DE3510250C2 - Taumelpresse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Taumelpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Taumelpresse ist aus der DE 32 02 254 C2 bekannt.

Vergleichsweise dem Fließpressen, bei dem die Umformkraft gleichzeitig auf die ganze Werkstückoberfläche wirkt, wird beim Taumelpressen bekanntlich nur auf eine Teilfläche Kraft ausgeübt, wodurch nur geringe Reibung auftreten kann und der Werkstoff ohne großen Widerstand in radialer Richtung fließt. Hierfür wird der Rohling zwischen Ober- und Untergesenk unter taumelnder Bewegung des Obergesenkes umgeformt, wobei sich die Umformkraft nur auf eine Teilfläche des Werkstückes kon­ zentriert. Indem sich dann die Druckzone über die gesamte Werkstückoberfläche verlagert, wird die Umformung bewirkt.

Durch die kleinere Kontaktfläche und die günstigeren Rei­ bungsverhältnisse ist somit die Umformkraft beim Taumelpres­ sen wesentlich kleiner als beim konventionellen Fließpressen. Daraus ergeben sich die Vorteile erheblich kleinerer Maschi­ nen, geringerer Gesenkbelastung und geringerer Lärmentwick­ lung. Zudem können mit dem Taumelpressen in einem Arbeitsgang bedeutend größere Formänderungen erreicht werden, vergleichs­ weise der hierfür beim herkömmlichen Fließpressen notwendigen Mehrstufengesenke mit all deren Kosten und Einrichtzeiten.

Somit gewinnt das Taumelpressen an Bedeutung, zumal in jünge­ rer Zeit die dazu erforderlichen Technologien insoweit erar­ beitet werden konnten, daß nunmehr funktionsfähige Maschinen der vorgenannten Art zur Verfügung stehen.

Allerdings bedürfen einige Funktionsmittel der bestehenden Gesamtkonzeption weiterer Verbesserungen.

So ist beispielsweise der Aufbau und der Antrieb der am Füh­ rungszapfen der glockenförmigen Obergelenk-Fassung angreifen­ den Exzenterhülsen zur Erzeugung unterschiedlicher Bewegungs­ arten am Obergesenk bei der bekannten Bauarten problematisch.

Zwar gestatten die in der DE 32 02 254 C2 hierfür bisher ver­ wendeten Mittel bereits eine Kreisbewegung des Obergesenkes für kreissymmetrische Umformungen; eine Spiralbewegung für radiale und axiale Umformungen; eine gradlinige Bewegung für Umformungen in zwei Richtungen sowie eine Mehrblatt-Kurven­ bewegung für Umformungen von Teilen mit ausgeprägter Oberflä­ chenstruktur, hingegen sind diese Mittel konstruktiv sehr aufwendig, begrenzt regelbar und beanspruchen ein sehr großes Bauvolumen.

Ursache hierfür ist u. a. die koaxiale Führung von Antriebs­ achsen, von denen je eine mit einer der Exzenterhülsen dreh­ verbunden ist. Beide Achsen enden dabei mit einem Zahnkranz, über welchen einerseits die eine Exzenterhülse mit einem re­ gelbaren Gleichstrommotor in Antriebsverbindung steht und über welche Zahnkränze andererseits die beiden Exzenterhülsen über ein aufwendiges Vorgelege-Getriebe in Mitnahmeverbindung stehen.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Taumel­ presse der vorgenannten Art mit Antriebsmitteln für die Ex­ zenterhülsen zu versehen, deren Aufbau und damit deren Auf­ wand vergleichsweise dem erwähnten Stand der Technik wesent­ lich geringer ist; die weniger Bauvolumen erfordern und die eine beliebige Regelung von Drehzahl und Drehrichtung der Ex­ zenterhülsen gestatten.

Dies wird nun erfindungsgemäß bei einer Taumelpresse der ein­ gangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Durch diese Merkmale ergibt sich eine Taumelpresse der vorbeschriebenen Art, welche allen An­ forderungen an den Aufbau und den Antrieb der am Führungszap­ fen der glockenförmigen Obergesenk-Fassung angreifenden Ex­ zenterhülsen genügt. Die erfindungsgemäße Einzelantriebstech­ nik gestattet für jede Exzenterhülse neben einer wesentlich verbesserten Möglichkeit der Drehzahl- und Drehrichtungsrege­ lung an den Exzenterhülsen und somit einer Erhöhung der Va­ riationsmöglichkeiten der am Obergesenk erzeugbaren Taumelbe­ wegungen einen vergleichsweise sehr einfachen Aufbau der Mit­ tel bei wesentlich geringerer Bauhöhe der Maschine, was somit zu einer weitaus besseren Gesamtkonzeption einer solchen Tau­ melpresse führt.

