DE2904371A1 - Vorrichtung zum ausueben schlagartiger kraefte auf werkstuecke - Google Patents

Vorrichtung zum ausueben schlagartiger kraefte auf werkstuecke

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DE2904371A1
DE2904371A1 DE19792904371 DE2904371A DE2904371A1 DE 2904371 A1 DE2904371 A1 DE 2904371A1 DE 19792904371 DE19792904371 DE 19792904371 DE 2904371 A DE2904371 A DE 2904371A DE 2904371 A1 DE2904371 A1 DE 2904371A1
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Germany
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piston
pressure
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chamber
cylinder
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Horst Baltschun
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SMG Sueddeutsche Maschinenbau GmbH
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SMG Sueddeutsche Maschinenbau GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
    • B21J7/28Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers operated by hydraulic or liquid pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/46Control devices specially adapted to forging hammers, not restricted to one of the preceding subgroups

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausüben schlagartiger
  • Kräfte auf Werkstücke mit einer druckmittelbetätigten Zylinder-Kolben-Einheit, deren Kolben in der Druckmittelkammer mit Spiel in deren Zylinder geführt ist, die Kräfte über eine Kolbenstange auf das Werkstück überträgt, in dem Bereich der von dem Werkstück abgewandten Endlage durch Zusammenwirken mit einer Gegenfläche druckentlastbar und durch Verlassen dieses Bereiches in Arbeitshubrichtung schlagartig druckbelastbar ist und in dem Bereich der dem Werkstück zugewandten Endlage mit einem Dämpfungsraum zusammenwirkt, wobei ein Antrieb zum Rückfiihren des Kolbens aus der dem Werkstück zugewandten Endlage in die von dem Werkstück abgewandte Endlage vorgesehen ist.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ( DE-OS 22 33 153 ) ist der Weg, den der Kolben zwischen seinen beiden raumfest angeordneten Endlagen zurücklegen kann, abgesehen davon fest vorgegeben, daß die Kolbenstange bei Vorhandensein eines Werkstückes auf dieses auftreffen kann, bevor der Kolben in den Dämpfungsraum eintritt. Damit ist bei gegebenem Druck des Druckmittels in der Druckmittelkammer die auf das Werkstück ausübbare Schlagenergie ebenfalls unveränderlich vorgegeben. Weiter weist die bekannte Vorrichtung mindestens eine weitere Zylinder-Kolben-Einheit auf, die auf die Kolbenstange einwirkt und dazu dient, durch Bewegen in Arbeitshubrichtung das Auslösen des Arbeitshubes zu ermöglichen und die Kolbenstange nach beendetem Arbeitshub in die von dem Werkstück abgewandte Endlage rückzufiihren. Das eigentliche Auslösen des Arbeitshubes erfolgt dabei dadurch, daß der Bereich der Gegenfläche zunächst über eine Drossel und danach schlagartig druckbelastet wird.
  • Nachteilig ist an dieser bekannten Vorrichtung insbesondere, daß der Weg des Kolbens und damit die Schlagenergie nicht einstellbar und wegen der weiteren Zylinder-Kolben-Einheit eine vielteilige Ausführung und eine komplizierte Steuerung erforderlich sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine mit hoher Hubzahl wirtschaftlich betreibbare, vielseitig verwendbare Vorrichtung in einfacher Ausführung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Druckmittelkammer mit einer vorwählbaren Menge an Druckflüssigkeit beaufschlagbar, mittels eines schaltbaren Ventiles mit einem der Gegenfläche zugeordneten Steuerraum verbindbar und in Arbeitshubrichtung durch einen die Kolbenstange umschließenden, in dem Zylinder dichtend geführten Ringkolben begrenzt ist, dessen von der Druckmittelkammer abgewandte Beaufschlagungsfläche in dem Zylinder eine Druckgaskammer begrenzt, deren Volumen sich während eines Arbeitshubes unter Verminderung des Druckes des Druckgases durch Bewegen des Ringkolbens entgegen der Arbeitshubrichtung vergrößert, und die als Antrieb zum gemeinsamen Rückführen des Kolbens und des Ringkolben.s in die von dem Werkstück abgewandte Endlage dient.
