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Titel: Lochpresse zum Längslochen von
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warmverformbar erhitzten Stahlblöcken
Die Erfindung
betrifft eine Lochpresse der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Gattung.
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Der Zweck einer derartigen Lochpresse besteht darin, Stahlblöcke
mit einer Verformungstemperatur von etwa 12000 C mit einer axialen Längsausnehmung
zu versehen. Wesentlich ist hierbei, daß die auf diese Weise erzeugte Stahlhülse
nach dem Lochvorgang eine definierte Bodenstärke aufweist. Das Maß der Bodenstärke
ist von der Werkstoffzusammensetzung, von der Temperatur des zu lochenden Stahlblockes
sowie von der Oberflächenbeschaffenheit der Werkzeuge und des Werkstoffes abhängig.
Solche Stahlhülsen werden nach dem Lochen insbesondere Stoßbänken zugeführt und
hier zu Stahlrohren weiter verformt.
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Es ist deshalb von besonderer Bedeutung, daß die Bodenstärke der
Stahlhülsen in engen Grenzen definierbar ist.
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Dies einerseits deshalb, um nur soviel Material zur Verfügung zu stellen,
daß bei dem Stoßvorgang der Boden nicht durchstoßen und damit die Fertigung aufrechterhalten
wird. Andererseits soll aber auch überschüssiges Material vermieden werden, das
nach Beendigung des Stoßvorganges ohnehin abgetrennt wird und folglich verlorengeht.
Das nutzbare Ausbringen pro Stahlblock soll also möglichst hoch sein.
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Bei einer bekannten Bauart einer gattungsgemäßen Lochpresse wird
die Bodenstärke der Stahlhülsen durch die Lage der die Stahlblöcke im Pressenständer
festlegenden Matrize in Relation zu einem ortsfesten Ständerauflager bestimmt, das
Bestandteil des Pressenständers bildet. Wenn folglich das mit dem Lochdorn versehene
Querhaupt auf das Ständerauflager aufsetzt, ist der Abwärtshub, d.h. der Lochhub,
beendet und die Bodenstärke
der jeweiligen Stahlhülse bestimmt.
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Die Veränderung der Bodenstärke auf Grund von Unterschieden im Werkstoff,
in der Temperatur und Obertlächenbeschaffenheit an Werkzeug und Werkstoff wird durch
Hinzufügung bzw.
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Wegnahme von entsprechend dick bemessenen Beilagblechen bewirkt, die
auf dem ortsfesten Ständerauflager befestigt bzw. von diesem entfernt werden. Der
Lochhub des Querhauptes und damit des Lochdornes wird folglich entweder früher beendet,
was zu einem dickeren Boden der Stahlhülse führt oder er wird später beendet, wodurch
ein dünnerer Boden erreichbar ist.
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Nun hat sich aber bei der bekannten Lochpresse gezeigt, daß ein unterschiedlicher
Verschleiß an den Führungsleisten des Querhauptes und an den Führungen am Pressenständer
sowie Dickenunterschiede in den Beilagblechen und ferner ein unterschiedlicher Verschleiß
am Ständerauflager sowie an den entsprechenden Gegenflächen des Querhauptes dazu
führen, daß nicht alle Gegenflächen des Querhauptes das Ständerauflager gleichzeitig
erreichen. Dadurch wird beim Auftreffen des Querhauptes auf das Ständer suflager
eine einseitige Kraft auf den Pressenständer ausgeübt, wodurch zwangsläufig ein
Drehmoment entsteht. Der Pressenständer wird folglich verdreht und in eine Schaukelbewegung
versetzt. Diese Schaukelbewegung wird dann über die Befestigungsmittel auf das Pressenfundament
weitergeleitet mit der Folge, daß schädliche Schwingungen auftreten, die letztlich
zu einer Zerstörung des Fundamentes oder der Verbindungsmittel führen.
