(57)【要約】  本発明は、金属ブロックを成形材、パイプ、又は棒材等に変形加工するための押出し成形兼パイプ押出し成形機であって、ポンチと、該ポンチにより金属ブロックが押し通されるダイスと、ブロック支持体と、駆動装置とを備えており、該駆動装置は、前記金属ブロックに前記ポンチの主プレス力をもたらす少なくとも１つの主シリンダを有する、押出し成形兼パイプ押出し成形機において、前記駆動装置は一方では、前記少なくとも１つの主シリンダに液圧油を供給して、該少なくとも１つの主シリンダを駆動可能な、少なくとも１つの回転数制御型の内接歯車ポンプを有しており、且つ前記駆動装置は他方では付加的に、前記ダイスに対して相対的に前記ポンチを移動させる少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は前記ダイスに対して相対的に前記ポンチを移動させる少なくとも１つの電気的な駆動装置を有しており、前記少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は前記少なくとも１つの電気的な駆動装置により、前記ポンチを所定の位置に移動させることができ、該位置で初めて、前記回転数制御型の内接歯車ポンプが前記少なくとも１つの主シリンダと相互作用して、該少なくとも１つの主シリンダにより主プレス力が前記ポンチに供給されることを特徴とする、押出し成形兼パイプ押出し成形機に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ブロックを成形材、パイプ、又は棒材等に変形加工するための押出し成形兼パイプ押出し成形機であって、ポンチと、該ポンチにより金属ブロックが押し通されるダイスと、ブロック支持体と、駆動装置とを備えており、該駆動装置は、前記金属ブロックに前記ポンチの主プレス力をもたらす少なくとも１つの主シリンダを有する、押出し成形兼パイプ押出し成形機において、
前記駆動装置は一方では、前記少なくとも１つの主シリンダに液圧油を供給して、該少なくとも１つの主シリンダを駆動可能な、少なくとも１つの回転数制御型の内接歯車ポンプを有しており、
前記駆動装置は他方では、前記ダイスに対して相対的に前記ポンチを移動させる少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は前記ダイスに対して相対的に前記ポンチを移動させる少なくとも１つの電気的な駆動装置を更に有しており、前記少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は前記少なくとも１つの電気的な駆動装置により、前記ポンチを所定の位置に移動させることができ、該位置で初めて、前記回転数制御型の内接歯車ポンプが前記少なくとも１つの主シリンダと相互作用して、該少なくとも１つの主シリンダにより前記主プレス力が前記ポンチに供給されることを特徴とする、押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記ポンチ及び／又は前記ブロック支持体及び／又は前記ダイスの移動手段、並びに前記ダイスと前記ポンチとの間にプレス力を供給する手段を有している、請求項１記載の押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電気的な駆動装置は、好適には前記ダイスに対して相対的に前記ポンチを移動させる電気的なサーボ駆動装置である、請求項１又は２記載の押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【請求項４】
前記内接歯車ポンプは、始動領域において所望のシステム圧が供給されるまで、混合摩擦下で運転可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記内接歯車ポンプ及び／又は前記内接歯車ポンプの１つ又は複数の駆動モータに関する１つの特性線、好適には多数の特性線、が記憶された制御ユニットに接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【請求項６】
