DE2852303A1

DE2852303A1 - Schmiedepresse, insbesondere freiform- schmiedepresse, in unterflurbauart

Info

Publication number: DE2852303A1
Application number: DE19782852303
Authority: DE
Inventors: Paul-Otto Dipl Ing Claussen
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1978-12-02
Filing date: 1978-12-02
Publication date: 1980-06-04
Also published as: GB2042388B; IT1126441B; SE7909207L; FR2442679A1; GB2042388A; ES485531A1; IT7927734A0; US4291571A; JPS5633171B2; JPS5577953A

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HtMWERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMElER

2&. November 1978 - /- . 8.2655/bur-ha

SCHLOEMANN-SIEMAG AKTIENGESELLSCHAFT, 4000 Düsseldorf 1

Schmiedepresse, insbesondere Freiform-Schmiedepresse, in Unterflurbauart

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedepresse, insbesondere Freiform-Schmiedepresse, in Unterflur-Bauart mit einem beweglichen Pressenrahmen, bestehend aus Ober- und Unterholm und zugehörigen Verbindungselementen, wobei der Unterholm über Unterflur-Zylinder und -Kolben mit einem ortsfesten, ein Unterwerkzeug tragenden Tischliolm in beweglicher Verbindung steht, und Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten zwischen Oberholm bzw. Unterholra. und Tischholm angeordnet sind.
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Die Schmiedepresse in Unterflur-Bauart ist nach der älteren Bauweise in Überflur-Bauart am meisten verbreitet.

Bei der Schmiedepresse in überflur-Bauart befindet sich der Antrieb zwischen dem oberen Zylinderholm und dem darunter mit Oberwerkzeug angeordneten Laufholm. Diese Pressenart baut bekanntlich verhältnismäßig hoch und hat, bedingt durch den oben liegenden Antrieb, einen hochliegenden Schwerpunkt, was zusammengenommen auch hohe Werkshallen bedeutet» Allerdings besteht hier dier bewegte Masse nur au-s dem Laufholm mit Qberwerkzeug und dem mit ihm vornehmlich verbundenen- Plunger.

PATENTANWÄLTE F.W. HLMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

29. November 1978 ~ i ~ 8.2655/bur-ha

Zur Verringerung von Pressen-Schwerpunkthöhe und Werkshallenhöhe führte sich dann die Schmiedepresse in Unterflur-Bauart ein, bei der der Antrieb unter Flur zwischen dem festen Tischholm, der zugleich das Unterwerkzeug trägt, und dem Unterholm - vornehmlich als Zylinderholm ausgebildet - vorgesehen ist. Der Unterholm bildet über Verbindungsglieder - meistens Säulen - mit dem Oberholm, der das Oberwerkzeug trägt, einen Rahmen. Dieser Rahmen wird bei jedem Schmiedehub als Ganzes bewegt/ während der Tischholm stillsteht. Der Vorteil liegt also in dem niedrigen Schwerpunkt und der über Flur selbst niedrig bauenden Presse, was wiederum niedrigere und damit billigere Werkshallen ermöglicht. Jedoch ist die bewegte Masse infolge der gesamten Rahmenbewegung größer als bei der Überflur-Bauart.

Bedingt durch die Bauart weisen also beide Pressentypen unterschiedliche Vorteile auf, sind jedoch auch mit ernsten Nachteilen behaftet.

Aus diesen Gründen wurde bei einer Freiform-Schmiedepresse mit Unterflur-Antrieb (deutsche Patentschrift Nr. 1 259 180) eine Verbesserung derart erstrebt, daß es möglich wurde, wenigstens beim Fein- und Schnellschmieden mit hohen Hubzahlen und niedrigen Beschleunigungskräften zu arbeiten.

Gelöst wurde diese Aufgabe durch eine im Kopf des Pressenrahmens untergebrachte Feinschmiedeeinrichtung oder Schnellschmiedeeinrichtung mit besonderem Antrieb. Dadurch wird erreicht, daß beim Fein- und Schnellschmieden der Pressenrahmen selbst nicht bewegt zu werden braucht und infolgedessen die bewegten Massen wesentlich geringer sind. Zum Stauch- und Reckschmieden jedoch mit den entsprechend größeren Hubhöhen und Preßkräften wird nach wie vor der gesamte Rahmen bewegt, wobei der Antrieb selbst unter Flur liegt. Gerade beim Reck- und Stauchschmieden ist die Möglichkeit

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PATENTANWÄLTE F.W. HE-MVEPICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. PDLLMEIER

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des exzentrischen Schmiedens sehr groß, wodurch insbesondere die Rahmenführungen im Tischholm stark beansprucht werden, ferner das Fundament durch die starken Stöße infolge der großen Massenbeschleunigung und -verzögerung in Mitleidenschaft gezogen wird, abgesehen von dem starken Lärm und der Schwingungserzeugung auch in der Umgebung des Fundamentes.

