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Schmiedemaschine mit Induktionserhitzung des Schmiedegutes Die Erfindung
betrifft eine Schmiedemaschine insbesondere waagerechter Bauart, bei welcher die
Enden des stangenförmigen Schmiedegutes unmittelbar vor den Matrizen auf die erforderliche
Schmiedetemperatur gebracht werden. Solche Maschinen sind mit einer oder mehreren
reihenweise in einem Preß-bzw. Klemmbackenpaar angeordneten, geteilten Matrizen
versehen. Nach nicht vorbekannten Vorschlägen ist hierzu bereits das Induktionserhitzen
des Schmiedegutes angewendet worden, weil diese Erhitzungsart neben allen anderen
bekannten Vorzügen den Vorteil mit sich bringt, daß die Erwärmung auf den Arbeitstakt
der Schmiedemaschine eingestellt werden kann.
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Bei der Schmiedemaschine gemäß der Erfindung handelt es sich vorzugsweise
um eine Horizontalschmiedemaschine, die mit einer oder auch mehreren Matrizen arbeitet,
wobei im letzten Falle das Schmiedegut nicht nur in die Matrize eingelegt und wir-der
herausgenommen, sondern auch von einer Matrize zur anderen bewegt werden muß. Bei
derartigen Maschinen wird bekanntlich die Warmformgebung vorwiegend an einer langen
Stange ausgeführt, wobei diese jeweils nach der Endverformung des Werkstückes um
einen bestimmten Betrag vorgeschoben wird, nachdem zuvor eine Erwärmung durchgeführt
wird. Diese Erwärmung des Stangenendes erfolgt bislang in einem meist gasbeheizten
Ofen mit allen Nachteilen, die mit einer solchen nicht auf eine genaue Länge zu
beschränkenden, stark der Zunderung unterworfenen Erhitzung verbunden sind. Insbesondere
ist der ständige Transport der zunächst
langen und dann kürzer werdenden
Stangen vom Ofen zur Schmiedemaschine und zurück sehr umständlich und zeitraubend.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem eine vollselbsttätige
Maschine geschaffen wird, bei der die Erwärmung unmittelbar an den Matrizen stattfindet
und lediglich ein Transport von Matrize zu Matrize erforderlich wird, sofern mehrere
Matrizen vorgesehen sind. Die Schmiedemaschine ist gleichermaßen geeignet für das
Warmformgeben an Stangenenden jeglicher Querschnittsform als auch für die Warmformgebung
an Enden von Rohren.
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Es ist verständlich, daß eine Schmiedemaschine dieser Art mit induktiver
Erwärmung des Schmiedegutes in unmittelbarer Nähe der Matrizen Sondermaßnahmen erforderlich
macht, um einerseits, die Erwärmung in sicherer Weise durchzuführen, obwohl das
Schmiedegut nicht nur eine Vorschubbewegung, sondern auch Bewegungen senkrecht und
quer zur Längserstreckung ausführt. Andererseits muß das Schmiedegut so gefördert
werden, daß eine Behinderung des Aufheizvorganges nicht eintritt; denn die Erwärmung
muß in der Zeit vor sich gehen, in der jeweils der zuvor verformte Abschnitt des
zugeführten Schmiedegutes verarbeitet wird.
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Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst, indem mit der Schmiedemaschine
Bewegungseinrichtungen verbunden werden, die das Schmiedegut vorschieben sowie durch
Senkrecht- und Waagerechtbewegungen das Gut in die Matrizen einlegen und herausnehmen.
Mit diesen Bewegungseinrichtungen verbunden sind ein oder mehrere Induktoren, die
die Bewegungen des Gutes senkrecht und quer zum Vorschub mitmachen. Die Induktoren
sind dabei mittels Gestängen mit den die Bewegungen bewirkenden Organen verbunden.
Vorzugsweise werden Induktoren verwendet, die das Schmiedegut umfassen.
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Um das Erhitzen und die Bewegungsspiele besonders wirkungsvoll gestalten
zu können, wird gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, die Matrizen in zwei
Teile aufzuteilen, von denen der eine lediglich dazu dient, das Werkstück während
der Verformungsarbeit, die in den weitaus meisten Fällen auch eine Stauchung in
Achsrichtung mit sich bringt, festzuklemmen, während der andere Teil der eigentlichen
Verformungsarbeit dient. Diese beiden Teile der Schmiedemaschine werden derart auf
Abstand gestellt, daß der die Erhitzung auf Schmiedetemperatur bewirkende Induktor
zwischen ihnen untergebracht wird und sich dort bewegen kann. Zusätzlich ist es
möglich, in Vorschubrichtung gesehen vor dem Klemmteil einen weiteren Induktor vorzusehen,
der ebenfalls die Gutbewegung mitmacht und dem Vorwärmen dient.
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Da das. Schmiedegut in Form von Stangen oder Rohren sich während der
Arbeit langsam aufzehrt, entstehen schließlich Abschnitte, die nicht oder nur mit
Schwierigkeiten weiterverarbeitet werden könnten. Um dies zu vermeiden, wird die
Einrichtung so getroffen, daß jeweils in dem Augenblick, in dem die Stange oder
das Rohr um einen gewissen Betrag aufgebraucht ist, ein weiteres Ende stumpf angeschweißt
wird. Hierzu wird im Bereich der Bewegungseinrichtung ein das Gut umfassender Induktor
vorgesehen sowie eine Klemmeinrichtung, die es gestattet, die Endstirnflächen axial
gegeneinanderzudrücken, während die dem Verschweißen dienende Erhitzung vor sich
geht. Die Einrichtung kann dabei so getroffen werden, daß der Induktor die Bewegung
des Gutes mitmacht oder ruht, wobei im letzten Falle das Gut sich jeweils zeitweilig
aus dem Induktor herausbewegt. Zur Durchführung der Schweißung sollen die Enden
der Stangen entweder abgeplant oder konkav ausgearbeitet werden.
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An Hand der Zeichnungen wird im nachfolgenden die Erfindung näher
erläutert, und es. werden dabei weitere Erfindungsmerkmale aufgezeigt. Die Zeichnungen
stellen eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgedankens dar, und zwar ist
Abb. i eine Seitenansicht der gesamten Maschine, Abb. i a eine Abwandlung der Induktoranordnung,
Abb. 2 eine Aufsicht der Abb. i, Abb. 3 eine Endansicht auf Zahnstangen, Zahnsegmente
und Zylinder zum Bewegen der Querschlitten, Abb. q. eine Endansicht auf die Vorschubrollen
und den dazugehörigen Antrieb und Abb. 5 eine Endansicht auf die Schweißvorrichtung.
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In Abb. i und :2 ist bei i die eigentliche Schmiedemaschine angedeutet,
der die Vorrichtung 2, die dem Vorschub und der Querbewegung des Gutes dient, vorgeschaltet
ist.
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Die Schmiedemaschine i besteht in an sich bekannter Weise aus dem
ruhenden Unterteil 3 und dem auf und ab beweglichen Teil ¢. Ruhendes Unterteil 3
und bewegliches Oberteil 4, d. h. der bewegliche Klemmbacken oder Klemmschlitten,
tragen jeweils die Matrizenhälfte 5 bzw. 6. Im gewählten Beispiel sind die Matrizen
unterteilt, und zwar in einen Teil 7, der der eigentlichen Verformung dient, und
einen Teil 8, der dazu dient, das Schmiedegut 9 während des Verformungsvorganges
festzuklemrnen. Die Matrizenteile 7 und Klemmteile 8 weisen einen Abstand auf, der
groß genug ist, um zwischen sich den das Schmiedegut auf Schmiedetemperatur erhitzenden
Induktor io aufzunehmen. Wie in Abb. i a angedeutet, ist aber auch möglich, zwischen
den Matrizenteilen 7 und Klemmteilen 8 einen verhältnismäßig kleinen Induktor iö
vorzusehen, der die endgültige Erwärmung auf Schmiedetemperatur vornimmt, während
ein zweiter Induktor io" dem Klemmteil 8 vorgeordnet ist. Dieser Induktor hat die
Aufgabe, das Schmiedegut vorzuwärmen. In besonders gelagerten Fällen ist es auch
möglich, den Verformungsteil 7 mit einem Klemmteil 8 unmittelbar zu versehen, wobei
alsdann der Induktor io dieser Matrize unmittelbar vorgeschaltet ist. An der Gesamtausführung
ändert sich hierdurch grundsätzlich nichts.
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Im gewählten Ausführungsbeispiel wird die Verformung des Gutes 9 in
zwei Arbeitsspielen vorgenommen, und es liegen daher zwei Matrizen nebeneinander.
