (Preßscheibenquerschnitt/ Strangquerschnitt) und eines Korrekturverhältnisses (Preßrestquerschnitt/ Barrenquerschnitt des warmen Barrens) in den Regler (40) vorgesehen sind.

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