An diesen Stand der Technik knüpft die vorliegende Erfindung an. Folgende Forderungen werden an eine Schmiedepresse 1Q gestellt:

1. Sie muß exakt steuerbar sein, d. h., bei gegebenen entsprechenden Steuereinrichtungen muß sie

- mit einem möglichst kleinen Kompressionsvolumen arbeiten und

- einen möglichst geringen Überlauf (Weg des Oberwerkzeuges nach dem Schaltkommando "Presse halt") haben. 20

2. Sie muß mit möglichst großen Geschwindigkeiten arbeiten können, sowohl bei den großen Leerwegen mit geringer Kraft, als auch bei den kleinen Arbeitswegen mit Preßkraft.

3. Sie muß mit möglichst großen Hubaahlen pro Zeiteinheit arbeiten können.

4. Sie soll möglichst steif sein und während des Betriebes nicht wackeln.

5. Sie muß umweltfreundlich sein und soll insbesondere das eigene Fundament nicht zu stark dynamisch belasten.

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · O. GROSSE · F. POLLMEIER

29. November 1978 - d - 8.2655/bur-ha

6. Darüber hinaus soll sie wartungsfreundlich, wirtschaftlich und sicher sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schmiedepresse zu konzipieren, die ein Optimum der vorstehenden Forderungen erfüllt, und damit besser und wirtschaftlicher arbeitet als die bisher bekannten Schmiedepressentypen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei der eingangs genannten Schmiedepresse dadurch gelöst, daß der oder die Unterflur-Zylinder und -Kolben für die Aufnahme der vollen Preßkraft dimensioniert, über ein absperrbares Füllventil mit einem Niederdruckbehälter verbunden, in Verbindung mit den Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten als Positioniereinheit ausgebildet und eingesetzt sind, und für die Preßarbeit im Oberholm eine im Prinzip bekannte, zusätzliche kurzhubige Zylinder-Kolbeneinheit mit zugehörigem Rückzug als Arbeitseinheit mit Werkzeugträger für ein Oberwerkzeug vorgesehen ist, wobei diese Arbeitseinheit und die Rückzugzylinder-Kolbeneinheit der Positioniereinheit steuerbar an ein Hochdruckpumpen-Aggregat bzw. mit ihm verbundenen Hochdruckspeicher angeschlossen sind.

Damit ist der ünterflur-Zylinder zwar für die Aufnahme der vollen Preßkraft dimensioniert, wird aber nur mit Niederdruck beaufschlagt und dient im Zusammenwirken mit den Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten nur als Positioniereinheit für den gesamten Pressenrahmen einschließlich der am Oberholm angeordneten Arbeitseinheit. Der Rahmen wird hier also nur zur nachfolgenden Bearbeitung der jeweiligen Werkstückdicken vorfahren. Die eigentliche Schmiedearbeit mit Hochdruckantrieb erfolgt bei stillstehendem Pressenrahmen nur über die als Arbeitseinheit im Oberholm angeordnete

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PATENTANWÄLTE F.W. HFMMERiCH · GFRD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

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kurzhubige Zylinder-Kolbeneinheit.

