DE29717173U1

DE29717173U1 - Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung

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Publication number: DE29717173U1
Application number: DE29717173U
Authority: DE
Original assignee: Gebr Felss GmbH and Co KG
Current assignee: Gebr Felss GmbH and Co KG
Priority date: 1997-09-27
Filing date: 1997-09-27
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2007-09-28

Description

pOfta Patentanwälte

FE01E006DEU/ee97s057/D,Uee/18.12.1997

Dr. techn. Waldemar Leitner Dr. phil. nah Rudolf Bauer-T Dipl. Ing. Helmut Hubbuch-1991 European Patent Attorneys

FE01 EOOeDEÜ/eeSTsOST/Dr. L/ee/25.09.1997

Gebr. Fetes GmbH & Co., Dieselstraße 2, D-752Ö3 Königsbach-Stein

Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kattumforrnungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaltumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung, durch die ein zu bearbeitendes Werkstück durch eine Reduziereinrichtung bewegbar ist, wobei die Reduziereinrichtung auf das Werkstück einwirkende Werkzeugsegmente aufweist, die mit einer Arbeitsfrequenz periodisch von einer Geschiossen-Position, in der die Werkzeugsegmente in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück sind, in eine Offen-Position bewegbar sind, sowie eine derartige Umformungsvorrichtung.

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Eine derartige Vorschubeinrichtung ist bekannt. Hierbei ist vorgesehen, daß die Vorschubeinrichtung das Werkstück in die Reduziereinrichtung einführt und gleichzeitig die Drehbewegung des Werkstücks erzeugt. Dabei hält eine Spanneinrichtung der Vorschubeinrichtung das Werkstück fest, urn seine Rotation gegen die Werkzeugreibung zu relativieren.

Nachteilig an der bekannten Vorschubeinrichtung ist, daß bei dieser der Vorschub des Werkstücks kontinuierlich erfolgt. Dies bewirkt in nachteiliger Art und Weise eine hohe Belastung und damit einen hohen Verschleiß der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung, da bei geschlossenen Werkzeugsegmenten die von der bekannten Vorschubeinrichtung erzeugte Vorschubbewegung von den Werkzeugsegmenten und/oder einem die Reduziereinrichtung tragenden Gestell der Kaltumformungsvorrichtung kompensiert werden muß. Durch dieses der Vorschubbewegung des Werkstücks entgegenwirkende Festklemmen desselben durch die Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung werden nicht nur die Werkzeugsegmente unnötig belastet und damit einem unerwünschten Verschleiß unterworfen. Vielmehr wird auch das Werkstück in nachteiliger Art und Weise belastet, was zu einem Ausknicken oder Verkrümmen oder verstärktem Tordieren des Werkstücks führen kann.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorschubeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein der Arbeitsfrequenz der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung angepaßter Vorschub erreicht wird. Außerdem soll eine Umformungsvorrichtung geschaffen werden, bei der ein arbeitsfrequenzangepaßter Vorschub gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Sensoreinheit vorgesehen ist, durch die die Position der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung erfaßbar ist, daß die Sensoreinheit ein die Position der

