AT396883B - Spannkopf für schmiedemaschinen - Google Patents

Description

AT396883B

. Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannkppf für Schmiedemaschinen mit einer Spannbacken zum Fassen eines Werkstückes aufnehmenden, dreh· und antreibbar gelagerten Spindel od. dgl., wobei der Drehantrieb der Spindel ein Drehschwingungen ermöglichendes Federsystem aufweisL

Ein solcher Spannkopf soll das zu schmiedende Werkstück zwischen die Hämmer führen bzw. es in Richtung der Werkstückachse bewegen und ihm beim Rundschmieden zugleich eine Drehung um die Werkstückachse «feilen. Der Spannkopf ist daher in Richtung der Werkstückachse verschiebbar und die spannbackentragende Spindel mit Hilfe eines Motors antreibbar. Da nun bei jedem Hammerschlag das Werkstück festgehalten wird, ist, um trotz gleichmäßigem Spindelantrieb ein unerwünschtes Verwinden des Werkstückes zu vermeiden, in den Spindelantrieb ein spezielles Federsystem eingeschaltet, das Drehschwingungen erlaubt und ein Abbremsen der Spindel entsprechend dem Festhalten des Werkstückes beim Hammerschlag ermöglicht. Dieses Federsystem wird so ausgelegt, daß sich durch Überlagerung der Spindelantriebsdrehbewegung mit der durch das Federsystem bzw. das periodische Anhalten des Werkstückes beim Hammerschlag erzielten Schwingbewegung der selbständige Stillstand der Spindel und damit des Werkstückes im Augenblick des Hammerschlages ergibt

Um dabei die auf die Schlagfrequenz der Hämmer abgestimmten Drehschwingungen unabhängig von den Verwindungseigenschaften der Werkstücke sicherzustellen, wurde auch schon vorgeschlagen, zusätzlich zum Federsystem für die Spannkopfspindel eine hydraulisch betätigbare Bremse vorzusehen, die mit der Hämmerschlagfrequenz intermittierend beaufschlagt wird, um die gewünschten Drehschwingungen selbst dann zu erzeugen, wenn die Verdrehfestigkeit des Werkstückes nicht ausreichen sollte, die zur Anregung der Schwingungen notwendigen Festhaltekräfe von den Hämmern her auf das Federsystem zu übertragen (AT-PS 278.481). Dieses Antriebssystem hat sich auch durchaus gut bewährt, doch ist es, da bisher als Federsystem ein mechanisches Tellerfedeipaket eingesetzt wird, an eine bestimmte Hämmerschlagfrequenz gebunden. Das von der Federcharakteristik, den auftretenden Massenkräften, den Geschwindigkeiten u. dgl. abhängige Schwingungssystem schwingt nämlich mit der durch diese Parameter festgelegten Frequenz und diese Frequenz kann nicht verändert werden, so daß ein solcher Spannkopf auch nur zum Schmieden mit einer bestimmten Hammerschlagfrequenz optimal geeignet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und einen Spannkopf der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich hinsichtlich des Schwingungsverhaltens seines Spindeldrehantriebes innerhalb weiter Bereiche an unterschiedliche Schmiedeverhältnisse anpassen läßt

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Federsystem aus einem Hydraulikpolster besteht, dessen Füllvolumen veränderbar ist und in den zumindest zwei an einem schwingenden Antriebsteil angreifende Verdrängerkörper In Abhängigkeit von der Schwingbewegung abwechselnd eintauchen. Für das Federsystem des Drehantriebes wird somit eine hydraulische Feder eingesetzt, die verschleiß- und wartungsarm arbeitet und auf rationelle Weise durch einfache Änderung des Hydraulikvolumens eine Änderung der Federcharakteristik erlaubt, so daß sich das Schwingungsverhalten und die Schwingungsfrequenz des Spindeldrehantriebes ohne Schwierigkeiten an die unterschiedlichsten Schmiedehämmerfrequenzen und Schmiedeverfahien anpassen lassen. Es ist theoretisch zwar möglich, auch bei mechanischen Fedem durch Zu- und Abschalten verschiedener Federelemente, durch Änderung der Einspannlängen, durch unterschiedliche Vorspannungen u. dgl. die Federcharakteristik zu beeinflussen, doch wäre damit für eine praktische Ausführung ein zu großer Konstruktions- und Bauaufwand verbunden. Eine hydraulische Feder hingegen, bei der die Federungseigenschaften des Hydraulikmittels genutzt werden, gewährleistet wegen der Mengenabhängikeit dieser Federungseigenschaften ein Federsystem mit weitreichender Variabilität seiner Federcharakteristik.