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Auch hat sich gezeigt, daß sich durch die einseitig wirksame Kraft
am Pressenständer ein erhöhter VerschleiB an den FUhrungen des Querhauptes und des
Pressenständers bemerkbar macht. Hin und wieder reißen sogar die Befestigungsschrauben
ab, mit denen die FUhrungsleisten am Querhaupt gehalten werden.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine Lochpresse
der vorausgesetzten Gattung zu schaffen, bei welcher gewährleistet ist, daß beim
Lochhub das Querhaupt mit allen seinen Gegenflächen das Ständerauflager gleichzeitig
und gleichmäßig belastet, so daß einseitige Kräfte auf dem Pressenständer mit den
hierdurch hervorgerufenen Nachteilen vermieden werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, daß das Ständerauflager
durch ein in der Menge veränderbares hydraulisches Medium gegenUber dem Pressenständer
distanziert ist.
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Das Wesentliche des erfindungsgemäßen Gedankens wird mithin darin
gesehen, daß das Ständerauflager nicht mehr starr im Pressenständer angeordnet ist.
Das Ständerauflager weist jetzt eine Basis auf, deren Ausbildung und Anordnung es
ihm ermöglichen, sich selbständig an die Gegenflächen des Querhauptes anpassen zu
können. Die Basis wird durch ein in der Menge vergnderbares hydraulisches Medium
gebildet, so daß das Ständerauflager im Pressenständer gewissermaßen schwimmt. Eine
derartige lageveränderbare bzw. verformbare, Jedoch im wesentlichen inkompressible
Basis gewährleistet demnach, bei einem ungleichmäßigen Aufsetzen des Querhauptes
auf das Ständerauflager, daß sich durch eine entsprechende Verdrängung des hydraulischen
Mediums das Stãnderauflager oder doch zumindest die den Qegenflächen des Querhauptes
gegentiberliegenden Bereiche des Ständerauflagers in seiner bzw.
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ihrer räumlichen Lage verstellt bzw. verstellen und sich dadurch unmittelbar
und gleichmäßig an die Gegenflächen des Querhauptes anpaßt bzw. anpassen.
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Durch die Mengenveränderbarkeit des hydraulischen Mediums kann in
einfacher Weise auch der Forderung Rechnung getragen werden, daß das Ständerauflager
in seiner Höhe veränderlich sein muß, um verschiedene Bodenstärken der Stahlhülsen
erzeugen zu können. Durch Zugabe oder Abzug von Anteilen des hydraulischen Mediums
wird hierdurch das Ständerauflager feinfUhlig angehoben oder abgesenkt.
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Das Standerauflager kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet
sein. Das hydraulische Medium befindet sich dann in einem entsprechend ausgebildeten
Kanal bzw. in einer Kammer oder mehreren Kammern unterhalb des Ständerauflagers.
Sämtliche Räume mit dem hydraulischen Medium sind untereinander gut mediumleitend
verbunden. Denkbar ist aber auch eine Ausrührungsform, bei welcher das Ständerauflager
aus zwei oder mehreren Balkenabschnitten gebildet ist, die im Quadrat oder im Rechteck
entsprechend den Gegenflächen des Querhauptes angeordnet sind. Unterhalb dieser
Balken sind dann ebenfalls entsprechend ausgebildete, nach außen hin abgedichtete
und untereinander verbundene Kanäle oder Kammern mit dem hydraulischen Medium angeordnet.
Es sind auch noch andere Lösungen denkbar, sofern nur gewährleistet ist, daß diejenigen
Bereiche des Ständerauflagers, die den Gegenflächen am Querhaupt gegenüberliegen,
so hydraulisch abgestützt bzw.
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distanziert sind, daß ein von Drosseleffekten weitgehend freies Hin-
und Her strömen des hydraulischen Mediums im Sinne eines Lagerausgleichs dieser
Bereiche zwecks Anpassung an die Gegenflächen gewährleistet ist.
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Eine bevorzugte Ausrührungarorm besteht nach der Erfindung jedoch
darin, daß das Ständerauflager Bestandteil von Schubkolbeneinheiten bildet, deren
hydraulisch beaurschlagbare Kolbenräume
mediumleitend miteinander
verbunden sind. Diese Schubkolbeneinheiten sind gezielt dort vorgesehen, wo die
Qegenflächen des Querhauptes am Ende des Lochhubes auf das Ständerauf lager treffen.
