DE2263857A1

DE2263857A1 - Spindelpresse

Info

Publication number: DE2263857A1
Application number: DE2263857A
Authority: DE
Inventors: Tadahiko Inuki; Toshiya Yonezawa
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1973-07-05
Also published as: DE2263857B2; US3842652A; IT973008B; GB1359390A; DE2263857C3

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland ■ Dn.-Ing. R. König ■ Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf ao · Cecilienallee 76 · Tel.efon 43Ξ73Ξ

28. Dezember 1972 28 234 K

NIPPON STEEL CORPORATION, No. 6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

"Spindelpresse"

Die Erfindung betrifft eine Spindelpresse zum Schmieden. Hierfür werden hydraulische Pressen und Spindelpressen eingesetzt, die - im Vergleich mit anderen Pressen - einen einfachen Aufbau mit niedrigen Fertigungskosten vereinigen.

Anhand eines in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend zunächst eine übliche Spindelpresse erläutert.

Ein Maschinenständer 1 weist in seinem Unterteil einen unteren Druckaufnehmer 4 auf, der oberseits mit einem Schmiedebacken 3 versehen ist. Ein oberer Druckaufnehmer weist an seiner Unterseite einen Schmiedebacken 3¹ auf und ist auf ihn eingreifenden, an der Innenseite des Maschinenständers 1 angeordneten Führungsstücken 6 auf und ab beweglich. Ein Treibrad 7 sitzt auf dem oberen Ende einer Druckspindel 8, die das Querhaupt des Maschinenständers 1 durchgreift und deren unteres Ende mit dem oberen Druckaufnehmer 5 frei drehbar und formschlüssig verbunden ist.

Nach Fig. 2 weist die Druckspindel 8 ein Gewinde auf und

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ist gegenüber einer im oberen Teil des Maschinenständers 1 befestigten Druckmutter 9 frei auf und ab beweglich. Zwei Reibscheiben 10 sind mit einer Antriebswelle 11 jeweils in der Nähe des flächig ausgebildeten Umfangs des Treibrades angeordnet. Die Antriebswelle 11 ist in Lagern 13 gelagert, die am jeweiligen oberen Ende einandergegenüberliegender Befestigungsarme 12 am Oberteil des Maschinenständers 1 angeordnet sind. Eine Keilriemenscheibe 14 ist an einem Ende der Antriebswelle 11 befestigt und über einen Keil_ riemen 16 m.'.t einer Keilriemenschiebe 15 verbunden, die von einem Elektromotor angetrieben wird. Ein Umlenkhebel 17 zur Drehrichtungsumkehr des Treibrades 7 ist zum Ein- und Ausrücken der Antriebswelle 11 über eine Halterung 18 mit dem Befestigungsarm T2 verbunden.

Bei Inbetriebnahme der Presse wird zunächst der nicht dargestellte Elektromotor eingeschaltet, über den die Reibscheiben 10 auf der Welle 11 in Rotation versetzt werden. Sodann wird der Umlenkhebel 17 bedient, um hierdurch eine Reibvßrbindung zwischen der Reibscheibe 10 für die Abwärtsbewegung der Spindel 8 und dem Treibrad 7 herzustellen. Die Druckspindel 8 bewegt auf diese Weise den an ihrem unteren Ende befestigten Druckaufnehmer 5 nach unten, so daß schließlich auf das zwischen den Schmiedebacken 3 und 3¹ befindliche Werkstück eine schlagartig aufgebrachte Verformungskraft wirkt. Danach wird durch Umlegen des Umlenkhebels 17 die Reibverbindung zwischen dem Reibrad 10 zur Abwärtsbewegung der Druckspindel 8 gelöst und stattdessen eine Reibverbindung zwischen dem Treibrad 7 und dem Reibrad 10 zur Aufwärtsbewegung der Druckspindel 8 hergestellt.

Wie vorstehend ausgeführt, sind an einer herkömmlichen Spindelpresse große Reibscheiben 10 am Oberteil der Presse angeordnet, die durch Andrücken an das Treibrad 7 in der

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jeweiligen Richtung über eine Reibverbindung die Druckspindel entweder nach oben oder nach unten bewegen. Auf diese Weise wird das zwischen den Schmiedebacken 3 und 3¹ eingebrachte Werkstück verformt. Bei einer üblichen Spindelpresse ist die auf das Treibrad 7 zu übertragende Kraft von dem Reibungskoeffizienten abhängig. Der Reibungskoeffizient ist sowohl von dem Belagwerkstoff auf den miteinander in Berührung zu bringenden Flächen wie auch von der Kraft abhängig, mit der das Reibrad an das Treibrad gedruckt wird. Hieraus folgt, daß zum Übertragen großer Antriebskräfte auch große Andrückkräfte und große Reibungskoeffizienten erforderlich sind. Mit Zunahme der Andruckkraft entsteht aber infolge des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeit der Reibscheibe und des Treibrades im Augenblick der gegenseitigen Berührung und damit der einsetzenden Beschleunigung des anzutreibenden Teils ein Schlupf. Durch diesen Schlupf wird eine erhebliche Reibungswärme erzeugt, so daß der Andruckkraft des Reibrades Grenzen gesetzt sind.

