EP1023132B1 - Hydraulisches antriebssystem für stössel von schmiedepressen oder schmiedemaschinen - Google Patents

Hydraulisches antriebssystem für stössel von schmiedepressen oder schmiedemaschinen Download PDF

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EP1023132B1
EP1023132B1 EP98955381A EP98955381A EP1023132B1 EP 1023132 B1 EP1023132 B1 EP 1023132B1 EP 98955381 A EP98955381 A EP 98955381A EP 98955381 A EP98955381 A EP 98955381A EP 1023132 B1 EP1023132 B1 EP 1023132B1
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EP
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piston
valve
drive system
tool
cylinder
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EP98955381A
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Albert Eck
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SMS Eumuco GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/10—Drives for forging presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/22—Drives for hammers; Transmission means therefor for power hammers
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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

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive system, as for the plunger of Multi-ram forging machines is known from DE-A2-38 03 632.
  • the one each Tool-bearing plungers are designed as pistons on the tool opposite side with a pressure valve and a valve seat subsequent central flow hole are provided with side channels one is connected via a drain line to keep the chamber depressurized, one of an actuator-controlled valve tappet cooperates with the valve seat on the piston and controls the piston stroke.
  • the pistons are designed as differential pistons and on their piston ring surface constantly acted upon by the pressure medium in the retreat direction. This The drive system is characterized by high dynamics and low construction costs.
  • this drive system is suitable for use high - speed forging presses, which are used as a replacement for forging hammers Should reach 180 to 240 strokes per minute. This is opposed to the fact that Forging presses must be designed for much larger strokes than the relative short-stroke forging machines, with which the axial length of the drive system and the ram mass increase accordingly.
  • the object of the invention is the drive system known from DE-A2-38 03 632 to improve an application on high-speed forging presses. To the solution this task is a reduction in the axial length of the drive system Aimed at reducing its mass and is characterized by its distinctive features of claim 1 achieved.
  • the forging press consists of a fixed lower traverse 1, also one fixed upper cross member 2 and these connecting columns 3.
  • the cross member 1 carries a lower saddle 4 which is opposed by a movable upper saddle 5.
  • The is moved Upper saddle 5 from a piston 6, which is connected to an upper plate 7 on which the Upper saddle 5 is attached.
  • a cylinder 8 guiding the piston 6 is fixed in the upper one Traverse 2 used and provided with a bush 9 for guiding the piston 6.
  • the piston 6 in the cylinder 8 can be acted upon via a pressure medium supply line 10 in the cylinder cover 11.
  • the cylinder 8 and the cylinder cover 11 are by tie rods 27 connected to the upper cross member 2.
  • Retraction cylinders 12 are used for the return stroke Plunger 13 is provided, with the retraction cylinder 12 in the upper Support crossbar 2 and the plungers 13 act against yokes 15.
  • the plungers 13 in the retraction cylinders 12 from a not shown Low pressure accumulator constantly acted on.
  • piston-cylinder units for the Treatment can be provided, the cylinders are fixed in the upper cross member 2 and on whose piston rods are attached to the top plate 7. Also, instead of Retraction cylinder formation of the piston 6 and the cylinder 8 as a double-acting Piston-cylinder unit can be provided, the one to be provided for the retraction Ring surface on the piston 6 is then constantly applied.
  • valve tappet 18 with a seat 19 on Bottom 20 of the partially hollow piston 6 cooperates.
  • Valve tappet 18 is hollow and is designed for connection to a rod 23 Head end 24 provided with side channels 25 for the pressure-free pressure medium.
  • a Piston-cylinder unit 26 is provided as a link of a servo control and via the Rod 23 is flexibly connected to the valve lifter 18.
  • valve lifter 18 is opened by the piston of the piston-cylinder unit 26 the valve seat 19 depressed, the piston 6 and the valve lifter 18 den Drive down gear together.
  • the desired forging dimension is reached, over the servo control of the pistons of the piston-cylinder unit 26 is opposite, that is acts on the valve plunger 18 away from the valve seat 19.
