Hochleistungsschlagmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochlei- stungsschlagmaschine mit einem Paar aufeinander zu bewegbarer Platten, wobei die kinetische Energie der sich bewegenden Platten zur Verformung eines zwischen den Platten angeordneten Werkstückes ver wendet wird.
Die Formgebung erfolgt in der Regel dadurch, dass auf einen Metallzuschnitt Kräfte ausgeübt wer den, die zum überwinden dessen Widerstandes gegen eine dauernde Verformung ausreichen. Einige der herkömmlichen Mittel zum Ausüben solcher Kräfte bestehen darin, den Rohling mit einem Hammer wie beim Schmieden zu bearbeiten oder die Kraft mittels eines Pressstempels auszuüben oder das Metall durch eine Pressform zu treiben wie beim Strang- pressverfahren. Die ausgeübten Kräfte können sehr gross gemacht werden. Sehr schwere Hämmer kön nen während des Falls vorwärtsgetrieben werden, wobei grosse Energiemengen verbraucht werden.
Beim Strangpressverfahren können die vom Press- stempeI ausgeübten Kräfte sehr gross sein. Es hat sich jedoch gezeigt, dass, ganz gleich wie gross die Menge der zur Verfügung gestellten Energie auch ist, einige Teile des Werkstückes nicht durch einen einzigen Schlag, wenn überhaupt, geformt werden können, weshalb das Verfahren wiederholt und Zwi schenformen erzeugt werden müssen, bis das Werk stück die endgültige Form erhält. Dieses Verfahren ist nicht nur teuer, sondern führt auch zur Her stellung minderwertiger Erzeugnisse, da sich bei der Bearbeitung erhitzter Rohmetallblöcke leicht Zunder bildet, der in das Metall hineingetrieben und einge faltet wird.
Für die Herstellung von vielen Arten von Werk stücken ist es bekanntlich wesentlich, kinetische Ener gie nicht nur in grosser Menge, sondern auch mit sehr hoher Geschwindigkeit auszuüben, in welchem Falle viele Schwierigkeiten der Praxis, die die Metall formung bisher beschränkten, überwunden werden.
Es wurden zahlreiche Versuche zur Herstellung von Maschinen unternommen, die imstande sein soll ten, Energie in der .erforderlichen Menge und mit den benötigten Geschwindigkeiten zu erzeugen. Diese Maschinen haben jedoch in der Praxis versagt, und zwar hauptsächlich deswegen, weil deren Aufbau dem plötzlichen In- und Ausser-Betriebsetzen bei gleichzeitiger Erzeugung der zum Bearbeiten des Metalls erforderlichen Energie nicht gewachsen war. Tatsächlich haben sich einige Maschinen nach nur wenigen Arbeitsfolgen selbst zerstört.
Die Erfindung bezweckt, eine einfache und kräf tige Maschine zu schaffen, die imstande ist, grosse Energiemengen mit hoher Geschwindigkeit zwecks Formung von Metallteilen zu erzeugen, und die Millionen von Arbeitsfolgen ohne nennenswerte Ab nutzung ausführen kann.
Die durch die vorliegende Erfindung geschaf fene Hochleistungsschlagma,schine isst gekennzeichnet durch eine erste und! eine zweite massive Platte, die beide in bezug aufeinander hin und her bewegbar sind, sowie eine Antriebsvorrichtung mit einer gas betätigten Kolben-Zylinder-Anordnung, wobei der Kolben an der ersten Platte und der Zylinder an der zweiten Platte befestigt ist und die den Platten von der Antriebsvorrichtung zugeführte Energie zur Ver formung des zwischen den Platten befindlichen Werkstücks verwendet wird.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfin dung besteht das der Kammer Druckgas zuführende Mittel aus einem im Kolben gleitbaren Becher, der von einer äusseren Kraft bewegt wird und durch den Durchlass im Kolben Gas in die Kammer hinein presst. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes ist in der beiliegenden Zeichnung veranschau licht und nachfolgend beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil als Schnitt dargestellt, einer gegenwärtig bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1, Fig. 3 eine grössere Darstellung eines Teiles aus der Fig. 1 und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. 3.
Die nach der Erfindung gebaute Maschine 10 weist ein Basisglied 11 auf, das auf einem Funda ment ruht, sowie zwei senkrechte Seitenschienen 12, 13 mit Führungsflanschen 14 (Fig. 2). Die Seiten schienen sind durch zwei Querglieder 15, 16 an in der Mitte liegenden Stellen miteinander verbunden sowie durch ein oberes Querglied 17 am oberen Teil. Die Querglieder 15, 16 sind mit Öffnungen 18 und 19 versehen, durch die hindurch sich eine noch zu beschreibende Konstruktion erstreckt.
Es sind zwei Treibervorrichtungen 20, 21 vor gesehen, die den gleichen Aufbau besitzen, weshalb nur die Treibervorrichtung 20 ausführlich beschrie ben wird, die der Vorrichtung 21 vollkommen gleicht. Selbstverständlich können in einer Maschine nur eine oder auch mehr als zwei dieser Vorrichtungen verwendet werden. Bei vielen Maschinen sind jedoch zwei Treibervorrichtungen zur Lieferung der erfor derlichen Energie ausreichend.
