AT504045A1 - Vorrichtung zum radialen schmieden eines werkstückes - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum radialen Schmieden eines Werkstückes mit wenigstens zwei zu einer Vorschubachse rotationssymmetrisch angeordneten, ein Schmiedewerkzeug aufnehmenden Stößeln, die in zur Vorschubachse radialen Führungen eines Gestells gelagert und mit je einem Hubantrieb verbunden sind.

Die radial zur Vorschubachse ausgerichteten, je ein Schmiedewerkzeug aufnehmenden Stößel von Vorrichtungen zum radialen Schmieden eines Werkstückes werden in Abhängigkeit von der zu leistenden Verformungsarbeit üblicherweise mit Exzenter- oder Hydrauliktrieben als Hubantriebe verbunden. Während Exzentertriebe vergleichsweise aufwendige Maßnahmen zur Einstellung der jeweiligen Hublage erfordern, muß als Nachteil der hydraulischen Antriebe die Begrenzung der Schlagzahlen, also der Hubfrequenzen, angesehen werden.

Um die Vorteile von hydraulischen Pressen bezüglich einer freien Programmierbar-keit der Wege-, Geschwindigkeits- und Kraftprofile mit den Vorteilen mechanischer Pressen hinsichtlich erhöhter Produktivität und Steifigkeit zu verbinden, ist es außerdem bei einer Umformpresse bekannt (DE 10 2004 052 007 A1), einen beispielsweise als elektrischen Linearmotor ausgebildeten Direktantrieb auf einen Fünfpunkt-Kniehebel so einwirken zu lassen, daß nicht nur eine freie Programmier-barkeit, sondern auch weg- und kraftgebundene Bewegungsabläufe flexibel genützt werden können. Solche Direktantriebe eignen sich allerdings nicht als Hubantriebe für die Stößel radialer Schmiedevorrichtungen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum radialen Schmieden eines Werkstückes der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß ·· ·· ···· ···· · ·· ····· ·· · · • · · · ··· · · · · • · · · · t ···· · ···· · · · · ·· ·· ··· · -*2 **** hohe Schlagzahlen des Hubantriebes erreicht werden können, und zwar bei einer einfachen Hublagenverstellung. Außerdem sollen enge Schmiedetoleranzen insbesondere beim Kaltschmieden gewährleistet werden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Hubantriebe Linearmotoren umfassen, die über eine Einrichtung zur Kraftverstärkung an den Stößeln angreifen.

Durch den Einsatz elektrischer Linearmotoren kann zunächst die hohe Beschleunigung dieser Antriebe für eine hohe Schlagzahl genützt werden, wobei sich der Geschwindigkeitsverlauf der die Schmiedewerkzeuge aufnehmenden Stößel sowohl über den Arbeitshub als auch über den Leerhub und die jeweilige Hublage durch eine entsprechende Ansteuerung der Linearmotoren in vorteilhafter Art an die jeweiligen Anforderungen angleichen lassen. Die erforderlichen Umformkräfte können durch eine Einrichtung zur Kraftverstärkung an den Stößeln zur Verfügung gestellt werden, ohne wesentliche Einbußen hinsichtlich der Schlagzahlen befürchten zu müssen, weil aufgrund des möglichen Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofils der Linearmotoren ein gegenüber dem Stößelhub größerer Stellweg in Kauf genommen werden kann. Trotzdem kann eine ausreichende Steifigkeit sichergestellt werden, um enge Schmiedetoleranzen auch bei Umformkräften einhalten zu können, wie sie beim Kaltschmieden zumindest bei Werkstücken mit einem entsprechend begrenzten Durchmesser auftreten.

Die Einrichtungen zur Kraftverstärkung können unterschiedlich ausgeführt werden. Eine einfache konstruktive Lösung für eine mechanische Kraftverstärkung ergibt sich durch den Einsatz eines quer zur Hubrichtung der Stößel verstellbaren Keilgetriebes, dessen Stellkeil mit wenigstens einem Linearmotor unmittelbar verbunden werden kann. Um höhere Stellkräfte für den Stellkeil zu erhalten und eine symmetrische Belastung des Keilgetriebes zu sichern, kann der Stellkeil des Keilgetriebes zwischen den Sekundärteilen zweier Linearmotoren angeordnet und mit diesen verbunden werden. Damit für die Stellwege der Linearmotoren ausreichend Platz geschaffen wird, kann außerdem die Stellrichtung des Stellkeils der Keilgetriebe parallel zur Vorschubachse verlaufen. ·· ·· ···· ···· · • φ · · · · · • ·· ···· ··· • · · · ·· ····

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Eine weitere Möglichkeit der Kraftverstärkung ergibt sich dadurch, daß die Einrichtung zur Kraftverstärkung einen hydraulischen Kraftverstärker umfaßt. Ein solcher hydraulischer Kraftverstärker nützt die Beaufschlagung eines an einem Stößel angreifenden Arbeitskolbens durch einen mit dem zugehörigen Linearmotor antriebsverbundenen Stellkolben für eine Kraftübersetzung im Ausmaß des Verhältnisses der Beaufschlagungsflächen des Stell- und des Arbeitskolbens.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum radialen Schmieden eines Werkstückes in einem schematischen Schnitt senkrecht zur Vorschubachse,

Fig. 2 diese Vorrichtung ausschnittsweise im Bereich eines Stößels und seines Flubantriebes in einem Längsschnitt in einem größeren Maßstab und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 2.

