DE2623428A1 - Verfahren zum schlag- bzw. stosspressen sowie vorrichtung dafuer - Google Patents

Verfahren zum schlag- bzw. stosspressen sowie vorrichtung dafuer

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DE2623428A1
DE2623428A1 DE19762623428 DE2623428A DE2623428A1 DE 2623428 A1 DE2623428 A1 DE 2623428A1 DE 19762623428 DE19762623428 DE 19762623428 DE 2623428 A DE2623428 A DE 2623428A DE 2623428 A1 DE2623428 A1 DE 2623428A1
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Description

HENKEL, KERN, FEILER&HÄNZEL
TFIF-X-. η* IQ sm UKVi r, ~ BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND
TL·L·L·X. 05 29 802 HNKL D ED UARD-SCH MID-STRASS E 2 WECHSELBANKMÜNCHEN Nr.3IS-85111
TELEFON: (0 89) 66 31 97, 66 30 91 - 92 ^ innn .«λ»,^, - , DRESDNER BANK MÜNCHEN 3 914 TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D-8000 MLNCHEN 90 POSISCHECK: MÜNCHEN 1621 47 -
Transform Verstärkungsmaschinen
Aktiengesellschaft
Schwalbach-Bous/Saar
UNSHt ZUIfHEN: Κβ/ha MÜNU1LN. Dt.N 25· Mal 1976
»!".TRIFFT:
Verfahren zum Schlag- bzw. Stoßpressen sowie Vorrichtung dafür.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schlag- bzw. Stoßpressen von Rohlingen zu Fertigteilen, bei dem die Fertigteile mittels eines Stoßwerkzeuges kalt umgeformt werden, sowie eine Vorrichtung dafür.
Es ist bekannt, Fertigteile mit exakten Begrenzungsmaßen und Querschnittsformen, insbesondere bei relativ kleinen Werkstückabmessungen, mittels Fallhämmern aus Rohlingen zu schlagen bzw. auf diese Weise einer Kaltumformung zu unterwerfen. Dabei setzt sich die kinetische Fallenergie des Fallbärs schlagartig in Verformungsenergie um. Aufgrund der schnellen Energieumsetzung beschränkt sich die Krafteinwirkung mit grosser Pressung auf die Oberflächenzonen während die Tiefenwirkung geringer ist. Daher eignet sich diese Methode in vorteilhafter Weise für kleinere Werkstücke mit scharfen, gut ausgeprägten Absätzen mit grosser Genauigkeit.
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Der Nachteil derartiger Fallhammer liegt vor allem in der großen Lärmentwicklung, welche die zulässige Geräuschpegelgrenze von 75 ^B nach UW weit überschreitet, sodass diese Fallhammer ohne aufwendiger Lärmschutzverkleidungen, z.B. in der BRD, nicht mehr verwendet werden dürfen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche nicht nur die Nachteile der bekannten Stoß- bzw. Schlagverformung vermeidet, sondern zudem eine sichere, schnellere und präzisere Arbeitsweise ermöglicht sowie insbesondere auch eine einfachere und konstruktiv leichtere Vorrichtung erlaubt.
Die Erfindung besteht daher in einem eingangs genannten Verfahren, beidem das Stoßwerkzeug mit einer Anstellvorrichtung bis zur engen Berührung mit dem zu verformenden Rohling angestellt wird, und sodann mit einer anderen Arbeitsvorrichtung stoßverformt wird, wobei die Umstellung von der reinen und schnellen Anstellbewegung auf die energiereiche Stoßverformung automatisch geregelt wird.
Insbesondere läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine Schlag- und Stoßpresse mit einer durch Stoßenergie arbeitenden Arbeitsvorrichtung, einem davon beaufschlagten Verformungswerkzeug und einer Energieaufnahmeeinrichtung, wie z.B. ein Maschinenrahmen
ausführen, bei welcher erfindungsgemäß die Arbeitsvorrichtung eine hydraulische Kraftquelle, einen damit aufladbaren Energiespeicher sowie eine vom Energiespeicher beaufschlagte Arbeitszylindereinrichtung aufweist, und daß eine Anstellvorrichtung für eine schnelle und vom Stoßverformungsweg unabhängige Anstell-
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bewegung der Arbeitsvorrichtung vorgesehen ist, welche automatisch umschaltbar an die Arbeitszylindereinrichtung angeschlossen ist.
Dabei ist vorzugsweise eine Regeleinrichtung vorgesehen, mit der nach Beendigung der Anstellbewegung auf Berührung der Arbeitsvorrichtung bzw. des Verformungswerkzeugs mit der Oberfläche des Rohlings die Betätigung der Arbeitszylindereinrichtung automatisch geregelt ist.
Während beim bekannten Fallhammer ein vergleichsweise langer Anstellweg notwendig ist, um seine kinetische Energie aufzubauen, wodurch zusätzliche Arbeitszeit - und zusätzliches Maschinenvolumen benötigt wird, kann man sich bei der erfindungsgemäßen Stoßpresse auf einen geringstmöglichen Anstellweg beschränken, der zudem wegen eines von der Massenträgheit eines Fallhammers unabhängigen Anstellantriebs we.it schneller betätigt werden kann. In erster Linie ist die erfindungsgemäße Stoßpresse aber überraschend geräuscharm, weil die Schlag- bzw. Hiebschallentwicklung entfällt.
Der unzulässige Lärm beim schlagartigen Auftreffen des H&mmerbärs am Werkstoff, oder am Werkzeug wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass anstelle der kinetischen Fallenergie eine potentielle, gespeicherte Energie z.B. in Form von, in einem Druckkessel gespeicherter auf eine Flüssigkeit wirkende Druckluft erst dann zur Wirkung kommt, wenn das mit einem hydraulischen Arbeitskolben mechanisch verbundene Verformungswerkzeug
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vorher mittels eines auf die Kolbenfläche der hydraulischen Arbeitszylindereinrichtung, längs des Anstellweges bis zu unmittelbaren Berührung mit dem Werkstück bzw. Rohling verschoben wurde, oder wenn die Arbeitszylindereinrichtung selbst mit eingefahrener Kolbenstange z.B. auf mechanischem Wege dem Werkstück soweit genähert wurde, daß das Werkzeug mit dem Werkstück zur Berührung kommt.
Um einerseits ein elastisches Auftreffen des bewegten Werkzeuges am Ende des Anstellweges zu erreichen und andererseits den Anstell-Öldruck auch während der Schaltzeit der geregelten Ventile in voller Grosse (Anstellkraft) aufrecht zu erhalten, ist erfindungsgemäß mit der Öldruckzuleitung der Arbeitszylindereinrichtung ein Druckluftspeicher mit kleinem, verstellbaren Kompressionsraum hydraulisch verbunden, dessen elastische Nachgiebigkeit bis zum Wert Null reduziert werden kann, womit weiterhin die Möglichkeit besteht, die durch den Energiespeicher hervorgerufene Schlagwirkung gegebenenfalls in Anpassung an das Werkstoffverhalten zu mildern.
Die erfindungsgemäß verbesserte Stoßpresse kann zudem konstruktiv wesentlich leichter aufgebaut sein. So kann das bei Fallhämmern unerläßlich schwere Fundament praktisch vollständig entfallen. Während die von einem Fallhammer entwickelte Kraft fast ausschließlich von einem Fundament aufgefangen wird, wird die Kraft der erfindungsgemäßen Stoßpresse von deren geschlossener Rahmenkonstruktion aufgefangen. Pressentisch, Schabotte, Fundamente und auch die Presse selbst können also entsprechend leicht ausgebildet sein.
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Es ist ferner eine zusätzliche Einrichtung vorgesehen, welche im Umschaltintervall zwischen beendetem Anstellweg und beginnender Stoßbetätigung den Rohling über das Verformungswerkzeug mit Druck beaufschlagt.
Im einzelnen kann die Betätigung der Arbeitszylindereinrichtung auf einen festgelegten Festhaitedruck auf den Rohling eingestellt und die hydraulische Kraftquelle eine hydraulische Antriebszylindereinrichtung oder eine Hydropumpe bzw. ölpumpe oder dergleichen sein.
Auch die Anstellvorrichtung kann entweder eine hydraulische Zylindereinrichtung oder eine Hydropumpe sein., wobei eine Hydropumpe sowohl zum Aufladen als auch zur Anstellung dienen kann.
Der Energiespeicher, im einfachsten Fall eine Gasfeder, besitzt ein entsprechendes Gasvolumen, kann aber auch in anderer Weise ausgebildet sein. Gleiches gilt für die zusätzliche Einrichtung.
Die Erfindung umfaßt ferner eine automatische Regeleinrichtung, welche auf ein Speiseventil, ein Arbeitsventil, ein Anstellventil und ein Rückholventil geschaltet ist.
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Die Erfindung ist nachstehend in mehreren Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stoßpresse teilweise im Längsschnitt
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stoßpresse teilweise im Längsschnitt und
Fig. J5 ein Weg - Zeit - Diagramm in vereinfachter Darstellung für einen Arbeitszyklus der erfindungsgemäßen Stoßpresse.