Gegenüber der deutschen Patentschrift Nr. 1 259 180, bei der die eigentlichen Krafthübe zum Stauch- und Reckschmieden noch bei voller Rahmenbewegung vom Unterflur-Antrieb erfolgen, steht bei der vorliegenden Erfindung der Rahmen bei diesen Schmiedearbeiten völlig still. Somit werden die Rahmenführungen nicht mehr über das normale Maß des Verfahrens des Rahmens exzentrisch in den Führungen beansprucht. Das Fundament erfährt infolge der nur noch geringen Massen des Kraftschmiedeantriebes (Arbeitseinheit) während des gesamten Schmiedevorganges eine wesentlich geringere Beanspruchung. Ebenso ist die Umweltbelastung dadurch geringer.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Niederdruckbehälter Wasser als Medium auf, während der Arbeitsantrieb einschließlich Positionierrückzug mit öl als Medium beaufschlagt wird. Das aufgrund des Gesamtpressenhubes erforderliche Arbeitsvolumen des Betriebsmediums wird aufgeteilt in zwei Teilvolumen. Das weitaus größte Volumen ist die gering kompressible, aus dem Niederdruck-Vorfüllbehälter stammende Wassermenge im unteren Positionierzylinder. Das kleine Volumen höher kompressiblen Öls ist im kurzhubigen oberen Arbeitszylinder und wird durch den vorteilhaften direkten Hochdruckpumpen-Antrieb bzw. von mit diesem verbundenen Hochdruckspeicher geliefert. Dadurch, daß im unteren Positionierzylinder als weitaus größeren Volumeneinheit Wasser als Druckmittel verwendet wird, wird auch die Gefahr einer möglichen Umweltverschmutzung bei Rohrbruch auf ein Minimum reduziert. Das gleiche gilt für eine mögliche Brandgefahr.

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PATENTANWÄLTE FÄ KEJMtLiERiCK · GEHD MÖLLER - D. oHOSSE - F. PQLLMEEER

29. November 1978 - ψ - 8.2655/bar-ha

In Weiterbildung der Erfindung sind die Bewegungsabläufe der Arbeitseinheit einerseits und der Positioniereinheit andererseits derart gegeneinander verriegelt, daß die Arbeitseinheit im Oberholm nur bei geschlossener Verbindung zwi— sehen Positionierzylinder und Niederdruckbehälter sowie an Hochdrucköl angeschlossenen Positionierrückzügen die Preßkraft aufbaut, während die Positioniereinheit nur bei auf Aböl geschalteter Arbeitseinheit verfahrbar ist. Die untere Positioniereinheit wirkt also in Zusammenarbeit mit den an sich bekannten seitlichen Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten, die vom Hochdrucköl-Pumpenantrieb'gespeist werden, und erzeugt nach Einfahren in die gewünschte Position das für die günstigste Hubhöhe beim Schmieden erforderliche, auf Zeit ortsfeste Pressengestell, nachdem die Verbindung zwischen Positionierzylinder und Niederdruckbehäl.ter getrennt und der oder die Positionierzylinder durch die mit Hochdrucköl beaufschlagten "Positionierrückzüge" verspannt sind. Aufgrund des Mediums Wasser in dem oder den unteren Positionierzylindern ist wegen der gegenüber öl sehr geringen Kompressibilität eine sehr genaue und feste Verspannung des Pressenrahmens für die jeweiligen Schmiedevorgänge möglich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Pressenrahmen durch zwischen OberhoIm und Unterholm angeordnete Zugglieder und diesen zugeordnete Druckglieder vorgespannt, wodurch eine größere Steifheit des Pressenrahmens und damit ein genaueres Schmieden ermöglicht wird.

Zur Vereinfachung des Rückzuges des Kolbens der im Oberholm befindlichen Arbeitseinheit ist in Fortbildung der Erfindung der Kolben als Differentialkolben ausgebildet.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung des als Differen-

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PATENTANWÄLTE F J». MEMUEFACH · GFTOD MOLLEB - D. ÜHOSSE - F. PQLLJMEIER

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tialkolben ausgebildeten Äntriebskolbens im Zusammenwirken " iHxt der Erfindung zeigt sich darin, daß ein relativ einfaches und sein: genaues "Auf—Maß—Schmieden" möglich ist, unabhängig vom Oberlauf, d. h. Nachlauf des beweglichen Pressenteiles nach Auslösung des Schaltkommandos "Stop", und unabhängig von Steuerungsungenauxgkexten.

Beispielsweise wird bei voll ausgefahrenem Arbeitskolben, der dabei auf inneren Anschlag auffährt, die Stellung des Positionierkolbens bzw. -Zylinders geeicht, indem das Oberwerkzeug und Unterwerkzeug mittels der Positioniereinheit aufeinander gefahren werden. Dieses würde der Position "O" entsprechen.

