DE2132377A1 - Umformmaschine zum wahlweisen pressen oder schlagen - Google Patents

Description

Anmelderin: Firma Langenstein & Schemann Aktiengesellschaft

Titel:

Umformmaschine zum wahlweisen Pr.essen oder Schlagen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Umformmaschine zum wahlweisen Pressen oder Schlagen, bei der für einen mit Werkzeug versehenen Stößel ein Preßantrieb, der als hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung ausgebildet ist, und ein. Schlagantrieb vorgesehen ist.

Eine bekannte (DT-PS 876 796) Umformmaschine dieser Art arbei-

tet beim Pressen wie eine hydraulische Presse, was im Hinblick auf die Pressencharakteristik einer hydraulischen Presse als vorteilhaft empfunden wird. Beim Schlagen arbeitet die Umformmaschine wie ein Hammer, wobei als Schlagantrieb eine hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung vorgesehen ist, die im Querschnitt kleiner als die als Preßantrieb dienende hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung ausgebildet ist. Beide Kolbenzylinder-Einrichtungen wirken unmittelbar auf den Stößel. Wegen des "großen Hubes eines Hammers wird beim Pressen mit Füllwasser und Druckwasser gearbeitet. Erfolgt das Umschalten von Füllwasser auf Druckwasser erst, wenn das am Stößel befestigte

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Werkzeug das umzuformende Werkstück bereits berührt, und vergeht eine gewisse Zeitspanne, bis der Druck aufgebaut und das Druckwasser wirksam wird, so treten unerwünschte Verzögerungen auf. Auch bei einem direkten Pumpenantrieb, also ohne Püllwasser, stellt sich beim Aufsetzen des Stößels eine Verzögerung ein, weil das Druckregulierventil seine Druckeinstellung ändern muß. Im übrigen ist die Kippsteifigkeit des Stößels, an dem die beiden KoI-benzylinder-Einrichtungen zentral angreifen, nicht ausreichend, wenn an dem Stößel nebeneinander Werkzeuge zum Pressen und zum Schlagen vorgesehen sind, die wechselweise benutzt werden. Eine wirtschaftliche Umformung eines Werkstückes in mehreren nebeneinander liegenden Gravuren ist somit auf dieser Umformmaschine nicht möglich.

Neben reinen Spindelschlagpressen (DT-PS 292 206), deren am Stößel angreifende Spindel von einer hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung verschoben wird, ist auch eine Umformmaschine bekannt (DT-ÄS 1 283 792) bei der an einem Stößel zwei Schwungrad-Spindeleinrichtungen angreifen und der Stößel von Druckgas in geschlossenem Kreislauf getrieben wird. Die Schwungrad-Spindeleinrichtungen weisen kuppelbare Losschwungmassen auf, die zum Pressen angekuppelt und zum Schlagen abgekuppelt werden. Die zwei Spindeln werden als aufwendig empfunden, obwohl sie die Kippsteifigkeit des Stößels erhöhen. Auch kann diese Umformmaschine nachteiligerweise nicht als hydraulische Presse arbeiten.

Eine verbesserte Kippsteifigkeit weist ein Stößel einer bex kannten (DT-PS 1 265 548) kurbelgetriebenen Gesenkschmiedepresse

auf, deren Kurbeltrieb einen auf den Stößel wirkenden Keil betätigt. Allerdings ist diese Schmiedepresse nicht als hydrau-

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lische Presse betreibbar und zeigt auch nicht, wie man bei einer hydraulischen Presse den Übergang von Püllwasser auf Druckwasser beschleunigen kann. Es ist auch bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 20 07 505.2) worden, daß bei einer Spindelschlagpresse der Schwungrad-Spindelantrieb mit quer zur Bewegungsrichtung des Stößels verlaufender Achse von Schwungrad und Spindel angeordnet ist und einen auf den Stößel wirkenden Keil betätigt. Diese vorgeschlagene Spindelschlagpresse gewährleistet zwar eine verringerte Beanspruchung der Spindel, ist aber nicht als hydraulische Presse betreibbar.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Umformmaschine der anfange genannten Art zu schaffen, die derart als hydraulische Presse betreibbar ist, daß beim Pressen der Stössel zwar rasch auf das Werkstück zubewegt wird, jedoch ohne Geschwindigkeitsminderung sofort mit der Preßarbeit beginnt,wenn das Werkzeug das Werkstück berührt, also ein Übergang vom leerablauf zum Preßhub ohne Geschwindigkeitsminderung gegeben ist. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß ein auf den Stößel wirkender Keil» an dem eine mit quer zur Bewegungsrichtung des Stößels verlaufender Achse angeordnete Schwungrad-Spindeleinrichtung angreift, wahlweise mittels der als Preßantrieb wirkenden hydraulischen Eolbenzylinder-Einrichtung oder des Schlagantriebes verschiebbar ist, wobei nebeneinander ein Werkzeug zum Pressen und ein Werkzeug zum Schlagen vorgesehen ist.