Aus der CH-PS 595 905 bzw. der US-PA 3 990 285 ist es zwar jeweils bekannt, den Antrieb der Exzenterhülse direkt über Zahnräder von einer Motorwelle aus vorzunehmen; die einfache Lösung der Erfindung, zwei Motoren anzukoppeln, geht aus die­ sen Druckschriften jedoch nicht hervor.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung in Weiterbildung der Erfin­ dung besteht darin, daß sich die Welle des ersten Motors in der Mittelachse der Maschine und sich die Welle des zweiten Motors zu ersterer achsenparallel mit einem Abstand entspre­ chend den Teilkreisradien der Zahnradmittel zwischen dieser Welle und der zweiten Exzenterhülse im oberen Bereich des Oberteils der Maschine erstrecken.

Hierbei ist es dann zweckmäßig, wenn die zweite Exzenterhülse einen äußeren Zahnkranz trägt, der mit einem Zahnrad am frei­ en Ende der Welle des zweiten Motors in Eingriff steht.

Weitere Vorteile ergeben sich dann, wenn die beiden Motoren auf der oberen Stirnfläche des Oberteils der Maschine auf­ geflanscht sind.

Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegen­ standes ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Schnittdarstellung eine Gesamt­ ansicht einer Taumelpresse; und

Fig. 2 in einem Vertikalschnitt die erfindungsgemässe Taumelpresse, in Teilansicht und in grösserem Massstab.

Die in Fig. 1 dargestellte Taumelpresse, die in geöffneter Lage nach einem Umformungsvorgang veranschaulicht ist, um­ fasst ein Untergesenk 7 sowie ein Obergesenk 5, zwischen denen ein Werkstück 20 unter taumelnder Bewegung des Ober­ gesenkes 5 umgeformt wurde.

Hierfür stützt sich das Untergesenk 7 über ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Drucksystem 10,11 am Maschinenständer 12 vertikal nach oben gegen das Obergesenk 5 verschiebbar ab. Das Untergesenk 7 ist dabei in der Stirnseite des Kolbens 10 des Drucksystems auswechselbar eingesetzt, dessen Zylinder 11 in dessen oberem Randbereich von einer Manschette 13 um­ geben ist, welche auf einer Ringschulter 14 des Maschinen­ ständers 12 fest aufsitzt. Der Hub des Kolbens 10 im Zylin­ der 11 wird einerseits nach unten durch eine Ringschulter 10' am Kolben 10, welche mit der oberen Stirnseite des Zylin­ ders 11 zusammenwirkt, begrenzt und andrerseits nach oben durch eine Anschlagmutter 14, welche mit der unteren Stirn­ seite des Zylinders 11 zusammenwirkt. Hierfür erstreckt sich der Kolben 10 mit einem unteren Zapfen 15 durch den Boden des Zylinders 11 flüssigkeitsdicht hindurch, auf welchen Zapfen 15 die Anschlagmutter 14 axial verstellbar aufgewindet ist. Die axiale Verstellung der Anschlagmutter 14 für eine Hubveränderung am Druck-Kolben 10 und somit Ein­ stellung der Werkstückhöhe erfolgt dabei über eine motorisch oder von Hand betätigbare Spindel 16, welche in einen Zahn­ kranz 17 am Aussenumfang der Anschlagmutter 14 eingreift.

Zur Erzeugung der vertikal nach oben gerichteten Presskraft am Druck-Kolben 10, welche einige tausend kN betragen kann, ist der Zylinder 11 des Kolben-Zylinder-Drucksystems an einem Hydrauliksystem 18 angeschlossen, das vorzugsweise eine verstellbare Hochdruck-Axialkolbenpumpe zur Erzeugung der Presskraft und Niederdruck- und Hochdruckpumpenmittel für eine Schnellzustellung des Druck-Kolbens umfasst (nicht gezeigt).

Wie Fig. 1 weiter veranschaulicht, ist zentrisch innerhalb des Druck-Kolbens 10 ein vertikal verschiebbarer Auswerfer 19 angeordnet, welcher geeignet ist, das Werkstück 20 nach dessen Fertigstellung aus dem Untergesenk 7 herauszudrücken. Hierfür bildet der Auswerfer 19 in seinem unteren Teil einen Kolben 21, dessen Zylinderkammer 22 im Druck-Kolben 10 ausgebildet und über entsprechende Druckleitungen an das Hydrauliksystem 18 angeschlossen ist.

Weiter trägt der Druck-Kolben 10 auf seiner oberen Stirn­ seite eine Mehrzahl vertikal nach oben abragende Führungs­ säulen 6, die bei der Hubbewegung des Druck-Kolbens 10 in entsprechende Ausbohrungen 6' an der unteren Stirnseite eines Oberteils 1 der Maschine, das fest mit dem Maschinen­ ständer 12 verbunden ist, eintauchen und so eine optimale Ausrichtung von Ober- und Untergesenk 5, 7 gewährleisten.

An diesem Oberteil 1 der Taumelpresse ist eine das Ober­ gesenk 5 auswechselbar tragende glockenförmige Fassung 4 angeordnet und in einer kugelartigen Pfanne 3 derart ab­ gestützt, dass durch eine entsprechende Verschiebung der glockenförmigen Fassung in der kugelartigen Pfanne dem Ober­ gesenk 5 die vorstehend beschriebenen Taumelbewegungen er­ teilt werden können.

Hierfür ragt vol der glockenförmigen Fassung 4 zentrisch und vertikal nach oben ein Führungszapfen 40 ab, welcher innerhalb eines Freiraumes 2 des Oberteils 1 der Maschine eine pendelnde Bewegung ausführen kann. Zur Erzeugung der vorerwähnten Bewegungen greift das freie Ende des Führungs­ zapfens 40 über geeignete Pendelrollenlagermittel 41 in eine erste Exzenterhülse 42 ein, die über Lagermittel 44 in einer zweiten, am Oberteil 1 der Maschine über Lager­ mittel 45 drehbar abgestützten Exzenterhülse 43 umlaufend geführt ist.

Um diese beiden Exzenterhülsen 42 und 43 in der einleitend beschriebenen Weise antreiben zu können, stehen diese hier über koaxiale Antriebsachsen 46 und 47 und Zahnkränze 48 und 49 mit nicht näher gezeigten Motor- und Getriebemitteln in Antriebsverbindung.

Soweit kann der Aufbau und die Funktionsweise einer Taumel­ presse als bekannt vorausgesetzt werden, so dass sich weitergehende Erläuterungen erübrigen.

Um nun eine solche Taumelpresse mit Antriebsmitteln für die Exzenterhülsen 42 und 43 zu versehen, die vergleichsweise dem Stand der Technik bezüglich Aufbau und damit bezüglich Aufwand wesentlich weniger Anforderungen stellen, gleich­ zeitig aber auch eine unbeschränkte Regelung von Drehzahl und Drehrichtung der Exzenterhülsen gestatten, ist er­ findungsgemäss vorgesehen, die erste Exzenterhülse 42 über geeignete Kupplungsmittel 51-54 mit der Welle 31 eines ersten Motors 32 und die zweite Exzenterhülse 43 über Zahn­ radmittel 57, 58 mit der Welle 33 eines zweiten Motors 34 zu verbinden, wie das in Fig. 2 mehr im Einzelnen veran­ schaulicht ist.

Hierbei erstreckt sich zunächst die Welle 31 des ersten Motors 32 in der Mittelaxe 50 der Maschine nach unten gegen die erste, innenliegende Exzenterhülse 42 durch den oberen Bereich des Oberteiles 1 der Maschine hindurch, wobei eine Abstützung über geeignete Lagermittel 59 erfolgen kann. Der betreffende Motor 32 ist ferner in geeigneter Weise auf der oberen Stirnfläche des Oberteils 1 der Maschine aufgeflanscht. Das freie Ende der Welle 31 trägt dabei eine sich horizontal erstreckende Kupplungsplatte 51, die gleitend und verschiebbar an einem Stirnflansch 52 an der inneren Exzenterhülse 42 anliegt. Die Mitnahmeverbindung zwischen Kupplungsplatte 51 und innerer Exzenterhülse 42 wird dabei von einem vom Stirnflansch 52 abragenden Gleit­ stein 53 hergestellt, der in eine stirnseitig an der Kupplungsplatte 51 ausgebildete Gleitnut 54 eingreift, wie das in Fig. 2 veranschaulicht ist.