Die Kolbenräume sind nach dem Prinzip kommunizierender Röhren untereinander verbunden.
Hierdurch ist gewährleistet, daß beim Anfahren der ersten Schubkolbeneinheit durch
das Querhaupt das an dieser Schubkolbeneinheit dann verdrängte Medium zu den anderen
Schubkolbeneinheiten hinströmt und diese ausfährt, bis sie an den Gegenflächen des
Querhauptes zur Anlage gelangen.
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Die Anzahl der Schubkolbeneinheiten entspricht den Anordnungsmöglichkeiten
sowie der Anzahl der entsprechenden Gegenflächen am Querhaupt. Zweckmäßig dürften
vier Schubkolbeneinheiten sein, die im Rechteck zueinander angeordnet sind.
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Von Vorteil ist es nach der Erfindung ferner, daß die Zylinder der
Schubkolbeneinheiten am Pressenständer festgelegt sind und die nach oben aus den
Zylindern herausgefahrten Kolbenstangen mit ihren freien Endabschnitten das Ständerauflager
bilden. Die Kolbenstangenendabschnitte können dabei verstärkt und mit einer HUlse
versehen sein, welche die Zylinder außenseitig Uber-bzw. umgreifen und damit die
Verschmutzungsgefahr der Schubkolbeneinheiten verringern.
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Nach der Erfindung wird es als empfehlenswert angesehen, daß die
Kolbenstangenräume der Schubkolbeneinheiten an die Atmosphäre angeschlossen und
mit Druckfedern versehen sind. Die Druckfedern sind beispielsweise durch Schraubendruckfedern
gebildet, welche sich einerseits an den Kolben und andererseits an den oberen inneren
Stirnflächen der Zylinder der Schubkolbeneinheiten abstützen.
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Ein weiteres zweckmäßiges Merkmal der Erfindung kennzeichnet sich
dadurch, daß das hydraulische Arbeitsmedium unter den Einfluß einer Hydropumpe gestellt
ist. Mit Hilfe der Hydropumpe kann folglich die Höhe des Ständerauflagers entsprechend
den jeweils geforderten Bodenstärken der StahlhUlsen in kurzer Zeit gezielt verändert
werden. Welche Menge an hydraulischem Medium der gewAnschten Höhenveränderung entspricht,
kann dabei über ein Zeitrelais eingestellt werden, das die Förderzeit der Hydropumpe
bestinunt. Bevorzugt weist die Hydropumpe ein konstantes Verdrängungsvolumen in
eine Förderrichtung auf.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß in die Förderleitung
der Hydropumpe ein gegen Federkraft elektromagnetisch verstellbares 4/2-Wegeventil
als Hauptsteuerventil eingegliedert ist. Mit Hilfe dieses fernbetätigbaren Hauptsteuerventiles
wird primär dafür Sorge getragen, ob das von der Hydropumpe geförderte hydraulische
Medium in die Kolbenräume der Schubkolbeneinheiten oder in den Vorratsbehälter gefördert
wird. Das Hauptsteuerventil ist jedenfalls so eingestellt, daß die Federkraft das
Ventil in eine Position verlagert, in der ein von der Hydropumpe geförderter Medienstrom
in den Vorratsbehälter geleitet wird. Erst bei Erregung des Elektromagneten verschiebt
sich das Hauptsteuerventil entgegen die Federkraft derart, daß der Förderstrom in
die zu den Kolbenräumen fUhrende Förderleitung überführt wird.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, daß in die Förderleitung
zwischen dem Hauptsteuerventil und den Kolbenräumen der Schubkolbeneinheiten eine
verstellbare Blende eingegliedert ist. Die Blende kann dabei durch eine Leitung
umgangen sein, in die ein Rückschlagventil eingegliedert ist. Das RUckschlagventil
sperrt
in Richtung zu den Kolbenräumen.