Eine erfindungsgemäße Umformmaschine arbeitet zum Schlagen als Spindelschlagpresse, wobei der Keil die Kippsteifigkeit des Stößels verbessert und die Beanspruchung der Spindel herabsetzt.

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Wenn die Umformmaschine als hydraulische Presse betrieben wird, so wird, wenn das Werkzeug auf das Werkstück aufsetzt, zunächst die Energie der rotierenden Schwungrad-Spindeleinrichtung in Preßarbeit umgesetzt. Anschließend wird das Werkstück hydraulisch weitergepreßt, wobei die Stößelgeschwindigkeit unter last stufenlos steuerbar ist, wie das bei hydraulischen Pressen möglich ist.

Der Schlagantrieb kann ein Elektromotor sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Schlagantrieb von einer hydraulischen Kolbenzylindereinrichtung gebildet ist, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der als Preßantrieb wirkenden Kolbenzylinder-Einrichtung. In diesem Pail werden Schlagantrieb und Preßantrieb vom gleichen Energieträger, nämlich Druckflüssigkeit, betrieben.

Der als Preßantrieb wirkenden hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung kann zum Pressen nacheinander Füllwasser und Preßwasser zugeführt werden. Zweckmäßig ist es jedoch, wenn die als Preßantrieb wirkende hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung nur an eine Preßwasserquelle angeschlossen ist, an die dann vorteilhafterweise auch die als Schlagantrieb wirkende Kolbenzylinder-Einrichtung angeschlossen wird. Da nämlich der Hub eines über Keil getriebenen Stößels geringer ist als der eines Hammers, braucht nicht mehr mit Füllwasser gearbeitet zu werden.

Der geringe Hub eines keilgetriebenen Stößels kann dann zu Schwierigkeiten führen, wenn durch Pressen, z.B. durch Fließ-

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pressen, ein langes Werkstück 'hergestellt wird, weil dieses lange Werkstück nicht unterhalb des Stößels aus dem Gegenwerkzeug genommen werden kann, das mit dem am Stößel angebrachten Werkzeug zusammenwirkt. Daher sieht die Erfindung weiterhin vor,daß die mit den am Stößel angebrachten Werkzeugen zusammenwirkende Gegenwerkzeuge auf einem Schiebetisch angebracht sind. Bei dieser Ausbildung werden Werkstücke nur zur Umformung unter den Stößel geführt und zum Manipulieren auf dem Schiebetisch aus der Maschine herausgefahren.

Die Erfindung sieht mit anderen Worten eine Keilpresse vor, die sowohl mit Spindel als auch mit hydraulischem Zylinderkolbenantrieb betreibbar ist. Die erfindungsgemäße Spindelpresse ist in besonderer Weise geeignet, den spezifischen Erfordernissen der modernen Verfahrenstechnik gerecht zu werden. So werden viele Werkstücke in mehreren Operationen hergestellt, wobei oft jede einzelne Operation eine andere Pressencharakteristik erfordert. Beispielsweise wird beim Herstellen von Hinterachswellen (Flansch mit anschließendem mehr oder weniger langen Schaft) und ähnlichen Teilen im Fließpreßverfahren zunächst fließgepreßt und anschließend in einem zweiten Werkzeug der Flansch ausgeschmiedet. Für das Fließpressen ist auf einem relativ großen Umformhub eine relativ kleine Preßkraft erforderlich. Außerdem sollte die Umformgeschwindigkeit annähernd konstant sein. Diese Bedingung erfüllt am besten die hydraulische Presse mit unmittelbarem Zylinderkolbenantrieb auf Keil und Stößel.