Im allgemeinen sind jedoch mehrere Treiber vorrichtungen zu bevorzugen, da im Zeitpunkt des Schlages oder Stosses bei mehreren Treibervorrich tungen die Maschine gleichmässiger belastet wird, als wenn eine Anzahl von Pressformen um einen einzelnen Treibermechanismus herum angeordnet ist.
Die Aufgabe der Treibervorrichtung besteht darin, zwei Platten 22, 23 zu einander hin und von einander hinweg zu bewegen, wobei die Pressformteile 24, 25, zwischen die ein (nicht dargestelltes) Metall- stück zum Formen gelegt wird, die gleiche Bewe gung ausführen. Die Platten 22 und 23 sind massiv ausgebildet. Bei der dargestellten Maschine, bei der die relative Bewegung der Platten ungefähr 30, 48 cm und die erreicht höchste relative Geschwindigkeit ungefähr 15 m/sec beträgt, wiegt jede der Platten ungefähr 225 kg. Beim Stoss wird eine Leistung von ungefähr 3455 mkg/sec verbraucht.
Vom Basisglied aus erstreckt sich ein Zylinder block 30 (Fig. 1) nach oben. Der Zylinderblock weist eine Querbohrung 31 auf, die sich in einen axial verlaufenden Kanal 32 öffnet. Im Kanal 32 ist ein Posaunenrohr 33 mit einem Kanal 33a hin und her bewegbar gelagert. Der Kanal 32 ist am oberen Teil erweitert und nimmt eine Stopfbuchse 34 auf. Diese ist in den Kanal 32 eingeschraubt und weist einen äusseren und inneren Dichtungsring 35, 36 auf, die die Stopfbuchse gegen den Zylinderblock abdichten bzw. das Posaunenrohr gegen die Stopf buchse.
In eine im Zylinderblock vorgesehene Öffnung 38 ist ein Zylinder 37 gleitbar eingesetzt. In eine Nut an der Aussenseite des Zylinders ist ein Dich tungsring 39 eingelegt, der den Zylinder gegen die Wandung der Öffnung 38 abdichtet. Durch den Zylinderblock hindurch erstreckt sich zum unteren Ende der Öffnung 38 hin ein Entlüftungsdurchlass 39a. Der Zylinder wird am unteren Ende von einem eingeschraubten Stopfen 40 verschlossen, der mit einem äusseren und einem inneren Dichtungsring 41, 42 versehen ist. In den Stopfen ist das genannte Posaunenrohr eingeschraubt.
Der Entlüftungsdurch- lass 39a entlüftet den Bezirk innerhalb der ffnung 38 zwischen deren Wandungen, dem Posaunenrohr, dem unteren Teil des Stopfens und dem unteren Teil der Öffnung, so dass in diesem Bezirk kein Unter- oder Überdruck erzeugt wird, wenn der Zy linder sich bewegt.
Im Zylinder befindet sich oberhalb des Stopfens ein becherförmiger Schwimmer 43, dessen becher- . förmige Seite 44 dem Stopfen abgewandt ist. Zwi schen der Aussenseite des Bechers und der Innen wandung des Zylinders ist ein Dichtungsring 45 angeordnet, so dass der Schwimmer, gegen die In nenwandung des Zylinders abgedichtet, in diesem axial gleitbar gelagert ist. Der an der Öffnung 31 des Zylinderblockes ausgeübte Druck wird durch den Kanal im Posaunenrohr übertragen und dadurch der Schwimmer im Zylinder verschoben. Der Zylin der ist in der Öffnung 18 des Quergliedes 15 axial frei bewegbar gelagert. Der Zylinder ragt immer nach oben über das Querglied hinaus.
An der Aussenseite des Zylinders ist eine Schul ter 47 vorgesehen. An dieser Schulter liegt ein den Zylinder umgebender Ring 48 an, und zwar mit einem Flansch 49. Der Ring ist mit Hilfe der Schrauben 51 an die Platte 23 angeschraubt, wobei die Schulter zwischen dem Flansch und der Platte eingeklemmt ruht. In dieser Weise ist der Zylinder mit der Platte verbunden und bewegt sich mit dieser. Um den Zylinder herum ist zwischen diesem und der Platte ein Dichtungsring 53 angeordnet.
Die Platte 23 weist im Inneren eine Kammer 54 auf, die einen grösseren Querschnitt besitzt als die Innenseite des Zylinders. Der Zylinder setzt sich in die Kammer hinein fort und würde mit dieser in freier Strömungsverbindung stehen, wenn in den Zylinder nicht ein Treiberkolben 55 gleitbar einge setzt wäre. Der Treiberkolben trägt einen äusseren Dichtungsring 56, so' dass der Kolben axial gleitbar gehalten und gegen die Zylinderwandung abgedichtet wird.
Durch den Kolben erstreckt sich zwischen dessen Unterseite 58 und der Oberseite 59 ein axialer Durchlass 57. Die Seite 59 des Kolbens ist der Kammer und die Seite 58 dem Zylinder zugewandt. Der Kolben ist mit einem Schaft 60 verschraubt. An der oberen Wandung 52 der Kammer ist ein direkt auf den Zylinder ausgerichtetes Sitzglied 61 auf der Achse 61a der Treibervorrichtung ange bracht. Dieser Sitz ist in der Fig. 3 ausführlich dar gestellt. Der Sitz ist kreisrund und weist eine vor stehende Lippe 63 sowie eine innere kegelstumpf- förmige Sitzfläche 64 auf.
Das Sitzglied ist an der oberen Wandung der Kammer mittels Schrauben 65 befestigt, deren Köpfe in. Aussenkungen sitzen (66). Die Aussenkungen sind weiter als die Schrauben köpfe und -schäfte, so dass das Sitzglied in bezug auf die Schrauben seitlich verschiebbar ist. An der Ober seite des Sitzgliedes ist eine Ringnut 57 vorgesehen, in die ein Dichtungsring 68 eingelegt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Dichtungs glied 61 selbst nicht elastisch ist. Tatsächlich ist dessen Bewegbarkeit für das Arbeiten der Einrich tung nicht erforderlich, obwohl dadurch der Ent wurf und die Herstellung erleichtert wird. Es ist möglich, das Volumen der Dichtung auf das der Nut 67 zu vermindern, so dass das Sitzglied an der Platte starr festgehalten wird, wobei die Dichtung nur verhindert, dass das Strömungsmittel aus der Kammer heraussickert. Eine grössere Sorgfalt muss jedoch darauf verwendet werden, das Sitzglied kon zentrisch zum Kolben und rechtwinklig zu diesem anzuordnen.
Die Bewegbarkeit des in der Fig. 3 dargestellten Sitzgliedes lässt zu, dass dieses zuerst auf den Kolben nicht eingemittet ist, der jedoch die Einmittung und Spannung bewirkt, die zur Abdich tung des Kolbens erforderlich ist.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ab dichtung zwischen Kolben und Sitzglied von starren, nicht elastischen Flächen hergestellt wird. Dadurch wird der Aufwand für eine Wartung erheblich herab gesetzt, da keine elastischen Dichtungsflächen vor handen sind, die sich im Gebrauch abnutzen und verformen, sondern nur harte und dauerhafte Metall flächen.
Der Treiberkolben ist mit einer abgeschrägten Sitzfläche 69 versehen. Die Abschrägung der Sitz fläche 69 ist grösser als die der Sitzfläche 64. Der eingeschlossene Kegelwinkel der Sitzfläche 64 be trägt 411 und der der Sitzfläche 69, 42 . Die Dich tungskante 70 der Fläche 69 weist einen grösseren Durchmesser auf als der kleinste Durchmesser der Fläche 64, so dass, wenn der Treiberkolben auf dem Sitz 61 ruht, zwischen der Kolbenseite 59 und der Fläche 71 des Sitzes ein Zwischenraum vorhanden ist. Der Durchlass 57 und der Zylinder stehen daher immer mit der Fläche 71 in Verbindung.
Der Schaft 60 erstreckt sich durch ein Loch 72 im Sitz mit seitlichem Spielraum und danach durch eine Buchse 73 (Fig. 3). Die Buchse ist mit äusseren und inneren Dichtungsringen 74, 75 versehen, die die Kammer und den Zylinder gegen die Umgebungs luft abdichten, und zwar an der Stelle, an der der Schaft in die Kammer tritt.
Ein Aufladekanal 76 (Fig. 1) verbindet alle Kammern in der Platte 23 miteinander und steht über eine Rohrleitung 77 (die vorzugsweise von der Platte lösbar ist) mit einem Aufladekreis in Verbin dung, der ein Dreiwegeventil 78 umfasst, an dessen gemeinsame Öffnung die Rohrleitung 77 angeschlos sen ist, während die anderen beiden Durchlässe zu einem Auslass 78a und einem Absperrventil 79 füh ren. Mit dem Absperrventil stehen ein Druckregulier- ventil 80 und eine Pumpe, Verdichter oder Druck behälter 81 zum Versorgen der Kammer mit Be triebsgas in Verbindung.
Der Schaft 60 erstreckt sich über die Buchse hinaus durch eine Öffnung 82 in der Platte 22. Die Öffnung weist eine Aussenkung 83 auf, die am oberen Teil mit einem Gewinde versehen ist. Die Aussen kung nimmt einen am Schaft angeordneten Kragen 84 auf. In die Aussenkung ist bis zum Kragen eine Ringmutter 85 eingeschraubt, wodurch der Schaft mit der Platte 22 vereinigt wird.
Das obere Querglied 16 steht jederzeit mit Ab stand über der Platte 22. Die Vorrichtung 89 zum Laden, Spannen und Tragen der Treibervorrichtung ist zwischen dem Querglied 16 und dem oberen Glied 17 eingeklemmt angeordnet. Die genannten oberen und Querglieder werden beispielsweise mittels Zugstangen (nicht dargestellt) zusammengezogen, so dass sie auf ein Zylinderrohr 91 eine klemmende Kraft ausüben. In diesem Rohr sind an beiden Enden Stopfen 92 und 93 eingesetzt. Der Stopfen 92 weist einen äusseren Dichtungsring 94, an der Innenseite eine Aussenkung 95 und einen Durchlass 96 auf, der eine Verbindung mit der Aussenkung und der Aussenseite der Zylinderanord nung herstellt.