前記内接歯車ポンプの脈動は、特に低回転数においてアキシャルピストンポンプにおけるよりも、好適には少なくとも２０％だけ、好適には少なくとも３０％だけ少なくなっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の押出し成形兼パイプ押出し成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、金属ブロックを成形材、パイプ、又は棒材等に変形加工するための押出し成形兼パイプ押出し成形機であって、ポンチと、該ポンチにより金属ブロックが押し通されるダイスと、ブロック支持体と、駆動装置とを備えており、該駆動装置は、前記金属ブロックに前記ポンチの主プレス力をもたらす少なくとも１つの主シリンダを有する、押出し成形兼パイプ押出し成形機に関する。
【０００２】
２．背景技術
このような押出し成形兼パイプ押出し成形機は、従来技術に基づき数十年来周知であり、一般にダイスを押し通されて高い変形度で変形加工される金属材料から、種々異なる複数の構成部材を製造するために用いられる。
【０００３】
従来の押出し成形機の主な特徴は、ポンチとブロック支持体との間のブロックローダ、並びに主シリンダと、前進シリンダ／後退シリンダとを用いたプレス力形成部であり、これにより、あらゆる補助動作、即ち、種々様々な寸法のブロックに対する押出し成形機の当付けや、ダイスに対する金属ブロックの供給も、液圧シリンダにより行われる。液圧駆動装置の大きさは、押出し成形兼パイプ押出し成形機によって供給されるべきプレス力、並びに場合によっては所望の変形加工過程に必要とされるプレス速度に基づいて決定される。
【０００４】
過去数十年間で、いわゆる短行程型の押出し成形機に関する周知の押出し成形兼パイプ押出し成形機の継続的な開発が行われ、短行程型の押出し成形機では、ブロック長さの増大に基づき、主シリンダ行程が所定のブロック長さに関して、特にコンパクトなプレスフレームを提供するように設定された。この場合、いわゆるフロントローダ構造で、ブロックローダがダイスブロックとポンチとの間に配置され、対称的なブロック圧縮が行われた。押出し成形兼パイプ押出し成形機の個々のコンポーネントの動作、並びにプレス力供給に必要とされる液圧駆動装置と液圧タンクとは、可動コンポーネントの周辺に配置された。
【０００５】
このような押出し成形機は、一般に約１０ＭＮ〜１６０ＭＮを上回るプレス力を供給する。１００ＭＮのプレス力を有する大型の押出し成形機は、１０００ｍｍを上回るブロック直径において、２０００ｍｍを上回るブロック長さを変形加工することができる。このような押出し成形機は、例えば独国特許発明第１０２２７４８８号明細書又は欧州特許第１５２６９３０号明細書から公知である。
【０００６】
液圧油は、従来技術ではアキシャルピストンポンプを用いて、液圧式の駆動装置及び／又はダイスとポンチとの間にプレス力を供給する手段へ圧送される。しかしながら、前記のようなアキシャルピストンポンプは比較的高価であり、更に、アキシャルピストンポンプは特に低回転数において高い脈動を有していて、これが最終的に望ましくない振動につながるばかりでなく、比較的高いノイズレベルにもつながることになる、という欠点を有している。よって作動保護が必要なことから、このような押出し成形兼パイプ押出し成形機は一般に、費用のかさむ防音手段を有している。更に、公知の押出し成形兼パイプ押出し成形機のエネルギ消費量は、比較的高くなっている。
【０００７】
３．発明の課題
よって本発明の課題は、従来技術から周知の欠点を克服することができる、金属ブロックを変形加工するための押出し成形兼パイプ押出し成形機を提供することにある。
【０００８】
この課題は、本発明の意味において請求項１記載の特徴を有する押出し成形兼パイプ押出し成形機により解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
４．発明の概要
本発明に基づき、駆動装置は一方では、少なくとも１つの主シリンダに液圧油を供給して、該少なくとも１つの主シリンダを駆動可能な、少なくとも１つの回転数制御型の内接歯車ポンプを有しており、且つ前記駆動装置は他方では付加的に、ダイスに対して相対的にポンチを移動させる少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又はダイスに対して相対的にポンチを移動させる少なくとも１つの電気的な駆動装置を有しており、前記少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は前記少なくとも１つの電気的な駆動装置により、ポンチを所定の位置に移動させることができ、該位置で初めて、前記回転数制御型の内接歯車ポンプが少なくとも１つの主シリンダと相互作用して、該少なくとも１つの主シリンダにより主プレス力が前記ポンチに供給される。
【００１０】
このように構成された、押出し成形兼パイプ押出し成形機の駆動装置により、回転数制御型の１つ若しくは複数の内接歯車ポンプの運転には、比較的大きな質量慣性モーメントを有する規格電動モータを、比較的小型に寸法設定された周波数変換器と組み合わせて使用することが可能である。
【００１１】
このことは、押出し成形兼パイプ押出し成形機における駆動装置をより廉価に提供することができる、という利点を有している。
【００１２】
「比較的小型に寸法設定された周波数変換器」という前記記載は、本発明の意味では、通常ケースにおいて選択される規格電動モータのサイズには不十分な大きさに寸法設定されているような周波数変換器を意味する。
【００１３】
周波数変換器に対して過大に寸法設定された規格電動モータと前記のような周波数変換器との間、又は規格電動モータに対して過大に寸法設定された周波数変換器と規格電動モータとの間のこの特別な協働は主として、回転数制御型の内接歯車ポンプが実質的に専ら主プレス力の供給にしか使用されないことにより、初めて可能になり、この場合、ポンチが所定の位置に移動されて初めて、少なくとも１つの主シリンダにより、ポンチに対する主プレス力の伝達が行われる。更に、ポンチの前記所定の位置への移動は、少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は少なくとも１つの電気的な駆動装置により実行される。
【００１４】
少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又は少なくとも１つの電気的な駆動装置により、主プレス力の伝達に関する付帯時間内で構造上簡単に、ポンチの極めて迅速な移動を実現することができる。
【００１５】
この構造は、小さな質量慣性を有する特別なサーボ駆動装置を使用する従来慣用の方式とは異なっている。
【００１６】
全体的に、本発明では市場で既に多数調達可能な簡単な装置を用いて、回転数不変の駆動装置とアキシャルピストンポンプとを用いた場合に生じ得る損失よりも少ない損失がポンプ遮断により生じる、ということが達成される。つまり、とりわけエネルギ効率的な押出し成形兼パイプ押出し成形機の運転が可能である。
【００１７】
更に、より頻繁な接続・遮断動作が問題無く可能であると共に、回転数変化による簡単な体積流量調整が達成可能である。
【００１８】
最後に、前記のような内接歯車ポンプは、アキシャルピストンポンプよりもはるかに静かであり、これにより、押出し成形兼パイプ押出し成形機において通常使用される防音手段を、場合によっては完全に省くことができ、少なくとも大幅に簡単に且つスペースを節約して実現することができる。
【００１９】
また、回転数制御型の内接歯車ポンプの使用により、あらゆるコンポーネントの簡単且つ頑健な構成が可能になると共に、保守整備しやすく分かりやすい駆動システムが提供される。
【００２０】
従来技術から多数の実施形態で既に周知となっている前記のような内接歯車ポンプは、特に回転数可変の駆動装置と共に使用するために適しており、内部テストにおいて既に、負荷変動及びエネルギ消費量に関して、その特別な有用性が証明された。
【００２１】
更に、極めて有利には、本発明の押出し成形兼パイプ押出し成形機の場合、更に付加的な液圧制御ブロック等を省くことができ、そうでなければ付加的な液圧制御ブロック等は、少なくとも１つの内接歯車ポンプを、少なくとも１つの主シリンダと、少なくとも１つのサイドシリンダ又は支持体移動シリンダ等との間で切り換えるために必須である。
【００２２】
付加的な液圧制御ブロック等が省かれた場合には、これにより特に、より良好な液圧効率が達成され得る。
