DE19742819A1 - Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung, durch die ein zu bearbeitendes Werkstück durch eine Reduziereinrichtung be­ wegbar ist, wobei die Reduziereinrichtung auf das Werkstück einwirkende Werk­ zeugsegmente aufweist, die mit einer Arbeitsfrequenz periodisch von einer Ge­ schlossen-Position, in der die Werkzeugsegmente in Wirkeingriff mit dem zu be­ arbeitenden Werkstück sind, in eine Offen-Position bewegbar sind, sowie eine derartige Umformungsvorrichtung und ein Verfahren zum Vorschub eines Werk­ stückes durch eine Umformungsvorrichtung.

Eine derartige Vorschubeinrichtung ist bekannt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Vorschubeinrichtung das Werkstück in die Reduziereinrichtung einführt und gleichzeitig die Drehbewegung des Werkstücks erzeugt. Dabei hält eine Span­ neinrichtung der Vorschubeinrichtung das Werkstück fest, um seine Rotation ge­ gen die Werkzeugreibung zu relativieren.

Nachteilig an der bekannten Vorschubeinrichtung ist, daß bei dieser der Vor­ schub des Werkstücks kontinuierlich erfolgt. Dies bewirkt in nachteiliger Art und Weise eine hohe Belastung und damit einen hohen Verschleiß der Werkzeug­ segmente der Reduziereinrichtung, da bei geschlossenen Werkzeugsegmenten die von der bekannten Vorschubeinrichtung erzeugte Vorschubbewegung von den Werkzeugsegmenten und/oder einem die Reduziereinrichtung tragenden Gestell der Kaltumformungsvorrichtung kompensiert werden muß. Durch dieses der Vorschubbewegung des Werkstücks entgegenwirkende Festklemmen dessel­ ben durch die Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung werden nicht nur die Werkzeugsegmente unnötig belastet und damit einem unerwünschten Verschleiß unterworfen. Vielmehr wird auch das Werkstück in nachteiliger Art und Weise be­ lastet, was zu einem Ausknicken oder Verkrümmen oder verstärktem Tordieren des Werkstücks führen kann.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Vor­ schubeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein der Arbeitsfrequenz der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung angepaßter Vorschub erreicht wird. Außerdem soll eine derartige Umformungsvorrichtung so­ wie ein Verfahren zum Vorschub eines Werkstücks durch eine Umformungsvor­ richtung geschaffen werden, bei denen ein arbeitsfrequenzangepaßter Vorschub gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Sensoreinheit vorgesehen ist, durch die die Position der Werkzeugsegmente der Reduzierein­ richtung erfaßbar ist, daß die Sensoreinheit ein die Position der Werkzeugsegmente charakterisierendes Sensorsignal erzeugt, das zu einer Aus­ werteeinheit leitbar ist, daß die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von dem ihr zu­ geführten Sensorsignal ein die Vorschubeinrichtung steuerndes Steuersignal er­ zeugt, wobei die Vorschubeinrichtung durch das Steuersignal derart steuerbar ist, daß bei der Geschlossen-Stellung der Werkzeugsegmente ein minimaler Vor­ schub und bei der Offen-Stellung der Werkzeugsegmente ein maximaler Vor­ schub erzeugbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein auf die Arbeitsfrequenz der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung ab­ geglichener Vorschub des Werkstücks erreicht, der sich nicht nur in einer vermin­ derten Belastung der Werkzeugsegmente und/oder des Werkstücks nieder­ schlägt, sondern auch eine insgesamt schnellere Vorschubgeschwindigkeit und damit eine Beschleunigung des Umformungsvorgangs ermöglicht. In vorteilhafter Art und Weise wird die die Vorschubbewegung erzeugende Leistung der erfin­ dungsgemäßen Vorschubeinheit zurückgenommen, während die Werkzeugseg­ mente der Reduziereinrichtung in ihrer das Werkstück beaufschlagenden Ge­ schlossen-Stellung sind. Sobald sich nach dem Bearbeitungsschritt des Werk­ stücks die Werkzeugsegmente öffnen, wird durch die erfindungsgemäße Vor­ schubeinrichtung der Vorschub des zu bearbeitenden Werkstücks erhöht, wo­ durch ein optimaler Einschubweg bei einem maximalen Arbeitshub der Werk­ zeugsegmente erreicht wird. Da durch die erfindungsgemäße Vorschubeinrich­ tung die Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung in vorteilhafter Art und Weise nicht mehr die Vorschubbewegung des Werkstücks bei geschlossenen Werkzeugelementen kompensieren müssen, wird insbesondere deren Verschleiß drastisch reduziert und die Gesamtbelastung der erfindungsgemäßen Umfor­ mungsvorrichtung vermindert. Außerdem wird in vorteilhafter Art und Weise eine übermäßige Axial- und/oder Torsionsbelastung des zu bearbeitenden Werk­ stücks während des Schließvorgangs der Werkzeugsegmente vermieden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorschubeinrichtung zusammen mit einer Reduziereinrichtung einer Kaltumformungsvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht der Reduziereinrichtung aus der Rich­ tung II der Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Reduziereinrichtung aus der Rich­ tung III der Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Umformungsvorrichtung 1 zur Umformung, insbesondere zur Kaltumformung, eines Werkstücks 2 besteht im wesentlichen aus einer an für sich bekannten und daher nachstehend nurmehr auszugsweise beschriebenen Reduziereinrichtung 20 mit einem Reduzierkopf 21, insbesondere einem Rundknetkopf, sowie einer den Vorschub des Werkstücks 2 bewirkenden Vorschubeinrichtung 10 mit einem die eigentliche Vorschubbewe­ gung des Werkstücks 2 bewirkenden Vorschubelement 11.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Reduzierkopf 21 eine Anzahl - in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel vier - Werkzeugseg­ mente 22a-22d auf, die zur Erzielung der gewünschten Umformung des Werk­ stücks 2 dieses periodisch kraftbeaufschlagen, indem die Werkzeugsegmente 22a-22d mit ihrer Arbeitsfrequenz von ihrer in Fig. 2 gezeigten Geschlossen- Stellung, in der sie in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehen, in eine in Fig. 3 dargestellte Offen-Stellung bewegt werden, in der der Wirkeingriff der Werkzeug­ segmente 22a-22d mit dem Werkstück 2 aufgehoben ist und das Werkstück 2 durch die Vorschubeinrichtung 10 weitergeschoben wird.

