EP3028788A1 - Forging machine - Google Patents

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Publication number
EP3028788A1
EP3028788A1 EP15195863.4A EP15195863A EP3028788A1 EP 3028788 A1 EP3028788 A1 EP 3028788A1 EP 15195863 A EP15195863 A EP 15195863A EP 3028788 A1 EP3028788 A1 EP 3028788A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic
forging
piston
drive
forging machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15195863.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alfred Seeber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GFM GmbH
Original Assignee
GFM GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GFM GmbH filed Critical GFM GmbH
Publication of EP3028788A1 publication Critical patent/EP3028788A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/08—Accessories for handling work or tools
    • B21J13/10—Manipulators
    • B21J13/12—Turning means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/10—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work by grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/08—Accessories for handling work or tools
    • B21J13/10—Manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21J9/20—Control devices specially adapted to forging presses not restricted to one of the preceding subgroups

Definitions

  • the invention relates to a forging machine with at least one clamping head for a workpiece and with a controllable in dependence on the engagement of the forging tools rotary drive for a spindle of the clamping head.
  • the workpiece which is held by a chuck and driven by means of a spindle, is held non-rotatably by the forging tools during the engagement of the forging tools.
  • the axially displaceably mounted worm is axially supported on a spring accumulator. The rotary drive of the worm can thus be superimposed by a worm-rotating drive by the worm gear when the worm is axially displaced by the forging tools when holding the workpiece.
  • the invention is therefore based on the object, a rotary drive for the spindle of a chuck of a forging machine in such a way that arise with respect to an intermittent spindle drive advantageous design conditions and the thereby considered mass forces can be kept relatively small.
  • the invention achieves the stated object in that the rotary drive comprises at least one connected to a pump circuit, hydraulic motor for periodically supplying and discharging a predetermined amount of hydraulic fluid in dependence on the stroke frequency and / or Hublage the forging tools is connected to a parallel to the pump circuit connected hydraulic circuit.
  • a hydraulic motor preferably a hydraulic radial piston motor, which develops high torques at low speeds, provides advantageous conditions for a simple, intermittent rotary drive the spindle of a chuck, because on the one hand the mass forces to be considered can be kept small and on the other hand, the possibility exists Pump circuit with a continuous flow of hydraulic fluid parallel to a separate hydraulic circuit through which the Hydraulic motor acted upon hydraulic fluid flow in response to the stroke frequency, but also from the stroke position of the forging tools can be changed by the hydraulic fluid flow of the pump circuit a predetermined amount of hydraulic fluid with the result is added and removed that the hydraulic motor in response to the supply and discharged hydraulic fluid quantity is periodically accelerated and braked, so that the spindle of the clamping head can be driven intermittently with a corresponding vote of the hydraulic fluid quantities supplied and discharged via the hydraulic circuit to the predetermined by the pump circuit hydraulic fluid flow rate.
  • the hydraulic motor stops. During standstill can be advantageous to engage the blacksmith tools. However, if the hydraulic motor is stopped only after the tool engagement or accelerated again during the tool engagement torsional stresses are built up in the workpiece, which can be used if necessary to influence the crystalline structure of the workpiece.
  • the hydraulic circuit comprises a piston-cylinder unit whose piston is driven back and forth via an actuator, wherein the pressure chambers are connected on both sides of the piston to the hydraulic motor, so that the piston travel in the pressure chambers on the one hand on and on the other side discharged hydraulic fluid quantity of the hydraulic circuit determined.
  • the hydraulic fluid flow rate of the hydraulic motor can thus be controlled by the actuating drive for the piston of the piston-cylinder unit of the hydraulic circuit in the sense of the desired intermittent rotary drive of the spindle of the clamping head by a comparatively small servo valve.
  • the actuating drive can comprise at least one actuating cylinder, which can be acted upon on both sides via a change-over valve. But it can also be provided for this purpose two actuating cylinders acted upon in opposite directions become.
  • the hydraulic motor can be controlled in any arbitrary with respect to the dependent on the flow rate of the hydraulic fluid temporal course of the rotation angle, so that result in a dependent of the tool engagement control of the actuator advantageous adaptation options to different forging conditions.
  • the actuator can also be coupled with a spring accumulator, so that there is a vibration system that can be stimulated by the actuator depending on the stroke frequency of the forging tools.
  • the spring accumulator can be designed as a hydraulic spring accumulator, whose resonance behavior can be influenced by the decisive volume of the hydraulic medium.
  • the forging machine can have two clamping heads with rotary drives in the form of hydraulic motors Whose separate from the pump circuits hydraulic circuits are controllable from each other depending, so that different torsional stresses can be built up within the workpiece and maintained during the forging process over different angles of rotation of the spindles of the clamping heads.
  • the forging machine has according to the Fig. 1 in conventionally a frame 1 with four opposite each other in pairs with respect to a forging axis 2 forging tools 3, which are acted upon by adjusting drives radially to the forging axis 2 and equipped with forging hammers 4.
  • the adjusting drives for the paired forging tools 3 can be actuated simultaneously or at a time interval, depending on the selected forging method for the tool pairs, so that the workpiece 5 is processed simultaneously or in sections by the blacksmith tools 3 distributed over its circumference.
  • the workpiece 5 is detected by means of at least one clamping head 6 end and rotated about the forging axis 2.
  • the clamping head 6 itself is mounted in a housing 7 which is movable by means of a carriage 8 along a guide 9.
  • the chuck 6 mounted in the housing 7 is driven by a spindle 10.
  • the rotary drive provided for this purpose comprises at least one hydraulic shock-resistant motor 11, which may preferably be designed as a hydraulic radial piston motor, but under certain circumstances as an axial piston motor.
  • This hydraulic motor 11 is according to the Fig. 2 continuously supplied with a hydraulic fluid flow via a pump circuit 12.
  • the hydraulic pump 13 of the pump circuit 12 is driven by a motor 14.
  • the drive connection between the hydraulic motor 11 and the spindle 10 is carried out in a simple manner via a toothed gear, which comprises a seated on the spindle 10 gear 15 and meshing with the gear 15, driven by the hydraulic motor 11 pinion 16.
  • a toothed gear which comprises a seated on the spindle 10 gear 15 and meshing with the gear 15, driven by the hydraulic motor 11 pinion 16.
  • gear 15 and two can be removed, it is possible, the gear 15 and two to drive each connected to a hydraulic motor 11 pinion 16, which allows a hydraulic tension of the meshing with the gear 15 pinion 16 via the hydraulic motors 11, which are driven synchronously due to their series connection and allow a small size compared to a single drive.
  • the hydraulic motor 11 is connected in parallel to the pump circuit 12 to a separate hydraulic circuit 17, via which predetermined amounts of hydraulic fluid can be supplied and removed, so that the continuous hydraulic fluid flow predetermined by the pump circuit increased or decreased by the hydraulic fluid flow of the hydraulic circuit 17 and consequently the hydraulic motor 11 is accelerated or braked accordingly.
  • a piston-cylinder unit 18 is provided, the piston 19 can be driven back and forth via an actuator 20. Since the pressure chambers 21 are connected to the hydraulic motor 11 on the two piston sides, an adjustment of the piston 19 in a direction that displaces hydraulic fluid from one of the two pressure chambers 21 and is sucked in via the other pressure chamber 21 with the effect that the continuous hydraulic fluid flow the pump circuit 12, the amount of hydraulic fluid from the piston-cylinder unit 18 and is discharged. Corresponds to the supply and discharge hydraulic fluid amount of the hydraulic fluid rate of the pump circuit 12, the hydraulic motor 11 is periodically accelerated and braked to a standstill after a corresponding acceleration.
  • the actuator 20 for the piston 19 is therefore to control periodically depending on the stroke frequency of the forging tools 3. In addition, the control can also be made dependent on the stroke position of the forging tools 3.
  • the actuator 20 is after the Fig. 2 formed by two actuated in opposite directions actuator cylinder 22 which acts on a control valve 23 accordingly become. Via the control of the control valve 23, the adjusting movement of the piston 19 can thus be adapted to the respective requirements.
  • the piston-cylinder unit 18 according to the Fig. 3 is different from the after Fig. 2 essentially only in that this piston-cylinder unit 18 is coupled to a hydraulic spring accumulator 24, so that the piston 19 can be operated energy-saving as part of a vibration system.
  • the split piston 19 associated with displacement body 25 which engage in bores 26 of a penetrated by the piston rod 27 between the two part pistons 19 housing 28.
  • These distributed around the piston rod 27 displacement body 25 are supported axially on pressure plates 29, which are each entrained in one direction by the partial piston 19. Since the holes 26 are connected via an annular space 30 with the hydraulic spring accumulator 24, the reciprocating piston adjustment causes an alternating loading of the hydraulic spring accumulator 24 by the two piston sides associated displacement body 25th
  • FIG. 4 the time profile of the rotational angle ⁇ of the hydraulic motor 11 is shown.
  • the characteristic curve 31 shows the time profile of the rotational angle ⁇ in the event that the hydraulic circuit 17 is switched off by a locking of the control valve 23 and therefore the hydraulic motor 11 is acted upon only by the continuous hydraulic fluid flow of the pump circuit 12.
  • a sinusoidal course of the hydraulic fluid flow in the hydraulic circuit 17 results, which results in a sinusoidal profile of the rotational angle ⁇ according to the characteristic curve 32 of FIG Fig. 3 entails.
  • the time profile of the rotation angle ⁇ thus depends on the size and the speed profile of the hydraulic fluid quantity supplied and discharged via the hydraulic circuit 17. This means that, in the case of a linear increase in the quantity of hydraulic fluid supplied and discharged, a rotational angle course which changes linearly between a maximum and a minimum value in accordance with the characteristic curve 34 of FIG Fig. 4 due to a sole admission of the hydraulic motor 11 via the hydraulic circuit 17 results.
  • a superposition of the pump circuit 12 with a rotation angle curve corresponding to the characteristic curve 31 and thus controlled hydraulic circuit 17 thus requires a rotation angle curve according to the characteristic 35 with particularly pronounced downtime at the rotation angles ⁇ i and ⁇ i + 1 .