Werkzeugsegmente charakterisierendes Sensorsigna! erzeugt, das zu einer Auswerteeinheit leitbar ist, daß die Auswerteeinheit in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsignal ein die Vorschubeinrichtung steuerndes Steuersignal erzeugt, wobei die Vorschubeinrichtung durch das Steuersignal derart steuerbar ist, daß bei der Geschlossen-Stellung der Werkzeugsegmente ein minimaler Vorschub und bei der Offen-Stellung der Werkzeugsegmente ein maximaler Vorschub erzeugbar ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise ein auf die Arbeitsfrequenz der Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung abgeglichener Vorschub des Werkstücks erreicht, der sich nicht nur in einer verminderten Belastung der Werkzeugsegmente und/oder des Werkstücks niederschlägt, sondern auch eine insgesamt schnellere Vorschubgeschwindigkeit und damit eine Beschleunigung des Umformungsvorgangs ermöglicht. In vorteilhafter Art und Weise wird die die Vorschubbewegung erzeugende Leistung der erfindungsgemäßen Vorschubeinheit zurückgenommen, während die Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung in ihrer das Werkstück beaufschlagenden Geschlossen-Stellung sind. Sobald sich nach dem Bearbeitungsschritt des Werkstücks die Werkzeugsegmente öffnen, wird durch die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung der Vorschub des zu bearbeitenden Werkstücks erhöht, wodurch ein optimaler Einschubweg bei einem maximalen Arbeitshub der Werkzeugsegmente erreicht wird. Da durch die erfindungsgemäße Vorschubeinrichtung die Werkzeugsegmente der Reduziereinrichtung in vorteilhafter Art und Weise nicht mehr die Vorschubbewegung des Werkstücks bei geschlossenen Werkzeugelementen kompensieren müssen, wird insbesondere deren Verschleiß drastisch reduziert und die Gesamtbelastung der erfindungsgemäßen Umformungsvorrichtung vermindert. Außerdem wird in vorteilhafter Art und Weise eine übermäßige Axial· und/oder Torsionsbelastung des zu bearbeitenden Werkstücks während des Schließvorgangs der Werkzeugsegmente vermieden.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiei einer Vorschubeinrichtung zusammen mit

einer Reduziereinrichtung einer Kaltumformungsvorrichtung,

Figur 2 eine schematische Ansicht der Reduziereinrichtung aus der Richtung H der Figur 1,

und

Figur 3 eine schematische Ansicht der Reduziereinrichtung aus der Richtung Hl der Figur 1.

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Umformungsvorrichtung 1 zur Umformung, insbesondere zur Kaitumformung, eines Werkstücks 2 besteht im wesentlichen aus einer an für sich bekannten und daher nachstehend nurmehr auszugsweise beschriebenen Reduziereinrichtung 20 mit einem Reduzierkopf 21, insbesondere einem Rundknetkopf, sowie einer den Vorschub des Werkstücks 2 bewirkenden Vorschubeinrichtung 10 mit einem die eigentliche Vorschubbewegung des Werkstücks 2 bewirkenden Vorschubelement 11.

Wie am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Reduzierkopf eine Anzahl - in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel vier - Werkzeugsegmente 22a-22d auf, die zur Erzielung der gewünschten Umformung des Werkstücks 2 dieses periodisch kraftbeaufschlagen, indem die Werkzeugsegmente 22a-22d mit ihrer Arbeitsfrequenz von ihrer in Figur 2 gezeigten Geschiossen-Steiiung, in der sie in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehen, in eine in Figur 3

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dargestellte Offen-Stellung bewegt werden, in der der Wirkeingriff der Werkzeugsegmente 22a-22d mit dem Werkstück 2 aufgehoben ist und das Werkstück 2 durch die Vorschubeinrichtung 10 weitergeschoben wird.

