DE102013002495A1

DE102013002495A1 - Cold forging device for working on surface of e.g. cylinder barrel of connecting rod in combustion engine during coating process, has operation volume performing activation of knocking element and in connection with knocking element

Info

Publication number: DE102013002495A1
Application number: DE201310002495
Authority: DE
Inventors: Ralf Baumgärtner; Michael Lahres; Oliver Methner; Oliver Neufang
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-04-14
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: DE102013002495B4

Abstract

The device (1) has a knocking head (6) comprising a knocking element (7) that is actuatable against a resetting element. A retainer (2) is fastened at a processing machine (3) and supplies driving power to the processing machine. The knocking element is radially movable perpendicular to a longitudinal axis (A) of the retainer. An operation volume acted upon with pressurized air performs a direct activation of the knocking element, and is in connection with the knocking element. A knocking tip is arranged radially outside the knocking element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaltschmiedevorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a cold forging device according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2009 020 674 B4 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils und ein beschichtetes Bauteil bekannt. Ein solches Bauteil kann beispielsweise eine Zylinderlaufbahn, das Lagerauge eines Pleuels oder eine Lagerschale in einem Verbrennungsmotor sein. Es weist eine thermische Spritzschicht als Oberflächenbeschichtung auf. Durch eine klopfende oder hämmernde Nachbearbeitung der aufgespritzten Oberflächenschicht als Verschleißschutzschicht wird eine besondere Verdichtung der Oberflächenschicht erzielt, was sich positiv auf deren Härte sowie deren Oberflächenstruktur auswirkt und für verbesserte Lagereigenschaften eines so aufgebauten Lagers sorgt. In der besagten deutschen Patentschrift ist dabei ein einfaches Werkzeug mit einem Exzenter und Klopfelementen zum Erzeugen einer derartigen verdichteten Oberflächenschicht beschrieben.From the German patent DE 10 2009 020 674 B4 For example, a method of manufacturing a component and a coated component is known. Such a component may for example be a cylinder bore, the bearing eye of a connecting rod or a bearing shell in an internal combustion engine. It has a thermal spray coating as a surface coating. By a knocking or hammering post-processing of the sprayed surface layer as a wear protection layer, a special compression of the surface layer is achieved, which has a positive effect on their hardness and their surface structure and provides improved storage properties of a bearing constructed in this way. In said German patent specification, a simple tool with an eccentric and knocking elements for producing such a compacted surface layer is described.

In der gattungsgemäßen DE 10 2010 019 547 A1 ist ein Werkzeug beschrieben, welches als Kaltschmiedevorrichtung in der Lage ist, die Oberfläche eines Metallwerkstücks zu bearbeiten, insbesondere eine auf dieser Oberfläche aufgebrachte Beschichtung. Hierdurch lässt sich das in der oben genannten Patenschrift beschriebene Bauteil herstellen. Die Kaltschmiedevorrichtung in der deutschen Offenlegungsschrift hat dabei den Vorteil, dass diese eine Aufnahme zur Befestigung an einer Arbeitsmaschine aufweist, insbesondere eine standardisierte Aufnahme zur Verwendung an verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, Bearbeitungsrobotern oder dergleichen. Ferner weist das dort beschriebene Werkzeug pneumatisch angetriebene Klopfelemente auf, sodass durch den Einsatz von Druckluft, welche insbesondere durch die Aufnahme von der Bearbeitungsmaschine zu der Kaltschmiedevorrichtung geführt wird, eine einfache Betätigung der Klopfelemente mit hoher Klopfkraft bzw. Schlagkraft möglich ist.In the generic DE 10 2010 019 547 A1 a tool is described, which is able to work as a cold forging device, the surface of a metal workpiece, in particular a coating applied to this surface. This makes it possible to produce the component described in the abovementioned patent application. The cold forging apparatus in the German Offenlegungsschrift has the advantage that it has a receptacle for attachment to a work machine, in particular a standardized receptacle for use on various processing machines, such as machine tools, processing robots or the like. Furthermore, the tool described there pneumatically driven knocking elements, so that by the use of compressed air, which is guided in particular by the inclusion of the processing machine to the cold forging device, a simple operation of the knocking elements with high knocking power or impact force is possible.

Obwohl in der gattungsgemäßen deutschen Offenlegungsschrift ausgeführt ist, dass die Kaltschmiedevorrichtung entsprechend klein ausgebildet ist und dadurch relativ steile Bearbeitungswinkel zu einer beschichteten Oberfläche ermöglicht, entsteht dennoch die Problematik, dass das Klopfelement bei der Bearbeitung von Innenflächen wie beispielsweise Lageraugen in Pleueln, Zylinderbohrungen oder dergleichen, immer noch in einem deutlich von der Senkrechten abweichenden Winkel auf die Oberflächenbeschichtung trifft. Hierdurch werden neben der gewünschten Verdichtung Scherkräfte auf die Oberflächenschicht ausgeübt, welche zu einer Beeinträchtigung der Oberflächenschicht und schlimmstenfalls zu einem partiellen Ablösen derselben von dem sie tragenden Substratwerkstoff führen können.Although it is stated in the German patent publication that the cold forging device is designed to be correspondingly small and thereby allows relatively steep machining angles to a coated surface, the problem still arises that the knocking element may be used in the machining of inner surfaces such as, for example, bearing eyes in connecting rods, cylinder bores or the like, still hits the surface coating at an angle that differs significantly from the vertical. As a result, shear forces are exerted on the surface layer in addition to the desired compression, which can lead to an impairment of the surface layer and at worst to a partial detachment of the same from the supporting substrate material.

Bereits aus der US 1,669,116 ist eine gattungsgemäße Kaltschmiedevorrichtung bekannt, bei welcher senkrecht zur Längsachse einer Werkzeugaufnahme Klopfelemente über einen pneumatischen Antrieb bewegt werden können. Dabei wird ein Schaft mit einem Schlagelement pneumatisch, beispielsweise durch der Werkzeugmaschine pulsierend zugeführte Druckluft entlang der Längsachse der Aufnahme des Werkzeugs bewegt. Diese Axialbewegung trifft dann auf die Klopfelemente, welche entlang einer gekrümmten Bahn durch den Aufschlag bewegt werden und hierdurch in radialer Richtung, also senkrecht zur Längsachse der Aufnahme aus der Kaltschmiedevorrichtung herausgedrückt werden. Über eine Feder werden diese dann – bei abgehobenem Schlagelement – wieder zurückgestellt. Der Nachteil bei diesem Aufbau besteht darin, dass ein sehr hoher mechanischer Verschleiß durch das ständige mechanische Umlenken der Axialbewegung in eine Radialbewegung auftritt, wodurch diese sehr häufig ausgetauscht werden müssen und es zu entsprechend langen Stillstandszeiten des Werkzeugs kommt.Already from the US 1,669,116 a generic cold forging apparatus is known, in which perpendicular to the longitudinal axis of a tool holder knocking elements can be moved via a pneumatic drive. In this case, a shaft with a striking element is pneumatically moved, for example by the machine tool pulsating compressed air along the longitudinal axis of the recording of the tool. This axial movement then encounters the knocking elements, which are moved along a curved path through the impact and are thereby pressed out of the cold forging device in the radial direction, ie perpendicular to the longitudinal axis of the receptacle. These are then reset by means of a spring - with the striker lifted. The disadvantage of this design is that a very high mechanical wear occurs by the constant mechanical deflection of the axial movement in a radial movement, causing them to be replaced very often and it comes to correspondingly long downtime of the tool.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Kaltschmiedevorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass diese insbesondere die Bearbeitung von Innenflächen sehr einfach, schnell und mit hoher Bearbeitungsqualität gewährleistet.The object of the present invention is now to further develop a cold forging device such that it in particular ensures the processing of inner surfaces very easily, quickly and with high quality machining.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen hiervon ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and further developments thereof emerge from the dependent subclaims.