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Dem Erfordernis der Höhenveränderbarkei es Ständerauflagers, d.h.
also, der Notwendigkeit hydraulisches Medium zu- bzw.
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abführen zu müssen, wird entsprechend der Erfindung dadurch Rechnung
getragen, daß in Strömungsrichtung hinter der Blende ein gegen Federkraft elektromagnetisch
verstellbares 2/2-Wegeventil als Umsteuerventil in die Förderleitung eingegliedert
ist. Das Umsteuerventil befindet sich bei nicht erregtem Magnet auf Grund der Federkraft
in einer Position, in der das Hauptsteuerventil mit den Kolbenräumen verbunden wird.
Ein zwischen der Blende und dem Umsteuerventil angeordnetes Rückschlagventil sorgt
dafür, daß die Förderleitung in Richtung auf das Hauptsteuerventil gesperrt ist.
Bei Erregung des Magneten steuert das Umsteuerventil entgegen die Federkraft um,
so daß die Kolbenräume nunmehr mit einer Leitung in Verbindung stehen, die über
ein einstellbares Druckbegrenzungsventil zum Vorratsbehälter führt. Das Druckbegrentungsventil
sorgt mithin dafür, daß ein Abströmen des hydraulischen Mediums aus den Kolbenräumen
der Schubkolbeneinheiten erst dann erfolgen kann, wenn der eingestellte Druck überschritten
wird.
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Nach der Erfindung ist zwischen dem Umsteuerventil und den Kolbenräumen
ein Druckbegrenzungsventil mit einer veränderbaren Federkraft an die Förderleitung
angeschlossen. Dieses Druckbegrenzungsventil ist auf einen so hohen ffnungsdruck
einstellbar, daß die beim Auftreffen des Querhauptes auf das Stinder-auflager erzeugten
Drücke nicht sofort ein Abstrdsen des in den Kolbenräumen befindlichen Mediums bewirken.
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Schließlich ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß in eine Verbindungsleitung
zwischen dem Umsteuerventil und der Saugseite der Hydropumpe ein gegen Federkraft
elektromagnetisch verstellbares 4/2-Wegeventil als Nebensteuerventil eingegliedert
ist. Dieses Nebensteuerventil hat die Aufgabe, die Kolbenräume dann mit der Hydropumpe
zu verbinden, wenn die Bodenstärke einer StahlhUlse dünner werden soll und damit
hydraulisches Medium aus den Kolbenräumen entfernt werden muß. In diesem Fall wird
zunächst nur der Magnet des Umsteuerventils erregt, so daß die Kolbenräume mit der
zum Vorratsbehälter führenden Leitung verbunden werden. Das Hauptsteuerventil bleibt
in der Ausgangsstellung, in der die Hydropumpe in den Vorratsbehälter fördert. Durch
anschließende Erregung des Magneten des Nebensteuerventils wird dann die Verbindungsleitung
zwischen dem Umsteuerventil und dem Vorratsbehälter mit der Saugseite der Hydropumpe
verbunden, was zur Folge hat, daß jetzt mittels der Hydropumpe die entsprechende
Menge an hydraulischem Medium aus den Kolbenräumen der Schubkolbeneinheiten entfernt
werden kann.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
AusfUhrungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Lochpresse in Ansicht, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Lochpresse gemäß der Linie II-II der
Fig. 1 und Fig. 3 den Hydraulik-Schaltplan fUr das Ständerauflager.
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Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 der Pressenständer der Lochpresse bezeichnet.
Der Pressenständer ist auf einem nicht näher dargestellten Fundament befestigt.
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Im Pressenständer 1 ist ein zwangsgeführtes Querhaupt 2 auf- und
abbewegbar. Die Vertikalbewegung wird durch einen Plunger 3 bewirkt, der oberseitig
des Querhauptes lösbar angelenkt ist. Das im wesentlichen U-förmig gestaltete und
im Rahmen des Pressenständers vertikal bewegliche Querhaupt weist beidseitig zueinander
vertikal versetzte Führungsklauen 4 auf, die entsprechende Führungsleisten 5 an
den vertikalen Stützen 6 des Pressenständers umgreifen.
