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Die Erfindung betrifft eine Schmiedemaschine zum Schmieden stangen- oder rohrförmiger, die Schmiedemaschine entlang einer Durchlaufachse durchlaufender Werkstücke umfassend zwei symmetrisch zu der Durchlaufachse gelagerte Schmiedesättel, einen die Schmiedesättel lagernden Lagerkörper und einen in Bezug auf den Lagerkörper rotierenden, die Schmiedesättel in Richtung eines auf die Durchlaufachse treibenden Antriebskörper. Ebenso betrifft die Erfindung ein Schmiedeverfahren zum Schmieden stangen- oder rohrförmiger Werkstücke in einer Schmiedemaschine, wobei die Werkstücke die Schmiedemaschine entlang einer Durchlaufachse durchlaufen und hierbei von wenigstens zwei auf die Werkstücke senkrecht zur Durchlaufachse wirkende Schmiedesätteln beaufschlagt werden, die über einen gemeinsamen Antriebskörper mechanisch angetrieben werden.
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Entsprechende Schmiedemaschinen bzw. Schmiedeverfahren sind beispielsweise aus der
EP 1 020 241 A2 bekannt und dienen insbesondere einem Rundkneten oder Rundschmieden von stangen- oder rohrförmigen Werkstücken, die, wie insbesondere in der
EP 1 020 241 A2 offenbart, von vier Schmiedesätteln, die axial auf gleicher Höhe von vier Seiten auf das Werkstück einwirken, entsprechend mit Schmiedekräften beaufschlagt werden. Zwischen einzelnen Hüben kann das Werkstück einerseits axial entlang der Durchlaufachse verlagert und/oder andererseits um die Durchlaufachse herum rotiert werden, sodass es entsprechend von allen Seiten und entlang seiner axialen Erstreckung der Werkstücke geschmiedet werden kann. Auch aus der
US 1,480,077 A , der
DE 34 42 939 A1 und der
EP 0 919 310 A1 sind derartige Schmiedemaschinen bekannt.
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Durch die Rotationsbewegung zwischen Lagerkörper und Antriebskörper und den auf dieser Weise umgesetzten mechanischen Antrieb können äußerst schnelle Hübe gewährleistet werden.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine gattungsgemäße Schmiedemaschine sowie ein gattungsgemäßes Schmiedeverfahren bereit zu stellen, bei denen eine möglichst kompakte Bauweise der Schmiedemaschine bei möglichst guter Führung der Schmiedesättel gewährleistet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Schmiedemaschine sowie ein Schmiedeverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass eine Schwenk- bzw. Drehlagerung äußerst kompakt bei sehr guter Führungsstabilität realisiert werden kann. Dieses ermöglicht es, auf bauliche kompakte Weise eine gute Führung der jeweiligen Schmiedesättel bzw. von die Schmiedesättel haltenden oder führenden Baugruppen ohne großen baulichen Aufwand zu gewährleisten. Dieses geschieht insbesondere in Abweichung von der Lösung nach der
EP 1 020 241 A2 , bei welcher radial geführte, hubbewegbare Schmiedesättel an entsprechenden Hammerstößeln hin und her bewegt werden, wobei verhältnismäßig kurze radiale Führungslängen zur Anwendung kommen.
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Insofern kann eine kompakte Schmiedemaschine bei guter Führung wenigstens eines der Schmiedesättel gewährleistet werden, wenn sich eine Schmiedemaschine zum Schmieden stangen- oder rohrförmiger, die Schmiedemaschine entlang einer Durchlaufachse durchlaufender Werkstücke umfassend wenigstens zwei symmetrisch zur Durchlaufachse gelagerte Schmiedesättel, einen die Schmiedesättel lagernden Lagerkörper und einen in Bezug auf den Lagerkörper rotierenden, die Schmiedesättel in Richtung eines auf die Durchlaufachse treibenden Antriebskörpers dadurch auszeichnet, dass wenigstens einer der Schmiedesättel an einem Schmiedearm angeordnet ist, der an dem Lagerkörper drehgelagert ist.
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Es versteht sich, dass insbesondere jeder der Schmiedesättel an einem Schmiedearm angeordnet sein kann, der an dem Lagerkörper drehgelagert ist, sodass sämtliche der Schmiedesättel auf kompakte Weise äußerst präzise geführt werden können.