Da ferner positive und negative Beschleunigung sowie das Dämpfungsverhalten des Treibrades insgesamt von der Andruckkraft der Reibscheibe und der Richtungsumsteuerung abhängen, setzt der Betrieb einer Spindelpresse der beschriebenen Art ein sorgfältiges Einstellen voraus, das weitestgehend auf der durch Erfahrung gewonnenen Routine des Pressenfüürers beruht. Hieraus ergibt sich der Nachteil, daß sowohl die Bedienung der Presse wie auch das jeweilige Verformungsergebnis weitgehend von der Kunstfertigkeit einer einzelnen Person abhängen. Des weiteren beeinträchtigen die großen und rasch rotierenden Reibscheiben am Oberteil der Presse nachteiligerweise die Betriebs sicherheitr

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spindelpresse zu schaffen, mit der die genannten Nachteile ver-

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mieden werden. Hierbei stehen im Vordergrund das automatische Betreiben und Umschalten des Treibrades ohne die Abhängigkeit von manuellen Verrichtungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 2 ein Aufriß einer erfindungsgemäßen Presse, bei der aus Gründen der Übersichtlichkeit verschiedene Teile nicht"dargestellt sind,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III - III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Aufriss eines anderen Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 und 6 Aufrisse weiterer Ausführungsbeispiele in durch Weglassen einzelner Teile vereinfachter Darstellung.

Die Presse nach den Fig. 2, 3 besteht aus einem Maschinenständer 1, der in seinem unteren Teil einen mit einem Schmiedebacken 3 versehenen Druckaufnehmer aufweist. Ein oberer Druckaufnehmer 5 ist mit einem Schmiedebacken 3¹ versehen und zwischen an der Innenseite des Maschinenständers 1 befestigten Führungsstücken 6 frei auf und ab beweglich angeordnet. Ein Treibrad 7 aus Metall ist mit dem oberen Ende einer Druckspindel 8 verbunden, die das Querhaupt des Pressenrahmens 1 durchgreift. Das untere Ende der Druckspindel 8 ist mit einem oberen Druckaufnehmer 5 und gegenüber diesem frei drehbar in bereits beschriebener Weise formschlüssig verbunden.

Die Druckspindel 8 sitzt in einer Druckmutter im ®uer-

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haupt des Pressenständers 1 und ist durch Drehen frei auf und ab beweglich. Im wesentlichen geradlinig wirkende Motoren 19 sind parallel zur Umfangsflaehe des Treibrades 7 angeordnet. Die Mehrzahl der Motoren 19 ist mit geringem Abstand radial um die Druckspindel 8 herum angeordnet und fest mit einem Stützelement 20 verbunden, das gegenüber der Druckspindel 8 am oberen oder unteren Teil des Treibrades 7 eine Passung derart aufweist, daß die Druckspindel 8 frei drehbar ist. Ein Halterahmen 21 ist mit dem Querhaupt des Pressenständers 1 verbunden und weist Führungsnuten 22 für jedes der Stützelemente 20 mit dem zugehörigen Motor 19 auf. Die vorderen Teile und Endteile der Stützelemente 20 sind somit frei in Auf- und Abwärtsrichtung geführt. Das obere freie Ende der Druckspindel 8 weist einen Schraubdeckel 23 auf. Zum Ingangsetzen werden die Linearmotore 19 eingeschaltet und lassen das Schwungrad 7 entweder nach links oder rechts, entsprechend den in Fig. 3 eingezeichneten Richtungspfeilen, rotieren. Gleichzeitig mit der Drehung des Schwungrades 7 rotiert die Druckspindel 8 und bewegt sich beispielsweise abwärts. Gleichzeitig senken sich die mit den Motoren 19 verbundenen Stützelemente entlang den Führungsnuten 22 innerhalb der in dem Halterahmen 21 befindlichen Führungsnuten 22 entsprechend der Abwärtsbewegung der Schraubspindel 8 nach unten. Die Stützelemente 20 halten in Verbindung mit den Führungsnuten 22 die Motoren 19 an festgelegten Stellen, ohne daß eine der Drehbewegung des Schwungrades 7 folgende Rotation erforderlich wäre. Sie unterstützen diese Reaktion als Begleiterscheinung der Drehbewegung des Schwungrads 7. Wie vorstehend ausgeführt,

bewegen sich die Motoren 19 gemeinsam mit dem Schwungrad dank der Beweglichkeit des jeweiligen Stützelementes 20 auf und abwärts. Auf. diese Weise ist es möglich, daß jeder Motor jederzeit eine geeignete Stellung genüber dem

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Schwungrad 7 einnimmt, so daß ein sicherer Betrieb gewährleistet ist. Senkt sich die Druckspindel 8 abwärts, so erfährt das auf dem Schmiedebacken 3 des unteren Druckaufnehmers 4 liegende Schmiedestück durch den Schmiedebacken des oberen Druckaufnehmers eine schlagartige Verformung.

Die Jeweilige Tieöbstellung der Druckspindel 8 wird durch einen Endschalter 24 an der Seite des Preßrahmens 1 bestimmt, der mit einem Anschlag 25 für den oberen Druckaufnehmer 5 versehen ist. Sobald der Anschlag 25 den Endschalter 24 berührt, werden die Motoren 19 umgeschaltet, so daß das Schwungrad 7 nun in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird und sich die Druckspindel 8 aufwärts bewegt. Die oberste Stellung des oberen Druckaufnehmers 5 wird durch einen Endschalter 26 bestimmt, der zusammen mit einem Anschlag 25 am oberen Druckaufnehmer der Motoren 19 und den oberen Druckaufnehmer 5 in einer vorbestimmten Stellung anhält.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 wirken die Motoren 19 auf die obere (oder untere) Fläche des Schwungrades 7. Von wesentlicher Bedeutung ist der Einsatz sogenannter Linearmotoren, die der Auf- und Abwärtsbewegung des anzutreibenden Schwungrades entlang Führungsnuten folgen und eine weitestgehende Automation ermöglichen; sie gewährleisten dabei einen ruhigen und schonenden Betrieb beim Beschleunigen, Verlangsamen und Dämpfen des Schwungrades.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 weist der Pressenständer 201 in seinem unteren Teil einen unteren Druckaufnehmer 204 mit einem Schmiedebacken 203 auf. Ein oberer Druckaufnehmer weist einen Schmiedebacken 203' auf und ist im Zusammenwirken mit Führungsstücken 206 an der Innenseite des Maschinenständers 201 frei auf und ab beweglich geführt. Ein Schwungrad 207 ist aus gut leitendem metallischem Werkstoff gefertigt und mit einer Schraubspindel 208

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verbunden, die das Querhaupt des Pressenrahmens durchgreift und an ihrem unteren Ende mit dem oberen Druckaufnehmer 205 frei drehbar und formschlüssig verbunden ist. Die Umfangsfläche des Schwungrades 207 soll in senkrechter Ausdehnung wenigstens der Differenz zwischen höchster und tiefster Stellung der Druckspindel 208 entsprechen. Die Druckspindel 208 ist in einer Druckmutter 209 im oberen Teil des Maschinenständers durch Rotation frei auf- und ab beweglich. Linearmotoren sind mit einem vorgegebenen Spalt gegenüber der Umfangsfläche des Schwungrades 207 konzentrisch um die Schraubspindel 208 angeordnet. Ein Halterahmen 220 ist am Querhaupt des Pressenständers 201 angeordnet und dient der Aufnahme der Motoren 219 innerhalb des größtmöglichen Höhendifferenzbereichs der Druckspindel 208. Auf diese Weise ist bei jeder Höhenstellung die Wirkung einer ausreichenden Anzahl Motoren a .f das -Schwungrad 207 gewährleistet.

Zur Aufnahme des Schmiedebetriebes werden die Linearmotoren 209 erregt und damit das Schwungrad 207 entweder in der einen oder anderen Richtung in Rotation versetzt. Als Folge davon bewegt sich die mit dem Schwungrad 207 verbundene Druckspindel 208 mit dem Schwungrad auf- oder abwärts. Wie bereits ausgeführt, wirkt in sämtlichen Höhenstellungen des Schwungrades 207 eine ausreichende Anzahl von Motoren auf das Schwungrad 207? so daß ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist.