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es wird eine Schmiedemaschine mit wenigstens einem Spannkopf (6) für ein Werkstück (5) und mit einem in Abhängigkeit vom Eingriff der Schmiedewerkzeuge (3) steuerbaren Drehantrieb für den Spannkopf (6) beschrieben. Um vorteilhafte Antriebsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Drehantrieb zumindest einen an einen Pumpenkreis (12) angeschlossenen, Hydraulikmotor (11) umfasst, der zum periodischen Zu- und Abführen einer vorgegebenen Menge an Hydraulikmittel in Abhängigkeit von der Hubfrequenz und/oder der Hublage der Schmiedewerkzeuge (3) an einen parallel zum Pumpenkreis (12) geschalteten Hydraulikkreis (17) angeschlossen ist.

Figure imgaf001
A forging machine with at least one clamping head (6) for a workpiece (5) and with a rotary drive for the clamping head (6) which can be controlled as a function of the engagement of the forging tools (3) is described. In order to provide advantageous drive conditions, it is proposed that the rotary drive comprises at least one hydraulic motor (11) connected to a pump circuit (12), which periodically supplies and discharges a predetermined amount of hydraulic fluid as a function of the stroke frequency and / or the stroke position the forging tools (3) is connected to a hydraulic circuit (17) connected in parallel with the pump circuit (12).
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine mit wenigstens einem Spannkopf für ein Werkstück und mit einem in Abhängigkeit vom Eingriff der Schmiedewerkzeuge steuerbaren Drehantrieb für eine Spindel des Spannkopfs.The invention relates to a forging machine with at least one clamping head for a workpiece and with a controllable in dependence on the engagement of the forging tools rotary drive for a spindle of the clamping head.