Der Stopfen 93 ist mit drei Dichtungsringen ver sehen, und zwar mit einem inneren, gegen eine Kolbenstange 99 abdichtenden Dichtungsring 98, einem am Querglied 16 anliegenden Dichtungsring 97 und mit einem äusseren, an der Innenseite des Zylinderrohres anliegenden Dichtungsring 100. Durch den Stopfen 93 hindurch erstreckt sich mit seitli chem Spiel von der Kolbenstange aus am unteren Ende ein Durchlass 101. Ein seitlicher Durchlass 103 steht über den Durchlass 101 mit dem Inneren des Rohres 91 in Verbindung.
Die Kolbenstange 99 ist mit dem Schaft 60 ver schraubt und auf diesen axial ausgerichtet. Die Kol benstange weist .eine Verbreiterung 104 auf, die als Kolben dient. Der Kolben trägt einen Dichtungsring 105, der an der Innenseite des Zylinderrohres anliegt.
Axial durch die Kolbenstange erstreckt sich ein Ladedurchlass 107, der mit dem Ladedurchlass 108 im Schaft in Verbindung steht. Der Ladedurchlass <B>108</B> steht seinerseits direkt mit dem Bezirk inner halb des Zylinders 37 in Verbindung. Der Durchlass 107 setzt sich seitlich in einem Durchlass 109 fort und steht damit in Verbindung mit dem Durchlass 101 und<B>103.</B> Der Zylinder kann daher vom Durch lass 103 aus mit einem Druckmittel geladen werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Kolbenstange 99 am oberen Ende mit einem Drosselansatz 110 versehen, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der der Aussenkung 95 im Stopfen 92. Ausserdem ist der Ansatz etwas weniger hoch, als die Aussen kunde tief ist.
Der bevorzugte Ladekreis, der anstelle des mit der Rohrleitung 77 in Verbindung stehenden ge wöhnlich benutzt wird (die Rohrleitung 77 wird bei Nichtbenutzung an der Plattenoberfläche durch einen Stopfen verschlossen), ist in der Fig. 1 dargestellt, wobei die Durchlässe 103 über eine Rohrleitung 112 mit dem gemeinsamen Durchlass des Dreiwegeventils <B>113</B> verbunden sind, dessen andere Durchlässe mit einem Auslass 113a und einem Absperrventil 114 in Verbindung stehen. An das Absperrventil ist ein Druckregler 115 angeschlossen, der von einer Pumpe, einem Kompressor oder einem Druckgasbehälter <I>115a</I> versorgt wird.
Der bevorzugte Ladekreis umfasst ferner (Fig. 1, unten) eine an den Durchlass 31 im Zylinderblock angeschlossene Rohrleitung 116, die mit dem ge meinsamen Durchlass des Dreiwegeventils 117 ver bunden ist. Die anderen Durchlässe des Dreiwege ventils stehen mit einem Auslass 117a und einem Absperrventil 118 in Verbindung. Das Absperrventil ist mit einem Druckregler 119 und dieser mit einer Pumpe, einem Kompressor oder einem Druckgasbe hälter 120 verbunden.
Am oberen Ende der Vorrichtung 89 ist ein Spannkreis vorgesehen, der die mit den Durchlässen 96 und dem gemeinsamen Durchlass eines Drei wegeventils 122 verbundene Rohrleitung 121 umfasst. Der eine Wahldurchlass des Dreiwegeventils ist mit einem Druckspeicher 123 verbunden, der von einer Pumpe 124 mit einer hydraulischen Flüssigkeit ver sorgt wird. Der andere Wahldurchlass steht mit einem Vorratsbehälter 125 in Verbindung, aus dem die Pumpe die hydraulische Flüssigkeit herauspumpt.
Nunmehr wird die Arbeitsweise der Einrichtung unter Benutzung der bevorzugten Ladekreise be schrieben. Es sei zuerst angenommen, die Einrich tung befinde sich in dem dargestellten Zustand, kurz bevor die Einrichtung gespannt wird.
Hierbei ruht die Kappe 40 auf dem Zylinder block, wodurch die Platte 23 abgestützt wird. Die Aufgabe der Abstützvorrichtung 89 besteht darin, die Platte 22 abzustützen. Dies erfolgt durch Druck im Zylinder 90 unterhalb des Kolbens 104. Der Druck wird mittels eines Ventils so eingestellt, dass die Platte 22 bis zum oberen Teil deren Hubes bewegt wird. Die vom Ansatz 110 ausgeübte Drossel wirkung verlangsamt die Aufwärtsbewegung am obe ren Ende des Hubes, so dass die Platte 22 nicht hart aufstösst.
Die obere Grenze wird von dem Volumen der hydraulischen Flüssigkeit über dem Kolben 104 gebildet.
Der Druck in der Abstützvorrichtung wird von der Quelle 115a geliefert, die ferner das Gas zum Laden der Anlage liefert, wenn die bevorzugten Ladekreise benutzt werden. Die Volumen zwischen dem Zylinder 90 und dem Kolben 99 und im Zylin der 30 sowie in der Kammer 54 sind so gewählt, dass zur Betätigung in der Anlage eine geeignete Menge Gas zur Verfügung steht, wenn der Druck in der Abstützvorrichtung 89 zum Abstützen der Platte 22 ausreicht.
Um den in der Fig. 1 dargestellten Zustand zu erreichen, wird das Dreiwegeventil 113 so einge stellt, dass derjenige Druck eingelassen wird, auf der der Regler 115 eingestellt ist. Danach wird das Ventil 113 geschlossen. Zum Absenken des Druckes ist der Auslass 113a vorgesehen.
Steigt der Druck von der Quelle 115a aus an, so bewegt sich der Kolben 104 in die dargestellte Stellung und zieht den Schaft und den Treiberkolben nach oben bis zur Anlage am Sitzglied 61. Diese Bewegung wird vom Treiberkolben unterstützt, da, obwohl der Durchlass die an diesem auftretenden Drücke auszugleichen sucht, der Druck unterhalb des Durchlasses rascher ansteigt als er vom vereng ten Durchlass gesenkt werden kann. Danach wird die Kammer 54 aufgeladen.
Das Ventil 113 wird geschlossen, da die Anlage genügend Gas enthält. Soll für die Kammer 54 Druck aus dem Zylinder 37 entnommen werden, so muss dies offenbar über den engen Durchlass er folgen, und der Treiberkolben muss für diesen Zweck vom Sitz 61 abgehoben werden. Dieses Abheben vom Sitz erfolgt durch Einschalten des Dreiwege ventils 122 in den Spannkreis zur Aufnahme von Druck aus dem Speicher 123. Dieser Druck bewirkt eine Bewegung des Kolbens 104 nach unten und damit eine Abwärtsbewegung des Schaftes 60 und des Treiberkolbens 55. Da der mit der Platte 23 verbundene Zylinder 37 im Zylinderblock unten auf sitzt, so wird der Treiberkolben vom Sitz 61 abge hoben, und die Kammer steht über den Durchlass mit dem Zylinder in Verbindung.
Das Ventil 122 wird geschlossen, sobald der Treiberkolben sich vom Sitz entfernt hat und die hydraulische Flüssigkeit einschliesst, die den Treiberkolben vom Sitz entfernt hält.
Der im unteren Teil der Fig. 1 dargestellte Lade kreis wird nun dadurch betrieben, dass das Drei weg eventil 117 mit dem offenen Ventil 118 in Ver bindung gesetzt wird, wobei das Gas oder die Flüssig keit unter Druck durch die Rohrleitung 116 und den Durchlass 33a im Posaunenrohr strömt und gegen die Unterseite des Schwimmers 43 drückt. Dadurch wird in die Anlage Energie eingeführt mit der Folge, dass der Schwimmer sich nach oben bewegt und das dem Zylinder 37 zugeführte Gas zusammen presst, wobei ein Teil des Gases bei erhöhtem Druck durch den engen Durchlass am Sitzglied 61 vorbei in die Kammer 54 gedrückt wird.
Sobald der Schwim mer gegen den Kolben stösst, ist dessen Bewegung beendet, da dann im vertieften Teil 44 des Schwim mers und in der Kammer 54 der gleiche Druck herrscht. Das Dreiwegeventil 122 im Spannkreis wird so beschäftigt, dass der Raum über dem Kolben 104 mit dem Vorratsbehälter verbunden und dabei die Kraft aufgehoben wird, die den Treiberkolben vom Sitz entfernt hält. Danach drückt der in der Kammer 37 auf den Schaft 60 einwirkende Gasdruck den Schaft nach oben, so dass der Treiberkolben sich auf das Sitzglied 61 aufsetzen kann, wobei die Kam mer 54 vom Zylinder 37 isoliert wird. Danach wird das Ventil 122 geschlossen.
Hiernach wird das Drei wegeventil<B>117</B> zum Auslass 117a gedreht, und der Druckunterschied im Zylinder 37 bewirkt, dass der Schwimmer in die dargestellte Stellung zurückfällt. Die dargestellte Stellung ist deshalb die Stellung kurz vor dem < :Spannen (Unterdrucksetzung der Kammer 54) und kurz nach dem Spannen .
Es besteht jetzt ein Druckunterschied zwischen dem Zylinder 37 und der Kammer 54. Der Kolben sitzt fest auf dem Sitz 61, da, ganz gleich, welcher Druck im Zylinder 37 herrscht, dieser an den beiden Seiten des Treiberkolbens infolge der Strömung durch den engen Durchlass sich schliesslich ausgleicht. Da der Bezirk des Schaftes 60 der Umgebungsluft aus gesetzt ist, so wirkt auf die Seite 58 eine Nettokraft ein, die den Treiberkolben gegen das Sitzglied 61 zu drücken sucht. Es sei für einen Augenblick ange nommen, die Dichtung zwischen dem Treiberkolben und dem Sitz 61 sei nicht ganz dicht.