Gemäß Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Stoßpresse aus einer hydraulischen Kraftquelle 1, welche aus einer hydraulischen Antriebszylindereinrichtung 2 mit beispielsweise mehreren Kolben bestehen kann, einem Energiespeicher j5 und einem hydraulischen Arbeitszylinder 4, welche zusammen die eigentliche Arbeitsvorrichtung A bilden, mittels der die Kaltumformung erfolgt. Die Antriebszylindereinrichtung 2 arbeitet als hydropneumatischer Kraftübersetzer, welcher durch eine Zufuhrleitung 5 über ein Speise-Stellventil 6 (4/2-Wegeventil) pneumatisch Energie zugeführt wird, welche auf die eine Seite der Antriebskolben wirkt und mittels der Kolben und eines Plungers (Tauchkolben) 7 in hydraulische Energie umgesetzt wird. Die dementsprechend in einem Tauchkolbenzylinder 8 mit verstärkter Druckenergie beauf-
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schlagte Hydraulikflüssigkeit wird über ein Speiseventil 9 (2/2-Wegeventil) und eine Druckleitung lein die Unterseite eines pneumatischen Druckspeichers 11 bzw. einer Gasfeder, z.B. in Form eines Druckwindkessels., gedrückt und darin unter hohem Druck gespeichert.
Der von der Antriebszylindereinrichtung 2 aufladbare Gasspeicher 11 ist auf seiner hydraulischen Seite über ein Arbeitsventil 12 (2/2-Wegeventil) auf den hydraulischen Arbeitszylinder 4 geschaltet, an dem kraftausgangsseitig ein ArbeitSStOp7SeI 13 angeordnet ist.
Ein weiterer pneumatisch-hydraulischer Druckübersetzer ist als schnelle und vom Stoßverformungsweg unabhängige hydraulische Anstellvorrichtung vorgesehen, welcher über ein Speiseventil 6 (4/2-Wegeventil) und die gleiche Zufuhrleitung 5 pneumatische Energie zugeführt wird. Der auf der hydraulischen Seite dieser Anstellvorrichtung arbeitende Anstellplunger 15 ist über eine Druckleitung 16 und ein 3/3 Wege-Anstellventil 17 ebenfalls mit dem hydraulischen Arbeitszylinder 4 verbunden, welcher zudem ein 3/2-Wege-Rückholventil 18 besitzt. Das Arbeitsventil 12 ist zu-dem über eine Umgehungsleitung auf ein Druckbegrenzungsventil 19 geschaltet, welches auf den Ladedruck des Gasspeichers 11 anspricht. Ein anderes Druckbegrenzungsventil 2o ist für ein Ansprechen auf den Anstelldruck vorgesehen. An die hydraulische Antriebsseite des Arbeitszylinders 4 kann ferner ein weiterer, jedoch kleinerer hydraulischer Druckwindkessel 22 angeschaltet sein, welcher von der Anstellvorrichtung 14 mit Druck beaufschlagt wird und bei
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dessen Abschalten im Übergang auf den Stoßvorgang durch den Gasspeicher 11 die Erhaltung des Anstelldrucks auf den hydraulischen Arbeitszylinder 4 gewährleistet.
Der Energiespeicher 3 bzw. der Gasspeicher 11 werden durch die Arbeitszylindereinrichtung hydraulisch unter Druck aufgeladen. Nach dem Einlegen eines Rohlings in das unter dem Arbeitsstößel 1j5 angeordnete nicht dargestellte - Verformunftswerkzcup; wird der Arbeitsstößel 13 zunächst unter dem - verhältnismäßig geringen - Druck seitens der Anstellvorrichtung 14 über den Anstellweg S1 auf die Oberfläche des Rohlings aufgesetzt, und zwar gesteuert vom Anstellventil 17. Dies geschieht sehr schnell und ohne großes Geräusch. Sodann wird automatisch das Arbeitsventil geöffnet, sodaß die gespeicherte Stoßenergie mit kurzem Impuls auf den Rohling einwirken kann, und zwar über einen Stoßverformungsweg S 2. Derartige Stoßverformungsvorgänge sind aus einer Ladung des Speichers mehrmals (z.B. 2-3 mal) möglich. Nach vollzogener Verformung und abgestelltem Arbeitsventil wird der Kolben und der Plunger 13 des Arbeitszylinders 4 mittels des Rückholventils 18 wieder auf den Anfangspunkt des Anstellwegs zurückgestellt, welcher in beschränktem Maße notwendig ist, um den Rohling und das Fertigteil unter dem Werkzeug hantieren zu können.
Eine laufende Ölversorgung ist durch Anschluß eines ölvorrats 23 gewährleistet.
Die Ausführungsform in Fig. 2 entspricht im wesentlichen der vorhergehenden Ausführungsform, doch wird die Versorgung des pneumatischen Antriebs- und Anstelldrucks von einer ölpumpe 24 gewährleistetfwährend ein weiteres
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Umsteuerventil 25 zwischen Aufladen und Anstellen umsteuert.
