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Die
Erfindung betrifft eine mehrstufige Schmiedemaschine mit einer Mehrzahl
von justierbaren Umformstufen, welche die Merkmale des Oberbegriffes
des Anspruches 1 aufweist. Eine Schmiedemaschine dieser Gattung
ist beispielsweise aus der
EP
0 224 792 A1 bekannt.
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Die
Erfindung hat Verbesserungen beim Justieren der Werkzeuge mehrstufigen
Schmiedemaschinen zum Gegenstand.
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Schmiedemaschinen
mit verschiedenen Umformstufen unterliegen Veränderungen in den Betriebsbedingungen,
die die Qualität
und Gleichförmigkeit
der hergestellten Werkstücke
nachteilig beeinflussen können.
Beispielsweise kann sich die ”Schließhöhe”, das heisst
der Abstand zwischen dem Schlitten und dem Aufschlagkörper, im
vorderen Totpunkt dann, wenn sich die Maschine während des Betriebes erwärmt, graduell
verändern
und zu einer Produktion von nicht gleichförmigen Teilen führen. Neben
den thermischen Veränderungen
der Maschine selber können
sich die Bedingungen des Drahtes, der der Schmiedemaschine zugeführt wird,
verändern
und unterschiedliche Schließhöhenpositionen erforderlich
machen.
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Es
wurden verschiedene Versuche unternommen, um diese Veränderungen
zu kompensieren, indem die vordere Totpunktposition des gesamten
Schlittens eingestellt oder indem eine Platte verschoben wird, die
sämtliche
Werkzeuge auf dem Schlitten trägt,
wobei die Verschiebung in der einen oder anderen Richtung parallel
zur Schlittenbewegung durchgeführt
wird.
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Es
ist bekannt (
DE 689
22 251 T2 ), den Schlitten und die Werkzeughalterung mit
zusammenwirkenden Richtflächen
zu versehen.
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Im
Folgenden wird jeweils der Begriff ”Bewegung in axialer Richtung” für eine Bewegung
oder Einstellung in einer Richtung parallel zur Schlittenbewegung
verwendet, wobei dieser Begriff typischerweise in Bezug auf die
Bewegung oder Justierung von Werkzeugen Verwendung findet.
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Es
hat lange einen Bedarf nach einer praktischen und zweckmäßigen Art
und Weise für
eine individuelle Einstellung der axialen Position der Werkzeuge
gegeben, damit sich ändernde
Bedingungen separat für
jede Arbeitsstation berücksichtigt
werden können.
Insbesondere bei großen
Maschinen sind manuelle Einstellungen wegen der Größe der Komponenten
und der Größe der für die Durchführung der Einstellungen
notwendigen Schraubenschlüssel schwierig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei mehrstufigen Schmiedemaschinen
mit verschiedenen Umformstufen die Einstellung der Schließhöhen der
Werkzeuge einer Mehrzahl von Arbeitsstationen einfacher gestalten
zu können.
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Diese
Aufgabe und das entsprechende technische Problem wird erfindungsgemäß mit einer mehrstufigen
Schmiedemaschine nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen dieser Schmiedemaschine sind Gegenstand der
auf Anspruch 1 rückbezogenen
Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine individuelle Einstellung
der Schließhöhe der Werkzeuge
an jeder einer Mehrzahl von Arbeitsstationen in einer Schmiedemaschine
mit verschiedenen Umformstufen, wobei die Einstellvorrichtung auf
einem Schlitten angeordnet ist und separate Keilplatten für jede Arbeitsstation
aufweist. Die Keilplatten werden jeweils von einer zweiten, keilförmig ausgebildeten
Schulter betätigt,
die von einem zugeordneten Motor und einem Schraubenmechanismus
angetrieben wird. Der erfindungsgemäße Aufbau des Keil-Einstellsystems
ist sowohl widerstandskräftig gegenüber den
sich wiederholenden Schmiedeschlägen
als auch kompakt im Aufbau, um in den innerhalb des Schlittens beengten
Raum eingepaßt
werden zu können.