Zum Schmieden wird dann die geplante Werkstückdicke jeweils durch die entsprechende Stellung des oder der Positionierzylinder- und kolben zueinander angesteuert und dann die Verbindung zwischen Positionierzylinder und liiederdruckbehälter getrennt. Das Schmieden auf genaue SoIl- -dicke des Werkstückes erfolgt dann dadurch, daß der Differentialkolben der Arbeitseinheit in seinem Hub bis zum inneren Anschlag gefahren wird. Dieser innere Anschlag wirkt jeweils als mechanische Hubbegrenzung. Eine entsprechende mechanische Hubbegrenzung ist bei Schmiedehämmern bekannt, indem neben das Werkstück ein kaltes, maßgenaues Beilagestück auf das Unterwerkzeug gelegt wurde, wodurch der Hammer seine natürliche Hubbegrenzung erhielt.

Die Dehnung des Maschinengestells, die bei dem vorstehend beschriebenen Eichvorgang unberücksichtigt bleibt, wird durch nachträgliche Korrektur der Eichtstellung aufgrund von einmalig durchgeführten Dehnungsmessungen am Pressengestell ausgeglichen. Sie kann aber auch beim Eichen be-

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMEBICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER

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reits als fester Korrekturwert mit berücksichtigt sein.

Ein Beispiel der Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung, die eine Freiform-Schmiedepresse in Unterflur-Bauart zeigt, näher erläutert:

Auf einem Fundament 1 ist der Tischholm 2 oder auch Pressentisch einer Freiform-Schmiedepresse in Unterflur-Bauart befestigt, der auf seiner Oberseite ein Unterwerkzeug 3 trägt. Ein vorgespannter Pressenrahmen 4, bestehend aus Oberholm 5, Unterholm 6 und diese zusammenhaltende Verbindungselemente 7, die aus Zuggliedern 7 a und Druckgliedern 7 b bestehen, ist in Führungen 8 des Tischholmes 2 als obere Führungen vertikal beweglich geführt. An der Unterseite des Tischholmes 2 ist ein Unterflurkolben 9 befestigt, der mit einem im UnterhoIm 6 angeordneten Unterflurzylinder 10 zusammenwirkt und der den Unterflurzylinder 10 und damit den gesamten Rahmen 4 in Führungen 11 als untere Führungen führt. Rechts und links der hier als Säulen ausgebildeten Verbindungselemente 7 sind zwischen Tischholm 2 und Oberholm 5 Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten 12 vorgesehen. Diese Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten 12 bil den im Zusammenwirken mit dem Unterflurkolben 9 und Unterflurzylinder 10 eine Positioniereinheit für den Pressenrahmen 4, der sich als Ganzes gegen den Tischholm 2 bewegt.

Diese Unterflurkolben und -zylinder 9 und 10 sind zwar für die maximale Preßkraft dimensioniert, werden jedoch mit Wasser über den Unterflurkolben 9 aus einem Niederdruckbe-0 hälter 13 beaufschlagt, wobei ein absperrbares Füllventil 14 zwischen Unterflurkolben 9 und Niederdruckbehälter 13 angeordnet ist. Infolgedessen dienen die Unterflurkolben und -zylinder 9, 10 nicht als Antriebseinheit, sondern im

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PATENTANWÄLTE F.W. HFMMEPlCH · GHRD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMElER

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Zusammenwirken mit den Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten 12 nur als Positioniereinheit für den gesamten Pressenrahmen

Im Oberholm 5 ist als Arbeitseinheit ein Antriebszylinder 15 vorgesehen, der mit einem in ihm gleitenden und geführten kurzhubigen Antriebskolben 16 zusammenwirkt. Dieser Antriebskolben 16, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Differentialkolben ausgebildet ist, trägt an seinem Schaftende bzw. Unterseite ein Oberwerkzeug 17.

Sowohl die Zylinder-Kolbeneinheit 15, 16 als Arbeitseinheit über Ventil 18 und 19 als auch die Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten 12 über Ventil 20 sind zusammen steuerbar an ein Hochdruckpumpen-Aggregat 21 bzw. ein mit diesem verbundenen Hochdruckspeicher 22 mit dem Medium öl als Arbeitsflüssigkeit angeschlossen. Da der Antriebskolben 16, der im Antriebszylinder 15 in zylindrischen Führungen und im OberhoIm 5 in nachstellbaren Führungen 23 geführt ist, als Differentialkolben ausgebildet ist, können für diese "Arbeitseinheit" besondere Rückzüge entfallen.

