-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedevorrichtung mit einer drehsymmetrischen Anordnung der Schmiedewerkzeuge, mit in Hubrichtung geführten, die Schmiedewerkzeuge aufnehmenden Stempeln und mit von einer Welle antreibbaren Hubtrieben, die sich an einem Widerlager der unter einer Vorspannung in Anlage an den Hubtrieben gehaltenen Stempeln kraftschlüssig abstützen.
-
Um die Vorteile von Exzentertrieben für den Antrieb der Schmiedestempel von Schmiedevorrichtungen nützen zu können, ohne ein Pleuel zur Kraftübertragung zwischen dem Exzenter und dem ein Schmiedewerkzeug aufnehmenden Stempel einsetzen zu müssen, ist es bekannt (
EP 0 667 197 A1 ), auf dem Exzenter einen Gleitstein zu lagern, der sich an einem in Form einer Gleitplatte ausgebildeten Widerlager des Stempels kraftschlüssig abstützt, sodass über den Gleitstein große Druckkräfte auf den Schmiedestempel übertragen werden können. Wegen der kraftschlüssigen Abstützung des Gleitsteins am Widerlager des Stempels kann die Rückstellung des Stempels während des Leerhubs des Hubtriebs nicht durch den Gleitstein durchgeführt werden, sodass der Schmiedestempel mit Hilfe einer Federbeaufschlagung in Anlage am Gleitstein gehalten werden muss. Unabhängig davon, ob der Schmiedestempel durch ein Pleuel oder einen Gleitstein beaufschlagt wird, weisen Exzenterantriebe den Nachteil auf, dass für einen Massenausgleich gesorgt werden muss. Außerdem ist für einen Schmiedehub und den anschließenden Leerhub eine volle Umdrehung der Exzenterwelle notwendig, ohne Einfluss auf die Hubgeschwindigkeit entlang des Hubwegs nehmen zu können.
-
Bei mechanischen Pressen ist es bekannt (
DE 202 04 914 U1 ,
US 2004/ 0 231 396 A1 ), den vertikal geführten Stempel mithilfe einer zentrisch symmetrischen, beispielsweise ovalen Nockenscheibe anzutreiben. Zum Massenausgleich ist diametral zum Stempel eine Ausgleichsmasse vertikal verschiebbar gelagert, die durch die Nockenscheibe gegensinnig zum Stempel angetrieben wird. Diese bekannten Antriebe sind allerdings nur für Pressen mit einem einen vertikalen Hub ausführenden Pressstempel geeignet.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schmiedevorrichtung mit radial geführten Schmiedestempeln so auszubilden, dass die Vorteile von Exzentertrieben sichergestellt werden können, ohne deren Nachteile insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Massenausgleichs und der Beschränkung der Hubfrequenz auf die Drehzahl der Exzenterwelle in Kauf nehmen zu müssen.
-
Ausgehend von einer Schmiedevorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Wellen der Hubtriebe zwei um 180° gegeneinander winkelversetzte, bezüglich der Wellenachse zentrisch symmetrische Antriebsnocken aufweisen, die mit den Widerlagern der Stempel zusammenwirken, und zwischen zwei einerseits im Widerlager der Stempel und anderseits in einem diesem Widerlager gegenüberliegenden, in Hubrichtung am Gestell abgestützten Stützlager angeordneten Lagerschalen drehbar geführt sind.
-
Aufgrund der beiden einander diametral gegenüberliegenden, während einer Wellenumdrehung je einmal zum Einsatz kommenden Antriebsnocken der Antriebswelle wird im Vergleich zu einem herkömmlichen Exzentertrieb eine doppelte Hubfrequenz erreicht, wobei über die Antriebsnocken in einer einem Gleitstein ähnlichen Art hohe Druckkräfte auf das Widerlager der Schmiedestempel übertragen werden können. Die zentrische Symmetrie der beiden Antriebsnocken bezüglich der Achse der Antriebswelle macht einen zusätzlichen Massenausgleich überflüssig, was zu einem Hubtrieb für Schmiedestempel führt, der die Vorteile von Exzentertrieben weitgehend nützt, ohne deren Nachteile aufzuweisen. Außerdem kann über die Form der Antriebsnocken auf die Hubgeschwindigkeit der Schmiedestempel entlang des Hubwegs sowohl während des Schmiedehubs als auch des Leerhubs Einfluss genommen und dadurch eine Anpassung an unterschiedliche Schmiedebedingungen erreicht werden.