Dann steigt der Druck @im Zylinder 37 an, wobei die Kraft ver stärkt wird, mit der der Kolben gegen den Sitz gedrückt wird, bis schliesslich der Kolben so fest aufsitzt, um eine Abdichtung herzustellen. Je grösser die Undichtheit, um so grösser werden die :erzeugten Abdichtungskräfte. Die in der Fig. 3 dargestellte besondere Art der Befestigung des Sitzgliedes er möglicht eine seitliche Bewegung des Sitzgliedes, so dass dieser, wenn der Treiberkolben sich gegen den Sitz presst, sich von selbst in die Lage bringt, in der ein sickerdichter Sitz hergestellt wird.
Daher besteht bei geschlossenem Spannkreis und bei über den Auslass 117a entlüftetem Ladekreis in der Kammer 54 ein Druck, der grösser ist als der Druck im Zylinder 37. Diese Beziehung zwischen den beiden Drücken ist natürlich eine Funktion des ursprünglichen durch die Laderohrleitung 112 einge lassenen Druckes und des Verhältnisses zwischen dem Volumen der Kammer 34 und dem Volumen des Zylinders 37. Diese sind leicht ableitbare Kon struktionsparameter der Maschine.
Die Maschine ist nunmehr gespannt , wobei die Platten so weit von einander entfernt stehen, wie dies möglich ist. Um die Maschine auszulösen, muss der Kolben vom Sitz 61 abgehoben werden, um die obere Seite 59 des Treiberkolbens dem hohen Druck der Kammer 54 auszusetzen. Dies erfolgt dadurch, dass das Dreiwegeventil 122 nochmals ge dreht wird, um Druck aus dem Speicher 123 durch die Öffnung 96 in den Bezirk über dem Kolben 104 einzulassen, wobei der Kolben etwas nach unten ge drückt wird. Da die Kappe 40 den Boden des Zylin- ders 37 im Zylinderblock bildet, so wird bei der Abwärtsbewegung der Kolbenstange der Treiberkol ben vom Sitz abgehoben.
Der Druck verbreitet sich aus der Kammer 54 in den Raum zwischen dem Sitz 61 und der Oberseite des Kolbens rascher aus, als ein Ausgleich durch den engen Durchlass erfolgen kann. Daher besteht ein Druckunterschied an den beiden Seiten des Treiberkolbens mit der Folge, dass der Treiberkolben sich nach unten bewegt und dabei die Platte 22 nach unten zieht. Die Platte 23 wird nach oben bewegt aufgrund der Nettokraft, die an der oberen Wandung der Kammer 54 entwickelt wird, da die obere Wandung eine grössere wirksame Fläche aufweist als die untere Wandung.
Die Energie des in die Kammer 54 hingepressten Gases wird ganz plötzlich freigesetzt, sobald der Treiberkolben vom Sitz 61 abgehoben wird.
Der zum Bewegen der Platten ausgeübte Druck ist natürlich zu Beginn grösser als in der Nähe des Endes des Hubes. Tatsächlich gibt es einen Punkt, an dem das Gas im Zylinder 37 den gleichen Druck aufweist wie das Gas in der Kammer. An diesem Punkt wurde die Auslösung der grössten Energie erreicht, und die kinetische Energie der Platten würde danach beginnen, das Gas wieder zu komprimieren. Genau an diesem Punkt oder kurz danach sollen die Pressformen mit dem zu formenden Metall in Eingriff gelangen.
Die Hubentfernung bis zu diesem Punkt beträgt bei der dargestellten Maschine ungefähr 30, 48 cm, die bei einem Kolbendurchmesser von 10,16 cm und einem Kammerdruck von 140 kg/cm2 ungefähr 3455 mkg/see Energie liefert, wobei die Schliessungs geschwindigkeit der Platten beim Stoss ungefähr 15 m/sec beträgt. An diesem Punkt sind die Press- formen 24, 25 mit dem Metallteil in Eingriff ge bracht, und das Metall wird verformt. Nach diesem Schlag hört die Bewegung der Platten plötzlich auf.
Ein Hauptvorzug dieser Maschine ist darin zu sehen, dass alle Teile, deren Bewegung angehalten werden muss, abgesehen vom kompressiven Zusammenstoss, ziemlich leicht ausgeführt werden können. In der Tat sind die einzigen Teile, von den Platten abge sehen, deren Bewegung angehalten werden muss, der Treiberkolben und der Zylinder. Diese Teile können aus einem leichten Material hergestellt werden, so dass zu deren Befestigung lediglich ein Gewinde oder Schrauben genügen, und wenn deren Masse plötzlich zum Stillstand gebracht wird, so wird der übrige Teil der Maschine nicht unzulässig bean sprucht.
Dies stellt eine wichtige Verbesserung ge genüber anderen bekannten Einrichtungen dar, bei denen die Bewegung grosser Massen im Zeitpunkt des Zusammenstosses durch Ziehen an diesen ge hemmt werden muss.
Ist die Energie der Maschine in den zu formen den Metallen verbraucht, so ist der Druck in der Kammer 54 im wesentlichen gleich dem Druck im Zylinder 37, und zwar deswegen, weil die Bewegung der Platten ungefähr im Zeitpunkt des Freisetzens der grössten Energie angehalten wird, in welchem Zeitpunkt auch die Drücke ungefähr einander gleich sind. Nachdem der Treiberkolben erst einmal vom Sitz 61 abgehoben ist, ist eine Strömung zwischen der Kammer und dem Zylinder durch den engen Durchlass wenn auch in begrenztem Ausmass möglich, wodurch ebenfalls ein Ausgleich der Drücke be günstigt wird.