In manchen Fällen ist es notwendig, mehr als zwei Matrizen nebeneinander vorzusehen,
in anderen
dagegen wird unter Umständen mit einer einzigen Matrize
auszukommen sein. Auch hierdurch ändert sich an dem eigentlichen Bewegungsspiel
nichts, und es ist lediglich erforderlich, bei mehreren Matrizen mehrere Querbewegungen
des Gutes nacheinander erfolgen zu lassen.
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Die Bewegungsspiele, die das Gut 9 durchführen muß, sind folgende:
Bei Beginn der Arbeit wird das Gut mit seinem Ende in den Induktor io eingeschoben.
Nachdem das Aufheizen beendet ist, wird das Gut so vorgeschoben, daß das erhitzte
Ende in den Verformungsteil7 der Matrize gelangt. Durch Niederfahren des beweglichen
Oberteiles 4 der Schmiedemaschine wird die Verformung durchgeführt, wobei die Klemmteile
8 das Gut gegen axiale Bewegungen sichern, die infolge einesaxialen Stauchdruckes
auftreten könnten. Alsdann muß das Gut zur Entfernung aus der Matrize 7 angehoben
werden. Diese Bewegung kann unterstützt werden durch Ausstoßer i i, die vorzugsweise
unter Federdruck stehen. Das angehobene Gut muß in Richtung des Pfeiles i2 (Abt.
2) quer zur Vorschubrichtung bewegt werden, um es zur nächsten Matrize zu bringen,
worauf es sich wieder absenkt und das beschriebene Arbeitsspiel sich bei dieser
Matrize wiederholt. Inzwischen ist das Schmiedegut am verbleibenden Restende auf
Schmiedetemperatur gebracht, und es kann sich das beschriebene Gesamtarbeitsspiel
wiederholen.
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Damit nun der Induktor io bzw. die Induktoren iö und io", die vorzugsweise
als das Gut umfassende Induktoren ausgebildet sind, diese Bewegungen mitmachen können,
sind sie an einem Gestänge 13 befestigt (vgl. insbesondere Abb.2), das seinerseits
mit der eigentlichen Bewegungseinrichtung für das Gut starr verbunden ist.
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Das Glühgut 9 ist geführt zwischen Vorschubrollen 14' und 14" und
einem Führungskörper 15
in Gestalt eines hohlen Vierkantstückes. Außerdem
liegt das Ende lose auf einer Führung 16 auf. Die Führungsrollen 14! und i4' und
der Führungskörper 15 werden von winkelförmigen Hebeln 17 und 18 getragen, deren
Drehpunkte auf quer zur Vorschubrichtung des Gutes verfahrbaren Schlitten i9 und
2o gelagert sind. Auch die Führung 16 sitzt auf einem winkelförmigen Hebel 21. Der
Drehpunkt dieses Hebels sitzt auf einem Bock 22, der fest. mit dem Gestell e verbunden
ist. Wie insbesondere aus Abb. 2 ersichtlich, ist die Führung 16 als einfache Rolle
ausgebildet, auf der das Gut sowohl in Vorschubrichtung als auch quer zur Vorschubrichtung
gleitet, wobei letzteres deshalb möglich ist, weil die Auflageführung 16 die Breite
der Maschine aufweist.
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Die freien Armenden der Hebel 17, 18 und 21 sind durch ein
Gestänge 23 miteinander verbunden, so daß sämtliche Hebel gemeinsam die gleichen
Bewegungen ausführen.
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Die Schlitten i9 und 20 laufen in Führungen des Gestelles 2. Ihre
Bewegung wird bewirkt durch Zahnsegmente 24 und 25. Diese sind auf einer gemeinsamen
Welle 26 gelagert, so daß bei Bewegung des Zahnsegmentes 24 unter Einfluß der pneumatischen
oder hydraulischen Kolben 27 und 28 eine entsprechende Bewegung auch des Zahnsegmentes
25 zur Folge hat.
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An dem als Winkelhebel gestalteten Hebel 17 ist die Vorschubeinrichtung
vorgesehen, und zwar wird die Vorschubrolle i4, die auf einem für sich schwenkbaren
Arm 29 sitzt, von einer auf diesen Arm wirkenden Feder 30 an das Gut 9 angedrückt,
um auf diese Weise eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Rolle 14' und der
zweiten Rolle i4" sowie zum Gut zu schaffen. Für die am einen Arm des Winkelhebels
17 angeordnete Rolle 14" ist ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb 31 vorgesehen,
der über eine Zahnstange 32 und ein Ritzel 33 bei Aufwärtsbewegung der Zahnstange
32 die Rolle 14" im Sinne des Gutvorschubes, bei der Abwärtsbewegung dagegen das
Ritzel 33 lose mitnimmt, ohne daß eine Bewegungsübertragung auf die Rolle stattfindet.