-
Da die Welle der Hubtriebe zwischen zwei einerseits im Widerlager der Stempel und anderseits in einem diesem Widerlager gegenüberliegenden, gestellfesten Stützlager angeordneten Lagerschalen geführt wird, werden die Stempelkräfte über die Antriebswelle unmittelbar auf das gestellfeste Stützlager abgetragen, ohne die Antriebswelle auf Biegung zu belasten, wie dies bei seitlich neben den Antriebsnocken gelagerten Antriebswellen unumgänglich ist. Die durch die unmittelbare Abstützung der Antriebswelle am gestellfesten Stützlager bedingte Verlagerung der Drehachse muss allerdings durch eine Ausgleichskupplung im Zuge der Antriebsverbindung berücksichtigt werden. Ist dabei das Stützlager senkrecht zur Welle und senkrecht zur Hubrichtung verschiebbar im Gestell gelagert, so ergeben sich hinsichtlich der Belastung der Lagerschalen vorteilhafte Konstruktionsbedingungen, was sich insbesondere auf das Verschleißverhalten vorteilhaft auswirkt.
-
Um in einfacher Weise die Hublage der Stempel einstellen zu können, kann das gestellseitige Stützlager für die Antriebsnocken in Hubrichtung verstellbar ausgeführt sein. Mit der Verstellung des Stützlagers in Hubrichtung verlagert sich der Hubtrieb und damit die Hublage der Stempel.
-
Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn die Welle im Bereich der Antriebsnocken einen ovalen Querschnitt aufweist. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass der Schmiedehub nur geringfügig größer als die maximale in einem Schmiededurchgang vorzunehmende Reduktion des Werkstückradius zu sein braucht, sodass die Differenz zwischen dem größten und dem kleinsten Ovaldurchmesser vergleichsweise klein bleibt.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
- 1 eine erfindungsgemäße Schmiedevorrichtung ausschnittsweise im Bereich eines Hubtriebs für den Stempel eines Schmiedewerkzeugs in einem schematischen Längsschnitt,
- 2 diese Schmiedevorrichtung in einem Schnitt nach der Linie II-II der 1 in einem größeren Maßstab,
- 3 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante einer erfindungsgemäßen Schmiedevorrichtung und
- 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der 3 in einem größeren Maßstab.
-
Die Schmiedevorrichtung nach den 1 und 2 weist ein Gestell 1 beispielsweise mit vier um eine Schmiedeachse 2 verteilten Schmiedewerkzeugen 3 auf, die auswechselbar auf Stempeln 4 angeordnet sind. Die Stempel 4, von denen nur einer dargestellt ist, sind im Gestell 1 radial zur Schmiedeachse 3 verschiebbar gelagert. Zu diesem Zweck bildet das Gestell 1 für jeden mit einer Gleithülse 5 versehenen Stempel 4 ein Führungslager 6.
-
Die Stempel 4 sind mit Hubtrieben 7 verbunden, die eine über eine Kupplung 8 an einen Antriebsmotor 9 angeschlossene Welle 10 umfassen, die zwei um 180° gegeneinander winkelversetzte, bezüglich der Wellenachse zentrisch symmetrische Antriebsnocken 11 aufweist. Zur Ausbildung dieser Antriebsnocken 11 sind die Wellen 10 im Nockenbereich mit einem ovalen Querschnitt versehen, wie dies insbesondere der 2 entnommen werden kann. Die Antriebsnocken 11 wirken mit einem Widerlager 12 der Stempel 4 zusammen, das mit einer zylindrischen Lagerschale 13 versehen ist, über die die Stempel 4 an die Welle 10 angedrückt gehalten werden, und zwar in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Druckfedern 14, die in der 1 nur schematisch angedeutet sind und unterschiedlicher Natur sein können, weil es ja nur darauf ankommt, die Stempel 4 mit den Schmiedewerkzeugen 3 im Leerhub entsprechend dem Verlauf der Antriebsnocken 11 rückzustellen. Mithilfe der Widerlagern 12, die zylindrische Lagerschalen 13 aufweisen, können auch vorteilhafte Schmierbedingungen zwischen den Lagerschalen 13 und den Antriebsnocken 11 eingehalten werden, sodass sich insgesamt vorteilhafte Konstruktionsbedingungen ergeben.
