EP0829318B1 - Verfahren zur Hubfrequenzsteuerung einer Schmiedemaschine und Schmiedemaschine zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents
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- 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 according to the preamble of claim 2 (see e.g. GB-A-1 572 780).
- 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 Linear actuator for periodically successive drive strokes to the extent of the drive-related Increasing is dismantled, while at the same time 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.
- 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.
- 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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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
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 (siehe z.B. GB-A-1 572 780).
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 antriebsbedingten
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
verringern. 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 Frequenzsteuerung
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 erneut 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)
- 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), wobei 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.
- 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 einen Druckspeicher (20) angeschlossen ist.
- 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.
- 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.
- 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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