EP0829318A2 - Verfahren zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine und Schmiedemaschine zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine und Schmiedemaschine zum Durchführen des Verfahrens Download PDF

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EP0829318A2
EP0829318A2 EP97890185A EP97890185A EP0829318A2 EP 0829318 A2 EP0829318 A2 EP 0829318A2 EP 97890185 A EP97890185 A EP 97890185A EP 97890185 A EP97890185 A EP 97890185A EP 0829318 A2 EP0829318 A2 EP 0829318A2
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forging
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hydraulic
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Alfred Ing. Seeber
Rupert Ing. Wieser
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
    • B21J7/28—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers operated by hydraulic or liquid pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the stroke frequency of a forging machine with a mechanical lifting drive for the lifting movement of a forging punch and a hydraulic drive connection between the linear actuator and Forging stamp and on a forging machine to carry out this process.
  • Such forging machines are available in different versions, with a lifting drive a crank or eccentric drive is used, the stroke movement of which is hydraulic Drive connection is transferred to the forging stamp, for which purpose, for example Lift drive actuates a piston pump, the pump chamber of which is hydraulically connected to the Forge stamp associated with the working cylinder.
  • These forging machines enable simple overload protection and high forming performance a stroke position adjustment by changing the hydraulic filling quantity in the hydraulic Drive connection.
  • the stroke numbers of the forging stamps have so far only been to control the mechanical drive, which is because of a reduction in speed occurring losses of kinetic energy only a very limited Control area allows.
  • the invention is therefore based on the object of a method of the aforementioned Specify the type with which the stroke frequency of the forging hammers is rational can be influenced.
  • a low-effort, compact Forging machine can be created to perform this process.
  • the invention solves this problem in that the speed of the linear actuator to high stroke frequency of the forging punch and to reduce the stroke frequency the hydraulic pressure of the drive connection at constant speed of the Lift drive for periodically successive drive strokes in the same dimension as the drive. conditional increase is reduced, while preferably the forge stamp is blocked in the top dead center area.
  • the control step remains the mechanical drive side of the stroke rate reduction of the forging die untouched, the drive speeds, which are responsible for the high stroke frequencies necessary can be maintained and there are no difficulties regarding the kinetic energy losses.
  • On the side of the hydraulic drive connection only needs to reduce the stroke frequency in the required rhythm the drive strokes the working pressure that builds up is reduced and rendered ineffective to be, and the stroke frequency of the forging die can be adjusted accordingly decrease.
  • Forging machines with a hydraulic drive connection between the stroke drive and forging stamps are available in different constructions, with the execution the method only the drive connection via a depending on the Stroke actuated switching valve to be connected to a pressure accumulator needs. This means that when the switching valve is open, the hydraulic pressure during a Drive strokes do not increase to the extent required for a forging stroke, is forwarded to the pressure accumulator and only effective there, so that despite Drive stroke no forging stroke occurred.
  • a suitable blocking device the forging stamps are fixed in their top dead center position, what for mechanical interlocks are possible, but expediently hydraulic pads can be used as a movement lock, with greater functional reliability bring.
  • a low-effort design results if the drive connection is a drive-side one Pump piston and a piston-side working piston, which Engage pistons in a common hydraulic cylinder, preferably the Forging stamp by means of a hydraulic compression spring made of at least one on one Accumulator connected piston drive can be pressurized against the direction of action and the connecting line between the piston drive and the accumulator is a shut-off valve having.
  • This direct immersion of the pump piston and working piston in a common hydraulic cylinder additional hydraulic lines are unnecessary, what best hydraulic transmission conditions guaranteed.
  • the subject of the invention is, for example, based on a schematic Sectional illustration of a forging machine according to the invention illustrated in more detail.
  • a forging machine 1 has a forging punch 2, for which a mechanical Lift drive 3 and a hydraulic drive connection 4 between the lift drive 3 and forging stamp 2 are provided.
  • the hydraulic drive connection 4 exists thereby from a hydraulic cylinder 5, in the one hand facing away from the tool End part of the forging punch 2 as a working piston 6 and on the other hand as a plunger trained, operated via the linear actuator 3 pump piston 7.
  • the Lift drive 3 is an eccentric drive, the eccentric 8 of which is a rotatable sliding block 9 Conversion of the rotary movement into a lifting movement as a drive movement for the Pump piston 7 receives.
  • the forging punch 2 guided in a longitudinal guide 10 is pressurized via a compression spring 11 opposite to the effective direction, so that there is a corresponding return stroke after a working stroke and also against the hydraulic medium within the hydraulic cylinder 5 of the pump piston 7 the sliding block 9 is pressed and there is no positive connection to the drive connection Coupling by means of a backdrop or the like.
  • the compression spring 11 consists of two Piston drives 12, which are connected via a connecting line 13 to an accumulator 14 are, the connecting line 13 has a shut-off valve 15 which the Interruption of the line connection between piston drives 12 and accumulator 14 and thus a stroke layer blockage of the forging stamp 2 is permitted.
  • the cylinder space 16 of the hydraulic cylinder 5 to an only indicated hydraulic medium supply system 17 connected, in addition to not shown security, leakage and Temperature compensation devices u.
  • This housing bore 22 can be a multi-way Switch valve 23 can be optionally connected to one or the other device.
  • Switch valve 23 switched so that the connecting line 22 either to the hydraulic fluid supply device 18 or connected to the hydraulic fluid discharge device 19 and hydraulic fluid is pumped into or pumped out of the cylinder space 16 until the forging punch 2 reaches the desired stroke position is retracted.
  • the switching valve 23 is in its Locked position (position shown) so that the working strokes of the linear actuator 3 over the drive connection 4 with the same frequency on the working piston and thus the Forging stamp 2 is transmitted and the forging stamp 2 with the working frequency same stroke frequency works.
  • the switching valve 23 switches as required Moment the connecting line 22 with the pressure accumulator 20 briefly, whereby at a working stroke of the lifting drive 3 from the hydraulic fluid through the pump piston 7 the cylinder space 16 is conveyed via the connecting line 22 into the pressure accumulator 20 and the forging stamp 2 remains unused. In this case, too Shut-off valve 15 for the compression spring 11 closed and the forging stamp in the upper one Dead center area fixed. After one or more empty strokes then for the subsequent drive stroke, the switching valve 23 is switched back to the blocking position, so that the next stroke is transferred to the forging stamp 2 again is, also by operating the shut-off valve 15 and activation of the compression spring 11 is released again. It can be used independently of the mechanical linear actuator 3 vary the stroke frequency of the forging punch 2 within wide limits and at The use of several forging stamps can also influence the stroke sequence of the individual stamps.

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Abstract

Zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine (1), die einen mechanischen Hubantrieb (3) für die Hubbewegung eines Schmiedestempels (2) und eine hydraulische Antriebsverbindung (4) zwischen Hubantrieb (3) und Schmiedestempel (2) aufweist, wird die Drehzahl des Hubantriebes (3) auf eine hohe Hubfrequenz des Schmiedestempels (2) abgestimmt und zur Verringerung der Hubfrequenz der Hydraulikdruck der Antriebsverbindung (4) bei gleichbleibender Drehzahl des Antriebes (3) für periodisch aufeinanderfolgende Antriebshübe im Maße des antriebsbedingten Ansteigens abgebaut, während gleichzeitig vorzugsweise der Schmiedestempel (2) im oberen Totpunktbereich blockiert wird. Dazu ist die Antriebsverbindung (4) über ein in Abhängigkeit von der Hubbewegung betätigbares Schaltventil (23) an einem Druckspeicher (20) angeschlossen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine mit einem mechanischen Hubantrieb für die Hubbewegung eines Schmiedestempels und einer hydraulischen Antriebsverbindung zwischen Hubantrieb und Schmiedestempel sowie auf eine Schmiedemaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.