Bei der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung ist es nun so, dass das wenigstens eine Klopfelement senkrecht zur Längsachse der Aufnahme radial beweglich ausgebildet ist. Diese spezielle Ausgestaltung, bei welcher sich das Klopfelement senkrecht zur Längsachse der Aufnahme radial bewegt, ermöglicht ein Eintauchen der sehr klein ausführbaren Klopfelemente beispielsweise in das Lagerauge eines Pleuels durch eine Bewegung der Klopfvorrichtung entlang der Längsachse der Aufnahme. Nachdem die Klopfvorrichtung entsprechend positioniert ist, können die Klopfelemente durch eine Druckbeaufschlagung des Betätigungsvolumens direkt radial bewegt werden. Somit erfolgt eine direkte Betätigung des wenigstens einen Klopfelements durch die Druckbeaufschlagung, beispielsweise mit Druckluft des Betätigungsvolumens in radialer Richtung, also in der gewünschten Bewegungsrichtung des Klopfelements. Daher kann auf eine mechanische Umlenkung verzichtet werden. Hierdurch wird Verschleiß an der Vorrichtung vermieden und es wird mehr Energie für den eigentlichen Klopfvorgang frei, da die zu überwindenden Reibungskräfte sehr viel geringer sind, als sie es bei einer mechanischen Umlenkung einer axial zur Längsachse wirkenden Kraft in die radiale Richtung wären. Die Klopfelemente werden so effizient radial nach außen bewegt und klopfen bzw. hämmern die Innenfläche beispielsweise eines Zylinders oder eines Lagerauges, z. B. in einem Pleuel, sicher und zuverlässig mit einer senkrechten oder annähernd senkrechten Schlagrichtung auf die entsprechende Oberfläche auftreffende Bewegung. Hierdurch werden Scherkräfte vermieden und die Gefahr einer Beeinträchtigung der Haftung zwischen einer zu bearbeitenden Oberflächenschicht und dem Trägersubstrat dieser Schicht wird minimiert.In the case of the cold forging apparatus according to the invention, it is now the case that the at least one knocking element is designed to be radially movable perpendicular to the longitudinal axis of the receptacle. This special embodiment, in which the knocking member moves radially perpendicular to the longitudinal axis of the receptacle, allows immersion of the very small executable knocking elements, for example in the bearing eye of a connecting rod by a movement of the knocking device along the longitudinal axis of the recording. After the knocking device has been appropriately positioned, the knocking elements can be moved directly radially by pressurizing the actuating volume. Thus, a direct actuation of the at least one knocking element by the pressurization, for example, with compressed air of the actuating volume in the radial direction, ie in the desired direction of movement of the knocking element. Therefore, can be dispensed with a mechanical deflection. This will Avoiding wear on the device and it is more energy for the actual knocking free because the frictional forces to be overcome are much lower than they would be in a mechanical deflection of an axial force to the longitudinal axis in the radial direction. The knocking elements are so efficiently moved radially outward and knock or hammer the inner surface, for example, a cylinder or a bearing eye, z. B. in a connecting rod, safe and reliable with a vertical or approximately perpendicular direction of impact on the corresponding surface incident movement. As a result, shear forces are avoided and the risk of impairing the adhesion between a surface layer to be processed and the carrier substrate of this layer is minimized.

Eine solche direkte Betätigung des Klopfelements ist besonders einfach, da hier die über den Druck eingebrachte Leistung größtenteils in den zum Klopfen genutzten Impuls umgewandelt wird. Mechanische verlustbehaftete Umlenkungen der Kraftrichtung werden so eingespart und es wird ein sehr kompakter Aufbau erreicht, welcher die Klopfelemente mit hoher Kraft und bei entsprechender Ansteuerung sehr schnell bewegt. Hierdurch lässt sich die Bearbeitungsqualität steigern und die zur Bearbeitung notwendige Zeit minimieren.Such a direct actuation of the tapping element is particularly simple, since the power introduced via the pressure is largely converted into the pulse used for tapping. Mechanical lossy deflections of the direction of force are thus saved and it is achieved a very compact design, which moves the knocking elements with high force and with appropriate control very fast. As a result, the processing quality can be increased and minimize the time required for processing.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass mehrere radial bewegliche Klopfelemente über den Umfang verteilt angeordnet sind. Der Einsatz mehrerer Klopfelemente, welche radial beweglich und um den Umfang verteilt angeordnet sind, erlaubt eine Verkürzung der Prozesszeiten, da hierdurch sehr effizient die Innenfläche von Bohrungen oder dergleichen verdichtend nachbearbeitet werden kann. Die Anzahl der Klopfelemente steht dabei im direkten Verhältnis zur Bearbeitungszeit. Dabei ist im Allgemeinen ein Kompromiss aus einem möglichst großen Betätigungsweg und damit einer hohen Klopfkraft sowie beispielsweise bei einer pneumatischen Betätigung einen möglichst großen Kolbenquerschnitt zur Realisierung der hohen Klopfkraft sowie einer möglichst hohen Anzahl von Klopfelementen zur Verminderung der Bearbeitungsdauer zu finden.In a particularly favorable embodiment of the cold forging device according to the invention, it is provided that a plurality of radially movable knocking elements are arranged distributed over the circumference. The use of a plurality of knocking elements, which are arranged radially movable and distributed around the circumference, allows a shortening of the process times, as this very efficient, the inner surface of holes or the like can be reworked compacting. The number of knocking elements is in direct proportion to the processing time. In general, a compromise of the largest possible actuation path and thus a high knocking force and, for example, in a pneumatic actuation the largest possible piston cross section to realize the high knocking force and the highest possible number of knocking elements to reduce the processing time to find.

Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung sieht es als besonders günstigen Kompromiss vor, dass drei radial bewegliche Klopfelemente um den Umfang verteilt angeordnet sind. Diese Anzahl von drei, idealerweise um 120 Grad zueinander versetzten Klopfelemente, stellt einen idealen Kompromiss im oben beschriebenen Sinn dar. Außerdem gewährleistet die Verwendung der drei um 120 Grad versetzt angeordneten Klopfelemente eine Selbstzentrierung der Kaltschmiedevorrichtung, sodass der Aufwand bei der Positionierung vergleichsweise gering gehalten werden kann, und eine eventuelle Dezentrierung durch die zeitgleiche Betätigung der drei Klopfelemente selbsttätig kompensiert wird.A very advantageous development of the cold forging apparatus according to the invention provides a particularly favorable compromise in that three radially movable knocking elements are arranged distributed around the circumference. This number of three, ideally 120 degrees offset to each other knocking elements, represents an ideal compromise in the sense described above. In addition, the use of the three offset by 120 degrees arranged knocking ensures self-centering of the cold forging device, so that the cost of positioning are kept relatively low can, and a possible decentration is automatically compensated by the simultaneous operation of the three knock elements.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung ist es vorgesehen, dass jedes der Klopfelemente eine Klopfspitze und ein Kolbenelement aufweist, wobei die Klopfspitze radial außen angeordnet ist, und auf der der Klopfspitze abgewandten Seite radial innen das Kolbenelement angeordnet ist, welches eine Kolbenfläche aufweist, wobei die Kolbenfläche mit einem dem Druck beaufschlagbaren Betätigungsvolumen in Verbindung steht. Ein solcher Aufbau des Klopfelements mit Klopfspitze und Kolbenelement ist besonders effizient, da es einen einfachen und effektiven Austausch der Klopfspitze ermöglicht, ohne dass hierfür unmittelbar in das Werkzeug eingegriffen werden muss. Das Kolbenelement, welches zur optimalen Kraftentwicklung vergleichsweise präzise in der Vorrichtung angeordnet werden muss, muss zum Austausch der Klopfsitze somit nicht demontiert werden, was einen erheblichen Vorteil darstellt.In a particularly advantageous embodiment of the cold forging apparatus according to the invention, it is provided that each of the knocking elements has a knocking tip and a piston element, wherein the knocking tip is arranged radially on the outside, and on the side facing away from the knocking tip the piston element is arranged radially inward, which has a piston surface. wherein the piston surface is in communication with a pressure actuatable actuating volume. Such a construction of the tapping element with tapping tip and piston element is particularly efficient, since it allows a simple and effective replacement of the tapping tip, without having to intervene directly in the tool. The piston element, which has to be arranged comparatively precisely in the device for optimum force development, therefore does not have to be dismantled for replacement of the knock seats, which represents a considerable advantage.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung ist es dabei vorgesehen, dass das Betätigungsvolumen über eine, bevorzugte integrierte, Betätigungseinrichtung abwechselnd mit einer Druckquelle, z. B. einen Druckspeicher, und der Umgebung verbindbar ist. Hierdurch kann durch die Betätigungseinrichtung ein pulsierender Druck in dem Betätigungsvolumen erzielt werden, was in einer klopfenden Bewegung der Klopfelemente resultiert. Insbesondere die bevorzugte Integration der Betätigungseinrichtung in die Kaltschmiedevorrichtung gemäß der Erfindung ist dabei von entscheidendem Vorteil, da lediglich eine Druckluftversorgung der Kaltschmiedevorrichtung, beispielsweise über ihre Werkzeugaufnahme, wie es allgemein bekannt und üblich ist, erfolgen muss. Das Pulsieren des Drucks wird dann innerhalb der Kaltschmiedevorrichtung erzeugt, sodass eine sehr einfache und effiziente Steuerung der Klopffrequenz innerhalb der Kaltschmiedevorrichtung möglich ist. Externe pulsierende Druckspeicher, wie sie beispielsweise bei dem im gattungsgemäßen Stand der Technik beschriebenen Aufbau notwendig sind, können hier entfallen, was einen erheblichen Vorteil darstellt, da eine typischerweise ohnehin übliche Druckluftversorgung ausreicht.In an advantageous embodiment of the cold forging device according to the invention, it is provided that the actuating volume via a, preferred integrated, actuating device alternately with a pressure source, for. B. a pressure accumulator, and the environment is connectable. As a result, a pulsating pressure in the actuating volume can be achieved by the actuating device, resulting in a knocking movement of the knocking elements. In particular, the preferred integration of the actuator in the cold forging device according to the invention is of crucial advantage, since only a compressed air supply to the cold forging device, for example via their tool holder, as is well known and common must be done. The pulsation of the pressure is then generated within the cold forging device, so that a very simple and efficient control of the knocking frequency within the cold forging device is possible. External pulsating pressure accumulator, as they are necessary, for example, in the structure described in the generic state of the art, can be omitted here, which represents a significant advantage, since a typically already customary compressed air supply is sufficient.

In einer vorteilhaften Weiterbildung hiervon ist es dabei vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung ein angetriebenes Schaltrad aufweist, welches über wenigstens eine, insbesondere radial verlaufende, Bohrung je nach Winkelstellung des Schaltrads das Betätigungsvolumen mit der Druckquelle einerseits oder der Umgebung andererseits verbindet. Das angetriebene Schaltrad kann dabei durch die Antriebsdrehzahl angesteuert werden, sodass die Frequenz der Druckbeaufschlagung und Entlastung des Betätigungsvolumens und damit letztlich die Klopffrequenz des wenigstens einen Klopfelements einfach und effizient beeinflusst werden kann, ohne die Notwendigkeit einer Druckveränderung und einer damit verbundenen Beeinflussung der Klopfkraft. Besonders günstig ist es dabei, wenn das Schaltrad über einen pneumatischen Motor angetrieben wird, welcher aus derselben Druckquelle mit Druckluft versorgt wird, wie das Schaltrad und Betätigungsvolumen der Kaltschmiedevorrichtung.In an advantageous development thereof, it is provided that the actuating device has a driven ratchet wheel which connects the actuating volume with the pressure source on the one hand or the environment on the other hand via at least one, in particular radially extending, bore depending on the angular position of the ratchet wheel. The driven ratchet can thereby by the Drive speed can be controlled so that the frequency of pressurization and discharge of the actuating volume and thus ultimately the knock frequency of the at least one knock element can be easily and efficiently influenced without the need for a pressure change and an associated influence on the knocking force. It is particularly advantageous if the ratchet wheel is driven by a pneumatic motor, which is supplied from the same pressure source with compressed air, such as the ratchet wheel and operating volume of the cold forging device.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung kann es vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung anstelle ihrer Ausgestaltung als Schaltrad als wenigstens ein Ventil ausgebildet ist. Ein solches Ventil kann vorzugsweise als elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigtes Ventil aufgebaut sein. Es kann insbesondere in einer ersten Ventilstellung das Betätigungsvolumen mit der Druckquelle verbinden und in der anderen Ventilstellung eine Verbindung zwischen dem Betätigungsvolumen und der Umgebung herstellen, sodass in der ersten Ventilstellung eine Druckbeaufschlagung des Betätigungsvolumens und damit ein Ausfahren des wenigstens einen Klopfelements erfolgt, während in der anderen Ventilstellung das Klopfelement über das Rückstellelement zurückgestellt und die Luft an die Umgebung abgegeben wird. Der Einsatz eines entsprechenden Ventils ermöglicht dabei eine Ansteuerung beispielsweise über die Maschinensteuerung, sodass die gewünschte Frequenz des wenigstens einen Klopfelements sehr einfach vorgewählt und sehr schnell und effizient verändert werden kann. Da die Maschinensteuerung typischerweise weiß, in welcher Position sich die Maschine bzw. die von ihr gehalterte Kaltschmiedevorrichtung gerade befindet, kann durch eine entsprechende Ansteuerung des Ventils, und dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jedem der Klopfelemente ein eigenes Betätigungsvolumen mit jeweils wenigstens einem Ventil zugeordnet ist, eine sehr exakte positionsabhängige Ansteuerung des jeweiligen Ventils und damit des jeweiligen Klopfelements erfolgen. Hierdurch können unterschiedliche Muster, beispielsweise Kreuz-, Kästchen-, Linien- und/oder Treppenstrukturen, an der zu verdichtenden Oberfläche erzeugt werden. Je nach Vorschub und Bewegung der Kaltschmiedevorrichtung durch die Maschine lassen sich diese Muster beispielsweise senkrecht, waagrecht oder bei einer Kombination von Vorschub und Rotation um die Längsachse der Aufnahme auch schräg realisieren. Hierdurch entsteht die Möglichkeit, sehr flexibel eine vorteilhafte Gestaltung der zu verdichtenden Oberfläche vorzunehmen, um so beispielsweise auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Schmierfilms, der Krafteinleitung, des Verschleißes oder dergleichen sehr gezielt eingehen zu können.In a further very favorable embodiment of the cold forging apparatus according to the invention, provision may be made for the actuating device to be designed as at least one valve instead of its design as a ratchet wheel. Such a valve may preferably be constructed as an electromagnetically or piezoelectrically actuated valve. It can in particular in a first valve position connect the actuating volume with the pressure source and establish a connection between the actuating volume and the environment in the other valve position, so that in the first valve position, a pressurization of the actuating volume and thus an extension of the at least one knocking element takes place while in the other valve position, the knocking element reset on the return element and the air is released to the environment. The use of a corresponding valve allows a control, for example via the machine control, so that the desired frequency of the at least one tapping element can be very easily pre-selected and changed very quickly and efficiently. Since the machine control typically knows in which position the machine or the cold forging device supported by it is currently located, this can be achieved by a corresponding actuation of the valve, and this is especially true if, according to an advantageous development of the invention, each of the knocking elements has its own actuating volume each associated with at least one valve, carried out a very precise position-dependent control of the respective valve and thus the respective knocking element. As a result, different patterns, such as cross, box, line and / or stair structures, are generated on the surface to be compacted. Depending on the feed and movement of the cold forging machine by the machine, these patterns can be realized for example vertically, horizontally or obliquely with a combination of feed and rotation about the longitudinal axis of the recording. This creates the possibility of very flexible to make an advantageous design of the surface to be compacted so as to be able to respond very selectively, for example, to different requirements with respect to the lubricating film, the introduction of force, wear or the like.

Das wenigstens ein rückstellendes Element, welches bei Verbindung des Betätigungsvolumens mit der Umgebung oder einem unter geringerem Druck stehenden Bereich das Rückstellen des Klopfelements ermöglicht, kann dabei in an sich bekannter Art und Weise als Federelement ausgebildet sein. Gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Rückstellelement in Form von sich abstoßenden, insbesondere ringförmig ausgebildeten, Magneten ausgebildet ist. Ein solcher Aufbau, beispielsweise aus zwei Magnetringen, welche so ausgestaltet sind, dass diese sich gegenseitig abstoßen, ermöglicht, im Gegensatz zu einer Rückstellfeder, eine sehr reibungsarme Rückstellung, welche über die gesamte Lebensdauer der Kaltschmiedevorrichtung hinweg vollkommen wartungsfrei arbeitet, während Rückstellfedern gegebenenfalls verschleißen und/oder brechen können und dann ausgetauscht werden müssten. Für die magnetische Rückstellung haben sich dabei insbesondere Magnete auf der Basis von seltenen Erden, beispielsweise Neodymmagnete (NdFeB) in den Versuchen der Erfinder bewährt.The at least one restoring element which, when the actuating volume is connected to the surroundings or a region under a lower pressure, enables the return of the tapping element, can be designed as a spring element in a manner known per se. According to a very favorable embodiment of the cold forging device according to the invention, however, it may also be provided that the at least one restoring element is designed in the form of repelling, in particular ring-shaped, magnets. Such a structure, for example, of two magnetic rings, which are designed so that they repel each other, allows, in contrast to a return spring, a very low-friction recovery, which works completely maintenance-free over the entire life of the cold forging device, while return springs wear out, if necessary / or can break and then have to be replaced. Magnets on the basis of rare earths, for example neodymium magnets (NdFeB), have proven particularly useful in the experiments of the inventors for the magnetic return.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben istFurther advantageous embodiments of the cold forging apparatus according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures

Dabei zeigen:Showing:

1 eine Prinzipdarstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung; 1 a schematic diagram of a possible embodiment of the cold forging apparatus according to the invention;

2 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung in einem ersten Schnitt; 2 a sectional view through an embodiment of the cold forging apparatus according to the invention in a first section;

3 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung in einem zweiten senkrecht zum ersten Schnitt stehenden Schnitt; 3 a sectional view through an embodiment of the cold forging apparatus according to the invention in a second perpendicular to the first section section;

4 eine Prinzipskizze eines Schaltrads als Betätigungseinrichtung; 4 a schematic diagram of a ratchet wheel as an actuator;

5 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V in 2; 5 a schematic sectional view along the line VV in 2 ;

6 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung in einer prinzipmäßigen Schnittdarstellung; 6 an alternative embodiment of the cold forging apparatus according to the invention in a schematic sectional view;

7 eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kaltschmiedevorrichtung in einer prinzipmäßigen Schnittdarstellung; und 7 a further alternative embodiment of the cold forging apparatus according to the invention in a schematic sectional view; and

8 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung eines Kolbenelements in einer alternativen Ausführungsform. 8th a principle sectional view of a piston element in an alternative embodiment.