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Ebenso gewährleistet ein Schmiedeverfahren zum Schmieden stangen- oder rohrförmiger Werkstücke in einer Schmiedemaschine eine kompakte Bauweise der Schmiedemaschine bei sehr präziser Führung der Schmiedesättel, wenn die Werkstücke die Schmiedemaschine entlang einer Durchlaufachse durchlaufen und hierbei von wenigstens zwei auf die Werkstücke senkrecht zur Durchlaufachse wirkenden Schmiedesättel beaufschlagt werden, die über einen gemeinsamen Antriebskörper mechanisch angetrieben werden, und wenn sich das Schmiedeverfahren dadurch auszeichnet, dass die Schmiedesättel an Schmiedearmen geschwenkt werden.
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Es versteht sich, dass insbesondere zwei, drei oder vier Schmiedesättel jeweils entsprechend vorgesehen sein und radial auf die Durchlaufachse bzw. auf ein dort angeordnetes Werkstück wirken können. Bei mehr Schmiedesätteln ergeben sich Platzprobleme, da gattungsgemäße Schmiedemaschinen in der Regel bei verhältnismäßig kleinen Werkstückdurchmessern zur Anwendung kommen. Besonders bevorzugt sind Schmiedemaschinen mit zwei oder vier Schmiedesätteln, da dann ein ausreichendes Kräftegleichgewicht verhältnismäßig einfach betriebssicher gewährleistet werden kann.
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Ebenso versteht es sich, dass mehrere derartiger Anordnung axial hintereinander vorgesehen sein können, die sukzessive auf ein entlang der Durchlaufachse durch die Schmiedemaschine laufendes Werkstück wirken.
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Die Rotationsbewegung zwischen Antriebskörper und Lagerkörper bedingt es insbesondere, dass die Bewegungen äußerst schnell ausgeführt werden können, da eine rotierende Bewegung naturgemäß weniger abbremsenden oder die Drehgeschwindigkeit erhöhenden Beschleunigungen unterliegt. Dementsprechend können die beiden Körper verhältnismäßig stabil und schwer ausgebildet sein, was die Stabilität der gesamten Anordnung erhöht. Die Schmiedearme sowie die Schmiedesättel hingegen werden vorzugsweise gerade so massiv ausgeführt, dass sie den beim Schmieden auftretenden Kräften ausreichend wiederstehen und eine ausreichende Führungsstabilität gewährleisten können, um auf diese Weise die für die Schmiedebewegung zu beschleunigenden und wieder abzubremsenden Massen auf ein Minimum zu reduzieren.
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Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Massen, die für eine ausreichende Führung der Schmiedesättel notwendig sind, bei einer Ausgestaltung als Schmiedearm bzw. bei einer Drehlagerung oder einer Schwenkbewegung im Wesentlichen leichter zu beherrschen sind, als dieses bei Hubbewegungen der Fall ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Antriebskörper die Schmiedesättel in Richtung auf die Durchlaufachse bzw. in Richtung auf das Werkstück treiben soll. Eine Rückbewegung kann ggf. ebenfalls durch den Antriebskörper, durch einen ähnlich dem Antriebskörper gestalteten Rückholkörper, durch welche entsprechende Rückholkräfte aufgebracht werden können, aber auch durch andere Baugruppen, wie beispielsweise Rückholfedern oder ähnliches realisiert, werden.
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Vorzugsweise trägt der Antriebskörper eine Kurvenbahn und es ist zwischen dem Schmiedesattel und dem Antriebskörper ein Kurvenfolger vorgesehen. Dementsprechend ist es von Vorteil, wenn die Schmiedesättel von den Antriebskörpern über eine Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung angetrieben werden. Dieses ermöglicht eine äußerst präzise und betriebssichere Antriebsmöglichkeit für die Schmiedesättel durch den Antriebskörper, da die Kurvenfolger lediglich der entsprechenden Kurvenbahn folgen zu brauchen, um eine entsprechende Bewegung der Schmiedesättel zu gewährleisten.
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Als Kurvenfolger können insbesondere Kurvensteine bzw. entsprechend ausgestaltete Anformungen, die an dem jeweiligen Schmiedearm vorgesehen sind, dienen. Ebenso ist es denkbar, als Kurvenfolger mitlaufende Rollen oder Walzen vorzusehen.
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Es versteht sich, dass ein Rückholen der Schmiedesättel ebenso über eine Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung erfolgen kann.
