DE102022122301A1 - Mehrteiliges Maschinengestell für eine Schmiedemaschine - Google Patents

Abstract

Mehrteiliges Maschinengestell für eine, vorzugsweise schlagende, Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer (10), zum Schmieden von Werkstücken,
a) umfassend wenigstens zwei vorgefertigte, voneinander separat ausgebildete Gestellteile (14, 15, 16), die in wenigstens einem oder wenigstens zwei Abstützbereichen (65, 66) aneinander anliegen und gegenseitig abgestützt sind und mittels Vorspannmitteln, vorzugsweise wenigstens einem Drahtseil, gegeneinander mit einer eingestellten oder einstellbaren Vorspannung vorgespannt und dadurch in dem oder den Abstützbereich(en) (65, 66) aufeinander gepresst sind und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind,
b) bei dem in dem Abstützbereich oder wenigstens einem oder jedem der wenigstens zwei Abstützbereiche (65, 66) zwischen zwei Gestellteilen wenigstens zwei Paare von aneinander anliegenden Abstützflächen (45A und 55A, 45B und 55B, 46A und 56A, 46B und 56B) gebildet sind, die durch dazwischen angeordnete Freiflächen (45C und 55C, 46D und 56D) getrennt sind, zwischen denen ein Zwischenraum gebildet ist,
c) wobei der oder die Abstützbereich(e) oder die wenigstens zwei Paare von Abstützflächen in dem oder den zugehörigen Abstützbereich(en) eine formschlüssige und/oder selbstpositionierende Verbindung darstellen oder bewirken.