  • By this opening of the valve reduces the working pressure above the piston 6 by the Pressure medium through the hollow valve rod 18, the side channels 25 in the head 24 of the Valve rod 18 and finally drains through the drain 17, so that the piston 6 after decompression of the pressure medium comes to a standstill. If the Valve is the upper forging tool with the top plate 7 and the piston 6 from the plunger 13 of the retraction cylinder 12 via the yokes 15 and Guide rods 14 raised.
  • the forging machine shown in Figure 4 has four X-shaped in one plane arranged forging tools. It consists of a frame 40 which is made of Intermediate pieces 41 and trusses 42 are assembled by the tie rod 43 are interconnected. In each of the four traverses 42 there is one serving as a ram Piston 46 guided, which is provided with an end plate 47 with which a not shown Tool is detachably connected. Each piston 46 is guided in a cylinder 48 which in his traverse 42 is inserted. Each piston 46 is in its cylinder for the working stroke 48 can be acted upon via a pressure medium supply line 50 in the cylinder cover 51 Cylinder 48, a cylinder cover 51 and a cross member 42 are through tie rods 67 connected.
  • Retraction cylinders 52 with plungers 53 are provided for the return stroke, the retraction cylinders 52 are supported in the crossbeams 42 and the plungers 53 act against yokes 55, the guide rods 54 with the end plate 47 of the associated piston 46 are connected.
  • the plungers 53 are in the Retraction cylinders 52 via pressure medium supply lines 62 from a not shown Low pressure accumulator constantly acted on.
  • For the return stroke and standstill of the Koiben 46 is a discharge line 57 in the cylinder cover 51 intended.
  • valve lifters 58 which have seat surfaces 59 interact with the bottoms 60 of the pistons 46, which are hollow over part of their length.
  • Each valve tappet 58 is guided in a with the cylinder cover 51 of the associated cylinder 48 connected hollow pin 61.
  • the valve lifters 58 are hollow and at their head ends 64 with side channels designed for connection with rods 63 65 for the unpressurized pressure medium.
  • Each valve lifter 58 has one Piston-cylinder unit 66 as a member of a servo control via the rods 63 flexibly connected.
  • valve lifters 58 are removed from the pistons the piston-cylinder units 66 depressed on their valve seats 59, the pistons 46 and the valve lifters 58 travel the stroke together.
  • the controlled stroke is via the servo control of the pistons of the piston-cylinder unit 66 applied in the opposite direction, with which the associated valve lifter 58 removed from its valve seat 59.
  • the working pressure builds up over the respective piston 46 from by the pressure medium via the hollow valve lifter 58 and the side channels 65 in Head end 64 and finally flows through the discharge line 57, so that the piston 46 after Decompression of the pressure medium comes to a standstill.
  • the valves open further are the pistons 46 from the plunger 53 via the yokes 55, the Guide rods 54 and the end plate 47 moves in the return stroke through their position their valve lifter 58 predetermined starting position.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hyraulisches Antriebssystem, wie es für die Stößel von Mehrstößel-Schmiedemaschinen aus der DE-A2-38 03 632 bekannt ist. Die je ein Werkzeug tragenden Stößel sind als Kolben ausgebildet, die an ihrer dem Werkzeug entgegengesetzten mit Druckmittel beaufschlagbaren Seite mit einem Ventilsitz und einer anschließenden zentralen Durchflußbohrung versehen sind, die über Seitenkanäle mit einer über eine Abflußleitung drucklos gehaltenen Kammer verbunden ist, wobei ein von einem Stellantrieb gesteuerter Ventilstößel mit dem Ventilsitz am Kolben zusammenwirkt und den Kolbenhub steuert. Die Kolben sind als Differentialkolben ausgebildet und an ihrer Kolbenringfläche ständig im Rückzugsinn vom Druckmittel beaufschlagt. Dieses Antriebssystem zeichnet sich durch hohe Dynamik und geringen baulichen Aufwand aus.