【００２３】
よって本発明の意味において、調達コストの大幅な最小化、設備運転時の少ないノイズエミッション、エネルギ効率的な駆動装置による良好な効率、及び低回転数における脈動の最小化が達成され得る。
【００２４】
特に本発明による装置は、液圧油が圧縮供給されてはならない場合に、ポンプ駆動装置の完全な停止をも可能にする。
【００２５】
このことは、従来の押出し成形機に比べ、約３３％〜５５％のエネルギを節約することを可能にする。
【００２６】
ここで再度指摘しておくと、少なくとも１つの回転数制御型の内接歯車ポンプは、好適には本来の変形加工プロセスのためだけに使用され、場合によっては更に、プレス残留物切断プロセスのためにも使用される。
【００２７】
好適には、少なくとも１つの周波数制御型の内接歯車ポンプは、押出し成形兼パイプ押出し成形機の適当に構成された制御装置を介して制御可能であり、これにより、使用する内接歯車ポンプの数と、選択された周波数とが組み合わされて、可能な限り最良の効率が生ぜしめられる。
【００２８】
このためには、設けられる各内接歯車ポンプに属する特性線が、例えば適当なテスト装置等により、圧力及び回転数に応じて予め較正された。
【００２９】
この場合に生じた各特性線の曲線は、押出し成形兼パイプ押出し成形機の制御装置に適宜に記憶されている。
【００３０】
特に有利には、本発明では二次元平面での線形補間により、リアルタイムでまず最初に理論値で以て、内接歯車ポンプの圧送量と数とが算出される。次いでこのために構成された調整装置により、更に微調整することができる。
【００３１】
このパイロット制御により、極めて正確且つ迅速な速度調整が、本来のプレス過程において達成される。
【００３２】
ここで再度述べておくと、特に有利には、少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダが、ダイスに対して相対的にポンチを移動させるために設けられている。
【００３３】
特にこれにより、主プレス力伝達は、１つ又は複数の主シリンダにより行われるが、プレス力伝達を開始すべき位置への、及び該位置からの、ダイスに対して相対的なポンチの前進及び後退は、好適にはより小型の前進シリンダ及び／又は後退シリンダにより行われる、ということが達成される。
【００３４】
つまり換言すると、駆動装置は、主プレス力伝達を行う少なくとも１つの主シリンダに液圧油を供給する、少なくとも１つの回転数制御型の内接歯車ポンプを有しており、且つ、主プレス力伝達を開始する位置へポンチを移動させるために、ダイスに対して相対的にポンチを移動させる、少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、又はダイスに対して相対的にポンチを移動させる、少なくとも１つの電気的な駆動装置を有している。
【００３５】
これにより、圧送されるべき液圧油量が、押出し成形兼パイプ押出し成形機の運転全体にわたり、このような駆動構想において必要な最小量に制限される。
【００３６】
更に、内接歯車ポンプは、主プレス力が押出し成形兼パイプ押出し成形機に実際に供給されねばならない場合、即ち、少なくとも１つの主シリンダにより、ポンチに対する主プレス力伝達が行われねばならない場合にのみ、増大された駆動出力で以て駆動される必要がある。そうでない場合には、内接歯車ポンプは大幅に減少された出力で以て駆動されてもよい。あるいは内接歯車ポンプは完全に休止している。これにより、駆動装置若しくは押出し成形兼パイプ押出し成形機全体が、はるかにエネルギ効率的に作動することになる。
【００３７】
本発明の１つの好適な実施形態において、駆動装置は、ポンチ及び／又はブロック支持体及び／又はダイスの移動手段、並びにダイスとポンチとの間にプレス力を供給する手段を有している。
【００３８】
より正確に言うと、駆動装置は、ポンチ及び／又はブロック支持体及び／又はダイスを含む工具スライダの移動手段、並びに工具スライダとポンチとの間にプレス力を供給する手段を有している。
【００３９】
一般にダイスは工具スライダの一部であり、ダイスはこの工具スライダと一緒に移動させられる。このことは本発明全般に当てはまる。
【００４０】
好適には、駆動装置は更に、プレス残留物切断装置の移動手段も有している。