  • Dabei ist der Weg des Kolbens und damit die auszuübende Schlagenergie dadurch einstellbar, daß eine vorherbestimmte Menge an Druckflüssigkeit in die Druckmittelkammer eingeführt wird, wobei der Kolben in seiner von dem Werkstück abgewandten Endlage verbleibt und der Ringkolben um einen der eingeführten Menge an Druckiissigkeit entsprednden Weg in Richtung auf das Werkstück entgegen dem Druck des Druckes in der Druck«skammer verschoben wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß während des folgenden Arbeitshubes, der durch Verbinden der Druckmittelkammer mit dem der Gegenfläche zugeordneten Steuerraum ausgelöst wird, der Ringkolben um einen Weg entgegengesetzt zur Arbeitshubrichtung verschoben wird, der sich daraus ergibt, daß bei in der von dem Werkstück abgewandten Endlage stehendem Kolben die Druckflüssigkeit einen aus dem den Kolben umgebenden Ringraum und dem die Kolbenstange umgebenden Ringraum bestehenden Raum einnimmt, während in der dem Werkstück zugewandten Endlage des Kolbens die Druckflüssigkeit einen aus dem den Kolben umgebenden Ringraum und dem an die Gegenfläche anschließenden Zylinderraum bestehenden Raum einnimmt. Wegen der gleichbleibenden Menge an Druckflüssigkeit müssen diese beiden Räume gleiche Volumina haben, der letztgenannte Raum hat jedoch eine geringere Länge in Arbeitshubrichtung als der erstgenannte.
  • Durch die Gegenläufigkeit der Bewegungen des Kolbens mit Kolbenstange und des Ringkolbens ergibt sich zudem ein mindestens partieller Massenausgleich. Am Ende des Weges des Kolbens in Arbeitshubrichtung taucht dieser, sofern nicht zuvor die Kolbenstange mit einem daran befestigten Werkzeug auf ein Werkstück aufgeschlagen hat, in den Dämptungsraum ein, der in der von der Druckgaskammer abgewandten Beaufschlagungsfläche des Ringkolbens vorgesehen ist, so daß ein hartes Aufschlagen des Kolbens auf den Ringkolben nicht erfolgen kann. Durch Druckentlastung der Druckmittelkammer kann nach Erreichen der dem Werkstück zugewandten Endlage das Rückführen des Kolbens mit Kolbenstange und des Ringkolbens in die von dem Werkstück abgewandte Endlage unverzüglich eingeleitet werden, wobei der Druck des Druckgases in der Druckgaskammer ein schnelles Rückführen ermöglicht.
  • Zum Zuführen der vorwählbaren Menge an Druckflüssigkeit zu der Druckmittelkammer kann an diese ventillos die Zylinderkammer einer Dosier-Zylinder-Kolben-Einheit angeschlossen sein. Das Einstellen der Menge erfolgt durch Begrenzung des Hubes des Kolbens der Dosier-Zylinder-Kolben-Einheit.
  • Alternativ kann die vorwählbare Menge an Druckflüssigkeit der Druckmittelkammer über ein schaltbares Ventil aus einer Druckmittelquelle mit einstellbarem Druck dadurch zuführbar sein, das in der Druckgaskammer ein vorwählbarer Druck des Druckgases einstellbar ist, der bei Erreichen der vorgewählten Menge an Druckflüssigkeit in der Druckmittelkammer über den in der entsprechenden Stellung stehenden Ringkolben dem Druck in der Druckmittelkammer das Gleichgewicht hält, worauf das Zuführen von Druckflüssigkeit durch Schließen eines Ventiles beendet wird.
  • Um zu vermeiden, daß unerwünschterweise bei dem Zuführen der Druckflüssigkeit zu der Druckmittelkammer der Kolben mit Kolbenstange zusammen mit dem Ringkolben in Arbeitshubrichtung bewegt wird, kann an dem Kolben eine zusätzliche, entgegen der Arbeitshubrichtung wirksame Beaufschlagungsfläche vorgesehen sein, so daß der Kolben mit Kolbenstange zuverlässig in der von dem Werkstück abgewandten Endlage verharrt. Diese zusätzliche Beaufschlagungsfläche kann beispielsweise dem Grund des Dämpfungsraumes gegenüberliegend dadurch gebildet sein, daß in der Umfangsfläche und dem Grund des Dämpfungsraumes Nuten vorgesehen sind, durch die Druckflüssigkeit auf die zugeordnete Beaufschlagungsfläche an dem Kolben wirkt.