Im Betrieb wird die Platte 23 nach oben und die Platte 22 nach unten getrieben. Bei der Ab wärtsbewegung zieht die Platte 22 den Kolben 104 mit sich. Bei dieser Bewegung wird das Gas im Bezirk 101 zusammengepresst. In diesem Zeitpunkt stützt das Gas unterhalb des Kolbens 104 beide Platten ab. Beginnt die Platte 23 sich nach oben zu bewegen, welche Bewegung durch die begrenzte Strömung von Gas durch den engen Durohlass ver langsamt wird, so bewegt der Druck unterhalb des Kolbens 104 diesen nach oben. Daher nähert sich die Platte 23 allmählich ihrer untersten Lage. Der Zusammenstoss zwischen der Kappe und dem Zylin derblock ist daher weich, anstatt heftig.
Wird der Schaft von der Platte 22 nach unten gezogen, so hinterlässt er einen zum Teil evakuierten Bezirk oberhalb des Kolbens 104, der vom Spannen und Auslösen her in diesem Bezirk einen Rest hy draulischer Flüssigkeit hinterlassen hat. Bei der Rück kehr des Schaftes wird ein Stoss gegen den oberen Aufbau durch die Drosselwirkung zwischen der Dros selkante 110 und der Kappe verhindert, wobei die Menge beschränkt wird, in der die Flüssigkeit aus dem die Drosselvorrichtung umgebenden Bezirk in den Bezirk oberhalb des Kolbens und in der Kappe 92 strömen kann. Hierdurch wird die Bewegung des Kolbens am oberen Ende des Hubes verlang samt, so dass auch hier kein harter Stoss nach oben erfolgt.
Die Einrichtung kehrt daher in den dargestellten Betriebszustand zurück und kann für eine weitere Arbeitsfolge dadurch in Betrieb gesetzt werden, dass lediglich die Spannvorrichtung betätigt und noch mals Druck unterhalb des Schwimmers zugeführt wird, wobei das Gas in die Kammer hineingepresst wird, wonach sich die oben beschriebene Arbeits folge wiederholt. In die Anlage braucht kein neues Gas eingelassen zu werden.
Die dargestellte bevorzugte Ladevorrichtung weist den Vorzug auf, dass keine Verbindung mit sich bewegenden Teilen besteht, so dass keine Vorsichts massnahmen gegen ein Abscheren bei den heftigen Bewegungen in der Maschine getroffen zu werden brauchen. Zum Laden der Kammern 56 stehen je doch noch weitere Möglichkeiten zur Verfügung, und zwar kann das Gas durch das Ventil 78 direkt in die Rohrleitung 76 eingelassen werden. Ist dies beabsichtigt, so wird das Ventil 78 zum Aufladen der Kammer 54 bis zum gewünschten Druck geöffnet, wonach die Einrichtung, wie oben beschrieben, in Betrieb gesetzt wird. Nach einer jeden Arbeitsfolge müsste jedoch der Druck im Zylinder 37 abgelassen werden, bevor die Kammer 54 erneut geladen wird.
Weiterhin müsste die an die Rohrleitung 76 ange schlossene Leitung vor jeder Betätigung abgetrennt werden, wenn sie nicht bei jeder Arbeitsfolge abge- schert werden soll. Dies sind Unzulänglichkeiten, die durch Verwenden des bevorzugten Ladekreises ver mieden werden können.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Kon struktion dieser Einrichtung alle bewegbaren Teile mit Ausnahme des Treiberkolbens 37 und des Zylin ders 37 dadurch abgebremst werden, dass sie sich gegeneinander oder gegen eine andere im wesentli chen gleiche entgegengesetzte Kraft bewegen. Die Platten z. B. sind einander entgegengesetzt, bewegen sich gegeneinander und stossen über die Pressformen und das zu formende Metall gegeneinander, wobei sie sich gegenseitig abbremsen. Weiterhin wird die Bewegung aller mit diesen Platten in Verbindung stehenden Stangen und Zylinder in der gleichen Weise abgebremst oder von den vor diesen Elemen ten befindlichen Strömungsmitteln aufgefangen.
Die Bewegung schwerer Körper in dieser Weise abzu bremsen, ist eine verhältnismässig einfache Angele genheit. Es ist jedoch sehr schwierig, die Bewegung schwerer Gegenstände durch Abbremsung deren Be wegung von rückwärts her zu beenden, und dies war der Grund für das Versagen vieler herkömmli cher Hochleistungsmaschinen. Bei der vorliegenden Einrichtung sind der Treiberkolben und der Zylinder 37 die einzigen Teile der Maschine, deren Bewegung durch Zug an diesen abgebremst wird. Diese Teile können aus einem leichten Material hergestellt wer den, da deren Masse nicht benötigt wird, und können daher unter Verwendung einfacher Mittel befestigt werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung weist daher den wichtigen Vorzug auf, dass deren Elemente mit schwerer Masse dadurch abgebremst werden, dass diesen gleich grosse Kräfte und Massen entgegenwir ken, während die einzigen Teile der Einrichtung, deren Bewegung durch Zug nicht plötzlich abge bremst zu werden braucht, nur ganz kleine Massen enthalten und deshalb beim Aufbau der Maschine keine Schwierigkeit darstellen.