In der Darstellung der 1 ist eine Kaltschmiedevorrichtung 1 zu erkennen, welche eine Aufnahme 2 zur Verbindung der Kaltschmiedevorrichtung 1 mit einer Bearbeitungsmaschine 3 aufweist. Die Aufnahmevorrichtung kann beispielsweise über ein konisches Element 4 und eine in der Bearbeitungsmaschine 3 vorgesehene Spannvorrichtung 5 verfügen. Sie erlaubt die sichere, positionsgenaue und zuverlässige Befestigung der Kaltschmiedevorrichtung 1 an der Bearbeitungsmaschine 3, welche beispielsweise eine Werkzeugmaschine, ein Bearbeitungszentrum oder auch ein Mehrachsenroboter sein kann. Die Kaltschmiedevorrichtung 1 selbst umfasst einen Klopfkopf 6, welcher mehrere einzelne Klopfelemente 7 aufweist. Die Klopfelemente 7 sind dabei in später noch näher beschriebener Art und Weise so ausgebildet, dass sie senkrecht zu einer Längsachse A der Aufnahme 2 in radialer Richtung bewegt werden können. Die Kaltschmiedevorrichtung 1 mit dem Klopfkopf 6 lässt sich nun beispielsweise über einem Lagerauge 8 eines prinzipmäßig angedeuteten Pleuels 9 so positionieren, dass der Klopfkopf 6 in dem Lagerauge ist. Die Bohrung des Lagerauges 8 ist an ihren Innenflächen mit einer Gleitschicht 10 versehen, welche in an sich bekannter Art und Weise beispielsweise durch thermisches Spritzen aufgebracht sein kann. Durch die Bearbeitungsmaschine 3 wird der Klopfkopf 6 der Kaltschmiedevorrichtung 1 nun in das Lagerauge 8 eingebracht und durch eine Betätigung der Klopfelemente 7 kommt es zu einem klopfenden beziehungsweise hämmernden Bearbeiten der Gleitschicht 10, wodurch diese entsprechend verdichtet wird und eine typischerweise mit Klopfspuren versehene Oberfläche enthält. Durch die so entstehende sehr harte sowie (im Gegensatz zu üblichen thermischen Spritzschichten) nahezu porenfreie und in der Oberfläche strukturierte Gleitschicht 10 entsteht ein sehr verschleißarmes Lagerauge 8 des Pleuels 9. Die Betätigung der einzelnen Klopfelemente 7 kann dabei insbesondere pneumatisch erfolgen, wozu Druckluft aus einer in der Bearbeitungsmaschine 3 als Druckspeicher 11 angedeuteten Druckluftquelle durch die Aufnahme 2 hindurch über eine Betätigungseinrichtung 12, welche in die Kaltschmiedevorrichtung 1 integriert ist, pulsierend in den Bereich des Klopfkopfs 6 geleitet wird.In the presentation of the 1 is a cold forging device 1 to recognize which a recording 2 for connecting the cold forging device 1 with a processing machine 3 having. The receiving device can, for example, a conical element 4 and one in the processing machine 3 provided clamping device 5 feature. It allows the secure, positionally accurate and reliable attachment of the cold forging device 1 at the processing machine 3 , which may be, for example, a machine tool, a machining center or a multi-axis robot. The cold forging device 1 itself includes a knock head 6 which has several individual knocking elements 7 having. The knocking elements 7 are designed in a manner to be described in more detail below in such a way that they are perpendicular to a longitudinal axis A of the receptacle 2 can be moved in the radial direction. The cold forging device 1 with the tapping head 6 can now, for example, over a bearing eye 8th a principle indicated connecting rod 9 position it so that the tapping head 6 in the bearing eye is. The bore of the bearing eye 8th is on its inner surfaces with a sliding layer 10 provided, which may be applied in a conventional manner, for example, by thermal spraying. Through the processing machine 3 becomes the knockhead 6 the cold forging device 1 now in the bearing eye 8th introduced and by an operation of the knocking elements 7 it comes to a knocking or hammering edit the overlay 10 , whereby it is correspondingly compacted and contains a surface which is typically provided with tapping marks. Due to the resulting very hard and (in contrast to conventional thermal spray coatings) almost non-porous and structured in the surface sliding layer 10 creates a very low wear bearing eye 8th of the connecting rod 9 , The actuation of the individual knocking elements 7 can be done in particular pneumatically, including compressed air from one in the processing machine 3 as accumulator 11 indicated compressed air source through the recording 2 through an actuator 12 which are in the cold forging device 1 integrated, pulsating in the area of the knocking head 6 is directed.

In der Darstellung der 2 ist eine Schnittdarstellung durch eine konkretisierte Ausführungsform der Kaltschmiedevorrichtung 1 dargestellt. Dabei ist eines der Klopfelemente 7 im Bereich des Klopfkopfs 6 erkennbar. Dieses setzt sich, wie es später anhand der 5 noch im Detail beschrieben wird, aus einer Klopfspitze 13 und einem Kolbenelement 14 zusammen. Über ein Federelement 15 wird das Klopfelement 7 in Richtung der Mitte des Klopfkopfs 6 in radialer Richtung zurückgestellt. In dieser Mitte des Klopfkopfes 6 befindet sich ein Betätigungsvolumen 16, welchem über die hier im Detail dargestellte Betätigungseinrichtung 12 Druckluft aus der Druckluftquelle bzw. dem Druckspeicher 11 zugeführt werden kann, und welches über die Betätigungseinrichtung 12 im periodischen Wechsel zur Druckluftzufuhr mit der Umgebung verbunden werden kann.In the presentation of the 2 is a sectional view through a more concrete embodiment of the cold forging device 1 shown. This is one of the knocking elements 7 in the area of the knocking head 6 recognizable. This continues, as it later based on the 5 is described in detail from a knocking tip 13 and a piston member 14 together. About a spring element 15 becomes the knocking element 7 towards the middle of the knocking head 6 reset in the radial direction. In this middle of the knocking head 6 there is an actuating volume 16 , which about the actuator shown here in detail 12 Compressed air from the compressed air source or the pressure accumulator 11 can be supplied, and which via the actuator 12 can be connected in periodic change to the compressed air supply to the environment.

In der in 2 dargestellten Schnittdarstellung ist das Betätigungsvolumen 16 dabei über eine zentrale Zuleitung 17 und ein Schaltrad 18 mit einer Bohrung 19 gemäß dem fett durchgezogenen Pfeil über eine Öffnung 20 in einem Gehäuse 21 der Kaltschmiedevorrichtung 1 mit der Umgebung verbunden. In der Schnittdarstellung der 3, welche gegenüber der Schnittdarstellung in 2 um 90 Grad gedreht ausgebildet ist, ist das Betätigungsvolumen 16 dagegen bei einer erfolgten Drehung des Schaltrads 18 und der radial durch das Schaltrad 18 verlaufenden Bohrung 19 um 90 Grad über einen Druckluftkanal 22 in dem Gehäuse 21 gemäß dem fett durchgezogenen Pfeil mit der Aufnahme 2 und der mit dieser verbundenen Druckluftquelle bzw. dem Druckluftspeicher 11, welcher hier nicht dargestellt ist, verbunden. Durch ein Drehen des Schaltrads 18 und damit ein Drehen der Bohrung 19 werden diese beiden beschriebenen Verbindungen des Betätigungsvolumens 16 einmal mit dem Druckspeicher 11 und einmal über die Öffnung 20 mit der Umgebung abwechselnd hergestellt, sodass sich Druckpulsationen in dem Betätigungsvolumen 16 einstellen, welche eine hämmernde bzw. klopfende Bewegung der Klopfelemente 7 bewirken. Durch die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eingebrachte radiale Bohrung 19 durch das Schaltrad 18 erfolgt ein Wechsel zwischen Druckbeaufschlagung und Druckentlastung des Betätigungsvolumens 16 dabei zweimal je Umdrehung des Schaltrads 18. Dieses Schaltrad 18 wird in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dabei über einen pneumatischen Motor bzw. Druckluftmotor 23 angetrieben, welcher ebenfalls von der aus dem Druckluftspeicher 11 stammenden Druckluft beaufschlagt wird. Über in den Darstellungen nicht erkennbare Stellschrauben lässt sich eine die Druckluft auf den Druckluftmotor 23 leitende Düse in ihrem Querschnitt beeinflussen und kann somit in an sich bekannter Art und Weise die Drehzahl des Druckluftmotors 23 beeinflussen. Hierdurch lässt sich letztendlich die Frequenz, mit welcher die Klopfelemente 7 ihre Bewegung ausführen, ohne eine Druckänderung beeinflussen.In the in 2 The sectional view shown is the actuating volume 16 via a central supply line 17 and a ratchet wheel 18 with a hole 19 according to the bold arrow over an opening 20 in a housing 21 the cold forging device 1 connected to the environment. In the sectional view of 3 , which opposite to the sectional view in 2 formed by 90 degrees, is the operating volume 16 however, with a successful rotation of the ratchet wheel 18 and the radial by the ratchet wheel 18 extending bore 19 90 degrees via a compressed air duct 22 in the case 21 according to the bold arrow with the picture 2 and the associated with this source of compressed air or the compressed air reservoir 11 , which is not shown here, connected. By turning the ratchet wheel 18 and thus turning the hole 19 These two described connections of the actuating volume 16 once with the accumulator 11 and once over the opening 20 alternately manufactured with the environment, so that pressure pulsations in the operating volume 16 set which is a hammering or knocking movement of the knocking elements 7 cause. By introduced in the embodiment shown here radial bore 19 through the ratchet wheel 18 there is a change between pressurization and pressure relief of the actuating volume 16 twice per revolution of the ratchet wheel 18 , This ratchet 18 is in the embodiment shown here via a pneumatic motor or air motor 23 driven, which also from the from the compressed air reservoir 11 originating compressed air is applied. About the unrecognizable in the representations screws can be a compressed air on the air motor 23 influence the nozzle in its cross section and can thus in a conventional manner, the speed of the air motor 23 influence. This ultimately allows the frequency at which the knocking elements 7 to perform their movement without affecting a pressure change.

