本發(fā)明涉及一種條帶和管材擠壓機(jī)，其用于使金屬塊變形成型材、管材、條帶等，具有：陽(yáng)模及陰模，可借助于陽(yáng)模將金屬塊擠壓通過陰模；塊容納器；和驅(qū)動(dòng)裝置，在該條帶和管材擠壓機(jī)中驅(qū)動(dòng)裝置包括至少一個(gè)主缸以用于將陽(yáng)模的主壓力施加到金屬塊上。

背景技術(shù)：

此類條帶和管材擠壓機(jī)已由近幾十年來的現(xiàn)有技術(shù)已知并且用于由常用的金屬材料制造各種不同的零件，金屬材料被擠壓通過陰模，經(jīng)歷很高變形程度的變形。

傳統(tǒng)條帶擠壓機(jī)的主要特征是在陽(yáng)模和塊容納器之間的塊裝載器以及借助于主缸和推進(jìn)/回拉缸的壓力產(chǎn)生部，由此由液壓缸執(zhí)行所有的輔助運(yùn)動(dòng)、以及條帶擠壓機(jī)基于不同的塊規(guī)格的調(diào)整和金屬塊朝陰模的輸送。液壓驅(qū)動(dòng)器的大小由可通過條帶和管材擠壓機(jī)施加的壓力以及必要時(shí)對(duì)于期望的變形過程所需的擠壓速度來確定。

在過去的幾十年中，已知的條帶和管材擠壓機(jī)繼續(xù)發(fā)展成所謂的短行程條帶擠壓機(jī)，在其中，在增加塊長(zhǎng)度的情況下，針對(duì)確定的塊長(zhǎng)度來設(shè)計(jì)主缸行程，尤其在提供緊湊的擠壓機(jī)架的情況下。在此，在所謂的前端加載器結(jié)構(gòu)中，塊裝載器布置在陰模塊和陽(yáng)模之間并且執(zhí)行勻稱的塊鍛造。對(duì)于條帶和管材擠壓機(jī)的各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)以及壓力施加所需的液壓驅(qū)動(dòng)器和液壓油箱布置在可運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的外圍中。

此類條帶擠壓機(jī)通常施加約10至大于160MN的壓力。具有100MN的壓力的大型條帶擠壓機(jī)可使大于2000mm的長(zhǎng)度的塊在塊直徑大于1000mm的情況下變形。例如由DE 10 227 488 B3或EP 1 526 930 B1已知此類條帶擠壓機(jī)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，在使用軸向活塞泵的情況下將液壓油輸送給液壓驅(qū)動(dòng)裝置和/或用于在陰模和陽(yáng)模之間施加壓力的器件。然而，此類軸向活塞泵相對(duì)更貴。此外，此類軸向活塞泵具有的缺點(diǎn)是，其尤其在低轉(zhuǎn)速下具有很高的脈動(dòng)，這最終不僅導(dǎo)致不期望的震動(dòng)，而且導(dǎo)致相對(duì)很高的噪音水平。因此，出于工作安全要求，此類條帶和管材擠壓機(jī)通常具有昂貴的噪音防護(hù)。此外，已知的條帶和管材擠壓機(jī)具有相對(duì)高的能量消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是，提供一種用于使金屬塊變形的條帶和管材擠壓機(jī)，其可克服由現(xiàn)有技術(shù)已知的缺點(diǎn)。

在根據(jù)本發(fā)明的意義中，該目的通過包括權(quán)利要求1的特征的條帶和管材擠壓機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)裝置一方面具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵，以用于將液壓油提供給至少一個(gè)主缸，借助于內(nèi)嚙合齒輪泵可驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)主缸，并且驅(qū)動(dòng)裝置另一方面附加地包括用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸或用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器，借助于該液壓推進(jìn)和/或回拉缸或電驅(qū)動(dòng)器可使陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)到合適的位置中，只有在該位置中，轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵此時(shí)才與至少一個(gè)主缸相互作用，使得借助于至少一個(gè)主缸將主壓力施加到陽(yáng)模上。