Wichtig ist nun bei der beschriebenen Umformungsvorrichtung 1, daß der Vor­ schub des Werkstücks 2 - im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen eine kontinuierliche Vorschubbewegung des Werkstücks 2 beim Umfor­ men, insbesondere beim Kaltumformen; vorgesehen ist - derart vorgebbar ist, daß bei in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehenden Werkzeugsegmenten 22a-22d eine minimale oder keine Vorschubbewegung und bei geöffneten, also nicht in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehenden Werkzeugsegmenten 22a-22d eine maximale Vorschubbewegung erzielbar ist. Dies wird in vorteilhafter Art und Weise dadurch erreicht, daß einerseits die Position der Werkzeugseg­ mente 22a-22d durch eine geeignet gewählte Sensoreinheit 30 (siehe Fig. 2 und 3) überwacht wird, die ein die jeweilige Position der Werkzeugsegmente 22a-22d charakterisierendes Sensorsignal S erzeugt, das zu einer dieses Sen­ sorsignal S auswertenden Auswerteeinheit 40 geleitet wird, und daß andererseits die Vorschubeinrichtung 10 derart ausgebildet ist, daß die von ihr erzeugte Vor­ schubbewegung des Werkstücks 2 zumindest zwischen einer minimalen und ei­ ner maximalen Vorschubbewegung steuerbar ist: Die Auswerteeinheit 40 erzeugt in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsignal S ein das Vorschubele­ ment 11 der Vorschubeinrichtung 10 steuerndes Steuersignal V. Dieses bewirkt, daß bei einem Wirkeingriff der Werkzeugsegmente 22a-22d, also in der Regel bei deren Geschlossen-Stellung, das Vorschubelement 11 einen minimalen Vor­ schub des Werkstücks 2 erzeugt, der vorzugsweise Null ist, während bei nicht in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 befindlichen Werkzeugsegmenten 22a-22d, al­ so in der Regel in deren Offen-Stellung, ein maximaler Vorschub des Werkstücks 2 bewirkt wird. Dies bewirkt, daß in vorteilhafter Art und Weise bei der beschrie­ benen Umformungsvorrichtung 1 die Vorschubgeschwindigkeit bzw. -energie bei geöffneten Werkzeugsegmenten 22a-22d größer sein kann als bei geschlossenen Werkzeugsegmenten 22a-22d, da bei geschlossenen Werkzeug­ segmenten 22a-22d die verschleißerzeugende große Vorschubenergie nicht wirk­ sam ist.

