DE8600030U1 - Schmiedemaschine - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE F\W, HEMMERlCH - GERD MÖLLER · D, GROSSE ■ F, POLLMEIER

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27.12.85 - 1 - 53 068

SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH, 4000 Düsseldorf

Schmiedemaschine

O Schnellhub-Schmiedepressen mit zwei oder zumeist vier, dann x-förmig in einer Ebene liegenden und um 90° gegeneinander vorsetzten radial auf das Werkstück einwirkenden Stösscln, sogenannto Schmiedemaschinen, werden mit mechanischem oder hydraulischem Stösselantrieb ausgeführt und zur Umformung längsachsenbetontor Werkstücke eingesetzt. Die mechanischen Stösselantriobe erlauben sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und Hubzahlen der Stössel, jedoch ist die Eindringtiefe gering. Wenn größere Eindringtiefen verlangt sind, ist der hydraulische Stösselantrieb vorteilhaft. Bei der Stösselbewegung ist zu unterscheiden zwischen dem eigentlichen Arboitshub und dom Hubanteil, mit dem das Maß der Näherung

/*-\ der Stössel, also die Werkstückabmessung vorgegeben wird. Dieses Maß bzw. die Lage in der sich der Arbeitshub voll- <■ zieht, wird als Hublage bezeichnet, die durch Ilublagenvcrstellung eingestellt wird. Eine Hublagenverstellung durch Änderung der Flüssigkeitssäuls in den für den gesamten Hubbereich ausgelegten Zylindern verbietet sich bei Schnellhub-Schmiedepressen wegen des hohen Anteils an Federrungsarbeit als Folge des in den meisten Ilublagen unnötig großen Volumens an Druckflüssigkeit. Seit langem hat man daher vom hydraulischen Antrieb für den Arbeitshub den Antrieb für die Hublagenverstellung abgetrennt Dabei sind die die Stössel bewegenden Kolben in kurzhubigen Zylindern

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vth durch Kolbenhub und Kolbenfläche gegebenem geringen Volumen angeordnet und es ist der Kolbenhub mechanisch durch Anschläge begrenzt, während die Hublagenverstollung getrennt mechanisch üblicherweise durch Spindeln erfolgt. So ist es bekannt (DR-OS 21 43668) , für den Arbeitshub einen Ringkolben vorzusehen, der drehfest in einem Zylinder geführt und mit einer Gewindebohrung versehen ist, in die drehbar eine Gewindespindel eingesetzt ist, die auf den Stössel einwirkt* nine zentrale Stössolführung macht es erforderlich, daß jedem Stössel mehrere, z.B. vier Ringkolbon mit r\ einsitzender Gewindespindel symmetrisch zugeordnet sind, woraus sich ein orheblicher baulicher Aufwand ergibt. Weniger aufwendig ist die Lösung (Peter Metzgor, "Die numerisch gesteuerte Radial-Umformmaschine und ihr Einsatz im Rahmen einer flexiblen Fertigung", Band 55 der Berichte aus dem Institut für Umformtechnik der Universität Stuttgart, Herausg.: Prof. Dr.-Ing. K. Lange, Springer-Verlag, Berl ing-Heidelberg-rNew York, 1980, Seiten 38, 122, 113) bei der über Spindeln, die an den Zylindern befestigt sind, mittels Schneckenrädern, Schnecken und Servomotoren die Zylinder mit den Kolben und Stösseln zwecks Hublagenverstellung verschoben werden, was besondere Zylinderführungen und flexible Zuleitungen für das Arboitsdruckmittel bedingt.

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung derartiger, mit einem hydraulischen Antrieb für den Arbeitshub und einem getrennten mechanischen Antrieb für die Hublagenvorstellung versehener Schmiedemaschinen. Insbesondere soll bei einer Minimierung des im hydraulischen Antrieb für den Arbeitshub wirksamen, das dynamische Verhalten der Schmiedemaschine beeinflussenden ölvolumens eine solide Stosseiführung, eine einfache mechanische Hub]igenverstellung und eine Zuleitung des Arbeitsdruckmittels über kurze, starre Leitungen erreicht werden. Dieses Ziel wird erreicht, indem erfindungs-

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gemäß bei an sich bekannter fester Verbindung der Zylinder mit dom Maschinenrahmen die Zylinder durch in ihnen auf die jeweilige Hublage einstellbare, den Zylinderbödön bildende Stopfen entgegen dem Arbeitsdruck verschlossen sind. Die Kolben, die zugleich die Stössel bilden, sind unmittelbar in den Zylindern und somit im Maschinengestell geführt und durch die auf die jeweilige Ilublage einstellbaren Stopfen ist das Volumen in den Zylindern auf das ;für den Arbeitshub der Kolben benötigte Volumen begrenzt.