通過如此設(shè)計(jì)的條帶和管材擠壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，可將具有更大的慣性矩的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合較小尺寸的變頻器用于使一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵或內(nèi)嚙合齒輪泵運(yùn)行。

這具有的優(yōu)點(diǎn)是，驅(qū)動(dòng)裝置還可成本更有利地提供給條帶和管材擠壓機(jī)。

表述“較小尺寸的變頻器”在本發(fā)明的意義中意指這樣的變頻器，其在正常情況下對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電馬達(dá)的所選擇的大小來說尺寸確定得不是足夠大。

在相對(duì)于變頻器過大的標(biāo)準(zhǔn)電馬達(dá)和恰好這種變頻器(或與此相反)之間的特別的相互配合主要由此實(shí)現(xiàn)：轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵基本上僅用于施加主壓力，其中，當(dāng)陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)到確定的位置中時(shí)，才借助于至少一個(gè)主缸實(shí)現(xiàn)主壓力傳遞到陽(yáng)模上。并且借助于至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸或至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器使陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)到確定的位置中。

通過至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸或至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器使得在關(guān)于主壓力傳遞的輔助時(shí)間內(nèi)以結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)陽(yáng)模的非?？斓倪\(yùn)動(dòng)。

該結(jié)構(gòu)與迄今常用的策略形成對(duì)比，在迄今常用的策略中使用具有很小的慣性的專門的伺服驅(qū)動(dòng)器。

一般而言，在此利用簡(jiǎn)單的且在市場(chǎng)上已經(jīng)可得到的多種裝置達(dá)到了，相比于利用轉(zhuǎn)速不可變的驅(qū)動(dòng)器和使用軸向活塞泵可能的情況，通過切斷泵出現(xiàn)更小的損失。由此可使條帶和管材擠壓機(jī)極其節(jié)能地運(yùn)行。

此外，可無問題地實(shí)現(xiàn)頻繁的接通-切斷運(yùn)行，并且可通過改變轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的體積流量調(diào)整。

最后，此類內(nèi)嚙合齒輪泵比軸向活塞泵明顯更安靜，由此必要時(shí)完全取消通常用在條帶和管材擠壓機(jī)中的噪音防護(hù)，然而至少可明顯更簡(jiǎn)單且更節(jié)省空間地實(shí)現(xiàn)噪音防護(hù)。

使用轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵還能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單且耐用地構(gòu)造所有的構(gòu)件并且提供易于維護(hù)且簡(jiǎn)單易懂的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

在現(xiàn)有技術(shù)中已知有多種實(shí)施方式的此類內(nèi)嚙合齒輪泵特別適合于與轉(zhuǎn)速可變的驅(qū)動(dòng)器一起使用，并且在內(nèi)部測(cè)試中已經(jīng)在負(fù)荷變化和能耗方面證實(shí)其特別合適。

此外，非常有利的是，在該條帶和管材擠壓機(jī)中還可取消附加的液壓控制塊等，否則，為了在至少一個(gè)主缸和至少一個(gè)側(cè)缸或容納器移動(dòng)缸等之間轉(zhuǎn)換至少一個(gè)內(nèi)嚙合齒輪泵，該附加的液壓控制塊是強(qiáng)制需要的。

就此而言，由此可尤其實(shí)現(xiàn)更好的液壓效率。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的意義中可實(shí)現(xiàn)明顯最小化的購(gòu)置成本、在設(shè)備運(yùn)行時(shí)小的噪音排放、在節(jié)能驅(qū)動(dòng)的情況下的好的效率以及在低轉(zhuǎn)速下脈動(dòng)的最小化。

當(dāng)不必提供處在壓力下的液壓油時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的裝置還尤其允許泵驅(qū)動(dòng)器的完全停止。

這相對(duì)于傳統(tǒng)的條帶擠壓機(jī)引起約33％至55％的節(jié)能潛力。

在此應(yīng)再次指出的是，至少一個(gè)轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵優(yōu)選地僅用于實(shí)際的變形過程，并且必要時(shí)還用于擠壓剩余物剪切工藝。