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Eine
ein Werkzeug tragende Kassette, die mit der Keilplatte zusammenwirkt,
ist auf dem Schlitten mit Hilfe eines angetriebenen Betätigungselementes
festgeklemmt. Die Werkzeugkassette ist dabei in präziser Weise
angeordnet, wobei die Kassette seitlich ausgerichtet ist, d. h.,
radial bezüglich
der Mitte der gegenüber
angeordneten Arbeitsstation auf dem Aufschlagkörper. Die Funktion der Positionierung
der Werkzeugkassette wird durch die Oberflächen ausgeübt, die die axiale Verschiebung
der Werkzeugkassette ermöglicht,
die durch das Keil-Justierungssystem erfolgt, ohne daß die präzise seitliche
Justierung der jeweiligen Kassette in Bezug auf die Mitte des gegenüberliegenden
Gesenkes beeinflußt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
es, daß die
Werkzeuge jeder Arbeitsstation einfach und unabhängig von den Werkzeugen der
anderen Arbeitsstationen justiert werden können. Wenn ein spezielles Werkstück hergestellt
wird, kann der Schmiedeprozeß leicht
verändert
werden, um die Qualität
und Gleichförmigkeit
der Werkstücke
zu verbessern, indem die relativen Positionen der Werkzeuge an jeder
Arbeitsstation eingestellt werden. Dieser Einstellprozeß kann allgemein
entweder dann, wenn die Herstellung eines Werkstückes zu Beginn eingestellt
wird, oder während
aufeinander folgenden regulären
Produktionsabläufen
angewendet werden, wenn sich die thermischen Bedingungen in der
Schmiedemaschine zwischen dem Start und einem Punkt der Temperaturstabilisierung ändern.
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Zusätzlich können in
vorteilhafter Weise die Veränderungen
während
des Betriebes der Schmiedemaschine durchgeführt werden, wenn sich die Bedingungen
des zu bearbeitenden Drahtes oder andere Faktoren ändern. Eine
solche Justierung kann jegliche Kombination von Einstellungen zwischen
den Werkzeugen und den verschiedenen Arbeitsstationen einschließen. Da
die Einstellungen durch von einem Motor angetriebene Elemente durchgeführt werden,
braucht der Maschinenbenutzer nicht besonders stark oder ausdauernd
zu sein.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben,
wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen mehrstufigen Schmiedemaschine,
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2A,
B eine schematische Teilansicht des Schlittens vom Aufschlagkörper aus
betrachtet,
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3 im
Querschnitt einen Ausschnitt der Schmiedemaschine entlang einer
vertikalen Ebene durch den Schlitten,
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3A eine
vergrößerte Querschnittsdarstellung
eines drehbeweglichen hydraulischen Betätigungselementes und eines
elektronischen Funktionsgebers.
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4 eine
perspektivische Darstellung einer Werkzeugkassette, und
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5 in
einer Teilansicht eine perspektivische Darstellung der Vorderseite
des Schlittens.
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Eine
Schmiedemaschine
10 mit verschiedenen Umformstufen weist
einen Rahmen
11 mit einem daran befestigten Aufschlagkörper
12 und
einen Schlitten
13 auf, der sich horizontal in Richtung
des Aufschlagkörpers
12 hin-
und herbewegt. Der allgemeine Aufbau dieser Schmiedemaschine ist ähnlich zu
der aus der
US-A-4,898,017 bekannten
Schmiedemaschine.
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An
jeder Arbeitsstation, die allgemein mit 16a–f bezeichnet
ist, ist auf einem Schlitten 13 ein entsprechend angepaßter Werkzeugträger 17 befestigt,
der aus dem Stand der Technik bekannt ist. Typischerweise ist der
Werkzeugträger 17 mit
Schrauben an einer Werkzeugtragevorrichtung oder Kassette 18 befestigt.
Die Kassette 18 besteht aus einer vertikalen Platte 20 und
einem sich horizontal erstreckenden Träger oder Block 21,
der mit Hilfe von Schrauben an der Platte 20 befestigt
ist. Die Kassette 18 hat eine invertierte L-Form in Seitenansicht
und ist allgemein rechteckig in Vorderansicht, außer einem
konvexen oder runden unteren Ende 19 mit einem zentral
angeordneten Schlitz 22. Ein weiterer zentral angeordneter
Schlitz 23 ist an der Unterseite des Blockes 21 vorgesehen,
der das obere Ende 28 der Kassette 18 bildet.
Eine innere Schulter 24 ist in dem Schlitz 23 ausgebildet.
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Die 2A und 2B zeigen
verschiedene Teile in Abhängigkeit
von der jeweiligen Arbeitsstation; einige Teile sind weggebrochen
oder abmontiert dargestellt, um die Details des Aufbaus zu zeigen.
An der Arbeitsstation 16d ist der Block 21 dargestellt,
wobei die Platte 20 entfernt worden ist.
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Die
Kassette 18 wird auf dem Schlitten 13 angeordnet,
indem sie mit ihrem unteren Ende 19 auf einen konkaven
Sattel 26 und zwischen ein Paar von gegenüberstehend
angeordneten Blöcken 27,
die benachbart am oberen Ende 28 angeordnet sind, herabgelassen
wird. Ein Block 29, der den Sattel 26 trägt, und
die sich gegenüberstehend
angeordneten Blöcke 27 sind
präzisionshergestellt,
um eine Tragefläche 31 des
Sattels 26 und sich gegenüberstehend angeordnete Trageflächen 32 an
präzise
vorgegebenen Positionen anzuordnen. Somit wird die Kassette 18 mit
einer Ausrichtung auf die Mitte der gegenüber angeordneten Arbeitsstation 33 auf
dem Aufschlagkörper 12 angeordnet.
Die Oberflächen 31 und 32 sind
parallel zur axialen Richtung des Werkzeuges, d. h., parallel zur
Richtung der Schlittenbewegung.
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Die
Kassette 18 ist lösbar
und elastisch gegen einen Keilblock 36 mit Hilfe eines
Paares von Spannbolzen 37 gehalten. Die Spannbolzen 37 weisen
jeweils eine ringförmige
Nut 38, die in einem entsprechenden Schlitz 22, 23 aufgenommen
wird, und einen Kopf 39 auf, der an einer benachbarten
Oberfläche
der Kassette 18 anliegt, um diese gegen den Keilblock 36 vorzuspannen.
Der Keilblock 36 nimmt die Kompressionsbelastung des Schmiedens
auf, die von dem Werkzeug auf die zugeordnete Kassette 18 ausgeübt wird,
und überträgt diese
Belastung auf eine anliegende Keilplatte 46. Die Keilplatte 46 überträgt wiederum
die Belastung in geeigneter Weise über eine Platte 54 auf
den Schlitten 13.
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Der
Keilblock 36 und die zugeordnete Keilplatte 46 sind
in einer zugeordneten Tasche oder einem zugeordneten Hohlraum 47 aufgenommen,
die bzw. der in einer großen
Gehäuseplatte 48 ausgebildet
ist, die mit geeigneten Schrauben am Hauptkörper des Schlittens 13 befestigt
ist. Eine Seite 50 des Keilblockes 36, die mit
der Kassette 18 in Kontakt steht, verläuft in einer vertikalen Ebene
senkrecht zu der Achse der Arbeitsstation. Eine Seite 51 der
Keilplatte 46, die auf der vom Keilblock 36 abgewandten Seite
angeordnet ist, liegt in ähnlicher
Weise in einer vertikalen Ebene senkrecht zur Achse der Arbeitsstation.
Kontaktflächen 52 und 53 des
Keilblockes 36 und der Keilplatte 46 sind in einer
Ebene angeordnet, die in einem relativ kleinen Winkel von beispielsweise 10° aus der
Vertikalen gekippt ist, die aber andererseits gegenüber der
Achse der Arbeitsstation schräg verläuft. Die
Rückwand 51 der
Keilplatte 46 liegt an der Rückplatte 54 an, die
direkt an dem Hauptkörper des
Schlittens 13 befestigt ist.
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An
einem unteren Ende weist die Keilplatte 46 eine abgeschrägt verlaufende
Oberfläche 61 auf. Ein
zweiter Keil 62, der auf einer unteren, mit dem Schlitten 13 verbundenen
Platte 63 verschiebbar angeordnet ist, weist eine Schulteroberfläche 64 auf, die
mit der keilförmigen
Oberfläche 61 in
Eingriff steht. Der zweite Keil 62 wird in selektiver Weise
horizontal in Richtung auf oder weg von der Gehäuseplatte 48 durch
ein hydraulisches Betätigungselement
angetrieben, beispielsweise in Form eines drehbeweglichen Motors,
der auf dem Schlitten 13 befestigt ist. Äußere Keilwellennuten 67,
die auf der Ausgangswelle des Motors ausgebildet sind, stehen mit
komplementären
Keilwellennuten 68 einer drehbeweglichen, intern mit einem
Gewinde versehenen ”Mutter” 69 in
Eingriff, die auf einer mit einem äußeren Gewinde versehenen Hebeschraube 71 angeordnet
ist. Die axiale Belastung, die auf die Mutter 69 wirkt,
wird durch eine Getriebeanordnung 72 abgestützt. Das
vordere Ende der Hebeschraube ist mit dem zweiten Keil 62 verbunden.
Ein Getriebe 76 ist mit der Mutter 69 verbunden
und ein Ritzel 77 steht mit dem Getriebe 76 in
Eingriff und treibt eine Welle 78 zu einer Drehbewegung
an, die proportional zur Drehbewegung der Mutter 69 ist.
Die Welle 78 weist einen nicht kreisförmigen äußeren Querschnitt auf, beispielsweise
quadratisch, so dass sie ein Ritzel 79 antreiben kann,
durch das es in einer komplementär ausgestalteten
Bohrung geleitet. Wenn die Welle 78 mit dem Schlitten hin-
und herbewegt wird, gleitet die Welle 78 durch das Ritzel 79,
das axial am Rahmen 11 befestigt ist. Das Ritzel 79 steht
mit einem weiteren Getriebe 81 in Eingriff, das auf einem
drehbeweglichen Signalgeber 82 befestigt ist, der elektrische
Signale erzeugt, um die Position der Hebeschraube 71 und
des zweiten Keils 62 aufzunehmen, wie sie durch die Rotation
der Mutter 69 gegenüber
einem Referenzwinkel als Nettodrehwinkel gemessen wird.
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Ein
Betätigungselement 86 mit
einem hydraulischen Kolben und einem Zylinder, das auf der Rückplatte 54 befestigt
ist, weist eine sich vertikal erstreckende Kolbenstange 87 auf,
die so ausgestaltet ist, daß sie
an dem oberen Ende der Keilplatte 46 anliegt, um diese
Keilplatte 46 vertikal nach unten anzutreiben. Die Spannbolzen 37 sind
federnd nach hinten, also nach links in 3, in eine
Kassettenklemmposition durch einen Stapel von Federn 88 vorgespannt,
die auf den rückwärtigen Enden
der Bolzen durch Muttern und Unterlegscheiben gehalten werden. Jeder
Spannbolzen 37 weist einen Kolben 89 auf, der
in einer hydraulischen Kammer 91 aufgenommen ist. Unter
Druck stehende hydraulische Flüssigkeit,
die selektiv den Kammern 91 durch eine geeignete Steuerung
zugeführt
wird, überwindet
die Kraft der Federn, um die Spannbolzen 37 nach rechts zu
bewegen, um somit die Kassette 18 zu lösen und/oder in dieser Position
zu halten (nach rechts von der in 3 dargestellten
Kassette), um eine neue Kassette aufzunehmen.
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Die
beschriebenen Keilelemente 36, 46 und 62 und
die Betätigungselemente 66 und 86 sind
jeweils doppelt an jeder Arbeitsstation 16a–f vorgesehen.
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Während des
Betriebes wird eine Werkzeugkassette 18, die einen Werkzeughalter 17 und
ein Werkzeug in dem Halter 17 trägt und die von einem Roboterarm
gehandhabt werden kann, in einem Aufnahmebereich des Trageblockes 26 und
zwischen den Blöcken 27 aufgenommen,
wenn die Spannbolzen 37 durch den hydraulischen Druck in
den Kammern 91 herausgeschoben sind. Danach wird der Druck
in den Kammern 91 abgelassen, um zu ermöglichen, daß die Federn 88 in
zuverlässiger
Weise die Kassette 18 gegen den Keilblock 36 drücken.
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Bei
jeder Arbeitsstation 16a–f sind die gegenüberstehend
angeordneten komplementären Werkzeuge
auf dem Aufschlagkörper 12 und
dem Schlitten 13 für
eine nominale Schließhöhe oder
einen minimalen Abstand zwischen dem Aufschlagkörper und dem Schlitten 13 ausgebildet.
Die vorliegende Vorrichtung erlaubt nun eine Justierung des effektiven
minimalen Abstandes der sich gegenüberstehenden Werkzeuge in axialer
Richtung an jeder Arbeitsstation unabhängig von den Abständen an
den anderen Arbeitsstationen. Die Kassette 18 und der zugeordnete
Werkzeugträger 17 werden
auf dem Schlitten 13 in Richtung des Aufschlagkörpers 12 durch
Betätigung
des Betätigungselementes 66 bewegt,
wobei das Betätigungselement 66 so
in eine Richtung angetrieben wird, daß der zweite Keil 62 nach
vorne in Richtung des Aufschlagkörpers 12 getrieben
wird. Diese Bewegung wird über
die Aktion der Schultern an den Oberflächen 61 und 64 übertragen,
und sie bewirkt, daß die
Keilplatte 46 angehoben wird. Andererseits bewirkt die
Aktion der Schultern zwischen den Oberflächen 52 und 53,
daß der Keilblock 36 sich
in Richtung des Aufschlagkörpers 12 verschiebt.
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Wenn
das Betätigungselement 66 den
Keilblock 36 und die Kassette 18 verschiebt, kann
das Betätigungselement 66 zum
Loslösen
der Klemme, die durch den Kolben 89 und die Kammer 91 gebildet wird,
angetrieben oder betätigt
werden, um die gesamte oder einen Teil der von den Federn 88 erzeugten
Klemmkraft auszugleichen, und das Kolbenbetätigungselement 86 kann
angetrieben werden, um den Kolben 87 zurückzuziehen.
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Die
Kassette 18 und der Werkzeugträger 17 werden auf
dem Schlitten 13 vom Aufschlagkörper 12 zurückgezogen,
indem die Richtung des hydraulischen Motors 66 umgekehrt
wird, um den zweiten Keil 62 zurückzuziehen.
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Um
sicherzustellen, daß jeglicher
Reibungswiderstand überwunden
wird und daß die
Oberfläche 61 der
Keilplatte 54 der Schulteroberfläche 64 folgt, wird
der Kolben 87 durch Antrieb des einen Kolben und einen
Zylinder aufweisenden hydraulischen Betätigungselement 86 vorgeschoben,
um die Keilplatte 46 nach unten zu zwingen. Die seitlichen
oder radialen Positionierungsoberflächen der Kassette 18.
die durch die gegenüber
angeordneten Blöcke 27 und den
Trageblock 26 gebildet werden, bleiben parallel zur axialen
Richtung der Arbeitsstation 16, so daß sie die Justierungsbewegung
ausgleichen, die von dem zweiten Keil 62 erzeugt wird,
und die präzise
seitliche Positionierung des Werkzeughalters 17, die durch diese
Elemente gewährleistet
wird, wird nicht gestört.
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Der
Signalgeber 82 zeigt durch Aufzeichnung der Drehungen der
Mutter 69 der Hebeschraube 71 die axiale Position
des Keilblockes 36 und der Kassette 18 gegenüber der
Steuerung der Maschine 10 an, so daß die Rotation des Motors 66 abgebrochen
wird, wenn eine gewünschte
Einstellung des Werkzeuges erreicht worden ist. Die Federn 88 sind so
proportioniert, daß sie
eine geeignete Klemmkraft in jeder einstellbaren Position des Keilblockes 36 erzeugen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt eine Einstellung des effektiven minimalen Abstandes zwischen
gegenüberliegend
angeordneten Werkzeugen einer Arbeitsstation 16 in axialer
Richtung. Diese Einstellung kann für eine Korrektur von jeglichen
Ungenauigkeiten verwendet werden, die in dem ursprünglichen
Werkzeugaufbau auftreten, oder wenn beispielsweise thermisch erzeugte
Veränderungen
in den Abmessungen in der Maschine ausgeglichen werden, wenn sich
die Maschine aufwärmt.
Weiterhin kann diese Einstellung für Veränderungen in den Bedingungen
des zugeführten
Drahtes verwendet werden. Weiterhin kann die axiale Justierung der
individuellen Werkzeuge in vorteilhafter Weise bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchgeführt
werden, während
die Schmiedemaschine in Betrieb ist und Werkstücke schmiedet. Daraus ergibt
sich, daß die erfindungsgemäße Schmiedemaschine
eine komplette Flexibilität
in der Justierung der Schließhöhe eines
Werkzeugpaares an jeder Arbeitsstation 16a–f ermöglicht,
unabhängig
von der Justierung, die bei einer anderen Arbeitsstation vorgenommen
worden ist. Im Ergebnis werden gleichmäßigere Werkstücke von
der Schmiedemaschine hergestellt, und die Standzeit der Werkzeuge
wird verbessert.