DE2166140A1

DE2166140A1 - Vorrichtung zum hochenergieumformen metallischer werkstuecke

Info

Publication number: DE2166140A1
Application number: DE19712166140
Authority: DE
Inventors: Masanobu Takamatsu; Hiroshi Tominaga
Original assignee: Tokyu Car Corp
Current assignee: Tokyu Car Corp
Priority date: 1971-05-04
Filing date: 1971-05-04
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE2166140C3; DE2166140B2

Description

"Vorrichtung zum Hochenergieumformen metallischer Werkstücke" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hochenergieumformen metallischer Werkstücke mittels hydraulischer Druckstöße, die einen zur Erzeugung der Druckstöße mit einem Plunger in ein Druckmedium wirkenden und dazu in einem Zylinder wechselseitig mit Druckluft oder dergleichen beaufschlagten Hammer aufweist.
Insbesondere bei der Verwendung von Druckluft ist der Betrieb des Hammers bei einer Vorrichtung der vorerwähnten Art mit hohen Kosten verbunden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der den Hammer bewegenden Druckluft zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Hammer plungerseitig an der Stirnfläche mit einer nach innen gewölbten Ausnehmung versehen ist und die Eintrittsöffnung für die Druckluft der Ausnehmung im Hammer gegenüberliegt und in die Ausnehmung gerichtet ist. Bei halbkreisförmigem oder ähnlichem Querschnitt bewirkt die Ausnehmung dann eine Umlenkung der gegen den Hammer strömenden Druckluft um 1800 und eine maximale Ausnutzung der der Druckluft innewohnenden Bewegungsenergie, während die Bewegungsenergie der in den Zylinder herkömmlicher Vorrichtungen strömenden Druckluft infolge glatter Hammerstirnfläche und quer zur Hammerbewegungsrichtung verlaufender Einströmrichtung nur zu einem vernachlässigbar geringen Teil zur Hammerbewegung beiträgt. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Bewegungsenergie der Druckluft noch dadurch erhöht, daß die Einströmöffnungen in den Zylinder als Düsen ausgebildet sind.
Im übrigen wird die Druckluftzufuhr beim Rückhub des Hammers kurz nach Beginn des Rückhubes unterbrochen und der Rückhub von der sich in dem Zylinder ausdehnenden Druckluft vollendet. Gegenüber der üblichen, während der vollen Rückhubdauer anhaltenden Druckluftzuführung ist das einerseits mit einer wesentlichen Verringerung des Druckluftverbrauchs und infolgedessen mit einer weiteren Senkung der Betriebskosten für den Druckluftbetrieb verbunden. Andererseits wird die Hammergeschwindigkeit dadurch soweit verringert, daß der Hammer bei Erreichen seiner Ausgangslage für den nächsten Arbeitshub nur noch eine geringe Bewegungsenergie besitzt, die im Falle eines Auftreffens des Hammers auf die zugehörige Zylinderwand keine Gefahr einer Beschädigung für den Zylinder in sich birgt.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung hydraulischer Druckstöße mit einem mittels Druckluft hin-und herbewegten mer; Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit Einzelheiten einer Abdichtung ftir das zur Erzeugung des hydraulischen Druckes in der Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet. Wasser; Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung im Ausschnitt, die gegenUber der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 ein Ventil aufweist, das einen den Hammer umgebenden Zylinder öffnet und schließt; FIR. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren ertindungsgemäßen Vorrichtung mit elektrischer Steuerung der Hammerbewegung.
In einem Zylinder 1 ist ein Hammer 3 mit einem Plunger 2 verschiebbar angeordnet. An dem vorderen Ende, d.h. dem plungerseitigen Ende des Zylinders 1 befindet sich eine Kammer 6, die durch einen den Plunger 2 mit einer Offnung 4 umschließender Innenkragen 5 des Zylinders 1 von dem Zylinderraum, in dem sich der Hammer 3 befindet, abgeteilt ist. Der Zylinder 1 ist dazu mehrteilig auagebildet bzw. besitzt bei am Innenkragen quer zur Längsachse verlaufender Trennfuge am vorderen Ende ein den Plunger 2 aufnehmendes Druckteil 7, dessen mit 8 bezeichnet Plungerbohrung in die Kammer 6 mündet bzw.
von der Xaxnmer 6 ausgeht.