優(yōu)選地，至少一個(gè)頻率受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵可借助于條帶和管材擠壓機(jī)的合適地設(shè)計(jì)的控制部來控制，使得使用的內(nèi)嚙合齒輪泵的數(shù)量和選擇的頻率的結(jié)合得到盡可能好的效率。

為此，例如利用合適的實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置等根據(jù)壓力和轉(zhuǎn)速事先測(cè)量設(shè)置的內(nèi)嚙合齒輪泵的有關(guān)的特征線。

在此取得的特征線的曲線簇以合適的方式存儲(chǔ)在條帶和管材擠壓機(jī)的控制部中。

在此，特別有利的是，通過在二維場(chǎng)中的線性插值首先實(shí)時(shí)地以理論值算出內(nèi)嚙合齒輪泵的輸送量和數(shù)量。緊接著可借助于為此設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行更精細(xì)地調(diào)整。

通過預(yù)調(diào)實(shí)現(xiàn)在實(shí)際的擠壓過程中的非常精確且快速的速度調(diào)節(jié)。

在此應(yīng)再次提到特別有利的是，設(shè)置至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸，以便使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)。

尤其因此實(shí)現(xiàn)借助于一個(gè)或多個(gè)主缸進(jìn)行主壓力傳遞，然而借助于優(yōu)選地較小的推進(jìn)和/或回拉缸使陽(yáng)模相對(duì)于陰模推進(jìn)到應(yīng)開始?jí)毫鬟f的位置中以及從該位置拉回。

換言之，這意味著驅(qū)動(dòng)裝置包括：至少一個(gè)轉(zhuǎn)速受控制的內(nèi)嚙合齒輪泵以將液壓油提供給至少一個(gè)主缸，借助于該至少一個(gè)主缸實(shí)現(xiàn)主壓力傳遞；和用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸或用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器，以便使陽(yáng)模運(yùn)動(dòng)到開始主壓力傳遞的位置中。

由此將需輸送的液壓油的量在條帶和管材擠壓機(jī)的整個(gè)運(yùn)行中限制到在這種驅(qū)動(dòng)方案中所需的最小值上。

此外，僅僅當(dāng)實(shí)際上必須將主壓力施加給條帶和管材擠壓機(jī)時(shí)，即，當(dāng)必須借助于至少一個(gè)主缸將主壓力傳遞到陽(yáng)模上時(shí)，內(nèi)嚙合齒輪泵必須以提高的驅(qū)動(dòng)功率來驅(qū)動(dòng)。在其他情況下，內(nèi)嚙合齒輪泵可以顯著減小的功率來驅(qū)動(dòng)?；蛘邇?nèi)嚙合齒輪泵完全不運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，驅(qū)動(dòng)裝置或整個(gè)條帶和管材擠壓機(jī)明顯更節(jié)能地工作。

在本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)裝置包括用于使陽(yáng)模和/或塊容納器和/或陰模運(yùn)動(dòng)的器件以及用于在陰模和陽(yáng)模之間施加壓力的器件。

更詳細(xì)地說，驅(qū)動(dòng)裝置包括用于使陽(yáng)模和/或塊容納器和/或包含陰模的模具滑塊運(yùn)動(dòng)的器件以及用于在模具滑塊和陽(yáng)模之間施加壓力的器件。

通常，陰模是模具滑塊的一部分，并且陰模與模具滑塊一起移動(dòng)。在一般情況下，這適用于本發(fā)明。

此外，優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)裝置也還包括用于使擠壓剩余物剪切部運(yùn)動(dòng)的器件。

要理解的是，用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)液壓推進(jìn)和/或回拉缸可極其不同地來構(gòu)造，但尤其用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器也可極其不同地來構(gòu)造。