Die Überwachung der Wirkposition der Werkzeugsegmente durch die Sensorein­ heit 30 kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen, wobei bei einer direkten Erfas­ sung die Verschiebebewegung der Werkzeugsegmente 22a-22d, d. h. deren Aus­ lenkung aus ihrer Ruhe-Position oder Arbeitsposition, zum Beispiel durch einen Piezo-Kraftmeßring oder einem Kraftmeßkeil erfaßt wird.

Bei der indirekten Erfassung ist vorgesehen, daß nicht die unmittelbare Position der Werkzeugsegmente 22a-22d des Reduzierkopfs 21 der Umformungsvorrich­ tung 1, sondern die Position und/oder Funktion von die Verschiebebewegung der Werkzeugsegmente 22a-22d bewirkenden weiteren Bauelementen der Umfor­ mungsvorrichtung 1 erfaßt wird. Eine derartige indirekte Erfassung ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, in denen eine Ansicht des Reduzierkopfs 21 in Vor­ schubrichtung des Werkstücks 2 dargestellt ist. Dieser Reduzierkopf 21 weist in an und für sich bekannter Art und Weise einen Rollenkäfig 21a, in dem eine Viel­ zahl von Rollen 23 angeordnet ist, und eine Werkzeugführung 21b, in dem die Werkzeugsegmente 22a-22d in radialer Richtung verschieblich geführt sind, auf. Indem nun der Rollenkäfig 21a des Reduzierkopfes 21 um eine durch die Vor­ schubrichtung des Werkstücks 2 vorgegebene Achse A mit einer Winkelge­ schwindigkeit bewegt wird, die sich von der Winkelgeschwindigkeit der Werk­ zeugführung 21b unterscheidet, wird bewirkt, daß in der in Fig. 2 gezeigten Stel­ lung Stößel 22a'-22d' der Werkzeugsegmente 22a-22d von jeweils einer Rolle 23 beaufschlagt und damit in ihre Geschlossen-Stellung bewegt werden, in der die radial innenliegenden, die eigentlichen Werkzeuge 22a''-22d'' ausbildenden En­ den das Werkstück 2 zur Erzielung der gewünschten Umformung kraftbeauf­ schlagen. Wird nun der Rollenkäfig 21a weiter bewegt, so wird der Wirkeingriff zwischen den Werkzeugsegmenten 22a-22d und der vorher zugeordneten Rolle 23 des Rollenkäfigs 21a des Reduzierkopfs 21 aufgehoben, so daß die Werkzeugsegmente 22a-22d in den zwischen zwei Rollen 23 befindlichen Frei­ raum zurückweichen, wodurch die Werkzeugsegmente 22a-22d vom Werkstück 2 wegbewegt werden und dieses derart freigeben, daß das Werkstück 2 um den nun bearbeiteten Bereich nach vorne bewegt werden kann.

Indem nun vorgesehen ist, daß auf der mit den Werkzeugsegmenten 22a-22d mitrotierenden Werkzeugführung 21b die Sensoreinheit 30 angeordnet ist, durch welche erfaßbar ist, ob sich in ihrem Detektionsbereich eine Rolle 23 befindet oder nicht, kann aufgrund der definierten räumlichen Beziehung zwischen Sen­ soreinheit 30 und den Werkzeugsegmenten 22a-22d von der Auswerteeinheit 40 berechnet werden, ob die Werkzeugsegmente 22a-22d sich gerade in ihrer Wirk­ stellung befinden oder nicht, und der Vorschub des Werkstücks 2 kann dann ent­ sprechend gesteuert werden.