Beim Rundschmieden wird das über einen Spannkopf gehaltene und mit Hilfe einer Spindel angetriebene Werkstück während des Eingriffs der Schmiedewerkzeuge durch die Schmiedewerkzeuge drehfest festgehalten. Zur Vermeidung von dadurch bedingten Torsionsbelastungen des Werkstücks ist es bekannt ( AT 278 481 B ), die Spindel über ein Schneckengetriebe anzutreiben, dessen axial verschiebbar gelagerte Schnecke sich axial an einem Federspeicher abstützt. Dem kontinuierlichen Drehantrieb der Schnecke kann sich somit ein drehschwingender Antrieb durch das Schneckengetriebe überlagern, wenn die Schnecke beim Festhalten des Werkstücks durch die Schmiedewerkzeuge axial verlagert wird. Der dabei gespannte Federspeicher sorgt für eine axiale Rückstellbewegung der Schnecke, sobald das Werkstück wieder freigegeben wird. Bei einer entsprechenden Abstimmung des Resonanzverhaltens des Federspeichers auf das schwingungsfähige Antriebsystem kann somit ein mit dem Antrieb der Schmiedewerkzeuge synchroner, intermittierender Antrieb der Spindel erreicht werden. Zur Anpassung des Schwingungsverhaltens an unterschiedliche Schmiedebedingungen ist es außerdem bekannt ( AT 396 883 B ), den mechanischen Federspeicher durch eine hydraulische Feder mit einem einstellbaren Hydraulikvolumen zu ersetzen, in das an einem schwingenden Antriebsteil angreifende Verdrängungskörper abwechselnd eintauchen.In the case of round forging, the workpiece, which is held by a chuck and driven by means of a spindle, is held non-rotatably by the forging tools during the engagement of the forging tools. In order to avoid torsional stresses on the workpiece as a result, it is known ( AT 278 481 B ), to drive the spindle via a worm gear, the axially displaceably mounted worm is axially supported on a spring accumulator. The rotary drive of the worm can thus be superimposed by a worm-rotating drive by the worm gear when the worm is axially displaced by the forging tools when holding the workpiece. The thereby tensioned spring accumulator ensures an axial return movement of the screw as soon as the workpiece is released again. With a corresponding tuning of the resonance behavior of the spring accumulator on the oscillatory drive system thus synchronous with the drive of the forging tools, intermittent drive the spindle can be achieved. To adapt the vibration behavior to different forging conditions, it is also known ( AT 396 883 B ) to replace the mechanical spring accumulator by a hydraulic spring with an adjustable hydraulic volume, immersed in the acting on a vibrating drive member displacement body alternately.

Es wurde darüber hinaus auch vorgeschlagen ( EP 1 600 228 A1 ), einen Drehantrieb in Form eines Riementriebs mit einem kontinuierlich antreibbaren Antriebsrad und einem mit der Spindel verbundenen Abtriebsrad vorzusehen und diesen Drehantrieb mit einem Überlagerungsantrieb zu koppeln, der einen um die Achse des Abtriebsrads drehschwingend verlagerbaren Träger mit zwei Umlenkrollen für den Treibriemen aufweist. Durch einen drehschwingenden Antrieb des Trägers verlängert sich das Riementrum abwechselnd auf der Zu- und Ablaufseite des Antriebsrads, während sich das Riementrum auf der jeweils gegenüberliegenden Seite verkürzt, sodass sich die dadurch bedingte Drehbewegung des Abtriebsrads dem kontinuierlichen Drehantrieb durch das Antriebsrad überlagert. Abgesehen davon, dass der Konstruktionsaufwand dieser bekannten intermittierenden Drehantriebe für die Spannköpfe erheblich ist, sind diese Drehantriebe für neuere Schmiedeverfahren ungeeignet, die aufgrund größerer Drehwinkel höhere Drehbeschleunigungen und Verzögerungen zwischen den Eingriffen der Schmiedewerkzeuge erfordern.It has also been proposed ( EP 1 600 228 A1 ), to provide a rotary drive in the form of a belt drive with a continuously driven drive wheel and an output gear connected to the spindle and to couple this rotary drive with a superposition drive, the one order Having the axis of the driven gear rotatable swingable carrier with two pulleys for the drive belt. By a rotationally vibrating drive of the carrier, the belt length alternately extends on the inlet and outlet side of the drive wheel, while shortening the Riementrum on the respective opposite side, so that the consequent rotational movement of the driven gear superimposed on the continuous rotary drive through the drive wheel. Apart from the fact that the design effort of these known intermittent rotary drives for the clamping heads is considerable, these rotary drives are unsuitable for newer forging methods which require higher spin speeds and delays between the operations of the forging tools due to larger angles of rotation.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb für die Spindel eines Spannkopfs einer Schmiedemaschine so auszugestalten, dass sich hinsichtlich eines intermittierenden Spindelantriebs vorteilhafte Konstruktionsbedingungen ergeben und die dabei zu berücksichtigenden Massenkräfte vergleichsweise klein gehalten werden können.The invention is therefore based on the object, a rotary drive for the spindle of a chuck of a forging machine in such a way that arise with respect to an intermittent spindle drive advantageous design conditions and the thereby considered mass forces can be kept relatively small.