Solche Schmiedemaschinen gibt es in verschiedenen Ausführungen, wobei als Hubantrieb ein Kurbel- oder Exzentertrieb dient, dessen Hubbewegung über eine hydraulische Antriebsverbindung auf den Schmiedestempel übertragen wird, wozu beispielsweise der Hubantrieb eine Kolbenpumpe betätigt, deren Pumpraum hydraulisch mit einem dem Schmiedestempel zugeordneten Arbeitszylinder in Verbindung steht. Diese Schmiedemaschinen ermöglichen bei hohen Umformleistungen einfache Überlastsicherungen und eine Hublagenverstellung durch Änderung der Hydraulikfüllmenge in der hydraulischen Antriebsverbindung. Allerdings sind bisher die Hubzahlen der Schmiedestempel lediglich über den mechanischen Antrieb zu steuem, was wegen der bei einer Drehzahlreduzierung auftretenden Verluste an kinetischer Energie nur einen recht beschränkten Steuerungsbereich zuläßt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dem auf rationelle Weise die Hubfrequenz der Schmiedehämmer beeinflußt werden kann. Darüber hinaus soll eine aufwandsarme, kompakte Schmiedemaschine zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Drehzahl des Hubantriebes auf eine hohe Hubfrequenz des Schmiedestempels abgestimmt und zur Verringerung der Hubfrequenz der Hydraulikdruck der Antriebsverbindung bei gleichbleibender Drehzahl des Hubantriebes für periodisch aufeinanderfolgende Antriebshübe im Maße des antriebs. bedingten Ansteigens abgebaut wird, während gleichzeitig vorzugsweise der Schmiedestempel im oberen Totpunktbereich blockiert wird. Durch diesen so einfachen wie eleganten Steuerungsschritt bleibt die mechanische Antriebsseite von der Hubzahlsenkung des Schmiedestempels unberührt, die Antriebsdrehzahlen, die für die hohen Hubfrequenzen notwendig sind, können beibehalten werden und es gibt keine Schwierigkeiten hinsichtlich der kinetischen Energieverluste. Auf der Seite der hydraulischen Antriebsverbindung braucht zur Senkung der Hubfrequenz nur im jeweils erforderlichen Rhythmus der Antriebshübe der sich aufbauende Arbeitsdruck abgebaut und unwirksam gemacht zu werden, und die Hubfrequenz des Schmiedestempels läßt sich entsprechend verringem. Ein durch den Druckabbau entstehender Leerhub bei jedem zweiten Antriebshub führt zu einer Halbierung der Hubfrequenz, Leerhübe bei jedem zweiten und dritten Antriebshub senkt die Frequenz auf ein Drittel bzw. ein Viertel usw.. Aus Sicherheitsgründen und zum Gewährleisten hoher Hubexaktheit kann gleichzeitig mit dem Druckabbau der Schmiedestempel im Bereich des oberen Totpunktes blockiert werden, so daß keine Fehlhübe oder Hublagenfehlstellungen auftreten. Zusätzlich zur Frequenz] steuerung kann mit diesem Verfahren bei einer Schmiedemaschine mit mehreren Schmiedestempeln auch die Hubfolge der einzelnen Schmiedestempel beeinflußt werden, so daß beispielsweise bei vier radial schmiedenden Stempeln einmal alle vier Stempel gleichzeitig wirken oder durch gegengleiche Leerhübe auch paarweise abwechselnd. Durch die Hubfrequenzsteuerung bleiben selbstverständlich alle Vorteile einer hydraulischen Antriebsverbindung unbeeinträchtigt und die meisten Sicherheitsund Regeleinrichtungen der Antriebsverbindung lassen sich auch steuerungstechnisch nützen.
Schmiedemaschinen mit einer hydraulischen Antriebsverbindung zwischen Hubantrieb und Schmiedestempel gibt es in verschiedenen Konstruktionen, wobei zur Durchführung des Verfahrens lediglich die Antriebsverbindung über ein in Abhängigkeit von der Hubbewegung betätigbares Schaltventil an einen Druckspeicher angeschlossen zu werden braucht. Damit kann bei geöffnetem Schaltventil der Hydraulikdruck während eines Antriebshubes nicht in einem für einen Schmiedehub erforderlichen Maß ansteigen, sondem wird in den Druckspeicher weitergeleitet und erst dort wirksam, so daß trotz Antriebshub kein Schmiedehub erfolgt. Zusätzlich kann über eine geeignete Blockiervorrichtung der Schmiedestempel in seiner oberen Totpunktlage fixiert werden, wozu mechanische Verriegelungen möglich sind, doch zweckmäßigerweise Hydraulikpolster als Bewegungssperre eingesetzt werden, die eine größere Funktionssicherheit mit sich bringen. Beim Rückhub des Hubantriebes wird die aus der Antriebsverbindung in den Druckspeicher verdrängte Hydraulikmittelmenge wieder vom Druckspeicher in die Antriebsverbindung zurückgefördert, so daß ein Sperren des Schaltventils beim nächsten Antriebshub zu einer ordnungsgemäßen Antriebsverbindung zwischen Hubantrieb und Preßstempel führt und bei gelöster Hubblockade des Schmiedestempels auch dessen nächster Schmiedehub erfolgt.
Eine aufwandsarme Konstruktion ergibt sich, wenn die Antriebsverbindung einen antriebsseitigen Pumpkolben und einen stempelseitigen Arbeitskolben umfaßt, welche Kolben in einen gemeinsamen Hydraulikzylinder eingreifen, wobei vorzugsweise der Schmiedestempel über eine hydraulische Druckfeder aus wenigstens einem an einem Akkumulator angeschlossenen Kolbentrieb entgegengesetzt zur Wirkrichtung druckbelastbar ist und die Anschlußleitung zwischen Kolbentrieb und Akkumulator ein Absperrventil aufweist. Durch dieses direkte Eintauchen von Pumpkolben und Arbeitskolben in einen gemeinsamen Hydraulikzylinder sind zusätzliche Hydraulikleitungen unnötig, was beste hydraulische Übertragungsbedingungen gewährleistet. Durch die Druckfederbelastung des Schmiedestempels braucht der Pumpkolben selbst nur für den Arbeitshub des Schmiedestempels zu sorgen, der Rückhub erfolgt über die Druckfeder, wobei diese Druckfeder gleichzeitig auch die Hubblockade des Arbeitskolbens bei einer Schlagfrequenzsenkung bewirken kann, indem einfach die Verbindung der Kolbentriebe zum Akkumulator unterbrochen wird.
