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Die Erfindung bezieht sich auf Umformmaschinen, die sowohl als Hammer
als auch als Presse betreibbar sind.
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Die Wirkung der Hämmer unterscheidet sich von derjenigen der Pressen
vor allem durch die wesentlich höhere Arbeitsgeschwindigkeit. Beim Hammer werden
die Umformkräfte, die auf das Schmiedestück zur Wirkung gebracht werden, durch stoßartiges
Aufeinandertreffen von Massen erzeugt. Äußere Kräfte treten nicht in Erscheinung.
Bei Pressen werden die Druckkräfte durch den Körper der Presse hindurchgeleitet.
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Es ist mehrfach versucht worden, das Problem, mit derselben Maschine
auf wirtschaftliche Weise sowohl zu hämmern als auch zu pressen, zu lösen.
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Ausgehend von der bekannten Bauart der Reibscheibenspindelpressen
wurde zunächst der Vorschlag gemacht, diese für den normalen Betrieb mit einer 1
m/s übersteigenden Auftreffgeschwindigkeit, im Mittel mit einer Auftreffgeschwindigkeit
von 2 m/s auszulegen, um Stücke mittlerer oder geringer Wandstärke ausschmieden
zu können. Die Maschine wird also nur mit einer bestimmten, wenn auch sehr hochliegenden
Auftreffgeschwindigkeit betrieben, so daß es nicht möglich war, wahlweise mit der
Maschine als Hammer oder Presse zu arbeiten. Das war auch nicht mit einer Reibscheibenspindelpresse
möglich, die zwei von der Spindel gegenläufig bewegte, Gesenke tragende Schlitten
aufweist, die mit etwa gleichem Arbeitsvermögen aufeinandertreffen. Das gilt auch
für sogenannte Hochgeschwindigkeitshämmer, deren Aufbau es nicht ermöglicht, mit
ihnen zu pressen. Dagegen hat man hydraulische Maschinen so eingerichtet, daß die
Menge des zur Wirkung kommenden Arbeitsmittels zwischen dem Werte Null und der zur
Erzielung der Hammergeschwindigkeit erforderlichen Sekundenmenge stufenlos regelbar
einstellbar ist, wobei der spezifische Druck beim Pressen wesentlich höher liegt
als beim Hämmern.
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Derartige Hammerpressen sind zwar in weiten Grenzen brauchbare Schmiedemaschinen,
ihren Vorteilen stehen aber erhebliche Nachteile gegenüber. Damit der Stoß des Bärs
wirksam werden kann, muß das Gestell der Maschine mindestens um das zehnfache, besser
zwanzigfache schwerer sein als der Bär, andernfalls gelangt der Stoß in das Fundament,
so daß die gesamte Umgebung erschüttert wird; trotzdem ist die Umformarbeit nur
geringfügig. Selbst wenn das Gestell genügend schwer gemacht wird, muß ein sehr
hoher Aufwand für das Fundament getroffen werden, um die Zulassung des Betriebes
für derartige Maschinen erreichen zu können.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Hammerpresse zu schaffen,
die mit einem Bruchteil des Gewichtes auskommt, das bisher aufzuwenden war, und
keine Erschütterungen auf das Fundament überträgt.
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Die zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagene, sowohl als Hammer als
auch als Presse betreibbare Umformmaschine kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch
Anwendung des Gegenschlagprinzips.
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Dieses ist, wie eingangs bereits ausgeführt, an sich bekannt, jedoch
handelte es sich hierbei nicht um die Lösung der Aufgabe, Sondermaschinen, die entweder
hämmern oder pressen konnten, durch eine leichtere Bauweise so auszubilden, daß
sie mit verhältnismäßig geringen Gestehungskosten praktisch einführbar- und anwendbar
werden. Um das zu erreichen, kann man entweder die Menge des Arbeitsmittels je Sekunde
oder die in Bewegung zu setzenden Massen regeln, derart, daß beim Pressen große
Massen geringer Geschwindigkeit, beim Hämmern kleine Massen großer Geschwindigkeit
zur Wirkung gebracht werden, so daß die Umformenergie in beiden Fällen etwa die
gleiche Größe hat. Im ersten Falle entsteht eine Maschine nach Art der bekannten
Gegenschlagh'ämmer mit dem Unterschied, daß das Arbeitsmittel Druckluft durch eine
Druckflüssigkeit ersetzt wird, da beim Pressen ein Druck von mehreren hundert, beim
Hämmern ein solcher von höchstens zehn Atmosphären erforderlich wird, wobei die
Treibmittelmengen im umgekehrten Verhältnis stehen.
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Obschon das Gegenschlagprinzip für die unterschiedlichsten Antriebsweisen
an Hämmern oder Pressen mit dem Vorteil der leichteren Bauweise bekannt war, ist
die Möglichkeit der Verwendung dieses Prinzipes für die bekannte Sondermaschine
der Anmeldung noch nicht erwogen worden.
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Zwei Ausführungsbeispiele mögen das Gesagte für den Fall der Veränderung
der wirksamen Massen veranschaulichen.
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Eine besonders günstige Anordnung ergibt sich bei der Anwendung von
Druckspindeln für die Betätigung der Maschine.
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A b b. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Spindel; A b b. 2
zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Spindeln.