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Am Querhaupt 2 ist ein Lochdorn 7 lösbar befestigt, der in einem
nicht näher dargestellten, auf eine Warmverformungstemperatur von z.B. 12000 C erhitzten
Stahlblock eine Längsausnehmung erzeugt, wenn das Querhaupt abwärts bewegt wird.
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Der Stahlblock wird in eine Matrize 8 eingesetzt, deren Matrizenhalter
9 am Pressenständer 1 befestigt ist. Zum Ausstoßen des fertig gelochten Stahlblocks
(Stahlhülse) dient ein Ausstoßer 10, dessen Antriebsmittel nicht näher dargestellt
sind. Auch die Antriebsmittel für den Plunger 3 sind nicht näher veranschaulicht.
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Die Fig. 1 und 2 lassen ferner erkennen, daß der Konsole 11 des Pressenständers
1 vier rechtwinklig zueinander versetzte Schubkolbeneinheiten 12 zugeordnet sind.
Die Zylinder 13 Jer Schubkolbeneinheiten sind an der Konsole befestigt und die Kolbenstangen
14 vertikal nach oben herausgeführt. Die Kolbenräume 18 der Schubkolbeneinheiten
(s. auch Fig. 3) sind mit
einem hydraulischen Medium gefüllt und
stehen untereinander nach dem Prinzip der kommunizierenden Rohren Über Quer leitungen
15 in Verbindung. Mit 16 ist eine Hydropumpe bezeichnet, die das hydraulische Medium
aus einem Vorratsbehilter 17 in die Kolbenräume fördert. Sie dient ferner dazu,
das hydraulische Medium bei Bedarf aus den Kolbenräumen 18 abzupumpen. In diesem
Zusammenhang, wie Fig. 3 noch erkennen läßt, sind die Kolbenstangenräume 19 der
Schubkolbeneinheiten Über Leitungen 20 mit der Atmosphäre A verbunden und mit Schraubendruckfedern
21 versehen, die zwischen den Kolben 22 und der oberen inneren Stirnfläche 23 der
Zylinder 13 eingespannt sind.
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Die Hydropumpe 16 weist ein konstantes Verdrängungsvolumen in eine
Förderrichtung auf. Sie wird von einem Elektromotor 24 angetrieben. An die von der
Hydropumpe abgehende Förderleitung 25 ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil
26 angeschlossen. Ferner ist hier ein von Hand betätigbares 2/Z-Wegeventil 27 angeschlossen,
das bei Betätigung die Förderleitung 25 mit einem Manometer 28 verbindet, so daß
der momentan herrschende Förderdruck auch optisch feststellbar ist.
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In die Förderleitung 25 der Hydropumpe 16 ist ferner ein gegen Federkraft
elektromagnetisch verstellbares 4/2-Wegeventil 29 als Hauptsteuerventil eingegliedert,
das in der gezeigten Ausgangsposition, also bei nicht erregtem Magneten 30, die
Förderleitung mit einer Abflußleitung 31 verbindet, die in den Vorratsbehalter 17
mündet. In die Abflußleitung ist ein Filter 32 eingegliedert. In einer Umgehungsleitung
33 des Filters ist ein gegen Federkraft entsperrbares Rückschlagventil 34 angeordnet,
das in Richtung zum Vorratsbehälter hin öffnet.
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Wird das Hauptsteuerventil 29 durch Erregung des slagneten 30 aus
der gezeigten Ausgangsposition gegen die Federkraft 35 umgesteuert, so gelangt das
von der Hydropumpe 16 geförderte Medium, z.B. Ö1, über eine einstellbare Blende
36 zu einem als Umsteuerventil 37 ausgebildeten 2/2-Wegeventil, das. elektromagnetisch
gegen Federkraft verstellbar ist. Die Blende wird durch eine Umgehungsleitung 38
umgangen, in die ein RUckschlagventil 39 eingegliedert ist. Das Rückschlagventil
öffnet in Richtung zum Hauptsteuerventil 29.