Description

• Die Erfindung betrifft ein mehrteiliges Maschinengestell für eine Umformmaschine zum Umformen von Werkstücken, insbesondere für eine, vorzugsqweise schlagende-Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer, zum Schmieden von Werkstücken. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Umformmaschine zum Umformen von Werkstücken, insbesondere eine Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer, zum Schmieden von Werkstücken.
• Das Schmieden von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, beispielsweise Eisen-, Stahl- oder Aluminiumwerkstoffen, wird üblicherweise bei relativ hohen Temperaturen durchgeführt. Zu den schmiedbaren Werkstoffen zählen grundsätzlich alle knetbaren Metalle und Metalllegierungen. Dabei kann es sich sowohl um eisenhaltige Werkstoffe und Legierungen wie Gusseisen oder Stähle, als auch um nicht-eisenhaltige Metalle, wie Magnesium, Aluminium, Titan, Kupfer, Nickel, Vanadium und Wolfram und Legierungen daraus handeln. Durch die hohen Schmiedetemperaturen wird die erforderliche Umformbarkeit des Werkstücks und Fließfähigkeit des Werkstoffes erreicht. Die beim Schmieden üblicherweise auftretenden Temperaturen betragen bei einer Halbwarmumformung zwischen 550°C und 750°C und liegen bei einer sogenannten Warmumformung oberhalb 900°C abhängig vom geschmiedeten Werkstoff. Bei einer sogenannten Kaltumformung im Bereich der Raumtemperatur liegt üblicherweise die zum Umformen erforderliche Umformbarkeit oder Fließfähigkeit des Werkstoffes bereits ohne Erwärmung vor, beispielsweise bei metallischen Blechen.
• Zum Schmieden von massiven metallenen Schmiedeteilen (Massivumformung) sind verschiedene Umformmaschinen bekannt, darunter schlagende Umformmaschinen wie Schmiedehämmer und schlagende Schmiedepressen wie Spindelpressen. Zumindest ein Stößel bzw. Bär mit einem ersten Umformwerkzeug der Umformmaschine wird von einem Antrieb angetrieben und relativ zu einem zweiten Umformwerkzeug der Umformmaschine meist geradlinig aufeinander zu und voneinander bewegt. Zwischen den Umformwerkzeugen wird das in einem Arbeitsbereich befindliche Werkstück durch Einbringen von Umformkräften und/oder Umformenergie geschmiedet. Solche Umformmaschinen arbeiten in der Regel zyklisch. Beim Gesenkschmieden werden formgebende Gesenke als Umformwerkzeuge verwendet, in deren Kavitäten oder Gravuren das Material des Werkstückes hineinfließt.
• Die Umformmaschine weist ein Maschinengestell (oder: Maschinenrahmen) auf, das in der Regel, insbesondere bei einem Schmiedehammer oder einer Schmiedepresse wie einer Spindelpresse, eine Gestellbasis (oder: Gestellunterteil), auf der sich ein unteres Umformwerkzeug befindet, und einen oder zwei oder vier von der Gestellbasis nach oben ragende oder sich nach oben erstreckende Ständer, an denen der Stößel oder Bär mit dem oberen Umformwerkzeug geführt ist, umfasst. Die Gestellbasis nennt man bei einem Schmiedehammer auch Schabotte und bei einer Schmiedepresse auch Pressentisch. Das Gestell kann insbesondere U-förmig oder C-förmig, also in Form eines nach einer Seite offenen Rahmens, oder auch O-förmig, also in Form eines geschlossenen Rahmens, ausgebildet sein. An der Oberseite der Ständer ist ein Kopfteil, auch Traverse oder Querhaupt genannt, vorgesehen, das den Antrieb für den Stößel oder Bär, beispielsweise einen hydraulischen und/oder elektrischen Antrieb, umfasst. Das Kopfteil kann als getrenntes oder auch im Gestell integriertes Bauteil vorgesehen sein. Von der Firma Lasco Umformtechnik GmbH sind seit vielen Jahren hydraulische Schmiedehämmer wie die hydraulischen Oberdruckhämmer Lasco HO-U (https://www.lasco.com/images/pdfs/prospekte/de/UT_Hydraulische_Schmiedehaemmer_2012_D.pdf) oder die hydraulischen Gegenschlaghämmer Lasco GH und auch Lasco Spindelpressen SPP oder SPR auf dem Markt.
• Das Maschinengestell der Umformmaschine kann einteilig ausgebildet sein, d.h. Gestellbasis und Ständer und ggf. auch das Kopfteil sind aus dem gleichen Material und oder in einem zusammenhängenden Stück oder integral hergestellt oder gebildet. Das einteilige Gestell hat zwar eine hohe Festigkeit, hat aber auch den Nachteil, dass die Herstellung, der Transport und die Montage des großen und schweren Gestells aufwendiger sind.
• In einer anderen bekannten Ausführung ist das Maschinengestell der Umformmaschine aus mehreren Teilen gebildet. Ein solches mehrteiliges Gestell umfasst meist die Gestellbasis als ein Gestellteil und die Ständer als separate weitere Gestellteile und ist somit, gerade bei größeren Umformmaschinen, in den einzelnen Teilen leichter herstellbar und mit weniger Aufwand zum Aufstellort transportierbar, wobei die Teile dann vor Ort zu dem Gestell zusammengesetzt werden. Bei einem mehrteiligen Maschinengestell nach dem Stand der Technik sind die Ständer und die Gestellbasis mittels auf Zug belasteten Zugankern verbunden und gegeneinander auf Druck vorgespannt. Die Zuganker und ihre Zugvorspannung sind zum Verringern eines Abhebens zwischen den einzelnen Gestellteilen während des Umformvorganges vorgesehen, da ein solches Abheben zu einem Verschleiß an der Verbindungstelle führt. Zuganker sind massive Bolzen oder Stangen aus Stahl mit vergleichsweise großem Querschnitt, an deren Enden Außengewinde ausgebildet sind. Auf diese Außengewinde werden Spannmuttern zum Vorspannen der Bolzen oder Stangen aufgeschraubt, wobei der Schraubmuttern dann an Gegenflächen oder Lagerflächen an den zu verschraubenden Teilen anliegen oder gelagert sind. Die maximale Zugfestigkeit der in den Umformmaschinen verwendeten Zuganker liegt üblicherweise bei etwa 150 bis maximal 500 N/mm². Zum Schutz der Zuganker vor Überlastung werden häufig auch Federelemente eingesetzt.
• Nicht im Zusammenhang mit Gestellen von Umform- oder Schmiedemaschinen, sondern in Anwendungen wie dem Brückenbau oder bei Seilbahnen sind Drahtseile bekannt, die aus einer Vielzahl von miteinander gemeinsam geführten Drähten aus einem metallischen Werkstoff, meistens aus Stahl, gebildet sind. Drahtseile sind in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise in der DIN EN 12385 beschrieben. Ein Drahtseil wird in der Regel aus einzelnen Litzen gebildet, in denen jeweils eine Mehrzahl von Drähten verdreht oder in einer helikalen Anordnung verschlungen sind, meistens um eine zentrale Einlage. Die Litzen mit jeweils mehreren Drähten werden nun häufig ebenfalls miteinander verdreht oder helikal verschlungen, meist um eine zentrale Seele und in der Regel durch sogenanntes Schlagen (geschlagenes Seil) oder seltener auch durch Flechten (geflochtenes Seil). Geschlagene Seile erlauben ein Biegen und Umlenken des Seils ohne Brechen und werden deshalb auch zum Beispiel bei Seilbahnen verwendet. Die Verdrehrichtung oder der Umlaufsinn der helikalen Anordnung der einzelnen Drähte in den Litzen und der Litzen in dem Seil kann nun gleich sein, insbesondere in sogenannten Gleichschlagseilen, oder auch vorteilhafterweise entgegengesetzt sein, insbesondere in sogenannten Gegenschlagseilen, . Bei Tragseilen für Hängebrücken sind die Drähte oder Litzen oft auch parallel zueinander geführt und zusammengepresst. Die Drähte können durch Kaltziehen hergestellt sein und beschichtet sein. Es können Drähte oder Litzen unterschiedlicher Durchmesser miteinander zu einem Seil kombiniert werden. Außer Stahl können auch andere Werkstoffe in das Drahtseil eingebunden werden, beispielsweise hochzugfeste Kunststofffasern oder Einlagen oder Ummantelungen. Die Tragkraft und Zugbelastbarkeit von Drahtseilen ist sehr unterschiedlich und abhängig von Aufbau, Seildurchmesser und den verwendeten Materialien. So ist die Mindestbruchkraft eines Drahtseils annähernd gleich dem Produkt aus der durch den Außendurchmesser bestimmten Querschnittsfläche des Seils, dem Füllfaktor (der die Ausfüllung des gesamten Querschnitts durch die einzelnen Litzenquerschnitte beschreibt), der Festigkeit des Materials, insbesondere Stahls, und einem von der Bauart des Seils abhängigen Verseilfaktor. Die Zugfestigkeit oder Zugbelastbarkeit oder maximale Zugspannung des Drahtseils entspricht dann der Mindestbruchkraft dividiert durch die Querschnittsfläche. Die Zug- oder Seilfestigkeit des Drahtseils ist etwas niedriger als die Summe der Zugfestigkeiten der einzelnen Litzen und liegt typischerweise in einem Wertebereich um ca. 2000 N/mm².
• Aus den Druckschriften DE 19 38 279 C und DE 22 39 147 A und DE 28 18 511 C2 und KR 10 2010 0087499 A und DE 10 2013 108 299 B4 sind auch mehrteilige Maschinengestelle mit Drahtseilen zur Verspannung von einzelnen Maschinengestellteilen für Pressen bekannt, nicht aber für Schmiedehämmer.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues mehrteiliges Gestell für eine Umformmaschine, insbesondere für eine Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer, zum Umformen, insbesondere Schmieden, von Werkstücken bereitzustellen. Das mehrteilige Gestell soll bevorzugt eine erhöhte Fertigungsgenauigkeit beim Umformen durch eine präzise Bewegung und Führung des Stößels bzw. Bären und des daran befindlichen Umformwerkzeugs ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird insbesondere durch das Maschinengestell (oder: Maschinenrahmen) gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
• Das mehrteilige Maschinengestell ist in Ausführungsfüormen gemäß der Erfindung oder gemäß Patentanspruch 1 für eine, vorzugsweise schlagende, Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer, zum Schmieden von Werkstücken vorgesehen und umfasst wenigstens zwei vorgefertigte, voneinander separat ausgebildete Gestellteile, die in wenigstens einem Abstützbereich oder (wenigstens zwei) Abstützbereichen aneinander anliegen und gegenseitig abgestützt sind und mittels Vorspannmitteln gegeneinander mit einer eingestellten oder einstellbaren Vorspannung vorgespannt und dadurch in dem oder den Abstützbereich(en) aufeinander gepresst sind und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
• Die Vorspannmittel umfassen bevorzugt wenigstens ein Drahtseil oder mehrere Drahtseile, können aber auch, alternativ oder zusätzlich, wenigstens einen oder mehrere Zuganker umfassen.
• Die mehrteile Ausbildung des Gestells ermöglicht die Kombination von Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien. Beispielsweise können weniger belastete Gestellteile wie die Ständer aus Grauguss und stärker belastete Gestellteile wie eine Gestellbasis oder Schabotte aus Stahlguss hergestellt sein. Schließlich ermöglicht die separate Ausbildung der Gestellteile einen einfachen Transport und eine leichte Montage.
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung oder gemäß Patentanspruch 1 sind in wenigstens einem der Abstützbereiche zwischen zwei Gestellteilen (oder: in dem zwei Gestellteile aneinander abgestützt sind) wenigstens zwei Paare von aneinander anliegenden Abstützflächen gebildet, die durch dazwischen angeordnete Freiflächen und einen zwischen den Freiflächen (den einander gegenüberliegenden Freiflächen der beiden verschiedenen Gestellteile) gebildeten oder liegenden Zwischenraum (zwischen den Gestellteilen) voneinander getrennt sind. Das diesen beiden Gestellteilen zugeordnete wenigstens eine Vorspannmittel, vorzugsweise wenigstens eine Drahtseil, verläuft bevorzugt durch den Zwischenraum und von den Paaren von Abstützflächen beabstandet und/oder zwischen den beiden Paaren von Abstützflächen hindurch.
• Mit anderen Worten sind gemäß einer Ausfpührungsfrom der Erfindung in wenigstens einem der Abstützbereiche zwischen zwei Gestellteilen wenigstens zwei (in zumindest einer Projektionsrichtung) voneinander beabstandete Teilabstützbereiche gebildet und das den beiden Gestellteilen zugeordnete wenigstes eine Vorspannmittel, vorzugsweise wenigstens eine Drahtseil, verläuft vorzugsweise zwischen diesen Teilabstützbereichen in einer Vorspannrichtung.
• In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung oder Patentanspruch 1 ist vorgesehen, dass der oder jeder Abstützbereich oder wenigstens einer der Abstützbereiche als Ganzes eine formschlüssige, selbstpositionierende (selbstzentrierende) und vorzugsweise nicht selbsthemmende Verbindung bildet (oder: bewirkt, darstellt) oder dass die Paare von Abstützflächen in dem zugehörigen Abstützbereich eine formschlüssige, selbstpositionierende und vorzugsweise nicht selbsthemmende Verbindung, vorzugsweise eine doppelte Keilspannung, bilden (oder: bewirken, darstellen).
• In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Abstützflächen flache Flächen und bilden vorzugsweise zumindest einen Teil oder Teilflächen eines regelmäßigen oder auch irregulären Polyeders, wenigstens teilweise einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes, oder auch eines Prismas, insbesondere mit V-förmigem Querschnitt oder in Form eines Satteldachs.
• Vorteilhafterweise sind die Abstützflächen in einem Abstützbereich zueinander komplementär, wobei vorzugsweise eine herausstehende oder konvexe Anordnung von Abstützflächen einer zurückweichenden oder konkaven Anordnung von Abstützflächen gegenüberliegt.