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In A b b. 1 führt im Körper 1 der Maschine ein Rahmenschlitten 2 und
in diesem ein Stößel 3. Eine Spindel 4 ist oben in einem Halslager 5 und in der
Mitte in einem Spurlager 6 gehalten und greift mit Gewinden entgegengesetzter Steigung
in die Muttern 7 und 8 des Schlittens und des Stößels ein. Da der Stößel 3 ein geringeres
Gewicht hat als der Rahmenschlitten 2, ist die Steigung des Gewindes dort größer
als hier, so daß sich beim Aufeinandertreffen die Schlitten mit gleichen Stoßenergien
treffen. Auf dem oberen Ende der Spindel 4 sitzt ein Wendemotor 9, dessen Rotor
fest mit der Spindel verbunden ist. Der Motor ist polumschaltbar beispielsweise
im Verhältnis 1: 4, so daß beim Pressen z. B. mit einer Auftreffgeschwindigkeit
der Schlitten von 1 m/s, beim Hämmern mit 4 m/s gefahren werden kann. Soll in beiden
Fällen annähernd dieselbe Energie zur Wirkung kommen, was nicht unbedingt die Regel
zu sein braucht, so müssen sich die Schwungmassen bzw. die Trägheitsmomente derselben
wie 1:16 verhalten. Zu diesem Zweck ist das Schwungrad geteilt. Es besteht aus dem
schweren Kranz 10 und der Nabe 11, zwischen denen eine Lamellenkupplung
12 angeordnet ist. Diese wird im Beispielfalle elektromagnetisch geschaltet. Die
Wicklung des Magneten 13 sitzt im Gehäuse 14 des Antriebes.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist klar. Bei einer Drehung der Spindel,
von oben gesehen rechts herum, bewegen sich die beiden Schlitten 2 und 3 gegeneinander
und verformen beim Aufschlagen das Werkstück. Zum Rücklauf wird der Motor gewendet.
Wenn die Lamellenkupplung geschlossen ist, kann nur mit der niedrigen Motordrehzahl
gefahren werden, da die Massen ein hohes Trägheitsmoment haben. Das Pressen dient
vor allen Dingen zum Verformen, damit Spindel und Schlitten keine zu hohen Drücke
erfahren. Die Kupplung verhindert überlastungen. Beim
Fertigschmieden
ist eine hohe Endkraft erforderlich, welche die Spindel und die Schlitten statisch
nicht aufnehmen könnten. Daher wird hierbei die Hammerwirkung benutzt. Dazu wird
die Kupplung 12 geöffnet und der Wendemotor 9 mit der hohen Drehzahl betrieben.
Die beiden Schlitten werden auf Hammergeschwindigkeit beschleunigt, und die erforderliche
Schmiedekraft entsteht durch das Aufeinanderprallen der Schlitten. Kräfte in den
Schlitten und der Spindel werden nur insoweit erzeugt, als das geringe Trägheitsmoment
der Spindel und der Nabe an der Umformung mithilft. Es ist daher möglich, in den
Hammerpressen Umformkräfte zu erzeugen, welche die statische Aufnahmefähigkeit der
Spindel-und Rahmenquerschnitte bei weitem übersteigen.
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A b b. 2 zeigt eine Hammerpresse mit zwei Spindeln 15 und
16, die in zwei Stößel 17 und 18 bzw. deren Muttern
19, 20, 21 und 22 eingreifen. Die linke Spindel hat jeweils eine entgegengesetzte
Steigung wie die rechte, das obere Spindelende ebenfalls eine entgegengesetzte wie
die untere.
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DerAntrieb bei diesemAusführungsbeispiel erfolgt durch ein flexibles
Mittel, das sich von selbst auf den Widerstand der zu beschleunigenden Massen einstellt.
Dazu ist beispielsweise hochkomprimierte Luft oder besser noch Stickstoff geeignet.
Dieser befindet sich in den beiden Zylindern 23 und 24, die durch eine Rohrleitung
verbunden sind. Das Druckmittel ist abgeschlossen und wird nur ergänzt, wenn durch
Undichtigkeiten Verluste entstehen. Es wirkt wie eine gespannte Feder. Die eigentliche
Steuerung der Maschine erfolgt durch zwei Hydraulikzylinder 26 und 27, in denen
die Kolben 28, 29, 30 und 31 angeordnet sind. Eine solche Einrichtung ist an und
für sich bereits Gegenstand einer Patentanmeldung. Das Besondere liegt auch hier
wieder in den schweren Schwungrädern mit variablem Trägheitsmoment. Diese bestehen
aus den Schwungkränzen 32 und 33,
die über Lamellenkupplungen 34,35
mit den Spindelnaben 36,37 verbunden werden können. Die Lamellen werden durch
Kolben 38, 39 z. B. pneumatisch angepreßt, die in Zylindern 40, 41 dicht
führen.
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Die Wirkungsweise entspricht der in A b b. 1 beschriebenen Maschine.
Die hydraulischen Kolben 28, 29, 30 und 31 halten die Stößel gegen den Druck der
vorgespannten Luft in der äußeren Totpunktlage. Soll gearbeitet werden, so wird
das Druckmittel unter den vier Kolben abgelassen, und der Gasdruck bewegt die Stößel
aufeinander zu. Bei eingerückten Schwungkränzen 32 und 33 geht die
Beschleunigung langsam vor sich, ist die Kupplung gelöst, so erfolgt die Beschleunigung
schnell. Im ersteren Falle erhalten wir einen Pressenschlag, im zweiten einen hammerartigen
Schlag. Das Druckmittel stellt sich selbsttätig auf diese beiden Möglichkeiten ein.
Das Rutschmoment der Kupplungen sorgt von selbst dafür, daß beim Pressen der Maximaldruck
nicht überschritten wird, während beim Hämmern der Druck beliebig hoch sein kann,
ohne die Spindeln zu überlasten. Nach dem Schlage werden die Stößel durch die Hydraulikkolben
wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeführt.