DE19620325A1

DE19620325A1 - Verfahren zum Präzisionsumformen von Teilen und Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE19620325A1
Application number: DE1996120325
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Ing Voigtlaender; Rolf Eisenmann
Original assignee: BEYER RUDI DIPL ING
Current assignee: BEYER RUDI DIPL ING
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-11-27

Description

Gattung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Präzisionsumformen von Teilen.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen des Ver fahrens.

Stand der Technik

Insbesondere Pkw-Hersteller sind gezwungen, aufgrund der Gewichtsdifferen zen zwischen den einzelnen Pleuelstangen zum Erreichen einer hohen Lauf ruhe der Motoren die Pleuel in Gewichtsklassen zu sortieren, und zwar prinzi piell unabhängig davon, ob die Pleuelstangen gegossen, pulvergepreßt und gesintert oder geschmiedet sind. Einige Pkw-Hersteller sortieren die Pleuel stangen zum Beispiel in sieben Klassen, andere in bis zu 22 Klassen. Dies bedingt natürlich eine entsprechend hohe Lagerhaltung. Aus diesem Grunde fordern einige Pkw-Hersteller Gewichtsdifferenzen von ± drei Gramm/Pleuelstange.

Bisher ist kein Umformverfahren bekannt geworden, bei dem im normalen oder geschlossenen Gesenk kalt oder warm oder halbwarm Pleuelstangen mit so hoher Genauigkeit, nämlich unter Einhaltung einer Toleranz von ± drei Gramm/Pleuel ohne weitere Nacharbeit hergestellt werden können.

Aus der DE 43 29 371 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Pleuelstangen für Brennkraftmaschinen durch Schmieden aus Stahl vorbekannt, bei welchem die Pleuelstangen gratlos im geschlossenen Gesenk geschmiedet werden und an der Außenkontur keine Gesenkneigung aufweisen. Masseunregelmäßigkei ten aus den Rohlingen und/oder Werkzeugverschleiß sollen im Innenbereich von Kurbelwellen- und Kolbenbolzenauge ausgeglichen werden. Bisher hat diese Verfahrensweise in der Praxis keinen Eingang gefunden, ganz abgese hen davon, daß mit dieser Verfahrensweise die Einhaltung enger Schmiedeto leranzen, wie sie von den Pkw-Herstellern gefordert werden, nicht einzuhalten sind, da die Schmiedestücke bei einem Gesenkverschleiß, der während des Schmiedens zwangsweise eintritt, keine Berücksichtigung bzw. keine Gewichts änderung erfahren.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Präzisionsum formen, z. B. zum Präzisionsschmieden von Teilen, insbesondere von Pleuel stangen für Verbrennungskraftmaschinen zu schaffen, mittels dessen sich enge Gewichtstoleranzen einhalten lassen.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Lösung betreffend das Verfahren

Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das umgeformte, zum Beispiel geschmiedete Teil, insbesondere eine Pleuelstange, gewogen und der jeweils ermittelte Wert einem Rechner zugeführt, in dem der gemessene Wert mit einem oberen und unteren Toleranzwert, also mit einem Toleranzbereich, verglichen wird. Über- oder unterschreitet der Istwert den vorgegebenen oberen oder unteren Sollwert, ergeht ein Stellsignal an einen motorischen Antrieb, der die relative Endlage der Aufschlagflächen und damit der Werkzeugeinsätze in Schlagrichtung zueinander verstellt. Hierzu kann es genügen, daß über eine keilartige Fläche eine der Aufschlagflächen des Werkzeughalters um ein gewis ses Maß verstellbar ist. Auf diese Weise kann nicht nur ein im Laufe der Zeit auftretender Werkzeugverschleiß, sondern auch Abweichungen, die zum Bei spiel temperaturbedingt beim Halbwarm- oder Warmschmieden sowie Breiten maßabweichungen bei der Gravurherstellung auftreten können, so ausgegli chen bzw. ausgeregelt werden, daß die anfallenden Umformstücke gewichts mäßig innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegen.

Bei Anwendung dieses Präzisionsumformverfahrens, zum Beispiel eines Prä zisionsschmiedeverfahrens, auf Pleuelstangen lassen sich zum Beispiel Ge wichtstoleranzen von ± drei Gramm/Pleuel bei einem Gewicht von etwa 750 Gramm erzielen. Dies bedeutet, daß die Pleuel nicht mehr in eine Vielzahl von Gewichtsklassen am Lager bereitgehalten zu werden brauchen, um zum Bei spiel in einer Verbrennungskraftmaschine Pleuel gleicher Toleranzen einbauen zu können. Die Lagerhaltung verringert sich somit erheblich gegenüber den bisherigen Verfahren.

Gelöst wird die Aufgabe auch durch die Merkmale des Patentanspruches 2. Hierfür gilt sinngemäß das gleiche wie im Zusammenhang vorstehend mit der Lösung nach Patentanspruch 1 Aufgeführte mit dem Unterschied, daß nicht das Gewicht des fertigen Umformteils ermittelt und einem Rechner zugeführt wird. Vielmehr ist hier der Sollwert eine Abmessung des fertigen Umformstückes, zum Beispiel seine orthogonal in Umformrichtung gemessene Dicke. Verändert sich die Dicke, so daß die gemessenen Werte außerhalb ei nes vorgegebenen oberen oder unteren Toleranzwertes liegen, erfolgt über den Rechner ein Stellsignal an den als Verstellantrieb ausgebildeten motorischen Antrieb, was dann eine entsprechende Verstellung der betreffenden Auf schlagfläche zur Folge hat.

Lösung der Aufgabe hinsichtlich der Einrichtung

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 3 oder 4 beschriebe nen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Wird gewichtsbezogen geregelt, so wird eine Vorrichtung gemäß Patentan spruch 3 gewählt. Bei dieser wird das zum Beispiel erwärmte Rohmaterial im kontinuierlichen Durchlaufverfahren, gegebenenfalls über ein Vorformaggregat dem Werkzeuggesenk zugeführt, hier präzisionsumgeformt und anschließend in einem Lochwerkzeug mit Abgratwerkzeug weiterbearbeitet, von wo es zum Beispiel über eine automatische Bandwaage oder dergleichen läuft, die mit ei nem Rechner verbunden ist und an diesen die Werte weitergibt. Von hier aus gelangt das innerhalb des Toleranzbereiches befindliche Präzisionsumformteil in eine Ablagebox für Fertigteile, während Ausschußware über eine Fördervor richtung, zum Beispiel über ein Förderband, einer zweiten Box zugeführt wird.

Im Falle der Dickenmessung wird statt einer automatischen Waage, zum Bei spiel eine Bandwaage, ein geeignetes automatisches Dickenmeßgerät, zum Beispiel mittels Laserstrahl, eingesetzt.

Die Patentansprüche 4 bis 9 betreffen weitere erfinderische Ausgestaltungen.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - an einem Ausführungs beispiel veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein Umformwerkzeug, bestehend aus Ober- und Unterwerkzeughal ter in perspektivischer Darstellung und

Fig. 2 in schematischer Draufsicht eine Einrichtung für eine Pkw-Pleuel stangenfertigung.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Oberwerkzeughalter und mit 2 ein Unterwerk zeughalter bezeichnet, während 3 einen oberen Werkzeugeinsatz und 4 einen unteren Werkzeugeinsatz darstellen, die die Umformgravur aufweisen oder beinhalten, zum Beispiel für eine Pleuelstange. Ober- und Unterwerkzeughalter 1, 2 sind in nicht dargestellten Maschinenaufnahmen innerhalb des Umformag gregates angeordnet, das ebenfalls nicht dargestellt ist und das die übliche Ausbildung besitzen kann.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird die untere Aufschlagfläche 24 des unteren Werkzeughalters 2 auf einer geringfügig in Richtung X um den Winkel α keilförmig und gleichmäßig sowie geradlinig in Richtung auf die obere Auf schlagfläche geführt, so daß eine Verschiebung der unteren Aufschlagfläche 24 in Richtung X bzw. Y die relative Endlage der Werkzeugeinsätze 3 und 4 und damit der oberen und unteren Aufschlagflächen in Schlagrichtung, also in Rich tung A, feinfühlig zueinander verändert.

Die Verstellung in Richtung X bzw. Y kann durch einen hydraulischen Antrieb, zum Beispiel durch eine abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck zu beauf schlagende Kolben-Zylindereinheit, oder durch eine Schraubspindel oder durch einen Linearmotor vorgenommen werden. Diese Teile sind ebenfalls nicht dar gestellt.

In Fig. 2 wird das Material, zum Beispiel ein Stahlrohling, in einem Erwär mungsaggregat 6 erwärmt. Das Erwärmungsaggregat 6 kann in geeigneter Weise, zum Beispiel elektrisch, induktiv oder dergleichen betrieben werden. Der vorgewärmte Rohling wird über eine Fördervorrichtung 7 einem Vorform aggregat 8 zugeführt, von wo aus das vorgeformte Teil über eine Fördervor richtung 9 zum Beispiel einem Umformaggregat 10, zum Beispiel einem Schmiedehammer, zugeführt wird. In dem Umformaggregat 10 befinden sich der Ober- und Unterwerkzeughalter 1 und 2 mit dem oberen und unteren Werkzeugeinsatz 3 bzw. 4. Das fertiggeschmiedete Präzisionsumformteil 11 wird über eine Fördervorrichtung 12 einem Loch- und Abgratwerkzeug, insbe sondere einer Presse 13, zugeführt, von wo aus es über eine Fördervorrichtung 14 einer automatischen Waage, zum Beispiel einer automatischen Bandwaage 15, zugeführt wird. Die Bandwaage 15 ist über eine elektrische Leitung 16 oder dergleichen mit einem Rechner 17 verbunden, der in geeigneter Weise, zum Beispiel über eine elektrische Leitung 18 mit der Energiezufuhr 19 eines im einzelnen nicht dargestellten motorischen Antriebes, zum Beispiel eines Schraubspindelantriebes, in Verbindung steht, der bei der dargestellten Ausfüh rungsform mit dem unteren Werkzeughalter 2 getrieblich verbunden ist und die Aufschlagfläche 24 in Richtung X bzw. Y feinfühlig zu verstellen vermag. Die Aufschlagfläche 24 ist bei der dargestellten Ausführungsform paarig ausgebildet. Liegt das die Bandwaage 15 passierende Präzisionsumformteil 11 innerhalb der vorgegebenen und am Rechner 17 eingegebenen Toleranzbereiche, so wird es über eine Fördervorrichtung 20 einer Box 21 oder dergleichen für Fertigteile zugeführt, ansonsten über eine Fördervorrichtung 22 einer Box 23 für Außertoleranzteile übergeben.

Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschrei bung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Literaturverzeichnis

DE 43 29 371 A1

Bezugszeichenliste

1 Oberwerkzeughalter
2 Unterwerkzeughalter
3 Werkzeugeinsatz, oberer, mit Gravur
4 Werkzeugeinsatz, unterer, mit Gravur
5 Fläche, keilige
6 Erwärmungsaggregat
7 Fördervorrichtung
8 Vorformaggregat
9 Fördervorrichtung
10 Umformaggregat
11 Präzisionsumformteil
12 Fördervorrichtung
13 Loch- und Abgratwerkzeug, Presse
14 Fördervorrichtung
15 automatische Waage, Bandwaage
16 Leitung, elektrische
17 Rechner
18 Leitung, elektrische
19 Energiezufuhr
20 Fördervorrichtung
21 Box für Fertigteil
22 Fördervorrichtung
23 Box für Ausschußteile
24 Aufschlagfläche, untere
X Verstellrichtung für unteres Aufschlagflächenkeilpaar 4
Y Verstellrichtung für unteres Aufschlagflächenkeilpaar 4
A Schlagrichtung
α Winkel

Claims

1. Verfahren zum Präzisionsumformen, insbesondere zum Präzisions schmieden, von Teilen, insbesondere von Pleuelstangen für Verbren nungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das fertig präzisions umgeformte Teil (11) - nach dem Lochen und Abgraten - gewogen, die ermittelten Werte in einen Rechner (17) eingegeben (Istwert) und mit ei nem vorgegebenen Toleranzbereich (Sollwert) verglichen und beim Ab weichen von dem vorgegebenen Sollwert ein Stellwert an einen motori schen Antrieb gegeben wird, der die relative Endlage der Werkzeugein sätze (3 bzw. 4) und damit die relative Endlage der Aufschlagflächen in Schlagrichtung (A) zueinander zwecks Einhaltung des vorgegebenen Sollwertes regelt.

2. Verfahren zum Präzisionsumformen von Teilen, dadurch gekennzeich net, daß das fertig umgeformte Teil (11) in wenigstens einer Dimension vermessen, insbesondere seine Dicke bestimmt, die ermittelten Werte in einen Rechner (17) eingegeben (Istwert) und mit einem vorgegebenen Toleranzbereich (Sollwert) verglichen und beim Abweichen von dem vor gegebenen Sollwert ein Stellwert an einen motorischen Antrieb gegeben wird, der die relative Endlage der Werkzeugeinsätze (3 bzw. 4) in Schlagrichtung (A) zwecks Einhaltung des vorgegebenen Sollwertes (Toleranz) regelt.

3. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Umformaggregat, zum Beispiel einem Schmiedehammer oder einer Schmiedepresse (Exzenter-, Reibspindel-, Keil-, Kniehebel- oder Kurbel presse), zum Herstellen von Umformteilen, vorzugsweise von Schmiede teilen, insbesondere Pleuelstangen, für Verbrennungskraftmaschinen, ggf. mit einem Erwärmungsaggregat und gegebenenfalls einem Vorform aggregat, einem dem Umformaggregat nachgeschalteten Loch- und Ab gratwerkzeug, mit geeigneten Fördervorrichtungen für das Rohmaterial, die Rohlinge und die Fertigteile, dadurch gekennzeichnet, daß dem Loch- und Abgratwerkzeug (13) eine automatisch arbeitende Waage (15) nachgeschaltet ist, die mit einem Rechner (17) elektrisch in Verbindung steht, der mit einem Stellantrieb für einen motorischen Antrieb der Werkzeughalteraufschlagflächen für wenigstens einen der Werkzeughalter (1 bzw. 2) verbunden ist.

4. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Umformaggregat zum Herstellen von Umformteilen, ggf. mit einem Erwärmungsaggregat und gegebenenfalls einem Vorformaggregat, einem Umformaggregat, mit geeigneten Fördervorrichtungen für das Rohmate rial, die Rohlinge und die Fertigteile, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Messen der Dicke des Präzisionsumformteils (11) nachgeschaltet ist, die automatisch die Dicke des Fertigumformteils mißt und die Werte an einen Rechner (17) weitergibt, der mit einem mo torischen Antrieb für wenigstens einen der Werkzeughalter (1, 2) ver bunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb für wenigstens einen der Werkzeughalter (1, 2) ein Spindelantrieb für die Verstellung der Aufschlagfläche ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb für wenigstens einen der Werkzeughalter-Aufschlagflä chenkeilverstellung eine abwechselnd beidseitig mit Druckmitteldruck, insbesondere hydraulisch zu beaufschlagende Kolben-Zylindereinheit ist, der über eine Pumpe gesteuert Hydraulikmedium zuführbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb für den betreffenden Werkzeughalter (1, 2) ein Line armotor ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß der Rechner, die Waage oder die Dickenmeßvorrich tung mit Einstellungshandhaben versehen sind, durch die sich die gege benen Werte analog oder digital einstellen lassen.

9. Einrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Waage (15) oder die Dickenmeßvorrichtung nach dem Anfallen von einem oder mehreren Teilen, die außerhalb eines vor gegebenen Toleranzbereiches liegen, die Einstellung der Aufschlagfläche (24) bewirken.