Ausgehend von einer Schmiedemaschine der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Drehantrieb zumindest einen an einen Pumpenkreis angeschlossenen, Hydraulikmotor umfasst, der zum periodischen Zu- und Abführen einer vorgegebenen Menge an Hydraulikmittel in Abhängigkeit von der Hubfrequenz und/oder der Hublage der Schmiedewerkzeuge an einen parallel zum Pumpenkreis geschalteten Hydraulikkreis angeschlossen ist.Starting from a forging machine of the type described above, the invention achieves the stated object in that the rotary drive comprises at least one connected to a pump circuit, hydraulic motor for periodically supplying and discharging a predetermined amount of hydraulic fluid in dependence on the stroke frequency and / or Hublage the forging tools is connected to a parallel to the pump circuit connected hydraulic circuit.

Der Einsatz eines Hydraulikmotors, vorzugsweise eines hydraulischen Radialkolbenmotors, der bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehmomente entwickelt, stellt vorteilhafte Voraussetzungen für einen einfachen, intermittierenden Drehantrieb der Spindel eines Spannkopfs dar, weil einerseits die zu berücksichtigenden Massenkräfte klein gehalten werden können und anderseits die Möglichkeit besteht, zum Pumpenkreis mit einem kontinuierlichen Hydraulikmittelstrom einen gesonderten Hydraulikkreis parallelzuschalten, über den der den Hydraulikmotor beaufschlagende Hydraulikmittelstrom in Abhängigkeit von der Hubfrequenz, aber auch von der Hublage der Schmiedewerkzeuge periodisch geändert werden kann, indem dem Hydraulikmittelstrom des Pumpenkreises eine vorgegebene Menge an Hydraulikmittel mit dem Ergebnis zu- und abgeführt wird, dass der Hydraulikmotor in Abhängigkeit von der Zu- und abgeführten Hydraulikmittelmenge periodisch beschleunigt und gebremst wird, sodass bei einer entsprechenden Abstimmung der über den Hydraulikkreis zu- und abgeführten Hydraulikmittelmengen auf den durch den Pumpenkreis vorgegebenen Hydraulikmitteldurchsatz die Spindel des Spannkopfs intermittierend angetrieben werden kann. Entspricht die durch den Hydraulikkreis abgeführte Hydraulikmittelmenge der durch den Pumpenkreis zugeführten Menge an Hydraulikmittel, so steht der Hydraulikmotor. Während des Stillstands kann vorteilhaft der Eingriff der Schmiedewerkzeuge erfolgen. Wird jedoch der Hydraulikmotor erst nach dem Werkzeugeingriff stillgesetzt oder noch während des Werkzeugeingriffs wieder beschleunigt, so werden im Werkstück Torsionsspannungen aufgebaut, die im Bedarfsfall zur Einflussnahme auf die kristalline Struktur des Werkstücks genützt werden können.The use of a hydraulic motor, preferably a hydraulic radial piston motor, which develops high torques at low speeds, provides advantageous conditions for a simple, intermittent rotary drive the spindle of a chuck, because on the one hand the mass forces to be considered can be kept small and on the other hand, the possibility exists Pump circuit with a continuous flow of hydraulic fluid parallel to a separate hydraulic circuit through which the Hydraulic motor acted upon hydraulic fluid flow in response to the stroke frequency, but also from the stroke position of the forging tools can be changed by the hydraulic fluid flow of the pump circuit a predetermined amount of hydraulic fluid with the result is added and removed that the hydraulic motor in response to the supply and discharged hydraulic fluid quantity is periodically accelerated and braked, so that the spindle of the clamping head can be driven intermittently with a corresponding vote of the hydraulic fluid quantities supplied and discharged via the hydraulic circuit to the predetermined by the pump circuit hydraulic fluid flow rate. If the amount of hydraulic fluid discharged through the hydraulic circuit corresponds to the quantity of hydraulic fluid supplied by the pump circuit, then the hydraulic motor stops. During standstill can be advantageous to engage the blacksmith tools. However, if the hydraulic motor is stopped only after the tool engagement or accelerated again during the tool engagement torsional stresses are built up in the workpiece, which can be used if necessary to influence the crystalline structure of the workpiece.

Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der Hydraulikkreis eine Kolben-Zylindereinheit aufweist, deren Kolben über einen Stelltrieb hin- und hergehend antreibbar ist, wobei die Druckräume beidseits des Kolbens an den Hydraulikmotor angeschlossen sind, sodass der Kolbenweg in den Druckräumen die auf der einen Seite zu- und auf der anderen Seite abgeführte Hydraulikmittelmenge des Hydraulikkreises bestimmt. Der Hydraulikmitteldurchsatz des Hydraulikmotors kann somit über den Stelltrieb für den Kolben der Kolbenzylindereinheit des Hydraulikkreises im Sinne des gewünschten intermittierenden Drehantriebs der Spindel des Spannkopfs durch ein vergleichsweise kleines Servoventil gesteuert werden.Particularly simple construction conditions arise when the hydraulic circuit comprises a piston-cylinder unit whose piston is driven back and forth via an actuator, wherein the pressure chambers are connected on both sides of the piston to the hydraulic motor, so that the piston travel in the pressure chambers on the one hand on and on the other side discharged hydraulic fluid quantity of the hydraulic circuit determined. The hydraulic fluid flow rate of the hydraulic motor can thus be controlled by the actuating drive for the piston of the piston-cylinder unit of the hydraulic circuit in the sense of the desired intermittent rotary drive of the spindle of the clamping head by a comparatively small servo valve.