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Am Oberteil 4 der Schmiedemaschine i, d. h. also am Klemmbackenschlitten,
ist ein bügelförmiger Körper 34 befestigt, dessen Form besonders deutlich aus Abb.4
hervorgeht. Dieser Bügel hebt bei der Aufwärtsbewegung des Klemmbackenschlittens
die Rollen an, wodurch über den Winkelhebel 17 und das Gestänge 23 auch die
Hebel 18 und 21 im Sinne der Anhebebewegung betätigt werden. Durch diese Anhebebewegung
wird das Gut 9 aus der Matrize herausgehoben, wobei infolge der Gestängeverbindung
13 der Induktor diese Bewegung mitmacht. Beim Niederfahren des Klemmbackenschlittens
ergibt sich eine entsprechende Bewegung der beschriebenen Teile in umgekehrter Richtung,
so daß das Gut in die Matrize eingelegt wird.
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Die Schaltung der einzelnen Antriebsorgane erfolgt derart, daß beim
Einrücken der Gesamtmaschine das Oberteil 4 niederfährt und, über den Bügel 34 wirkend,
das Schmiedegut in die erste Matrize einlegt. Nach Schluß der Klemmteile 8 erfolgt
das Stauchen bzw. Verformen des Werkstückes, und nach Beendigung dieses Vorganges
hebt der Bügel 34 beim Hochfahren des Klemmbackenschlittens das Werkstück aus der
Matrize heraus. Die Bewegung des Hebels 17 veranlaßt hierbei die Drehung der Welle,
auf der der Hebel 17 gelagert ist. Auf dieser Welle angebrachte Nocken steuern
ein Ventil, das dem Zylinder bzw. Kolben 27 (Abt. 3) Druckmittel zuführt, so daß
das Zahnsegment24 und damit auch Segment 25 die Querbewegung der Schlitten i9 und
2o bewirken, wodurch das Gut zur nächsten Matrize bzw. nächsten Gravur verfahren
wird. Ein elektrischer Endschalter in Verbindung mit den Kolben sorgt dafür, daß
in üblicher Weise, z. B. durch Betätigung eines magnetischen Ventils, die Schmiedemaschine
selbsttätig wieder eingerückt wird. Es wiederholt sichalsdann dasbeschriebeneArbeitsspiel,
nur mit dem Unterschied, daß nunmehr der Kolben bzw. Zylinder 28 mit dem Druckmittel
beaufschlagt wird. Die Kolbenstange der beiden Zylinder 27 und 28 ist nicht durchgehend,
sondern sie ist derart geteilt, daß die Kolbenstange des Zylinders 27 vor den Gabelhebel
z4 stößt und die Kolbenstange 28 mittels eines Ouerbolzens an den Hebe124 zieht.
Wie aus Abb. 3 ersichtlich, ist der Zylinder 28 doppelt so lang wie
der
Zylinder 27. Bekommt nun der Zylinder 2.7 Preßluft, so stößt er den Hebel 24 in
die Mittellage, und der Kolben 28 befindet sich ebenfalls in der Mittellage. Bekommt
j etzt der Kolben 28 Luft, so zieht dieser den Hebel 24 in die rechte Endlage, und
zwischen der Kolbenstange des Zylinders 27 und dem Hebel 24 entsteht ein Zwischenraum.
Beim Rückwärtsgang bekommt der Zylinder 28 von der entgegengesetzten Seite Preßluft
und schiebt in einem Hub den Hebel 2.Iwieder in die Anfangsstellung. Diese Stellung
wird erreicht, wenn alle Gravuren durchlaufen sind und damit die Formgebung des
Werkstückes beendet ist. Gleichzeitig wird der Kolben in der Bewegungsvorrichtung
31 beaufschlagt und damit der Vorschub des Gutes 9 um die Länge bewirkt, die während
der zuvor beschriebenen Arbeitsgänge sich im Induktor io bzw. i o' befunden hat
und auf Schmiedetemperatur aufgeheizt wurde. Nunmehr kann sich das Gesamtarbeitsspiel
mit allen Verformungsvorgängen wiederholen, bis das stangenförmige Gut 9 aufgebraucht
ist.