Die Begrenzung des Kolbenhubes durch mechanische Anschläge f\ wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in einfacher Weise erreicht, indem die Kolben mit einem Schaft versehen sind, mit dem sie die Stopfen durchdringen, wobei sie am Ende ihrer Schäfte mit Kragen versehen sind, die die den Kolbenhub in Arbeitsrichtung begrenzenden Anschläge an den Stopfen bilden. Die Kolbenschäfte können gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zugleich so ausgebildet sein, daß sie in den Bohrungen der Stopfen gegen Drehung gesichert geführt sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, daß jeder Kolbenschaft mit einem vierkantigen Abschnitt an den Kolben anschließt und

j mit diesem Abschnitt in eine entsprechend vierkantige Ausnehmung im Stopfen eingreift, während die Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Stopfen im Bereich des runden Teils ■* des Kolbenschaftes vorgesehen ist.

Für die bauliche Ausgestaltung ist es desweiteren von Vorteil, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Stopfen an ihren den Kolben abgewandten Seiten mit Zylinderbohrungen zur Aufnahme von mit den Kolben verbundenen Rückzugkolben versehen sind, wobei diese insbesondere als Ringkolben ausgebildet sind, die den Kolbenschaft umgeben und sich am Kragen des Kolbenschaftes abstützen.

Die die Zylinder abschließenden Stopfen lassen sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mit einer Jochplatte verbinden, über die die Stellmittel zur mechanischen Hublagenverstellung an die Stopfen angreifen können. Hierzu können Gewindemuttern in den Jochplatten drehbar gelagert sein, mit denen die Jochplatten jeweils entlang von zwei oder mehr Gewindespindeln verstellbar sind. Indem die Gewindemuttern mit Außenverzahnungen versehen sind, über die sie von f, einem zentral auf der Jochplatte gelagerten Zahnkranz ange- g trieben sind, ergibt sich eine vorteilhafte Ausbildung der | Hublagenvorstellung. Spielfreiheit in der Hublagenver- |

stellung kann durch Kolben-Zylinder-Einheiten erreicht werden, | die die Jochplatten mit den Stopfen von den Zylindern abdrücken .

Um die präzise Führung der Kolben bzw. Stössel durch die Zylinder dauerhaft gewährleisten zu können, ist der Schutz der Kolben und Kolbendichtungen gegen Verschmutzung durch Zunder, Kühlwasser u. dergl. nötig. Dieser wird wirkungsvoll erreicht, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die aus den Zylindern austretenden Kolben jeweils mit einem den zugehörigen Zylinder mit geringem Spiel umhüllenden Schutzmantel verbunden sind und in den Schutzmantel Pressluft eingepresst wird, die als Schmutzsperre den Spalt zwischen dem Zylinder und dem Schutzmantel passiert.

In den Zeichnungen ist ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht der Schmiedemaschine in Richtung der Werkstücklängsachso,

Figur 2 zeigt in oinsm Schnitt nach der in Figur 3

gekennzeichneten Schnittlinie II-II, d*h. in

einer Ebene mit der Werkstücklängsachse, Figur 3 zeigt in einer Aufsicht und

Figur 4 zeigt in einem Schnitt nach der in Figur 3 gekennzeichneten Schnittlinie IV-IV als Einzelheit eine der vier Kolben-Zylinde<-~Einheiten in größerem Maßstab.

In Figur 1 ist das Werkstück Cl) in seinem Querschnitt zu erkennen, welches die Schmiedemaschine der Länge nach durch-'· ' fährt und dabei von den Werkzeugen (2) gestreckt wird. Die Werkzeuge (2) sind kreuzverschlußartig, d.h. entsprechend dem zu schmiedenden Querschnitt mittenversetzt und mit ihrer Arbeitsfläche ein benachbartes Werkzeug (2) überschneidend um das Werkstück (1) herum angeordnet. Der jeweilige Mittenversatz der Werkzeuge (2) bestimmt die mögliche Näherung der Werkzeuge (2) und damit den kleinsten mit einer bestimmten Werkzeugstellung zu schmiedenden Querschnitt, der seinerseits den inneren Umkehrpunkt der Hublage bestimmt.

Getragen werden die Werkzeuge (2) von Stösseln (3) die als Kolben ausgebildet und in Zylindern (4) beweglich geführt sind. Entsprechend'der x-förmigen Anordnung der Stössel bzw. Kolben (3) in einer Ebene, in der sie um 90° gegeneinander vorsetzt und radial zur Werkstücklängsachse beweglich sind, sind vier Zylinder (4) in einer. Rahmen (5) angeordnet. Mit Fußstücken (6) ist der Rahmen (5) am Fundament (7) verankert.