尤其關(guān)于電驅(qū)動(dòng)器有利的是，其包括標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)，因?yàn)殡婒?qū)動(dòng)器可由此在結(jié)構(gòu)上特別簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。

然而，在本發(fā)明的對(duì)此備選且同樣特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，至少所述至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)器是用于使陽(yáng)模相對(duì)于陰模運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器。

由此實(shí)現(xiàn)一種設(shè)備方案，其在使用現(xiàn)代的混合技術(shù)的情況下主要液壓地引起壓力施加，然而，條帶和管材擠壓機(jī)的構(gòu)件的所有其他運(yùn)動(dòng)可電動(dòng)地完成，因此例如完成擠壓陽(yáng)模調(diào)整到力引入位置中、塊裝載器的運(yùn)動(dòng)、必要時(shí)擠壓剩余物剪切部的運(yùn)動(dòng)等等。

最后，相對(duì)于傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)器，由于電動(dòng)液壓式混合驅(qū)動(dòng)方案可實(shí)現(xiàn)高的能效，在其中，優(yōu)選地通過更小的泵容量、用于液壓液體的更小的容器體積、優(yōu)選地更短的管路和更小的閥大小可實(shí)現(xiàn)在液壓系統(tǒng)中的節(jié)省。節(jié)能可在電伺服驅(qū)動(dòng)器中優(yōu)選地通過用于能量回收的合適的器件實(shí)現(xiàn)。

例如在具有公開號(hào)WO 2013/064250 A1的國(guó)際專利申請(qǐng)中公開了在條帶和管材擠壓機(jī)中的這種混合技術(shù)。

就此而言，同樣優(yōu)選的是，內(nèi)嚙合齒輪泵在直至提供期望的系統(tǒng)壓力的開動(dòng)范圍中可在混合摩擦下運(yùn)行。相對(duì)于傳統(tǒng)的軸向活塞泵這使由泵尤其在低的轉(zhuǎn)速范圍中產(chǎn)生的脈動(dòng)明顯減小并且減小到不可避免的最低程度。

除了混合摩擦之外，至少一個(gè)內(nèi)嚙合齒輪泵累積地或備選地也還可在外部的靜壓潤(rùn)滑的情況下運(yùn)行。

為了至少一個(gè)內(nèi)嚙合齒輪泵在說明的條帶和管材擠壓機(jī)處還可更頻繁地從零轉(zhuǎn)速運(yùn)行無損地開動(dòng)并且尤其還可在混合運(yùn)行中運(yùn)行，在沒有本發(fā)明的其他特征的情況下同樣有利的是，作為液壓油優(yōu)選地使用礦物油，其特征在于高的抗剪強(qiáng)度。

此外，優(yōu)選的是，驅(qū)動(dòng)裝置與控制單元連接，在控制單元中存儲(chǔ)有用于內(nèi)嚙合齒輪泵和/或其一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的一個(gè)或多個(gè)特征線。由此以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)在能量的觀點(diǎn)來看使用的馬達(dá)和泵可在最佳的運(yùn)行點(diǎn)中運(yùn)行。對(duì)此，特征線以軟件的方式存儲(chǔ)在控制單元中允許根據(jù)壓力直接控制泵和/或驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，以便因此獲得期望的液壓油輸送量。

特別優(yōu)選的是，內(nèi)嚙合齒輪泵、尤其優(yōu)選的內(nèi)嚙合齒輪泵的脈動(dòng)尤其在低轉(zhuǎn)速下比在軸向活塞泵中小，優(yōu)選地小至少20％的量，尤其優(yōu)選地比傳統(tǒng)的軸向活塞泵的脈動(dòng)小至少30％。

此外，在此再次提到的是，在說明的條帶和管材擠壓機(jī)中，相對(duì)于外嚙合齒輪泵通過內(nèi)嚙合齒輪泵可更明顯低聲地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)方案。

關(guān)于該驅(qū)動(dòng)裝置特別有利的是，內(nèi)嚙合齒輪泵僅具有三個(gè)可運(yùn)動(dòng)的主要構(gòu)件。