DE60111246T2

DE60111246T2 - Schlagschmiedemaschine und verfahren zum formen eines gegenstandes

Info

Publication number: DE60111246T2
Application number: DE60111246T
Authority: DE
Inventors: Hakan Olsson
Original assignee: Morphic Technologies AB
Current assignee: Morphic Technologies AB
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: US20030167938A1; EP1318882A1; EP1318882B1; US20050189672A1; SE0003279D0; ATE296695T1; ES2243533T3; DE60111246D1; SE522259C2; WO2002022289A1; SE0003279L; US7368075B2; AU2001280414A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Schlagschmiedemaschine zum Formen eines Gegenstands mit gewünschter Form aus einem formbaren Werkstoff durch Schlagschmieden in einem Formgebungsverfahren, wobei die Schlagschmiedemaschine einen Maschinensockel, eine obere Einheit, welche eine Schlagschmiedeeinheit mit einem oberen Stempel und einem oberen Stanzer umfasst, eine untere Einheit, welche entweder eine untere Schlagschmiedeeinheit, welche eine Gegenschlag-Vorrichtung umfasst, oder einen stationären Amboss umfasst, und eine mittlere Einheit zwischen der oberen und unteren Einheit umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bilden eines Gegenstands aus formbarem Arbeitsmaterial einer derartigen Maschine.
STAND DER TECHNIK
Schlagschmiedemaschinen zum Arbeiten durch die Anwendung hoher kinetischer Energie sind in erster Linie Maschinen zum Bearbeiten von Metall, so wie Schneiden, Stanzen und plastisches Formen von Pulverkomponenten, Pulververdichtung und ähnlicher Tätigkeiten, wobei die Geschwindigkeit des Stempels, der aus einem Presskolben besteht, im Wesentlichen höher als in herkömmlichen Pressen ist. Auch polymere und keramische Arbeitsmaterialien können vorgesehen sein, wie auch verschiedene Verbundwerkstoffe von Metallen, Polymeren und keramischen Materialien. Das Arbeitsprinzip beruht auf der Entwicklung einer sehr hohen kinetischen Energie von kurzer Dauer, anstatt einer hohen statischen Druckkraft von langer Dauer. Die dynamischen Kräfte von kurzer Dauer, die bei dem Stempelaufprall erzeugt werden und in Schlagschmiedemaschinen des Standes der Technik ungefähr in dem System mittels Sockel und Fundament vorgesehen sind, können mehrere tausendmal größer als in herkömmlichen Pressen sein und implizieren, dass beträchtliche Beträge an Energie in Sockeln und Fundamenten verloren gehen, anstatt dass sie für effektive Arbeit in optimaler Weise genutzt werden. Um große Kraftimpulse zu absorbieren, sind Schlagschmiedemaschinen des Standes der Technik mit sehr starken und schweren Sockeln und Fundamenten gemäß dem Prinzip ausgestattet, die in Verbindung mit herkömmlichen Pressen üblich sind. Die Belastung aller Gelenkstücke wird daher sehr groß, wie auch auf empfindliche Komponenten, z.B. elektronische Komponenten zum Steuern jener hydraulischen Ventile, die üblicherweise Teile der Schlagschmiedemaschinen bilden, die ein großes Störungsrisiko darstellen können. Große, unhandliche Sockel verursachen auch Probleme in Verbindung mit der Wartung, Wechsel einer Geräteeinheit oder von Geräteeinsätzen in die Geräteeinheit, Wechseln der Höhe der Schlageinheit über der Geräteeinheit, etc.
Die WO 99/51426 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen fester Gegenstände aus losem Feststoff Ein Einsatzstoff kann durch Belasten einer Masse losen Feststoffes in eines Hohlraums einer Matrize zwischen gegenüberliegenden ersten und zweiten Matrizenstanzern in der Form eines oberen Matrizenstanzers und eines unteren Matrizenstanzers gebildet werden. Die gegenüberliegenden Matrizenstanzer werden gegenüber der Belastung innerhalb des Hohlraums vorbelastet und erste und zweite zylindrische wechselseitige Schlagkräfte werden gleichzeitig auf die ersten und jeweiligen zweiten Matrizenstanzer, während die Matrize fixiert gehalten wird, entlang der linearen Richtung angewandt.
Die DE-U-296 23 943 offenbart eine Kaltpressvorrichtung, die eine fixierte Matrize aufweist, in welcher ein Arbeitsstück durch einen Stempel gepresst werden kann. Die Vorrichtung umfasst mehrere Arbeitsplätze und Matrizen, die auf einem rotierbaren Tisch angeordnet sind.
Die DE-A-38 27 769 offenbart eine Presse zum Pressen insbesondere von keramischen Fliesen aus einem pulverisiertem Material. Die Presse umfasst einen Presssockel, einen oberen und unteren Pressstempel und Matrizen. Federmittel werden verwendet, um Vibrationen entgegenzuwirken.
Ein weiteres Problem bei bekannten Schlagschmiedemaschinen dieses Typs ist, dass sie eine vergleichbar niedrige Herstellungskapazität aufweisen. Dies ist im Grunde auf die Schwerfälligkeit der Maschinen zurückzuführen, was es schwierig macht, die Maschine mit Vorrichtungen bereitzustellen, die eine rationelle Herstellung möglich machen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein erstes Ziel der Erfindung, sich dem zuletzt erwähnten Problem zuzuwenden und dieses zu lösen, d.h. eine Maschine bereitzustellen, die eine rationelle Herstellung von Gegenständen mit gewünschter Form von einem formbaren Arbeitsmaterial erlaubt.
Dieses und weitere Ziele können darin erreicht werden, dass die Haupteinheit einen oder mehrere Träger umfasst, die eine oder eine Vielzahl identisch gleicher Werkzeugeinheiten enthält und trägt, wobei jede dieser eine Matrize umfasst, die eine Formhöhlung für das Arbeitsmaterial, welches geformt werden soll, aufweist, wobei die Träger mindestens einen Träger beinhalten, der während des Formvorgangs stationär ist und welcher mindestens eine derartige Geräteeinheit enthält; dass Bewegungsvorrichtungen bereitgestellt werden, um den Träger oder Träger in einer horizontalen Ebene zum Positionieren der Werkzeugeinheiten in unterschiedlichen Funktionsstationen zu indizieren; dass die Funktionsstationen eine Formstation umfassen, in welcher die Matrize koaxial mit dem oberen Stanzer ist, und mindestens eine weitere Station, die entweder ein Station zum Füllen einer Formhöhlung in der Matrize mit dem Arbeitsmaterial ist, das zu dem Gegenstand mit der gewünschten Form in der Formstation geformt werden soll, oder eine Station zum Ausstoßen des geformten Gegenstands aus der Matrize; dass die entgegenwirkende Vorrichtung oder der Amboss unter dem Träger in dem Bereich der Formstation bereitgestellt wird; dass die kinetischen Energien der beweglichen Massen während des Formvorgangs, der einen einfachen Schlag des oberen Stempels umfasst, im Wesentlichen auf das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung transferiert wird und so groß sind, dass das Arbeitsmaterial vorgeweicht (plasticised) wird und herausfließt, um alle Teile der Formhöhlung zu füllen, wenn die Stanzer maximal angenähert werden, um den Gegenstand mit der gewünschten Form zu bilden; und dass die entgegenwirkende Vorrichtung der unteren Einheit oder der stationäre Amboss in dem Bereich der Formstation unter dem Träger bereitgestellt wird, der während des Formvorgangs stationär ist. Das Formmaterial kann z.B. aus einem Pulver oder einem oder mehrerer vollständiger oder nicht vollständiger oder poröser Mittel des Metalls an erster Stelle oder möglicherweise polymeren oder keramischen Materials oder aus verschiedenen Verbundwerkstoffen metallischer, polymerer oder keramischer Materialien bestehen.
Unter weiteren Aspekten der Erfindung, kann erwähnt werden, dass die Erfindung danach strebt, einen oder mehrere der folgenden Vorteile zu erreichen:

– im Wesentlichen den Träger der Haupteinheit, der während dem Formvorgang stationär ist, von Schlagkräften bei dem Formvorgang und von Schockwellen von dem Schlag zu isolieren, wobei der Träger ausgeführt ist, um leicht zu sein und keine große mechanische Kraft zu benötigen,
– Schockwellen von dem Schlag mittels des Maschinensockels entgegenzuwirken, die es ihrerseits ermöglicht, einen leichten Träger in der Haupteinheit zu verwenden und schwere Fundamente zu vermeiden, die gemäß dem Stand der Technik das Ziel des Absorbierens von Schockwellen hatten,
– die Gesamtmasse der Maschine im Vergleich mit bekannten vergleichbaren Schlagschmiedemaschinen zu verringern, wobei die Verringerung der Größen der Schlageinheit oder Schlageinheiten beinhaltet ist, zur gleichen Zeit, wie geringere Schlaggeschwindigkeiten verwendet werden können, um die gewünschte Arbeits- und hohe Produktionskapazität zu erzielen,
– bereitzustellen, dass die kinetische Energie der Stempel im Wesentlichen für effektive Arbeit in Verbindung mit der Bearbeitung eines Arbeitsmaterials verwendet werden kann, anstatt in Geräten und Hilfsausstattung verloren zu gehen, so wie in dem Träger der Haupteinheit und im Sockel und Fundament, die ihrerseits verbesserte Möglichkeiten schaffen können, um Materialien zu bearbeiten und/oder zu formen, die vorher nicht möglich zu einem bestimmten Grad zu bearbeiten und/oder zu formen waren,
– es möglich zu machen, Metallpulver oder andere formbare Pulver zu verdichten, wie keramische Pulver oder Verbundwerkstoffpulver, die hauptsächlich aus Metall, keramischen und/oder polymeren Pulvern bestehen, zu einer größeren und gleichförmigeren Dichte, als dies mittels dem Stand der Technik möglich gewesen ist, aufgrund von Energieverlusten in Geräten und Hilfsausrüstung,
– eine leichte und rasche Anpassung des Abstandes der Schlageinheit oder der jeweiligen Schlageinheiten oberhalb und unter der jeweiligen Haupteinheit zu ermöglichen,
– es zu ermöglichen, die Schlageinheiten oder Schlageinheit und die jeweilige Gegenschlag-Vorrichtung, so dass Schockwellen überlagert werden, was den Effekt beweglicher Einheiten auf das Arbeitsmaterial fördert, und
– es zu ermöglichen, verdichtete Gegenstände in der Maschine mit gewünschter Form aus Metallpulver herzustellen, im Wesentlichen ohne kommunizierender Poren (communicating pores) und mit einer derartigen Stärke, dass sie aus ihrer Formhöhlung herausgestoßen werden können, ohne beschädigt zu werden und in einen Ofen befördert werden, um in einer nachfolgenden Behandlung auf Sintertemperatur erhitzt zu werden, wo die Pulverkörnungen, die aufgrund ihrer Form in der Maschine aufgeweicht und verändert worden sind, zusammengeschweißt (sintern, sich vereinigen), um einen sehr dichten Gegenstand mit hoher Stärke zu erreichen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, umfasst die Schlagschmiedemaschine einen obere Schlageinheit mit einem oberen Stempel, eine untere Schlageinheit mit einem unteren Stempel und einen unteren Stanzer, die zusammen mit dem oberen Stanzer und der Matrize, die ein Durchgangsloch aufweist, die Formhöhlung für das Arbeitsmaterial definieren. Es ist ein charakteristisches Merkmal der Funktionsweise der Maschine gemäß dieser ersten Ausführungsform, dass der obere Stempel und der untere Stempel veranlasst werden, einen einfachen Schlag mit einer derartigen Geschwindigkeit gegen einen oberen Schlagkörper auszuführen, der mit dem oberen Stanzer integriert ist oder gegen diesen gedrückt wird, und gegen den jeweiligen unteren Schlagkörper, wobei der untere Schlagkörper mit dem unteren Stanzer integriert ist oder dagegen gedrückt wird, dass jene Massen, die sich nach unten bewegen, wobei der obere Stanzer beinhaltet ist, eine nach unten gerichtete Geschwindigkeit v₁ erreichen werden und jene Massen, die sich nach oben bewegen, wobei der untere Stanzer beinhaltet ist, eine nach oben gerichtete Geschwindigkeit v₂ erreichen werden, wobei die beweglichen Elemente derartige Massen aufweisen und die Geschwindigkeiten so hoch sind, dass die Impulse der nach unten beweglichen Massen und der nach oben beweglichen Massen im Wesentlichen gleich werden, d.h. so dass die folgende Bedingung angewendet wird: m1 × v1 ~ m2 × v2 wobei m₁ die Gesamtmasse der Massen ist, die sich nach unten bewegen und m₂ die Gesamtmasse der Massen ist, die sich nach oben bei dem Schlag bewegt;
dass die kinetischen Energien der beweglichen Massen, d.h. m₁v₁ ²/2 und jeweils m₂v₂ ²/2 im Wesentlichen an das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung übertragen werden und so groß sind, dass das Arbeitsmaterial aufgeweicht wird und herausfließt, um alle Teile der Formhöhlung zu füllen, wenn die Stanzer einander maximal genähert werden, für die Bildung des Gegenstandes mit gewünschter Form; und dass die Matrize im Wesentlichen stationär während dem Schlag ist. Weitere Aspekte dieser Ausführung werden in der Schwedischen Patentanmeldung Nr. 516 734 offenbart.
Gemäß einer zweiten vorgesehenen Ausführungsform, umfasst die untere Einheit eine Gegenwirkungs-Vorrichtung in der Form einer Ambossanordnung, wobei die Vorrichtung einen Amboss und eine Geräteeinheit mit Gerät und zu bearbeitendem Gegenstand enthält, wobei Elemente bereitgestellt werden, um die Ambossanordnung nach oben in Richtung des Stempels zu bewegen, welcher in der oberen Einheit beinhaltet ist und sich nach unten während des Formvorgangs bewegt, um den Stempel zu treffen, wenn die Ambossanordnung bewegt wird, gleichzeitig mit dem Stempel, der nach unten bewegt wird.
Gemäß einer dritten Ausführungsform, die mit der ersten oder zweiten Ausführungsform kombiniert werden kann, oder mit einem stationären Amboss unter der Haupteinheit in dem Bereich der ersten Formstation, wird/werden die obere Schlageinheit und die untere Schlageinheit, oder die jeweilige obere Schlageinheit, in dem Fall, wenn ein beweglicher oder stationärer Amboss unter der Haupteinheit bereitgestellt wird, mittels Schockabsorbern unterdrückt, zusätzlich dazu werden Hebevorrichtungen bereitgestellt, um justierbar die Schlageinheiten oder die jeweilige Schlageinheit anzuheben oder zu senken.
Weitere charakteristische Merkmale und Aspekte der Erfindung werden aus den beigefügten Patentansprüchen, der genauen Beschreibung der Erfindung und davon, was in den vorhergehend erwähnten schwedischen Patentanmeldungen offenbart ist, auf die in der vorliegenden Patentanmeldung Bezug genommen worden ist, offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden genauen Beschreibung der Erfindung, werden zwei bevorzugte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen
1 eine perspektivische Ansicht einer Schlagschmiedemaschine gemäß erster Ausführungsform ist, wobei eine Formstation dem Betrachter zugewandt ist;
2 zeigt die gleiche Schlagschmiedemaschine in einer Perspektivansicht von der gegenüberliegenden Richtung;
3 ist eine perspektivische Ansicht in die gleiche Richtung wie 1, die die Schlageinheiten und die Haupteinheit der Schlagschmiedemaschine mit ihren unterschiedlichen Funktionsstationen mit Hilfsausstattung und Bewegungselement der Einheiten zeigt;
4 zeigt die Einheiten, Ausstattungskomponenten und Bewegungselemente gemäß 3 in einer perspektivischen Ansicht in die gegenüberliegende Richtung;
5 ist eine Ansicht in ungefähr die gleiche Richtung wie in 1, die einen Maschinensockel zeigt, der in der Maschine beinhaltet ist;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die fünf Geräteeinheiten zeigt, die durch die Haupteinheit in der Maschine getragen werden;
7 zeigt eine Geräteeinheit im Querschnitt in einer Ansicht entlang der Linie VII-VII in 6;
8A und 8B zeigen Teile einer oberen und einer unteren Schlageinheit und einen Abschnitt einer Geräteeinheit in der Formstation in zwei unterschiedlichen Augenblicken vor dem Formvorgang;
9 zeigt eine Geräteeinheit im Querschnitt in einer weiteren der Formstationen;
10 zeigt die Haupteinheit mit dem Träger und ihrer Hilfsausrüstung in einer Ansicht von oben;
11 zeigt die Geräteeinheit im Querschnitt in noch einer weiteren der Funktionsstationen;
12 und 13 zeigen einen Entwurf einer Schlagschmiedemaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Perspektivansichten, wobei die Schlagschmiedemaschine einen oberen Stempel über der Haupteinheit und ein Gegenschlag-Element in der Form eines beweglichen Ambosses unter der Haupteinheit umfasst;
14 zeigt die Maschine gemäß 12 und 13 im Querschnitt und einen hydraulischen Schaltkreis zum Anheben des Ambosses;
15 ist eine Ansicht entlang der Linie XV-XV in 14; und
16 ist eine Ansicht entlang der Linie XVI-XVI in 15 in einem größerem Maßstab.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform gemäß 1–11
Mit Bezug auf die 1 und 2 wird eine Schlagschmiedemaschine im Allgemeinen mit 1 bezeichnet. Ihre Hauptteile, 3 und 4, bestehen aus einer oberen Schlageinheit 2, einer unteren Schlageinheit 3, einer Haupteinheit 4, umfassend einen Drehtisch 30, der in einer horizontalen Ebene rotiert werden kann, Bewegungselemente 7 für den Drehtisch 30 und einen Sockel, 5.
Der Sockel 6 besteht aus einer starken Stahlplatte 100, die vier Beine 101 aufweist, die mit einem Fundament 5 verankert sind, zwei Paar Stützen 102a, 102b; und 103a, 103b, die sich nach oben von der Platte 100 erstrecken, vier vertikale Stäbe – Führungen – die vertikal nach oben von den Stützen 102, 103 fortlaufen, einen Block 105 auf der Platte 100 und eine rohrförmige Stütze 106 auf dem Block 105.
Der Drehtisch 30, der konzentrisch mit der Stütze 106 ist, ruht auf der Stütze 106 mittels nicht dargestellter Axiallager und kann mittels eines Rotationsschafts 108 um ein vertikales Rotationszentrum mittels der Bewegungselemente 7 unter der Platte 100 rotiert werden, wobei der Schaft sich rotierbar durch die Platte 100, den Block 105 und die rohrförmige Stütze 106 erstreckt. Der Drehtisch 30 wird auch lateral durch eine rechteckige, horizontale Platte 109 getragen, die stationär zwischen den Stützen 102a und 103a auf einer Seite und zwischen den Stützen 102b und 103b auf der anderen Seite montiert. Vom Drehtisch 30 kann somit gesagt werden, dass er radial in der Platte 109 gelagert ist. Ein passendes Material für den Drehtisch 30 ist Aluminium oder irgendein anderes leichtes Metall oder eine Leichtmetalllegierung, oder irgend ein anderes Leichtmaterial, z.B. ein Polymer, ein Verbundwerkstoffmaterial, das den Tisch von einer leichten Konstruktion macht.
Der Drehtisch 30 enthält und trägt eine Anzahl identischer Geräteeinheiten 32, die eben bei gleichem Abstand von dem Rotationszentrum 107 des Tisches verteilt sind, d.h. mit einer Indizierung von 72°. Die Geräteeinheiten 32 können durch schrittweises Drehen – Indizieren – des Drehtisches 30 im Uhrzeigersinn mit Bezug auf 1, gewünschte, indizierte Positionen in fünf Funktionsstationen annehmen, die bezüglich einer bevorzugten Ausführungsform aus den folgenden Stationen bestehen:
I eine Füllstation
II eine Formstation
III eine Pressstempel-Herabfahrstation
IV eine Ausstoß-Station, und
V eine erneute Justierungs-Station
Hydraulische Vorrichtungen in den unterschiedlichen Einheiten der Schlagschmiedemaschine 1, wobei hydraulische Vorrichtungen in den fünf Funktionsstationen beinhaltet sind, werden mit Druckflüssigkeit von dem Block 105 bereitgestellt, der ein hydraulisches Zentrum zum Verteilen der hydraulischen Flüssigkeit ist. In dem Block 105 gibt es einen Hauptverteilungskanal 150 von einer Pumpe und einen Hauptkanal 151, der mit einem Tank oder Akkumulator verbunden ist. Hauptleitungen zu und von den Hauptkanälen 150 und 151 für die obere und untere Schlageinheit 2 und 3 und zu der Haupteinheit 4 sind schematisch in der Form der Leitungen 152, 153, 154 und 155 dargestellt, die zu den Stützen 103a und 103b führen und mittels der Stützen weiter zu den unterschiedlichen Einheiten. Die Pressstempel-Herabfahrstation III wird mittels der Leitungen 156 und 157, die Ausstoß-Station mittels der Leitungen 158 und 159, die erneute Justierungs-Station V mittels der Leitungen 160, 161 und die Füllstation mittels der Leitungen 162 und 163 bereitgestellt. Die Bewegungselemente 7 werden mittels der Leitungen 164–167 bereitgestellt.
Damit die Geräteeinheiten 32 mit einer sehr großen Genauigkeit in den Funktionsstationen indiziert werden sollen, was insbesondere wichtig ist, so weit die Formstation II betroffen ist, werden fünf Aussparungen 115 bereitgestellt, 10, die keilförmig in einem horizontalen Abschnitt sind, in dem Bereich des Randes des Drehtisches 30; eine Aussparung vor jeder Geräteeinheit 32. In dem Bereich der Formstation II wird eine keilförmige Vorrichtung 116 in der Platte 109 bereitgestellt. Die Vorrichtung 116 kann in die keilförmige Aussparung 115 mittels einer schematisch nicht dargestellten Bewegungsvorrichtung 117 bewegt werden, die z.B. aus einem hydraulischen Kolben besteht. Weiter werden zweite Aussparungen 118 benachbart zu jedem der keilförmigen Aussparungen 115 bereitgestellt, um einen Sperrbolzen 119 aufzunehmen, der in der Ausstoßstation IV in die zweiten Aussparungen 118 von einer aufliegenden Position in der Platte 109 mittels einer zweiten Bewegungsvorrichtung gebracht werden kann, z.B. ein hydraulischer Kolben 120. Weiter gibt es eine dritte Aussparung 121, die zwischen den keilförmigen Aussparungen 115 und den zweiten Aussparungen 118 bereitgestellt wird. Diese dritten Aussparungen sind ausgeführt, um einen Sperrbolzen 122 in dem Bereich zwischen den fünften und ersten Formstationen aufzunehmen. In einer Weise, die den Bereitstellungen für die Befestigungsteile 115 und 119 entspricht, wird eine dritte Bewegungsvorrichtung 123 in der Platte 109 für das bolzenförmige Sperrelement 122 bereitgestellt. Da der Drehtisch 30 seine indizierenden Bewegung um das Rotationszentrum 107 des Tisches ausführt, werden alle Befestigungs- und Sperrvorrichtungen 116, 119 und 122 in ihre ruhenden Positionen in der Platte 109 zurückgezogen.
Die Bewegungselemente 7 für die Rotation des Drehtisches 30 werden unter der Platte 100 bereitgestellt. Die Bewegungselemente 7 gemäß der Ausführungsform sind von einer Art, die per se bekannt ist und umfasst ein Paar hydraulischer Zylinder 130, die an der Bodenseite der Platte 100 angebracht sind, wobei die hydraulischen Zylinder Kolbenstangen 131 aufweisen, die bereitgestellt werden, um eine äußere Hülse 133 ungefähr 72° um das Rotationszentrum 107 des Drehtisches mittels geschwenkter Verbindungen 132 bei jedem Schlag den die Kolbenstangen 131 ausführen mittels der hydraulischen Zylinder 130 zu rotieren. Die äußere Hülse 133 wird in einer bekannten Art mit Rillen bereitgestellt, mit einer Lücke zwischen den Rillen. Eine Zwischenhülse, die nicht dargestellt ist, kann vertikal manövriert werden, um die gerillte äußere Hülse in und aus einem Eingreifen mit den Rillen des Rotationsschaftes 108 in dem unteren Ende davon in dem Bereich der Bewegungselemente 7 zu bringen. Mittels Bewegungselementen 7 dieser Art können große Drehkräfte erzeugt werden, die für das Indizieren des Drehtisches 30 benötigt werden.
Die obere Schlageinheit 2, 3 und 4, umfasst ein Joch 10, welches mittels eines Paar von Kolbenstangen 8 mittels eines Paares oberer hydraulischer Hebezylinder 12 angehoben und abgesenkt können, die dazwischen bereitgestellt werden und betriebssicher an den Stützen 102a und 103a und jeweils 102b und 103b angebracht sind. Das Joch 10, in den Enden davon, weist ein Paar von Seitenarmen 11 auf, die in zwei entgegengesetzte Richtungen abgewinkelt sind und durchgehende, vertikale Bohrungen, die die Führungen 104 abgleichen, die sich nach oben von den vier Stützen 102a–103b erstrecken. Die Führungen 104 führen das Joch 10 und somit die gesamte obere Schlageinheit 2. Für das Erreichen einer guten lateralen Stabilität der Schlageinheit weisen jedoch auch die Stützen 102a–103b, die die oberen hydraulischen Zylinder 12 sichern, eine große Wichtigkeit auf.
Das Joch 10 trägt einen oberen, hydraulischen Schlagzylinder 13, welcher mit dem Joch vereinigt ist, wobei der Schlagzylinder einen oberen Stempel in der Form eines Schlagkolbens 14 aufweist. Ein mit 15 bezeichneter Schlagkörper ist in einem oberen Schlagkörperzylinder 16 beweglich. Ein oberer Stanzer 17 ist ersetzbar vereinigt mit dem Schlagkörper 15. Der obere Schlagkörperzylinder 16 ist mit dem oberen Schlagzylinder 13 gesichert.
Die untere Schlageinheit 3 umfasst ein unteres Joch 20, welches in einem Paar von Kolbenstangen 9 aufgehängt ist, die mittels eines Paares unterer hydraulischer Hebezylinder 22 angehoben oder abgesenkt werden können, die auf die gleiche Weise wie die oberen Hebezylinder 12 zwischen den Sockelstützen 102a und 103a bereitgestellt werden; und zwischen den jeweiligen Stützen 102b und 103b, und betriebssicher mit den Stützen vereinigt sind. Das Joch 20 kontaktiert die inneren Seiten der Stützen 102a und 103a und die jeweiligen Stützen 102b und 103b können gegen die Seiten gleiten, was zu einer gewünschten lateralen Stabilität auch von der unteren Schlageinheit 3 führt. Das Joch 20 trägt einen unteren hydraulischen Schlagzylinder 23, welcher mit dem Joch vereinigt ist, wobei der Schlagzylinder einen unteren Stempel in der Form eines Schlagkolbens 24 enthält. Ein unterer Schlagkörper, der mit 25 bezeichnet ist, ist in einem unteren Schlagkörperzylinder 26 beweglich, welcher an dem Schlagzylinder 23 gesichert ist.
Wie bereits erwähnt worden ist, enthält und trägt der Drehtisch 30 fünf identische Geräteeinheiten 32. Eine solche Einheit gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist im Detail in den 6, 7, 9 und 11 dargestellt. Die 7 zeigt die Geräteeinheit, wie sie in der erneuten Justierungsstation V nach dem erneuten Justieren in der Station I vor dem Bereitstellen des Arbeitsmaterial gemäß einer Betriebsart der Maschine 1 erscheint. In 9 ist die Geräteeinheit in der Pressstempel-Herabfahrstation III dargestellt, und 11 zeigt die Geräteeinheit in der Ausstoß-Station IV nach dem Ausstoßen eines geformten Gegenstandes.
Die Hauptteile der Geräteeinheiten 32 umfassen einen unteren rohrförmigen Stanzer 27, eine Matrize 34, einen unteren Stanzerhalter 36, welcher verschiebbar in einer Stanzerhalteführung 37 beweglich ist, und einen Pressstempel 35. Aufgrund der Tatsache, dass der untere Stanzer 27 rohrförmig ist, wie der obere Stanzer 17 und aufgrund der Tatsache, dass die Geräteeinheit einen Pressstempel 35 umfasst, ist es möglich Produkte herzustellen, die ein Durchgangsloch aufweisen, so wie Getriebe, in der Schlagschmiedemaschine 1.
Der untere Stanzerhalter 36, 6 und 7, besteht aus zwei identischen Hälften 36a und 36b, die gepresst werden, um nahe aneinander entlang einer vertikalen teilenden Ebene anzugrenzen, in dem Bereich des oberen Teils des Stanzerhalters, der sich beinahe über die halbe Länge des Stanzerhalters erstreckt, und in einem unteren Teil, der eine kurze vertikale Ausdehnung aufweist. Zwischen diesen oberen und unteren Teilen, werden die zwei Hälften des Stanzerhalters gefräst, um eine vertikale Durchgangskerbe 39 zu bilden, die eine wesentliche Ausdehnung in die vertikale Richtung aufweist. Es gibt auch eine vertikale Hauptkerbe in jeder Stanzerhalterhälfte 36a und 36b, so wie die Kerbe 40a in der Stanzerhalterhälfte 36a. Die gegenüberliegende Kerbe 40b in der Stanzerhalterhälfte 36b ist nicht in irgendeiner Zeichnung dargestellt. Am Boden der Kerben 40a/40b gibt es eine Angrenzungsoberfläche 44, die die Form einer Ablage hat. In Kombination erlauben die Kerben 39 und 40a/40b dem Stanzerhalter 36, sich in einer vertikalen Richtung relativ zu dem Pressstempel 35 zu bewegen. In seinem oberen Teil, weist jede Stanzerhalterhälfte 36a und 36b einen nach außen gerichteten Flansch 41 und eine zentrale Aussparung 42 auf, die sich in ihrem Bodenteil weitet, um einen Kopf 43 in dem unteren Ende des unteren Stanzers 27 aufzunehmen, wobei der Kopf entsprechend geformt ist. Zusammen nehmen die zwei Stanzerhalterhälften 36a und 36b den unteren Stanzer 27 auf.
Das dargestellte Beispiel betrifft wie erwähnt die Herstellung von Produkten, die ein Durchgangsloch aufweisen, so wie Getriebe. Deshalb ist der untere Stanzer 27 rohrförmig, und der Pressstempel 35 erstreckt sich durch den unteren Stanzer. In der Matrize 34 gibt es ein durchgehendes zylindrisches Loch 45, wobei die Wände dieser der äußeren Form des gewünschten Produktes entsprechen, z.B. eines Getriebes. Die Form des Loches 45 entspricht auch der äußeren Form des unteren Stanzers 27 über dem Kopf 43 und des oberen Stanzers 17, welcher wie der untere Stanzer 27 die Form einer röhrenförmigen Hülse entspricht.
Der Pressstempel 35 weist einen verlängerten, zylindrischen oberen Teil auf, der sich durch den unteren Stanzer und hinauf in die Formhöhlung 46 erstreckt, die durch das Loch 45 in der Matrize 34 zwischen den zwei Stanzern 17 und 27 definiert ist. In seinem unteren Teil weist der Pressstempel einen dickeren Abschnitt auf, hier als Griffabschnitt 47 bezeichnet, der eine umlaufende Konkavität 48 aufweist.
Die Stanzerhalterführung 37 besteht aus einem oberen Teil 37a und einem unteren Teil 37b. Die zwei Teile 37a und 37b weise innere Oberfläche auf, die zylindrisch sind. Der obere Teil 37a weist einen größeren Durchmesser als der untere Teil 37b auf. Die Teile 37a und 37b funktionieren als Führungen für den Flanschabschnitt 41 und für den jeweiligen Hauptabschnitt des unteren Stanzerhalter 36, wobei die Abschnitte eine entsprechende zylindrische äußere Form aufweisen. Der untere Teil 37b in Kombination mit der Flanschabschnitt 41 des unteren Stanzerhalters funktioniert als eine Aufnahme des unteren Stanzerhalters. Die zwei Teile 37a und 37b sind miteinander mittels Verriegelungen 55 verbunden.
In dem unteren Abschnitt des unteren Teils 37b der Stanzerhalterführung gibt es zwei entgegengesetzte Aussparungen für ein Paar entgegengesetzter Keile 49, die in die Konkavität 48 des Griffabschnitts 47 des Pressstempels 35 gedrückt werden. Die Presskraft wird mittels eines Sperrrings 50 und eines Buchsenrings 51 aus Polyurethan oder irgendeinem anderen Material, welches eine gewisse Flexibilität aufweist, erreicht. Die Keile 49 erlauben eine Spannkraft aufgrund von Reibungskräften die bei dem Pressstempel 35 während der Arbeitsschläge der Maschine in der Formstation II eingesetzt werden können.
Die Hauptteile der Schlageinheiten 2 und 3 sind bereits vorhergehend beschrieben worden. Weitere Einzelheiten dieser Schlageinheiten, die in der Formstation II bei der Seite des rotierbaren Schafts 108 des Drehtisches 30, unter und über dem Drehtisch 30 bereitgestellt werden und wobei die Einheiten und Einzelheiten in den anderen Funktionsstationen beinhaltet sind, werden jetzt erklärt. Zur gleichen Zeit wird auch erklärt, welche Funktionen in den unterschiedlichen Stationen ausgeführt werden und wie diese Funktionen ausgeführt werden können. Alternative und/oder modifizierte Ausführungsarten der unterschiedlichen Funktionen, wie auch vorstellbare Modifikationen der Funktionsstation als solche, werden am Ende der Beschreibung erklärt, wie die Schlagschmiedemaschine 1 ausgestattet ist und wie sie funktionieren kann.
I – DIE FÜLLSTATION
In dem dargestellten Beispiel wird angenommen, dass das Arbeitsmaterial aus Metallpulver oder anderem Pulvermaterial besteht; siehe das Vorwort der Beschreibung. In ihrer einfachsten Ausführungsform kann die Füllvorrichtung aus einer Füllschaufel 140 bestehen, die die Form einer Röhre hat, die vertikal und offen bei ihren zwei Enden sein kann. Der untere Rand der Füllschaufel ruht gegen die Matrize 34 in der Geräteeinheit 32 der Füllstation I und gleitet gegen die obere Oberfläche des Drehtisches 30 während der Indizierungsbewegungen. Die Füllschaufel 140 ist auf einem Arm montiert, welcher sich aus der Stütze 102b, 1 und 2 erstreckt. Die Füllschaufel 140 enthält einen ausreichenden Betrag von Pulver für die meisten der Formvorgänge und kann periodisch schubweise wieder gefüllt werden oder kontinuierlich wiedergefüllt werden mittels nicht dargestellter Nachfüll-Elemente. Der Arm mit der Füllschaufel 140 kann beiseite zu und von der Geräteeinheit gedreht werden, mittels Wenden in einem Gelenk mittels Bewegungsvorrichtungen, die durch einen Pfeil dargestellt sind. Der untere Stanzer 27 ist in seiner unteren Position und der Pressstempel 35 ist in seiner oberen Position, 6, auf einem Niveau mit der flachen oberen Oberfläche der Matrize 34 und von dem Drehtisch 30, was es für die Füllschaufel 140 ermöglicht, in der gewünschten Weise zu funktionieren. Der Zwischenraum 46 in dem Matrizenloch 45 wird mit Pulver rund um den Pressstempel 35 gefüllt. Die Füllschaufel 140 wird mittels der Bewegungsvorrichtungen weggedreht und anschließend wird eine nicht dargestellte Klappe über die Matrizenabdeckung des Pulvers an dem Zwischenraum 46 platziert, z.B. mittels eines nicht dargestellten Roboters, damit kein Pulver aus der Matrize während des Transports der gefüllten Matrize in die Formstation II herausspritzt.
II – DIE FORMSTATION
In der Formstation wird das Pulver, welches in Station I in die Formhöhlung gefüllt worden ist, zu einem verfestigten, d.h. vereinigten Gegenstand geformt, der eine hohe Dichte aufweist, in einem einfachen entgegengesetzt gerichteten Schlag der zwei Schlageinheiten 2 und 3, wobei die Teile davon vorhergehend beschrieben worden sind, und welche bei der Seite des Rotationszentrums 107 des Drehtisches 30 bereitgestellt werden.
Die Schlageinheiten 2 und 3 werden jetzt genauer beschrieben und auch wie sie in Kooperation mit der Geräteeinheit 32 funktionieren.
Der obere Schlagkörper 15, 8A, besteht aus einer durchgehenden, zylindrischen Kolbenstange 60, die einen fixierten Ring 61 aufweist. Die Kolbenstange 60 ist dichtend in einer Öffnung in einer oberen Endwand 62 des oberen Schlagkörperzylinders 16 verschiebbar. In einer unteren Endwand 63 gibt es eine weitere Öffnung 64, durch welche die zylindrische Kolbenstange 60 des Schlagkörpers 15 ohne irgend eine Dichtung bewegt werden kann. Der fixierte Ring 61 weist einen Durchmesser auf, der leicht geringer als der innere Durchmesser des Schlagkörperzylinders 16 ist, d.h. der fixierte Ring 61 kontaktiert nicht dichtend die Innenseite des Zylinders. Über dem fixierten Ring 61, auf der anderen Seite, gibt es einen beweglichen Ring 65, der sich relativ zu der Kolbenstange 60 bewegen kann und welcher gegen die innere Oberfläche des Schlagkörperzylinder 16 entweder direkt oder mittels einer oder mehrere Dichtringe abgedichtet ist. Auch die innere Oberfläche des beweglichen Rings 65 wird gegen die Kolbenstange 60 abgedichtet, entweder durch einen direkten Dichtkontakt oder mittels irgendeinem nicht dargestellten Dichtring.
Über dem beweglichen Ring 65 gibt es eine hydraulische Kammer 66, die mit der Druckquelle von hydraulischer Flüssigkeit mittels irgendeiner der Leitungen 152 und 154 und Verbindungsleitungen verbunden sein kann, z.B. mittels irgendeiner der Kolbenstangen 8 und dem Joch 10, mit einer hydraulischen Leitung 67, in welcher es ein Rückschlagventil 68 und eine Druckreduzierung gibt, kein dargestelltes Ventil und mit dem Tank oder Akkumulator mittels einer hydraulischen Leitung 69, in welcher es ein nicht dargestelltes Druckbeschränkungsventil gibt, und Verbindungsleitungen, z.B. durch das Joch und irgendeine der Kolbenstangen 8 zurück zu irgendeiner der Leitungen 153 und 154.
Der untere Schlagkörper 25 und sein Schlagkörperzylinder 26 sind in genau der gleichen Weise wie der obere Schlagkörper 15 und der jeweilige Schlagkörperzylinder 16 ausgeführt, mit Ausnahme des unteren Stanzers 27, der nicht direkt mit dem Schlagkörper verbunden ist, wie in dem Falls des oberen Stanzers 17 in dem oberen Schlagkörper 15. In den 8A und 8B weisen die unterschiedlichen Details des Schlagkörpers 25 und des Schlagkörperzylinders 26 die gleichen Bezugszeichen wie die Details des oberen Schlagkörpers 15 und des Schlagkörperzylinders 16 auf, mit dem Zusatz des Zeichens '. Irgendeine weitere Beschreibung dieser Details wird hier nicht getan, stattdessen wird aber auf die vorhergehende Beschreibung des oberen Schlagkörpers 15 und seines Schlagkörperzylinders 16 verwiesen. Soweit die Terminologie betroffen ist, soll jedoch erwähnt werden, dass die Endwände 62' und 63' des unteren Schlagzylinders 26 als untere Endwand und jeweilige obere Endwand bezeichnet werden. Die Zufuhr und Drainage der hydraulischen Flüssigkeit kann in einer Weise ausgeführt werden, die analog mit jener ist, die in Verbindung mit der oberen Schlageinheit erwähnt worden ist.