Die Funktionalität des Schaltrads 18 ergibt sich auch nochmals aus der vereinfachten Skizze der 4. Hier ist das Schaltrad 18 zu erkennen, ebenso die radial zentral durch das Schaltrad 18 verlaufende Bohrung 19. Oberhalb des Schaltrads 18 befindet sich ein erster Abschnitt einer Leitung 29, welcher mit der Zuleitung 17 zum Betätigungsvolumen verbunden ist, ebenso wie ein zweiter Leitungsabschnitt 30 auf der in der Darstellung der 4 rechten Seite des Schaltrads 18. Links des Schaltrads 18 befindet sich die Druckluftzufuhr 22, unterhalb des Schaltrads 18 die Verbindung mit der Öffnung 20 zur Umgebung. Die mit durchgezogenen Linien eingezeichnete Position der Bohrung 19 verbindet die Druckluftzuleitung 22 mit dem Leitungselement 30, sodass letztlich der hier nicht dargestellte Druckspeicher 11 über die Zuleitung 17 mit dem nicht dargestellten Betätigungsvolumen 16 verbunden wird. Dreht sich das Schaltrad 18 beispielsweise in Richtung des Uhrzeigersinns weiter, dann werden in einer Zwischenstellung alle vier Verbindungen abgesperrt, bevor die gestrichelt eingezeichnete Stellung der Bohrung 19 das Betätigungsvolumen 16 über die zentrale Leitung 17 und das Leitungselement 29 mit der Öffnung 20 verbindet. Wenn sich das Schaltrad 18 weiterdreht, beginnt dies von neuem, wobei mit einer Umdrehung jeder Schaltzustand jeweils zweimal auftritt.The functionality of the ratchet wheel 18 also arises again from the simplified sketch of 4 , Here is the ratchet wheel 18 to recognize as well as the radially centrally by the ratchet wheel 18 extending bore 19 , Above the ratchet wheel 18 there is a first section of a line 29 , which with the supply line 17 is connected to the actuating volume, as well as a second line section 30 on the in the presentation of 4 right side of the ratchet wheel 18 , Left of the ratchet wheel 18 is the compressed air supply 22 , below the ratchet wheel 18 the connection with the opening 20 to the environment. The position of the hole drawn with solid lines 19 connects the compressed air supply line 22 with the conduit element 30 , so that ultimately the pressure accumulator, not shown here 11 over the supply line 17 with the actuating volume, not shown 16 is connected. Turns the ratchet wheel 18 For example, in the direction of clockwise, then all four connections are shut off in an intermediate position before the dashed line position of the hole 19 the operating volume 16 via the central line 17 and the conduit element 29 with the opening 20 combines. When the ratchet wheel 18 continues to rotate, this starts again, with each revolution occurs twice with one revolution.

In der Schnittdarstellung gemäß der Linie V-V in 5 lässt sich nun in der vergrößerten Darstellung der 3 in einem Schnitt durch den Klopfkopf 6 die Funktion nochmals besser erkennen. Im zentralen mittleren Bereich des Klopfkopfs 6 um die Achse A befindet sich das Betätigungsvolumen 16. Um das Betätigungsvolumen 16 herum sind in radialer Richtung von innen nach außen verlaufend drei Klopfelemente 7, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 120 Grad zueinander um den Umfang des Klopfkopfs 6 verteilt angeordnet sind. Die Einzelteile der Klopfelemente 7 sind zur Verbesserung der Übersicht nur an einem der Klopfelemente 7 beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Die Klopfelemente 7 umfassen als wesentliche Elemente die Klopfspitze 13 sowie das Kolbenelement 14 mit seiner dem Betätigungsvolumen 16 zugewandten in der Darstellung der 5 auf zwei Ebenen verlaufenden Kolbenfläche 25. Die lösbare Verbindung zwischen dem Kolbenelement 14 und der Klopfspitze 13 erfolgt über ein Gewinde 26, sodass die Klopfspitze 13 einfach ausgetauscht werden kann. Hierdurch kann beispielsweise eine verschlissene Klopfspitze 13 sehr einfach und effizient ersetzt werden oder es können je nach Anwendungsfall Klopfspitzen 13 mit unterschiedlichen Oberflächenformen eingesetzt werden, beispielsweise einer kugeligen Oberfläche, wie hier dargestellt, oder einer strukturierten oder mit Spitzen versehenen wirksamen äußeren Oberfläche.In the sectional view along the line VV in 5 can now be in the enlarged view of 3 in a section through the tapping head 6 recognize the function even better. In the central middle area of the tapping head 6 around the axis A is the actuating volume 16 , To the operating volume 16 around are in the radial direction from the inside to the outside running three knock elements 7 , which in the embodiment shown here at an angle of 120 degrees to each other around the circumference of the knocking head 6 are arranged distributed. The individual parts of the knocking elements 7 are to improve the overview only on one of the knocking elements 7 exemplified by reference numerals. The knocking elements 7 include as essential elements the knock tip 13 and the piston element 14 with its operating volume 16 facing in the representation of 5 on two levels extending piston surface 25 , The releasable connection between the piston element 14 and the knock tip 13 via a thread 26 so the knock tip 13 can be easily exchanged. As a result, for example, a worn knock tip 13 can be easily and efficiently replaced or it can depending on the application taps 13 be used with different surface shapes, such as a spherical surface, as shown here, or a structured or tipped effective outer surface.

Alternativ zu dieser zusammengesetzten Ausführung kann auch eine einteilige Ausführung von Klopfspitze 13 und Kolbenelement 14 mit einem zentralen Anschlag im Betätigungsvolumen 16 eingesetzt werden. Dadurch wird die Verschleißanfälligkeit und die Gefahr von Bruchstellen gesenkt, d. h. insgesamt resultiert hieraus eine Festigkeitssteigerung.As an alternative to this composite design can also be a one-piece design of knock tip 13 and piston element 14 with a central stop in the actuating volume 16 be used. As a result, the susceptibility to wear and the risk of breakage is reduced, ie, overall, this results in an increase in strength.