• Ferner kann an jedem Abstützbereich eine Fixierung mit jeweils einer Passfeder vorgesehen sein.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Paare von Abstützflächen jeweils nach oben gegenüber der Horizontalen geneigt.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Paar von Abstützflächen horizontal angeordnet und das andere Paar von Abstützflächen nach oben gegenüber der Horizontalen geneigt.
• In einer weiteren Ausführungsform ist ein drittes Paar von Abstützflächen vorgesehen, das insbesondere zwischen den Freiflächen oder dem Zwischenraum und einem anderen, vorzugsweise dem horizontal angeordneten, Paar von Abstützflächen angeordnet ist und vorzugsweise senkrecht ausgerichtet ist. Es kann in wenigstens einem Eckbereich oder Übergangsbereich des dritten Paares von Abstützflächen auch eine Freifläche oder ein Zwischenraum ausgebildet sein.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein außenliegendes Paar von Abstützflächen unter einem äußeren Neigungswinkel zum Kanal des Drahtseils oder zur Zugkraftrichtung im Drahtseil geneigt und ein innenliegendes Paar von Abstützflächen unter einem inneren Neigungswinkel zum Kanal des Drahtseils oder zur Zugkraftrichtung im Drahtseil geneigt. Die als Anpresskraft an dem jeweiligen Paar von Abstützflächen in Normalenrichtung wirkende Kraftkomponente entspricht bevorzugt betragsmäßig der Zugkraft im Drahtseil multipliziert mit dem Faktor Cosinus von 90° minus dem korrespondierenden Neigungswinkel- Vorzugsweise ist der innere Neigungswinkel gleich oder größer als der äußere Neigungswinkel gewählt und/oder der innere Neigungswinkel aus dem Intervall von 60° bis 100° gewählt und der äußeren Neigungswinkel aus dem Intervall von 30° bis 90° gewählt.
• Die Paare von Abstützflächen oder die Teilabstützbereiche sind in den bevorzugten Ausführungsformen disjunkt voneinander, also topologisch nirgends miteinander verbunden, können aber in einer speziellen Ausführungsform auch in Form einer umlaufenden oder topologisch ringförmigen Abstützfläche miteinander verbunden sein und derart einen Zwischenraum oder Freiflächen ohne Abstützung umschließen, beispielsweise in Form eines Trichters oder Konus oder einer Pyramide oder einer anderen rotationssymmetrischen Form. In dem oder durch den innenliegenden Zwischenraum verläuft nun vorzugsweise wieder das wenigstens eine Vorspannmittel, insbesondere Drahtseil, vorzugsweise unter einem einheitlichen oder auch variierenden Neigungswinkel zu den Abstützflächen. Es ist dann zwar dreidimensional gesehen nur ein umlaufendes oder topologisch ringförmig geschlossenes Paar von Abstützflächen vorgesehen. Dennoch sind auch hier in einer zweidimensionalen Projektion oder alternativ in einem Schnitt dennoch zwei Paare von Abstützflächen vorgesehen, zwischen denen bervorzugt das wenigstens eine Vorspannmittel verläuft oder angeordnet ist, weshalb auch eine solche Ausführungsfrom als zur Erfindung gehörig angesehen wird.
• Die Erfindung beruht in einer bevorzugten Ausführungsform auf der Überlegung, zur Verbindung der Teile des mehrteiligen Maschinengestells der Schmiedemaschine hochzugfeste Drahtseile zu verwenden. Drahtseile zum Tragen hoher Zugspannungen sind vor allem bei Hängebrücken und Seilbahnen bekannt, wie eingangs erwähnt wurde, und auch in der DIN EN 12385 normiert. Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beruht auf der empirischen und durch Simulationen gewonnenen Erkenntnis, dass die Verbindungen mittels der bewährten Zuganker als Vorspannmittel bei mehrteiligen Gestellen nur in begrenztem Maße stabil sind und sich beim Schlagen des Hammerbären die Ständer von der Schabotte immer noch geringfügig abheben. Dies hat den Nachteil, dass der Schlagwirkungsgrad zwischen schlagender und geschlagener Masse, d.h. zwischen Stößel bzw. Bär und Gestell, ungünstig verändert wird. Weiterhin wird die Genauigkeit der Führung des Stößels bzw. Bären im Gestell begrenzt. Außerdem hat dies einen gewissen Verschleiß an den Trennflächen zwischen den Ständern und der Schabotte zur Folge. Eine noch stärkere Vorspannung scheitert jedoch an der begrenzten Zugbelastbarkeit der Zuganker bei dem vorhandenen Bauraum.
• Drahtseile können jedoch mit einer wesentlich höheren Zugspannung oder bei gleichem Querschnitt mit einer deutlich höheren Zugkraft gespannt werden als massive Zuganker, so dass die Anpressung von Gestellteilen wie Schabotte und Ständern des Maschinengestells und damit die Steifigkeit des Gestells deutlich erhöht werden und folglich die Bildung von Lücken an den Abstützflächen der Gestellteile in der Regel sogar ganz vermieden werden. Die Vorspannung mit Drahtseilen ermöglicht, mit anderen Worten, eine besonders stabile Verbindung zwischen den Gestellteilen. Das Gestell ist mit den Drahtseilen derart fest vorgespannt, dass es sich praktisch wie ein einteiliges Gestell verhält. Diese Verbindung ist stabil genug, dass beim Schlagen eines Schlagwerkzeugs die Gestellteile nicht voneinander abheben. Dies gewährleistet, dass der erforderliche Schlagwirkungsgrad erreicht wird. Die Drahtseile ermöglichen eine sehr hohe Zugspannung. Die Drahtseile gewährleisten, dass die Verbindungen während des Schlages geschlossen bleiben. Außerdem ist für das Verspannen durch die Drahtseile nur ein relativ kleiner Bauraum erforderlich.
• Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Drahtseilen gegenüber Zugankern ist der deutlich reduzierte Montageraum für den Einbau der Verspannmittel, da die Drahtseile einzeln und in gebogener Gestalt platzsparend eingeführt werden können, während für den Ein- und Ausbau der Zuganker mindestens die doppelte Höhe des Gestells Montageraum unter dem Kranhaken benötigt wird. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass die Drahtseile im Gegensatz zu den Zugankern keine Verdrehsicherung benötigen, da sie gegenüber Torsion und auch Erschütterungen unempfindlich sind. Ferner ist bei dem mehrteiligen Maschinengestell gemäß der Erfindung sogar, sofern gewünscht, keine Querverbindung zwischen den Ständern mehr notwendig.
• Oben und unten sind in der vorliegenden Anmeldung in Richtung der Schwerkraft oder Erdgravitation definiert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zugspannung in dem oder jedem Drahtseil auf mindestens 600 N/mm² oder mindestens 800 N/mm² oder mindestens 1000 N/mm² eingestellt und/oder ist die Zugkraft in dem oder jedem Drahtseil zwischen 2 MN und 15 MN und vorzugsweise zwischen 7 MN und 12 MN eingestellt.
• Der Aufbau der Drahtseile wird insbesondere abhängig von der gewünschten Zugfestigkeit, dem zur Verfügung stehenden Querschnitt und dem Verlauf des Führungskanals im Gestell gewählt. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jedes Drahtseil nach der Norm DIN EN 12385 ausgebildet und/oder umfasst jedes Drahtseil eine vorgegebene Anzahl, insbesondere 3 bis 80, von Litzen, die vorzugsweise miteinander verdreht sind, insbesondere um eine zentrale Seele und/oder in einer helikalen Form, beispielsweise mit einem Steigungswinkel zwischen 10° und 20°. Die Litzen sind bevorzugt gemäß der Norm EN 10138-3 ausgebildet und/oder umfassen mehrere, insbesondere 3 bis 245, vorzugsweise 7 bis 19, einzelne Drähte, wobei die Drähte vorzugsweise verdreht sind, insbesondere um eine zentrale Einlage der Litze.
• In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens eines oder jedes Drahtseil in einem durchgehenden Kanal in dem Maschinengestell geführt. Bevorzugt verläuft wenigstens ein durchgehender Kanal und das darin geführte Drahtseil nur durch zwei Gestellteile. Alternativ oder zusätzlich verläuft vorzugsweise wenigstens ein durchgehender Kanal und das darin geführte Drahtseil durch drei Gestellteile.
• Die Gestellteile weisen bevorzugt jeweils wenigstens einen Teilkanal auf, wobei wenigstens ein Teilkanal eines Gestellteils mit jeweils wenigstens einem Teilkanal eines der anderen Gestellteile verbunden ist und aus den miteinander verbundenen Teilkanälen der durchgehende Kanal für das Drahtseil gebildet ist.
• In einer Ausführungsform ist ein, insbesondere U-förmiger oder gekrümmter, Teilkanal in einem Gestellteil an seinen beiden Enden mit jeweils einem Teilkanal jeweils eines weiteren Gestellteils verbunden und bildet mit diesen beiden Teilkanälen einen durchgehenden Kanal für ein Drahtseil und verläuft vorzugsweise teilweise unterhalb einer Aufnahme für ein Umformwerkzeug.
• In einer weiteren Ausführungsform können sich die durchgehenden Kanäle oder Teilkanäle zweier verschiedener Drahtseile innerhalb eines Gestellteils kreuzen, vorzugsweise teilweise unterhalb einer Aufnahme für ein Umformwerkzeug, und/oder von einer Seite des Gestells zu einer entgegengesetzten Seite des Gestells verlaufen.
• Die Teilkanäle können insbesondere geradlinig zueinander angeordnet sein oder einen geraden durchgehenden Kanal bilden und/oder vertikal oder zur Vertikalen geneigt verlaufen.
• In einer weiteren Ausführungsform ist bei wenigstens einem Drahtseil ein in einem Teilkanal geführter Drahtseilabschnitt mit einer Anzahl von Litzen in einem Verzweiger in wenigstens zwei in jeweils einem zugehörigen Teilkanal geführte Teilseile mit aufgeteilter verringerter Zahl von Litzen aufgeteilt.
• In einer Ausführungsform sind als separate Gestellteile eine Gestellbasis und wenigstens ein, zwei oder vier separat ausgebildete(r) und sich vorzugsweise von der Gestellbasis im Wesentlichen nach oben erstreckende(r) Ständer vorgesehen.
• Es kann nun ein, insbesondere U-förmiger, innerer Kanal in der Gestellbasis an seinen beiden Enden mit jeweils einem inneren Kanal in einem oder zwei Ständern verbunden sein und einen durchgehenden Kanal bilden und die Enden des in diesem durchgehenden Kanal geführten Drahtseils können jeweils an oder in dem oder den Ständer(n) liegen.
• Es können ferner wenigstens zwei innere Kanäle in der Gestellbasis mit einem inneren Kanal in einem oder zwei Ständern und ggf. in einer Traverse einen durchgehenden Kanal bilden und die Enden des in diesem durchgehenden Kanal geführten Drahtseils jeweils an oder in der Gestellbasis liegen.
• In einer bevorzugten Ausführungsform resultiert die Vorspannung der Gestellteile gegeneinander im Abstützbereich in Betrag und Richtung aus der Zugspannung im zugehörigen wenigstens einen Drahtseil oder Vorspannmittel und dessen Verlauf oder dem Verlauf des zusammenhängenden Kanals und den daraus resultierenden vertikalen und horizontalen Zugspannungskomponenten. Bevorzugt liegt das Verhältnis aus horizontaler Zugspannungskomponente und vertikaler Zugspannungskomponente im Drahtseil über dessen Verlauf in einem Bereich von 0 % bis 80 % und im Abstützbereich bevorzugt zwischen 0 % und 50 %.
• In einer weiteren Ausführungsform verläuft wenigstens ein Drahtseil oder der zusammenhängende Kanal für das Drahtseil zumindest im Abstützbereich im Wesentlich vertikal oder unter einem Winkel oder schräg zur Vertikalen.
• Besonders zweckmäßig sind Vorspannmittel, die wenigstens eine Spannvorrichtung an jedem Drahtseil, insbesondere dessen Seilende, zum Spannen und Erzeugen der Zugspannung in dem Drahtseil umfassen, vorzugsweise an jedem Ende jedes Drahtseiles jeweils eine Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung kann das zugehörige Drahtseil umschließen und bevorzugt am entsprechenden Ende des durchgehenden Kanals eingespannt, gekontert oder zur kraftschlüssigen Anlage am Gestellteil gebracht sein. Vorzugsweise ist ein nach außen offener Aufnahmeraum in dem Gestellteil für die Aufnahme von Drahtseilende und zugehöriger Spannvorrichtung vorgesehen.
• Wenigstens eine Spannvorrichtung weist bevorzugt einen Ankerblock und eine Vielzahl Klemmbacken auf, wobei die Klemmbacken bevorzugt als konische Hülsen ausgebildet sind und jeweils eine Litze des Drahtseils umschließen, und wobei vorzugsweise der Ankerblock eine Vielzahl paralleler konischer Bohrungen zum Aufnehmen der Klemmbacken aufweist. Die Spannvorrichtung kann auch einen Einpressstutzen mit einem breiten und einem schmalen Ende aufweisen, wobei das schmale Ende des Einpressstutzens zum Kanal hin angeordnet ist und das breite Ende des Einpressstutzens kraftschlüssig am Ankerblock anliegt, und wobei vorzugsweise der Einpressstutzen Querrippen aufweist, die den Einpressstutzen in Umfangsrichtung umschließen.
• Eine Umformmaschine zum Umformen von Werkstücken, insbesondere Schmiedemaschine, vorzugsweise Schmiedehammer, zum Schmieden von Werkstücken, umfasst in einer Ausführungsform ein mehrteiliges Maschinengestell gemäß der Erfindung und einen an wenigstens einem Gestellteil, insbesondere Ständer, des Maschinengestells geführten und auf die Gestellbasis zu oder von der Gestellbasis weg bewegbaren Werkzeugträger, insbesondere Bär, an dem wenigstens ein erstes Umformwerkzeug angeordnet ist, und wenigstens ein an einem weiteren Gestellteil, insbesondere einer Gestellbasis oder Schabotte, vorzugsweise auf einem auf einer Aufnahme der Gestellbasis angeordneten Amboss oder Einsatzblock angeordnetes, zweites Umformwerkzeug.
• Die Umformmaschine kann auch wenigstens eine Traverse aufweisen, die die Ständer an einer von der Gestellbasis abgewandten Seite verbindet, wobei an der Traverse wenigstens ein Antrieb für den Bär vorgesehen ist.
• Bevorzugt ist jeder Abstützbereich zwischen der Gestellbasis und dem oder den Ständer(n) oberhalb zumindest der Auflagefläche oder von Befestigungskeilen des Ambosses oder Einsatzblockes, vorzugsweise oberhalb des gesamten Ambosses, angeordnet.
• Das oder eines der gegenüber der Horizontalen geneigte nach oben geneigte(n) Paar(e) ist von Abstützflächen an einer dem zweiten Umformwerkzeug zugewandten Innenseite des Gestells angeordnet.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung:
• 1 einen Schmiedehammer als Umformmaschine mit einem mehrteiligen Gestell gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Vorderansicht,
• 2 das Gestell für den Schmiedehammer gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht,
• 3 das Gestell gemäß 2 in einer teilweisen Schnittdarstellung,
• 4 ein Gestell für einen Schmiedehammer gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer teilweisen Schnittdarstellung,
• 5 eine Spannvorrichtung für ein Drahtseil für ein Gestell gemäß der Erfindung in einer Schnittdarstellung,
• 6 ein Gestell für einen Schmiedehammer gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung in einer teilweisen Schnittdarstellung,
• 7 ein Gestell für einen Schmiedehammer gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht,
• 8 ein Gestell für einen Schmiedehammer gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung in einer teilweisen Schnittdarstellung,
• 9 ein Gestell für einen Schmiedehammer gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht,
• 10 eine Ausführungsform eines Abstützbereichs zwischen einem Ständer und einer Schabotte eines Schmiedehammers gemäß der Erfindung in einer Vorderansicht und
• 11 eine weitere Ausführungsform eines Abstützbereichs zwischen einem Ständer und einer Schabotte eines Schmiedehammers gemäß der Erfindung in einer Vorderansicht.
• Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 11 mit denselben Bezugszeichen versehen.
• In den Ausführungsbeispielen ist als Umformmaschine 10 zum Schmieden von metallischen, in der Regel massiven, Werkstücken ein Schmiedehammer offenbart.
• Ein mehrteiliges Maschinengestell gemäß der Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung in einem Schmiedehammer beschränkt, sondern kann auch für andere Umformmaschinen, insbesondere Schmiedemaschinen, verwendet werden, beispielsweise hydraulische Pressmaschinen oder elektromotorische Pressen wie Spindelpressen oder Linearantriebspressen oder Elektrostauchmaschinen oder auch Walzmaschinen, prinzipiell aber auch für Kalksandsteinpressen.
• In den gezeigten Ausführungsbeispielen umfasst der Schmiedehammer als Umformmaschine 10, wie beispielsweise in 1 dargestellt, ein mehrteiliges Gestell (oder: Maschinengestell) 12, eine Traverse (oder: Maschinenkopf, Kopfstück) 21 oberhalb des Gestells 12, einen an dem Gestell 12 geführten Bär (oder: Stößel) 26 (oder allgemein: einen ersten Werkzeugträger) und einen auf einem auf dem Gestell 12 angeordneten, hier in einer Aufnahme 41 in dem Gestell 12 befestigten, insbesondere mittels nicht dargestellter Keile verkeilten, Amboss (oder: Einsatzblock) 30 (oder allgemein: zweiten Werkzeugträger).
• An dem Bären (bzw. Stößel) 26 ist ein oberes Umformwerkzeug (oder: Gesenk) 24 angebracht ist. Der Bär (bzw. Stößel) 26 mit dem oberen Umformwerkzeug 24 ist durch ein Antriebssystem 22, das an der Traverse 21 vorgesehen ist, auf und ab bewegbar. Das Antriebssystem 22 kann insbesondere ein hydraulisches und/oder elektromotorisches Antriebssystem sein.
• An dem Amboss 30 ist ein unteres Umformwerkzeug 28 angebracht. Die Umformwerkzeuge 24 und 28 sind an die gewünschte Form des metallischen Werkstücks angepasst, welches durch die schlagende Umformung bei der Abwärtsbewegung des Bären 26 zwischen den Umformwerkzeugen 24 und 28 umgeformt oder geschmiedet wird. Seitlich vom Gestell 12 ist eine Bedieneinrichtung eines Kontrollsystems 77 gezeigt.
• Ausführungsbeispiele des Gestells 12 des Schmiedehammers gemäß 1 sind auch in den 2 bis 4 näher dargestellt.
• Das Gestell 12 umfasst mehrere Gestellteile, insbesondere eine Schabotte 14 als erstes Gestellteil und zwei Ständer 15 und 16 als weitere Gestellteile. Vorzugsweise steht das Gestell 12, insbesondere die Schabotte 14, auf einer Basis 11, die in einem Fundament 13 verankert ist. Gegebenenfalls könnte auch eine nicht dargestellte Zusatzschabotte vorgesehen sein, die z.B. in hochdynamischem Beton gegossen sein könnte.
• Die Schabotte 14 und die beiden Ständer 15 und 16 sind als separate Bauteile ausgebildet. Die Ständer 15 und 16 sind in zugehörigen Abstützbereichen (oder: Verbindungsbereichen, Trennebenen) 65 und 66 auf der Schabotte 14 abgestützt. Die separate Ausbildung dieser Bauteile und die entsprechende Mehrteiligkeit des Gestells 12 ermöglichen eine modulare Bauweise und auch die Kombination unterschiedlicher Materialien. Beispielsweise kann die Schabotte 14, die größere Umformkräfte und Spannungen aushalten muss, aus Stahlguss oder hochfestem Stahl gebildet sein, und die Ständer 15 und 16, die geringe Spannungen bei der Umformung aufnehmen müssen, können auch aus Grauguss hergestellt sein. Weiterhin ermöglicht die separate Ausbildung der Bauteile einen einfacheren Transport und eine leichtere Montage als bei einem einteiligen Gestell.
• Außenflächen oder Ständerseitenflächen der Ständer 15 und 16 sind mit 15A bzw. 16A bezeichnet, obere Flächen oder Ständeroberseiten mit 15B und 16B und äußere Schabottenseitenflächen der Schabotte 14 mit 14A und 14B und eine Schabotteunterseite mit 14C.
• In einer Weiterbildung gemäß der Erfindung sind vorzugsweise, wie insbesondere in 1 zu sehen, die Verbindungs- oder Abstützbereiche 65 und 66 zwischen der Schabotte 14 und den Ständern 15 und 16 oberhalb zumindest der Auflagefläche oder der Befestigungskeile des Ambosses (oder: Einsatzblockes) 30, vorzugsweise oberhalb des gesamten Ambosses 30, angeordnet. Dadurch haben die Ständer 15 und 16 keinen (unmittelbaren) Kontakt mit dem Amboss 30 und ein Verschieben der Ständer 15 und 16, vor allem in horizontaler Richtung, wird stark reduziert oder sogar ganz vermieden.
• In dem Abstützbereich 65 liegen eine oder mehrere Abstützflächen 55 des Ständers 15 auf entsprechenden Abstützflächen 45 der Schabotte 14 unmittelbar oder ggf: auch mittelbar über Zwischenelemente oder -scheiben auf. In dem Abstützbereich 66 liegen eine oder mehrere Abstützflächen 56 des Ständers 16 auf entsprechenden Abstützflächen 46 der Schabotte 14 unmittelbar oder ggf: auch mittelbar über Zwischenelemente oder -scheiben auf, wie insbesondere in 3 und 4 und 6 bis 11 näher bezeichnet. Die Abstützflächen 55 und 56 der Ständer 15 und 16 sind vorzugsweise an die Form der anliegenden Abstützflächen 45 und 46 der Schabotte 14 angepasst, bilden also komplementäre oder aneinander angepasste Kontaktflächen.
• In Ausführungsbeispielen, wie sie beispielsweise in 1 bis 3 dargestellt sind, sind die Abstützflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 jeweils flach ausgebildet und vorzugsweise horizontal oder in wenigstens einer horizontalen Ebene angeordnet, damit, anders als bei schrägen Flächen, an den Abstützbereichen keine zur Schwerkraft parallele Kraftkomponente wirksam ist, die ein Gleiten oder Abrutschen der Ständer 15 und 16 verursachen könnte.
• Die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen können auch zu vorteilhaften Ausführungsformen modifiziert werden, bei denen beide Drahtseile und ihre zugehörigen Kanäle und Abstützbereiche gleich oder symmetrisch zueinander angeordnet sind, also beide Drahtseile 85 und 86 nach außen gekrümmt wie das Drahtseil 85 in 2 und 3 oder beide Drahtseile 85 und 86 vertikal und gerade wie das Drahtseil 86 in 2 und 3 (vgl. auch 4).
• In weiteren, unabhängigen Weiterbildungen gemäß der Erfindung, die insbesondere in den Ausführungsbeispielen gemäß 4 sowie in den 10 und 11 zu sehen sind, sind die Verbindungs- oder Abstützbereiche 65 und 66 zwischen der Schabotte 14 und den Ständern 15 und 16 wenigstens teilweise mit zur Vertikalen oder Schwerkraft schrägen oder geneigten Abstützflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 ausgebildet, die eine Selbstpositionierung oder Zentrierung der Ständer 15 und 16 auf der Schabotte 14 durch Formschluss ermöglichen und vorzugsweise nicht selbsthemmend sind. Die Abstützflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 sind auch in dieser Ausführungsform bevorzugt flache Flächen und bilden vorzugsweise zumindest einen Teil eines regelmäßigen oder auch irregulären Polyeders, wenigstens teilweise einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes, oder auch eines Prismas, beispielsweise durchgehend mit sich nach unten verjüngendem oder auf dem Kopf stehenden V-förmigem Querschnitt (satteldachförmig) oder auch schon mit nur zwei Schrägen also einer doppelten Keilspannung. Es sind aber auch andere Flächenformen an den Abstützbereichen 65 und 66 möglich, die eine formschlüssige Verbindung erlauben, beispielsweise gekrümmte Abstützflächen wie Kugelflächen oder ovale Flächen oder kegel- oder kegelstumpfförmige. Die Abstützflächen 45 und 55 und die Abstützflächen 46 und 56 bilden bevorzugt komplementäre Flächen, so dass diese direkt aneinander anliegen können, wobei eine herausstehende, insbesondere konvexe, Abstützfläche einer zurückweichenden, insbesondere konkaven, Abstützfläche entsprechen oder gegenüberliegen kann. Die zurückweichende Abstützfläche, die die herausstehende Abstützfläche aufnimmt, ist normalerweise die in Schwerkraftrichtung untere Abstützfläche, um eine stabile Lagerung und Zentrierung zu ermöglichen.
• Durch diese formschlüssige Ausbildung der Abstützflächen 45 und 55 im Abstützbereich 65 bzw. 46 und 56 im Abstützbereich 66 ist eine Selbstausrichtung und Selbstpositionierung oder -zentrierung und Abstützung der Ständer 15 und 16 relativ zur Schabotte 14 erreicht und es ist keine zusätzliche Verschiebevorrichtung zum Ausrichten der Position der Ständer 15 und 16 erforderlich. Außerdem genügt aufgrund der formschlüssigen Verbindung, auch schon mit nur zwei Schrägen, also einer doppelten Keilspannung, eine Fixierung mit jeweils einer Passfeder 67 an dem Abstützbereich 65 bzw. 66.
• Es kann auch eine kombinierte Ausführungsform gewählt werden, bei der ein Teilbereich der Abstützflächen horizontal verläuft und ein anderer Teilbereich geneigt zur Vertikalen, wie beispielsweise in 10 dargestellt ist und noch näher erläutert wird.
• Ferner kann in einer weiteren Ausführungsform zusätzlich zu horizontalen oder waagrechten und/oder geneigten Abstütz(teil)flächen auch ein Paar von Abstützflächen oder von Teilbereichen von Abstützflächen senkrecht oder nahezu senkrecht, d.h. parallel zur Schwerkraft, ausgerichtet sein, um eine seitliche Bewegung oder eine Bewegung mit einer horizontalen Komponente der Gestellteile gegeneinander in dieser Richtung ganz zu verhindern, wie beispielsweise in 11 dargestellt ist und noch näher erläutert wird. Eine solche seitliche Bewegung kann insbesondere aufgrund der seitlichen Verformung infolge von exzentrischen Belastungen der Umformwerkzeuge entstehen.
• Bevorzugt liegt im Abstützbereich, insbesondere 65 und 66, zwischen zwei Paaren von Abstützflächen oder Abstützteilflächen eine Freifläche, in der die beiden Gestellteile nicht aneinander anliegen oder voneinander durch einen Zwischenraum oder Zwischenspalt beabstandet sind.
• Aufgrund der Reaktionskräfte während des Umformvorganges in Umformmaschinen, insbesondere bei der schlagenden (Massiv-)Umformung eines Schmiedehammers oder anderer schlagender Umformmaschinen wie z.B. Spindelpressen, können die Gestellteile kurzzeitig voneinander abheben, insbesondere die Ständer von der Schabotte, oder sich kurzzeitig im dynamischen Verhalten Lücken an den Abstützbereichen bilden. Die hier betrachteten Kontaktzeiten bei der Umformung liegen im Bereich von Zehntel Mikrosekunden, z.B. bei 0,3 ms.
• Um dem entgegenzuwirken werden die Gestellteile, insbesondere Schabotte 14 und die beiden Ständer 15 und 16, an den zugeordneten Abstützbereichen 65 bzw. 66 mittels Vorspanneinrichtungen (oder: Vorspannmitteln) unter eine Vorspannung gesetzt, so dass durch diese Zugspannung in den Vorspanneinrichtungen wiederum ein Anpressdruck an den Abstützflächen Abstützflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 und damit ein Kraftschluss zwischen den Gestellteilen in den Abstützbereichen 65 und 66 erzeugt wird.