Die dargestellte Vorrichtung zum Schmieden eines Werkstückes 1 weist ein Gestell 2 mit zu einer Vorschubachse 3 radialen Führungen 4 für Stößel 5 auf, die Schmiedewerkzeuge 6 tragen. Die Hubantriebe für die Stößel 5 umfassen Linearantriebe 7, die über eine Einrichtung 8 zur Kraftverstärkung an den Stößeln 5 angreifen. Diese Einrichtung 8 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Keilgetriebe 9 ausgebildet, deren Stellkeile mit 10 und deren Druckkeile mit 11 bezeichnet sind. Wie insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann, sind die Stellkeile 10 zwischen den Sekundärteilen 12 zweier Linearmotoren 7 angeordnet, deren Primärteile 13 am Gestell 2 verschiebefest gelagert sind. Während sich die Stellkeile 10 an einem gestelltesten Widerlager 14 parallel zur Vorschubachse 3 verschiebbar abstützen, sind die Druckkeile 11 verschiebefest mit den Stößeln 5 verbunden, so daß eine Verlagerung der Stellkeile 10 parallel zur Vorschubachse 3 eine radiale Bewegung der über die Stößel 5 geführten Druckkeile 11 nach sich zieht, und zwar in einem vom Keilwinkel des Keilgetriebes 9 abhängigen Übersetzungsverhältnis.

Um ein Werkstück 1 zu bearbeiten, das in Richtung der Vorschubachse 3 relativ zu den Schmiedewerkzeugen 6 in entsprechenden Förderschritten mit Hilfe eines ·· ·· ·»·· ···· · ·♦ • · ♦ » · ·· · · • · · · ··· · · · · • · · · · · ···· ♦ • ♦ · · ·· · · ·· ·· ··· · _ jj _····

Vorschubantriebes bewegt wird, werden die Stößel 5 zumindest zweier einander diametral gegenüberliegender Schmiedewerkzeuge 6 durch eine Ansteuerung der zugehörigen Linearmotoren 7 betätigt, wobei der Geschwindigkeitsverlauf bei einer vorgegebenen Hublage unter Berücksichtigung des durch die Keilgetriebe 9 bestimmten Übersetzungsverhältnisses an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden kann, und zwar nicht nur während des Arbeits-, sondern auch während des rückstellenden Leerhubes. Die Lage und Geschwindigkeit der Stößel 5 können dabei vorteilhaft für die Steuerung der Linearmotoren 7 als Istwerte herangezogen werden. Die relative Drehung des Werkstückes 1 gegenüber den Schmiedewerkzeugen 6 um die Vorschubachse 3 kann sowohl durch eine Drehung des Werkstük-kes 1 als auch durch eine Drehung des Gestells 2 erfolgen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Keilgetriebe 9 durch eine andere Einrichtung 8 zur Kraftverstärkung ersetzt werden, beispielsweise durch hydraulische Kraftverstärker, bei denen ein mit einem Linearmotor 7 verbundener Stellkolben einen Arbeitskolben über ein Hydraulikvolumen beaufschlagt, der eine größere Beaufschlagungsfläche als der Stellkolben aulweist. Außerdem könnten die Stößel 5 mit einer zusätzlichen Bewegungskomponente in Richtung der Vorschubachse 3 beaufschlagt werden, um den Durchsatz zu erhöhen. Eine solche zusätzliche Verlagerung verlangt allerdings vergleichsweise aufwendige Konstruktionsmaßnahmen zur Lagerung der Stößel 5 und ihrer Antriebe.

Claims (5)

1. Patentanwalt Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Spittelwiese 7, A-4020 Linz (34 414) II Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum radialen Schmieden eines Werkstückes mit wenigstens zwei zu einer Vorschubachse rotationssymmetrisch angeordneten, ein Schmiedewerkzeug aufnehmenden Stößeln, die in zur Vorschubachse radialen Führungen eines Gestells gelagert und mit je einem Hubantrieb verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubantriebe Linearmotoren (7) umfassen, die über eine Einrichtung (8) zur Kraftverstärkung an den Stößeln (5) angreifen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zur Kraftverstärkung als quer zur Hubrichtung der Stößel (5) verstellbares Keilgetriebe (9) ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellrichtung der Keilgetriebe (9) parallel zur Vorschubachse (3) verläuft.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkeil (10) des Keilgetriebes (9) zwischen den Sekundärteilen (12) zweier Linearmotoren (7) angeordnet und mit diesen verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zur Kraftverstärkung einen hydraulischen Kraftverstärker umfaßt. Linz, am 30. Mai 2006 GFM Beteiligungs- und Management GmbH & Co. KG durch: