DE3614672A1 - Vorrichtung zum simulieren und messen der an einer spindelpresse auftretenden kraefte bzw. momente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Simulieren und Messen der an einer Spindelpresse auftretenden Kräfte bzw. Momente.

Bei Spindelpressen werden allgemein die in Längsrichtung zwischen Schlitten und Tisch wirkenden Kräfte für die Umformung von Werkstücken genutzt und auch dort gemessen. Die in der Rotationsebene, die die Hauptantriebsrich­ tung darstellt, gespeicherte und während des Rutschvorgangs wieder freige­ setzte Torsionsfederarbeit wird in der Regel nicht gemessen. Zudem haben Ver­ suchsmessungen in dieser Beziehung keine zufriedenstellenden Meßergebnisse gebracht (so ist kein direkter zeitlicher Zusammenhang zwischen dem Moment am Maschinenfuß und der Schmiedekraft zu erkennen). Dadurch ist man auch heute noch auf Annahmen in Bezug auf die während des Rutschvorgangs freigesetzte Federenergie und damit auch in Bezug auf die Rotationsenergie angewiesen, die möglicherweise falsch sein können oder wesentliches nicht berücksichtigen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit geringem Aufwand auch in der Torsionsebene verläßliche Meßdaten für eine Auswertung zu erhalten, um diese dann praktisch bei den verschiedenen Spindelpressenbauarten nutzbringend anwenden zu können.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Anspruch 1 gelöst.

Hierbei werden Federspeicher für die Längsfederarbeit, den Antrieb ein­ leitende Torsionsfedern und eine resultierende Torsionsfeder so gestaltet und angeordnet, daß zwischen der Kraftmessung und der Momentenmessung ein direkter zeitlicher Zusammenhang erkennbar ist und keine Spannungsüberlagerungen aus dem Moment und der Kraft zur Vermeidung von Meßfehlern entstehen können.

Durch die in Form der eingesetzten Druckfedern genau definierten Ener­ giespeicher und der anderen relativ starren und daher wenig Energie aufneh­ menden Bauteile wie Gestell, Spindel, Spindelmutter etc. lassen sich die ge­ wünschten zeitlichen Zusammenhänge wie Rutschzeitpunkt oder Richtungsumkehr der bewegten Massen (Richtungswechsel der kinetischen Energie) erkennen. Die Druckfedern sind vorzugsweise einstellbar, wodurch die Größen der gespeicher­ ten Energien und die Federwege bestimmbar sind. Ferner sind die Bauteile vor­ zugsweise reibungsarm gelagert, während die axial und radial bewegten Massen etwa durch wechselbare Zusatzmassen variabel sein können. Auch läßt sich die Lageenergie stufenlos etwa mittels einer Klemmeinrichtung einstellen. Ferner kann das Kupplungsmoment stufenlos einstellbar sein. Eine Rutschweganzeige ist zweckmäßig. Vorteilhaft ist auch ein Vierkantansatz am oberen Spindelende für den Angriff einer Handkurbel, mittels der die Vorrichtung in die Ausgangs­ stellung zurückdrehbar ist.

Folgende Größen und zeitliche Vorgänge lassen sich bestimmen und beob­ achten:

• a) Die inneren Federkräfte (axial und radial) und die äußere, genutzte Schmiedekraft.
• b) Die Festteilkraft (Kraft bei einem nur mit der Festteilmasse bzw. auch mitaufgelegtem Losteil durchgeführter Prellschlag).
• c) Die Gesamtkraft (Kraft im Prellschlag, wenn Festteil und Losteil starr miteinander verbunden sind) auch zur Bestimmung des Rutschpunktes.
• d) Die Rutschkraft (Rutschbeginn).
• e) Die auftretende Maximalkraft im Prellschlag (Kraftanstieg während des Rutschvorgangs).
• f) Die Umformkraft (Vergleich zur prellschlagkraft während des Rutsch­ vorgangs).
• g) der Rutschwinkel (Verlustenergie).
• h) Zeitlupenaufnahmen der bewegten Massen.

Insbesondere lassen sich der Einfluß der Festteilenergie auf den Kraft­ verlauf während des Rutschvorgangs bei unterschiedlichen axialen und radialen Feder- und Massenverhältnissen und die Rutschpunkteinstellung sowie ferner das Schwingungsverhalten bei unterschiedlichen Federweg- bzw. Massenverhältnissen und Auftreffgeschwindigkeiten untersuchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Simulieren und Messen der an einer Spindelpresse auftretenden Kräfte bzw. Momente.

Fig. 2 und 3 sind Schnitte längs der Linien AB bzw. CD von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ausschnittweise eine geänderte Ausführungsform.

Die Vorrichtung umfaßt ein Gestell 1 mit einem Tisch 2. Unterhalb des Tisches 2 befindet sich ein Federgehäuse 3, das mit dem Tisch 2 starr verbun­ den und unterseitig durch einen Deckel 4 verschlossen ist. Durch eine Öffnung im Tisch 2 ist ein Federbolzen 5 aus dem Federgehäuse 3 herausgeführt, der im Federgehäuse 3 mit einem Querschenkel zwischen zwei Druckfedern 6 angeordnet ist, von denen sich die obere am Tisch 2 und die untere an einer Kraftmeßdose 7 abstützt. Eine von den Druckfedern 6 übertragene Kraft wirkt über die Kraftmeßdose 7 auf eine im Deckel 4 geführte Stellschraube 8. Der Federbolzen 5 läßt sich mit zusätzlichen austauschbaren Massen 9 versehen, zu welchem Zweck das Federgehäuse 3 seitliche Öffnungen aufweist, die ein Befestigen der Massen 9 an dem Querschenkel des Federbolzen 5 und eine entsprechende Verti­ kalbewegung der Massen 9 erlauben. Mit einer Meßdose 10 auf dem Federbolzen 5 werden die genutzten Schmiedekräfte gemessen.

Eine Spindel 11 (Steigungswinkel beispielsweise 12°) ist durch Buchsen 12 in dem Gestell 1 axial verschieb- und drehbar geführt. An ihrem unteren Ende ist die Spindel 11 mit einem Spurzapfen 11 a versehen, auf dem ein Druck­ stück 13 geführt wird, mit dem die Längskräfte über eine Druckplatte 14 auf die Kraftmeßdose 10 übertragen werden. Vorzugsweise läßt sich auch das Druck­ stück 13 mit wechselbaren Zusatzmassen versehen (nicht dargestellt). Das Ge­ stell 1 ist mit gegenüberliegenden vertikalen Führungsnuten 1 a, 1 b versehen, wobei die Führungsnut 1 a einen Zapfen 14 a der Druckplatte 14 aufnimmt und führt, während die Führungsnut 1 b eine Klemmeinrichtung führt.

Die Klemmeinrichtung besteht aus einem Klemmblech 15, einem Klemmstück 16 und einer Klemmschraube 17, wobei das Klemmstück 16 in der Führungsnut 1 b angeordnet ist, während sich das Klemmblech 15 außen am Gestell 1 abstützt. Die Klemmeinrichtung dient dazu, die Fallhöhe und damit die Lageenergie (Bruttoenergie) stufenlos einzustellen. Ein drehbarer Haltebolzen 18 mit einem Anschlagstück 19 ermöglicht eine einfache Freigabe dieser Energie. Durch das um 180° mittels des Haltebolzens 18 um dessen Achse drehbare Anschlagstück 19 lassen sich im Wechsel ein Prellschlag oder ein Umformschlag mit gleicher Energie, aber entsprechend unterschiedlicher Fallhöhe durchführen, ohne daß der Haltebolzen 18 in der Höhe verstellt werden muß.

Eine Spindelmutter 20 ist starr mit einem Hebel 21 verbunden und im Ge­ stell 1 in Kraftrichtung durch ein Wälzlager 22 drehbar gelagert und axial fixiert. Die Zentrierung der Spindelmutter 20 übernimmt die Spindel 11. Der Hebel 21 überträgt die auftretenden Momente über Druckfedern 23, die durch Stellschrauben 24 einstellbar sind, auf Meßdosen 25. Die Spindelmutter 20 kann ebenfalls mit einer austauschbaren Zusatzmasse 26 versehen werden.

Auf einer starr mit der Spindel 11 verbundenen Gabel 27 ist eine Fest­ teilnabe 28 über ein Wälzlager 29 und Buchsen 30 drehbar auf der Spindel 11 gelagert und überträgt - ähnlich wie bei der Spindelmutter 20 - das auftre­ tende Moment durch einen Hebel 31 an der Festteilnabe 28 über Druckfedern 32 auf die Gabel 27. Die Druckfedern 32 sind über Stellschrauben 33 einstellbar. Eine Festteilmasse 34 ist durch Schrauben 35 und zusätzliche Paßbolzen starr mit der Festteilnabe 28 verbunden.