Zwischen dem Kolbenelement 14 und einem äußeren Halteelement 27 für das Klopfelement 7 ist dabei das bereits angesprochene Federelement 15 angeordnet, welches das Kolbenelement 14 in Richtung der zentralen Achse des Klopfkopfs 6 zurückstellt und so bei einer Verbindung des Betätigungsvolumens 16 über das Schaltrad 18 mit der Umgebung für ein Zurückziehen der Klopfspitzen 13 von den zu bearbeitenden Oberflächen sorgt.Between the piston element 14 and an outer retaining element 27 for the knocking element 7 is the already mentioned spring element 15 arranged, which the piston element 14 in the direction of the central axis of the tapping head 6 resets and so at a connection of the actuating volume 16 over the ratchet wheel 18 with the environment for pulling back the taps 13 ensures the surfaces to be processed.

Prinzipiell lässt sich der Aufbau des Klopfkopfs 6 mit einer beliebigen Anzahl von einzelnen Klopfelementen 7 realisieren. Dabei ist jedoch immer der bestmöglichste Kompromiss aus einer möglichst großen Anzahl von Klopfelementen, wodurch eine geringe Bearbeitungsdauer erzielt wird, und einer möglichst großen Klopfkraft, was eine entsprechend große Kolbenfläche 25 sowie einen entsprechend großen Kolbenweg erforderlich macht, zu finden. Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel mit drei Klopfelementen ist hier bereits sehr gut, da neben vergleichsweise großen Kolbenflächen 25 ein ausreichender Raum für Befestigungsbohrungen 28 verbleibt und da eine Anordnung im Abstand von 120 Grad der Klopfelemente 7 über den Umfang verteilt eine Selbstzentrierung des Klopfkopfs 6 in der zu bearbeitenden Öffnung beispielsweise dem Lagerauge 8 des Pleuels 9 gewährleistet. Werden in Richtung der Achse A verlaufende relativ große zylinderabschnittsförmige Klopfspitzen 13 eingesetzt, dann kann die gesamte Innenoberfläche des Pleuelauges 8, wenn die Klopfköpfe in axialer Richtung ausreichend lang ausgebildet sind, mit einer Drehung der Kaltschmiedevorrichtung 1 um 120 Grad bearbeitet werden. Somit kann in kurzer Zeit eine sichere und zuverlässige Bearbeitung der gesamten Innenoberfläche der Gleitschicht 10 des Pleuelauges 8 erreicht werden.In principle, the structure of the knocking head can be 6 with any number of individual knock elements 7 realize. However, it is always the best possible compromise of the largest possible number of knocking elements, whereby a small processing time is achieved, and the largest possible knocking force, resulting in a correspondingly large piston area 25 and makes a correspondingly large piston travel required to find. This in 5 illustrated embodiment with three knocking elements is already very good, since in addition to relatively large piston surfaces 25 sufficient space for mounting holes 28 remains and there an arrangement at intervals of 120 degrees of the knocking elements 7 A self-centering of the knocking head distributed over the circumference 6 in the opening to be machined, for example, the bearing eye 8th of the connecting rod 9 guaranteed. Be in the direction of the axis A extending relatively large cylinder section tapping tips 13 used, then the entire inner surface of the connecting rod eye 8th if the knocking heads are sufficiently long in the axial direction, with one rotation of the cold forging device 1 be edited by 120 degrees. Thus, in a short time, a safe and reliable machining of the entire inner surface of the sliding layer 10 of the connecting rod eye 8th be achieved.

Die Darstellung der 6 zeigt nochmals sehr stark schematisiert einen Schnitt durch die Kaltschmiedevorrichtung 4. Erkennbar ist hierbei das Betätigungsvolumen 16, welches im Bereich des Klopfkopfs 6 angedeutet ist. Als Betätigungseinrichtung 12 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ventil 31 vorgesehen, welches über einen Aktuator 32 beispielsweise elektromagnetisch oder piezoelektrisch betrieben werden kann. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Aktuators 32 eine Rückstellfeder 33, genauso gut könnte hier ein weiterer Aktuator angeordnet sein oder der Aktuator 32 wäre so ausgeführt, dass er eine Bewegung des Ventils 31 in beide Richtungen ermöglicht. Das Ventil 31 weist nun zwei verschiedene Ventilstellungen auf. In der hier dargestellten Ventilstellung verbindet es die hier nicht dargestellte Druckquelle 11 über eine Druckluftleitung 34 und ein Leitungselement 35 mit dem Betätigungsvolumen. Die Klopfelemente 7 des Klopfkopfs 6 werden entsprechend ausgefahren. Anschließend wechselt das Ventil 31 über den Aktuator 32 in die andere Ventilstellung, in welcher das Leitungselement 35 und damit das Betätigungsvolumen 16 über eine Abluftleitung 36 mit der Umgebung verbunden wird. Der Druck in dem Betätigungsvolumen 16 baut sich entsprechend ab und über das Rückstellelement, beispielsweise das in den bisherigen Figuren gezeigte Federelement 15, werden die Klopfelement 7 in ihre Ausgangsposition zurückgestellt. Im Gegensatz zu dem bisher beschriebenen Aufbau mit Motor 23 und Schaltrad 18 ist der Einsatz des Ventils 31 kompakter. Außerdem kann die Schlagfrequenz der Klopfelemente 7 über die Betätigung des Aktuators 32, beispielsweise von einer Maschinensteuerung, sehr flexibel eingestellt werden, ohne dass hierfür auf die Kaltschmiedevorrichtung 1 direkt zugegriffen werden muss, wie es bei den vorher ausgeführten Figuren durch eine entsprechende Einstellung der Luftzufuhr zu dem pneumatischen Motor 23 der Fall war.The presentation of the 6 again very schematically shows a section through the cold forging device 4 , Visible here is the operating volume 16 , which is in the area of the tapping head 6 is indicated. As an actuating device 12 is a valve in the embodiment shown here 31 provided, which via an actuator 32 For example, electromagnetically or piezoelectrically can be operated. In the embodiment shown here is located on the opposite side of the actuator 32 a return spring 33 , just as well, another actuator could be arranged here or the actuator 32 would be executed so that it would move the valve 31 in both directions. The valve 31 now has two different valve positions. In the valve position shown here it connects the here not shown pressure source 11 via a compressed air line 34 and a conduit element 35 with the actuating volume. The knocking elements 7 of the knocking head 6 are extended accordingly. Then the valve changes 31 over the actuator 32 in the other valve position, in which the conduit element 35 and thus the operating volume 16 via an exhaust pipe 36 connected to the environment. The pressure in the actuating volume 16 builds up accordingly and on the return element, for example, the spring element shown in the previous figures 15 , become the knocking element 7 returned to its original position. In contrast to the previously described construction with motor 23 and ratchet wheel 18 is the use of the valve 31 compact. In addition, the beat frequency of the knocking elements 7 via the actuation of the actuator 32 , For example, by a machine control, are very flexible set without the need for the cold forging device 1 must be accessed directly, as in the previously executed figures by an appropriate adjustment of the air supply to the pneumatic motor 23 the case was.