• Dazu werden bevorzugt empirisch oder über eine rechnerische Simulation die an den Abstützbereichen 65 oder 66 zu erwartenden Werte der Kräfte oder Spannungen/Drücke (Kräfte pro Flächeneinheit) sowie die Verformungen bestimmt und der Anpressdruck oder die Anpresskraft wird durch die Vorspannung oder Zugkräfte in den Vorspanneinrichtungen höher als diese erwartenden Werte eingestellt, um eine Lückenbildung oder ein Abheben zu verhindern oder zumindest stark zu verringern. Physikalisch gesehen entstehen kinematische Kräfte oder Beschleunigungskräfte, die zumindest annähernd dem Produkt aus der Masse und der Beschleunigung des Bären oder Stößels entsprechen. Die Beschleunigungskräfte erzeugen (ohne Vorspanneinrichtungen in der Simulation oder empirischen Untersuchung) kurzzeitig eine Verformung des unteren Werkzeugträgers und dem oberen Werkzeugträger voneinander weg. Wenn beispielsweise bei einem Schmiedehammer Beschleunigungen des Hammerbären von beispielsweise 1000 m/s² beim Schlag auftreten, dann entstehen bei einem Hammerbär mit einer Masse von 6000 kg Beschleunigungskräfte von 6 MN oder von dem anderen Gestellteil weg gerichtete Zugspannungen entsprechend den Kräften dividiert durch die Übertragungsquerschnittsfläche von 6MPa (1 Pa = 1 N/m²), bei einer Masse von 9000 kg dann 9 MN oder 9 MPa, die dann mittels der Vorspanneinrichtungen kompensiert werden müssen.
• Deshalb wird die Vorspannkraft oder die Vorspannung (Zugkraft pro Fläche) der Vorspanneinrichtungen um eine Sicherheitsmarge von typischerweise mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 %, höher als diese Beschleunigungskräfte bzw. die entsprechenden dynamischen Spannungen eingestellt, also z.B. höher als 6 MN bzw. 6MPa im ersten Fallbeispiel und höher als 9 MN bzw. 9 MPa im zweiten Fall.
• Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden als Vorspanneinrichtungen zum Erzeugen dieser Vorspannung nicht mehr die beim Stand der Technik verwendeten Zuganker eingesetzt, sondern Drahtseile, die mit einer höheren Zugspannung belastet werden können. Bei gleicher Querschnittsfläche ist die einstellbare Zugkraft bei Drahtseilen typischerweise vier Mal so hoch wie bei Zugankern.
• Der Aufbau der Drahtseile wird insbesondere abhängig von der gewünschten Zugfestigkeit, dem zur Verfügung stehenden Querschnitt und dem Verlauf des Führungskanals im Gestell gewählt, bevorzugt im Rahmen der DIN EN 12385.
• Die Tragkraft und Zugbelastbarkeit von Drahtseilen ist abhängig von Aufbau, Seildurchmesser und den verwendeten Materialien. So ist die Mindestbruchkraft eines Drahtseils annähernd gleich dem Produkt aus der durch den Außendurchmesser bestimmten nominellen Querschnittsfläche des Seils, dem Füllfaktor, der Festigkeit des Materials, insbesondere Stahls, und dem Verseilfaktor. Die Zugfestigkeit oder Zugbelastbarkeit oder maximale Zugspannung des Drahtseils ist dann die Mindestbruchkraft dividiert durch die Querschnittsfläche.
• Ein Drahtseil umfasst im Allgemeinen eine vorgegebene Anzahl, beispielsweise 3 bis 80, von Litzen, die auch die nominelle Querschnittsfläche und die Zugfestigkeit des Drahtseiles bestimmen. Die Litzen sind vorzugsweise miteinander verdreht, insbesondere um eine zentrale Seele und/oder in einer helikalen Form, beispielsweise mit einem Steigungswinkel zwischen 10° und 20°.
• Die Litzen können insbesondere gemäß der Norm EN 10138-3 ausgebildet sein. Jede Litze kann mehrere, beispielsweise 3 bis 245, insbesondere 7 bis 19, einzelne Drähte umfassen, wobei die Drähte vorzugsweise verdreht sind, insbesondere um eine zentrale Einlage der Litze.
• Typischerweise werden die Drahtseile auf Zugkräfte zwischen 2 MN und 15 MN und vorzugsweise zwischen 7 MN und 12 MN vorgespannt.
• Z.B. hat ein Drahtseil mit der Bezeichnung 31C15 eine Anzahl von 31 Litzen und eine nominelle Querschnittsfläche von typischerweise 4650 mm2 und eine maximale Zugkraft von 8,215 MN und ein Drahtseil 37C15 mit 37 Litzen erlaubt bei einem Durchmesser von 130 mm eine Zugkraft von 10 MN entsprechend einer Zugspannung von 752 MPa = 752 MN/m² = 752 N/mm² (zum Vergleich: Ein massiver Zuganker benötigt für eine Vorspannkraft von 10 MN einen Durchmesser von 254 mm entsprechend einer Zugspannung von 196 MPa = 196 MN/m² = 196 N/mm²).
• Ein zweckmäßig einsetzbares Drahtseil mit 55 Litzen mit einem Litzendurchmesser von 15,7 mm und einer Streckgrenze der einzelnen Litzen von 1770 N/mm² trägt bei einer Zugkraft von 9 MN eine Zugspannung in dem gesamten Drahtseil von 1090 N/mm², die weit jenseits von in Zugankern möglichen Zugspannungen ist.
• Mit den mit Drahtseilen einstellbaren hohen Zugspannungen, also Zugkraft pro Fläche, die mit Zugankern nicht möglich wären, können auch die beim schlagenden Umformen in dem Gestell 12 entstehenden Lücken an den Verbindungsschnittstellen, also den Abstützbereichen 65 und 66, zuverlässig vermieden werden. Dadurch wird die Positions- und Bewegungsgenauigkeit des oberen Umformwerkzeugs 24 relativ zum unteren Umformwerkzeug 28 erhöht.
• Mittels der Drahtseile ist es nun also möglich, insbesondere mittels referenzierter Simulation, eine Verbindung zu schaffen, die während des Schlages geschlossen bleibt. Das bei der Verwendung von Schlagankern beobachtete Problem, dass die mehrteiligen Gestelle von Schmiedehämmern in der Trennebene aufgingen bzw. die Ständer den Kontakt zur Schabotte kurzzeitig verloren, was auch anhand von Ablagerungen in der Fuge festgestellt werden konnte, kann nun vermieden werden.
• Idealerweise wird pro Abstützbereich 65 und 66 nur ein durchlaufendes Drahtseil verwendet, es können aber auch zwei oder mehr Drahtseile an einem Abstützbereich 65 oder 66 parallel angeordnet und vorgespannt werden. In den FIGen sind dargestellt jeweils ein Drahtseil 85 und 86 für jeden Ständer 15 und 16. Es können aber auch zwei oder mehr Drahtseile für einen der oder beide Ständer 15 und 16 vorgesehen sein.
• Jedes Drahtseil 85 und 86 ist durch einen Kanal in dem Gestell geführt und darin gespannt. Die Innenquerschnitte der Kanäle sind an die Außenquerschnitte der Drahtseile angepasst und geringfügig, typischerweise bis maximal 5 % größer, um das Einfädeln zu ermöglichen.
• Insbesondere ist jedes Drahtseil 85 und 86 durch einen zugehörigen inneren Kanal 43 bzw. 44 in der Schabotte 14 und durch einen inneren Kanal 53 bzw. 54 des zugehörigen Ständers 15 bzw. 16 gezogen. Es bilden die mit ihren Mündungen oder Enden aneinander gesetzten oder verbundenen Kanäle 43 und 53 sowie 44 und 54 jeweils einen durchgehenden Kanal 18 für das jeweilige Drahtseil 85 bzw. 86. Ein Kanal 18 durchdringt den einen Ständer 15 und die Schabotte 14 und ein weiterer Kanal 18 den anderen Ständer 16 und die Schabotte 14.
• Der Kanal 18 und damit das darin geführte Drahtseil 85 oder 86 kann sich, wie in 3 beim Drahtseil 86 dargestellt und bei 4 bei beiden Drahtseilen 85 und 86 dargestellt, vertikal erstrecken, so dass die wirkende Zugspannung im Wesentlichen parallel zur Schwerkraft gerichtet ist. Der Kanal 18 mit dem darin geführten Drahtseil kann aber auch, wie in 4 beim Drahtseil 85 dargestellt, entlang einer, vorzugsweise nach außen, gebogenen oder gekrümmten Linie verlaufen, zumindest in dem inneren Kanal im Ständer. Dadurch weist die im Ständer, hier 85, und vorzugsweise auch im Abstützbereich 65 wirkende Zugspannung in dem Drahtseil und damit von Ständer gegen Schabotte, eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente auf, insbesondere eine nach außen gerichtete horizontale Komponente. Somit wird der Ständer im Abstützbereich nach unten und auch zur Seite, vorzugsweise nach außen, gegen die Schabotte 14 gepresst. Das Drahtseil 85 und der Kanal 18 verlaufen also im Abstützbereich schräg unter einem Winkel α zur Horizontalen.
• Das Verhältnis von horizontaler Komponente zu vertikaler Komponente der Zugspannung in dem Drahtseil kann über den Verlauf oder die Länge des Drahtseiles, insbesondere bei einem gebogenen oder gekrümmten Verlauf, variieren und liegt insbesondere im Abstützbereich in einem Intervall von 0 bis 0,5.
• Alternativ kann das Gestell 12, wie in 6 gezeigt, einen durchgehenden Kanal 18 aufweisen, der U-förmig von der Oberseite des einen Ständers 15 zunächst nach unten, dann, insbesondere bogenförmig, durch die Schabotte 14 und schließlich durch den anderen Ständer 16 wieder nach oben verläuft. Durch den Kanal verläuft dann ein Drahtseil, das an einem Ende an dem Ständer 15 mit einer Spannvorrichtung 32 versehen ist und an dem anderen Ende an dem Ständer 16 mit einer weiteren Spannvorrichtung 32 versehen ist. Außerdem wäre auch ein über die Traverse 21 verlaufendes Drahtseil zwischen den Ständern 15 und 16 oder auch ein U-förmiger oder bogenförmiger Ständer denkbar, allerdings wegen des Verlusts an Bauraum für den Antrieb nicht die erste Wahl.
• An den Seilenden 85A und 85B des Drahtseiles 85 sowie den Seilenden 86A und 86B des Drahtseiles 86 befindet sich jeweils eine Spannvorrichtung 32, die das zugehörige Drahtseile 85 bzw. 86 umschließt und die am entsprechenden Ende des Kanal 18 eingespannt und gekontert oder zur kraftschlüssigen Anlage am Ständer 15 bzw. 16 sowie an der Schabotte 14 gebracht ist.
• In diesem Beispiel liegt eine Spannvorrichtung 32 außerhalb des gekrümmten Kanals 18 an dessen Ende an, während die drei übrigen Spannvorrichtungen 32 in trichterförmigen Enden der Kanäle 18 versenkt sind. es können aber auch alle oberen Spannvorrichtungen 32 in trichterförmigen Enden des jeweiligen Kanals 18 versenkt sein.
• Außerdem können in allen Ausführungsformen, wie in 6 bis 11 gezeigt, die oberen Spannvorrichtungen und die oberen Seilenden auch in nach innen in den Ständern 15 und 16 ausgebildeten und vorzugsweise zur Ständerseitenfläche 15A bzw. 16A hin offenen Aufnahmeräumen 95 und 96 angeordnet sein und auf Basisflächen 97 bzw. 98 der Aufnahmeräume 95 und 96, in denen die jeweiligen Kanäle für das Drahtseil münden, aufgesetzt und verspannt sein.
• Die unteren Spannvorrichtungen 32 sind in den unteren trichterförmigen Enden der Kanäle 18, vorzugsweise an der Unterseite der Schabotte 14, versenkt. Mit den Spannvorrichtungen 32 ist das Drahtseil 85 oder 86 auf die gewünschte Zugspannung vorgespannt.
• Bevorzugt kommen an sich bekannte Spannvorrichtungen 32 mit Einzellitzenverspannung zum Einsatz, da diese bei begrenztem Bauraum und auch für eine vertikale Aufstellung oder Montage des Gestells gut geeignet sind. Hier sind besonders hydraulische Litzenheber von Vorteil, die auch in mehreren kleineren Hüben bis zu dem gesamten Vorspannhub von beispielsweise einigen Zentimetern betätigt werden können.
• In 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung 32 für ein Drahtseil für ein Gestell gemäß der Erfindung dargestellt. Eine solche Spannvorrichtung 32 ist beispielsweise von dem Hersteller Freyssinet erhältlich.
• Die Spannvorrichtung 32 weist einen Ankerblock 34, eine Vielzahl Klemmbacken 36 und ggf. auch einen Einpressstutzen 38 und eine Führung 42 auf. Die Klemmbacken 36 sind als konische Hülsen ausgebildet und umschließen jeweils eine Litze 20 des Drahtseils. Der Ankerblock 34 ist insbesondere zylindrisch ausgebildet und weist eine Vielzahl konischer Bohrungen auf, die sich parallel zu einer Symmetrieachse des Ankerblocks 34 erstrecken. Die konischen Bohrungen sind zum Aufnehmen der Klemmbacken 36 vorgesehen. Der Einpressstutzen 38 umschließt den Endbereich des Drahtseils und weist ein breites und ein schmales Ende auf. Das schmale Ende des Einpressstutzens 38 ist in Richtung zum Kanal 18 hin angeordnet. Das breite Ende des Einpressstutzens 38 liegt kraftschlüssig am Ankerblock 34 an. Der Einpressstutzen 38 weist Querrippen 40 auf, die den Einpressstutzen 38 in Umfangsrichtung umschließen. In diesem Beispiel weist der Einpressstutzen 38 zwei Querrippen 40 auf. Die Führung 42 umschließt einen weiteren Bereich des Drahtseils. Das schmale Ende des Einpressstutzens 38 umschließt wiederum die Führung 42. Die Führung 42 ist als quergeriffelte Hülse ausgebildet.
• Einpressstutzen 38 und Führung 42 können aber auch entfallen, da das Gestell selbst aus Stahl ist und der Ankerblock 34 auch direkt auf einer Gegenfläche am zugehörigen Gestellteil aufliegen kann. Außerdem kann der Ankerblock 34 auch eine an die Gegenfläche des Gestellteils angepasste, ggf. auch schräge Abstützfläche aufweisen.
• Die Spannvorrichtung 32 ist dazu vorgesehen, mit dem Ende des Drahtseiles und dessen Litzen verbunden und in das Ende des Kanals 18 eingepresst zu werden. Zwei Spannvorrichtungen 32 an den beiden Enden des Drahtseils ermöglichen eine ausreichende Vorspannung zwischen der Schabotte 14 und dem Ständer 15 und 16.
• Es kann an einem der Enden des Drahtseiles eine aktive Spannvorrichtung 32 zum Spannen des Drahtseiles und an dem anderen Ende eine passive Spannvorrichtung 32, die das Drahtseil nur am Ende festhält, vorgesehen sein. Vorzugsweise ist an beiden Enden des Drahtseils eine aktive Spannvorrichtung 32 vorgesehen.
• Die Vorspannung kann insbesondere durch Betätigung der Spannvorrichtung 32 mechanisch mittels Werkzeugen oder mittels Elektromotor(en) oder auch mittels hydraulischer Aktoren eingestellt werden und zwar vor Inbetriebnahme, auch in mehreren Schritten, auf einen festen Wert oder auch nachträglich einstellbar. Zum Betätigen und Einstellen der Spannvorrichtungen 32 kann beispielsweise eine an sich bekannte hydraulische oder mechanische Betätigungsvorrichtung der Fa. STS Systems verwendet werden, die hier nicht näher beschrieben wird.