Von der hohen Dynamik her ist dieses Antriebssystem geeignet zur Anwendung an schnellaufenden Schmiedepressen, die als Ersatz für Schmiedehämmer Hubzahlen von 180 bis 240 Hüben pro Minute erreichen sollten. Dem steht entgegen, daß Schmiedepressen für wesentlich größere Hübe ausgelegt sein müssen als die relativ kurzhübigen Schmiedemaschinen, womit die axiale Baulänge des Antriebssystems und die Stößelmasse sich entsprechend vergrößern.
Aufgabe der Erfindung ist es, das aus der DE-A2-38 03 632 bekannte Antriebssystem für eine Anwendung an schnellaufenden Schmiedepressen zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Verringerung der axialen Baulänge des Antriebssystems bei Verringerung seiner Masse angestrebt und wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
Die zur Lösung der Aufgabe der Erfindung angestrebte Verringerung der axialen Baulänge des Antriebssystems wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine Ausbildung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 weitergeführt, indem die Differentialkolbenstufe entfallen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den anhand der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiele zu entnehmen, wobei
Figur 1
eine Gesamtansicht einer Schmiedepresse teilweise im Schnitt, die
Figur 2
einen Ausschnitt während des Arbeitshubes und die
Figur 3
den gleichen Ausschnitt während des Rückhubes zeigen und die
Figur 4
eine Gesamtansicht einer Schmiedemaschine teilweise im Schnitt zeigt.
Die Schmiedepresse besteht aus einer feststehenden unteren Traverse 1, einer ebenfalls feststehenden oberen Traverse 2 und diese verbindenden Säulen 3. Die Traverse 1 trägt einen Untersattel 4 dem ein beweglicher Obersattel 5 entgegensteht. Bewegt wird der Obersattel 5 von einem Kolben 6, der mit einer Oberplatte 7 verbunden ist, an der der Obersattel 5 befestigt ist. Ein den Kolben 6 führender Zylinder 8 ist fest in die obere Traverse 2 eingesetzt und zur Führung des Kolbens 6 mit einer Büchse 9 versehen. Zum Arbeitshub ist der Kolben 6 im Zylinder 8 beaufschlagbar über eine Druckmittelzuleitung 10 im Zylinderdeckel 11. Der Zylinder 8 und der Zylinderdeckel 11 sind durch Zuganker 27 mit der oberen Traverse 2 verbunden. Zum Rückhub sind Rückzugzylinder 12 mit Plungerkolben 13 vorgesehen, wobei sich die Rückzugzylinder 12 in der oberen Traverse 2 abstützen und die Plungerkolben 13 gegen Joche 15 wirken. Vorzugsweise sind die Plungerkolben 13 in den Rückzugzylindern 12 aus einem nicht dargestellten Niederdruckspeicher ständig beaufschlagt.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel könnten Kolben-Zylinder-Einheiten für den Rückzug vorgesehen sein, deren Zylinder in der oberen Traverse 2 befestigt sind und an deren Kolbenstangen die Oberplatte 7 angehängt ist. Auch könnte anstelle der Rückzugzylinder eine Ausbildung des Kolbens 6 und des Zylinders 8 als doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sein, wobei die für den Rükzug vorzusehende Ringfläche am Kolben 6 dann ständig beaufschlagt ist.
Zur Führung der Oberplatte 7 ist diese mit Führungsstangen 14 versehen, die an ihren freien Enden durch Joche 15 verbunden und von Buchsen 16 in der oberen Traverse 2 geführt sind. Für das beim Stillstand und Rückhub drucklos ablaufende Druckmittel ist im Zylinderdeckel 11 eine Ableitung 17 vorgesehen.
Gesteuert wird der Pressenhub von einem Ventilstößel 18 der mit einer Sitzfläche 19 am Boden 20 des teilweise hohl ausgeführten Kolbens 6 zusammenwirkt. Geführt ist der Ventilstößel 18 in einem mit dem Zylinderdeckel 11 verbunenen Hohlzapfen 21. Der Ventilstößel 18 ist hohl und an seinem zur Verbindung mit einer Stange 23 ausgebildeten Kopfende 24 mit Seitenkanälen 25 für das drucklose Druckmittel versehen. Eine Kolben-Zylinder-Einheit 26 ist als Glied einer Servosteuerung vorgesehen und über die Stange 23 mit dem Ventilstößel 18 biegeelastisch verbunden.
Zum Arbeitshub wird der Ventilstößel 18 vom Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 26 auf den Ventilsitz 19 niedergedrückt wobei der Kolben 6 und der Ventilstößel 18 den Abwärtsgang gemeinsam fahren. Mit Erreichen des gewollten Schmiedemaßes wird über die Servosteuerung der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 26 entgegengesetzt, also aufwärts beaufschlagt womit sich der Ventilstößel 18 vom Ventilsitz 19 entfernt. Durch diese Öffnung des Ventils baut sich der Arbeitsdruck über dem Kolben 6 ab, indem das Druckmittel durch die hohle Ventilstange 18, die Seitenkanäle 25 im Kopf 24 der Ventilstange 18 und schließlich duch die Ableitung 17 abfließt, so daß der Kolben 6 nach der Dekrompression des Druckmittels zum Stillstand kommt. Bei weiterer Öffnung des Ventils wird das obere Schmiedewerkzeug mit der Oberplatte 7 und dem Kolben 6 von den Plungerkolben 13 der Rückzugzylinder 12 über die Joche 15 und die Führungsstangen 14 angehoben.
Die in Figur 4 dargestellte Schmiedemaschine weist vier in einer Ebene X-förmig angeordnete Schmiedewerkzeuge auf. Sie besteht aus einem Rahmen 40, der aus Zwischenstücken 41 und Traversen 42 zusammengesetzt ist, die durch Zuganker 43 miteinander verbunden sind. In jeder der vier Traversen 42 ist ein als Stößel dienender Kolben 46 geführt, der mit einer Stirnplatte 47 versehen ist, mit der ein nicht dargestelltes Werkzeug lösbar verbunden ist. Geführt ist jeder Kolben 46 in einem Zylinder 48, der in seine Traverse 42 eingesetzt ist. Zum Arbeitshub ist jeder Kolben 46 in seinem Zylinder 48 beaufschlagbar über eine Druckmittelzuleitung 50 im Zylinderdeckel 51. Jeweils ein Zylinder 48, ein Zylinderdeckel 51 und eine Traverse 42 sind durch Zuganker 67 verbunden. Zum Rückhub sind Rückzugzylinder 52 mit Plungerkolben 53 vorgesehen, wobei sich die Rückzugzylinder 52 in den Traversen 42 abstützen und die Plungerkolben 53 gegen Joche 55 wirken, die durch Führungsstangen 54 mit der Stirnplatte 47 des zugehörigen Kolbens 46 verbunden sind. Die Plungerkolben 53 sind in den Rückzugzylindern 52 über Druckmittelzuleitungen 62 aus einem nicht dargestellten Niederdruckspeicher ständig beaufschlagt. Für das beim Rückhub und Stillstand der Koiben 46 drucklos ablaufende Druckmittel ist im Zylinderdeckel 51 eine Ableitung 57 vorgesehen.
Zur Führung der Stirnplatten 47 sind diese mit Führungsstangen 54 versehen, die an ihren freien Enden mit den Jochen 55 verbunden und von Büchsen 56 in der zugehörigen Traverse 42 geführt sind.
