DE4446580A1 - Doppelpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelpresse zum Schmieden von runden oder kantigen stangenförmigen Werkstücken mit zwei um 90° versetzt angeordneten Paaren von hydraulisch mittels zweier Pumpenaggregate antreibbaren, gegeneinander arbeitenden Schmiedewerkzeugen.

Der Grundaufbau jeder Einheit einer Doppelpresse besteht aus zwei gegeneinander arbeitenden Zylinder-Kolben- Einheiten, die das Werkstück verformen ohne dessen Mittelachse zu verschieben, wie z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 22 21 341 beschrieben. Zwei derartige Pressen sind um 90° versetzt in der Werkstücklängsachse hintereinander angeordnet, so daß sie stabförmige Werkstücke quer zu ihrer Längsachse in zwei Ebenen verformen können.

Das gleichzeitige Verformen von Stabmaterial in zwei Ebenen quer zur Werkstücklängsachse ist grundsätzlich bei sogenannten Schmiedemaschinen bekannt. Mit Ausnahme der in DE 38 00 220 C1 beschriebenen Maschine arbeiten jedoch alle derartigen Maschinen mit vier Werkzeugen in einer Ebene. Konstruktionsbedingt sind sie in der Breite ihrer Werkzeuge oder in deren Hublänge begrenzt und können deshalb nicht mit metallurgisch günstigen Verformungswerten arbeiten.

Die Maschine nach DE 38 00 220 C1 kann zwar mit zwei in der Werkzeuglängsachse versetzt angeordneten Werkzeugpaaren arbeiten, ihre Arbeitszylinder liegen jedoch nach wie vor in einer Ebene und würden zu starken exzentrischen Kräften ausgesetzt, wenn mit den für Freiformbedingungen erforderlichen Werkzeugbreiten gearbeitet werden würde.

Aus DE 29 51 587 ist eine Schmiedemaschine bekannt, bei der die Synchronisation zweier gegeneinander arbeitender Zylinder-Kolben-Einheiten von Gelenkhebeln bewerkstelligt wird, die die Schmiedewerkzeuge über ein senkrecht zur Arbeitsachse in einer Führung gleitendes Gleitstück miteinander verbinden. Das Gleitstück wird von einem Rückholzylinder beaufschlagt, der über die Gelenkstücke die Rückführung der Schmiedewerkzeuge bewirkt. Die Funktion der Rückstellung der Schmiedewerkzeuge kann von einem weiteres Paar gegeneinander arbeitender Zylinder- Kolben-Einheiten übernommen werden, das senkrecht zu dem ersten Paar in derselben Ebene angeordnet ist. Auf diese Weise ist der synchronisierte wechselweise Antrieb der beiden Kolbenpaare gewährleistet.

Ein entscheidender Nachteil der genannten Schmiedemaschine ist, daß die mechanische Synchronisation keine Variation des Hubes der Schmiedewerkzeuge zuläßt. Dabei wären durch die Anpassung des Hubes an die abnehmende Materialstärke kürzere Stellzeiten der Kolben und damit schnelleres Schmieden und die Einsparung von Energie wünschenswert. Außerdem begrenzt die Steuerung der Zylinder-Kolben-Einheiten durch Ventile in den Hauptleitungen die Hubfrequenz.

Ein weiterer Nachteil der mechanischen Synchronisation ist der enorme Verschleiß der Führungen von Gleitstücken oder Schmiedewerkzeugen hervorgerufen durch die Kräfte, die auf die Gelenkhebel wirken und damit die Führungen mit einer Komponente senkrecht zur Arbeitsachse belasten. Eine Realisierung zweier hintereinander stehender Freiform-Pressen ist mit der beschriebenen technischen Lösung in Praxis kaum möglich.

Wenn sie mit Hydraulik-Ventilen gesteuert werden, geht bei derartigen Schmiedemaschinen sehr viel der Antriebsenergie durch die Kompression der großen Druckmittelmenge verloren, die sich nicht effektiv nutzen läßt, sondern Druckmittel und Maschine aufheizt und dadurch eine Kühlung erforderlich macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Doppelpresse bereitzustellen, welche die konstruktionsbedingten Nachteile der in DE 38 00 220 genannten Schmiedemaschine aus räumt und deren Realisierung zudem kostengünstiger ist. Darüber hinaus soll es ermöglicht werden, zwei Paare von gegeneinander arbeitenden Zylinder-Kolben-Einheiten einer Schmiedemaschine, insbesondere der erfindungsgemäßen Doppelpresse, mit individuell einstellbarem Hub und hoher Hubfrequenz zu betreiben. Dabei soll die Leistung der betreibenden Pumpenaggregate besser genutzt und die exakte Synchronisation der Schmiedewerkzeuge mit einfachen Mitteln gewährleistet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Doppelpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, wobei die beiden Paare von Schmiedewerkzeugen in zwei, in Richtung der Werkstücklängsachse hintereinander versetzt liegenden Ebenen angeordnet sind. Die Zylinder-Kolben- Einheiten der vier Schmiedewerkzeuge einer Doppelpresse, insbesondere der erfindungsgemäßen, werden wechselweise angetrieben, wobei jedes der Pumpenaggregate an seiner jeweiligen Druckseite mit einer Zylinder-Kolben-Einheit eines Schmiedewerkzeuges des einen Paares und an seiner Saugseite mit einer Zylinder-Kolben-Einheit eines Schmiedewerkzeuges des anderen Paares verbunden ist. Saug- und Druckseite wechseln mit der Umsteuerung der Förderrichtung. Die Hauptleitungen zwischen den Pumpenaggregaten und den Zylinder-Kolben-Einheiten sind frei von Ventilen und daß die Förderrichtung der Pumpenaggregate ist umkehrbar.

Die erfindungsgemäße technische Lehre hat die folgenden Vorteile:

Eine Doppelpresse in Form zweier hintereinander versetzter Freiformpressen ist im Vergleich zu den genannten Schmiedemaschinen kostengünstig herzustellen. Bei der erfindungsgemäßen Schmiedemaschine kann man herkömmliche Freiformschmiedewerkzeuge benutzen und dadurch Kosten sparen. Aufgrund der Konstruktion werden die exzentrischen Kräfte vermieden, die die Maschine belasten.

Dadurch daß die Paare der Schmiedewerkzeuge auf die genannte Weise von zwei Pumpenaggregaten antreibbar sind und der Druckmittelfluß in den Hauptleitungen nicht durch Ventile mit den erforderlichen Schaltzeiten behindert ist, wird eine wesentlich höhere Hubfrequenz der Schmiedewerkzeuge ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Steuerung bietet eine exakte Synchronisation der Bewegung der Schmiedewerkzeuge bei einer wesentlich höheren Verschleisfestigkeit. Mittels einer elektronischen Steuereinheit ist der Hub beider Paare von Schmiedewerkzeugen auf einfach Weise individuell einstellbar. Durch die individuelle Einstellung des Hubes der Schmiedewerkzeuge wird unnötiger Leerhub vermieden und somit Energie gespart.

Neben der Einstellung des individuellen Hubes ermöglichen die Drei-Wege-Ventile den Ausgleich von Verlusten des Druckmittels durch Leckagen im System.

Da die Pumpenaggregate in beiden Förderrichtungen Arbeit leisten und keinen ungenützten Rückhub mehr haben, werden zum Antrieb der Zylinder-Kolben-Einheiten weniger Pumpen und damit weniger Druckmittel benötigt. Die Pumpenkapazität verringert sich um 50%.

Außerdem bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Energie, die für die Kompression des Druckmittels aufgewendet werden muß, in nutzbare mechanische Energie umzusetzen. Dazu werden die Wellen der Pumpen mit Schwungrädern versehen, die die Energie der in der Zwischenphase als Hydraulische Motoren arbeitenden Pumpen speichern und so für den Pumpenantrieb zur Verfügung stellen. Durch die Umsetzung der Energie heizt sich das Druckmittel kaum auf. Die Schmiedemaschine kommt ohne eine zusätzliche Kühlung aus.

Die elektronische Steuerung ermöglicht durch das Abschalten eines Pumpenaggregates, jeweils ein Schmiedewerkzeug eines Paares an das Schmiedestück anzulegen und festzusetzen, während das jeweils andere Werkzeugpaar von dem Anderen Pumpenaggregat betrieben mit schneller Schmiedefolge arbeiten kann.

Durch die Verwendung von Pumpen, die in ihrer Förderleistung einstellbarer und in ihrer Förderrichtung umkehrbarer sind, ist es möglich, die Hubumkehr schnell und schockfrei mit einer sinusförmigen Werkzeugbewegung durchzuführen, während längere Arbeitshübe mit jeweils Haltephasen in der maximalen Förderstellung der Pumpen ausgeführt werden. Druckspitzen an den Umkehrpunkten, wie sie bei herkömmlich arbeitenden Pumpen mit Ventilsteuerung auftreten können, werden vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 Die Doppelpresse.

Fig. 2 Der Antrieb der Doppelpresse.

Das erste Paar I von Schmiedewerkzeugen A1 und A2 wird betrieben von zwei Zylinder-Kolben-Einheiten 1 und 3. Das zweite Paar II von Schmiedewerkzeugen B1 und B2 wird betrieben von zwei weiteren Zylinder-Kolben-Einheiten 2 und 4. Die Paare I und II der Schmiedewerkzeuge liegen um 90° versetzt in zwei Ebenen. Sie bearbeiten das Werkstück 35.

Die Zylinder-Kolben-Einheiten 1 und 2 werden über die Hauptleitungen 21 und 22 von dem Pumpenaggregat 5 mit Druckmittel versorgt. Die eine Hauptleitung 21 ist an die Druckseite der Pumpe 5, die andere Hauptleitung 22 an die Saugseite der Pumpe 5 angeschlossen. Saug- und Druckseite wechseln mit der Umsteuerung der Förderrichtung. Auf die gleiche Weise werden die Zylinder-Kolben-Einheiten 3 und 4 über die Hauptleitungen 23 und 24 von dem Pumpenaggregat 6 mit Druckmittel versorgt. Die Hauptleitungen 21, 22, 23 und 24 sind zwischen den Pumpen 5 und 6 und den daran angeschlossenen Zylinder-Kolben- Einheiten 1, 2, 3 und 4 frei von Ventilen.

Die Pumpenaggregate 5 und 6 umfassen mindestens eine, in einer vorteilhaften Ausführung mehrere parallel geschaltete Pumpen, insbesondere Radialkolbenpumpen, deren Fördermenge stufenlos regelbar ist, und deren Förderrichtung umkehrbar ist. Radialkolbenpumpen zeichnen sich durch ihre schnellen Stellzeiten und ihre gute Regelbarkeit aus. Es können statt dessen auch Axialkolben- oder Schwenkscheibenpumpen verwendet werden.

Die Rückzugsräume der Zylinder der Pumpenaggregate 1 und 2 sind ebenso wie die der Pumpenaggregate 3 und 4 mit den gasdruckbeaufschlagten Flüssigkeits-Speichern 7 bzw. 8 verbunden, die einen konstanten Druck in den Rückzugsräumen aufrecht halten, der die Rückbewegung der jeweiligen Kolben unterstützt.

Die Kolben der Zylinder-Kolben-Einheiten 1 und 2 folgen in ihren Bewegungsrichtungen und in den Arbeitsgeschwindigkeiten der Aussteuerung des Pumpenaggregates 5. Fördert das Pumpenaggregat nach rechts, wird aus dem Zylinder 1 Druckmittel abgesaugt, der Kolben bewegt sich in der dargestellten Pfeilrichtung nach außen, der Kolben des Zylinders 2 in Pfeilrichtung nach innen. Die Hubbewegungen können dabei in bekannter Weise durch Meßeinrichtungen 31, 32, 33, 34 erfaßt werden, die an den Schmiedewerkzeugen befestigt sind. Die Signale dieser Meßeinrichtungen können auch zur rhythmischen Umsteuerung benutzt werden.

Um bei Überlastung die Sicherheit der Pumpenaggregate gewährleisten zu können, sind an den Hauptleitungen 21, 22, 23 und 24 die Sicherheitsventile 25, 26, 27 und 28 vorgesehen.

Über die Rückschlagventile 17, 18, 19 und 20, die sich ebenfalls in den Hauptleitungen 21, 22, 23 und 24 befinden, sind die Hauptleitungen an einen Kreis mit einer Fülleitung 29 angeschlossen, der von einer durch ein Vorspannventil 16 vorgespannte Pumpe 15 gespeist wird. Durch diesen getrennten Kreislauf wird automatisch Druckmittel nachgeführt, wenn die Sicherheitsventile ansprechen oder wenn in den Hauptleitungen 21, 22, 23 und 24 ein Vakuum entsteht durch das die Pumpenaggregate 5 oder 6 gefährdet würden.

Die Kolbenflächen der Zylinderpaare sind normalerweise gleich groß, so daß in beiden Richtungen gleiche Hublängen und Hubgeschwindigkeiten entstehen. Um trotzdem z. B. beim Schmieden rechteckiger Stangen unterschiedliche Hubendlagen erreichen zu können, sind an den Druckleitungen 21, 22, 23 und 24 Zuleitungen über die Drei-Wege-Ventile 14, 11, 12 und 13 vorgesehen, die es ermöglichen das Flüssigkeitsvolumen in den Zylindern und damit die Kolbenendlagen zu verändern. Die Drei-Wege­ Ventile 11, 12, 13, und 14 an einen Kreis mit einer Steuerleitung 30 angeschlossen, der von einer Pumpe 9 mit einem Vorspannventil 10 gespeist wird.

Gesteuert von einem Schmiedeprogramm werden die Drei- Wege-Ventile 14, 11, 12 oder 13 bei Stillstand oder drucklosem Zustand der Hauptleitungen geöffnet, so daß Druckmittel einströmen oder abfließen kann. Bei der gegenläufigen Bewegung der Zylinder-Kolben-Einheiten 1 und 2 kann beispielsweise während sich der Kolben der Einheit 1 in Pfeilrichtung zurück bewegt das Drei-Wege­ Ventil 14 mit dem Tank verbunden werden, um den Hub des Kolbens der Einheit 1 weiter nach außen zu verlagern. In umgekehrtem Sinn werden die Drei-Wege-Ventile mit der Pumpe 9 verbunden, um den Hub nach innen zu verlagern.

Die Steuerung der Pumpenaggregate 5 und 6 und der Drei- Wege-Ventile 11, 12, 13 und 14, sowie die Auswertung der Signale, die von den Meßeinrichtungen kommen, gewährleistet eine elektronische Rechenanlage.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Zylinder-Kolben-Einheiten 2 und 4 zu einer Einheit zusammengefaßt, die gleichzeitig von den Pumpenaggregaten 5 und 6 versorgt wird. So entsteht eine Doppelpresse mit drei Zylinder-Kolben-Einheiten, mit der vorteilhafterweise Brammen geschmiedet auf einem Amboß werden können. Dabei preßt die eine Zylinder-Kolben- Einheit mit doppelter Stärke von oben, während die beiden anderen Zylinder-Kolben-Einheiten von den Seiten pressen.

Claims (13)

1. Doppelpresse zum Schmieden von runden oder kantigen stangenförmigen Werkstücken mit zwei um 90° versetzt angeordneten Pressen, die jeweils ein Paar von hydraulisch mittels Pumpenaggregaten (5, 6) antreibbaren, gegeneinander arbeitenden Schmiedewerkzeugen (A1, A2, B1, B2) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Pressen mit ihren Zylinder-Kolben-Einheiten (1, 3, 2, 4) und ihren Schmiedewerkzeugen (A1, A2, B1, B2) in zwei, in Richtung der Werkstücklängsachse hintereinander versetzt liegenden Ebenen angeordnet sind.

2. Doppelpresse zum Schmieden von runden oder kantigen stangenförmigen Werkstücken mit zwei um 90° versetzt angeordneten Pressen, die jeweils ein Paar von hydraulisch mittels Pumpenaggregaten (5, 6) antreibbaren, gegeneinander arbeitenden Schmiedewerkzeugen (A1, A2, B1, B2) aufweisen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Paare (I, II) der Schmiedewerkzeuge wechselweise angetrieben werden, wobei jedes der Pumpenaggregate (5, 6) an seiner jeweiligen Druckseite mit jeweils einer Zylinder-Kolben-Einheit (1, 3) eines Schmiedewerkzeuges (A1, A2) des einen Paares (I) und an seiner Saugseite mit jeweils einer Zylinder- Kolben-Einheit (2, 4) eines Schmiedewerkzeuges (B1, B2) des anderen Paares (II) verbunden ist,
• - daß die Hauptleitungen (21, 22, 23, 24) zwischen den Pumpenaggregaten (5, 6) und den Zylinder-Kolben- Einheiten (1, 2, 3, 4) frei von Ventilen sind und
• - daß die Förderrichtung der Pumpenaggregate (5, 6) umkehrbar ist.

3. Doppelpresse nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermenge der Pumpenaggregate (5, 6) einstellbar ist.

4. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenaggregate (5, 6) mehrere parallel geschaltete Pumpen, insbesondere Radialkolbenpumpen, umfassen.

5. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugsräume der Zylinder der Pumpenaggregate (1, 2, 3, 4) mit gasdruckbeaufschlagten Flüssigkeits- Speichern (7, 8) verbunden sind.

6. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schmiedewerkzeugen (A1, A2, B1, B2) Sensoren (31, 32, 33, 34) angebracht sind, die den Hub der Kolben erfassen.

7. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitungen (21, 22, 23, 24) mit Sicherheitsventilen (25, 26, 27, 28) verbunden sind.

8. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitungen (21, 22, 23, 24) mit Rückschlagventilen (17, 18, 19, 20) in Sperrichtung verbunden sind.

9. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (17, 18, 19, 20) über eine Fülleitung (29) mit einer durch das Vorspannventil (16) vorgespannten Pumpe (15) verbunden sind.

10. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitungen (21, 22, 23, 24) mit steuerbaren Drei- Wege-Ventilen (14, 11, 12, 13), insbesondere Servoventilen, verbunden sind.

11. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drei-Wege­ Ventile (11, 12, 13, 14) über eine Steuerleitung (30) mit einer durch das Vorspannventil (10) vorgespannten Pumpe (9) verbunden sind.

12. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenaggregate (5, 6) und die Drei-Wege-Ventile (11, 12, 13, 14) elektronisch steuerbar sind.

13. Doppelpresse nach einem der genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder- Kolben-Einheiten eines Paares von Schmiedewerkzeugen zu einer Zylinder-Kolbeneinheit zusammengefaßt werden, die mit ihrem Schmiedewerkzeug gegen einen Amboß arbeitet.