Die Ausstattung beinhaltet auch Steuer- und Betriebsvorrichtungen für die beschriebenen, beweglichen Einheiten, beinhaltend Positionssensoren 80, 80' für die jeweiligen Schlagzylinder 13 und 23 und somit auch für die jeweiligen Stempel 14 und 24 und Positionssensoren 81 und 81' für die jeweiligen Schlagkörper 15 und 25. Die Sensoren sind verbunden daran und übertragen Information über die Position der Einheiten an eine zentrale Steuereinheit, welche Rechner und Hilfsvorrichtungen umfasst, die hier nicht beschrieben werden.
Die beschriebene Ausstattung funktioniert auf die folgende Weise. In der Formstation I ist der Zwischenraum 46 in dem Matrizenloch 45, 7, mit dem Arbeitsmaterial 90 rund um den Pressstempel 35 gefüllt worden und ist mit einer Klappe abgedeckt worden. Das Arbeitsmaterial 90 kann beispielsweise aus einem Ring aus Metall, einem polymeren Material oder einem Verbundwerkstoffmaterial bestehen, welches ein keramisches oder irgendein anderes formbares Material beinhalten kann, aber in dem Beispiel wird vorausgesetzt, dass das Arbeitsmaterial aus einem Metallpulver oder möglicherweise einer Kombination von Metall und keramischen Pulvern besteht.
Wenn der Drehtisch 30 um 72° gedreht worden ist, so dass eine Geräteeinheit 32 mit ihrem Zwischenraum 46, die mit Pulver gefüllt worden ist, weitergeschritten ist – indiziert worden ist – von der Füllstation I zu der Formstation II, wird der Keil 116, 10, in die keilförmige Aussparung 115 in dem Drehtisch 30 bewegt, wobei die Geräteeinheit 32 mit sehr großer Genauigkeit konzentrisch mit dem oberen Stanzer 17 und mit dem unteren Stanzer 27 positioniert wird. Gleichzeitig und/oder sofort danach, wird das untere Joch 20 nach oben mittels des unteren Hebezylinders 22 und der Kolbenstangen 9, die den unteren Schlagkörperzylinder 23 und seinen Schlagkörper 25 transportieren, bewegt, bis der Schlagkörper 25 in Kontakt mit der Bodenoberfläche des unteren Stanzerhalters 36, 8A gebracht worden ist. Zuletzt in diesem Moment, wird die Klappe auf dem Pulver in der Formhöhlung entfernt, was mittels dem gleichen Roboter ausgeführt werden kann, der die Klappe in die vorhergehende Station gelegt hat. Dann wird das obere Joch 10, mittels der oberen Hebezylinder 12 und der Kolbenstangen 8, die mit ihnen den oberen Schlagkörperzylinder 16 und seinen Schlagkörper 15 so weit bringen, dass der obere, röhrenförmige Stanzer 17 nach unten gebracht ist, um das Metallpulver 90 in der Formhöhlung 46 zu kontaktieren und beginnt, das Pulver zu komprimieren, bis der Druck in der hydraulischen Kammer 66 einen bestimmten vorbestimmten Wert erreicht. Die Bewegung wird dann gestoppt und die Position aufrechterhalten. Der untere Stanzer 27 bei dieser Stufe ist in der Position in 8A dargestellt, positioniert durch die untere Schlageinheit 3 und liefert die Gegenkraft.
Das Joch 20 beginnt jetzt, sich nach oben mittels der Hebezylinder 22 zu bewegen, wobei der untere Stanzer nach oben gegen das Pulver 90 gedrückt wird. Die Bewegung geht weiter, bis der Druck in der hydraulischen Kammer 66' einen bestimmten vorbestimmten Wert erreicht hat. Dieser Druck muss auch an die hydraulische Kammer 66 der oberen Schlageinheit mittels des Pulvers 90 übertragen werden. Das Pulver ist dabei vorverdichtet worden und in der Formhöhlung 46 in der Matrize 34 zentriert worden. Die Schlagkörper 15/25, die hydraulischen Zylinder 16/26 und die Stanzer 17/27 befinden sich jetzt in den in 8A dargestellten Positionen.
Der nächste Schritt zielt darauf die Hublängen S1 und S2 der Stempel 14 und 24 zu setzen, d.h. den Abstand zwischen dem oberen Stempel 14 und dem oberen Schlagkörper 15 und zwischen dem unteren Stempel 24 und dem jeweiligen unteren Schlagkörper 25, vor der Schlaghandlung. Das Setzen kann gleichzeitig für die obere 2 und die untere Schlageinheit mittels weiterem Abwärts- und Aufwärts-Drücken der jeweiligen Joche 10 und 20 mittels der jeweiligen hydraulischen Zylinder 12 und 22 ausgeführt werden. Das vorkomprimierte Pulver 90 übt dabei einen Gegendruck auf die Stanzer 17 und 27 aus, wobei der Druck in den hydraulischen Kammern 66 und 66' weiter erhöht wird. Der Überdruck wird über die hydraulischen Leitungen 69 und 69' abgebaut. Die Stanzer 17 und 27 werden daher in ihren Positionen bleiben, während die Schlagkolben/-Stempel 14 und 24 die Schlagkörper 15 und 25 erreichen, bis deren korrekte Hublängen S1 und S2, 2B, erreicht sind, was durch die jeweiligen oberen und unteren Positionssensoren 80, 81 und 80', 81' erfasst wird. Der Druckunterschied zwischen den oberen und unteren hydraulischen Kammern 66' und 66 wird dabei derart bereitgestellt, dass er so gering ist, dass er keinen Einfluss auf die Hublängen in irgendeinem nichtvernachlässigbaren Grad aufweist.
Wenn die vorgesehenen Hublängen S1 und S2 somit erreicht worden sind, befinden sich der Flansch 61 und der Ring 65 des oberen Schlagkörpers 15 in einer oberen Position und der Flansch 61' und der Ring 65' des unteren Schlagkörpers 25 befinden sich in einer oberen Position und einer unteren Position in den jeweiligen hydraulischen Zylindern 16 und 26, 8B. Die Schlagschmiedmaschine ist jetzt bereit, das Pulver 90 zum Formen des gewünschten Gegenstandes mittels eines einfachen, gleichzeitigen Schlags der zwei Stempel 14 und 24 in eine aufeinandergerichtete Richtung zu verdichten. Zuletzt in diesem Moment wird der Keil 116 von der keilförmigen Aussparung 115 in die Platte 109 zurückgezogen, und auch die Sperrbolzen 119 und 122, die in ihre jeweiligen Aussparungen 118 und 121 eingerastet sind, werden in ihre Ruhepositionen in der Platte 109 zurückgezogen bevor die Stempel ihre Schläge in der Formstation II ausführen.
Die Abstände S1 und S2 sind die Beschleunigungswege der Stempel/des Schlagkolbens 14 und 24 und werden unter Betrachtung an erster Stelle der Massen der Stempel und Schlagkörper gewählt, so dass die Gesamtmasse m₁ des oberen Stempels 14, des oberen Schlagkörpers 15 und des oberen Stanzers 17 eine nach unten gerichtete Geschwindigkeit v₁ erreichen werden, wenn der Stempel 14 den Schlagkörper 15 geschlagen hat und die Gesamtmasse m₂ des unteren Stempels 14, des oberen Schlagkörpers 25 und des unteren Stanzers 27 und des unteren Stanzerhalters 36 erreichen einen nach oben gerichtete Geschwindigkeit v₂ wenn der Stempel den Schlagkörper geschlagen hat, wobei die Massen und die Geschwindigkeiten so groß sind, dass die Impulse (die Mengen an Bewegung) der Massen, die sich jeweils nach unten und oben bewegen, im Wesentlichen gleich sind, d.h. so dass die folgende Bedingung gilt: m1 × v1 ≈ m2 × v2
Der obere Stempel 14, welcher gemäß der Ausführungsform eine wesentlich größere Masse als der obere Schlagkörper 15 hat, schlägt somit den oberen Schlagkörper 15 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, zur gleichen Zeit wie den unteren Stempel 24, welcher gemäß der Ausführungsform auch eine viel größere Masse als der untere Schlagkörper 25 aufweist, schlägt mit einer sehr hohen Geschwindigkeit auf den unteren Schlagkörper 25. Die kinetischen Energien der bewegenden Massen, die sehr hoch sind, werden über den oberen Stanzer 17 und den unteren Stanzer 27 zu dem Pulver 90 übertragen. Die Stempel 14 und 24 führen nur einen Schlag aus, aber die kinetischen Energien, die im Wesentlichen an das Metallpulver 90 in der Formhöhlung 46 übertragen werden, sind so groß, dass das Pulver erweicht wird, wobei es herausfließen wird und die Formhöhlung füllen wird und in einer Millisekunde oder so einen verdichteten Gegenstand mit gewünschter Form formt. Der Druckpuls, der in der Formhöhlung wegen des einfachen Schlags der Stempel gegen den Schlagkörper auftritt, weist eine Dauer auf, die kürzer als 0,001 Sekunden ist aber eine Größe aufweist, die im Bereich 1–10 GPa, typischerweise im Bereich 1,5–5 GPa liegt. Aufgrund des hohen Drucks und der Plastifizierung aufgrund des hohen Drucks, wird wahrscheinlich auf die Reibung zwischen dem Arbeitsmaterial/dem Pulver und den Wänden der Formhöhlung reduziert, wie auch zwischen den Pulverkörnungen, welche dazu führt, oder eine Voraussetzung für die Fähigkeit des Materials ist, herauszufließen und alle Teile der Formhöhlung auszufüllen. Beim Schlag, ist der Pressstempel 35 im Wesentlichen stationär zu der Matrize 34, wie auch während der Vorverdichtung des Pulvers, was möglich ist, wegen dem unteren Stanzerhalter, ist beweglich relativ zu dem Pressstempel, welcher durch die Keile 49 in dem Schlitz 39 des Stanzerhalters gehalten wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Schlagkörper 15 und 25 nicht den Drehtisch 30 in der Zentraleinheit 4 bei dem Formvorgang schlagen, aber gegen den oberen Stanzer 17 und gegen den jeweiligen unteren Stanzerhalter 36 schlagen und mittels des letzteren gegen den unteren Stanzer 27. Der obere Stanzer 17 und der untere Stanzer 27 sind in der Matrize 34 beweglich und der untere Stanzerhalter 36 ist in der Stanzerhalterführung 37 in der Geräteeinheit 32 in der Formstation II beweglich. Es ist wahr, dass die beweglichen Einheiten 17, 27 und 36, wie auch das Arbeitsmaterial 90 in der Formhöhlung etwas Reibung gegen die angrenzenden Wände der Geräteeinheit verursachen, aber diese Reibungskräfte neutralisieren einander im Wesentlichen. Eine gewisse resultierende Kraft kann jedoch auf den Drehtisch 32 übertragen werden, welcher sich deshalb ein wenig bewegen kann – schütteln – in der vertikalen Richtung des Schlags. Um derartige vertikale, kleine Bewegungen zu erlauben, ist der Tisch 30 von der Platte 109 getrennt und auch die Verbindung des Tisches 30 mit dem Rotationsschaft 108 ist auch derart ausgelegt, z.B. mittels einer Rillenverbindung, dass sich der Tisch frei eine kurze Distanz in die vertikale Richtung während des Schlags bewegen kann.
Zur gleichen Zeit, wie der gewünschte Gegenstand beinahe sofort geformt wird, da Massen mit im Wesentlichen gleich großen Impulsen aus entgegengesetzten Richtungen gegen das Arbeitsmaterial schlagen, wird die Bildung von Schockwellen derartiger Größe, dass sie den Drehtisch 30 und anderer Komponenten der Maschine zerstören könnten, verhindert, und es wird auch im Wesentlichen verhindert, dass die kinetische Energie der beweglichen Massen zur Maschine und ihrem Fundament übertragen und darin verloren geht. Aufgrund der Tatsache, dass jene Schockwellen die auftreten könnten, entgegengerichtet sind, neutralisieren sie einander in einem wesentlichen Grad. Darüber hinaus dämpft das hydraulische Medium in den Hebezylindern 12 und 22 jene Schockwellen, die möglicherweise übrigbleiben und welche sich in die Richtung des Maschinensockels in Richtung des Fundaments 5 ausbreiten. Durch Überlagerung der Schlagwellen, die durch zwei gleichzeitig arbeitende Schlageinheiten erzeugt werden, werden auch der Formungs- und Verdichtungseffekt der Schläge verbessert. Diese Bedingungen ermöglichen es, die gesamte Maschine zu entwerfen, beinhaltend den Drehtisch 30, der so leicht ist, wie durch das Beispiel dargestellt. Nicht weniger wichtig ist, dass der Drehtisch 30, der die Geräteeinheiten 32 beinhaltet, ausreichend leicht ist, um eine rasche Indizierung zu erleichtern, was eine Voraussetzung für eine hohe Arbeitskapazität der Maschine 1 ist, etwas, das durch die Erfindung erreicht worden ist.
Wenn die Stempel bei einer hohen Geschwindigkeit die jeweiligen Schlagkörper 15 und 25 schlagen, bewegen sich die zylindrischen Kolbenstangen 60 und 60' der Schlagkörper frei relativ zu den jeweiligen beweglichen Ringen 65 und 65', wobei die Ringe während des Schlages im Wesentlichen in jenen Positionen verbleiben, die sie vor dem Schlag angenommen hatten, 8B. Ein geringes Spiel wird zwischen auf der einen Seite der festgehaltenen beweglichen Ringe 65 und 65' und auf der anderen Seite der Flansche 61 und 61' geschaffen, die der entgültigen Verdichtung des Pulvers 90 in vertikaler Richtung bei dem Schlag entsprechen.