Um die hinsichtlich des Spindelantriebs zu berücksichtigenden Massenkräfte klein zu halten, kann der Stelltrieb wenigstens einen Stellzylinder umfassen, der über ein Umschaltventil beidseitig beaufschlagt werden kann. Es können hierfür aber auch zwei gegensinnig beaufschlagbare Stellzylinder vorgesehen werden. Über die Steuerung des Stelltriebs für den Kolben der Kolben-Zylindereinheit kann der Hydraulikmotor an sich beliebig hinsichtlich des vom Durchsatz des Hydraulikmittels abhängigen zeitlichen Verlaufs des Drehwinkels angesteuert werden, sodass sich bei einer vom Werkzeugeingriff abhängigen Steuerung des Stelltriebs vorteilhafte Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Schmiedebedingungen ergeben.In order to keep the mass forces to be considered with regard to the spindle drive small, the actuating drive can comprise at least one actuating cylinder, which can be acted upon on both sides via a change-over valve. But it can also be provided for this purpose two actuating cylinders acted upon in opposite directions become. About the control of the actuator for the piston of the piston-cylinder unit, the hydraulic motor can be controlled in any arbitrary with respect to the dependent on the flow rate of the hydraulic fluid temporal course of the rotation angle, so that result in a dependent of the tool engagement control of the actuator advantageous adaptation options to different forging conditions.

Selbstverständlich kann zur Energieeinsparung der Stelltrieb auch mit einem Federspeicher gekoppelt werden, sodass sich ein Schwingungssystem ergibt, das durch den Stelltrieb in Abhängigkeit von der Hubfrequenz der Schmiedewerkzeuge angeregt werden kann. Um unterschiedliche Resonanzfrequenzen in einfacher Weise berücksichtigen zu können, kann der Federspeicher als hydraulischer Federspeicher ausgebildet werden, auf dessen Resonanzverhalten über das maßgebende Volumen des Hydraulikmittels Einfluss genommen werden kann.Of course, to save energy, the actuator can also be coupled with a spring accumulator, so that there is a vibration system that can be stimulated by the actuator depending on the stroke frequency of the forging tools. In order to be able to take into account different resonant frequencies in a simple manner, the spring accumulator can be designed as a hydraulic spring accumulator, whose resonance behavior can be influenced by the decisive volume of the hydraulic medium.

Um während des Werkzeugeingriffs besondere Spannungen innerhalb des Werkstücks zur Einflussnahme auf die kristalline Struktur, auf den Flächenverlauf beim Schmieden von im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Werkstücken oder auf die Verwindung eines Werkstücks ausüben zu können, kann die Schmiedemaschine zwei Spannköpfe mit Drehantrieben in Form von Hydraulikmotoren aufweisen, deren von den Pumpenkreisen gesonderte Hydraulikkreise voneinander abhängig steuerbar sind, sodass über unterschiedliche Drehwinkel der Spindeln der Spannköpfe unterschiedliche Torsionsspannungen innerhalb des Werkstücks aufgebaut und auch während des Schmiedevorgangs aufrechterhalten werden können.In order to be able to exert special stresses within the workpiece during the tool engagement for influencing the crystalline structure, for the surface course when forging rectangular or square workpieces or for twisting a workpiece, the forging machine can have two clamping heads with rotary drives in the form of hydraulic motors Whose separate from the pump circuits hydraulic circuits are controllable from each other depending, so that different torsional stresses can be built up within the workpiece and maintained during the forging process over different angles of rotation of the spindles of the clamping heads.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1
eine erfindungsgemäße Schmiedemaschine in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2
einen Drehantrieb für die Spindel eines Spannkopfs der Schmiedemaschine in einem vereinfachten Blockschaltbild,
Fig. 3
eine gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 geänderte Kolben-Zylindereinheit für den Hydraulikkreis in einem Blockschaltbild,
Fig. 4
eine einen möglichen zeitlichen Verlauf des Drehwinkels des Radialkolbenmotors veranschaulichende Kennlinie und
Fig. 5
eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Kennlinie für einen unterschiedlichen zeitlichen Drehwinkelverlauf.
In the drawing, the subject invention is shown, for example. Show it
Fig. 1
a forging machine according to the invention in a schematic side view,
Fig. 2
a rotary drive for the spindle of a clamping head of the forging machine in a simplified block diagram,
Fig. 3
one opposite to the execution Fig. 2 modified piston-cylinder unit for the hydraulic circuit in a block diagram,
Fig. 4
a characteristic of a possible time course of the rotation angle of the radial piston engine illustrative curve and
Fig. 5
one of the Fig. 3 corresponding representation of a characteristic curve for a different temporal rotation angle course.

Die Schmiedemaschine weist gemäß der Fig. 1 in herkömmlicherweise ein Gestell 1 mit vier einander paarweise bezüglich einer Schmiedeachse 2 gegenüberliegenden Schmiedewerkzeugen 3 auf, die über Stelltriebe radial zur Schmiedeachse 2 beaufschlagt werden und mit Schmiedehämmern 4 bestückt sind. Die Stelltriebe für die paarweise angeordneten Schmiedewerkzeuge 3 können dabei je nach dem gewählten Schmiedeverfahren für die Werkzeugpaare gleichzeitig oder in einem zeitlichen Abstand nacheinander betätigt werden, sodass das Werkstück 5 durch die über seinen Umfang verteilten Schmiedewerkzeuge 3 gleichzeitig oder abschnittsweise bearbeitet wird. Das Werkstück 5 wird mit Hilfe zumindest eines Spannkopfs 6 endseitig erfasst und um die Schmiedeachse 2 gedreht. Der Spannkopf 6 selbst ist in einem Gehäuse 7 gelagert, das mit Hilfe eines Schlittens 8 entlang einer Führung 9 verfahrbar ist.The forging machine has according to the Fig. 1 in conventionally a frame 1 with four opposite each other in pairs with respect to a forging axis 2 forging tools 3, which are acted upon by adjusting drives radially to the forging axis 2 and equipped with forging hammers 4. The adjusting drives for the paired forging tools 3 can be actuated simultaneously or at a time interval, depending on the selected forging method for the tool pairs, so that the workpiece 5 is processed simultaneously or in sections by the blacksmith tools 3 distributed over its circumference. The workpiece 5 is detected by means of at least one clamping head 6 end and rotated about the forging axis 2. The clamping head 6 itself is mounted in a housing 7 which is movable by means of a carriage 8 along a guide 9.