Setzt sich der Hydraulikpolster aus einem Speicherraum mit veränderbarem Füllvolumen und wenigstens einem daran angeschlossenen Zylinderraum zur Aufnahme der Verdrängerkörper zusammen, lassen sich Speicherraum und Zylinderraum getrennt voneinander unterbringen, wobei als Verbindung eine einfache Hydraulikleitung genügt, und es kommt zu einer platzsparenden, geschickt an die jeweiligen baulichen Verhältnisse anpaßbaren Konstruktion. Die eigentliche Ausbildung von Zylinderraum und Speicherraum oder die Art der Volumsveränderung des Speicherraumes bzw. des Zusammenwirkens von Verdrängerkörper und Zylinderraum spielen dabei keine Rolle, es muß lediglich die gewünschte Hydraulikfeder mit variabler Charakteristik entstehen.

Um einen rationellen Speicherraum mit veränderbarem Füllvolumen zu erreichen, kann der Speicherraum aus einer mit einem hubverstellbaren Kolben od. dgl. ausgestatteten Speicherkammer bestehen, bei der durch entsprechende Hubverstellung des Kolbens das Volumen stufenlos veränderbar ist, oder der Speicherraum kann aus wenigstens zwei wahlweise an den Zylinderraum anschließbaren Speicherkammem bestehen, so daß bedarfsweise eine oder mehrere Speicherkammern als Speicherraum zum Einsatz kommen und das Speicherraumvolumen dadurch stufenweise veränderbar ist. Weisen die Speicherkammern unterschiedliche Volumina auf, läßt sich durch die einzelnen Kombinationen der verschiedenen Speicherkammem das Füllvolumen vielfach und feinstufig abändem.

Bei den bekannten Spindeldrehantrieben ist in den Drehantrieb ein Schneckentrieb aus drehfest auf der Spindel sitzendem Schneckenrad und antreibbarer und axial verschiebbarer Schnecke eingebunden, wobei an einem Schneckenende ein über das Federsystem axial in beiden Richtungen federkraftbeaufschlagbarer Kopfteil vorgesehen ist, so daß die Schnecke axial in beiden Richtungen einem Stillstand des Schneckenrades ausweichen -2-

AT396883B kann, worauf dann federkraftbedingt die Schnecke wieder zurückbewegt wird und die gewünschte Schwingbewegung entsteht Bei einem hydraulischen Federsystem kommt es hier zu einem funktionssicheren und aufwandsarmen Zusammenspiel von Schnecke und Hydraulikpolster, wenn der Kopfteil von einer Mittelstellung der Schnecke aus mit den einen der abwechselnd betätigbaren Verdrängerkörper in der einen Richtung und mit den anderen der Verdrängerkörper in der anderen Richtung in Wiikverbindung steht wodurch die Verdrängerkörper gruppenweise und in Abhängigkeit von der axialen Auslenkung der Schnecke gegenüber der Mittellage zum Einsatz kommen und für die entsprechende Schwingfrequenz sengen.

Eine kompakte Konstruktion entsteht dadurch, daß der zwei auf einer axialen Führungsstange zwischen Mitnehmeranschlägen verschiebbare Betätigungsteller aufweisende Kopfteil mit seiner Führungsstange eine zwischen den Betätigungstellem angeordnete, dem Zylinderraum des Hydraulikpolsters zugehörende Ringkammer durchragt in die von beiden Stirnseiten her die als Stangenkolben ausgebildeten Verdrängerkörper eingreifen, wobei die Stangenkolben jeweils einer Stirnseite mit dem benachbarten Betätigungsteller Zusammenwirken. Dadurch kann der Zylinderraum des Hydraulikpolsters samt seinen Verdrängerkörpem unmittelbar mit dem Kopfteil der Schnecke zusammengebaut werden, was eine störunanfällige Betätigungseinheit «gibt der einfach ein an geeigneter Stelle untergebrachter Speichemum zugeordnet wird.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausffihrungsbeispieles schematisch veranschaulicht und zwar zeigen Fig. 1 die wesentlichen Teile eines erfindungsgemäßen Spannkopfes in teilgeschnittener Seitenansicht Fig. 2 und 3 Querschnitte nach den Linien (Π·Π) der Fig. 1 bzw. (ΠΙ-ΠΙ) der Fig. 2 in geändertem Maßstab und Fig. 4 eine Ausführungsvariante für den Hydraulikpolster des Spannkopfes in einer Schnittdarstellung ähnlich Fig. 3.