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Wie insbesondere aus Abb. i erkennbar, wäre für das Gut 9 eine sichere
Führung nicht mehr gegeben, wenn gestattet würde, daß es sich bis auf einen kurzen
Rest aufbraucht. Dieser Rest könnte in der Maschine nicht mehr bearbeitet und müßte
verworfen werden. Um dies zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß
in gewissen zeitlichen Abständen jeweils ein neuer Abschnitt des Gutes
9' stumpf angeschweißt wird. Auf diese Weise wird es möglich, die Maschine
ununterbrochen weiterlaufen zu lassen, ohne daß Reststücke des Schmiedegutes entstehen,
die nicht mehr weiterverarbeitet werden können.
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Um dieses Stumpfverschweißen des Gutes 9 und 9' bewerkstelligen zu
können, ist eine Induktionsschw eißeinrichtungbei 35 vorgesehen. Sie besteht aus
zwei lösbaren Klemmfuttern 36, die mittels eines Handhebels 37 in Achsrichtung des
Gutes gegeneinandergezogen werden können. Zwischen diesen beiden Klemmfuttern ist
ein Schweißinduktor 38 vOrgesehen, und zwar vorzugsweise in der Form eines Induktors,
der das Werkstück umfaßt.
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Im gewählten Beispiel ist! die Schweiß- und Klemmeinrichtung 35 fest
auf dem Gestell 2 befestigt. Infolgedessen ist es, wie aus Abb. 5 ersichtlich, erforderlich,
die Klemmfutter 36 aus zwei Hälften 36' und 36" herzustellen, die aufklappbar sind
und mittels eines Knebels 39 fest verschlossen werden können. Eine entsprechende
Vorkehrung muß auch für den Induktor 38 getroffen «erden, damit auch dieser geöffnet
werden kann. Klemmfutter und Induktor werden nur dann geschlossen, wenn ein Anschweißen
erforderlich wird.
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Es ist indes auch möglich, die Schweißeinrichtung 35 so anzuordnen,
daß sie die Bewegungen der Schlitten i9 und 20 mitmacht. In diesem Falle brauchen
weder die Klemmfutter 36 noch die Spule 38 aufklappbar zu sein.
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Der Schweißinduktor 38, der zwischen den Futtern der Klemm-
und Staucheinrichtung angeordnet ist, wird vorzugsweise so geschaltet, daß die Erwärmung
auf Schweißhitze bei ausgeschalteten oder teilausgeschalteten Induktoren für die
Erwärmung auf Schmiedehitze erfolgt. So ist es möglich, eine einzige Erzeugeranlage
für die Induktoren vorzusehen. Der Induktor wird ferner zweckmäßigerweise mit einer
geringen axialen Länge ausgestattet und so ausgelegt, daß die Erhitzung der Endflächen
des Gutes 9 bzw. 9' rasch erfolgt. Auf diese Weise wird der Schmiedevorgang jeweils
durch das Anschweißen nur kurzzeitig unterbrochen oder verlangsamt.
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Es kann zweckmäßig sein, die Klemm- und Staucheinrichtung 3:5 unter
Einschluß des Induktors in Achsrichtung auf das Gut einstellbar anzuordnen.
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Die Zu- und Ableitungen für die elektrische Speisung sämtlicher Induktoren
sind in an sich bekannter Weise beweglich zu gestalten, ebenso wie die Kühlmittelzufuhr
für die Heizleiter der Induktoren. Einzelheiten, dieser Anordnung sind der besseren
Übersicht halber in den Zeichnungen fortgelassen. Das Kühlmittel des oder der Induktoren
kann gleichzeitig zum Kühlen der Matrizen verwendet werden, indem das aus dem oder
den Induktoren austretende Wasser durch die Matrizen geleitet wird und erst dann
durch eine Sammelwanne abfließt.
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Der Antrieb der Segmente 24 und 25 sowie der Rolle iC erfolgt im Ausführungsbeispiel
hydraulisch bzw. pneumatisch. Selbstverständlich kann an Stelle dessen auch eine
andere Antriebsart, beispielsweise eine elektrische, vorgesehen werden, ohne daß
dadurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde. Es wäre ferner auch denkbar,
das eine oder andere Bewegungsspiel davon abhängig zu machen, daß der Bedienungsmann
zusätzliche Schalter oder Druckknöpfe zu bedienen hat bzw. auch einzelne Bewegungsspiele
von Hand vornimmt. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich sinngemäß auch
an Schmiedemaschinen verwirklichen, die eine senkrechte Matrizenteilung aufweisen.