Sobald die Stempel 14 und 24 ihre gleichzeitigen Schläge ausgeführt haben, werden sie zu ihren Startpositionen in dem jeweiligen oberen 13 und dem unteren Schlagzylinder 23 zurückgeführt. Die Joche 10 und 20 werden zu ihren Startpositionen mittels der Hebezylinder 12 und 22 zurückgeführt. Druckflüssigkeit wird zu den zwei hydraulischen Kammern 66 und 66' geführt, so dass die beweglichen Ringe 65 und 65' jeweils nach unten und nach oben gedrückt werden um die Flansche 61 und 61' zu kontaktieren, wobei anschließend die beweglichen Ringe die gesamten Schlagkörper 15 und 25 zu ihren Startpositionen drücken, in welchen die Flansche 61 und 61' die jeweiligen Endwände 63 und 63'' kontaktieren. Der Arbeitszyklus in der Formstation II ist damit vervollständigt worden, wobei anschließend die Geräteeinheit 32, die den geformten Gegenstand beinhaltet, zu der nächsten Funktionsstation durch eine neue Rotationsbewegung des Drehtisches 30 bewegt wird.
III – DIE PRESSSTEMPEL HERABFAHRSTATION
Der Gegenstand, der in der Formstation II aus Pulver geformt worden ist, ist verdichtet, d.h. weist eine hohe Dichte auf, im Wesentlichen ohne kommunizierenden Poren, aber die individuellen Pulverkorngrößen, die während des Formvorgangs erweicht und deformiert worden sind, sind noch nicht vereinigt worden, d.h. zusammengeschweißt worden, mindestens nicht in irgendeinem wesentlichen Grad. Deshalb kann der verdichtete Gegenstand verhältnismäßig brüchig sein und sollte vorsichtig behandelt werden, bevor er aus der Matrize herausgedrückt wird und auf eine Sintertemperatur in einem nachfolgenden Arbeitsschritt erhitzt worden ist, so dass die individuellen Pulverkorngrößen von dieser Behandlung veranlasst werden, vollständig zu vereinigen, d.h. zusammenzuschweißen. Unter anderem, wird der Pressstempel 35 aus diesem Grund herabgeführt und aus dem geformten Gegenstand, bevor der Gegenstand aus der Matrize gedrückt wird, was nicht vor der Station IV ausgeführt wird.
In Funktionsstation III wird deshalb ein Pressstempelaustreiber 170 bereitgestellt, um den Pressstempel nach unten zu fahren, 1, 2 und 9, wobei der Austreiber aus einem vertikal orientierten Kolben besteht, der einen geringeren Durchmesser als das Loch in dem verdichteten Körper 90a aufweist. Insbesondere, besteht die Stange/Pressstempelaustreiber 170 aus einer Kolbenstange, oder aus dem Ende einer Kolbenstange, und kann nach oben und nach unten mittels eines hydraulischen Zylinders 171 auf einem Arm 172 bewegt werden, welcher sich nach außen von der Stütze 102a erstreckt.
Die Keile 49 müssen zuerst entlastet werden, um dem Pressstempel 35 zu ermöglichen, nach unten gefahren zu werden, zum gleichen Zeitpunkt wie der untere Stanzer 27 in seiner Position in der Matrize 34 aufrechterhalten bleibt. Deshalb wird auch ein Keilentlaster 174 für diesen Zweck in der Pressstempel-Herabfahrstation III bereitgestellt, wobei der Keilentlaster aus einer horizontalen Platte besteht, die vier nach oben gerichtete Vorsprünge aufweist. Der Keilentlaster 174 ist auf eine Kolbenstange 175 montiert, die sich nach oben von einem hydraulischen Zylinder 176 erstreckt, der auf dem Block 105 montiert ist, welcher einen Teil des Sockels 6 bildet und kommuniziert mit der hydraulischen Druckkraft und mit einem Tank mittels der Leitungen 156 und 157. Auf der anderen Seite, kann der hydraulische Zylinder 171 mit der Druckquelle und einem Tank mittels der Leitungen 153 und 154 kommunizieren.
Das Herabdrücken des Pressstempels 35 wird passend zur gleichen Zeit wie ein anfänglicher Betriebsschritt in der Formstation II für den nächsten Gegenstand, der in der Station geformt werden soll, ausgeführt, d.h. wenn die untere Schlageinheit 2 nach oben zu ihrer Startposition für einen Schlag gebracht worden ist, wenn der Keil 116 und die Sperrbolzen 119, 122 in ihre funktionellen Positionen in die keilförmige Aussparung 115 und in die jeweiligen Aussparungen 118 und 119 eingerastet sind.
Die Pressstempelaustreibung wird durch den Keilentlaster 174 eingeleitet, der nach oben mittels des hydraulischen Zylinders 176 gedrückt wird, so dass der Sperrring 50 maximal nach oben gedrückt wird, um den nach außen gerichteten Flansch des unteren Teils 37b der Stanzerhalterführung 37, 9 zu kontaktieren. Deshalb werden die Keile 49 entlastet und können aus ihren Eingriffen mit dem Pressstempel 35 in dem Bereich der Konkavität 48 gedrückt werden.
Wenn somit die Keile 49 entlastet worden sind, wird der Kolben 170 nach unten gedrückt, um das oberen Ende des Pressstempels 35 zu kontaktieren und drückt den Pressstempel nach unten durch das Loch in dem geformten Gegenstand 90a, zur gleichen Zeit, wie die Keile 49 aus der Konkavität 48 herausgedrückt worden sind und anschließend verschieben sie sich gegen den Griffabschnitt 47 des Pressstempels. Die Endpositionen des Pressstempels und der Keile sind in 9 dargestellt.
Aufgrund der eingebauten Verdichtungskräfte in dem Gegenstand 90a, wird der Gegenstand 90 in dem Bereich des zentralen Lochs des Gegenstandes leicht expandieren, wenn der Pressstempel 35 aus dem Loch gedrückt wird, jedoch nicht so viel, dass der Gegenstand den Kolben 170 kontaktieren wird, welcher nach unten gefahren wird. Deshalb kann der Kolben 170 jetzt nach oben gebracht werden, zurück zu seiner oberen Startposition über der Matrize 34 mittels des hydraulischen Zylinders 171, was zur gleichen Zeit ausgeführt werden kann, wie der Keilentlaster 174 zu seiner unteren, nicht in Betrieb stehenden Position mittels des hydraulischen Zylinders 176 abgesenkt wird. Das bewirkt, dass der Sperrring 50 aufgrund seines eigenen Gewichts herabfällt, so dass ein anfänglicher Kontakt zwischen dem Buchsenring 51 aufgebaut wird, wobei die innere umlaufende Oberfläche von diesem konisch nach oben sich zuspitzt und mit den hinteren Ecken 49a der Keile 49 zusammenpasst, die entsprechend geformt sind.
Jetzt sind die Arbeitsschritte in der Pressstempel-Herabfahrstation III abgeschlossen und der Keil 116 und die Sperrbolzen 119 und 122 werden in ihre nicht-operativen Positionen in der Platte 109 zurückgebracht. Anschließend wird der nächste Gegenstand in der Formstation II geformt, wie vorherstehend beschrieben worden ist, und der Drehtisch wird weiter ungefähr 72° in die Uhrzeigerrichtung mittels der Bewegungsvorrichtungen 7 indiziert, wenn die Arbeitsschritte in der Formstation II abgeschlossen sind. Somit wird die Geräteeinheit 32, die in 9 dargestellt ist, mit dem Pressstempel in seine untere Position von der Pressstempel-Herabfahrstation III zu der Ausstoß-Station IV bewegt.
IV – DIE AUSSTOSS-STATION
In dieser Station ist ein hydraulischer Zylinder 180 auf den Block 105 unter der Geräteeinheit 32, 4 montiert. Der hydraulische Zylinder 180 ist mit einer Druckquelle verbunden und mit einem Tank mittels der Leitungen 158 und 159. Eine Kolbenstange 181 ist konzentrisch mit der Geräteeinheit in Station IV und bildet einen Ausstoßstange, welche bereitgestellt wird, um nach oben in Richtung der unteren Seite des unteren Stanzerhalters 36 gedrückt zu werden, in welchem der Pressstempel 35 noch in seiner Bodenposition mit dem unteren Ende Pressstempel ist, wobei er an die Platten 44 in dem unteren Stanzerhalter, 9, angrenzt.
Der geformte Gegenstand 90a wird aus der Formhöhlung 46 in die Matrize 34 mittels des hydraulischen Zylinders 180 und seiner Ausstoßstange/Kolbenstange 181 herausgestoßen, dadurch dass die Stange nach oben gedrückt wird bis der Pressstempel 35 auf einem Niveau mit dem oberen Rand der Matrize 34 ist, d.h. in seiner normalen Position. Der untere Stanzer 27 nimmt an dieser Bewegung teil und hat, wenn der Fressstempel 35 seine obere Position auf einem Niveau mit der oberen Oberfläche der Matrize 34 und des Drehtisches 30 erreicht, einen kurzen Abstand hinter dem Niveau erreicht, welches der Differenz zwischen den Niveaus des Stanzers 27 und des Pressstempels 35 in der Startposition, 9, entspricht. Während der nach oben gerichteten Bewegungen des unteren Stanzerhalters 36, verschiebt sich der untere Stanzer 27, und der Pressstempel 35, der Griffabschnitt 47 des Pressstempels gegen die Keile 49, welche in dem endgültigen Moment erneut in die Konkavität 48 des Pressstempels 35 während des Einflusses des Gewichts des Sperrringes 50 gedrückt wird, welcher die Keile 49 in ihre Sperrpositionen in den Bereich der Konkavität 48 durch Keilwirkung zwischen der konischen inneren Peripherie des Hülsenrings 51 und der abfallenden Ecken 49a der Keile sperrt.
Der vorhergehende Arbeitsschritt wird zu der gleichen Zeit ausgeführt, wie der Pressstempel 35 herabgeführt wird in die nächste Geräteeinheit 32 in der Pressstempel-Herabfahrstation III und auch zur gleichen Zeit, wie die anfänglichen Messungen in der Formstation II ausgeführt werden, wie im Vorhergehenden beschrieben worden ist. Dies bedeutet, dass der Drehtisch 30 befestigt ist und genau positioniert wird mittels des Keils 116 und der Sperrbolzen 119 und 122, wie im Vorhergehenden beschrieben worden ist.
Wenn der untere Stanzer 27 den gesamten Weg nach oben durch die Matrize 34 gebracht wird, wird der geformte Körper 90a aus der Matrize ausgestoßen und wird auf der oberen Oberfläche des unteren Stanzerhalters 27, 11 in einem leicht expandierten Zustand ruhen. Er wird von der oberen Oberfläche des unteren Stanzerhalters mittels eines nicht dargestellten Roboter-manövrierten Greifers entfernt und wird in einem passenden Behälter an der Seite der Maschine 1 platziert, um auf eine Sintertemperatur in einem nachfolgenden Arbeitsschritt erhitzt zu werden, so dass die Pulverkorngrößen, die in Station I während des Formvorgangs aufgeweicht und deformiert worden sind, zusammensintern werden (koaleszieren) um einen dichten Gegenstand von hoher Stärke zu bilden.
V – ERNEUTE JUSTIERUNGSSTATION
Ein hydraulischer Zylinder 190 wird in der Station V über dem Drehtisch 30 auf einem Arm 191 bereitgestellt, welcher sich von der Stütze 103b erstreckt. Eine Kolbenstange erstreckt sich vertikal nach unten von dem hydraulischen Zylinder 190. In seinem unteren Ende, weist die Kolbenstange eine röhrenförmige Einstechung 192 auf, die einen leicht geringeren äußeren Durchmesser als der untere Stanzer 27 aufweist und einen inneren Durchmesser, der leicht größer als der Durchmesser des Pressstempels 35 ist. In der Station V wird diese Einstechung 192 mittels des hydraulischen Zylinders 190 gegen den unteren Stanzer 27 gedrückt, wenn die Geräteeinheit 32, die in der Ausstoß-Station IV betrieben worden ist, in die erneute Justierungsstation V gebracht worden ist. Somit drückt die Einstechung 192 den unteren Stanzer 27 nach unten in die Matrize 34, wobei auch der untere Stanzerhalter 36 so weit bewegt wird, dass der untere Stanzer und der Stanzerhalter 36 die anfängliche in 6 dargestellte Position annehmen werden. Der Pressstempel 35 wird während dieses Arbeitsschrittes fest in der Geräteeinheit 34 mittels der Sperrkeile 49 gehalten. Dann wird die Einstechung zu ihrer oberen Startposition mittels des hydraulischen Zylinders 190 gebracht. Die Arbeitsschritte in der erneuten Justierungs-Station werden gleichförmig ausgeführt mit dem Herabfahren des Pressstempels in die Pressstempel-Herabfahrstation III und mit dem Ausstoßen des geformten Körpers in der Ausstoß-Station IV, d.h. zur gleichen Zeit, wie die Schlageinheiten 2 und 3 für den Formvorgang in der Formstation II vorbereitet werden. Das impliziert, dass der Drehtisch 30 während des erneuten Justierungs-Arbeitsschrittes mittels des Keils 116 und der Sperrbolzen 119 und 122 fixiert ist.
Zusammenfassend werden die folgenden Arbeitsschritte in den unterschiedlichen Funktionsstationen während der gleichen Arbeitsphase ausgeführt, d.h. mehr oder weniger gleichzeitig, abhängig davon wie viel Zeit für ihre Ausführung benötigt wird, nämlich die folgenden:

– in der Füllstation I wird die Füllhöhlung mit einer beabsichtigten Menge von Metallpulver oder entsprechendem gefüllt;
– in der Formstation II, werden die Schlageinheiten für den Formvorgang vorbereitet, d.h. die beweglichen Einheiten werden zu ihrer Startposition für einen Schlag gebracht, 8A;
– in der Pressstempel-Herabfahrstation III, werden die Sperrkeile 49 entlastet und der Fressstempel wird herabgefahren und wird von dem geformten Gegenstand entlastet;
– in der Ausstoß-Station IV, wird der geformte Gegenstand aus der Matrize herausgedrückt und der Pressstempel 35 wird zu seiner Normalposition zurückgebracht; und
– in der erneuten Justierungs-Station V, werden der untere Stanzer 27 und der Stanzerhalter 36 zu ihrer unteren Startposition heruntergedrückt.

Während des Ablaufs der vorhergehend beschriebenen Arbeitsschritte, wird der Drehtisch 30 mittels des Keils 116 und durch die Sperrbolzen 118 und 122 gesichert. Dies ist wichtig, da dies bedeutet, dass die Geräteeinheiten 32 mit Genauigkeit positioniert werden und da es auch bedeutet, dass der Drehtisch einen erhöhten Widerstand gegen jene Kräfte bekommt, denen der Tisch ausgesetzt ist in der Pressstempel-Herabfahrstation III, der Ausstoß-Station IV und in einen gewissen Grad der erneuten Justierungs-Station V, und wahrscheinlich auch in der Formstation I. Es sollte auch in dieser Verbindung erwähnt werden, dass die hydraulische Quelle und der Rest des hydraulischen Systems dimensioniert sind, so dass alle erwähnten Arbeitsschritte, die ausgeführt werden, wenn der Drehtisch 30 gesichert wird mittels des Keils und der Sperrbolzen, gleichzeitig ausgeführt werden können.
Wenn die erwähnten Arbeitsschritte in den fünf Funktionsstationen ausgeführt worden sind, während der Drehtisch 30 mittels des Keils und der Sperrbolzen gesichert worden ist, werden der Keil 116 und die Sperrbolzen 119 und 122 in ihre nicht-operativen Positionen in der Platte 109 zurückgebracht.
Die obere Schlageinheit 2 und die untere Schlageinheit 3 führen ihre Schläge solange nicht aus bis die vorhergehenden Arbeitsschritte ausgeführt worden sind und bilden den Gegenstand in der Formhöhlung in einer Weise, die vorhergehend beschrieben worden ist. Dies weist den Vorteil auf, dass die gesamte verfügbare hydraulische Leistung zu den Schlagzylindern 13 und 23 geführt werden kann und so für die sehr harten Schläge mobilisiert werden kann, die der jeweilige obere und untere Stempel 14 und 24 ausführen.
MODIFIKATIONEN DER FUNKTIONSSTATIONEN UND IHRER FUNKTIONEN
Die Modifikationen, die im Folgenden erklärt werden, betreffen Vorrichtungen, die beabsichtigt sind, aktiv zu sein, wenn der Drehtisch 30 gesichert worden ist mit den Geräteeinheiten 32 in den unterschiedlichen Funktionsstationen mittels gemäß der ausgeführten Ausführungsform des Keils 116 und der Sperrbolzen 119 und 122. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass auch andere Vorrichtungen für das Erzielen einer exakten Positionierung und einer adäquaten Unterstützung des Drehtisches während der Ausführung dieser Arbeitsschritte verwendet werden können. Die Modifikationen betreffen jedoch nicht die Schlageinheiten 2 und 3, noch wie der Formvorgang ausgeführt wird, wenn der Drehtisch 30 von der Positionierung und den Sperrvorrichtungen entlastet wird. Dies bedeutet auf der anderen Seite nicht, dass Modifikationen der Schlageinheiten und ihrer Ausführungsweise auch innerhalb des Schutzbereichs der grundlegenden Prinzipien der Erfindung verstanden werden können.
In die Füllstation I können Pulver oder einer oder mehrere Rohlinge in die Füllhöhlung mittels anderer Füllvorrichtungen als einer Füllschaufel gefüllt werden. Z.B. eine passende Pulvermenge kann gemessen werden und in die Formhöhlung in der Matrize gefüllt werden, in welcher der untere Stanzer in seiner unteren Startposition steht, worauf eine Klappe veranlasst wird, die Matrize abzudecken. Man kann auch konzipieren, dass der untere Stanzer in einer unteren Position steht, wobei die Formhöhlung in der Matrize mittels der Füllschaufel überfüllt wird, wobei der untere Stanzer in seine korrekte Startposition hinauf gebracht wird, wobei die Füllschaufel beiseite gedreht wird und wobei der untere Stanzer wieder zu seiner unteren Position nach unten bewegt wird. Eine weitere Alternative ist, dass der untere Stanzer 26 eine obere Position eingenommen hat und wieder nach unten gegen einen hydraulischen Stop gezogen wird, um Pulver hinunter in die Matrize zu saugen, worauf die Füllschaufel beiseite gedreht wird, die Klappe veranlasst wird, die Matrize abzudecken und der untere Stanzer in die untere Position bewegt wird. Falls das Arbeitsmaterial nicht aus Pulver aber aus einem festen Körper besteht, wird der Körper passend in die Matrize mittels eines Roboters platziert. Die obigen Modifikationen benötigen natürlich, dass die Füllstation mit den notwendigen Einrichtungen versehen ist, die von einer Weise sind, die per se bekannt ist, oder die nicht notwendigerweise Erfindungshöhe benötigen.
Noch eine weitere Alternative ist, dass normalerweise überhaupt kein Arbeitsschritt in der Station I ausgeführt wird, welche stattdessen eine Instandhaltungsstation ist; möglicherweise kann ein Schmiermittel an die Formhöhlung bereitgestellt werden. In diesem Fall kann man annehmen, dass das Arbeitsmaterial, ob dieses aus einem Pulver oder einem festen Körper besteht, der Formhöhlung in der Formstation II bereitgestellt wird. Es ist wahr, dass diese einige Zeit zu der verlangten Zeit hinzufügt, die für andere Messungen benötigt werden, die in der Formstation ausgeführt werden, aber, wenn es das Material eines Pulvers ist, weist diese Alternative auf der anderen Seite den Vorteil auf, dass die Matrize nicht durch eine Klappe abgedeckt werden muss, da es kein Pulver in der Formhöhlung gibt, die herausspritzen kann, wenn der Tisch von einer vorhergehenden Station zu der Formstation gedreht wird.
Die Messungen, die in der Pressstempel-Herabfahrstation III ausgeführt werden, benötigen natürlich, dass die Schlagschmiedemaschine 1 und ihre Geräteeinheiten 32 angepasst sind für die Herstellung ringförmiger Gegenstände. Dies ist eine wichtige Anwendung aber in keiner Weise die einzig mögliche für die Schlagschmiedemaschine 1. Auch nicht ringförmige Gegenstände können hergestellt werden, so wie viele Maschinenelemente, Stifte, etc., die nicht notwendigerweise eine ringförmig-zylindrische Form aufweisen. Die Maschine 1 ist jedoch insbesondere geeignet für eine Herstellung im großen Umfang von relativ kleinen Gegenständen. Wenn es die Frage des Herstellens nicht-ringförmiger Gegenstände ist, besteht natürlich kein Bedarf für den Pressstempel 35 und der obere Stanzer 16 und der untere Stanzer 26 werden durch Stanzer ersetzt, die nicht röhrenförmig, in die passenden Matrizen passen, die auch ersetzbar sind. Auch die Keile werden entfernt aber in einem weiteren Gesichtspunkt können im Prinzip die Geräteeinheiten 32 das gleiche Aussehen aufweisen, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist und im Vorhergehenden beschrieben worden ist. Der geformte Gegenstand wird keiner Wirkung in der Pressstempel-Herabfahrstation III ausgesetzt, wird aber weiter an die nächste Station befördert, die Ausstoß-Station IV. Andererseits, kann die Ausstoßung des geformten Produktes in diesem Fall ausgeführt werden in Station III, wo die Kolbenstange 175 verwendet werden kann, um den unteren Stanzerhalter und den unteren Stanzer nach oben in die modifizierte Geräteeinheit zu bewegen, im Prinzip in der gleichen Weise, wie die Ausstoß-Funktionen und die Ausstoß-Station IV gemäß dem Vorhergehenden.
Die Ausstoß-Station IV und die erneute Justierungs-Station V können im Prinzip miteinander kombiniert werden, d.h. mit Ausstoß-Vorrichtungen bereitgestellt werden, Vorrichtungen zum Entfernen des ausgestoßenen Gegenstandes und Vorrichtungen zum Zurückbringen des unteren Stanzers in eine gewünschte untere Position. Die funktionsbereite Sequenz kann die folgende sein. Zuerst wird der geformte Körper aus der Matrize herausgedrückt werden, wie in Verbindung mit der Beschreibung der Ausstoß-Station IV beschrieben worden ist. Anschließend wird der ausgestoßene Gegenstand mittels eines Greifers oder in einer anderen Weise entfernt und schließlich wird der untere Stanzer zu seiner unteren Position in einer Weise zurückgebracht die im Vorhergehenden in Verbindung mit der Beschreibung der ausgeführten Messungen, die in der erneuten Justierungs-Station V ausgeführt werden, beschrieben worden sind. Diese Alternative weist den Vorteil auf, dass die erneute Justierungs-Station V ungenutzt sein wird und als Instandhaltungsstation verwendet werden kann. Eine derartige Instandhaltung kann z.B. aus einem Ersetzen von Geräten in der Geräteeinheit besteht, das leichter auszuführen ist, falls die Station nicht irgendwelche Vorrichtungen enthält, die im Wege für diese Art von Arbeit sind. Auf der anderen Seite, braucht es natürlich eine längere Zeit, um zuerst das Produkt auszustoßen und dann den unteren Stanzer zu seiner unteren Position herunter zu drücken als jene Arbeitsvorgänge gleichzeitig in zwei unterschiedlichen Stationen auszuführen. Falls dies impliziert, dass die sequentielle Ausstoßungs- und erneute Justierungsarbeitsschritte in einer und der gleichen Station eine längere Zeit benötigen als die Schlageinheiten 2 und 3 für den Formvorgang in der Formstation II vorzubereiten, welche normalerweise die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine I bestimmt, so dass die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine verringert ist, ist die ursprüngliche Alternative bevorzugt, d.h. Ausstoßung und erneute Justierung in zwei unterschiedlichen Stationen auszuführen. Die Alternative, die am bequemsten von dem Gesichtspunkt der Herstellungskapazität ist, kann von Fall zu Fall bestimmt werden, was das Anpassungsvermögen der Maschine 1 an unterschiedliche Situationen zeigt, wo die Produktart, die hergestellt werden soll, große Wichtigkeit haben kann. Es kann beispielsweise eine längere Zeit benötigen, um einen vergleichbar großen Gegenstand mit einer komplizierteren Form herauszudrücken als einen kleinen Gegenstand mit einer einfachen Geometrie.
Eine unkomplizierte Technik zum Entfernen jener Gegenstände, die sukzessive aus der Matrize ausgestoßen werden sollte erwähnt werden, nämlich einfach einen Arm bereitzustellen, der sich schräg über dem Drehtisch 30 zwischen der Ausstoß-Station IV und der erneuten Justierungs-Station V erstreckt. Wenn der Drehtisch 30 gedreht wird, wird ein solcher Arm, sogar wenn er vollständig stationär ist, den Gegenstand, der in einem passenden Behälter gesammelt wird, drehen. Angesichts der Tatsache, dass die geformten Gegenstände eher brüchig sind, ist diese Lösung möglicherweise jedoch gefährlich, nicht nur wegen der Wirkung des entfernenden Arms sondern auch wegen den Erschütterungen, denen der Drehtisch 30 während des Formvorgangs in der Formstation II ausgesetzt sein kann, wenn der Tisch von den Befestigungs- und Sperr-Vorrichtungen entlastet ist.
AUSFÜHRUNGSFORM GEMÄSS DEN 12–16
Die Maschine 1', die in den 12 und 13 dargestellt ist, ist insbesondere zum Herstellen größerer Gegenstände, insbesondere Gegenständen mit größeren Ausdehnungen geeignet, z.B. Platten mit variierender Dicke, aber die Maschine 1' ist natürlich genauso passend für das Herstellen kleinerer Gegenstände. Die Beschreibung, die beschrieben werden soll, betrifft ein Herstellen von Gegenständen ohne Durchgangslöchern, aber die Maschine 1' kann auch für die Herstellung hohler Produkte gemäß den Prinzipien verwendet werden, die in der vorhergehenden Beschreibung der Maschine 1 beschrieben worden sind, falls die Maschine 1' mit passenden Geräteeinheiten und mit mehreren Funktions-Stationen bereitgestellt wird.
Die Hauptteile der Maschine 1' bestehen aus einer oberen Schlageinheit 2, einer unteren Schlageinheit 3', einer Haupteinheit 4', umfassend eine Tisch, der in einer horizontalen Ebene beweglich ist, im Folgenden Schiffchen 30' bezeichnet, Bewegungsvorrichtungen in der Form eines hydraulischen Zylinders 7' für das Schiffchen 30'', und einen Sockel 6'.
Der Sockel 6' besteht aus einem robusten Block auf einem Fundament 5 und enthält Hauptkanäle und Verteilungskanäle für eine hydraulische Flüssigkeit an die unterschiedlichen hydraulischen Einheiten in der Maschine 1' in einer Weise, die analog mit den Bedingungen gemäß der vorhergehenden Ausführungsform sein kann.