Außerdem ist die Plungerbohrung 8 Uber eine Wasserzuleitung 11, in der sich ein vorsugsweise als Rilckschlagventil ausgebildetes Ventil 9 befindet, an eine beispielsweise als Druckpumpe oder Druckspeicher ausgebildete Wasserzrung 10 angeschlossen und über eine Bohrung 12 mit dem Forminnenraum einer nicht dargestellten Preßform verbunden, in der WerkstUcke mittels hydraulischer Druckstöße in eine Matrize gedrückt werden und dabei eine gewünschte Form erhalten.
Wie im einzelnen in Fig. 2 dargestellt, gehören zu der Hammer 6 eine rechtwinkelig, d.h. quer zur Plungerachse verlaufend. Endfläche 13 an dem Druckteil 7, eine düsenartig. Einlaßöffnung 14 mit einem Steuerventil 59, die schwach geneigt unter einem Winkel Wt zur Endfläche 13 verläuft und im Betriebs fall einen mit hoher Geschwindigkeit aus der Einlaßöffnung 14 in die Kammer 6 eintrewenden Wasserstrahl lenkt, eine Auslaßöffnung 15 für das sich in der Kammer 6 befindende Wasser und eine Öffnung 16 zur Belüftung der Kammer 6, d.h. einer ins Freie führenden Öffnung 16.
Vorteilhafterweise ist der aus der Einlaßöffnung 14 mit hoher Geschwindigkeit in die rammer 6 einspritzende Wasserstrahl derart gegen die Plungerbohrung 8 gerichtet, daß er bei der in Fig. 2 dargestellten Plungerstellung zumindest das in die Endfläche 13 der Kammer 6 mündende Ende der Plungerbohrung 8 ganz bestreicht und einen Wasservorhang von relativ geringer Dicke bildet.
Der Wasservorhang vor der Plungerbohrung 8 verhindert bei liegend angeordnetem Zylinder 1 ein Ausfließen des aus der Wasserzuführung 10 in die Plungerbohrung 8 eingeströmten Wassers, da er infolge der Neigung des Wasser strahles einen dem Ausfließen entgegengerichteten Druck auf das Wasser in der Plungerbohrung 8 ausübt. Dadurch ist das von der Wasserzuführung 10 über das Ventil 5 In die Plungerbohrung 8 eingefüllt. Wasser in der Plungerbohrung 8 eingeschlossen ohne daß der Plunger 2 an seiner Bewegung in die Plungerbohrung 8 gehindert wird.
Der Plunger 2 kann ohne weiteres durch den Wasservorhang hindurch in die Plungerbohrung 8 stoßes.
Entsprechend der in der Praxis bis zu einem hefter betragenden Druckhöhe dos Wassers in der Plungerbohrung 8 liegt der Neigungswinkel # des Wasserstrahles und der Einlaßöffnung 14 in einem Bereich zwischen 2 und 5O d.h.
Je nach der Druckhöhe des Wassers wird ein Neigungswinkel # zwischen 2 und 50 gewählt, wobei zugleich die eingespritzte Wassermenge mit wachsendem Druck des Wassers erhöht wird.
Der Wasservorhang entsteht s.B. gesteuert durch eine Wirkverbindung zwischen den Ventilen 9 und 59 gleichzeitig mit dem Einfüllen von Wasser in die Plungerbohrung 8. Nach Füllen der Plungerbohrung 8 mit Wasser wird der Plunger 2 sofort in die Plungerbohrung 8 gestoßen.
Dadurch beträgt die Zeit, in der der Wasservorhang in der Layer 6 aufrecht erhalten werden muß, entsprechend der Jeweiligen Hammerbewegung zumeist höchstens 1 bis 2 Sekunden und ist die für den Wasservorhang erforderliche Wassermange gering.
Beim Betätigen des Plungers 2 stößt dieser zuerst mit seiner Spitze in den Wasservorhang und dann in die Plungerbohrung 8. Da der Wasservorhang in beiden zu der Einlaßöffnung 14 und der Auslaßöffnung 15 gehörigen Richtungen geneigt ist, erfährt der Plunger 2 von den den Wasservorhang bildenden Wasserstrahl in Längsrichtung einen Druck, Erfindungsgemä8 kann dem Wasservorhang durch Wahl des Neigungswinkels #, der Anordnung der Einläßöffnung 14 und Regelung der eingespritzten Wassermenge eine zur Plungerbohrung 8 zentrisch gekrtlmmte Fläche gegeben werden.
Der Hammer 3 ist mit dem Plunger 2 einstückig und weist plungerseitig eine ringförmige Ausnehmung 17 auf, die sich von dem Plunger 2 bis zu seinem äußeren Umfang als Einwärtswölbung erstreckt. Der Innenkragen 5 besitzt an der der Ausnehmung 17 des Hammers 3 gegenuberliegenden Seite eine Anzahl Eintritts ö ffnungen 18 für Druckluft.
Nachdem der Hammer 3 mit dem Plunger 2 unter Erzeugung eines stoßförmigen, hydraulischen Druckes in die mit Wasser gefüllte Plungerbohrung 8 bewegt worden ist, wird der Hammer 3 an der Ausnehmung 17 aus den Eintrittsöffnungen 18 mit Druckluft beaufschlagt und so in seine Ausgangslage suriickbewegt.
Die aus den Eintrittsöffnungen 18 in den Zylinder 1 geblasen Druckluft prallt gegen den Hammer 5 und erfährt in der Ausnehmung 17 in der Bewegungsrichtung eine Änderung um fast 180°. Infolge dieser Bewegungsumkehr ist die auf den Hammer 3 ausgeübte Rückstellkraft wesentlich größer als bei einer einfachen glatten Aufprallfläche und läßt sich der Hammer 3 entsprechend seiner Lassen trägheit, Reibungswirderständen und dergleichen leicht in der relativ kursen Zeit von ungefähr 0,5 Sekunden in seine Ausgangslage zurückbewegen. Durch die bessere Ausgestaltung der Aufprallfläche am Hammer 3 reich dabei zur Erzeugung der erforderlichen Rückstellkraft eine geringe Xenge Druckluft mit verhältnismäig niedrigem Druck aus.
In einzelnen wird der Hammer 3 im ersten Teil selber Rückwärtsbewegung 0,1 bis 0,2 Sekunden lang aus den Eintrittsöffnungen 18 mit der Druckluft beaufschlagt und ein starker Druck auf den Hammer 3 ausgeübt, der durch Verschließen der Eintrittsöffnungen 18 abfällt, wenn der Hammer r 3 eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht hat. Der Hammer 5 wird dann allein noch von der sich in dem Zylinder 1 befindenden und sich ausdehnenden Druckluft mit Druck beaufschlagt. Damit ergibt sich eine besonders wirtschaftliche Ausnutzung der Druckluft.
Außerdem wirkt das einem starken Aufprall des Hammers 3 bei seiner Bewegung in die Ausgangslage entgegen.
Wenn der Plunger 2 in die Plungerbohrung 8 gestoßen wird und das sich in der Plungerbohrung 8 befindende Wasser komprimiert, entsteht ein hoher stoßfrmiger Druck, der auf den Plunger 2 und den Hummer 3 rückwirkt und die Gefahr einer Beschädigung an der Verbindungsatelle zwischen Plunger 2 und Hammer 3 in sich birgt, da die Belastungen aus dem Druckstoß an der Verbindungsstelle besondere groß sind. Erfindungsgemäß wird diese Gefahr dadurch beseitigt, daß sich der Plunger 2 an der Vorbindungastelle infolge der Vertiefungen 17 stetig, d.h.
langsam anwachsend an den Hammer 3 anschließt. Insofern ist die Belastbarkeit des Plungers 2 und des Hammers 3 sehr groß.
Am hinteren Ende ist der Zylinder 1 mit einer weitern Eintrittsöffnung 19 für Druckluft versehen, die über ein Hauptventil 25 mit einem Ventilkörper 24 und einer Feder 23 und über eine Luftleitung 22 an eine als Druckspeicher oder Kompressor ausgebildete DruckluftsufUhrung 21 angeschlossen ist. In der Luftleitung 22 befindet sich darLiber hinaus noch ein Stellventil 20.
An der Rückseite des Hauptventils 25 ist ein Hilfsventil 26 angeordnet, das einen aus einer Stange 27 und dreht Kolben 28, 29 und 30 bestehenden Ventilkörper und eine Feder 37 umfaßt. Die Kolben 28, 29 und 30 sind einstückig und konzentrisch mit der als Stößel in den Zylinder 1 ragenden Stange 27. Zusätzlich besitzt der Zylinker 1 am hinteren Ende über eine Luftleitung 31 eine Verbindung zu dem Hilfsventil 26, das ferner an eine Abzweigung 32 der Luftleitung 22 angeschlossen ist, durch eine Öffnung 33 eine Verbindung alt des Ventilinnenraum des Hauptventils 25, eine ins Freie fahrende Öffnung 34 aufweist und mit einer Luftleitung 35 zu einer ungefähr auf halber Länge der Hammerbahn in des Zylinder 1 angeordneten Öffnung 36 eine weitere Verbindung zu dem Zylinder 1 besitzt. Während die Öffnung 34 dazu dient, luft abzulassen, wird über die luftleitung 35 der Druck in dem Zylinder 1 bei des Arbeitshub des Hamtiers 3 beeinflußt.
In der Ausgangsstellung vor Jedem Arbeitshub liegt der Hammer 3 am hinteren Ende des Zylinders 1 an und ist die in den Zylinder 1 ragende Stange 27 nach rechts gegen die Kraft der Feder 37 verschoben worden, so daß der Kolben 28 die Abzweigung 32 verschließt, der Kolben 29 die ins Freie führende Öffnung 34 freigibt und der Ventilinnenraum des Hauptventils 25 an dem Ende, an dem sich die zugehörige Feder 23 abstützt, über die Öffnung 33 mit der den Zylinder 1 umgebenden Atmosphäre verbunden ist.
Dadurch ist der Ventilinnenraum des Hauptventils 25 federzeitig belüftet und überwindet der Druck der Druckluft, alt der der Ventilkörper 24 von der Druckluftzuführung 21 beaufschlagt wird, die Kraft der Feder 23.
Der Ventilkörper 24 gibt die Eintrittsöffnung 19 in den Zylinder 1 frei und Druckluft strömt aus der Druckluft zuführung 21 in den Zylinder 1 ein. Die in den Zylinder 1 einströmende Druckluft setzt den Hammer 3 in Bewegung und strömt gleichzeitig aus dem Zylinder 1 durch die luftleitung 31 in das Hilfsventil 26 gegen dessen tolbca 28. Vorteilhafterweise hält das die Stange 27 in der Äusgangsstellung und kann damit weiter Druckluft durch die Eintrittiöffnung 19 in den Zylinder 1 einströmen, die den Hanser 3 weiter beschleunigt.
Der so beschleunigte Hammer 3 passiert auf seines Weg die Öffnung 36 und gibt diese frei. Danach strömt gleichfalls durch die Öffnung 36 und die luftleitung 35 Druckluft aus dem Zylinder 1 in das Hilfsventil. Im Unterschild zu der Luftlritung 51 lenkt die luftleitung 35 die Druckluft Jedoch gegen den Kolben 30, der an der dem Kolben 28 abgewandten Seite der Stange 27 angeordnet ist. Die Beaufschlsgung des Kolbens 30 mit Druckluft hebt zumindest die Wirkung der auf den Kolben 28 lastnden Druckluft auf. Daher bewegt sich die Stange 27 unter dem Druck der Feder 37 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung in den Zylinder 1, wobei der Kolben 28 die Abzweigung 32 der luftleitung 22 freigibt und der Kolben 29 die ins Freie führende Öffnung 34 verschließt. Bei entsprechender Auslegung des Ventilkörpers 24 des Hauptventils 25 hat das zur Folge, daß die aus der Abzweigung 32 der Luftleitung 22 in das Hilfsventil 26 strömende Druckluft durch die Oeffnung 33 in den Ventilinnenraum des Hauptventils 25 gelangt. Der Ventilkörper 24 wird mithin von der aus der luftleitung 22 in den Zylinder 1 strömenden Druckluft an einer Seite und von der in den federseitigen Ventilinnenraum gelangenden Druckluft an der gegenüberliegenden Seite mit dem gleichen Druck beautschlagt. Die Beaufschlagung an der gegenüberliegenden Seite bewirkt, daß der Ventilkörper 24 die Luftleitung 22 unter dem Druck der Feder 23 verschließt und ein weiteres Eindringen von Druckluft aus der Druckluftzufuhrung 21 durch die Eintrittsöffnung 19 in den Zylinder 1 vorhindort. Von diesem Zeitpunkt an wird der Hammer 3 allein durch die Ausdehnung der sich in dem Zylinder 1 befindenden Druckluft beschleunigt und in Erfolg dessen beim Eindringen des Plungers 2 in die mit Wasser gefüllte Plungerbohrung 8 ein hydraulischer Druckstoß erzeugt.
Der Zylinder 1 besitzt neben der Eintrittsöffnung 19 noch eine Austrittsöffnung 70 am hinteren Ende, die über eine luftleitung 39 mit eine Rtickstellventil 41 verbunden ist. In dem Rtlckstellventil 41 befindet sich in Vorlängerung der luftleitung 39 eine ins freie führende Austrittsöffnung 38. Ferner ist das RUckstellventil 41 in eine weitere Abzweigung 40 der Luftleitung 22 zu den Eintrittsöffnungen 18 geschaltet und gehört zu dem RUckstellventil 41 ein Ventilstößel, der aus einer Stange 43 und verschiedenen mit der Stange 43 einstUckigen und konzentrischen Kolben 44, 45 und 50 besteht. Der Ventile stößel des Rückstellventils 41 verschließt in der in Fig. 1 gezeigten Stellung mit dem Kolben 45 die Absweigung 40 der luftleitung 22 zu den Eintrittsöffnungen 18 und mit dem Kolben 44 die Luftleitung 39, wobei er durch ein. Feder 42 in dieser Betriebsstellung gehalten wird.