Eine weitere Ausführungsform ist in der Darstellung der 7 zu erkennen. Hier wird die Flexibilität noch weiter erhöht, indem die Druckluftleitung 34 in zwei Zweige 34a und 34b aufgeteilt wird, welche jeweils eine Ventileinrichtung 31a, 31b aufweisen. Jede der Ventileinrichtungen 31a, 31b steht dann über ein Leitungselement 35a bzw. 35b eigenständig mit jeweils einem Betätigungsvolumen 16a, 16b in Verbindung. Jedes der Betätigungsvolumen 16a, 16b, wobei hier auch noch mehr Ventile und Betätigungsvolumen, beispielsweise jeweils drei Stück vorhanden sein könnten, steht dann mit einem der Klopfelemente 7 in Verbindung. Hierdurch wird über die Ventile 31a, 31b als Betätigungseinrichtung 12 ein sehr gezieltes Ansteuern jedes einzelnen Klopfelements 7 in dem Klopfkopf 6 möglich. Hierdurch kann eine sehr flexible Bearbeitung der zu verdichtenden Oberfläche erfolgen. Dies gilt insbesondere dann, wenn über eine Maschinensteuerung die exakte Stellung der Kaltschmiedevorrichtung 1 ohnehin bekannt ist, sodass in Abhängigkeit der Position in Richtung der Längsachse A sowie in Abhängigkeit der Winkelstellung um diese Längsachse A eine entsprechende Ansteuerung des jeweiligen Klopfelements 7 erfolgen kann. Hierdurch lassen sich entsprechende Muster in die zu verdichtende Oberfläche einbringen, beispielsweise Linien, Treppen oder dergleichen. Diese Muster haben den Vorteil, dass sie gezielt an die Verschleißsituation und/oder Gleiteigenschaften angepasst werden können und eine Verbesserung der Schmierung bewirken, da sie an gezielten Stellen in axialer Richtung oder in Richtung des Umfangs das Schmiermittel mehr oder weniger stark im Bereich der bearbeiteten Oberfläche halten können.Another embodiment is shown in the illustration of 7 to recognize. Here, the flexibility is further increased by the compressed air line 34 in two branches 34a and 34b is divided, each having a valve device 31a . 31b exhibit. Each of the valve devices 31a . 31b then stands over a line element 35a respectively. 35b independently with one actuating volume each 16a . 16b in connection. Each of the actuation volumes 16a . 16b , wherein here also more valves and actuation volume, for example, each three pieces could be present, then stands with one of the knocking elements 7 in connection. This is via the valves 31a . 31b as an actuating device 12 a very targeted control of each individual knocking element 7 in the tapping head 6 possible. This allows a very flexible processing of the surface to be compacted. This is especially true when using a machine control the exact position of the cold forging 1 is known anyway, so that in dependence on the position in the direction of the longitudinal axis A and in dependence of the angular position about this longitudinal axis A, a corresponding control of the respective tapping element 7 can be done. In this way, corresponding patterns can be introduced into the surface to be compacted, for example lines, stairs or the like. These patterns have the advantage that they can be adapted specifically to the wear situation and / or sliding properties and cause an improvement in lubrication, since they at specific points in the axial direction or in the direction of the circumference, the lubricant more or less in the area of the machined surface can hold.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen waren dabei immer Federelemente 15 als Rückstellelemente eingesetzt. Diese haben den Nachteil, dass sie mechanisch verschleißen und gegebenenfalls brechen können. Sie müssen dann aufwändig ausgetauscht werden. In der Darstellung der 8 ist daher eine bevorzugte Alternative angegeben. Anstelle des Federelements 15 als Rückstellelement ist das Rückstellelement hier durch zwei Magnetringe 37 einmal in dem Kolben 14 und einmal in dem den Kolben 14 bzw. den Schaft der Klopfspitze 13 umgebenden Materials eingesetzt. Die beiden Magnetringe 37 sind dabei insbesondere aus Neodym-Magneten ausgebildet. Sie sind so in den Bereich des Klopfelements 7 eingesetzt, dass sie sich abstoßen. Hierdurch wird eine magnetische Rückstellung über die Magnete 37 als Rückstellelemente erreicht. Diese hat den entscheidenden Vorteil, dass sie wartungsfrei über die gesamte Lebensdauer der Kaltschmiedevorrichtung 1 sehr zuverlässig arbeitet und keinerlei Verschleiß unterliegt. Auch die Gefahr eines Versagens, wie es bei dem Federelement 15 beispielsweise durch Brechen auftreten kann, ist hier nicht gegeben.In the embodiments described so far were always spring elements 15 used as return elements. These have the disadvantage that they can wear out mechanically and possibly break. They must then be exchanged consuming. In the presentation of the 8th Therefore, a preferred alternative is given. Instead of the spring element 15 as a restoring element, the restoring element is here by two magnetic rings 37 once in the flask 14 and once in that the piston 14 or the shaft of the tapping tip 13 used surrounding material. The two magnet rings 37 are in particular formed of neodymium magnets. They are so in the area of the knocking element 7 used that they repel each other. This will cause a magnetic reset via the magnets 37 achieved as reset elements. This has the distinct advantage of being maintenance-free throughout the life of the cold forging machine 1 works very reliably and is not subject to any wear. Also the risk of failure, as with the spring element 15 for example, by breaking, is not present here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009020674 B4 [0002]
DE 102010019547 A1 [0003]
US 1669116 [0005]

Claims

Cold forging device ( 1 ) with a tapping head ( 6 ), which at least one against a restoring element ( 15 . 37 ) operable knocking element ( 7 ), and with a receptacle ( 2 ) for attachment to a processing machine ( 3 ) and for the supply of drive power, wherein the at least one knocking element ( 7 ) perpendicular to the longitudinal axis (A) of the receptacle ( 2 ) is designed to be radially movable, characterized in that a direct actuation of the at least one knock element ( 7 ) via at least one pressurizable actuating volume ( 16 . 16a . 16b ), which with the at least one knocking element ( 7 ).

Cold forging device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that, the pressurized actuating volume ( 16 ) is supplied with compressed air.

Cold forging device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that each of the knocking elements ( 7 ) a tapping tip ( 13 ) and a piston element ( 14 ), wherein the tapping tip ( 3 ) is arranged radially on the outside, and on the tapping tip ( 13 ) facing away radially inwardly the piston element ( 14 ), which has a piston surface ( 25 ), wherein the piston surface ( 25 ) with the pressurizable actuating volume ( 16 ).

Cold forging device ( 1 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that several, in particular three, radially movable knocking elements ( 7 ) over the circumference of the tapping head ( 6 ) are arranged distributed.

Cold forging device ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuating volume ( 16 ) via a, preferably integrated, actuating device ( 12 ) alternately with a pressure source ( 11 ) and the environment is connectable.

Cold forging device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the actuating device ( 12 ) a driven ratchet wheel ( 18 ), which via at least one bore ( 19 ), which in particular radially in the ratchet wheel ( 18 ) is arranged, depending on the angular position of the ratchet wheel ( 18 ) the actuation volume ( 16 ) with the pressure source ( 11 ) or the environment connects.

Cold forging device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the switching wheel ( 18 ) via a preferably in its speed, in particular via a nozzle needle, changeable, pneumatic motor ( 23 ) is driven.

Cold forging device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the actuating device ( 12 ) than at least one valve ( 31 . 31a . 31b ) is trained.

Cold forging device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that each of the knocking elements ( 7 ) a separate actuation volume ( 16a . 16b ) each having at least one valve ( 31a . 31b ) assigned.

Cold forging device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the at least one restoring element - as a spring element ( 15 ) or - in the form of repelling, in particular annular, magnets ( 37 ) is trained.