【００４１】
ダイスに対して相対的にポンチを移動させる、少なくとも１つの液圧式の前進シリンダ及び／又は後退シリンダ、また特に、ダイスに対して相対的にポンチを移動させる少なくとも１つの電気的な駆動装置が種々様々に形成されていてもよい、ということは自明である。
【００４２】
特に電気的な駆動装置に関しては、この電気的な駆動装置に、標準規格の非同期機が含まれていると有利である。これにより電気的な駆動装置を、構造的に特に簡単に実現することができるからである。
【００４３】
但し少なくとも、これに関する本発明の択一的な、やはり特に好適な構成形式では、少なくとも１つの電気的な駆動装置は、ダイスに対して相対的にポンチを移動させる、電気的なサーボ駆動装置である。
【００４４】
これにより実現される設備構想は、最新のハイブリッド技術を用いて、プレス力供給は実質的に液圧式に生ぜしめるが、押出し成形兼パイプ押出し成形機のコンポーネントのその他全ての動作、例えば力導入位置へプレスポンチを寄せること、ブロックローダの移動、及び場合によってはプレス残留物切断装置の移動等は電気的に生ぜしめられる、というものである。
【００４５】
電気液圧式のハイブリッド駆動構想に基づき、最終的には従来の液圧駆動装置に比べて高いエネルギ効率が達成され得、電気液圧式のハイブリッド駆動構想では、好適にはより少ないポンプ容量と、液圧液用のより小さなタンク容積と、好適にはより短い導管と、より小さな弁サイズとに基づき、液圧の節約が達成可能である。電気的なサーボ駆動装置の場合、エネルギの節約は、好適には適当なエネルギ回生手段により達成され得る。
【００４６】
押出し成形兼パイプ押出し成形機におけるこのようなハイブリッド技術は、例えば公開番号が国際公開第２０１３／０６４２５０号の国際特許出願に開示されている。
【００４７】
またこれに関連して好適なのは、内接歯車ポンプが、始動領域において所望のシステム圧が供給されるまで、混合摩擦下で運転可能な場合である。このことは、特に低回転数領域においてポンプにより生ぜしめられる脈動を、従来のアキシャルピストンポンプに比べて大幅に、やむを得ない最小限に減少させる。
【００４８】
混合摩擦の他に、少なくとも１つの内接歯車ポンプは追加的又は択一的に、外部静圧潤滑下でも運転可能である。
【００４９】
また、本発明の押出し成形兼パイプ押出し成形機において少なくとも１つの内接歯車ポンプをより頻繁にゼロ回転数運転から支障なく始動させ、特に混合運転でも運転することができるようにするためには、液圧油として好適には高い剪断強さにおいて優れている鉱物油が使用されると、本発明の他の特徴が無くとも有利である。
【００５０】
更に、駆動装置が、内接歯車ポンプ及び／又は内接歯車ポンプの１つ又は複数の駆動モータに関する１つ又は複数の特性線が記憶された制御ユニットに接続されていると好適である。これにより簡単な手段で、使用されるモータとポンプとがエネルギ的な視点において最適な運転点で運転可能である、ということが達成される。これに関して、ソフトウェアを用いて制御ユニットに特性線を記憶させることにより、圧力に応じてポンプ及び／又は駆動モータを直接制御することが可能になり、これにより、所望の液圧油圧送量を達成することができる。
【００５１】
特に好適なのは、内接歯車ポンプ、特に好適な内接歯車ポンプの脈動が、とりわけ低回転数においてアキシャルピストンポンプにおけるよりも少なく、好適には従来のアキシャルピストンポンプの脈動に比べて少なくとも２０％程度、特に好適には少なくとも３０％程度だけ少なくなっている場合である。
【００５２】
更にここで再度述べておくと、本発明の押出し成形兼パイプ押出し成形機では内接歯車ポンプにより、外接歯車ポンプに比べて大幅に静かな駆動構想が実現可能である。
【００５３】
本発明の駆動装置に関して特に有利なのは、内接歯車ポンプが主要な可動コンポーネントを３つしか有していない点である。
【国際調査報告】
2017518189.tif 000002
2017518189.tif 000003
2017518189.tif 000004
2017518189.tif 000005
2017518189.tif 000006
2017518189.tif 000007