Die obere Schlageinheit 2 ist im Prinzip in der gleichen Weise gemäß der vorhergehenden Ausführungsform ausgeführt. Den unterschiedlichen Elementen der oberen Schlageinheit 2, die in den Zeichnungen dargestellt werden, sind deshalb die gleichen Bezugszeichen wie in der Ausführungsform gemäß der 1–11 gegeben worden. Somit umfasst die obere Schlageinheit 2 ein Joch 10, welches mittels eines Paares von Kolbenstangen 8 angehoben und abgesenkt mittels eines Paares oberer hydraulischer Hebezylinder 12 werden kann, die sicher in dem Sockel 6' gesichert sind. Das Joch 10 trägt einen oberen hydraulischen Schlagzylinder 13, welcher mit dem Joch verbunden ist und enthält einen oberen Stempel (nicht dargestellt), einen oberen Schlagkörper (nicht dargestellt), welcher in einem oberen Schlagkörperzylinder 16 beweglich ist und einen oberen Stanzer 17, welcher ersetzbar mit dem Schlagkörper verbunden ist.
In der unteren Schlageinheit 3' ist ein beweglicher Amboss 200 beinhaltet, der sich an einem Zwischenraum 201 in dem Sockel 6' befindet. Der Amboss 200 ist in einem Gleitlager 202 in dem Zwischenraum 201 montiert, 14.
Der Amboss 200 liegt auf einer Zahl hydraulischer Hebevorrichtungen 204 auf; entweder auf einer einzigen, zentralen, großen oder einer Vielzahl kleinerer, wie gemäß dem Beispiel. Jede derartige Hebevorrichtung 204 besteht aus einem hydraulischen Zylinder 205, welcher in dem Sockel 6' gesichert ist, eine Kolbeneinheit 206 mit einem Kolben 207 in dem hydraulischen Zylinder 205, und eine Kolbenstange 208, die in dem oberen Ende davon mit einem Kragen 209 bereitgestellt wird. Der Amboss 6' ruht auf dem gekragten Ende der Kolbeneinheit 206.
In dem hydraulischen Zylinder 205 gibt es eine Arbeitskammer 210 und eine Rückkehrkammer 211, die eine sehr geringe Ausdehnung in die vertikale Richtung haben. Jede größere Ausdehnung ist nicht notwendig, weil die Länge des Hubs der Kolbeneinheiten 206 nicht groß sein muss. Oben auf dem Amboss 200 gibt es einen kleinen Hügel 212, der auf beiden Seiten 213 in die Richtung der Bewegung des Schiffchens 30' abgekantet ist, 16.
Das Schiffchen 30' enthält und trägt gemäß der Ausführungsform nur eine Geräteeinheit 32', die gemäß dem gleichen Prinzip wie die Geräteeinheiten 32 der vorhergehenden Ausführungsform ausgeführt sein kann. Somit umfasst eine Matrize 34 in dem Schiffchen 30' einen unteren Stanzer 27, einen unteren Stanzerhalter 36', und eine Stanzerhalterführung 37'.
Das Schiffchen 30' kann in zwei entgegengesetzten Führungsschienen 215 in dem Sockel 6' gleiten und kann in zwei unterschiedlichen Funktionsstationen mittels konischer Befestigungsvorrichtungen 216 befestigt werden, die von entgegengesetzten Richtungen in die Abstimmungsaussparungen in den longitudinalen Seiten des Schiffchens mittels hydraulischer Zylinder 217, 12 gedrückt werden können.
Gemäß der Ausführungsform, weist die Maschine 1' nur zwei Funktionsstationen auf; eine Funktionsstation I, welche eine kombinierte Station zum Füllen einen Formhöhlung ist, zum Ausstoßen und Entfernen des geformten Gegenstandes und zum erneuten Justieren des unteren Stanzers in eine untere, normale Position; und eine Formstation II. In Station I gibt es eine Füllschaufel 220, und einen Ausstoßer unter dem Schiffchen 30' (der Ausstoßer, der nicht dargestellt ist, kann aus einer Ausstoß-Stange und einem hydraulischen Zylinder in der gleichen Weise wie gemäß der vorhergehenden Ausführungsform bestehen), einen Greifer 221, und eine erneute Justierungs-Vorrichtung 222 (nicht dargestellt) über dem Schiffchen 30' in der Funktionsstation I.
In dem Schlagzylinder 13 der oberen Schlageinheit 2 gibt es eine Arbeitskammer und eine Rückkehrkammer. In einem hydraulischen Schaltkreis zwischen der Rückkehrkammer des Schlagzylinders 13 und der Arbeitskammer 210 der Hebezylinder 20, 16, gibt es einen hydraulischen Druck/Fluss-Wandler 240. Dieser weist zwei hydraulische Zylinder auf; einen Hauptzylinder 241 und einen zweiten Zylinder 242. Der letztere weist eine viel kleinere Querschnittsfläche auf als der Hauptzylinder 241. In dem Hauptzylinder 241 gibt es einen Kolben 243 mit einer Kolbenstange, wobei der Endabschnitt von diesem aus ein Stempel (plunger) 244 ausgeführt ist, der sich nach unten in den zweiten Zylinder 242 erstreckt. Eine Arbeitskammer auf der Seite, die der Kolbenstange entgegengesetzt ist, ist ausgeführt worden 246. Der Kolben 243 dort ist eine Verbindung 252 mit einer Einengung zwischen der Arbeitskammer 245 und der Rückkehrkammer 246.
Die Arbeitskammer 245 des Wandlers 240 ist mit der Rückkehrkammer des Schlagzylinders 13 mittels einer hydraulischen Leitung 260 verbunden. Die Rückkehrkammer 246 des Wandlers 240 in mit einem Zweiwegeventil 219 mittels einer hydraulischen Leitung 247 verbunden. Die zweite Kammer 242 des Wandlers 240 ist mit der Arbeitskammer 209 der Hebezylinder 242 mittels einer Leitung 248 verbunden, in welcher es ein Drossel/Rückschlag-Ventil 253 gibt. Die Rückkehrkammer 210 des Hebezylinders arbeitet nur als Drainagekammern in den Zylindern und sind mit einem Drainagetank T für hydraulische Flüssigkeiten mittels Leitungen 249 verbunden. Eine Leitung von dem Ventil 219 zu dem gleichen Tank wird als 250 bezeichnet. Die hydraulische Pumpe P oder eine andere Druckquelle ist zu dem Zweiwegeventil 219 mittels einer Leitung 251 verbunden.
Die beschriebene Schlagschmiedemaschine 1' funktioniert auf die folgende Weise. Die Startposition ist in 12–16 gezeigt. Die Geräteeinheit 32' ist in der Formstation II, wo sie durch die konischen Befestigungsvorrichtungen 216 positioniert worden ist, so das der obere Stanzer 17 veranlasst worden ist, eine Position anzunehmen, welche mit größerer Genauigkeit koaxial mit der Geräteeinheit ist, worauf der obere Stanzer 17 herabbewegt worden ist in die Matrize gegen das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben worden ist. Der bewegliche Amboss 200 liegt mit seinem kleinen Hügel 212 gegen den unteren Stanzerhalter 36' auf. Der untere Stanzer befindet sich in einer Position, die in einem vorhergehenden Schritt in Funktionsstation I anzunehmen veranlasst worden ist.
Durch Manövrieren des Ventils 219, wird die hydraulische Pumpe P oder eine andere Druckquelle mit der Arbeitskammer des Schlagzylinders 13 mittels der Leitungen 251 und 218 verbunden. Die Rückkehrkammer 246 des Wandlers 240 ist zur gleichen Zeit mit dem Drainagetank T mittels der Leitung 247, dem Ventil 219 und der Leitung 250 verbunden. Wenn die Arbeitskammer des Schlagzylinders 13 unter Druck gesetzt wird, wird der Schlagkolben nach unten bewegt und wird beschleunigt, um eine sehr hohe Geschwindigkeit zu erreichen. Hydraulisches Öl in der Rückkehrkammer des Schlagzylinders wird mittels der Leitung 260 in die Arbeitskammer 245 in den Hauptzylinder 241 des Wandlers 240 gepresst. Dies entwickelt einen Druck in der Arbeitskammer 245, der den Kolben 243 und somit den Stempel 244 hinunter in den zweiten Zylinder 242 treibt. Aufgrund der Tatsache, dass das Verhältnis zwischen den Querschnittsfläche des Kolbens 243 und dem Stempel 244 sehr groß ist, wird die Verschiebung des Kolbens 243 während dem Arbeitshub des Schlagkolbens vergleichsweise klein sein und somit auch die Bewegung des Stempels 244 hinunter in den zweiten Zylinder 242. Die Menge an hydraulischer Flüssigkeit, die durch den Stempel 244 verschoben wird, wird durch die Leitung 248 getrieben und dahin verteilt und in die Arbeitskammern 209 der Hebezylinder 205 gedrückt. Die gesamte Querschnittsfläche der Arbeitskammern 209 kann beispielsweise gleich der Querschnittsfläche des zweiten Zylinders 242 sein. Dies veranlasst den Amboss 200 durch die Hebekolben 206 nach oben mit der gleichen Geschwindigkeit angehoben zu werden, wie der Stempel 244 in die zweite Kammer 242 des Wandlers 240 bewegt wird. Durch eine passende Wahl der Querschnittsflächen der Arbeitskammer und der Rückkehrkammer des Schlagzylinders 13 der Arbeitskammer 245 und des zweiten Zylinders 242 des Wandlers 240 und von den Arbeitskammern 209 der Hebezylinder und unter Betrachtung der Gegendrücke in der Rückkehrkammer des Schlagzylinders 13 und in der Rückkehrkammer 246 des Wandlers 240, der gesamten Ambossanordnung, die den Amboss 200 und die Geräteeinheit 32', kann nach oben bewegt und beschleunigt werden, so dass die Schlagkolben der oberen Schlageinheit 2 den Schlagkörper in die Einheit schlagen werden mit einer Geschwindigkeit des Schlagkolbens und der Ambossanordnung, die die Formel m1 × v1 ~ m2 × v2 erfüllt, wobei
m₁ die Gesamtmasse der Stempeleinheit (der Stempel und der Schlagkörper) der oberen Schlageinheit ist,
v₁ die Geschwindigkeit der Stempeleinheit ist, wenn die Stempeleinheit gegen das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung schlägt,
m₂ die Masse der Ambossanordnung ist, und
v₂ die Geschwindigkeit der Ambossanordnung ist, wenn sie von unten gegen den unteren Stanzerhalter 36' schlägt.
BEISPIEL
In einem erdachten Fall, waren die Massen, die Querschnittsflächen und die Hublängen die folgenden:
Der Druck in der Arbeitskammer des Schlagzylinders = 300 bar.
Die Gesamtmasse m₁ des Schlagkolbens und des Schlagkörpers (in der oberen Schlageinheit 2) = 350 kg.
Die Hublänge s₁ des Schlagkolbens = 100 mm.
Das verschobene Volumen in der Rückkehrkammer des Schlagzylinders = 500 cm³.
Die Querschnittsfläche A₁ der Arbeitskammer 245 des Wandlers 240 = 200 cm².
Die Querschnittsfläche A₂ der zweiten Kammer 242 des Wandlers 242 = 10 cm².
Die Querschnittsfläche A_B der vier Arbeitskammern 209 des Hebezylinders 205 = 50 cm².
Der Druck in der Arbeitskammer 245 des Wandlers 240 = ungefähr 19 bar.
Die Gesamtmasse der Ambossanordnung ≈ 7000 kg.
Wenn die obigen Bedingungen angewandt werden, wird sich die Ambossanordnung, d.h. der Amboss 200 mit der Geräteeinheit 32' nach oben ungefähr 5 mm bewegen und eine Geschwindigkeit von 0,4 m/s erreichen, wenn die Stempeleinheit der oberen Schlageinheit das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung bei einer Geschwindigkeit von 8 m/s schlägt. Somit wird die folgende Formel m₁ × v₁ ^~ m₂ × v₂ angewandt 350 × 8 ~ 7000 × 0,4
Bei Ausführung der aufeinander gerichteten Bewegungen der Stempeleinheit und des Amboss, werden die Stempeleinheit und die Ambossanordnung somit den gleichen Impuls (Bewegungsmenge) aufweisen, was impliziert, dass irgendwelche notwendigen Schockwellen nicht auftreten und das Schiffchen 30' wird nicht irgend einem notwendigen Einfluss durch den Schlag ausgesetzt.
Wenn der Schlag ausgeführt worden ist, wird das Ventil 219 sofort zurück zu der Startposition geschaltet, die in 14 gezeigt ist. Dabei wird die Rückkehrkammer 246 des Wandlers 240 mit der hydraulischen Pumpe P mittels der Leitung 247, dem Ventil 219 und der Leitung 251 verbunden, und die Arbeitskammer des Schlagzylinders 13 ist mit dem Drainagetank T mittels der Leitung 218, dem Ventil 219 und der Leitung 250 verbunden. Die Rückkehr- oder Drainagekammer 210 der Hebezylinder 205 ist kontinuierlich mit dem Drainagetank T mittels der Leitung 249 verbunden. Der Amboss 200 fällt herunter unter dem Einfluss seiner großen Masse und treibt die hydraulische Flüssigkeit von den Arbeitskammern 209 in den Hebezylindern zurück zu der zweiten Kammer 242 des Wandlers 240 mittels der Leitung 248. Dies veranlasst den Kolben 243 durch den Stempel 244 gehoben zu werden, welcher die hydraulische Flüssigkeit von der Arbeitskammer 245 mittels der Leitung 260 zu der Rückkehrkammer des Schlagzylinders bewegt, wobei der Schlagkolben zu seiner Startposition zurückkehrt. Auch der Druck in der Rückkehrkammer 246 des Wandlers, dessen Kammer während dieser Phase mit der hydraulischen Pumpe P verbunden ist, trägt zu seiner Rückkehrbewegung bei. Im Falle möglicher Funktionsstörungen, wird sichergestellt, dass der Kolben zu seiner Startposition zurückkehrt aufgrund der Tatsache, dass die Rückkehrkammer 245 des Wandlers 240 langsam unter Druck gesetzt wird durch die hydraulische Pumpe P mittels der verengten Verbindung 252 in dem Kolben 243 in dem Wandler. Das Füllen der zweiten Kammer 242 wird passend durch einen angepassten Auslauf in den betreffenden Spalten sichergestellt.