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Ist die Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung in Bezug auf die Hübe der Schmiedesättel veränderbar, so können auf baulich einfache Weise die Hübe an gegebene Erfordernisse angepasst werden.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass die Position des Kurvenfolgers in Bezug auf den Schmiedesattel verändert wird, um die Hubhöhe zu verändern. Hierzu kann der Kurvenfolger beispielsweise über Keile oder Schrauben an dem Schmiedearm oder an dem Schmiedesattel verlagert werden. Auch ist es denkbar, den Schmiedesattel an sich über entsprechende Verstellmittel näher zu der Durchlaufachse hin oder weiter von dieser weg zu verlagern, um auf diese Weise die Hubhöhe zu verändern. Letzteres mag möglicherweise die Länge des Hubweges nicht beeinflusst, was jedoch, wenn Werkstücke mit kleinerem Durchmesser zu schmieden sind, auch unkritisch ist.
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Ebenso ist es denkbar, die Kurvenbahn selbst veränderbar auszugestalten, was beispielsweise durch Exzenterstücke, die in oder an dem Antriebskörper vorgesehen sind und durch welche die Kurvenbahn verändert werden kann, wenn diese Exzenterstücke verlagert werden, geschehen kann. Gegebenenfalls werden die Exzenterstücke untereinander durch eine ringartige Anordnung gekoppelt, sodass jeweils sichergestellt ist, dass die Kurvenbahn für jeden der Schmiedesättel bzw. für sämtliche Periodizitäten der Kurvenbahn in gleichem Maß verändert wird.
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Letztlich spielt es keinerlei Rolle, auf welche Weise die Rotationsbewegung zwischen dem Antriebskörper und dem Lagerkörper bzw. auf welche Weise der Antrieb des Antriebskörpers realisiert ist. So ist es prinzipiell denkbar, dass hier ein hydromotorischer, ein pneumatischer oder ein elektromotorischer Antrieb zur Anwendung kommt. Falls ein hydromotorischer Antrieb genutzt werden soll, wären theoretisch auch die hydraulisch angetriebenen Pressstempel herkömmlicher Schmiedepressen dementsprechend nutzbar. Nach wie vor würde jedoch von einer mechanischen Schmiedepresse die Rede sein, da letztlich die Schmiedesättel von dem Antriebskörper über eine mechanische Wechselwirkung angetrieben sind.
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Gegebenenfalls können auch zwei Antriebskörper vorgesehen sein, welche beispielsweise gegenläufig angetrieben sind, was dann ggf. für einen weiteren Satz entsprechend gelagerter Schmiedesättel oder aber für eine doppelt so hohe Schmiedefrequenz genutzt werden kann.
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Vorzugsweise ist der Antriebskörper über einen drehwirksamen Antrieb, beispielsweise über ein Antriebszahnrad angetrieben. Ein derartiger Drehantrieb ist konstruktiv besonders einfach umsetzbar und kann insbesondere über Motoren, beispielsweise über Elektromotoren, einfach realisiert werden.
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Entsprechend Anspruch 7 ist der Antrieb, wie beispielsweise ein entsprechendes Antriebszahnrad oder auch die Antriebswelle eines Antriebsmotors, gemeinsam mit wenigstens einem der Schmiedearme gelagert, was eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht, insbesondere da hierdurch die Zahl der Lager auf ein Minimum begrenzt werden kann.
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Eine Minimierung des baulichen Aufwands für die Lagerungen kann auch gewährleistet werden, da der jeweilige Schmiedearm entsprechend Anspruch 1 auf einer Lagerachse gelagert ist und auf dieser Lagerachse auch ein Antrieb für die Rotationsbewegung des Lagerkörpers zu dem Antriebskörper gelagert ist, wobei in diesem Zusammenhang ganz unabhängig hiervon betont sei, dass es bei dieser Rotationsbewegung nicht darauf ankommt, ob sich der Lagerkörper oder der Antriebskörper rotierend bewegt und der andere der beiden Körper still steht.
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Vorzugsweise rotiert der Antriebskörper um die Durchlaufachse, was eine besonders kompakte Ausgestaltung ermöglicht. Insbesondere kann dann der Lagerkörper ortsfest bzw. nicht rotierend verbleiben, was ebenfalls zu einer kompakten Ausgestaltung beiträgt, da dann die Lager nicht mit rotieren müssen.
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Ist der Antriebskörper in Bezug auf die Durchlaufachse axial auf Höhe des Schmiedesattels angeordnet, so wirken die von dem Antriebskörper zum Treiben der Schmiedesättel aufgebrachten Kräfte unmittelbar nach radial innen, was hinsichtlich der Schmiedekräfte besonders wirksam ist. Insbesondere lassen sich durch eine derartige Anordnung des Antriebskörpers in Bezug auf den jeweiligen Schmiedesattel axiale Momente, also Momente, wie beispielsweise Kippmomente, entlang der Durchlaufachse, die von den Schmiedearmen oder von sonstigen Baugruppen, wie beispielsweise den zugehörigen Lagern aufgenommen werden müssen, vermeiden.
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Vorzugsweise ist der Schmiedearm in Bezug auf die Durchlaufachse axial vor- oder hinter dem jeweiligen Schmiedesattel angeordnet, sodass genügend Bauraum für den Antriebskörper verbleibt, um möglichst unmittelbar in Richtung der Durchlaufachse auf die Schmiedesättel wirken zu können. Auch verbleibt genügend Bauraum, dass die Schmiedearme ausreichend stabil ausgebildet und dementsprechend stabil gelagert werden können. Eine entsprechende Anordnung der Schmiedearme axial vor oder hinter dem Schmiedesattel ist insbesondere im Zusammenspiel mit einer Kurvenbahn-Kurvenfolge-Anordnung, über welche der Antriebskörper den oder die Schmiedesättel antreibt, von Vorteil, da dann auch die Kurvenbahn bzw. der Kurvenfolger jeweils auf axialer Höhe der Schmiedesättel vorgesehen sein können, sodass die entsprechenden Kräfte möglichst unmittelbar radial wirken können.
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Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
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Ebenso versteht es sich, dass der Begriff „Schmiedemaschine“ vorliegend auch Schmiedevorrichtungen umfasst.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
- 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Schmiedemaschine;
- 2 eine Detailansicht der dargestellten Schmiedemaschinen; und
- 3 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Schmiedemaschine.
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Die in den Figuren dargestellten Schmiedemaschinen 10 weisen jeweils eine senkrecht zur Zeichenebene gerichtete Durchlaufachse 12 auf, entlang welcher ein Werkstück 14 durch die Schmiedesättel 16 aufweisende Schmiedemaschinen 10 gefördert werden kann. Hierzu dienen vorliegend nicht dargestellte Halte- und Fördervorrichtungen, die jedoch hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt sind und die auch geeignet sind, das Werkstück 14 nach Bedarf um die Durchlaufachse 12 zu drehen, um dessen Ausrichtung in Bezug auf die Schmiedesättel 16 der Schmiedemaschine 10 ändern zu können.
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Die Schmiedemaschinen 10 weisen einen Lagerkörper 18 auf, in welchem einerseits ein Antriebskörper 20 rotierbar gelagert ist und in welchem andererseits Schmiedearme 22 gelagert sind.
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Hierbei weisen die Schmiedearme 24 jeweils Kurvenfolger 26 auf, welcher einer Kurvenbahn 24, die an dem Antriebskörper 20 ausgebildet ist, folgen können. Hierbei ziehen nicht dargestellte Federn die Schmiedearme 22 nach radial außen gegen die Kurvenbahn 24 bzw. gegen den Antriebskörper 20, sodass die Kurvenfolger 26 der Kurve gezielt folgen und einer Hubbewegung der Schmiedesättel 16 dienen können, wenn der Antriebskörper 20 in Bezug auf den Lagerkörper 18 rotiert.
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Dementsprechend sind die Schmiedesättel 16 über eine Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung 32 durch den Antriebskörper 20 angetrieben.
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Die Schmiedearme 22 sind über Lager 34 in dem Lagerkörper 18 gelagert.
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Hierbei bilden diese Lager 34 bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 jeweils Lagerachsen 28, auf welchen auch Antriebe 30 für den Antriebskörper 20 zu finden sind. Dabei sind die Antriebe 30 einerseits mit Antriebszahnrädern 36 verbunden, welche ebenfalls über die Lager 34 in den Lagerkörper 18 gelagert sind und koaxial zur Lagerachse 28 laufen. Diese Antriebszahnräder 36 kämmen mit einem Antriebskörperzahnrad 38, sodass auf diese Weise der Antriebskörper 20 über die Antriebszahnräder 36 angetrieben werden kann.