• Die Verwendung der Drahtseile 85 und 86 als Vorspannmittel ermöglicht eine besonders hohe Vorspannung zwischen der Schabotte 14 und dem jeweiligen Ständer 15 und 16. Die Drahtseile weisen eine höhere Zugfestigkeit auf als beispielsweise vergleichbare Zuganker. Die Drahtseile ermöglichen eine sehr hohe Zugspannung. Die Drahtseile gewährleisten, dass die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen der Schabotte 14 und den Ständern 15 und 16 während des Schlages geschlossen bleiben. Weiterhin ist für das Verspannen der Schabotte 14 mit den Ständern 15 und 16 durch die Drahtseile nur ein relativ kleiner Bauraum erforderlich. Trotz der Teilung des Gestells geht die präzise Bärführung nicht verloren, weil die Ständer beim Schlag nicht springen bzw. ihre Lage ändern bzw. sich verformen.
• Um die aufgrund der Vorspannung entstehenden inneren Spannungen (z.B. Kerbspannungen) an der Aufnahme 41 insbesondere in den unteren Eckbereichen 78 und 79 zu verringern, sind diese Eckbereiche 78 und 79 mit Rundungen oder Radien versehen und/oder um einen durch die Simulationen ermittelten Mindestabstand von insbesondere mindestens 80 mm, vorzugsweise von mindestens 100 mm, von dem Kanal 18 und dem gespannten Drahtseil in dem Kanal beabstandet angeordnet.
• Auch die nach innen wirkenden Vorspannungen in den Ausnehmungen 71 und 72 oberhalb der Ausnehmung 41 sind durch deren Verrundungen verringert.
• Durch einen ausreichenden Abstand der Trennflächen oder Abstützflächen der Abstützbereiche 65 und 66 von dem Ankerblock 34 oder den oberen Spannvorrichtungen 32 an den Drahtseilenden kann ein möglichst optimaler Kraftkegel verwirklicht werden.
• In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mehrteiligen Maschinengestells gezeigt. Ein Drahtseil 87 verbindet beide Ständer 15 und 16 mit der Schabotte 14. Das Drahtseil 87 verläuft dazu in einem bogenförmigen Kanal 18 bogenförmig von einem Seilende 87A, das mit einer Spannvorrichtung 32 an dem einen Ständer 15, befestigt ist, zu dem anderen Seilende 87B, das mit einer Spannvorrichtung 32 an dem anderen Ständer 16 befestigt ist.
• Die Seilenden, zumindest die oberen Seilenden, sind wie in 6, aber auch in den 7 bis 9 und 11 gezeigt, in einer bevorzugten Ausführungsform jeweils in einem, vorzugsweise zur Ständerseitenfläche 15A bzw. 16A offenen, Hohlraum in dem Ständer 15 oder 16 ausgebildeten Aufnahmeraum 95 oder 96 angeordnet und dort mittels der Spannvorrichtung 32 ein- und vorgespannt. Die Spannvorrichtung 32 mit den eingespannten Litzen des Drahtseilendes, insbesondere der Ankerblock 34, ist auf einer Basisfläche 97 bzw. 98 aufgesetzt oder angeordnet. Der Teilkanal im Ständer 15 oder 16 mündet an der jeweiligen Basisfläche in den Aufnahmeraum und das Drahtseil ragt aus dem Teilkanal in den Aufnahmeraum bzw. die Spannvorrichtung.
• Der Kanal 18 setzt sich zusammen aus einem schräg zur Vertikalen und im Wesentlichen gerade nach innen verlaufenden Teilkanal 57 im Ständer 15, einem bogenförmigen Teilkanal 47 in der Schabotte 14, der zunächst nach unten bis zu einem untersten Punkt 47C und dann wieder nach oben verläuft, und einem schräg zur Vertikalen und im Wesentlichen gerade nach innen verlaufenden Teilkanal 58 im Ständer 16. Die Teilkanäle 57 und 47 treffen an dem Zwischenraum 51 des Abstützbereichs 65 aufeinander und die Teilkanäle 58 und 47 an dem Zwischenraum 52 des Abstützbereichs 66.
• Die Abstützflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 sind in den 4 und 6 bis 8 jeweils nach oben zur Horizontalen geneigt. Die außenliegenden Abstützteilflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 sind unter einem äußeren Neigungswinkel α zum Teilkanal 57 und damit zur Zugkraftrichtung im darin geführten Drahtseil geneigt und die innenliegenden Abstützteilflächen 45 und 55 bzw. 46 und 56 sind unter einem inneren Neigungswinkel β zum Teilkanal 57 gerichtet.
• In dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 ist nur eines der beiden Paare von Abstützflächen, nämlich 45B und 55B, nach oben geneigt und unter dem Neigungswinkel β zum Kanal 53 und damit der Zugkraft im Drahtseil angeordnet. Das andere Paar von Abstützflächen, nämlich 45A und 55A, ist horizontal ausgerichtet und unter dem Neigungswinkel β zum Kanal 53 und damit der Zugkraft im Drahtseil angeordnet. Andere Ausrichtungen der Abstützflächen als hier beschrieben sind auch möglich.
• Durch das Verhältnis des inneren Neigungswinkels β zum äußeren Neigungswinkel α kann in allen Ausführungsformen generell das Verhältnis der Anpresskräfte an den Abstützflächen als Kraftkomponenten der Zugkraft in dem Drahtseil eingestellt werden. Insbesondere entspricht die als Anpresskraft an der jeweiligen Abstütz(teil)fläche in Normalenrichtung wirkende Kraftkomponente betragsmäßig der Zugkraft im Drahtseil multipliziert mit dem Faktor cos (90°-α) bzw. cos (90°-β). Bei gleichen Neigungswinkeln α = β ist die Kraftverteilung gleich oder symmetrisch, bei ungleichen Neigungswinkeln α ≠ β ist die Kraftverteilung ungleich oder asymmetrisch.
• Der innere Neigungswinkel β ist vorzugsweise gleich oder größer als der äußere Neigungswinkel α. gewählt. Bevorzugt werden die Neigungswinkel so gewählt, dass die durch das Drahtseil bewirkte Anpresskraft an der inneren Abstütz(teil)fläche größer, beispielsweise um mindestens den Faktor 2 größer, als die Anpresskraft an der äußeren Abstütz(teil)fläche ist, also insbesondere cos (90°-α) < cos (90°-β) oder cos (90°-α) < 2 cos (90°-β)
• Bevorzugte Werte für den inneren Neigungswinkel β sind aus dem Intervall von 60° bis 100°, vorzugsweise etwa 90°, gewählt und für den äußeren Neigungswinkel α aus dem Intervall von 30° bis 90°, vorzugsweise etwa 60°, gewählt.
• 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zwei Drahtseile 85 und 86 einander überkreuzend und teilweise unterhalb des unteren oder zweiten Werkzeugträgers 28 verlaufend entgegengesetzte Seiten der Gestellteile verbinden. Das Drahtseil 85 endet mit seinem oberen Seilende 85A an dem Ständer 15 im Bereich von dessen Ständerseitenfläche 15A und ist dort mit der Spannvorrichtung 32, vorzugsweise in einem Aufnahmeraum 95 gespannt. Das untere Ende 85B des Drahtseiles 85 ist auf der entgegengesetzten Schabottenseitenfläche 14B mit der Schabotte 14 über eine Spannvorrichtung 32 verspannt. Ebenso ist das andere Drahtseil 86 an seinem oberen Ende 86A an dem Ständer 16 im Bereich von dessen Ständerseitenfläche 16A mit der Spannvorrichtung 32, vorzugsweise in dem Aufnahmeraum 96, gespannt und mit seinem unteren Ende 86B auf der entgegengesetzten Schabottenseitenfläche 14A mit der Schabotte 14 über eine Spannvorrichtung 32 verspannt. Der Versatz des Endes 86B des Drahtseils 86 zu einer Mittelebene ME des Gestells 12 ist mit d1 bezeichnet und der Versatz des Endes 85B des Drahtseils 85 zu der Mittelebene ME mit d2.
• In 8 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die beiden Kanäle 18 für die beiden Drahtseile 845 und 86 geradlinig und schräg, veranschaulicht durch die Neigungswinkel α und β, durch das Gestell 12 verlaufen. Die Teilkanäle 53 im Ständer 15 und 43 in der Schabotte 14, die den Kanal 18 für das Drahtseil 85 bilden, sind also koaxial oder geradlinig hintereinander angeordnet, ebenso die Teilkanäle 54 und 44 des Kanals 18 des Drahtseils 86. Die unteren Enden 85B und 86B der Drahtseile 85 und 86 sind dadurch näher zueinander angeordnet als die oberen Enden 85A und 86A.
• 9 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel für eine Ausführungsform, bei der ein Splitten oder Aufteilen eines Drahtseils in wenigstens zwei Teilseile stattfindet. Ein in einem Teilkanal 53 oder 54 geführter Drahtseilabschnitt 81 bzw. 82 mit einer Anzahl von Litzen wird in einem Verzweiger 88 bzw. 89 in zwei in jeweils in einem Teilkanal 43A bzw. 43B bzw. 44A bzw. 44B geführten Teilseile 81A und 81B mit aufgeteilter verringerter Zahl von Litzen. Hiermit kann eine gleichmäßigere Kraftbelastung innerhalb der Schabotte 14 erreicht werden.
• In 10 ist eine Ausführungsform des Verbindungsbereichs oder Abstützbereichs 65 vergrößert dargestellt. Zwischen außenliegende Abstützflächen 45A und 55A und innenliegenden Abstützflächen 45B und 55B liegen Freiflächen 45C der Schabotte 14 und 55C des Ständers 15, zwischen denen der Zwischenraum 51 gebildet ist. An dem Zwischenraum 51 enden der Teilkanal 53 im Ständer 15 von oben und der Teilkanal 43 in der Schabotte 14 von unten, so dass das nicht gezeigte Drahtseil im Abstützbereich 65 durch den Zwischenraum 51 im Abstand zu den in Kontakt befindlichen Abstützflächen 45A und 55A sowie 45B und 55B verläuft. Die außenliegenden Abstützflächen 45A und 55A verlaufen hier horizontal und unter einem äußeren Neigungswinkel α, vorzugsweise aus dem Intervall von 60° bis 90°, zum Teilkanal 53. Die innenliegenden Abstützflächen 45B und 55B verlaufen wieder zur Horizontalen schräg nach oben unter einem inneren Neigungswinkel β, vorzugsweise aus dem Intervall von 60° bis 90°, zum Teilkanal 53. Die Neigungswinkel α und β sind hier insbesondere gleich.
• In 11 ist ein Ausführungsbeispiel des Abstützbereichs 66 zwischen Ständer 16 und Schabotte 14 und eines gespannten Endes 86A eines Drahtseils 86 gezeigt. An ein horizontal und unter dem äußeren Neigungswinkel α zum Drahtseil 86 angeordnetes Paar von außenliegenden Abstützflächen 46A und 56A schließt sich hier zunächst ein steil, bevorzugt senkrecht oder vertikal, angeordnetes Paar von Abstützflächen 46C und 56C an, das also unter dem Neigungswinkel γ von nahe oder vorzugsweise gleich 90° zur Horizontalen gerichtet ist, und ein seitliches Bewegen des Ständers 16 nach außen verhindert. Hier ist also eine absatz- oder stufenförmige Abstützflächenanordnung verwirklicht. Im Anschluss an die Abstützflächen 46C und 56C bilden der Ständer 16 und die Schabotte 14 Freiflächen 56D bzw. 46D aus, zwischen denen wieder ein Zwischenraum 51 gebildet ist und die unter einem Neigungswinkel 8 von typischerweise 80° bis 90° zum Drahtseil 86 geneigt sind.
• In dem sich unten an die Abstützflächen 46C und 56C anschließenden Eckbereich sind die Freiflächen 46D und 56D abgerundet und ist der Zwischenraum 51 auf eine Rundung 51A erweitert, um Kerbspannungen zu reduzieren.
• Ebenso ist im oberen Eckbereich der Abstützflächen 56C und 46C eine Freifläche 46F und damit ein Zwischenraum ausgebildet, um auch dort Kerbspannungen zu vermeiden und vor allem, um im Bereich 55B die Anpressspannung zu erhöhen aufgrund der insgesamt kleineren Anpressfläche.
• Auf der anderen Seite des Drahtseils 86 schließen sich an die Freiflächen 46D und 56D die schräg zur Horizontalen nach oben verlaufenden innenliegenden Abstützflächen 46B und 56B an, die wieder unter dem inneren Neigungswinkel β zum Drahtseil 86 gerichtet sind.
• Das Drahtseil verläuft also in den Abstützbereichen zwischen den Gestellteilen bevorzugt durch einen Zwischenraum oder Zwischenspalt zwischen den Gestellteilen, der wenigstens zwei Paare von Abstützflächen der Gestellteile voneinander trennt. Über die Anordnung und Neigung der Paare von Abstützflächen relativ zu der Zugkraftrichtung im Drahtseil oder dessen Kanal im Abstützbereich kann die jeweilige Anpresskraft als vektorielle Kraftkomponente der Zugkraft, also in Betrag und Richtung, eingestellt werden und somit der durch Simulation oder empirisch ermittelten Verformung der Gestellteile gezielt entgegengewirkt werden.
• Bei einer etwaigen Fehlbedienung oder unsachgemäßer Verwendung wie etwa zu hohe außermittige Belastung werden nicht die Führungen und der Bär beschädigt sondern die Ständer „weichen aus“ und kehren durch die spezielle Anordnung der Seile und Kontakt- oder Abstützflächen wieder in die Ausgangslage zurück.
• Das Antriebssystem 22 ist in allen Ausführungsformen bevorzugt ein hydraulisches Antriebssystem und umfasst insbesondere einen Hydraulikzylinder, beispielsweise einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder oder Differenzialzylinder, mit einem Kolben, der zum Antrieb des Bären 26 oder Stößels 26 über eine mit dem Kolben gekoppelte Kolbenstange vorgesehen ist. Das Antriebssystem 22 umfasst weiterhin einen Hydraulikkreis, der Hydraulikleitungen, Ventile, Pumpen, Steuereinheiten und/oder Regeleinheiten aufweist, die zum Betrieb des Hydraulikzylinders erforderlich sind.
• Statt zweier einzelner Ständer können in allen Ausführungsformen auch mehrere einzelne Ständer oder auch ein zusammenhängendes Ständerteil, das einteilig beide Ständer und die Traverse bildet, vorgesehen sein.
• Das erfindungsgemäße Gestell 12 ist nicht auf die Verwendung in einem Schmiedehammer beschränkt, sondern kann auch für andere Umformmaschinen 10, insbesondere Schmiedemaschinen, verwendet werden, beispielsweise Schmiedepressen wie Spindelpressen oder Elektrostauchmaschinen oder auch Pressmaschinen oder Walzmaschinen oder auch Kalksandsteinpressen.
• Bezugszeichenliste