Der im Gehäuse 7 gelagert Spannkopf 6 wird über eine Spindel 10 angetrieben. Der hierfür vorgesehene Drehantrieb umfasst wenigstens einen gegen Druckstöße unempfindlichen Hydraulikmotor 11, der vorzugsweise als hydraulischer Radialkolbenmotor, aber unter Umständen auch als Axialkolbenmotor ausgeführt sein kann. Dieser Hydraulikmotor 11 wird gemäß der Fig. 2 über einen Pumpenkreis 12 kontinuierlich mit einem Hydraulikmittelstrom beaufschlagt. Die Hydraulikpumpe 13 des Pumpenkreises 12 wird durch einen Motor 14 angetrieben. Die Antriebsverbindung zwischen dem Hydraulikmotor 11 und der Spindel 10 erfolgt in einfacher Weise über ein Zahnradgetriebe, das ein auf der Spindel 10 sitzendes Zahnrad 15 und ein mit dem Zahnrad 15 kämmendes, vom Hydraulikmotor 11 angetriebenes Ritzel 16 umfasst. Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, besteht die Möglichkeit, das Zahnrad 15 auch über zwei mit je einem Hydraulikmotor 11 verbundene Ritzel 16 anzutreiben, was eine hydraulische Verspannung der mit dem Zahnrad 15 kämmenden Ritzel 16 über die Hydraulikmotoren 11 erlaubt, die aufgrund ihrer Reihenschaltung synchron angetrieben werden und im Vergleich zu einem Einzelantrieb eine geringe Baugröße erlauben.The chuck 6 mounted in the housing 7 is driven by a spindle 10. The rotary drive provided for this purpose comprises at least one hydraulic shock-resistant motor 11, which may preferably be designed as a hydraulic radial piston motor, but under certain circumstances as an axial piston motor. This hydraulic motor 11 is according to the Fig. 2 continuously supplied with a hydraulic fluid flow via a pump circuit 12. The hydraulic pump 13 of the pump circuit 12 is driven by a motor 14. The drive connection between the hydraulic motor 11 and the spindle 10 is carried out in a simple manner via a toothed gear, which comprises a seated on the spindle 10 gear 15 and meshing with the gear 15, driven by the hydraulic motor 11 pinion 16. Again Fig. 2 can be removed, it is possible, the gear 15 and two to drive each connected to a hydraulic motor 11 pinion 16, which allows a hydraulic tension of the meshing with the gear 15 pinion 16 via the hydraulic motors 11, which are driven synchronously due to their series connection and allow a small size compared to a single drive.

Um die Spindel 10 für den Spannkopf 6 entsprechend den Schmiedebedingungen intermittierend antreiben zu können, ist der Hydraulikmotor 11 parallel zum Pumpenkreis 12 an einen gesonderten Hydraulikkreis 17 angeschlossen, über den vorgegebene Hydraulikmittelmengen zu- und abgeführt werden können, sodass der durch den Pumpenkreis vorgegebene kontinuierliche Hydraulikmittelstrom durch den Hydraulikmittelstrom des Hydraulikkreises 17 vergrößert oder verringert und demzufolge der Hydraulikmotor 11 entsprechend beschleunigt oder gebremst wird.In order to be able to intermittently drive the spindle 10 for the clamping head 6 in accordance with the forging conditions, the hydraulic motor 11 is connected in parallel to the pump circuit 12 to a separate hydraulic circuit 17, via which predetermined amounts of hydraulic fluid can be supplied and removed, so that the continuous hydraulic fluid flow predetermined by the pump circuit increased or decreased by the hydraulic fluid flow of the hydraulic circuit 17 and consequently the hydraulic motor 11 is accelerated or braked accordingly.

Entsprechend der Fig. 2 ist zu diesem Zweck im Hydraulikkreis 17 eine Kolben-Zylindereinheit 18 vorgesehen, deren Kolben 19 über einen Stelltrieb 20 hin- und hergehend angetrieben werden kann. Da die Druckräume 21 auf den beiden Kolbenseiten an den Hydraulikmotor 11 angeschlossen sind, bedingt eine Verstellung des Kolbens 19 in eine Richtung, dass Hydraulikmittel aus einem der beiden Druckräume 21 verdrängt und über den anderen Druckraum 21 mit der Wirkung angesaugt wird, dass dem kontinuierlichen Hydraulikmittelstrom des Pumpenkreises 12 die Hydraulikmittelmenge aus der Kolben-Zylindereinheit 18 zu- und abgeführt wird. Entspricht die zu- und abgeführte Hydraulikmittelmenge der Hydraulikmittelrate des Pumpenkreises 12, so wird der Hydraulikmotor 11 periodisch beschleunigt und nach einer entsprechenden Beschleunigung auf Stillstand gebremst. Der Stelltrieb 20 für den Kolben 19 ist daher in Abhängigkeit von der Hubfrequenz der Schmiedewerkzeuge 3 periodisch anzusteuern. Außerdem kann die Steuerung auch von der Hublage der Schmiedewerkzeuge 3 abhängig gemacht werden.According to the Fig. 2 is for this purpose in the hydraulic circuit 17, a piston-cylinder unit 18 is provided, the piston 19 can be driven back and forth via an actuator 20. Since the pressure chambers 21 are connected to the hydraulic motor 11 on the two piston sides, an adjustment of the piston 19 in a direction that displaces hydraulic fluid from one of the two pressure chambers 21 and is sucked in via the other pressure chamber 21 with the effect that the continuous hydraulic fluid flow the pump circuit 12, the amount of hydraulic fluid from the piston-cylinder unit 18 and is discharged. Corresponds to the supply and discharge hydraulic fluid amount of the hydraulic fluid rate of the pump circuit 12, the hydraulic motor 11 is periodically accelerated and braked to a standstill after a corresponding acceleration. The actuator 20 for the piston 19 is therefore to control periodically depending on the stroke frequency of the forging tools 3. In addition, the control can also be made dependent on the stroke position of the forging tools 3.