Claims (10)

1. Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung, durch die ein zu bearbeitendes Werkstück (2) durch eine Reduziereinrichtung (20) bewegbar ist, wobei die Reduziereinrichtung (20) auf das Werkstück (2) einwirkende Werkzeugsegmente (22a-22d) aufweist, die mit einer Arbeitsfrequenz peri­ odisch von einer Geschlossen-Stellung, in der die Werkzeugsegmente (22a-22d) in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück (2) sind, in ei­ ne Offen-Stellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sen­ soreinheit (30) vorgesehen ist, durch die die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) der Reduziereinrichtung (20) erfaßbar ist, daß die Sensoreinheit (30) ein die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) charakterisierendes Sensorsignal (S) erzeugt, das zu einer Auswerteeinheit (40) leitbar ist, daß die Auswerteeinheit (40) in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsi­ gnal (S) ein die Vorschubeinrichtung (10) steuerndes Steuersignal (V) er­ zeugt, wobei die Vorschubeinrichtung (10) durch das Steuersignal (V) derart steuerbar ist, daß bei der Geschlossen-Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) ein minimaler Vorschub und bei der Offen-Stellung der Werkzeug­ segmente (22a-22d) ein maximaler Vorschub erzeugbar ist.

2. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Erfassung der Wirkposition der Werkzeugsegmen­ te (22a-22d) durch eine unmittelbare Erfassung ihrer Position und/oder Bewe­ gung erfolgt.

3. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Erfassung der Wirkposition der Werkzeugsegmen­ te (22a-22d) durch die Erfassung der Bewegung und/oder der Position von diese Werkzeugsegmente (22a-22d) beaufschlagenden Bauteilen (Rollen 23) der Reduziereinrichtung (20) erfolgt.

4. Vorschubeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sensoreinheit (30) einen Piezo-Kraftmeßring, einen Dehnmeßstreifen, einen axialen Kraftmesser oder ein photoelektrisches Ele­ ment aufweist.

5. Umformungsvorrichtung, insbesondere zum Kaltumformen eines Werkstücks (2), gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung (10) nach einem der An­ sprüche 1 bis 4.

6. Umformungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduziereinrichtung (20) einen Reduzierkopf (21) mit einer Werkzeugführung (21b), in der Werkzeugsegmente (22a-22d) radial verschieblich gelagert sind, und einem Rollenkäfig (21a) mit Rollen (23), durch die die Werkzeugsegmen­ te (22a-22d) radial verschiebbar sind, aufweist, und daß die Sensoreinheit (30) in einer definierten Position bezüglich der Werkzeugsegmente (22a-22d) auf der Werkzeugführung (21b) angeordnet ist.

7. Verfahren zum Vorschub eines Werkstücks (2) durch eine Umformungsvor­ richtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung (1), bei dem das zu bearbeitende Werkstück (2) von einer Vorschubeinrichtung (10) durch eine Reduziereinrichtung (20) bewegt wird, bei dem das Werkstück (2) von auf dieses einwirkenden Werkzeugsegmenten (22a-22d) bearbeitet wird, bei dem die Werkzeugsegmente (22a-22d) der Reduziereinrichtung (20) mit einer Ar­ beitsfrequenz periodisch von einer Geschlossen-Stellung, in der die Werk­ zeugsegmente (22a-22d) in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück (2) sind, in eine Offen-Stellung bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) von einer Sensoreinheit (30) erfaßt wird, daß durch die Sensoreinheit (30) ein die Position der Werkzeug­ segmente (22a-22d) charakterisierendes Sensorsignal (S) erzeugt wird, daß dieses Sensorsignal (S) zu einer Auswerteeinheit (40) geleitet wird, daß die Auswerteeinheit (40) in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsignal (S) ein die Vorschubeinrichtung (10) steuerndes Steuersignal (V) erzeugt, derart, daß die Vorschubeinrichtung (10) bei einer Geschlossen-Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) des Werkstücks (2) minimal und bei der Offen- Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) maximal vorschiebt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Geschlos­ sen-Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) im wesentlichen kein Vor­ schub des Werkstücks (2) durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) unmittelbar erfaßt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Erfassung der Wirkposition der Werkzeug­ segmente (22a-22d) durch die Erfassung der Bewegung und/oder der Positi­ on von Bauteilen (Rollen 23) der Reduziereinrichtung (20), die die Werkzeug­ segmente (22a-22d) beaufschlagen, durchgeführt wird.