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'Die zweite Operation zum Ausschmieden des Flansches im vorliegenden Beispiel erfordert dagegen eine große Schmiedekraft bei vergleichsweise kleinerem Umformweg. Außerdem soll die Druckberührzeit zwischen Werkstück und Werkzeug so kurz wie nur möglich sein, weil andernfalls infolge der großen Flächenberührung (Plansch) ein hoher Wärmeaustausch erfolgt, der das Werkzeug erwärmt und damit verschleißfördernd wirkt. Die zweite Operation erfordert in dem vorliegenden Beispiel eine Pressencharakteristik, die der .einer Spindelschlagpresse entspricht.

Diese im Beispiel oben genannten Werkstücke können bisher nur auf zwei getrennten Maschinen wirtschaftlich hergestellt werden. Im Hinblick auf eine leichte Bedfenbarkeit bzw. einfache Werkstücktransportautomatik ist es günstiger, die verschiedenen Operationen auf einer einzigen Presse vorzunehmen. Außerdem werden heute Werkstückgenauigkeiten gefordert, die die konventionellen Pressenbauweisen nicht erfüllen können. Die Keilpresse dagegen ist eine Bauart, die infolge ihrer vergleichsweise hohen Kippsteifigkeit dafür gut geeignet ist. Eine erfindungsgemäß kombinierte Spindelschlag- und hydraulische Presse mit Keilgetriebe erfüllt die vorher genannten Forderungen besser als die bisher bekanntgewordenen Kombinationen.

Die Wirkungsweise und Gestaltung einer erfindungsgemäßen Umformmaschine ist ausschließlich von der modernen Verfahrenstechnik her bestimmt. Eine erfindungsgemäße Umformmaschine ist ein von der konventionellen Bauweise abweichender Maschinentyp, der die Forderung nach größerer Wirtschaftlichkeit erfüllt. Sie

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ist eine Sonderbauart, die insbesondere für das Fließpreß- und Fertigschmiedeverfahren und dem ähnliche Verfahren geeignet ist. Dieses Verfahren kann auf einer erfindungsgemäßen Umformmaschine mit zwei oder mehr unmittelbar nebeneinander angeordneten Gesenken durchgeführt werden, wobei Raumersparnis erreicht ist, leichte Mechanisier- bzw. Automatisierbarkeit und leichte Bedienbarkeit gegeben ist, bei außermittigem Pressen hohe Geschwindigkeit erreicht wird und der Werkstückdurchlauf schnell sein kann, was geringe Abkühlung des Werkstückes und hohe Stückleistung mit sich bringt.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung beispielhaft dargestellt und zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Spindelpresse mit zwei hydraulischen Antriebseinheiten und feststehender Spindel,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Spindelpresse mit zwei hydraulischen Antriebseinheiten und axial beweglicher Spindel,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Spindelpresse mit zwei hydraulischen Antriebseinheiten und axial beweglicher Spindel,

Fig. 4- einen Schnitt durch eine Spindelpresse mit zwei hydraulischen Antriebseinheiten und einem Elektromotor,

Fig. 5 und 6 zwei Werkzeugeinheiten mit Werkzeugen zum Pressen und Werkzeugen zum Schlagen auf einem Schiebetisch und

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Schiebetisch und Manipuliereinrichtungen.

Bei einer Spindelpresse gemäß Fig. 1 trägt ein Amboß 1 eine un-

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tere Werkzeugeinrichtung 2, der gegenüber eine obere Werkzeugeinriehtung 3 auf- und abbewegbar ist, die an einem Stößel 4 befestigt ist, der an zwei einander gegenüberliegenden Seiten geführt ist. Auf einer waagerechten oberen Fläche des Stößels 4 liegt mit einer seiner Katheten ein Keil 5 auf, der mit seiner Hypotenuse an einer schrägen Fläche eines Ständerhauptes 6 anliegt. Zwei hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtungen 7 greifen an je einer Seite des Stößels am Stößel 4 und andererseits am Ständerhaupt 6 an und dienen dazu, den Stößel, wenn er mittels Keil nach unten bewegt worden ist, wieder nach oben zu ziehen. Der Keil 5 ist also mit dem Stößel 4 nicht verbunden. Eine Ver*· bindung ist aber denkbar.

Auf der verjüngten Seite des Keils 5 ist im Ständerhaupt 6 eine Spindel 8 in einem Lager 9 drehbar jedoch axial unverschiebbar gelagert. Die Spindel 8 erstreckt sich quer zur Bewegungsrichtung des Stößels 4 und zwar parallel zur Hypotenuse des Keils 5, also nicht rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Stößelsv Die Spindel 8 .ragt in eine durchgehende Bohrung des Keiles 5 und dort durch eine im Keil unbeweglich angeordnete Spindelmutter 10. Bei Drehung der Spindel 9 wird sich der Keil 5 entlang der Spindel und damit auch auf- und abbewegen.

