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Titel: Verschiebeeinrichtung für Werkzeuge und zugehörige Manipuliereinrichtung
Beschreibung P 21 66 O9.5 Die Erfindung betrifft eine Umformmaschine zum wahlweisen
Pressen oder Schlagen, bei der ein mit Werkzeug versehener Stößel vorgesehen ist.
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Der geringe Hub eines Stößels, insbesondere eines keilgetriebenen
Stößels,kann dann zu Schwierigkeiten führen, wenn durch Pressen, z.B. Fließpressen,
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. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.
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Die Erfindung sieht eine 1Tmformmaschine der anfangs genannten Art
vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die mit den am Stößel angebracE!t-en klerkzeuge
zusammeriwirkenden Gegenwerkzeuge auf einem Schiebetisch angebracht sind. Die Erfindung
läßt sich mit besonderem
Vorteil an einer Umformmaschine gemäß
nachfolgender Beschreibung verwenden.
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Die Umformmaschine ist derart als hYdraulische Presse betreibbar,
daß beim Pressen der Stößel zwar rasch auf das Werkstück zubewegt wird, Jedoch ohne
Oeschwindigkeitsminderung sofort mit der PreBarbeit beginnt, wenn das Werkzeug das
Werkstück berührt, also ein tlbergang vom Leerablauf zum Preßhub ohne Geschwindigkeitsminderung
gegeben ist. Hierzu ist vorgesehen, daß ein auf den Stößel wirkender Keil, an dem
eine mit quer zur Bewegungsrichtung des Stößels verlaufender Achse angeordnete Schwungrad-Spindelelnrichtung
angreift, wahlweise mittels der als Preßantrieb wirkenden hydraulaschen Kolbenzylinder-Einrichtung
oder des Schlagantrlebes verschiebbar ist, wobei nebeneinander ein Werkzeug zum
Pressen und ein Werkzeug zum Schlagen vorgesehen ist.
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Eine derartige Umformmaschine arbeitet zum Schlagen als Spindelschlagpresse,
wobei der Keil die Kippsteifigkeit des Stößels verbesnert und die Beanspruchung
der Spindel herabsatzt..
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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
Sohwungrad-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.
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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 Preßantrteb wirkenden
Kolbenzylinder-Einrichtung. In diesem Fall werden Schlagantrieb und Preßantrieb
vom gleichen Energieträger, nämlich Druckflüssigkeit, betrieben Der als Preßantrieb
wirkenden hydraulischen Kolbenzylinder-Einrichtung kann zum Pressen nacheinander
Füliwasser 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 mShr mit Füllwasser
gearbeitet zu werden.
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Es ist mit anderen Worten eine Keilpresse vorgesehen, die sowohl mit
Spindel als auch mit hydraulischem Zylinderkolbenantrieb betreibbar ist. Die Spindelpresse
ist in besonderer Weise geeignet, den spezifischen Erfordernissen der modernen Verfahrenstechnik
gerecht zu werden. So werden viele Werkstücke in mehreren Operation nen hergestellt,
wobei oft Jede einzelne Operation eine andere Plsesseneharakteristlk erfordert.
Beispielsweise witrd beim Herstellen von Hinterachswellen (Flansch mit anschliessendem
mehr oder weniger langen Schaft) und inlichen Teilen im Fließpreßverfahren zunäensW
fließgepreßt und anschließend in einem zweiten Werkzeug
der Flansch
ausgeschmiedet. Für das Fließpressen ist auf einem relativ groBen 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 Aus schmieden des Flansches im vorliegenden
Be&spiel 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
(Flansch) 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.
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Diese im Beispiel oben genannten Werkstücke können bisher nur auf
zwei getrennten Maschinen wirtschaftlich hergestellt werden. Im Hinblick auf eine
leichte Bedienbarkeit bzw. einfache Werkstück transportautomatik ist es günstiger,
die verschiedenen Operationen auf einer einzigen Presse vorzunehmen. Außerdem werden
heute Werkstückgenauigkeiten gefordert, die di tonventionellen Pressenbauweisen
nicht erfüllen können. Die Keilpresse dagegen ist eine Bauart, die infolge ihrer
vergleichsweise hohen Kippsteifigkeit dafür gut geeignet ist. Eine kombinierte Spindelschlag-
und hydraulische Presse mit Keilgetriebe erfüllt die vorher genannten Porderungen
besser als die bisher bekanntgewordenen Kombinationen.
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Die Wirkungsweise und Gestaltung der hier beschriebenen Umformmaschine
ist ausschließlich von der modernen Verfahrenstechnik her bestimmt. Die Umformmaschine
ist ein von der konventionellen Bauweise abweichender Masehinenty-p, der die Forderung
nach größerer Wirtschaftlichkeit erfüllt. Sie ist eine Sonderbauart, die insbesondere
für das Fließpreß- und Fertigschmiedeverfahren und dem ähnliche Verfahren geeignet
ist. Dieses Verfahren kann auf der 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.
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In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft
dargestellt und zeigt Fig.i und 2 zwei Werkzeugeinheiten mit Werkzeugen zum Pressen
und Werkzeugen zum Schlagen auf einem Schiebetisch, Fig.3 eine Draufsicht auf einen
Schiebetisch und Manipuliereinrichtungen, Fig.4 einen Sahnitt durch eine Spindelpresse
mit zwei hydraulisehen Antriebseinheiten und feststehender Spindel und Fig.5 einen
Schnitt durch eine Spindelpresse mit zwei hydraulischen Antriebseinheiten und einem
Elektromotor.
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Bei einer Spindelpresse gemäß Fig. 4 trägt ein Amboß 1 eine untere
Werkzeugeinrichtung
2, der gegenüber eine obere Werkzeugeinrichtung 3 auf- und abbewegbar ist, die an
einem Stößel 4 befestigt ist, der an zwei einander gegenüberliegenden Seiten gerührt
ist. Auf einer waagerechten oberen Fläche des Stößels 4 liegt mit eines ssiner Katheten
ein Keil 5 auf, der mit seiner Hypotenuse an einer schrägen Fläche eines Ständerhauptes
6 anliegt.
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Zwei hydraulische Kolbenzylinder-Einrichtungen 7 greifen an Se einer
Seite des Stößels am Stößel 4 und andererseits am Ständerhaupt 6 an und dienen dazu,
den Stößel, wenn er mittels Keil naoh unten bewegt worden ist, wieder nach oben
zu ziehen. Der Keil 5 ist also mit dem Stößel 4 nicht verbunden. Eine' Verbindung
ist aber denkbar.
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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 Stößels.
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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.
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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 17 verschiebbar, der über eine Kolbenstange mit dem Keil
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verbunden ist. DieMittelachsen von Zylinder 11, Hohlkolben 12 und Kolben 13 sind
parallel zur Mittelachse der Spindel 8 bzw. der Hypotenuse des Keiles 5 angeordnet.
Uber eine öffnung 14 in der Stirnseite des Zylinders 1i ist Druckflüssigkeit in
den Hohlraum is 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 Uffnung 15 in der Stirnseite des Zylinders 11 sowohl r Hohlkolben
12 als auch der Kolben 13 beaufschlagt.
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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.
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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 hindurchragenden Ende der Bolzen
sitzen Federn, welche die beiden Losschwungmassen
gegen den Bund
16 drücken. In diesem Fall soll sich die Hauptmasse beim Durchrutschen von der Spindel
trennen, um eine Überlastung der Presse zu vermeiden. Das Rutschen tritt eln, sobald
das Rutschmoment erreicht ist bzw. eine bestimmte Pressenkraft sich einstellt. In
der Regel ist das die Pressennennkraft.
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Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 5 die Losschwungmassen 17, 18 mittels eines ElektromdDres 21 antreibbar.
Auch ist die Rutschkupplung der Losschwungmassen 17, 18 mit der Spindel schaltbar
ausgeführt, so daß die Losschwungmassen beliebig an die Spindel angekuppelt und
von dieser abgekuppelt werden können.
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Die in Fig. 4 und 5 gezeigten Spindeipressen werden zweckmäßigerweise
ausgerüstet, wie es in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist. Hier weist die am Stößel 4 angebrachte
Werkzeugeinrichtung 5 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.
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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.
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Gemäß Fig. 3 liegt auf Führungsleisten 33 eines ortsfesten Unterbaues
29 ein Schiebetlsch 26, der zwei Paare von Gesenken 24, 25 trägt. In Verschieberichtung
des Schiebetisches 26 ist beiderseits des Schiebetisehes 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 ein neues Rohteil zugerührt, Während des Umsetzens und
der Zufuhr wird ein von der anderen Manipuliereinrichtung 30 eingesetztes Werkstück
bzw.
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Rohteil vom Stößel bearbeitet. Vor dem Verfahren des Schiebetisches
26, das unmittelbar der Fließpreß- bzw. Fertigschmiedeoperation folgt, wird das
Jeweilige Werkstück durch einen der Auswerferdorne 27 soweit angehoben, daß die
Unterkante des Schaftes des Werkstückes mit der Teilungslinie zwischen Schiebetisch
und feststehendem Unterbau 29 übereinstimmt.