Eine weitere konstruktive Verbesserung ergibt sich dadurch, daß als Hubantrieb ein Exzentertrieb vorgesehen ist, wobei ein auf dem Exzenter drehbar gelagerter Gleitstein form- und/oder kraftschlüssig mit dem Pumpkolben in Verbindung steht und der werkzeugabgewandte Endteil des Schmiedestempels den Arbeitskolben bildet. Es kommt zu einer äußerst platzsparenden und kompakten Bauweise, die optimale Bedingungen auch für die hydraulische Antriebsverbindung mit sich bringt und eine von einer verhältnismäßig hohen maximalen Hubzahl ausgehende Hubfrequenzsteuerung in weiten Bereichen erlaubt.
Besonders günstig ist es, wenn das Schaltventil und der Druckspeicher am Hydraulikzylinder bzw. an einem den Hydraulikzylinder aufnehmenden Gehäuse angebaut sind, da ein solcher Direktanbau Verbindungsleitungen unnötig macht und Kompressibilitätseinflüsse weitgehend ausgeschaltet sind.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise an Hand einer schematischen Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Schmiedemaschine näher veranschaulicht.
Eine Schmiedemaschine 1 weist einen Schmiedestempel 2 auf, für den ein mechanischer Hubantrieb 3 und eine hydraulische Antriebsverbindung 4 zwischen Hubantrieb 3 und Schmiedestempel 2 vorgesehen sind. Die hydraulische Antriebsverbindung 4 besteht dabei aus einem Hydraulikzylinder 5, in den einerseits der werkzeugabgewandte Endteil des Schmiedestempels 2 als Arbeitskolben 6 und anderseits ein als Tauchkolben ausgebildeter, über den Hubantrieb 3 betätigter Pumpkolben 7 eingreifen. Der Hubantrieb 3 ist ein Exzentertrieb, dessen Exzenter 8 einen drehbaren Gleitstein 9 zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Hubbewegung als Antriebsbewegung für den Pumpkolben 7 aufnimmt. Der in einer Längsführung 10 geführte Schmiedestempel 2 wird über eine Druckfeder 11 entgegengesetzt zur Wirkrichtung druckbelastet, so daß es zu einem entsprechenden Rückhub nach einem Arbeitshub kommt und außerdem über das Hydraulikmittel innerhalb des Hydraulikzylinders 5 der Pumpkolben 7 gegen den Gleitstein 9 gedrückt wird und es zur Antriebsverbindung keiner formschlüssigen Koppelung mittels einer Kulisse od. dgl. bedarf. Die Druckfeder 11 besteht aus zwei Kolbentrieben 12, die über eine Anschlußleitung 13 an einen Akkumulator 14 angeschlossen sind, wobei die Anschlußleitung 13 ein Absperrventil 15 aufweist, das die Unterbrechung der Leitungsverbindung zwischen Kolbentrieben 12 und Akkumulator 14 und damit eine Hublagenblockade des Schmiedestempels 2 erlaubt.
Zur Steuerung der Hubfrequenz unabhängig von der Exzenterdrehzahl des Hubantriebes 3 und auch zur Hublagenverstellung des Schmiedestempel 2 ist der Zylinderraum 16 des Hydraulikzylinders 5 an eine nur angedeutete Hydraulikmittelversorgungsanlage 17 angeschlossen, die neben nicht weiter dargestellten Sicherheits-, Leckölverlust- und Temperaturausgleichseinrichtungen u. dgl. eine Hydraulikmittelzu- und -abfuhreinrichtung 18, 19 sowie eine Druckspeichereinrichtung 20 umfaßt, wobei die Hydraulikmittelversorgungsanlage 17 direkt an einem gemeinsamen Gehäuse 21 für Preßstempel, Hubantrieb und Antriebsverbindung angeflanscht ist und als Verbindungsleitung eine Gehäusebohrung 22 genügt. Diese Gehäusebohrung 22 kann über ein mehrwegiges Schaltventil 23 wahlweise mit der einen oder anderen Einrichtung verbunden werden.