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Zwischen der Blende 36 und dem Umsteuerventil 37 ist ein Rückschlagventil
40 in die Förderleitung 25 eingegliedert, das in Richtung zu den Kolbenräumen 18
hin öffnet.
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In der gezeichneten Betriebsstellung gibt das Umsteuerventil 37 die
Förderleitung 25 zu den Kolbenräumen 18 der Schubkolbeneinheiten 12 hin frei. Der
Magnet 41 des Umsteuerventils ist dabei nicht erregt. An die Förderleitung zwischen
dem Umsteuerventil und den Kolbenräumen ist ein auf einen hohen Druck einstellbares
Druckbegrenzungsventil 42 angeschlossen.
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An das Umsteuerventil 37 ist ferner eine Verbindungsleitung 43 angeschlossen,
die in den Vorratsbehälter 17 mündet.
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In die Verbindungsleitung ist ein verstellbares Druckbegrenzungsventil
44 eingegliedert. Zur Verbindung dieser Leitung mit der Saugseite der Konstantpumpe
16 dient ein gegen Federkraft elektromagnetisch betätigbares 4/2-Wegeventil 45 als
Nebensteuerventil.
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In der gezeichneten Ausgangsposition ist dessen Magnet 46 nicht erregt
und die Feder 47 drückt das Nebensteuerventil in eine Stellung, in der die Verbindungsleitung
43 von der Konstantpumpe
getrennt ist. Bei Erregung des Magneten
46 wird jedoch die Verbindungsleitung mit der Saugseite der Konstanmpe verbunden.
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In der gezeichneten Situation des Hydraulik-Schaltplanes gemäß Fig.
3 sind die Kolbenräume 18 der Schubkolbeneinheiten 12 auf ein bestimmtes Maß ausgefahren,
das der gewünschten Bodenstärke der Stahlhülse entspricht. Der Magnet 30 des Hauptsteuerventils
29 ist nicht erregt, so daß die Hydropumpe 16 mit dem Vorratsbehälter 17 verbunden
ist. Auch die Magnete 41 bzw.
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46 des Umsteuerventils 37 sowie des Nebensteuerventils 45 sind nicht
erregt. Der Druck in den Kolbenräumen wird nunmehr durch das Druckbegrenzungsventil
42 abgesichert.
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Ist es erforderlich, den Kolbenräumen 18 mehr hydraulisches Medium
zuzufÜhren, so wird der Magnet 30 des Hauptsteuerventils 29 erregt und dieses Ventil
steuert gegen die Federkraft 35 um. Nunmehr kann die Hydropumpe 16 beispielsweise
über ein nicht näher dargestelltes Zeitrelais spange in Betrieb gesetzt werden,
bis die von ihr geförderte Menge der geforderten Erhöhung des Volumens in den Kolbenräumen
entspricht. Ist die Höhenveränderung der Kolbenstangen 14 beendet, wird das Hauptsteuerventil
wieder in die gezeichnete Stellung umgesteuert.
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Soll jedoch hydraulisches Medium aus den Kolbenräumen 18 der Schubkolbeneinheiten
12 entfernt werden, so wird zunächst das Umsteuerventil 37 aus der gezeichneten
Position durch Erregung des Magneten 41 gegen die Federkraft 48 umgesteuert. Die
Kolbenräume sind dann Uber das Umsteuerventil an die Verbindungsleitung 43 angeschlossen.
Es kann jedoch noch kein Medium abfließen, da das Druckbegrenzungsventil 44 in der
Verbindungsleitung dies so lange verhindert, wie der an ihm eingestellte Druck nicht
überschritten wird. Erst bei Erregung des Magneten 46 des Nebensteuerventils
45
wird die Verbindungsleitung 43 mit der Saugseite der Konstantpumpe 16 verbunden,
so daß nunmehr bei entsprechend zeitlicher Betätigung der Hydropumpe hydraulisches
Medium aus den Kolbenräumen 18 abgesaugt und in den Vorratsbehälter 17 überführt
werden kann.