Das Arbeitsmaterial in der Formhöhlung ist jetzt zu einem gemeinsamen Gegenstand verdichtet worden, der eine gewünschte Form aufweist. Während dem Schlag ist das Schiffchen von den Befestigungsvorrichtungen 216 entlastet worden und ist zurückgekehrt, so dass die Geräteeinheit 32' eine Funktionsstation I annehmen wird. In dieser Station wird der geformte Gegenstand ausgestoßen und durch den Greifer 221 entfernt. Der untere Stanzer 27 wird nach unten zu seiner gewünschten unteren Position durch den erneuten Justierer 22 gedrückt, worauf die Füllhöhlung in der Matrize 34 mit neuem Arbeitsmaterial mittels der Füllschaufel 220 gefüllt wird. Anderseits wird ein fester Rohling in die Formhöhlung platziert. Dann wird das Schiffchen zurückgebracht, so dass die Geräteeinheit 32' ihre Position in der Formstation II annehmen wird, wo das Schiffchen mittels der konischen Befestigungsvorrichtungen 216 befestigt ist, wobei die Maschine für einen neuen Formvorgang bereit ist.
Gemäß der Ausführungsform, trägt das Schiffchen 30' nur eine Geräteeinheit 32'. Durch die Bereitstellung zwei identisch gleicher Geräteeinheiten 32' und zwei identisch gleicher Funktionsstationen I, eine auf jeder Seite der Formstation II, kann die Produktionskapazität der Maschine 1' erhöht werden. In diesem Fall kann der geformte Gegenstand entfernt werden, die Formhöhlung kann erneut justiert und mit neuem Arbeitsmaterial in eine der Formstationen I gefüllt werden, während die Schlageinheiten 2 und 3' für einen neuen Formvorgang in der Formstation II durch abwechselndes Verwenden einer oder der anderen der Funktionsstationen I während der vorbereitenden Messungen in der Formstation II vorbereitet werden. Diese Ergänzung der Schlagschmiedmaschine 1' ist jedoch nicht in den Zeichnungen dargestellt worden, es sollte aber verstanden werden, dass die abgestimmten Hinzufügungen innerhalb des Schutzbereichs des Hauptbetriebsmodus der beschriebenen Schlagschmiedmaschine 1' ausgeführt werden können. Es ist auch möglich, das Schiffchen 30' in zwei Schiffchen zu teilen, die in den gleichen Führungen 215 gleiten, wobei jedes Schiffchen eine Geräteeinheit 32' enthält und mit einer getrennten Bewegungsvorrichtung, z.B. einem hydraulischen Zylinder 7' bereitgestellt wird. Jedes derartig geteilte Schiffchen wird mit Vorrichtungen bereitgestellt, um in einer exakten Position für die Geräteeinheit 32' in der Formstation II befestigt zu werden. Soweit die Ausführungsform dieser Art betroffen ist, können auch mehrere Funktionsstationen für ein Ausführen der unterschiedlichen Aufgaben bereitgestellt werden, die in Funktionsstation I der gezeigten Maschine 1' ausgeführt werden, z.B. eine Station zum Ausstoßen des geformten Produktes, eine weitere Station zum erneuten Justieren des unteren Stanzers in eine gewünschte Position in der Matrize und eine dritte Station zum Füllen der Formhöhlung, was es ermöglicht, die Messungen in den somit getrennten Funktionsstationen auszuführen, während eines der Schiffchen in irgendeiner der anderen Funktionsstationen sich befindet.

Claims

Schlagschmiedemaschine zum Formen eines Körpers mit gewünschter Form aus einem formbaren Werkstoff durch Schlagschmieden in einem Formgebungsverfahren, wobei die Schlagschmiedemaschine einen Maschinensockel (6), eine obere Einheit, welche eine Schlagschmiedeeinheit (2) mit einem oberen Stempel (14) und einem oberen Stanzer (17) umfasst, eine untere Einheit, welche entweder eine untere Schlagschmiedeeinheit (3), welche eine Gegenschlag-Vorrichtung umfasst, oder einen stationären Amboss umfasst und eine mittlere Einheit (4) zwischen der oberen und unteren Einheit umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Einheit (4) einen oder mehrere Träger (30) umfasst, welche eine oder eine Vielzahl identisch gleicher Geräteeinheiten (32) beinhalten und tragen, wobei jede dieser eine Pressform (34) umfasst, welche eine Formhöhlung (46) für den Werkstoff (9), der geformt werden soll, aufweist, wobei die Träger mindestens einen Träger beinhalten, welcher während der Formtätigkeit stationär ist und welcher mindestens eine derartige Geräteeinheit beinhaltet; dass Bewegungsvorrichtungen (7) zum Registrieren des Trägers oder der Träger in einer horizontalen Ebene zum Positionieren der Geräteeinheiten in unterschiedlichen Ablaufstationen (I–V) bereitgestellt werden; dass die Ablaufstationen umfassen, eine Formstation (II), in welcher die Pressform (34) koaxial mit dem oberen Stanzer (17) ist, und mindestens eine weitere Station, welche entweder eine Station (I) zum Füllen der Formhöhlung in der Pressform mit Werkstoff ist, oder eine Station (IV) zum Auswerfen des geformten Körpers aus der Pressform, oder eine Station zum Auswerfen des geformten Körpers wie auch zum Füllen der Formhöhlung; und wobei ein unterer Stanzer (27) in der Formstation (II) bereitgestellt wird, welcher koaxial mit dem oberen Stanzer (17) und einem unteren Stempel (24) ist, dass der obere Stempel (14) und der untere Stempel (24) bereitgestellt werden, um gleichzeitig einen einfachen Schlag mit einer derartigen Geschwindigkeit gegen den oberen Stanzer (17) und gegen den entsprechenden unteren Stanzer (27) auszuführen, dass jene Massen, die sich nach unten bewegen, welche den oberen Stanzer (17) beinhalten, eine abwärts gerichtete Geschwindigkeit (v₁) bekommen und jene Massen, welche sich nach oben bewegen, welche den unteren Stanzer (27) beinhalten, eine nach oben gerichtete Geschwindigkeit (v₂) bekommen, wobei die beweglichen Teile derartige Massen aufweisen und die Geschwindigkeiten so hoch sind, dass die Impulse der abwärts gerichteten Massen und die der aufwärts gerichteten Massen im Wesentlichen gleich groß sind, d.h. so dass die folgenden Bedingungen angewendet werden können: m1 × v1 ≈ m2 × v2,wo m₁ die Gesamtmasse der abwärts beweglichen Massen beim Schlag und m₂ die Gesamtmasse der aufwärts beweglichen Massen beim Schlag ist, und dass während der Formtätigkeit, welche einen einfachen Schlag des oberen Stempels (14) umfasst, die kinetischen Energien der beweglichen Massen, d.h. (m₁ × v₁ ²)/2 und entsprechend (m₂ × v₂ ²)/2 im Wesentlichen auf den Werkstoff in der Formhöhlung übertragen werden und so groß sind, dass der Werkstoff plastifiziert wird und herausfließt, um alle Teile der Formhöhlung zu füllen, wenn die Stanzer (17, 27) maximal aneinander gebracht werden, um den Körper mit gewünschter Form zu bilden; und dass die Pressform (34) im Wesentlichen stationär während dem Schlag ist; und dass die Gegenbewegungs-Vorrichtung der unteren Einheit oder des stationären Ambosses in dem Bereich der Formstation unter dem Träger bereitgestellt wird, welcher während der Formtätigkeit stationär ist.
Schlagschmiedemaschine zum Formen eines Körpers mit gewünschter Form eines formbaren Werkstoffs durch Schlagschmiedebewegung in einer Formtätigkeit, wobei die Schlagschmiedemaschine umfasst, einen Maschinensockel (6, 6'), eine obere Einheit, welche eine Schlagschmiedeeinheit (2) mit einem oberen Stempel (14) und einen oberen Stanzer (17) umfasst, eine untere Einheit, welche entweder eine untere Schlagschmiedeeinheit (3, 3'), welche eine Gegenschlag-Vorrichtung umfasst, oder einen stationären Amboss umfasst, und eine mittlere Einheit (4, 4') zwischen der oberen und unteren Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Einheit einen oder mehrere Träger (30, 30') umfasst, welche eine oder eine Vielzahl von identisch gleichen Geräteeinheiten (32, 32') beinhalten und tragen, wobei jede von diesen eine Pressform (34) umfasst, welche eine Formhöhlung (46) für den Werkstoff (9), der geformt werden soll, aufweist, wobei die Träger mindestens einen Träger beinhalten, welcher während der Formtätigkeit stationär ist und welcher mindestens eine derartige Geräteeinheit beinhaltet; dass Bewegungsvorrichtungen (7, 7') zum Registrieren des Trägers oder der Träger in einer horizontalen Ebene zum Positionieren der Geräteeinheiten in verschiedenen Ablaufstationen (I–V) bereitgestellt werden; dass die Ablaufstationen eine Formstation (II) umfassen, in welcher die Pressform (34) koaxial mit dem oberen Stanzer (17) ist, und dass mindestens eine weitere Station, welche entweder eine Station (I) zum Füllen der Formhöhlung in der Pressform mit Werkstoff, oder eine Station (IV) zum Auswerfen des geformten Körpers aus der Pressform, oder eine Station zum Auswerfen des geformten Körpers, als auch zum Füllen der Formhöhlung ist; und wobei die untere Einheit eine Gegenschlag-Vorrichtung in der Form eines Amboss (200) in der Formstation (II) umfasst, wobei der Amboss (200) in vertikaler Richtung beweglich ist, und wobei Bewegungsvorrichtungen (240, 204) bereitgestellt werden, um den Amboss (200) aufwärts zu dem Stempel zu bewegen, welcher in der oberen Einheit beinhaltet ist, um die Geräteeinheit (32') in der Formstation (II) zu kontaktieren, gleichzeitig mit dem Stempel, welcher sich abwärts zu der gleichen Geräteeinheit bewegt, so dass die kinetischen Energien der beweglichen Massen während der Formtätigkeit, welche einen einfachen Schlag des oberen Stempels (14) umfasst, im Wesentlichen auf den Werkstoff in der Formhöhlung übertragen werden und so groß sind, dass der Werkstoff plastifiziert wird und herausfließt, um alle Teile der Formhöhlung zu füllen, um den Körper mit einer gewünschten Form zu bilden; und dass die Gegenbewegungs-Vorrichtung der unteren Einheit oder des stationären Ambosses in dem Bereich der Formstation unter dem Träger bereitgestellt wird, welcher während der Formtätigkeit stationär ist.
Schlagschmiedemaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufstationen umfassen, eine Station (I) zum Füllen des Werkstoffs in die Formhöhlung in der Pressform, die Formstation (II), in welcher die Pressform (34) koaxial mit dem oberen Stanzer (17) ist, und auch eine separate Station (IV) zum Auswerfen des geformten Körpers aus der Pressform.
Schlagschmiedemaschine gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufstationen auch eine Rückstell-Station (V) umfassen, in welcher die Formhöhlung (46) für den Werkstoff (90) zum Füllen und Formen zu einer Startposition rückgestellt wird.
Schlagschmiedemaschine gemäß irgend einem der vorherstehenden Ansprüche zum Formen eines ringförmigen Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionellen Einheiten auch einen Dorn (35) umfassen und dass die Ablaufstationen auch eine Station (III) zum Austreiben des Dorns (35) aus dem geformten ringförmigen Körper umfassen.
Schlagschmiedemaschine gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst, einen Träger in der Form eines horizontalen Drehtisches (30), Bewegungsvorrichtungen (7) zum schrittweisen Drehen des Drehtisches (30) um eine horizontale Rotationsachse zum Positionieren der Geräteeinheiten (32) in den unterschiedlichen Ablaufstationen, welche bei gleichen Winkeldistanzen relativ zu der Rotationsachse von einander angeordnet sind.
Schlagschmiedemaschine gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Träger in der Form einer Pendelvorrichtung (30') aufweist, welcher in einem Sockel beweglich ist und dass Bewegungsvorrichtungen (7') bereitgestellt werden, um die Pendelvorrichtung (30') zwischen den Ablaufstationen der Geräteeinheiten (32') entlang einer linearen Bewegungsbahn hin und her zu bewegen.
Schlagschmiedemaschine gemäß irgendeinem der Ansprüche 6 und 7, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (116, 119, 122, 216) zum Fixieren des Trägen oder der Träger, wenn der Träger oder die Träger (30, 30') bewegt wurden, so dass die Geräteeinheiten (32, 32') eine Position in einer neuen Ablaufstation eingenommen haben.