Der Stelltrieb 20 wird nach der Fig. 2 durch zwei gegensinnig beaufschlagbare Stellzylinder 22 gebildet, die über ein Steuerventil 23 entsprechend beaufschlagt werden. Über die Ansteuerung des Steuerventils 23 kann somit die Stellbewegung des Kolbens 19 den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.The actuator 20 is after the Fig. 2 formed by two actuated in opposite directions actuator cylinder 22 which acts on a control valve 23 accordingly become. Via the control of the control valve 23, the adjusting movement of the piston 19 can thus be adapted to the respective requirements.

Die Kolben-Zylindereinheit 18 gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von der nach der Fig. 2 im Wesentlichen nur dadurch, dass diese Kolben-Zylindereinheit 18 mit einem hydraulischen Federspeicher 24 gekoppelt ist, sodass der Kolben 19 energiesparend als Teil eines Schwingungssystems betrieben werden kann. Zu diesem Zweck sind dem geteilten Kolben 19 Verdrängungskörper 25 zugeordnet, die in Bohrungen 26 eines von der Kolbenstange 27 zwischen den beiden Teilkolben 19 durchsetzten Gehäuses 28 eingreifen. Diese um die Kolbenstange 27 verteilten Verdrängungskörper 25 stützen sich axial an Druckplatten 29 ab, die jeweils in einer Richtung durch die Teilkolben 19 mitgenommen werden. Da die Bohrungen 26 über einen Ringraum 30 mit dem hydraulischen Federspeicher 24 verbunden sind, bedingt die hin- und hergehende Kolbenverstellung eine abwechselnde Beaufschlagung des hydraulischen Federspeichers 24 durch die den beiden Kolbenseiten zugehörigen Verdrängungskörper 25.The piston-cylinder unit 18 according to the Fig. 3 is different from the after Fig. 2 essentially only in that this piston-cylinder unit 18 is coupled to a hydraulic spring accumulator 24, so that the piston 19 can be operated energy-saving as part of a vibration system. For this purpose, the split piston 19 associated with displacement body 25, which engage in bores 26 of a penetrated by the piston rod 27 between the two part pistons 19 housing 28. These distributed around the piston rod 27 displacement body 25 are supported axially on pressure plates 29, which are each entrained in one direction by the partial piston 19. Since the holes 26 are connected via an annular space 30 with the hydraulic spring accumulator 24, the reciprocating piston adjustment causes an alternating loading of the hydraulic spring accumulator 24 by the two piston sides associated displacement body 25th

In der Fig. 4 ist der zeitliche Verlauf des Drehwinkels ω des Hydraulikmotors 11 dargestellt. Die Kennlinie 31 zeigt den zeitlichen Verlauf des Drehwinkels ω für den Fall, dass der Hydraulikkreis 17 durch ein Sperren des Steuerventils 23 abgeschaltet wird und daher der Hydraulikmotor 11 lediglich durch den kontinuierlichen Hydraulikmittelstrom des Pumpenkreis 12 beaufschlagt wird. Bei abgeschalteter Hydraulikpumpe 13 und einer Beaufschlagung des Hydraulikmotors 11 über eine Kolben-Zylindereinheit 18 gemäß der Fig. 3 ergibt sich ein sinusförmiger Verlauf der Hydraulikmittelströmung im Hydraulikkreis 17, was einen sinusförmigen Verlauf des Drehwinkels ω gemäß der Kennlinie 32 der Fig. 3 zur Folge hat. Mit einer Überlagerung der Hydraulikmittelströme des Pumpenkreises 12 und des Hydraulikkreises 17 ergibt sich für den Hydraulikmotor 11 ein Drehwinkelverlauf entsprechend der Kennlinie 33. Bei einer entsprechenden Abstimmung der Hydraulikmittelmengen kann somit in einfacher Weise ein periodischer Stillstand des Hydraulikmotors 11 erreicht werden, wie dies dem Verlauf des Drehwinkels ω entsprechend der Kennlinie 33 entnommen werden kann, und zwar bei den Drehwinkeln ωi und ωi+1.In the Fig. 4 the time profile of the rotational angle ω of the hydraulic motor 11 is shown. The characteristic curve 31 shows the time profile of the rotational angle ω in the event that the hydraulic circuit 17 is switched off by a locking of the control valve 23 and therefore the hydraulic motor 11 is acted upon only by the continuous hydraulic fluid flow of the pump circuit 12. When switched off the hydraulic pump 13 and an actuation of the hydraulic motor 11 via a piston-cylinder unit 18 according to the Fig. 3 A sinusoidal course of the hydraulic fluid flow in the hydraulic circuit 17 results, which results in a sinusoidal profile of the rotational angle ω according to the characteristic curve 32 of FIG Fig. 3 entails. With a superposition of the hydraulic fluid flows of the pump circuit 12 and the hydraulic circuit 17 results for the hydraulic motor 11 a rotation angle curve corresponding to the characteristic 33. With a corresponding vote of the hydraulic fluid quantities can thus be achieved in a simple manner, a periodic standstill of the hydraulic motor 11, as the course of the rotation angle ω according to the characteristic curve 33 can be removed, namely at the rotation angles ω i and ω i + 1 .