Ein Spannkopf (1) für eine nicht weiter dargestellte Schmiedemaschine ist auf einem Maschinenbett (2) längsgeführt und kann hydraulisch über am Spannkopf (1) angreifende Schubstangen (3) im Sinne eines Werkstücklängsvorschubes bewegt werden. Im Spannkopfgehäuse ist eine hülsenförmige Spindel (4) drehbar gelagert an der Spannbacken (5) zum Fassen des zu schmiedenden Werkstückes angelenkt sind. Der Antrieb der Spindel (4) erfolgt über einen Motor (6) und einen Schneckentrieb (7), der aus einem drehfest auf der Spindel (4) sitzenden Schneckenrad (8) und einer Schnecke (9) besteht wobei die über einen Riementrieb (10) mit dem Motor (6) in Antriebsverbindung stehende Schnecke (9) nach beiden Richtungen axial verschiebbar gelagert und über einen endseitigen Kopfteil (11) nach beiden Richtungen hin federnd abgestützt ist Dadurch können innerhalb des Drehantriebes der Spindel (4) Drehschwingungen auftreten, die es ermöglichen, den durch den Hammerschlag beim Rundschmieden bedingten Stillstand des Werkstückes und damit der Spindel (4) und des Schneckenrades (8) auszugleichen, da während der Stillstandszeit die Schnecke (9) axial gegen Federkraft ausweichen kann und dann bei Weiterdrehung des Schneckenrades federkraftbeaufschlagt beschleunigt zurückschnellt, so daß sich ein Schwingungszustand bestimmter Frequenz aufbaut. Eine in Hämmerschlagfrequenz intermittierend beaufschlagbare Bremse (12) für die Spindel (4) kann gegebenenfalls für eine exakte, von der Verdrehsteifigkeit eines Werkstückes unabhängige Periodenfolge zwischen Stillstand und Drehbewegung sorgen.

Zur federnden Abstützung der Schnecke (9) ist ein Federsystem aus einem Hydraulikpolster (13) vorgesehen, dessen Füllvolumen veränderbar ist und in den Verdrängerkörper (14) in Abhängigkeit von der Schwingbewegung der Schnecke (9) abwechselnd eintauchen. Der Hydraulikpolster (13) setzt sich gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und 3 aus einer Speicherkammer (15) mit hubverstellbarem Kolben (16) und einer daran anschließenden Ringkammer (17) mit den von beiden Stirnseiten her eindringenden, als Stangenkolben (14a), (14b) ausgebildeten Verdrängerkörpern zusammen. Die Stangenkolben (14a), (14b) sind gegeneinander versetzt angeordnet und in Zylinderbohrungen (18) geführt, die untereinander über einen Ringkanal (19) und über diesen mit der Speicherkammer (15) leitungsverbunden sind. Ein nur angedeutetes Lecksystem (20) sorgt einerseits für einen ständigen Ausgleich einer Hydraulikmittelleckage bzw. für eine Mengenanpassung des Hydraulikmittels bei Füllvolumenänderungen und anderseits für eine entsprechende Hydraulikmittelkühlung.