Auf der breiten Seite des Keiles 5 ist am Ständerhaupt 6 ein Zylinder 11 unbeweglich angebracht, in dem ein Hohlkolben 12 verschiebbar' ist, der aus dem Zylinder in Richtung zum Keil herausragt und eine Buchse aufnimmt. In der Buchse ist ein Kolben 13 verschiebbar, der über eine Kolbenstange mit dem Keil

5 verbunden ist* Die Mittelachsen von Zylinder 11, Hohlkolben ' -S-

12 und Kolben 13 sind parallel zur Mittelachse der Spindel 8 bzw. der Hypotenuse des Keiles 5 angeordnet. Über eine Öffnung 14 in der Stirnseite des Zylinders 11 ist Druckflüssigkeit in den Hohlraum des Hohlkolbens 12 bringbar, wodurch der Keil 5 über den Kolben 13 rasch vorgeschoben wird, wodurch der Stößel 4 wie bei einer Spindelschlagpresse abwärts bewegt wird. Um den Stößel wie bei einer hydraulischen Presse zu bewegen, werden über eine weitere Öffnung 15 in der Stirnseite des Zylinders "11 sowohl der Hohlkolben 12 als auch der Kolben 13 beaufschlagt. Hohlkolben 12 und Kolben 13 werden zurückbewegt, indem sie auf der dem Keil 5 zugewendeten Seite mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden, wobei der Kolben den Keil 5 zurückzieht und die Zufuhr der Druckflüssigkeit, die den Kolben 13 auf der dem Keil zugewendeten Seite beaufschlagt, über einen nicht gezeigten Schlauch erfolgt. Auch dadurch, daß der Stößel 4 von den Kolbenzylinder-Einrichtungen 7 nach oben bewegt wird, wird der Kolben

13 zurückbewegt. Die Öffnungen 14 und 15 sind über nicht gezeigte, geeignete Ventile und Steuerorgane an ein gemeinsames nicht gezeigtes Pumpenaggregat angeschlossen.

Auf der dem Zylinder 11 entgegengesetzten Seite ragt die Spindel 8 aus dem Ständerhaupt 6 und trägt am herausragenden Ende einen Bund 16. Beiderseits des Bundes 16 ist auf der Spindel 8 je eine Losschwungmasse 17, 18 drehbar angebracht. Die dem Pressenhaupt 6 zugewandte Losschwungmasse 17 trägt Bolzen, die durch die andere Losschwungmasse 18 hindurchragen. Auf dem hindurch-•ragenden Ende der Bolzen sitz-en Federn, welche die beiden Losschwungmassen gegen den Bund 16 drücken. In diesem Fall soll

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sich die Hauptmasse beim Durchrutschen von der Spindel trennen, um eine Überlastung der Presse zu vermeiden. Das Rutschen tritt ein, sobald das Rutschmoment erreicht ist bzw. eine bestimmte Pressenkraft sich einstellt. In der Regel ist das die Pressennennkraft.

Die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 dadurch, daß die Spindelmutter 10 im Ständerhaupt 6 unbeweglich angeordnet ist und die Spindel 8 gemeinsam mit dem Keil 5 in axialer Richtung hin- und herbewegbar ist. Bei der Aus führ ungs form gemäß Fig. 3 sind im Gegensatz zu der gemäß Fig. 1 die Losschwungmassen 17» 18 und die Spindel 8 auf der dickeren Seite des Keiles 5 vorgesehen, wogegen Schlagantrieb und Preßantrieb auf der Seite des Ständerhauptes 6 angeordnet sind, zu welcher das verjüngte Ende des Keiles 6 weist. Im Unterschied zu Fig. 1 ist in dem zum Preßantrieb gehörenden Zylinder 11 ein mit dem Keil 5 verbundener massiver Kolben 19 verschiebbar. Der Hohlkolben 12 aus Fig. 1 ist als Zylinder in Verlängerung des Zylinders 11 angeordnet. Einefcnit dem Hohlkolben 12 beweglichen Kolben verbundene Stange 20 ragt durch die Stirnseite des Zylinders 11 und greift am Kolben 19 an.Die Ausftihrungsform gemäß Fig. 3 kann derart abgewandelt werden,daß die Spindel axial nicht verschiebbar ist, wie es in Fig. 1 gezeigt wird. Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig.1 sind bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 die Losschwungmassen 17,18 mittels eines Elektromotores 21 antreibbar.Auch ist die Rutschkupplung der Losschwungmassen 17, 18 mit der Spindel schaltbar ausgeführt, so daß die Losschwungmassen beliebig an die Spin-

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del angekuppelt und von dieser abgekuppelt werden können.