Wichtig ist nun bei der beschriebenen Umformungsvorrichtung 1, daß der Vorschub des Werkstücks 2 - im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen eine kontinuierliche Vorschubbewegung des Werkstücks 2 beim Umformen, insbesondere beim Kaltumformen; vorgesehen ist - derart vorgebbar ist, daß bei in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehenden Werkzeugsegmenten 22a-22d eine minimale oder keine Vorschubbewegung und bei geöffneten, also nicht in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 stehenden Werkzeugsegmenten 22a-22d eine maximale Vorschubbewegung erzieibar ist. Dies wird in vorteilhafter Art und Weise dadurch erreicht, daß einerseits die Position der Werkzeugsegmente 22a-22d durch eine geeignet gewählte Sensoreinheit 30 (siehe Figuren 2 und 3) überwacht wird, die ein die jeweilige Position der Werkzeugsegmente 22a-22d charakterisierendes Sensorsignal S erzeugt, das zu einer dieses Sensorsignal S auswertenden Auswerteeinheit 40 geleitet wird, und daß andererseits die Vorschubeinrichtung 10 derart ausgebildet ist, daß die von ihr erzeugte Vorschubbewegung des Werkstücks 2 zumindest zwischen einer minimalen und einer maximalen Vorschubbewegung steuerbar ist: Die Auswerteeinheit 40 erzeugt in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsignal S ein das Vorschubelement 11 der Vorschubeinrichtung 10 steuerndes Steuersignal V. Dieses bewirkt, daß bei einem Wirkeingriff der Werkzeugsegmente 22a-22d, also in der Regel bei deren Geschlossen-Stellung, das Vorschubelement 11 einen minimalen Vorschub des Werkstücks 2 erzeugt, der vorzugsweise Null ist, während bei nicht in Wirkeingriff mit dem Werkstück 2 befindlichen Werkzeugsegmenten 22a-22d, also in der Regel in deren Offen-Steliung, ein maximaler Vorschub des Werkstücks 2 bewirkt wird, Dies bewirkt, daß in vorteilhafter Art und Weise bei der beschriebenen Umformungsvorrichtung 1 die Vorschubgeschwindigkeit bzw. -energie bei geöffneten Werkzeugsegmenten 22a-22d größer sein kann als bei

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geschlossenen Werkzeugsegmenten 22a-22d, da bei geschlossenen Werkzeugsegmenten 22a-22d die verschleißerzeugende große Vorschubenergie nicht wirksam ist.

Die Überwachung der Wirkposition der Werkzeugsegmente durch die Sensoreinheit 30 kann hierbei direkt oder indirekt erfolgen, wobei bei einer direkten Erfassung die Verschiebebewegung der Werkzeugsegmente 22a-22d, d.h. deren Auslenkung aus ihrer Ruhe-Position oder Arbeitsposition, zum Beispiel durch einen Piezo-Kraftmeßring oder einem Kraftmeßkeii erfaßt wird.

Bei der indirekten Erfassung ist vorgesehen, daß nicht die unmittelbare Position der Werkzeugsegmente 22a-22d des Reduzierkopfs 21 der Umformungsvorrichtung 1, sondern die Position und/oder Funktion von die Verschiebebewegung der Werkzeugsegmente 22a-22d bewirkenden weiteren Bauelementen der Umformungsvorrichtung 1 erfaßt wird. Eine derartige indirekte Erfassung ist in den Figur 2 und 3 dargestellt, in denen eine Ansicht des Reduzierkopfs 21 in Vorschubrichtung des Werkstücks 2 dargestellt ist. Dieser Reduzierkopf 21 weist in an und für sich bekannter Art und Weise einen Rollenkäfig 21a, in dem eine Vielzahl von Rollen 23 angeordnet ist, und eine Werkzeugführung 21b, in dem die Werkzeugsegmente 22a-22d in radialer Richtung verschieblich geführt sind, auf. Indem nun der Rollenkäfig 21a des Reduzierkopfes 21 um eine durch die Vorschubrichtung des Werkstücks 2 vorgegebene Achse A mit einer Winkelgeschwindigkeit bewegt wird, die sich von der Winkelgeschwindigkeit der Werkzeugführung 21b unterscheidet, wird bewirkt, daß in der in Figur 2 gezeigten Stellung Stößel 22a'-22d' der Werkzeugsegmente 22a-22d von jeweils einer Rolle 23 beaufschlagt und damit in ihre Geschlossen-Stellung bewegt werden, in der die radial inneniiegenden, die eigentlichen Werkzeuge 22a"-22d" ausbildenden Enden das Werkstück 2 zur Erzielung der gewünschten Umformung kraftbeaufschiagen. Wird nun der Rollenkäfig 21a weiter bewegt, so wird der Wirkeingriff zwischen den Werkzeugsegmenten 22a-22d und der vorher zugeordneten Rolle 23 des Roilenkäfigs 21a des Reduzierkopfs 21 aufgehoben, so daß die

Werkzeugsegmente 22a-22d in den zwischen zwei Rollen 23 befindlichen Freiraum zurückweichen, wodurch die Werkzeugsegmente 22a-22d vom Werkstück wegbewegt werden und dieses derart freigeben, daß das Werkstück 2 um den nun bearbeiteten Bereich nach vorne bewegt werden kann.