Gesteuert wird der Hub der Kolben 46 von Ventilstößeln 58, die mit Sitzflächen 59 an den Böden 60 der auf einen Teil ihrer Länge hohl ausgeführten Kolben 46 zusammenwirken. Geführt ist jeder Ventilstößel 58 in einem mit dem Zylinderdeckel 51 des zugehörigen Zylinders 48 verbundenen Hohlzapfen 61. Die Ventilstößel 58 sind hohl und an ihren zur Verbindung mit Stangen 63 ausgebildeten Kopfenden 64 mit Seitenkanälen 65 für das drucklose Druckmittel versehen. Jeder Ventilstößel 58 ist mit einer Kolben-Zylinder-Einheit 66 als Glied einer Servosteuerung über die Stangen 63 biegeelastisch verbunden. Zum Arbeitshub werden die Ventilstößel 58 von den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten 66 auf ihre Ventilsitze 59 niedergedrückt, wobei die Kolben 46 und die Ventilstößel 58 den Hubweg gemeinsam fahren. Mit Erreichen des angesteuerten Hubweges wird über die Servosteuerung der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 66 entgegengesetzt beaufschlagt, womit sich der zugehörige Ventilstößel 58 von seinem Ventilsitz 59 entfernt. Durch diese Öffnung des aus Ventilstößel 58 und Ventilsitz 59 gebildeten Ventils baut sich der Arbeitsdruck über dem jeweiligen Kolben 46 ab, indem das Druckmittel über den hohlen Ventilstößel 58 und die Seitenkanäle 65 im Kopfende 64 und schließlich über die Ableitung 57 abfließt, so daß der Kolben 46 nach Dekompression des Druckmittels zum Stillstand kommt. Bei weiterer Öffnung der Ventile werden die Kolben 46 von den Plungerkolben 53 über die Joche 55, die Führungsstangen 54 und die Stirnplatte 47 im Rückhub bewegt in ihre durch die Stellung ihres Ventilstößels 58 vorgegebene Ausgangslage.

Claims (4)

  1. Hydraulisches Antriebssystem für einen ein Werkzeug tragenden Stößel einer Schmiedepresse oder Schmiedemaschine, der als Kolben (6, 46) ausgebildet und an der dem Werkzeug entgegengesetzten, von einem Druckmittel beaufschlagbaren Seite mit einem Ventilsitz (19, 59) versehen ist, einem von einem Stellantrieb (26, 66) gesteuerten, mit dem Ventilsitz (19, 59) zusammenwirkenden Ventilstößel (18, 58) und einer durch das aus Ventilsitz (19, 59) und Ventiistößel (18, 58) zusammengesetzte Ventil zum Zylinderraum schließbaren drucklosen Abflußleitung (17, 57),
    wobei der Kolben (6, 46) von seiner dem Werkzeug entgegengesetzten Seite her teilweise hohl ausgeführt ist, und der Ventilstößel (18, 58) im Zylinderdeckel (11, 51) axialverstellbar geführt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6, 46) am Grunde (20, 60) der Höhlung mit dem Ventilsitz (19, 59) versehen ist und daß der Ventilstößel (18, 58) rohrförmig ausgebildet, und mit, den Stößelinnenraum mit einer den Ventilstößel (18, 58) umgebenden über eine Abflußleitung (17, 57) drucklos gehaltenen Kammer im Zylinderdeckel (11, 51) verbindenden Seitenkanälen (25, 65) versehen ist.
  2. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (6, 46) als Plungerkolben ausgebilet und werkzeugseitig mit einer ein Werkzeug tragenden Ober- (7)/Stirnplatte (47) verbunden ist, die durch Führungsstangen (14, 54) in der Traverse (2, 42) geführt ist und über die an der Traverse (2, 42) abgestützte Kolben (13, 53) -Zylinder (12, 52) -Einheiten den Rückzug des Plungerkolbens (6, 46) bewirken.
  3. Hydraulisches Antriebssystem nach Anspruch 2,
       dadurch gekennzeichnet, daß vier Führungsstangen (14, 54) vorgesehen sind, die paarweise oberhalb der Traverse (2, 42) durch Jochstücke (15, 55) verbunden sind, zwischen denen und der Traverse (2, 42) die Kolben (13, 53) -Zylinder (12,52) -Einheiten für den Rückzug angeordnet sind.
  4. Hydraulisches Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugkolben (13, 53) in ihren Zylindern (12, 52) aus einem Akkumulator ständig, während der Schmiedeoperationen nicht angesteuert beaufschlagt sind.
EP98955381A 1997-10-15 1998-10-08 Hydraulisches antriebssystem für stössel von schmiedepressen oder schmiedemaschinen Expired - Lifetime EP1023132B1 (de)

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DE19745505 1997-10-15
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EP1023132A1 EP1023132A1 (de) 2000-08-02
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EP (1) EP1023132B1 (de)
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