  • in der Zeichnung sind in den Fig. 1 bis 3 und 4 bis 6 zwei Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen nach der Erfindung schematisch in je drei verschiedenen Stellungen der Teile dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 und 4 die Stellungen vor dem Zuführen der Druckilüs s igkeit, Fig. 2 und 5 die Stellungen nach beendetem Zuführen der Druckflüssigkeit, Fig. 3 und 6 die Stellungen nach beendetem Arbeitshub.
  • In einem Zylinder 1 ist ein an einer Kolbenstange 2 befestigter Kolben 3 mit Spiel gegenüber der innenwand des Zylinders 1 zwischen einer oberen, von dem Werkstück 4 abgewandten Endlage und einer unteren, dem Werkstück 4 zugewandten Endlage bewegbar geführt, wobei ein die Kolbenstange 2 dichtend nmschließender und an der innenwand des Zylinders 1 dichtend geführter Ringkolben 5 schwimmend bewegbar ist, der den innenraum des Zylinders 1 in eine Druckmittelkammer 6 und eine Druckgaskammer 7 unterteilt. Die obere Stirnfläche des Kolbens 3 und die diesem als Gegenfläche gegenüberliegende, obere, innere Stirnfläche des Zylinders 1 weisen je eine flache Ausnehmung auf, so daß die beiden Ausnehmungen gemeinsam einen Steuerraum 8 bilden. Den Steuerreum 8 umschließend ist an einer der beiden Stirnflächen eine Dichtung vorgesehen, die an der gegenüberliegenden Stirnfläche dichtend anliegen kann. In der der Druckmittelkammer 6. zugewandten Stirnfläche des Ringkolbens 5 ist als Dämpfungsraum 9 eme ringförmige Ausnehmung vorgesehen, in die der Kolben 3 in seiner unteren Endlage eintauchen kann.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 3 ) ist an die Druckmittelkammer 6 in dem Bereich der zu dem Steuerraum 8 gehörigen Ausnehmung und im oberen Endbereich der Umfangswand des Zylinders 1 mit ihren beiden Enden eine Leitung 10 angeschlossen, die ein erstes Ventil 11 enthält, mittels dessen die Leitung 10 wahlweise durchschaltbar oder deren zu dem Steuerraum 8 führender Zweig druckentlastbar ist. An den anderen Zweig der Leitung 10 ist eine Zylinderkammer 12 einer Dosier-Zylinder-Kolben-Einheit angeschlossen, in deren Zylinder 13 ein Kolben 14 mit Kolbenstange 15 bewegbar geführt ist.
  • Die Kolbenstange 15 trägt einen verstellbaren Hubbegrenzer 16, mittels dessen die vorwählbare Menge an Druckflüssigkeit einstellbar ist. An den von der Zylinderkammer 12 abgewandten Zylinderraum 17 ist über ein zweites Ventil 18 eine Druckmittelquelle 19 angeschlossen, die dem Zuführen des Druckmittels zu der Druckmittelkammer 6 durch Verschieben des Kolbens 14 dient.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 4 bis 6 ) ist an die Druclunittelkammer 6 in dem Bereich der zu dem Steuerraum 8 gehörigen Ausnehmung und im oberen Endbereich der Umfangswand des Zylinders 1 mit ihren beiden Enden eine Leitung 10 angeschlossen, die ein erstes Ventil 11 enthält, mittels dessen die Leitung 10 wahlweise durchschaltbar oder deren zu dem Steuerraum 8 führender Zweig druckentlastbar ist. An den anderen Zweig der Leitung 10 ist eine Zuführleitung 20 für Druckflüssigkeit angeschlossen, deren der Drucbmittelkammer 6 zugewandter Zweig mittels eines zweiten Ventiles 21 wahlweise druckentlastbar (Fig. 4 ), an eine Druckmittelquelle 19 anschließbar (Fig. 5) und absperrbar (Fig. 6 ) ist. An den zu der Druckmittelquelle 19 führenden Zweig der Zufiihrleitung 20 ist ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 22 angeschlossen.