Die in Pig. 1 bis 4 gezeigten Spindelpressen werden zweckmäßigerweise ausgerüstet, wie es in Fig. 5 bis 7 gezeigt ist. Hier weist die am Stößel 4 angebrachte Werkzeugeinrichtung 3 nebeneinander einen Fließpreßstempel 22 und einen weiteren Stempel 23 auf. Die untere Werkzeugeinrichtung 2 weist entsprechend nebeneinander angeordnet ein Fließpreßgesenk 24 und ein weiteres Gesenk 25 auf. Die untere Werkzeugeinrichtung 2 steht auf einem Schiebetisch 26, der in einer zur Stößelbewegungsrichtung rechtwinkeligen Richtung verschiebbar ist. In Richtung unter dem Stößel 4 sind Auswerferdorne 27 vorgesehen, mittels denen ein langes Werkstück 28, das durch den Schiebetisch 26 ragt, in dem Fließpreßgesenk 24 bzw. dem Gesenk 25 angehoben werden kann, wenn die Gesenke unter dem Stößel 4 stehen.

Gemäß Fig. 7 liegt auf Führungsleisten 33 eines ortsfesten Unterbaues 29 ein Schiebetisch 26, der zwei Paare von Gesenken 24, 25 trägt.In TerSchieberichtung des Schiebetisches 26 ist beiderseits des Schiebetisches je eine Manipuliereinrichtung 30 mit zwei Zangen 31,32 vorgesehen.Die eine Manipuliereinrichtung 30 führt mit der einen Zange 31 ein Rohteil zu,die andere Zange 32 entnimmt ein fertiges Werkstück aus dem Fertigpreßgesenk 25. Nun wird der Schiebetisch 26 zu der anderen Manipuliereinrichtung 30 hin verschoben, so daß das eingesetzte Rohteil fließgepreßt werden kann. Wird der Schiebetisch wieder zurückgeschoben, so wird das fließgepreßte Teil von der Zange 32 umgesetzt, um zum Fertigschmieden unter den Stößel geschoben zu werden. Während des Umsetzens wird

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ein neues Rohteil zugeführt. Während des Umsetzens und der Zufuhr Wird ein von der anderen Manipuliereinrichtung 30 eingesetztes Werkstück bzw» Rohteil vom Stößel bearbeitet. Vor dem Verfahren des Schiebetisches 26, das unmittelbar der Fließpreß⁴- bzw. lertigschmiedeöperätiöh folgt,, wird das geweilige Werk- . stück durch einen der Auswerferdorne 2? soweit angehoben, daß die Unterkante des Schaftes des Werkstückes mit der Teilungslinie zwischen Sehiebetisch und feststehendem Unterbau 29 übereinstimmt*

Claims (3)

1. Patentansprüche

   ^ Umforiniuaschine zum wahlweisen Pressen oder Schlagen, bei der für einen mit Werkzeug versehenen Stößel ein Preßantrieb, der als hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung ausgebildet ist,

   • und ein Schlagantrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Stößel (4) wirkender Keil (5), an dem eine mit quer zur lew-eg-ungsr-ichtung des Stößels Verlaufender Achse angeordnete Schwungrad-Spindeleinrichtung (8) angreift, wahlweise mittels der als Preßantrieb wirkenden hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung (11) oder des Schlagantriebes (12) verschiebbar ist, wobei nebeneinander ein Werkzeug (22, 24) zum Pressen und ein Werkzeug (23, 25) zum Schlagen vorgesehen ist.
2. 2. Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagantrieb von einer hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung (12) gebildet ist, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der als Preßantrieb wirkenden hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung (11).
3. 3. Umformmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die als Preßantrieb wirkende hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtung (11) nur an eine Preßwasserquelle angeschlossen ist.

   4· Umformmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ^kennzeichnet, daß die mit den am Stößel (4) ange-

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   "brachten Werkzeugen (22, 23) zusammenwirkenden Gegenwerkzeuge (24, 25) auf einem Schie"betisch (26) angebracht sind.

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