Soll beispielsweise die Hublage des Schmiedestempels 2 verändert werden, wird das Schaltventil 23 so geschaltet, daß die Verbindungsleitung 22 entweder an die Hydraulikmittelzufuhreinrichtung 18 oder an die Hydraulikmittelabfuhreinrichtung 19 angeschlossen ist und Hydraulikmittel in den Zylinderraum 16 eingepumpt oder aus ihm abgepumpt werden kann, bis der Schmiedestempel 2 bis zur gewünschten Hublage ausoder eingefahren ist. Beim üblichen Schmiedevorgang ist das Schaltventil 23 in seiner Sperrstellung (dargestellte Stellung), so daß die Arbeitshübe des Hubantriebes 3 über die Antriebsverbindung 4 mit gleicher Frequenz auf den Arbeitskolben und damit den Schmiedestempel 2 übertragen wird und der Schmiedestempel 2 mit zur Arbeitsfrequenz gleicher Hubfrequenz arbeitet.
Soll die Hubfrequenz reduziert werden, schaltet das Schaltventil 23 im erforderlichen Augenblick die Verbindungsleitung 22 mit dem Druckspeicher 20 kurz, wodurch bei einem Arbeitshub des Hubantriebes 3 das Hydraulikmittel durch den Pumpkolben 7 aus dem Zylinderraum 16 über die Verbindungsleitung 22 in den Druckspeicher 20 befördert wird und der Schmiedestempel 2 unbeaufschlagt bleibt. In diesem Fall wird auch das Absperrventil 15 für die Druckfeder 11 geschlossen und der Schmiedestempel im oberen Totpunktbereich lagefixiert. Nach einem oder auch mehreren Leerhüben wird dann für den nachfolgenden Antriebshub das Schaltventil 23 wieder in die Sperrstellung geschaltet, so daß der nächste Arbeitshub emeut auf den Schmiedestempel 2 übertragen wird, der ebenfalls durch Betätigung des Absperrventils 15 und Aktivierung der Druckfeder 11 wieder freigegeben ist. Damit läßt sich unabhängig vom mechanischen Hubantrieb 3 die Hubfrequenz des Schmiedestempel 2 in weiten Grenzen variieren und beim Einsatz mehrerer Schmiedestempel auch die Hubfolge der einzelnen Stempel beeinflussen.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine (1) mit einem mechanischen Hubantrieb (3) für die Hubbewegung eines Schmiedestempels (2) und einer hydraulischen Antriebsverbindung (4) zwischen Hubantrieb (3) und Schmiedestempel (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Hubantriebes auf eine hohe Hubfrequenz des Schmiedestempels abgestimmt und zur Verringerung der Hubfrequenz der Hydraulikdruck der Antriebsverbindung bei gleichbleibender Drehzahl des Hubantriebes für periodisch aufeinanderfolgende Antriebshübe im Maße des antriebsbedingten Ansteigens abgebaut wird, während gleichzeitig vorzugsweise der Schmiedestempel im oberen Totpunktbereich blockiert wird.
  2. Schmiedemaschine zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einem längsgeführten Schmiedestempel und einem zugehörigen mechanischen Hubantrieb und einer hydraulischen Antriebsverbindung zwischen Hubantrieb und Stempel, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung (4) über ein in Abhängigkeit von der Hubbewegung betätigbares Schaltventil (23) an einem Druckspeicher (20) angeschlossen ist.
  3. Schmiedemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung (4) einen antriebsseitigen Pumpkolben (7) und einen stempelseitigen Arbeitskolben (6) umfaßt, welche Kolben in einen Hydraulikzylinder (5) eingreifen, wobei vorzugsweise der Schmiedestempel (2) über eine hydraulische Druckfeder (11) aus wenigstens einem an einem Akkumulator (14) angeschlossenen Kolbentrieb (12) entgegengesetzt zur Wirkrichtung druckbelastbar ist und die Anschlußleitung (13) zwischen Kolbentrieb (12) und Akkumulator (14) ein Absperrventil (15) aufweist.
  4. Schmiedemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hubantrieb ein Exzentertrieb (3) vorgesehen ist, wobei ein auf dem Exzenter (9) drehbar gelagerter Gleitstein (10) form- und/oder kraftschlüssig mit dem Pumpkolben (7) in Verbindung steht und der werkzeugabgewandte Endteil des Schmiedestempels (2) den Arbeitskolben (6) bildet.
  5. Schmiedemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (23) und der Druckspeicher (20) am Hydraulikzylinder bzw. an einem den Hydraulikzylinder (5) aufnehmenden Gehäuse (21) angebaut sind.
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