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Pressenhammer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Pressenhammer mit Druckluft-und Druckwasserantrieb der beweglichen, aufeinanderschlagenden Massen, von denen die eine aus einem Ständer, einschliesslich einem Kraftzylinder, und die andere aus einem Arbeitsplunger besteht.
Es sind Arbeitsmaschinen mit hoher Energie zur schlagartigen Bearbeitung von Metallen durch Druck bekannt, Druckluft-und Druckwasserantrieb der beweglichen aufeinanderschlagenden Massen besitzen, wobei die eine aus dem Ständer und die andere aus dem starr mit dem Kolben verbundenen Plungerbär besteht (z. B. Maschine Dynapact der Firma General Dynamic).
Ein Nachteil der bekannten Pressenhämmer ist die bis an die Bruchlast heranreichende Belastung der infolgedessen nicht betriebssicheren starren Verbindung zwischen dem Arbeitsplunger und dem Kolben des Kraftzylinders. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass komplizierte Dämpfervorrichtungen vorhanden sind, wodurch die Konstruktion verwickelter und der Wirkungsgrad der Hämmer gesenkt wird.
Infolge dieser Nachteile können mit den bekannten Konstruktionen keine Kalibrierschläge unter Ausnutzung der vollen Leistung ausgeführt werden, wodurch die Fertigung genauer Gesenkschmiedestücke sehr erschwert wird.
Ziel der Erfindung ist ein Pressenhammer, der die erwähnten Nachteile der bekannten Konstruktion vermeidet, was erfindungsgemäss dadurch erreicht wird, dass beim Pressenhammer mit Druckluft- und Druckwasserantrieb der beweglichen aufeinanderschlagenden Massen, von denen die eine aus dem Ständer einschliesslich Kraftzylinder und die andere aus dem Arbeitsplunger besteht, der Kraftzylinder als Differentialzylinder ausgeführt ist, sowie in eine seiner Zonen ein Arbeitskolben und in die andere Zone ein loser Kolben eingesetzt sind, wobei letzterer die Druckwasserzone von der Druckluftzone trennt, in welche die Luft aus einem Kanal über einen Gürtel bindende Bohrungen zuführbar ist.
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Es ist zweckmässig, dass, um den Pressenhammer zuverlässig gegen Bruch bei Schlägen unter Ausnutzung der vollen Leistung und ohne Einlegen eines Rohlings zu schützen sowie um beliebige Dämpfungsvorrichtungen aus der Konstruktion auszuschliessen und dadurch das Ausführen von Kalibrierschlägen voller Leistung zu ermöglichen, das Gewicht des Ständerteils, welcher durch Massenzugkräfte beansprucht wird, höchstens 40% des gesamten Ständergewichtes beträgt.
Es sind, um allmählich die Geschwindigkeit der gegenläufigen Bewegung von Ständer und losem Kolben zu vermindern und um die Bewegungsrichtung des Kolbens am Hubende zu ändern, am Mantel des Arbeitskolbens und an dem des losen Kolbens an den einander zugewendeten Seiten ringförmige Vorsprünge vorgesehen, die sich am Ende des Arbeitshubes einander nähern.
Die Bohrungen des Gürtels zum Speisen des Unterkolbenraumes mit dem Energieträger besitzen, um die Arbeitsbedingungen der Hauptdichtungsbaugruppen in der Zone der Speiserohrleitung zu verbessern, Durchlassquerschnitte, deren lineare Abmessungen geringer als die Breite eines einzelnen Stulps der Dichtungsbaugruppe sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, welches in der Zeichnung in Form eines Längsschnittes durch den Pressenhammer schematisch dargestellt ist, wobei auf der linken Seite der Zeichnung der Pressenhammer in Ausgangsstellung vor der Zuführung des Energieträgers und auf der rechten Seite seine Lage in dem Augenblick, in dem der Schlag zu Ende geht, gezeigt ist.
Der Pressenhammer besteht aus einem Ständer --1-- einschliesslich einem Kraftzylinder - -2--. Der Ständer ist in Führungen-3 und 4-eingesetzt und kann sich ungehindert in ihnen in axialer Richtung verschieben.
Der Kraftzylinder --2-- ist ein Differentialzylinder. In der Zone mit dem geringeren
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InDruckwasserzone-A--von einer Druckluftzoe-B--. Eine Platte --8-- des oberen Ständerteiles trägt ein Obergesenk--9--und dient letzterem als Auflager in dem Augenblick, in dem die Gesenkhälften aufeinanderschlagen. Ein Boden--10--des Kraftzylinders umfasst den Oberteil einer doppelkanaligen Speiserohrleitung Ein Kanal--12--dient zur Versorgung des Raums --A-- mit Flüssigkeit.
Kanal --13-- dient zum Zuführen von Luft in die Zone-B--. Die Luft aus dem Kanal --13-- gelangt in den Raum-B--über Öffnungen, die in Form von mehrreihigen Bohrungen in der Wand der Rohrleitung -11-- ausgeführt sind und einen Gürtel-14-bilden. Der Durchmesser einer jeden öffnung des Gürtels --14-- ist geringer als die Breite eines einzelnen Stulps einer Dichtungsbaugruppe-15--. Am Mantel des Arbeitskolbens --5-- und an dem des losen Kolbens --7-- sind auf den einander zugewendeten Seiten ringförmige Vorsprünge-16 und 17-vorgesehen,
die sich am Ende des Arbeitshubes des Pressenhammers einander nähern und die zum allmählichen Vermindern der Geschwindigkeit der gegenläufigen Bewegung des Ständers --1--
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Der Ständer ist so gebaut, dass das Gewicht des Ständerteiles, der unter dem Obergesenk liegt und der im Augenblick, in dem die Gesenkhälften aufeinanderschlagen, durch Zugkräfte beansprucht wird, weniger als 40% des gesamten Ständergewichtes beträgt.