Eine vorgegebeneTiefststellung der Schraubspindel wird durch einen Endschalter 221 bestimmt, der an der Seite des Maschinenständers angeordnet ist und mit einem Anschlag am oberen Druckaufnehmer 205 zusammenwirkt. Sobald der Anschlag auf den Endausschalter trifft, erfolgt über eine Umsteuerung der Motoren eine Richtungsumkehr des Schwungrades 207, das sich nun mit der Druckspindel 208 aufwärts-

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bewegt. Auch die höchste Druckspindel- bzw. Schwungradstellung wird durch einen Endschalter 223 bestimmt.

Wie bereits erwähnt, entspricht die senkrechte Ausdehnung des Schwungrades wenigstens der Höhendifferenz zwischen höchster und niedrigster Betriebsstellung des Schwungrades bzw. der Druckspindel. Durch die vorbeschriebene Anordnung der in ihrer Einbaustellung verharrenden Linearmotoren ist ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Presse nach Fig. 6 weist einen Ständer 301 mit einem unteren Druckaufnehmer 304 und einem oberseitigen Schmiedebacken 303 auf. Ein oberer Druckaufnehmer 305 trägt an seiner Unterseite einen Schmiedebacken 303' und ist entlang an der Innenseite des Pressenständers befindlichen Führungsstücken 306 frei auf und ab beweglich. Ein aus leitendem Metall gefertigtes Schwungrad 307 ist mit dem oberen Ende einer Druckspindel 308 verbunden, die das Guerhaupt des Maschinenständers 301 durchgreift. Der obere Druckaufnehmer 305 ist zur freien Rotationsbewegung der Druckspindel 308 und zur Relativbewegung gegenüber der Druckspindel 308 mit einer nicht bezeichneten Gewindebohrung versehen. Diese Gewindebohrung wird von der Druckspindel 308 durchgriffen. Linearmotoren 319 sind mit Abstand konzentrisch um die Druckspindel 308 auf dem Guerhaupt des Pressenrahmens 301 unterhalb des Schwungrades 307 angeordnet. Die Druckspindel 308 ist im Querhaupt des Pressenständers frei drehbar fliegend gelagert.

Zur Aufnahme des Schmiedebetriebes werden die Linearmotoren 319 erregt und versetzen das Schwungrad 307 in Rotation. Die mit dem Schwungrad 307 verbundene Druckspindel 308 bewegt den Druckaufnehmer 305 in entsprechender Richtung, beispielsweise abwärts. Wie bereits ausgeführt, sind die

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Linearmotoren 319 fest auf dem Guerhaupt des Pressenständers angebracht, während die mit dem Schwungrad 307 verbundene Druckspindel 308 "im Querhauptdes Pressenständers frei drehbar fliegend gelagert ist. Auf diese Weise gewährleisten die der entsprechenden Fläche des Schwungrades mit gleichbleibendem Abstand' gegenüberliegenden Linearmotore einen weich anfahrenden Betrieb und weiches Bremsen. Auch das vorXiegende Ausführungsbeispiel ist mit einem oberen und einem unteren Endschalter 320, 322 und Anschlägen 321 am oberen Druckaufnehmer 305 versehen.

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Claims

NIPPON STEEL CORPORATION

No.6-3, 2-chome, Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

Pat ent ansp rü ch e;

Spindelpresse mit einem unteren Druckaufnehmer im Unterteil eines Pressenständers und einer dessen Querhaupt durchgreifenden Druckspindel mit einem angetriebenen Schwungrad sowie einem am unteren Teil der Druckspindel angeordneten auf- und abwärts beweglichen, oberen Druckaufnehmer, dadur. ch gekennzeichnet, daß Linearmotoren (19; 219; 319) berührungsfrei und mit Abstand nächst einer elektrisch leitenden Fläche des Schwungrades (7; 207; 307) angeordnet sind.
2. Spindelpresse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Linearmotoren (19) tragende Stützelemente (20) die mit der Druckspindel (8) verbunden und mit ihren freien Enden in Führungsnuten (22) am Querhaupt des Pressenständers (1) befestigter Halterahmen (21) auf und abwärts beweglich angeordnet sind.
3. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mantelfläche des Schwungrades (207) wenigstens eine der Differenz zwischen höchster und tiefster Spindelstellung entsprechende Höhe ,aufweist und die Linearmotoren (219) an starr mit dem Querhaupt des Pressenständers (201) verbundenen Halterahmen (220) angeordnet sind.
4. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß das Schwungrad (307) auf dem Oberteil der Druckspindel (308) im Querhaupt des Pressenständers (301) fliegend gelagert ist und die Linearmotoren (319) auf dem Querhaupt angeordnet sind.

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