Die in Fig. 3 in vereinfachter Weise im Weg-Zeit-Diagramm für einen Arbeitszyklus dargestellte Arbeitsweise gibt die folgenden Zeitabläufe wieder:
T: Gesamtzeit eines Zykluses; bei η Hüben je Minute in T = £ .
DO ,
t..: Anstellzeit für den Anstellweg S1 to: Verformungszeit für den Verformungsweg S2
t,: Rückstellzeit des Arbeitskolbens für den Gesamthub H= S1 + S2
t : Schaltzeiten
hi Zeitraum, der zur Aufladung des Speichers zur Verfügung steht.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1, /Verfahren zum Schlag- bzw. Stoßpressen von Rohlingen zu Fertigteilen, bei dem die Fertigteile mittels eines Stoßwerkzeugs kalt umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßwerkzeug mit einer Anstellvorrichtung bis zur engen Berührung mit dem zu verformenden Rohling angestellt wird, und sodann mit einer anderen Arbeitsvorrichtung stoßverformt wird, wobei die Umstellung von der reinen und schnellen Anstellbewegung auf die energiereiche Stoßverformung automatisch geregelt wird.
    2, Schlag- bzw. Stoßpresse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer durch Stoßenergie arbeitenden Arbeitsvorrichtung, einem davon beaufschlagten Verformungswerkzeug und einer Energieaufnahmeeinrichtung, wie z.B. ein Maschinenrahmen, dadurch gekennzeichnet« daß die Arbeitsvorriehtung (A) eine hydraulische Kraftquelle (1), einen damit aufladbaren Energiespeicher (j>) sowie eine vom Energiespeicher beaufschlagte Arbeitszylindereinrichtung (4) aufweist, und daß eine Anstellvorrichtung (14) für eine schnelle und vom Stoßverformungsweg (S2) unabhängige Anstellbewegung (S1) der Arbeitsvorriehtung vorgesehen ist, welche automatisch umschaltbar an die Arbeitszylindereinrichtung (4) angeschlossen ist.
    3, Stoßpresse nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitszylindereinrichtung (4) ein Hydraulikzylinder ist.
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    !WSPECTED
    Stoßpresse nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, mit der nach Beendigung der Anstellbewegung auf Berührung der Arbeitsvorrichtung bzw. des Verformungswerkzeugs mit der Oberfläche des Rohlings die Betätigung der Arbeitsichtung (J() automatisch geregelt iat.
    5. Stoßpresse nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Arbeitszylindereinrichtung (4) auf einen festgelegten Festhaltedruck auf den Rohling eingestellt ist.
    6. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 2-5 dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Einrichtung (22) vorgesehen ist, welche im Umschaltintervall zwischen beendetem Anstellweg und beginnender Stoßbetätigung den Rohling über das Verformungswerkzeug mit Druck beaufschlagt.
    7. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 2-6 dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kraftquelle (1) eine hydraulische Antriebszylindereinrichtung (2) ist.
    8. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 2-6 dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kraftquelle (1) eine Hydropumpe (24) ist.
    9. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 2-8 dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellvorrichtung (14) für die Anstellbewegung eine hydraulische Zylindereinrichtung ist.
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    109849/0263
    10. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 3-8 dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellvorrichtung (14) für die Anstellbewegung eine Hydropumpe (24) ist. .
    11. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 8 und 1o dadurch gekennzeichnet, daß die Hydropumpe (24) der hydraulischen Kraftquelle (1) zugleich als Anstellvorrichtung (14) für die Anstellbewegung geschaltet ist.
    12. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 2-11 dadurch gekennzeichnet, daß der aufladbare Gasspeicher (11) ein von der Hydraulikflüssigkeit der hydraulischen Kraftquelle (1) zusammenpressbares Gasvolumen aufweist.
    15. Stoßpresse nach einem der Ansprüche 6-12 dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (22) ein von der Hydraulikflüssigkeit der Anstellvorrichtung (14) zusammenpressbares Gasvolumen aufweist.
    14. Stoßpresse nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Einrichtung (22) ein Hydraulikzylinder mit schwimmendem Kolben zwischen Hydraulikflüssigkeit und Gasvolumen ist,WObei das Gasvolumen des Kompressionsraumes vorzugsweise bis zum sog. ''schädlichen Raum" reduzierbar ist.
    15. Stoßpresse nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet,
    daß die zusätzliche Einrichtung (22) ein Druckwindkessel ist.
    16. Stoßpresse nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Regeleinrichtung auf ein Speiseventil (9), ein Arbeitsventil (12), ein Anstellventil (17) und ein Rückholventil (18) geschaltet ist. J0$$49/Q283
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