  • Ferner ist an den der Druckmittelkammer 6 zugewandten Zweig der Zuführleitung 20 ein Druckanzeigegerät 23 angeschlossen. Ein weiteres Druckanzeigegerät 24 7 ist an die Druckgaskammer angeschlossen. Durch passende - rechnerisch bestimmbare - Wahl des Druckes des Druckgases, der in der DruckgaskaTnTner 7 vor dem Beginn des Einleitens von Druckflüssigkeit in die Druckmittelkammer 6 herrscht,und des an dem Druckbegrenzungsventil 22 eingestellten Druckes, der während des Einleitens der Druckflüssigkeit in die Druckmittelkammer 6 herrscht, läßt sich die Menge an Druckflüssigkeit vorwälllen, die in die Druckmittelkammer 6 eingeleitet wird. Das Einleiten der DruckfiLiissi,,gkeit in die Druckmittelkammer 6 endet bei Gleichgewicht der auf die beiden Beaufschlagungsflächen des Ringkolbens 5 wirkenden Kräfte.
  • Zahlenbeispiel: Stellung gemäß Fig. 4 : Druckbegrenzungsventil 22 - 120 bar, Druckanzeigegerät 23 - 0 bar, Druckanzeigegerät 24 - 100 bar Stellung gemäß Fig. 5: Druckbegrenzungsventil 22 - 120 bar, Druckanzeigegerät 23 - 120 bar, Druckanzeigegerät 24 - 120 bar Stellung gemäß Fig. 6: Druckbegrenzungsventil 22 - 120 bar, Druckanzeigegerät 23 - 110 bar, Druckanzeigegerät 24 - 110 bar.
  • Die zum Betreiben der Vorrichtung erforderlichen, weiteren Steuermittel, Leitungen usw., wie Druckgaszuführung, Überdruckventile, elektrische Beschaltung, sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
  • Leerseite

Claims (3)

  1. Vorrichtung zum Ausüben schlagartiger Kräfte auf Werkstücke Patentansprüche: Vorrichftmg zum Ausüben schlagartiger Kräfte auf Werkstücke mit einer druckmittelbetätigten Zylinder-Kolben-Einheit, deren Kolben in der Druckmittelkammer mit Spiel in deren Zylinder geführt ist, die Kräfte über eine Kolbenstange auf das Werkstück überträgt, in dem Bereich der von dem Werkstück abgewandten Endlage durch Zusammenwirken mit einer Gegenfläche druckentlastbar und durch Verlassen dieses Bereiches in Arbeitshubrichtung schlagartig druckbelastbar ist und in dem Bereich der dem Werkstück zugewandten Endlage mit einem Dämpfungsraum zusammenwirkt, wobei ein Antrieb zum Rückführen des Kolbens aus der dem Werkstück zugewandten Endlage in die von dem Werkstück abgewandte Endlage vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkammer ( 6 ) mit einer vorwählbaren Menge an Druckflüssigkeit beaufschlagbar, mittels eines schaltbaren Ventiles ( 11 ) mit einem der Gegenfläche zugeordneten Steuerraum ( 8 ) verbindbar und in Arbeitshubrichtung durch einen die Kolbenstange (2 ) umschließenden, in dem Zylinder (1 ) dichtend geführten Ringkolben ( 5 ) begrenzt ist, dessen von der Druckmittelkammer ( 6 ) abgewandte Beaufschlagungsfläche in dem Zylinder (1 eine Druckgaskammer ( 7 ) begrenzt, deren Volumen sich während eines Arbeitshubes unter Verminderung des Druckes des Druckgases durch Bewegen des Ringkolbens ( 5 ) entgegen der Arbeitshubrichtung vergrößert, und die als Antrieb zum gemeinsamen Rückführen des Kolbens ( 3 ) und des Ringkolbens ( 5 ) in die von dem Werkstück (4) abgewandte Endlage dient.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwählbare Menge an Druckflüssigkeit der Druckmittelkammer ( 6 ) mittels einer an diese ventillos angeschlossenen Zylinderkammer (12) einer Dosier-Zylinder-FXolben-Einheit (13, 14, 15 ) zuführbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorwählbare Menge an Druckflüssigkeit der Druckmittelkammer ( 6 ) über ein schaltbares Ventil (21) aus einer Druckmittelquelle (19 ) mit einstellbarem Druck dadurch zuführbar ist, daß in der Druckgaskammer ( 7 ) ein vorwahlbarer Druck des Druckgases einstellbar ist, der bei Erreichen der vorgewåhlten Menge an Druckflüssigkeit in der Druckmittelkammer ( 6 ) über den in der entsprechenden Stellung stehenden Ringkolben ( 5 ) dem Druck in der Druckmittelkammer (6) das Gleichgewicht hält.
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