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Die Antriebe 30 umfassen darüber hinaus Elektromotoren, welche ebenfalls auf der Lagerachse 28 sitzen und deren Antriebswellen ebenfalls in den Lagern 34 gelagert sind. Bei vorliegenden Ausführungsbeispiel tragen die Elektromotoren jeweils noch geeignete Vorsatzgetriebe, bevor deren Drehmoment auf die Lagerachse 28 geführt wird. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen hier auch andere Antriebsarten und Übersetzungsarten zur Anwendung kommen können.
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Durch die Elektromotoren, welche ihren symmetrischen Anordnung der Symmetrie der Schmiedesättel 16 entsprechen, kann ein sehr gleichförmiger Antrieb des Antriebskörpers 20 sowie eine sehr gleichförmige Lagerung desselben gewährleistet werden. Letztere Lagerung ist insbesondere durch die Antriebszahnräder 36 bedingt, während der gleichmäßige Antrieb durch die Elektromotoren erfolgt. Gegebenenfalls kann jedoch auch eine andere Lagerung des Antriebskörpers 20 vorgesehen sein, beispielsweise in einer Ausnehmung des Lagerkörpers 18, wie dieses auch hier bei diesem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergänzend vorgesehen ist.
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Dieses ermöglicht dann einen Verzicht auf einen Teil der Antriebe, wenn ein sehr extrem gleichförmiger Antrieb nicht zwingend notwendig erscheint.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Antrieb 30 über ein Zahnstangengestell 40, dessen Zahnstangen jeweils mit einem von zwei koaxial zur Durchlaufachse 12 angeordneten Antriebskörpern 20 kämmen. Naturgemäß liegen die koaxial zur Durchlaufachse 12 angeordneten Antriebskörpern 20 axial auf unterschiedlicher Höhe, so dass auch die zugehörigen Zahnstangen auf axial unterschiedlicher Höhe liegen. Dementsprechend greift eine der Zahnstangen an einem der Antriebskörper 20 von der rechten Seite und die andere der Zahnstangen an dem anderen der Antriebskörper 20 von der linken Seite an, so dass die Antriebskörper gegensinnig drehen. Dieses bedingt eine doppelte Frequenz der Schmiedesättel 16 in Bezug auf die Rotation eines einzelnen Antriebskörpers 20, wobei die Relativbewegung des Zahnstangengestells 40 zu dem Lagerkörper 18 beispielsweise durch eine herkömmliche Schmiedepresse bzw. Schmiedemaschine angetrieben werden kann, wobei erstere dann, je nach konkreter Ausgestaltung der Antriebskörper 20 bzw. der Kraft- und Wegübersetzung über das Zahnstangengestell 40 bis zu den Schmiedesätteln 16, ggf. auch eher hämmernd als pressend schmieden kann. Hierbei versteht es sich, dass in abweichender Ausführungsform jeder andere geeignete Antrieb, welcher einen Radialhub zwischen den Zahnstangengestell 40 und dem Lagerkörper 18 erzeugen kann, diesbezüglich zur Anwendung kommen kann.
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Um die Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung 32 in Bezug auf die Hubhöhe der Schmiedesättel 16 zu verändern, sind, wie in 2 dargestellt, bei den in 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen Exzenterstücke 42 mittels Schrauben 44 an den Antriebskörpern 20 angeordnet, welche entlang einer Kurve exzentrisch verstellt werden können, was eine entsprechende Veränderung der Kurvenbahn 24 bedingt. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch die Kurvenfolger 26 bzw. die Schmiedesattel 16 verstellbar ausgebildet sein können, was beispielsweise über Keilverbindungen geschehen kann, um die Hubhöhe entsprechend anpassen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schmiedemaschine
- 12
- Durchlaufachse
- 14
- Werkstück
- 16
- Schmiedesattel
- 18
- Lagerkörper
- 20
- Antriebskörper
- 22
- Schmiedearm
- 24
- Kurvenbahn
- 26
- Kurvenfolger
- 28
- Lagerachse
- 30
- Antrieb
- 32
- Kurvenbahn-Kurvenfolger-Anordnung
- 34
- Lager
- 36
- Antriebszahnrad
- 38
- Antriebskörperzahnrad
- 40
- Zahnstangengestell
- 42
- Exzenterstück
- 44
- Schraube