Weiter zeigt Fig. 2, dass sich die Welle 33 des zweiten Motors 34 zur Welle 31 des ersten Motors 32 achsenparallel mit einem Abstand entsprechend den Teilkreisradien der Zahnradmittel 57, 58 zwischen dieser Welle 33 und der zweiten Exzenterhülse 43 durch den oberen Bereich des Oberteils 1 der Maschine hindurch erstreckt. Auch hier ist eine Ab­ stützung der Welle über geeignete Lagermittel 55 vorgesehen und der betreffende Motor 34 in geeigneter Weise auf der oberen Stirnfläche des Oberteils 1 der Maschine aufge­ flanscht. Das freie Ende der Welle 33 des zweiten Motors 34 trägt dabei ein Zahnrad 58, dass in einen äusseren Zahn­ kranz 57 an der zweiten, äusseren Exzenterhülse 43 ein­ greift.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist der Aufbau der vorbe­ schriebenen Antriebsmittel konstruktiv vergleichsweise relativ einfach und damit wenig aufwendig, wobei dieser einfache Aufbau eine hohe Präzision und Laufruhe gewähr­ leistet. Zudem ergibt die Ansteuerung der beiden Motoren 32 und 34, welche vorzugsweise Gleichstrom-Motoren sind, eine praktisch unbeschränkte Variabilität der Taumelbewegungen am Obergesenk.

Es besteht zudem die Möglichkeit, bestehende Maschinen entsprechend umzurüsten.

Selbstverständlich bestehen auch weitere Modifikationsmög­ lichkeiten an der vorbeschriebenen Taumelpresse, ohne hier­ für den Erfindungsgedanken verlassen zu müssen. So können beispielsweise auch andere Motoreinheiten Anwendung finden. Zudem kann jeder Motor über ein Zwischengetriebe auf die jeweilige Exzenterscheibe wirken und ferner können die Kupplungsmittel zwischen der ersten Exzenterhülse und der Welle des zugeordneten Motors von anderem Aufbau sein. Wei­ ter kann der Freiraum im Oberteil der Maschine, in welchem die Exzenterhülsen sowie die zugehörigen Kupplungs- und Getriebemittel umlaufen, ein Oelbad begrenzen.

Claims (4)

1. Taumelpresse, deren Untergesenk über ein hydraulisches Kolben-Zylinder-Drucksystem vertikal nach oben gegen das Obergesenk verschiebbar am Maschinenständer abge­ stützt und deren Obergesenk in einer glockenförmigen, in einer kugelartigen Pfanne am Maschinenständer abge­ stützten Fassung eingebaut ist, wobei von der glocken­ förmigen Fassung vertikal nach oben ein Führungszapfen abragt, der, zur Erzeugung von Taumelbewegungen am Obergesenk, über Pendelrollenlagermittel in eine erste motorisch antreibbare Exzenterhülse eingreift, die in einer zweiten, am Maschinenständer motorisch antreib­ bar abgestützten Exzenterhülse umlaufend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Exzenterhülse (42) über Kupplungsmittel (51-54) mit der Welle (31) eines ersten Motors (32) und die zweite Exzenterhülse (43) über Zahnradmittel (57, 58) mit der Welle (33) ei­ nes zweiten Motors (34) in Antriebsverbindung stehen, wobei der eine und/oder der andere der Motoren (32, 34) über eine gemeinsame Steuereinrichtung (30) bezüglich Drehzahl und Drehrichtung regelbar sind, wobei ferner das freie Ende der Welle (31) des ersten Motors (32) eine sich horizontal erstreckende Kupplungsplatte (51) und die erste, innere Exzenterhülse (42) einen oberen Stirnflansch (52) tragen, wobei weiter Kupplungsplatte (51) und Stirnflansch (52) gleitend und relativ zuein­ ander verschiebbar aufeinanderliegen und wobei deren Mitnahmeverbindung von einem vom Stirnflansch (52) ab­ ragenden Gleitstein (53) hergestellt ist, der in eine stirnseitig an der Kupplungsplatte (51) ausgebildete Gleitnut (54) eingreift.

2. Taumelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle (31) des ersten Motors (32) in der Mittelachse (50) der Maschine und sich die Welle (33) des zweiten Motors (34) zu ersterer achsenparallel mit ei­ nem Abstand entsprechend den Teilkreisradien der Zahn­ radmittel (57, 58) zwischen dieser Welle (33) und der zweiten Exzenterhülse (43) im oberen Bereich des Ober­ teils (1) der Maschine erstrecken.

3. Taumelpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Exzenterhülse (43) einen äusseren Zahn­ kranz (57) trägt, der mit einem Zahnrad (58) am freien Ende der Welle (33) des zweiten Motors (34) in Eingriff steht.

4. Taumelpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Motoren (32, 34) auf der oberen Stirn­ fläche des Oberteils (1) der Maschine aufgeflanscht sind.