Zusätzlich zu dem Rückstellventil 41 ist noch ein Stellventil 46 in die Abzweigung 40 geschaltet und führt noch ein luftleitung 48 von dem Rückstellventii 41 zu einer etwa mittig zwischen den EintrittstSffnung. 18 und der Öffnung 36, d.h. vor der Öffnung 36 und noch hinter dem sich in seiner vorderen Endstellung befindenden Hammer 3 angeordneten Öffnung 47 in dem Zylinder 1.
Die Luftleitung 48 ist über ein Federventil 49 an das Rückstellventil 41 angeschlossen, das seinerseits einen in Fig. 1 durch eine Feder 52 mit einer Kugel 53 verschlossenen Durchgang und einen Bypaß 51 zu diesem Durchgang aufweist, der als Drossel ausgebildet ist, d.h. dessen Querschnitt zumindest an einer Stelle eine starke, s.B. düsenartige Einschnürung besitzt.
Während des Arbeitshubes, d.h. der Vorwärtsbewegung des Hamnzers 3, entspricht der Druck an der Öffnung 47 annähernd dem atmosphärischen, solange der hammer 3 nicht die Öffnung 47 passiert hat. Bei diesem Druck wird der Ventilstßel des Rückstellventils 41 durch die Feder 42 in der sich aus Fig. 1 ergebenden Stellung gehalten. und verhindert, daß durch die Abzweigung 40 der Luftleitung 22 Druckluft über die Eintrittsöffnungen 18 in den Zylinder 1 gelangt. Nachdem der Hammer 3 die Öffnung 47 passiert hat, strömt Druckluft aus dem Zylinder 1 durch die Luftleitung 48 und'das Federventil 49 in das Rückatellventil 41 gegen den Kolben 50 und driickt den Ventilstößel des Rückstellventils 41 gegen die lCraft der Feder 42 so weit nach rechts, daß der Kolben 44 die Luftleitung 39 und die Autrittsöffniing 38 freigibt und der Kolben 45 die Abzweigung 40 der Luftleitung 22 öffnet. Damit wird der Zylinder 1 am hinteren Ende beltiftet und am vorderen Ende durch die Eintrittsöffnungen 18 Druckluft in den Zylinder 1 eingeblasen, die dem Hammer 3 eine Rückwärtsbewegung gibt.
Beim Rückhub des fharpers 3 fällt der Druck in der Buitleitung 48 und vor dem tolbon 50, so daß der zu dem RUckstellventil 41 gehörige Ventilstößel von der Feder 42 in seine Ausgangslage zurückbewegt wird. Entsprechend dem Strömungswiderstand ii Bypaß 51 des Federventils 49 geschicht das jedoch mit einiger Verzögerung.
Der Ventiltößel des Rückstellventils 41 erreicht seine Ausgangsstellung und verschließt die Luftleitung 39 und die Abzweigung 40, wenn der Hammer 3 sich seiner eigenen Ausgangsstellung bis auf einen bestimmten Abstand genähert hat, bei dem die in dem Zylinder 1 in dessen hinteren Ende vor dem Hammer 5 eingeschlossene Luft ausreicht, um den Hummer 3 abzubremsen, Die vor dem Hammer 3 in dem hinteren Zylinderende des Zylinders 1 eingeschlossene Luft dient als Feder, da sie von dem Hammer 3 bei dessen Bewegung in die Ausgangs lag. komprimiert wird und den Hammer 3 nach Erreichen der Ausgangslage in umgekehrter Richtung, d.h. gegen das Druckteil 7, beschleunigt.
Nachfolgend sind noch einmal wesentliche Arbeitsschritte der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 zusammengefaßt: Zum Ingangsetzen des Hammers 3 werden zuerst die Ventile 20 und 46 geöffnet. Mit dem Eindringen von Druckluft durch die Eintrittsöffnung 18 in den Zylinder 1 und Be- Betätigung dos Rückstellventils 4t beispielsweise von Hand wird der Hammer 3 in seine Ausgangsstellung am hinteren Zylinderende gebracht. Dabei verschiebt der Hmmer 3 die Ventilstang. 27 des Hilfsventils 26, so daß das Hauptsentil 25 geöffnet wird und Druckluft in den Zyliner 1 einströmt, die den Hammer 3 in dem Zylinder 1 nach vorne bewegt. Im ersten Teil dieser Bewegung wird der Hammer 3 mit dem Eintrittsdruck der Druckluft beschleunigt, während der Hammer im letzten Teil seiner Bewegung nach Passieren der Öffnung 36 allein durch die Ausdehnung der dann in dem Zylinder 1 vor dem Hammer 3 in dessen hinterem Ende eingeschlossenen Druckluft beschleunigt wird.
Beim Arbeitshub, d.h. der Hammerbewegung gegen das Druckteil 7, verhindert der mit hoher Geschwindigkeit in die Kammer 6 aus der Einlaßöffnung 14 eindringende Wasser strahl, daß das von der Wasserzuftihrung 10 in die Plungerbohrung 8 eingefüllt. Wasser aus der Plungerbohrung 8 entweicht. Der von dem Hammer 3 in die Plungerbohrung 8 gedruckte Plunger 2 erzeugt einen in eine nicht dargestellte Prefors wirkenden hydraulischen Druckstoß.
Gleichzeitig wird das Rückstellventil 41 mit Hilfe des Federventils 49 umgeschaltet. Dadurch dringt nach Erseugung des hydraulischen Druckstoßes Druckluft durch die Eintrittsöffnungen 18 in den Zylinder 1 und bewegt den Hammer 3 mit dem Plunger 2 in seine Ausgangsstellung zurück. Bei dieser Bewegung geht auch das Rückstellventil wieder in seine Ausgangsstellung und entsteht zwischen dem Hammer 3 und dem hinteren Zylinderende ein Luftpolster, das den Hammer 3 abbremst und nach Erreichen seiner Endlage wieder gegen das Druckteil 7 beschleunigt.
Somit wiederholt der Hammer 3 seine hin- und hergehende Bewegung kontinuierlich und lassen sich die verschiedensten Preßsorgknge in kontinuierlicher Weise mit Hilfe sich wiederholender Druckstöße durchftihren.
Die Esmmerbewegung endet mit dem Schließen des Ventils 46 in der Abzweigung 40 der Luftleitung 22 zu den Eintritts-Öffnungen 18. Der Hammer 3 bleibt dann in seiner vorderen Stellung stehen und wird nicht mehr in seine Ausgangslage zurUckbew.gt. Nach Schließen des Ventils 20 in der Luftleitung 22 ist der Hammer 3 endgdltig stillgesetzt.
Bei der im vorliegenden Ausiübrungsbeispiel horizontalen Anordnung des Zylinders 1 km der Plunger 2 in der Plungerbohrung 8 wirksam werden, weil die Plungerbohrung 8 mit Wasser gefüllt ist und durch den einen Wasservorhang bildenden Wasserstrahl in der Kammer 6 gegen ein Ausflie-Ben des Wassers abgedichtet ist.
Bei vertikaler Anordnung des Zylinders 1 mit nach oben in eine nach unten geöffnete Plungerbohrung 8 wirkendem Plunger 2 wird das Herabfallen des Wassers aus der Plungerbohrung 8 in gleicher Weise durch einen Wasservorhang verhindert, wie nach Fig. 1 und 2. Vorzugsweise ist der Zylinder 1 zugleich mit einer ihn gegen ein Eindringen von Wasser und Rosten schützenden Luftschleuse versehen.
Die fliftschleuse besteht aus mehreren aufwärts gerichteten Düsen, die herabfallendes Spritzwasser von dem unter der Plungerbohrung 8 angeordneten Zylinder 1 fernhalten0 Die vertikale Anordnung des Zylinders 1 schließt erfindungsgemäß wie nach Fig. 1 und 2 neben der Nutzung eines Wasserstrahles als Wasservorhang zum Abdichten der Plungerbohrung 8 auch ein, daß nur eine geringe Menge Druckluft mit relativ geringem Druck zum Betätigen des llmers 3 erforderlich ist und Hanamsr 3 und Plunger 2 insbesondere an der Yerbindungsstelle infolge ihrer Bau, weise gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Verichtungen wesentlich kleineren Belastungen ausgesetzt sind.
Des gleichen dehnt sich die Druckluft Jeweils bis zu einem vorbestimmten Grad aus und wird die der Druckluft innewohnende Energie mit hohem Wirkungsgrad genutzt.