Indem nun vorgesehen ist, daß auf der mit den Werkzeugsegmenten 22a-22d mitrotierenden Werkzeugführung 21b die Sensoreinheit 30 angeordnet ist, durch welche erfaßbar ist, ob sich in ihrem Detektionsbereich eine Rolle 23 befindet oder nicht, kann aufgrund der definierten räumlichen Beziehung zwischen Sensoreinheit 30 und den Werkzeugsegmenten 22a-22d von der Auswerteeinheit berechnet werden, ob die Werkzeugsegmente 22a-22d sich gerade in ihrer Wirkstellung befinden oder nicht, und der Vorschub des Werkstücks 2 kann dann entsprechend gesteuert werden.

Claims

-8-Schutzansprüche

1. Vorschubeinrichtung für eine Umformungsvorrichtung, insbesondere eine Kaitumformungsvorrichtung wie eine Rundknetvorrichtung, durch die ein zu bearbeitendes Werkstück (2) durch eine Reduziereinrichtung (20) bewegbar ist, wobei die Reduziereinrichtung (20) auf das Werkstück (2) einwirkende Werkzeugsegmente (22a-22d) aufweist, die mit einer Arbeitsfrequenz periodisch von einer Geschlossen-Stellung, in der die Werkzeugsegmente (22a-22d) in Wirkeingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück (2) sind, in eine Offen-Stellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensoreinheit (30) vorgesehen ist, durch die die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) der Reduziereinrichtung (20) erfaßbar ist, daß die Sensoreinheit (30) ein die Position der Werkzeugsegmente (22a-22d) charakterisierendes Sensorsignal (S) erzeugt, das zu einer Auswerteeinheit (40) leitbar ist, daß die Auswerteeinheit (40) in Abhängigkeit von dem ihr zugeführten Sensorsignal (S) ein die Vorschubeinrichtung (10) steuerndes Steuersignal (V) erzeugt, wobei die Vorschubeinrichtung (10) durch das Steuersignal (V) derart steuerbar ist, daß bei der Geschlossen-Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) ein minimaler Vorschub und bei der Offen-Stellung der Werkzeugsegmente (22a-22d) ein maximaler Vorschub erzeugbar ist.

2. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Erfassung der Wirkposition der Werkzeugsegmente (22a-22d) durch eine unmittelbare Erfassung ihrer Position und/oder Bewegung erfolgt.

3. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Sensoreinheit (30) die Erfassung der Wirkposition der Werkzeugsegmente (22a-22d) durch die Erfassung der Bewegung und/oder der Position von

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diese Werkzeugsegmente (22a-22d) beaufschlagenden Bauteilen (Rollen 23} der Reduziereinrichtung (20) erfolgt.

4. Vorschubeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (30) einen Piezo-Kraftmeßring, einen
Dehnmeßstreifen, einen axialen Kraftmesser oder ein photoelektrisches Element aufweist.

5. Umformungsvorrichtung, insbesondere zum Kaltumformen eines Werkstücks (2), gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Umformungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduziereinrichtung (20) einen Reduzierkopf (21) mit einer Werkzeugführung (21b), in der Werkzeugsegmente (22a-22d) radial verschieblich gelagert sind, und einem Rollenkäfig (21a) mit Rollen (23), durch die die Werkzeugsegmente (22a-22d) radial verschiebbar sind, aufweist, und daß die Sensoreinheit

(30) in einer definierten Position bezüglich der Werkzeugsegmente (22a-22d) auf der Werkzeugführung (21b) angeordnet ist.