Infolgedessen stellt der Ständer--l--eine vervollkommnete Konstruktion dar, die weitgehendst eine Bruchgefahr durch Massenkräfte beim Schlag des Pressenhammers unter Ausnutzung der vollen Leistung ohne eingelegten Rohling ausschliesst.
Daher ist auch der Betrieb ohne Dämpfer möglich, wodurch Kalibrierschläge unter Ausnutzung der vollen Leistung ausgeführt werden können.
Der Pressenhammer arbeitet folgendermassen. über den Kanal --12-- wird unter Hochdruck Flüssigkeit in den Raum-A-geleitet. Als Folge hievon wird der Arbeitskolben --5-- mit dem Untergesenk --6- bis zur Berührung mit dem Obergesenk--9--hochgefahren. Danach wird der Ständer--l--in den Führungen--3 und 4--
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ersichtlichen) Druckluftbehälter verbunden. über eine Rohrleitung --22'-- und einem Kanal --22-- wird in einem Raum-C--Luft geleitet ; hierauf wird der überdruck des Wassers im Raum - aufgehoben und das darin befindliche Wasser verbleibt unter atmosphärischem Druck.
Die Folge hievon ist, dass der Arbeitskolben --5-- durch sein Eigengewicht herabgefahren wird und sich auf einen Federkeil --23-- setzt, während der Ständer-l-mit den, mit ihm gekoppelten Massen (Platte 8 mit Obergesenk 9) durch den Luftdruck im Raum-C-in der oberen Stellung gehalten wird. Der Pressenhammer ist jetzt betriebsbereit.
Es wird, um einen Arbeitshub auszuführen, Luft aus dem Raum-C--über den Kanal - und die Rohrleitung --22'-- ausgelassen. Der Ständer --1-- mit den, mit ihm gekoppelten Massen fährt unter dem Einfluss seines Eigengewichts in den Führungen-3 und 4-nach unten.
In dem Augenblick, in dem der Gürtel --14-- der Bohrungen mit den Öffnungen--21-- zusammenfällt, werden die Zone--B--und der Kanal --13-- wieder miteinander verbunden. In diesem Augenblick gelangt Druckluft aus dem Kanal --13-- über die Öffnungen des Gürtels--14-- und über die Öffnungen --21-- in den Raum-B--. Auf diese Weise wird eine gegenläufige Beschleunigung der beiden Systeme erzeugt, u. zw. werden der lose Kolben --7--, die Wassersäule über ihm, der Arbeitskolben --5-- mit dem Untergesenk --6-- mit in ihm eingelegtem Rohling in
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--1--,gegenläufige Beschleunigung während 90% des Hubes des Ständers-l-und des losen Kolbens - erzeugt.
Am Ende des Beschleunigungsvorganges, d. h. während der letzten 1o% des Arbeitshubes des Pressenhammers überdecken sich die ringförmigen Vorsprünge--17 und 16-am Mantel des Arbeitskolbens --5-- und an dem des losen Kolbens-7-. Hiedurch wird das Ausfliessen von Wasser aus Raum-D-erschwert.
Als Folge hievon steigt der Wasserdruck in diesem Raum, ausserdem wird der Ständer-l-mit den, mit ihm gekoppelten Massen infolge Bremsung, vollkommener Stillsetzung und Änderung der Bewegungsrichtung des losen Kolbens-7-,
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Energie und setzt auch nach Änderung der Bewegungsrichtung des losen Kolbens--7--seine Bewegung nach oben bis zum Aufeinanderschlagen der Gesenkhälften fort, wobei die volle kinetische Energie durch Verformen des Rohlings verzehrt wird. Wenn kein Rohling beim Schlag vorhanden ist, wird die kinetische Energie durch elastische Verformung der Gesenkhälften und der kraftübertragenden Konstruktionsteile verzehrt. Der Rücksprung nach dem Aufeinanderschlagen wird durch das Luftkissen im Baum--B-gedämpft.
Nachdem der Arbeitshub ausgeführt wurde, wird das im Raum--A--vorhandene Wasser wieder einem überdruck ausgesetzt und, wie vorstehend beschrieben, der Ständer --1-- des Pressenhammers hochgefahren, während der lose Kolben --1-- herabgedrückt wird. Hiebei wird Luft über das geeichte Rückschlagventil-18-aus dem Raum-B-in den Kanal-13-gepresst und der Luftrückstand unter dem Kolben --7-- über das Drainageventil-19-in die Atmosphäre hinausgedrückt.
Weiterhin werden, um den Arbeitshub zu vollenden, die beschriebenen Arbeitsgänge zyklisch wiederholt.
Der im Ständer --1-- eingesetzte Federkeil --23-- greift in die Nute des Arbeitskolbens - ein, verhindert eine relative Drehbewegung derselben und fixiert die untere Plungerlage im
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während der Verformung des Rohlings durch mehrere Schläge auf Wunsch die erforderliche Energie jedes einzelnen Schlages bestimmt werden.
Somit gestattes es die Konstruktion des Pressenhammers praktisch eine Arbeitskraft zu erzeugen, deren Grösse um ein Vielfaches die Festigkeit bekannter Maschinen übersteigt und die nur durch die Festigkeit der Gesenkhälften selbst begrenzt wird. Die beschriebene Arbeitsmaschine wurde deshalb Pressenhammer bezeichnet, da bei Ausnutzung lediglich des Druckwasserantriebes der Pressenhammer als übliche hydraulische Gesenkschmiedepresse mit durchschnittlichem Pressdruck verwendet werden kann.