Eine Losteilnabe 36 überträgt mit einem Rutschbelag 37 das durch eine Druckfeder 38 und eine Stellmutter 39 erzeugte Rutschmoment. Die untere Buchse 30 und ein Gleitring 40 ermöglichen eine Relativdrehung der Losteilnabe 36 ge­ genüber der Festteilnabe 28. Eine Losteilmasse 41 ist - ähnlich wie die Fest­ teilmasse 34 - auf der Losteilnabe 36 befestigt. Durch einen Sicherungsring 42 ist die Festteilnabe 28 auf der Spindel 11 axial gesichert. Ein Vierkantansatz 11 b am oberen Ende der Spindel 11 ermöglicht etwa über eine Handkurbel, die bewegten Massen in die obere Ausgangslage zurückzudrehen. Ein Zeiger 43 an der Festteilnabe 28, der bis zur Losteilmasse 41 reicht, zeigt den Rutschwinkel an.

Los- und Festteilmasse 41, 34 lassen sich in einfacher Weise durch Lösen der Schrauben 35 austauschen.

Um Zeitlupenaufnahmen der bewegten Massen zu ermöglichen, wird eine of­ fene Bauweise des Gestells 1 bevorzugt.

Bei Benutzung der Vorrichtung für die Simulierung von Spindelpressen mit axial feststehender Spindel 11 kann die Ausführungsform von Fig. 4 verwendet werden, die sich von derjenigen von Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die Los­ teilmasse 41 über eine Verzahnung 44 mit der Losteilnabe 36 und über ein Axiallager 45 mit der Festteilmasse 34 in Eingriff steht, so daß die während der axialen Verzögerung auftretenden Trägheitskräfte aus der Losteilmasse 41 nicht über den Rutschbelag 37 wirken, so daß im Augenblick des Rutschbeginns in erster Linie nur das mit der Druckfeder 38 statisch bestimmte Rutschmoment wirkt.

Eine selbsttätig wirkende Abschaltkupplung zwischen Losteil und Fest­ teil, wie sie in der DE-OS 34 31 306 beschrieben ist, kann vorgesehen sein.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Simulieren und Messen der an einer Spindelpresse auftretenden Kräfte bzw. Momente, umfassend
ein Gestell (1), das einen auf Spindel (11) und Spindelmutter (20) bestehenden Spindeltrieb aufnimmt,
ein Druckstück (13) am unteren Ende der Spindel (11),
eine mit der Spindel (11) verbundene Festteilmasse (34),
eine Losteilmasse (41), die gegenüber der Spindel (11) drehbar angeordnet ist und ein über eine Feder (38) einstellbares Rutschmoment auf die Festteilmasse (34) überträgt,
wobei die Spindelmutter (20) im Gestell (1) axial fixiert und in Kraftrichtung drehbar sowie jeweils über eine in ihrer Federkraft einstellbare Druckfeder (23) mit einer Meßdose (25) in jeder Drehrichtung gekoppelt ist, und
einen federnd abgestützten, in dem Gestell (1) geführten, axial beweglichen Federbolzen (5), der eine Meßdose (10) für die genutzten Schmiedekräfte trägt,
wobei die federnde Abstützung (6) auf eine Meßdose (7) einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fest­ teilmasse (34) mit einer mit der Spindel (11) verbundenen Gabel (27) über Fe­ dern (32), deren Federkraft vorzugsweise einstellbar ist, in Eingriff steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fest- und die Losteilmasse (34, 41) auswechselbar mit zugeordneten Naben (28, 36) verbunden sind, wobei vorzugsweise zwischen den Naben (28, 36) ein Rutschbelag (37) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (20) und/oder der Federbolzen (5) und/oder das Druck­ stück (13) und/oder die Festteilmasse (34) und/oder die Losteilmasse (41) mit wechselbaren Zusatzmassen (9, 26) versehbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gestell (1) höhenverstellbar eine Klemmeinrichtung für die Fallhöhe des Druckstücks (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der federnden Abstützung (6) des Federbolzens (5) ein­ stellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rutschmoment stufenlos einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rutschweganzeige (43) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (11) am oberen Ende einen Ansatz (11) für eine Handkurbel aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Losteilmasse (41) gegenüber der Spindel (11) und der Festteil­ masse (34) über eine Verzahnung (44) und ein Axiallager (45) drehbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Einrichtung (18, 19) zur Fallhöhenverstellung des Druckstücks (13) zwischen Prellschlag und Umformschlag des Druckstücks (13) gleicher Energie vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung (18, 19) ein drehbares Anschlagstück (19), das zwei Fallhöhenein­ stellungen definiert, umfaßt.