10

Umformmaschine

11

Basis

12

Gestell

13

Fundament

14

Schabotte

14A, 14B

Schabottenseitenfläche

14C

Schabottenunterseite

15, 16

Ständer

15A, 16A

Ständerseitenfläche

15B, 16B

Ständeroberseite

18

Kanal

20

Drahtlitze

21

Traverse

22

Antriebssystem

24

oberes Umformwerkzeug

26

Bär, Stößel

28

unteres Umformwerkzeug

29

Klemmkeil

30

Amboss

32

Spannvorrichtung

34

Ankerblock

36

Klemmbacke

38

Einpressstutzen

40

Querrippe

41

Aufnahme

42

Führung

43, 44

Kanal

43A, 43B

Kanal

44A, 44B

Kanal

45

Abstützfläche

45A, 45B

Abstützfläche

45C

Freifläche

46

Abstützfläche

46A, 46B

Abstützfläche

46C

Freifläche

46F

Freifläche

47

Teilkanal

47C

unterer Punkt

51, 52

Zwischenraum^

52A

Abrundung

53, 54

Kanal

55

Abstützflächen

55A, 55B

Abstützfläche

55C

Freifläche

56

Abstützfläche

56A, 56B

Abstützfläche

56C

Freifläche

57, 58

Teilkanal

65, 66

Abstützbereich

67

Passfeder

71, 72

Ausnehmung

73, 74

Überhang

75, 76

Führung

77

Kontrollsystem

78, 79

gerundete Eckbereiche

81, 82

Drahtseil

81A, 81B

Teilseil

82A, 82B

Teilseil

85, 86

Drahtseil

85A,85B

Seilende

86A,86B

Seilende

87

Drahtseil

87A, 87B

Seilende

88, 89

Verzweiger

95, 96

Aufnahmeraum

97, 98

Spannfläche

ME

Mittelebene

α, β

Neigungswinkel

d1, d2

Abstand

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 1938279 C [0008]
• DE 2239147 A [0008]
• DE 2818511 C2 [0008]
• KR 1020100087499 A [0008]
• DE 102013108299 B4 [0008]

Claims (17)