Wie bei horizontaler Anordnung, so gehört auch bei vertikaler Anordnung des Zylinders 1 ein Hauptventil 25, ein Hilfsventil 26, ein Rückstellventil 41 und ein Federventil 49 zu dem Steuerkreis für den Zylinder 1. Das Hauptventil 25 dient zusammen mit dem Hilfsventil 26 der Steuerung des Arbeitshubes, während mit dem RUckstellventil 41 und dem Federventil 49 der'Rückhub gesteuert wird. Dieser Steuerkreis gewährleistet, daß die hin- und hergehende Bewegung des Hammers 3 reibungslos wiederholt werden kann und die dazu erforderliche Beaufschlagung mit Druckluft beliebig oft erfolgen kann. Deazufolge kann mit dem erfindungsgemäßen Zylinder 1 gleichfalls in vertikaler Anordnung eine relativ große Verformungsarbeit in kurzer Zeit geleistet werden.
Bei einem weiteren AusfUhrungsberspiel der Erfindung ist nach Fig. 3 anstelle der Öffnung 4 am vorderen Ende des Zylinders 1 eine Austrittsöffnung 54 vorgesehen, die mittels eine Austrittsventils 57 geöffnet und geschlossen werden kann. Das Austrittsventil 57 besitzt einen Ventilkörper 56 land eine Feder 55. Bei ansonsten gleicher Ausbildung und Steuerung des Zylinders 1 wie nach Fig. 1 und 2 führt lediglich noch eine Abzweigung 58 von der Abzweigung 40 der Luftleitung 22 zu dem Ventil 57. Durch die Abzweigung 58 wird der Ventilkörper 56 des Austrittsventils 57 mit Druckluft beaufschlagt, wenn beim Rückhub des Hammers 3 Druckluft aus der luftleitung 22 in die Abzweigung 40 einströmt. Unter dem Druck der Druckluft aus der Abzweigung 58 verschiebt sich der Ventilkörper 56 gegen die kraft der Feder 55 und verschließt die Öffnung 54, solange Druckluft durch die Eintrittsöffnungen 18 in den Zylinder 1 strömt. Danach drUckt die Feder 55 den Ventilkörper 56 in seine Ausgangslage zurUck, in der er die Öffnung 54 freigibt und der Zylinder 1 am vorderen Ende über die Öffnung 54 mit der ihn uqebenden Außenluft verbindet.
Gegenüber der Öffnung 4 in dem Zylinder 1 nach Fig. 1 und 2, die immer offen ist und beim Einblasen von Druckluft durch die Eintrittsöffnungen 18 einen Leckverlust zur Folge hat, wird ein solcher Leckverlust an dem Zylinder nach Fig. 3 durch das Ventil 57, das dann geschlossen ist, verhindert und insofern der Wirkungsgrad des Zylinders weiter verbessert.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird der Wasserstrahl aus der Einlaßöffnung 14 über ein Xagnetventil 59' gesteuert, erfolgt das Füllen der Plungcrbohrung 2 mit Wasser aus der Wasserzuffhrung 10 gleichfalls über ein Magnetventil 9' und werden die Eintrittsöffnungen 18 unter Zwischenschaltung eines Magnetventils 41' als Rllckiteliventil und die Eintrittsöffnung 19 über ein als Magnetventil 25' ausgebildetes Hauptventil mit Druckluft beaufschlagt.
Die von dem Magnetventil 25' zu der Eintrittsöffnung 19 fUhrende Leitung besitzt eine ins Frei. führend. und mit einem Mngnetventil 61 versehene Abzweigung 60. Die Funktion des sich bei den Zylindern nach Fig. 1 bis 3 beim Rückhub des Hammers 3 vor diesem in dem hinteren Zylinderende befindenden Luftpolsters übernimmt eine elastiach. Platte 62; anstelle der Stange 27 ragt ein. FUhlerstange 64 in den Zylinder 1. Über die Fühlerstange 64 wird von dem in seine Ausgangslage zurückkehrenden Hammer 3 gegen die Kraft einer Feder 63 der Kontakt 65 eines Schalters 66 betätigt.
Alle Magnetventile 9', 25', 41', 59', 61 und der Schalter 66 liegen in einem elektrischen Stromkreis und werden von einer automatischen Regelvorrichtung 67 gesteuert.