Es ist leicht einzusehen, dass, obwohl die Ein richtung in aufrechter Stellung dargestellt wurde, es auch möglich ist, durch geeignete Neuanordnung der Elemente die Maschine auch in waagrechter Lage oder auf den Kopf gestellt zu betreiben, da der Strömungsmittelkreislauf und die Teile so angeordnet und ausgebildet sind, dass eine relative Bewegung zwischen den beiden Platten erzeugt wird, wobei deren Ausrichtung im Raum unwesentlich ist. Die Einrichtung kann daher in jeder Lage betrieben wer den.
Die Einrichtung kann mit nur einer Treibervor richtung betrieben werden, wenn diese in der Mitte der Platten angeordnet wird, wobei um die Vorrich tung herum mehrere Pressformen symmetrisch ange ordnet werden. Die Verwendung von mindestens zwei Treibervorrichtungen ist jedoch im allgemeinen vorzuziehen, da es dann leichter ist, die Maschine auszuwuchten. Weiterhin wird durch jede zusätzliche Treibervorrichtung die Leistung der Maschine er höht. Es ist auch möglich, mehr als zwei Treiber vorrichtungen zu verwenden, wobei die Wahl deren Anzahl lediglich davon abhängt, welche Leistung die Maschine abgeben soll.
Ein wichtiger Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Treibervorrichtungen ungeachtet deren Anzahl alle in demselben Zeitpunkt ausgelöst werden können, und zwar infolge der Auslösewirkung beim Abheben der Kolben von deren Sitzen bei allen Treibervorrichtungen durch Ausübung einer aus der selben Quelle stammenden hydraulischen Kraft. Wei terhin führt die Betätigung einer Einheit zur Betäti gung aller anderen Einheiten der Anlage. Die Syn chronisierung der Arbeit von mehreren Treiberein heiten stellt daher keine Schwierigkeit dar.
Beson ders bei Stoss- oder Schlagmaschinen, bei denen schwere Massen gegeneinander bewegt werden, war es bisher fast unmöglich, beide Körper im gleichen Zeitpunkt in Bewegung zu setzen, und das nicht gleichzeitig erfolgende Arbeiten der Elemente führte zu einer Unwucht, die die Maschine zu zerstören suchte, oder zu einer Vergeudung von Energie. Bei der vorliegenden Maschine können alle Treibervor richtungen in demselben Zeitpunkt ausgelöst werden und arbeiten alle bis zum Punkt der grössten Energie ausnutzung, was bisher bei jeder anderen Hochlei stungsmaschine nicht möglich war.
Im Vergleich zu anderen Maschinen derselben Art weist die erfindungsgemässe Maschine noch meh rere weitere Vorzüge auf. Einer dieser Vorzüge ist die Einfachheit, mit der die Maschine wieder ge spannt werden kann. Die Maschine braucht nach jeder Arbeit nicht wieder geladen zu werden, da die Anlage in sich geschlossen ist. Die Energie für die nachfolgende Betätigung wird gänzlich durch Bewe gen des Schwimmers 43 geliefert.
Ein weiterer Vorzug ist, dass die Steifheit der Anlage sich erhöht, wenn die Pressformen sich einan der nähern, wodurch die Schwierigkeiten einer Aus richtung vermindert werden. Der Schaft wird seitlich von der Buchse 73 und vom Treiberkolben abge stützt. Wenn der Treiberkolben sich in den Zylinder hinein bewegt, so entfernen sich diese Punkte von einander, wodurch der Winkel verkleinert wird, über den sich der Schaft infolge des seitlichen Spielraumes bewegen kann, wodurch die Steifheit erhöht und das seitliche Spiel vermindert wird.
Ein weiterer Vorzug ist die Kompaktheit des Arbeitsbereichs zwischen den Platten 15 und 16 und des seitlichen Aufbaus. Dieses kleine Volumen kann ohne weiteres zu einer Vakuumkammer durch An bringen von vorderen und hinteren Türen ausgebildet werden, wobei das Schmieden ohne nennenswerte Verzunderung und ohne Entlüften der Pressformen erfolgen kann.
Die Massenverteilung in der Maschine weist an sich den Vorzug auf, dass die an den Arbeitsplatten befestigten Bauelemente sehr leicht gemacht werden können, so dass deren Befestigung keine Schwierig keiten bietet und dass der grösste Teil der kinetischen Energie in den Platten ruht. Durch dieses letztge nannte Merkmal wird der bei den herkömmlichen Maschinen anzutreffende Mangel behoben, dass von den schweren Zubehörteilen viel Energie als elastische Energie absorbiert und daher vergeudet wurde. Diese Energieverschwendung ist bei der erfindungsgemässen Maschine nahezu beseitigt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dar gestellte und beschriebene Ausführungsform be schränkt und wird nur durch die beiliegenden Pa tentansprüche abgegrenzt.