Der zeitliche Verlauf des Drehwinkels ω hängt also von der Größe und vom Geschwindigkeitsverlauf der über den Hydraulikkreis 17 zu- und abgeführten Hydraulikmittelmenge ab. Dies bedeutet, dass sich bei einem linearen Anstieg der zu- und abgeführten Hydraulikmittelmenge ein linear zwischen einem Höchst- und einem Tiefstwert ändernder Drehwinkelverlauf gemäß der Kennlinie 34 der Fig. 4 aufgrund einer alleinigen Beaufschlagung des Hydraulikmotors 11 über den Hydraulikkreis 17 ergibt. Eine Überlagerung des Pumpenkreises 12 mit einem Drehwinkelverlauf entsprechend der Kennlinie 31 und eines auf diese Weise gesteuerten Hydraulikkreises 17 bedingt somit einen Drehwinkelverlauf gemäß der Kennlinie 35 mit besonders ausgeprägten Stillstandzeiten bei den Drehwinkeln ωi und ωi+1. Durch eine entsprechende Wahl der Größe und der Geschwindigkeit der Hydraulikmittelmenge innerhalb des Hydraulikkreises 17 lässt sich somit in weiten Grenzen Einfluss auf den zeitlichen Drehwinkelverlauf des Hydraulikmotors 11 und damit des Spannkopfs 6 einer Schmiedemaschine nehmen.The time profile of the rotation angle ω thus depends on the size and the speed profile of the hydraulic fluid quantity supplied and discharged via the hydraulic circuit 17. This means that, in the case of a linear increase in the quantity of hydraulic fluid supplied and discharged, a rotational angle course which changes linearly between a maximum and a minimum value in accordance with the characteristic curve 34 of FIG Fig. 4 due to a sole admission of the hydraulic motor 11 via the hydraulic circuit 17 results. A superposition of the pump circuit 12 with a rotation angle curve corresponding to the characteristic curve 31 and thus controlled hydraulic circuit 17 thus requires a rotation angle curve according to the characteristic 35 with particularly pronounced downtime at the rotation angles ω i and ω i + 1 . By an appropriate choice of the size and speed of the amount of hydraulic fluid within the hydraulic circuit 17 can thus be within wide limits influence on the temporal rotation angle of the hydraulic motor 11 and thus the chuck 6 take a forging machine.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Steuerung des Drehantriebs für den Spannkopf 6 kann auch zusätzlich Einfluss auf die beim Schmieden entstehende Gefügestruktur genommen werden, wenn die Schmiedemaschine mit zwei erfindungsgemäßen Spannköpfen 6 ausgerüstet wird, wie dies in der Fig. 1 strichpunktiert angedeutet ist. Aufgrund der steuerbaren Drehwinkel ω der Spannköpfe 6 kann nämlich das Werkstück 5 zwischen den Spannköpfen 6 Torsionsspannungen unterworfen werden, die die Gefügestruktur des Werkstücks 5 beim Schmieden beeinflussen.Due to the control according to the invention of the rotary drive for the clamping head 6, additional influence can be exerted on the microstructure arising during forging, when the forging machine is equipped with two clamping heads 6 according to the invention, as described in US Pat Fig. 1 indicated by dash-dotted lines. Because of the controllable angle of rotation ω of the clamping heads 6, namely, the workpiece 5 between the clamping heads 6 Torsionsspannungen be subjected, which influence the microstructure of the workpiece 5 during forging.

Claims (6)

Schmiedemaschine mit wenigstens einem Spannkopf (6) für ein Werkstück (5) und mit einem in Abhängigkeit vom Eingriff der Schmiedewerkzeuge (3) steuerbaren Drehantrieb für den Spannkopf (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb zumindest einen an einen Pumpenkreis (12) angeschlossenen Hydraulikmotor (11) umfasst, der zum periodischen Zu- und Abführen einer vorgegebenen Menge an Hydraulikmittel in Abhängigkeit von der Hubfrequenz und/oder der Hublage der Schmiedewerkzeuge (3) an einen parallel zum Pumpenkreis (12) geschalteten Hydraulikkreis (17) angeschlossen ist.Forging machine with at least one clamping head (6) for a workpiece (5) and with a controllable depending on the engagement of the forging tools (3) rotary drive for the clamping head (6), characterized in that the rotary drive at least one connected to a pump circuit (12) Hydraulic motor (11) which is connected to the periodic supply and removal of a predetermined amount of hydraulic fluid in dependence on the stroke frequency and / or the stroke position of the forging tools (3) to a parallel to the pump circuit (12) connected hydraulic circuit (17). Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (17) eine Kolben-Zylindereinheit (18) umfasst, deren Kolben (19) über einen Stelltrieb (20) hin- und hergehend antreibbar ist, und dass die Druckräume (21) beidseits des Kolbens (19) der Kolben-Zylindereinheit (18) an den Hydraulikmotor (11) angeschlossen sind.Forging machine according to claim 1, characterized in that the hydraulic circuit (17) comprises a piston-cylinder unit (18) whose piston (19) is reciprocally driven via an actuating drive (20), and that the pressure chambers (21) on both sides of Piston (19) of the piston-cylinder unit (18) to the hydraulic motor (11) are connected. Schmiedemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelltrieb (20) wenigstens einen Stellzylinder (22) umfasst.Forging machine according to claim 2, characterized in that the adjusting drive (20) comprises at least one actuating cylinder (22). Schmiedemaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelltrieb (20) mit einem Federspeicher gekoppelt ist.Forging machine according to claim 2 or 3, characterized in that the adjusting drive (20) is coupled to a spring accumulator. Schmiedemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federspeicher als hydraulischer Federspeicher (24) ausgebildet ist.Forging machine according to claim 4, characterized in that the spring accumulator is designed as a hydraulic spring accumulator (24). Schmiedemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spannköpfe (6) mit Drehantrieben in Form von Hydraulikmotor (11) vorgesehen sind, deren von den Pumpenkreisen (12) gesonderte Hydraulikkreise (17) voneinander abhängig steuerbar sind.Forging machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that two clamping heads (6) with rotary drives in the form of hydraulic motor (11) are provided, of the pump circuits (12) separate hydraulic circuits (17) are mutually controllable.
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