Der Arbeitshub des Hammers 3 beginnt mit der Betätigung des Schalters 66, nach der von der Regelvorrichtung 67 automatisch das Magnetventil 25' geöffnet und die Magnetventile 41' und 61 geschlossen werden. Gleichseitig wird das Magnetventil 9' geschlossen und das Magvetventil 59' weiter offen gehalten, so daß beim Einfüllen von Wasser in die Plungerbohrung 8 ein die Plungerbohrung 8 abdichtender Wasservorhang entsteht. Nach Beendigung des Arbeitshubes werden das Magnetventil 25' geschlossen und di. Ventile 41' und 61 zur Einleitung des Rückhubes über ein Zeitrelais der Regelvorrichtung geöffnet. Mit der erneuten Betätigung des Schalters 66 ist der Rückhub des Hammers 3 abgeschlossen und beginnt wieder dessen Arbeithaub. Somit wird der Hammer 3 kontinuierlich hin- und hergehend bewegt und die gleiche Wirkung wie bei des Zylinder nach Fig. t bis 3 erzielt. Dabei ist jedoch sit der elektrischen Steuerung des Zylinders 1 eine wesentliche bauliche Vereinfachung verbunden und die Betribssicherbeit des Zylinders 1 erheblich verbessert worden.

Claims

Patentanspruche:

Vorrichtung zum Hochenergieumformen metallischer Werkstücke mittels hydraulischer Druckstöße, die einen zur Erzeugung der Druckstöße mit einem Plunger in das Druckmedium wirkenden und in einem Zylinder wechselseitig, insbesondere mit Druckluft beaufschlagten Hammer aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Hammer (3) plungerseitig an der Stirnfläche mit einer nach innen gewölbten Ausnehmung (17) versehen ist und die Eintrittsöffnung (18) für die Druckluft der Ausnehmung (17) im Hammer (3) gegenüberliegt und in die Ausnehmung -(17) gerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Eintrittsöffnung (18) als Düse ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Ausnehmung (17) in dem Hammer (3) bei mit dem Hammer (3) einstückigen Plunger (2) von dem Plunger (2) bis zum äußeren Hammerumfang erstreckt und eine umlaufende Ringnut bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h 1 e t d u r c h mehrere gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilte, der Ringnut gegenüberliegende Eintrittsöffnungen (18) für Druckluft.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß den Eintrittsöffnungen (18) Stellventile zugeordnet sind, die auf den Zylinderdruck ansprechen und/oder mit dem Hammer (3) auslösbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, g b k e n n z e i c h n e t d u r c h eine in den Zylinder (1) ragende Schaltstange (27;64) und eine Wirkverbindung zwischen den Steilventilen (25; 25') und der Schaltstange (27; 64).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Wirkverbindung aus einem Hilfsventil (26) besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h ein den Rückhub des Hammers (3) auslösendes Federventil (49) mit einem Bypaß (51).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sich das Federventil (49) in einer zwischen den beiden Hammerendstellungen befindenden Verbindung (48) des Zylinderinnenraumes mit dem Stellventil (41) für den Rückhub des Hammers (3) befindet.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, g e k e n xi z e i c h n e t- d u r c h ein den Rückhub des Hammers (3) dämpfendes Luftpolster in dem Zylinder (
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h eine Betätigung des zugehörigen Stellventils (25; 25') vor Erreichen der Ausgangslage.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h eine Betätigung des Stellventils (25) über das Hilfsventil (26) durch aus dem Zylinder (1) in das Hilfsventil (26) dringende Druckluft.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Hilfsventil (26) an einer zwischen dem zugehörigen Zylinderende und der Verbindungsstelle des Zylinders (1) mit dem anderen Stellventil (41) liegenden Stelle (36) mit dem Zylinderinnenraum verbunden ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Ventile (25,26,41,49) druckluftbetätigt sind und/oder eine automatische Steuerung bilden.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, 10 und 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ventile (25', 41', 61, 9', 59') als Magnetventile ausgebildet sind und in einem gemeinsamen Stromkreis liegen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sich in dem Stromkreis eine Regelvorrichtung (67) befindet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Regelvorrichtung (67) ein Zeitrelais aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 6 und einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, g e k e n n z e i c h n e t d u r C h eine Verbindung der Schaltstange (64) mit einem sich in den Stromkreis der Ventile (25',41', 61, 9', 59') befindenden Schalter (66).
19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9 und 14 bis 18, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine den Hammer (3) bei Erreichen der zum Rückhub gehörigen Endlage dämpfende elastische Platte (62).
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Zylinder (1) mit gesonderten Austrittsöffnungen (4,38; 54;60) zum Entweichen der sich in dem Zylinder (1) jeweils in Bewegungsrichtung vor dem Hammer (3) befindenden Luft versehen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Austrittsöffnungen (38; 54; 60) mit die Austrittsöffnungen (38; 54;60) bei Beaufschlagung der jeweils zugehörigen Hammerfläche mit Druckluft verschließenden Ventilen (41; 54; 61) versehen sind.

L e e r s e i t e