-
Die Welle 10 der Hubtriebe 7 ist nicht in Radiallagern seitlich neben den Antriebsnocken 11 gelagert, sondern wird zwischen zwei einerseits durch das Widerlager 12 der Stempel 4 und anderseits durch ein diesem Widerlager 12 gegenüberliegendes, in Hubrichtung am Gestell 1 abgestütztes Stützlager 15 gebildeten zylindrischen Lagerschalen 13, 16 drehbar geführt. Die durch die Schmiedekräfte bedingten Belastungen werden daher über die Antriebsnocken 11 und das Stützlager 15 unmittelbar auf das Gestell 1 abgetragen, sodass die Welle 10 der Hubtriebe 7 keinen Biegebelastungen ausgesetzt wird. Allerdings muss die dabei zwangsläufig auftretende Verlagerung der Wellenachse berücksichtigt werden, was in einfacher Art durch die Ausbildung der Kupplung 8 als Ausgleichskupplung 17 zwischen dem Antriebsmotor 9 und der Welle 10 gelöst werden kann.
-
Die Lagerung der Welle 10 der Hubtriebe 7 zwischen zwei zylindrischen Lagerschalen 13, 16 über die Antriebsnocken 11 bringt darüber hinaus den zusätzlichen Vorteil mit sich, dass für einen vorgegebenen Hub der radiale Überstand der Antriebsnocken 11 gegenüber dem kreisförmigen Wellenquerschnitt lediglich dem halben Hub entsprechen muss, sodass sich durch die Antriebsnocken 11 nur vergleichsweise geringe Abweichungen vom Kreisquerschnitt ergeben, was sich vorteilhaft auf die Lagerbedingungen der Welle 10 zwischen den beiden Lagerschalen 13, 16 auswirkt. Trotzdem empfiehlt es sich, das Stützlager 15 gegenüber dem Gestell 1 senkrecht zur Welle 10 und senkrecht zur Hubrichtung verschiebbar im Gestell 1 zu lagern, um sonst auftretende Zusatzbelastungen zu vermeiden. Diese verschiebbare Lagerung der Stützlager 15 ist durch Führungen 18 angedeutet.
-
Die Ausführungsform nach den 3 und 4 entspricht im Wesentlichen der gemäß den 1 und 2. Zum Unterschied zu den 1 und 2 ist jedoch zusätzlich die Hublage einstellbar. Zu diesem Zweck kann das dem Gestell 1 zugehörige Stützlager 15 in Hubrichtung, also radial zur Schmiedeachse 2 verstellt werden. Zu diesem Zweck ist ein Stelltrieb 19 vorgesehen, der gemäß dem Ausführungsbeispiel als hydraulischer Stellzylinder ausgebildet ist, was jedoch keineswegs zwingend ist. Der in einem gestellfesten Zylinder 20 des Stelltriebs 19 gelagerte Kolben 21 wird über einen Hydraulikmittelanschluss 22 beaufschlagt, wobei der Stellweg über eine Messeinrichtung 23 überwacht wird. Da das Stützlager 15 vom Kolben 21 des Stelltriebs 19 getragen wird, wird mit einer Verstellung des Kolbens 21 auch die Hublage der Stempel 4 geändert. Der Hub selbst, der lediglich von der Ausbildung der Antriebsnocken 11 abhängt, bleibt unverändert. Die zusätzliche Stellmöglichkeit für das Stützlager 15 muss jedoch zusätzlich, beispielsweise über die Ausgleichskupplung 17, berücksichtigt werden.