Zur Wirkverbindung von Hydraulikpolster (13) und Kopfteil (11) der Schnecke (9) ist am Kopfteil (11) eine Führungsstange (21) aufgesetzt, die die Ringkammer (17) axial durchragt und beidseits der Ringkammer Betätigungsteller (22a), (22b) trägt, die verschiebbar zwischen zwei Mitnehmeranschlägen (23), (24) abgestützt und den jeweils benachbarten Stangenkolben (14a), (14b) der Ringkammer (17) zugeordnet sind. Durch das axiale Verschieben der Schnecke (9) und damit des Kopfteiles (11) in einer der beiden Richtungen werden daher auch nur die einen in dieser Richtung in die Zylinderbohrungen (18) eingreifenden Stangenkolben (14a), (14b) in das Hydraulikmittel eingetaucht und der Hydraulikpolster vorgespannt, wobei die erreichbaren Federungseigenschaften von der Füllungsmenge und damit von der Stellung des Kolbens (16) abhängig sind. Beim Hin- und Herschwingen der Schnecke (9) werden dann die Stangenkolben (14a), (14b) abwechselnd betätigt und es entsteht ein stabiles, durch ein Verstellen des Kolbens (16) beeinflußbares Schwingsystem, das auf einfache Weise die Anpassung des Schwingungsverhaltens des Drehantriebes an die jeweiligen Schmiedeverhältnisse ermöglicht.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind statt einer hubkolbenbestückten Speicherkammer drei verschieden große Speicherkammem (15a), (15b), (15c) vorgesehen, die über entsprechende Sperrorgane (16a) mit der Ringkammer (17) in Leitungsverbindung stehen. Dadurch läßt sich diese Ringkammer mit einem der -3-

Claims (7)

1. 5 AT396883B drei Speicherkammem oder mit einer beliebigen Kombination der Kammern verbinden, was wiederum die Möglichkeit einer Füllvolumenänderung für den Hydraulikpolster (13) mit sich bringt. PATENTANSPRÜCHE 10 1. Spannkopf für Schmiedemaschinen, mit einer Spannbacken zum Fassen eines Werkstückes aufnehmenden, dreh- und antreibbar gelagerten Spindel od. dgl., wobei der Drehantrieb der Spindel ein Drehschwingungen ermöglichendes Federsystem aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Federsystem aus einem 15 Hydraulikpolster (13) besteht, dessen Füllvolumen veränderbar ist und in den zumindest zwei an einem schwingenden Antriebsteil (9) angreifende Verdrängerkörper (14) in Abhängigkeit von der Schwingbewegung abwechselnd eintauchen.
2. 2. Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hydraulikpolster (13) aus einem 20 Speicheiraum mit veränderbarem Füllvolumen und wenigstens einem daran angeschlossenen Zylinderraum zur Aufnahme der Verdrängerkörper (14) zusammensetzt.
3. 3. Spannkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum aus einer mit einem hubverstellbaren Kolben (16) od. dgl. ausgestatteten Speicherkammer (15) besteht 25
4. 4. Spannkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum aus wenigstens zwei wahlweise an den Zylinderraum anschließbaren Speicherkammem (15a, b, c) besteht
5. 5. Spannkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammem (15a, b, c) unterschied· 30 liehe Volumina aufweisen.
6. 6. Spannkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem in den Drehantrieb eingebundenen Schneckentrieb aus drehfest auf der Spindel sitzendem Schneckenrad und antreibbarer und axial verschiebbarer Schnecke, wobei an einem Schneckenende ein über das Federsystem axial in beiden Richtungen federkraftbeaufschlagbarer Kopfteil 35 vorgesehen ist dadurch gekennzeichent, daß der Kopfteil (11) von einer Mittelstellung der Schnecke (9) aus mit den einen der abwechselnd betätigbaren Verdrängerkörper (14a; 14b) in der einen Richtung und mit den anderen der Verdrängerkörper (14b; 14a) in der anderen Richtung in Wirkverbindung steht
7. 7. Spannkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwei auf einer axialen Führungsstange (21) 40 zwischen Mitnehmeranschlägen (23,24) verschiebbare Betätigungsteller (22a, b) aufweisende Kopfteil (11) mit seiner Führungsstange (21) eine zwischen den Betätigungsteilem (22a, b) angeordnete, dem Zylinderraum des Hydraulikpolsters (13) zugehörende Ringkammer (17) durchragt, in die von beiden Stirnseiten her die als Stangenkolben (14 a, b) ausgebildeten Verdrängerkörper (14) eingreifen, wobei die Stangenkolben (14a, b) jeweils einer Stirnseite mit dem benachbarten Betätigungsteller (22a; b) Zusammenwirken. 45 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 50 -4-