Die aus den Stösseln bzw. Kolben (3) und den Zylindern (4) gebildeten Einheiten sind in ihron Einzelheiten in den Figuren 2 bis 4 dargestellt.

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Zur Vorbindung mit dom Rahmen (5) sind die Zylinder (4) mit Flanschen (8) und die Rahmen (5) je Zylinder (4) mit vier Augen versehen. Zuganker ClO), die die Bohrungen in den Flanschen (8) der Zylinder (4) und die Augen (9) des Rahmens (5) durchdringen, liegen mit Bunden CH) an den Flanschen C8) an, während Muttern (12) die Flanschen CS) und damit die Zylinder (4) gegen den Rahmen (5) verspannen. Die Zuganker ClO) sind darüber hinaus zu Spindeln (13) mit einem Gewindeschaft C14) verlängert.

Jeder Zylinder C4) hat eine durchgehende Bohrung, die zu f\ einer Seite hin durch einen Stopfen (15) verschlossen ist, wozu eine Dichtung (16) gehört. Der Stopfen C15) ist mit einer Jochplatte C17) fest verbunden, die mit vier Bohrungen Cl8) zum Durchtritt der Spindeln C13) zu den Zugankern CIo) vergehen sind. Die Bohrungen C18) sind zu Lagerbohrungen erweitert, in denen außen mit einer Verzahnung (19) und innen mit Gewinde versehene Muttern C20) drehbar gelagert und durch eine geteilte Lagerplatte C21) gehalten sind. Gedreht werden die vier Muttern C20) einer Jochplatte (17) gemeinsam von einem Zahnkranz (22) , der mit Kugeln (23) auf einem an der Jochplatte (17) zentrierten und befestigten Lagerring (24) drehbar ist. Antriebsritzel (25), die mit dem Zahnkranz (22) in Eingriff stehen, sind über Getriebe w (26) wahlweise drehbar oder feststellbar. Mit der Drehung der Ritzel (25) worden über den Zahnkranz (22) die mit der Verzahnung (19) versehenen Muttern (20) gedreht, die sich entlang der Gewindeschafte (14) an den Spindeln (13) bewegen und damit den Stopfen (15) in der Bohrung des Zylinders (4) axial verstellen.

In jedem Zylinder (4) ist ein zugleich als - das in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellte Werkzeug tragender - Stössel aus·

gebildeter Kolben (3) axialbeweglich geführt. Der Kolben (3) ist mit einem runden Schaft (27) und am Obergang des Kolbens (3) zum Schaft C27) mit einem vierkantigen Abschnitt

(28) versehen. Ferner ist der Schaft (27) an seinem finde mit einem Kragen (29) versehen. Der Stopfen (15) ist mit einer entsprechenden runden und im Bereich des Abschnittes

(29) vierkantigen Bohrung versehen, wobei der vierkantige Abschnitt (28) den Kolben (3) in der entsprechend vierkantigen Bohrung des Stopfens (15) gegen Verdre'r.ang gesichert führt. Der Druckmittelraum im Zylinder (4) zwischen dem Kolben (3) und dem Stopfen (15) ist durch die Dichtungen

O (30) und (31) abgeschlossen. Die axiale Bewegung des Kolbens (3) ist einerseits durch seinen Anschlag am Stopfen (15) und andererseits durch den Kragen (29) am Kolbenschaft (27) begrenzt, indem der Kragen (29) an der rückseitigen . Stirnfläche (32) des Stopfens (15) anschlägt. Falls erforderlich, kann der Kragen (29) am Kolbenschaft (27) axial verstellbar sein, womit der von den Anschlägen begrenzte Hub des Kolbens (3) ebenfalls verstellbar ist. Die Hublage des Kolbens (3) ist hingegen durch die zuvor beschriebene Verstellung der Jochplatte (17) durch Drehung der Muttern (20) auf den Gewindeschäften (14) der Spindeln (13) einstellbar. Für den Rückzug des Kolbens (3) ist der Stopfen (15) &lgr; von der rückseitigen Stirnfläche aus zu einem Zylinderraum (33) aufgebohrt. Ein in diesen Zylinderraum (33) einge-' setztor. Ringkolben (34), der auf dem Schaft (27) des Kolbens (3) aufsitzt und sich an dem Kragen (29) abstützt, schließt mit den Dichtungen (35'J und (36) einen Ringraum (37) ab, durzh dessen Beaufschlagung der Rückzug des Kolbens (3) bewirkt wird.

Zwischen dem Flansch (8) des Zylindern (4) und der Jochplatte (17) sind Kolben-Zylinder-Einheiten (38) angeordnet, durch welche die ständige Anlage der Gewindemuttern (20) am Gewindeschaft(14) in Arbeitsdruckrichtung aufrechterhalten wird, um eine spielfreie Abstützung des Stopfens (15) zu gewährleisten.

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Um eine Verschmutzung des aus dem Zylinder (4) austretenden
bens (3) durch Zunder/ Spritzwässer ü* dergl» auszuschließen/ 1st auf den Kolben (3) ein Schutzmantel (39) aufgesetzt, der den Zylinder (4) außen mit geringem Spiel Umgibt. In den Schutzmantel (39) Wird Preßluft eingeblasen, die aiii Rihgspält (40) zwischen dem Schützmäntel (39) und dem Zylinder (4) austritt und damit das Eindringen von Schmutz in den vom Schutzmantel (39) abgedeckten Raum (41) verhindert.

Claims (11)

■' PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 27.12.85 53 068 Schutzansprüche

1. Schmiedemaschine mit insbesondere vier x-förmig in einer Ebene liegenden, um 90° gegeneinander versetzten, radial O auf das Werkstück einwirkenden Stösseln, die zum Arbeitshub von in Zylindern kurzhubig innerhalb der durch Kolbenhub und Kolbenfläche gegebenen Zylindervolumina bewegten Kolben angetrieben sind, wobei der Kolbenhub mechanisch durch Anschläge begrenzt ist und eine ebenfalls mechanische Hublagonverstellung mittels Spindeln vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß bei fester Verbindung der Zylinder mit dem Maschinenrahmen die Zylinder durch in ihnen auf die jeweilige Ilublage einstellbare, den Zylindorboden bildende Stopfen entgegen dem Arbeitsdruck verschlossen sind.

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2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

' daß der Kolbon mit einem Schaft den Stopfen durchdringt, dor Schaft in der Bohrung des Stopfens gegen Drehung gesichert geführt ist und an seinem finde mit einem Kragen vorsehen ist, der den den Kolbenhub in Arbeitsrichtung am Stopfen begrenzenden Anschlag bildet.

3. Schmiedemaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß dor Kolbonschaft mit einem vierkantigen Abschnitt nn den Kolben anschließt und in der Bohrung des Stopfens gegen

Verdrehung gesichert ist, während die Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Stopfen im Bereich des runden Teils des Kolbenschaftes vorgesehen ist.

4. Schmiedemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen an seiner dem Kolben abgewandten Seite mit einer Zylinderbohrung versehen ist, zur Aufnahme eines mit dem Kolben verbundenen Rückzugkolbens.

5. Schmiedemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückzugkolben als ein den Kolbenschaft umgebender und am Kragen des Kolbenschaftes abgestützter Ringkolben ausgebildet ist.

6. Schmiedemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Zylinder entgegen dem Arbeitsdruck abschließende Stopfen mit einer Jochplatte verbunden ist, an die die Stellmittel für die Hublagenverstellung angreifen.

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7. Schmiedemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

< daß in der mit dem Stopfen verbundenen Jochplatte Gewindemuttern drehbar gelagert sind, mit denen die Jochplatte entlang von zwei oder mehr Gewindespindel verstellbar ist.

S₄ Schmiedemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuttern mit einer Außenverzähnung vorsehen sind und die einen Stopfen mit Jochplatte zugehörigen mehreren

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Gowindemuttern mit einem drehbar au£ dor .lochplatte gelagerten, antreibbaren und feststellbaren Zahnkranz in Eingriff stehen.

9» Schmiedemaschine nach Anspruch 8j
dadurch gekennzeichnet,

daß in der Zontralbohrung des Zahnkranzes und dessen Lager der Stopfen mit der eingearbeiteten Zylinderbohrung für den Rückzugkolben samt Kolbenschaft und Kragen zugilng^ lieh sind.

10. Schmiedemaschine nach oinem de*/ Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem Zylinder und der Jochplatte zum Stopfen Kolben-Zylinder-Binheiten angeordnet sind, diß das Joch mit den Gewindemuttern gegen die Spindoln in Arbeitsdruckrichtung spielfrei verspannen.

11. Schmiedomaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der aus dem Zylinder austretende Kolben mit einem den Zylinder mit geringem Spiel umhüllenden Schutzmantel verbunden ist, in den Pressluft eingepresst wird, die als Schmutzsperre den Spalt zwischen dem Zylinder und _r dem Schutzmantel passiert.