1. Mehrteiliges Maschinengestell für eine, vorzugsweise schlagende, Schmiedemaschine, vorzugsweise einen Schmiedehammer (10), zum Schmieden von Werkstücken, a) umfassend wenigstens zwei vorgefertigte, voneinander separat ausgebildete Gestellteile (14, 15, 16), die in wenigstens einem oder wenigstens zwei Abstützbereichen (65, 66) aneinander anliegen und gegenseitig abgestützt sind und mittels Vorspannmitteln, die vorzugsweise wenigstens ein Drahtseil umfassen, gegeneinander mit einer eingestellten oder einstellbaren Vorspannung vorgespannt und dadurch in dem oder den Abstützbereich(en) (65, 66) aufeinander gepresst sind und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, b) bei dem in dem Abstützbereich oder wenigstens einem oder jedem der wenigstens zwei Abstützbereiche (65, 66) zwischen zwei Gestellteilen wenigstens zwei Paare von aneinander anliegenden Abstützflächen (45A und 55A, 45B und 55B, 46A und 56A, 46B und 56B) gebildet sind, die durch dazwischen angeordnete Freiflächen (45C und 55C, 46D und 56D) getrennt sind, zwischen denen ein Zwischenraum gebildet ist, c) wobei der oder die Abstützbereich(e) oder die wenigstens zwei Paare von Abstützflächen in dem oder den zugehörigen Abstützbereich(en) eine formschlüssige und/oder selbstpositionierende Verbindung darstellen oder bewirken.
2. Mehrteiliges Maschinengestell, bei dem das den beiden Gestellteilen zugeordnete wenigstens eine Vorspannmittel, vorzugsweise wenigstens eine Drahtseil (85, 86), durch den zwischen den Freiflächen gebildeten Zwischenraum (51) und von den Paaren von Abstützflächen beabstandet, und/oder zwischen den beiden Paaren von Abstützflächen hindurch verläuft, vorzugsweise entlang einer Zugkraftrichtung oder Vorspannrichtung.
3. Mehrteiliges Maschinengestell nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der oder die Abstützbereich(e) oder die wenigstens zwei Paare von Abstützflächen in dem oder den zugehörigen Abstützbereich(en) eine nicht selbsthemmende Verbindung und/oder eine doppelte Keilspannung darstellen oder bewirken und/oder wobei an jedem Abstützbereich (65 bzw. 66) eine Fixierung mit jeweils einer Passfeder (67) vorgesehen ist.
4. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abstützflächen (45 und 55 bzw. 46 und 56) in dem wenigstens einen Abstützbereich flache Flächen sind und vorzugsweise zumindest einen Teil eines regelmäßigen oder auch irregulären Polyeders, wenigstens teilweise einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes, oder eines Prismas, insbesondere mit V-förmigem Querschnitt oder in Form eines Satteldachs, bilden und/oder wobei die Abstützflächen in dem wenigstens einen Abstützbereich zueinander komplementär sind, wobei vorzugsweise eine herausstehende oder konvexe Anordnung von Abstützflächen einer zurückweichenden oder konkaven Anordnung von Abstützflächen gegenüberliegt.
5. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Paare von Abstützflächen (45 und 55 bzw. 46 und 56) jeweils nach oben gegenüber der Horizontalen geneigt sind oder wobei ein Paar von Abstützflächen (45A und 55A) horizontal angeordnet ist und das andere Paar von Abstützflächen (45B und 55B) nach oben gegenüber der Horizontalen geneigt ist.
6. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein drittes oder weiteres Paar von Abstützflächen (46C, 56C), das insbesondere zwischen den Freiflächen oder dem Zwischenraum und einem anderen, vorzugsweise einem oder dem horizontal angeordneten, Paar von Abstützflächen angeordnet ist, vorgesehen ist und vorzugsweise senkrecht oder vertikal ausgerichtet ist, wobei insbesondere in wenigstens einem Eckbereich oder Übergangsbereich des dritten Paares von Abstützflächen (46C und 56C) eine Freifläche (46F) oder ein Zwischenraum (51A) ausgebildet ist.
7. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein außenliegendes Paar von Abstützflächen (45 und 55 bzw. 46 und 56) unter einem äußeren Neigungswinkel (α)zur Zugkraftrichtung im Vorspannmittel, insbesondere Drahtseil, geneigt ist und ein innenliegendes Paar von Abstützflächen unter einem inneren Neigungswinkel (β) zum Kanal des Drahtseils oder zur Zugkraftrichtung im Drahtseil geneigt ist, wobei die als Anpresskraft an dem jeweiligen Paar von Abstützflächen in Normalenrichtung wirkende Kraftkomponente betragsmäßig der Zugkraft im Drahtseil multipliziert mit dem Faktor Cosinus von 90° minus dem korrespondierenden Neigungswinkel (α,β) entspricht und/oder wobei der innere Neigungswinkel (β) gleich oder größer als der äußere Neigungswinkel (α) gewählt ist und/oder wobei der innere Neigungswinkel (β) aus dem Intervall von 60° bis 100° gewählt ist und der äußeren Neigungswinkel (α) aus dem Intervall von 30° bis 90° gewählt ist.
8. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zugspannung in dem oder jedem Drahtseil auf mindestens 600 N/mm² oder mindestens 800 N/mm² oder mindestens 1000 N/mm² eingestellt ist und/oder wobei die Zugkraft in dem oder jedem Drahtseil zwischen 2 MN und 15 MN und vorzugsweise zwischen 7 MN und 12 MN eingestellt ist und/oder bei dem jedes Drahtseil nach der Norm DIN EN 12385 ausgebildet ist und/oder eine vorgegebene Anzahl, insbesondere 3 bis 80, von Litzen umfasst, die vorzugsweise miteinander verdreht sind, insbesondere um eine zentrale Seele und/oder in einer helikalen Form, beispielsweise mit einem Steigungswinkel zwischen 10° und 20°, wobei die Litzen gemäß der Norm EN 10138-3 ausgebildet sind und/oder mehrere, insbesondere 3 bis 245, vorzugsweise 7 bis 19, einzelne Drähte umfassen, wobei die Drähte vorzugsweise verdreht sind, insbesondere um eine zentrale Einlage der Litze.
9. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eines oder jedes Drahtseil (85, 86) in einem durchgehenden Kanal (18) in dem Maschinengestell geführt ist, wobei vorzugsweise wenigstens ein durchgehender Kanal (18) und das darin geführte Drahtseil (85, 86) nur durch zwei Gestellteile (14 und 15 oder 14 und 16) verläuft und/oder wobei vorzugsweise wenigstens ein durchgehender Kanal (18) und das darin geführte Drahtseil (85, 86) durch drei Gestellteile (15 und 14 und 16) verläuft.
10. Mehrteiliges Maschinengestell nach Anspruch 9, bei dem die Gestellteile (14, 15, 16) jeweils wenigstens einen Teilkanal (43, 44, 55, 56) aufweisen, wobei wenigstens ein Teilkanal (43, 44) eines Gestellteils (14) mit jeweils wenigstens einem Teilkanal (55, 56) eines der anderen Gestellteile (15, 16) verbunden ist und aus den miteinander verbundenen Teilkanälen (43 und 55, 44 und 56) der durchgehende Kanal (18) für das Drahtseil (85, 86) gebildet ist, wobei insbesondere ein, insbesondere U-förmiger oder gekrümmter, Teilkanal in einem Gestellteil an seinen beiden Enden mit jeweils einem Teilkanal jeweils eines weiteren Gestellteils verbunden ist und mit diesen beiden Teilkanälen einen durchgehenden Kanal für ein Drahtseil bildet und vorzugsweise teilweise unterhalb einer Aufnahme (41) für ein Umformwerkzeug verläuft.
11. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der Ansprüche 9 und 10, bei dem sich die durchgehenden Kanäle oder Teilkanäle zweier verschiedener Drahtseile innerhalb eines Gestellteils kreuzen, vorzugsweise teilweise unterhalb einer Aufnahme (41) für ein Umformwerkzeug, und/oder von einer Seite des Gestells zu einer entgegengesetzten Seite des Gestells verlaufen und/oder bei dem die Teilkanäle geradlinig zueinander angeordnet sind oder einen geraden durchgehenden Kanal bilden und zur Vertikalen geneigt verlaufen und/oder bei dem ein in einem Teilkanal (53 oder 54) geführter Drahtseilabschnitt (81 bzw. 82) mit einer Anzahl von Litzen in einem Verzweiger (88 bzw. 89) in wenigstens zwei in jeweils einem zugehörigen Teilkanal (43A bzw. 43B bzw. 44A bzw. 44B) geführte Teilseile (81A und 81B) mit aufgeteilter verringerter Zahl von Litzen aufgeteilt ist.
12. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden weiteren Merkmalen: a) es sind als separate Gestellteile eine Gestellbasis und wenigstens ein, zwei oder vier separat ausgebildete(r) und sich vorzugsweise von der Gestellbasis (14) im Wesentlichen nach oben erstreckende(r) Ständer (15, 16) vorgesehen, b) wobei ein, insbesondere U-förmiger, innerer Kanal in der Gestellbasis an seinen beiden Enden mit jeweils einem inneren Kanal in einem oder zwei Ständern verbunden ist und einen durchgehenden Kanal bildet und die Enden des in diesem durchgehenden Kanal geführten Drahtseils jeweils an oder in dem oder den Ständer(n) liegen. und c) wobei wenigstens zwei innere Kanäle in der Gestellbasis mit einem inneren Kanal in einem oder zwei Ständern und ggf. in einer Traverse einen durchgehenden Kanal bilden und die Enden des in diesem durchgehenden Kanal geführten Drahtseils jeweils an oder in der Gestellbasis (14) liegen
13. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem a) sich die Vorspannung der Gestellteile gegeneinander im Abstützbereich (65, 66) in Betrag und Richtung aus der Zugspannung im zugehörigen wenigstens einen Drahtseil (85, 86) und dessen Verlauf oder dem Verlauf des zusammenhängenden Kanals (18) und den daraus resultierenden vertikalen und horizontalen Zugspannungskomponenten ergibt, wobei bevorzugt das Verhältnis aus horizontaler Zugspannungskomponente und vertikaler Zugspannungskomponente im Drahtseil über dessen Verlauf in einem Bereich von 0 % bis 80 % liegt und im Abstützbereich (65, 66) bevorzugt zwischen 0 % und 50 %. und/oder b) wenigstens ein Drahtseil oder der zusammenhängende Kanal (18) für das Drahtseil zumindest im Abstützbereich (65, 66) im Wesentlich vertikal verläuft und/oder wenigstens ein Drahtseil oder der zusammenhängende Kanal (18) für das Drahtseil zumindest im Abstützbereich (65, 66) unter einem Winkel (α) oder schräg zur Vertikalen verläuft.
14. Mehrteiliges Maschinengestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vorspannmittel wenigstens eine Spannvorrichtung (32) an jedem Drahtseil (85, 86), insbesondere dessen Seilende, zum Spannen und Erzeugen der Zugspannung in dem Drahtseil umfassen, vorzugsweise an jedem Ende (85A und 85B, 86A und 86B) jedes Drahtseiles (85, 86) jeweils eine Spannvorrichtung (32), wobei die Spannvorrichtung das zugehörige Drahtseil (85 bzw. 86) vorzugsweise umschließt und bevorzugt am entsprechenden Ende des durchgehenden Kanals (18) eingespannt, gekontert oder zur kraftschlüssigen Anlage am Gestellteil gebracht ist, wobei vorzugsweise ein nach außen offener Aufnahmeraum in dem Gestellteil für die Aufnahme von Drahtseilende und zugehöriger Spannvorrichtung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Spannvorrichtung (32) einen Ankerblock (34) und eine Vielzahl Klemmbacken (36) aufweist, wobei die Klemmbacken (36) vorzugsweise als konische Hülsen ausgebildet sind und jeweils eine Litze (20) des Drahtseil umschließen, und wobei vorzugsweise der Ankerblock (34) eine Vielzahl paralleler konischer Bohrungen zum Aufnehmen der Klemmbacken (36) aufweist und/oder wobei vorzugsweise die Spannvorrichtung (32) einen Einpressstutzen (38) mit einem breiten und einem schmalen Ende aufweist, wobei das schmale Ende des Einpressstutzens (38) zum Kanal (18) hin angeordnet ist und das breite Ende des Einpressstutzens (38) kraftschlüssig am Ankerblock (34) anliegt, und wobei vorzugsweise der Einpressstutzen (38) Querrippen (40) aufweist, die den Einpressstutzen (38) in Umfangsrichtung umschließen.
15. Schlagende Schmiedemaschine, vorzugsweise Schmiedehammer (10), zum Schmieden von Werkstücken, umfassend a) ein mehrteiliges Maschinengestell (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, b) einen an wenigstens einem Gestellteil, insbesondere Ständer (15, 16), des Maschinengestells (12) geführten und auf die Gestellbasis (14) zu oder von der Gestellbasis weg bewegbaren Werkzeugträger, insbesondere Bär (26), an dem wenigstens ein erstes Umformwerkzeug (24) angeordnet ist, c) wenigstens ein an einem weiteren Gestellteil, insbesondere einer Gestellbasis oder Schabotte (14), vorzugsweise auf einem auf einer Aufnahme (41) der Gestellbasis angeordneten Amboss oder Einsatzblock (30) angeordnetes, zweites Umformwerkzeug (28).
16. Umformmaschine (10) nach Anspruch 15 umfassend wenigstens eine Traverse (21), die die Ständer an einer von der Gestellbasis abgewandten Seite verbindet, wobei an der Traverse wenigstens ein Antrieb (2) für den Bär (26) vorgesehen ist, und/oder bei der jeder Abstützbereich (65 und 66) zwischen der Gestellbasis (14) und dem oder den Ständer(n) (15 und 16) oberhalb zumindest der Auflagefläche (41) oder von Befestigungskeilen des Ambosses oder Einsatzblockes 30, vorzugsweise oberhalb des gesamten Ambosses (30), angeordnet ist.
17. Umformmaschine nach Anspruch 16 und Anspruch 5, bei der das oder eines der gegenüber der Horizontalen geneigte nach oben geneigte Paar von Abstützflächen an einer dem zweiten Umformwerkzeug zugewandten Innenseite des Gestells angeordnet ist.

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