Die Funktion dieser Freiform-Schmiedepresse in Unterflur-Bauart ist folgende:

Der gesamte Pressenrahmen 4 einschließlich der im Oberholm 5 angeordneten, als Antriebseinheit ausgebildeten Antriebskolben 16 und Antriebszylinder 15 wird mittels der unter Flur liegenden Positioniereinheit im Leerhub durch Niederdruckbeaufschlagung soweit vertikal bewegt, bis unter Berücksichtigung der Dicke des jeweiligen Schmiedestückes von der im Oberholm 5 liegenden Arbeitseinheit die gesamte Schmiedearbeit, bestehend aus dem Stauch- und Reckschmieden sowie dem Fein- und Schnellschmieden übernommen wird. Da-

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GFRD MÜLLER · O. IiROSSE · F. POLLMEIER

November 1978 - ψ - 8.2655/bur-ha

bei ist das Füllventil 14 zwischen dem Niederdruckbehälter 13 und dem Unterflurkolben 9 und -zylinder 10 abgesperrt
und diese "Unterflur-Positioniereinheit" gegen die mittels Hochdrucköl beaufschlagten Rückzugzy.linder-Kolbeneinheiten 12 verspannt, wodurch sich ein "auf Zeit ortsfestes" Pressengestell ergibt.

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Claims

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1. Schmiedepresse, insbesondere Freiform-Sctaaiedepresse, in unterflur-Bauart mit einem beweglichen Pressenrahmen, be stehend aus Ober- und Unterholm und zugehörigen Verbindungselementen, wobei der Unterholm über Unterflurzylinder und -kolben mit einem ortsfesten, ein Unterwerkzeug tragenden Tischholm in beweglicher Verbindung steht, und Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten zwischen OberhoIm bzw. Unterholm und Tischholm angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

daß der oder die Unterflurzylinder (10) und -kolben (9), für die Aufnahme der vollen Preßkraft dimensioniert, über ein absperrbares Füllventil (14) mit einem Niederdruckbehälter (13) verbunden, in Verbindung mit den Rückzugzylinder-Kolbeneinheiten (12) als Positioniereinheit ausgebildet und eingesetzt sind, und für die Preßarbeit im Oberholm (5) eine im Prinzip bekannte, zusätzliche kurzhubige Zylinder-Kolbeneinheit (15, 16) mit zugehörigem Rückzug als Arbeitseinheit mit Werkzeugträger für ein Oberwerkzeug (17) vorgesehen ist, wobei diese Arbeitseinheit und die Rückzugzylinder-Kolbeneinheit (12) der Positioniereinheit steuerbar an ein Hochdruckpumpen-Aggregat (21) bzw. mit ihm verbundenen Hochdruckspeicher (22) angeschlossen sind.

2. Schmiedepresse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Niederdruckbehälter (13) Wasser als Medium aufweist, während der Arbeitsantrieb (15, 16) einschließlich Positionierrückzug (12) mit öl als Medium beaufschlagt ist.

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PATENTANWALTE F.W. HEMMERICM ■ GCHD MOLLER · D. GROSSE - F."POtTtWIEfRT"~~

05. März 1979 - yf - 8.2655/bur-je

3. Schmiedepresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadu rch gekennz e ic hnet,

daß die Bewegungsabläufe der Arbeitseinheit einerseits und der Positioniereinheit andererseits derart gegeneinander verriegelt sind, daß die Arbeitseinheit im Oberholm (5) nur bei geschlossener Verbindung zwischen Positionierzylinder (10) und Niederdruckbehälter (13) sowie an Hochdrucköl angeschlossenen Positionierrückzügen (12) die Preßkraft aufbaut, während die Positioniereinheit nur bei auf Aböl geschalteter Arbeitseinheit verfahrbar ist.

4. Schmiedepresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder einem derselben,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Pressenrahmen (4) durch zwischen Oberholm (5) und Unterholm (6) angeordnete Zugglieder (7 a) und diesen zugeordnete Druckglieder (7 b) vorgespannt ist.

5. Schmiedepresse nach den Ansprüchen 1 bis 4 oder einem derselben,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben (16) der im Oberholm (5) befindlichen

Arbeitseinheit als Differentialkolben ausgebildet 1.;: . 25

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