WO1993001906A1 - Taumelpresse____________________________________________________ - Google Patents

Taumelpresse____________________________________________________ Download PDF

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WO1993001906A1
WO1993001906A1 PCT/CH1992/000151 CH9200151W WO9301906A1 WO 1993001906 A1 WO1993001906 A1 WO 1993001906A1 CH 9200151 W CH9200151 W CH 9200151W WO 9301906 A1 WO9301906 A1 WO 9301906A1
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WO
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wobble
die half
die
press according
wobbling
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PCT/CH1992/000151
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English (en)
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Inventor
Walter Schlatter
Original Assignee
Colcon Anstalt
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Publication date
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Priority to EP92915796A priority patent/EP0549771B1/de
Priority to US08/030,039 priority patent/US5398536A/en
Priority to DE59202341T priority patent/DE59202341D1/de
Priority to JP5502515A priority patent/JPH06505438A/ja
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Classifications

    • 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
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies

Definitions

  • the invention relates to a wobble press with a first die half, which is driven to wobble with a drive with respect to a spatial axis about a pivot point, and with a second die half, which moves axially parallel relative to the first die half, the wobble drive having hydraulic working pistons with a regular, defined, pulsating flow of a hydraulic medium are supplied, and which in turn are connected to the first half of the die to generate a wobble movement.
  • the wobble drive having hydraulic working pistons with a regular, defined, pulsating flow of a hydraulic medium are supplied, and which in turn are connected to the first half of the die to generate a wobble movement.
  • Such a wobble press is known, for example, from CH 662 983, CH 666 857 or DE 1 652 653 and is used to manufacture solid parts made of metal or other solid materials, the part or workpiece being formed between two forming tool or die parts, and whereby, in contrast to the classic axially parallel pressing process, one tool half executes a rolling tumbling movement with respect to the other. Due to the partial contact of the upper tool with the material, the material can be made to flow with a significantly lower pressing force during the wobble movement, so that significantly larger degrees of deformation and a more precise shaping of the die contours can be achieved in one step.
  • the feed possible when handling results from the angle of inclination of the wobbling tool and is limited accordingly. The size of this feed then determines that for the total working stroke, i.e. for the desired upsetting height, the number of wobble rounds and, according to the wobble frequency, the deformation time.
  • the dome-shaped bearing of the wobbling tool must also absorb the entire pressing pressure.
  • the bearing pressure per unit area and thus the resulting work of friction increases significantly.
  • the frictional heat generated there must be removed from the bearing gap using a thin oil film.
  • the frictional heating which must be dissipated by the lubricant, also increases.
  • the narrow bearing gap limits the flow rate of the lubricant and coolant.
  • the invention sets itself the task of eliminating the stated disadvantages of the prior art and of creating a wobble press which permit continuous operation with an increased wobble frequency and a reduction in the forming time of a workpiece, in particular also in the half and warm ranges.
  • this object is achieved in that a countermass is connected to the first, tumbling driven die half, which is designed and arranged in such a way that its center of gravity is shifted by 180 on the opposite side of the pivot point as the center of gravity of the first die half , and that the product of their mass and their center of gravity distance from the pivot point of the wobble movement corresponds approximately to the product of the mass of the first half of the die and their center of gravity distance from the pivot point.
  • the compensation of the inertial forces of the wobbling tools can be achieved in that a displaceable mass is provided on the same side of the pivot point of the tool.
  • the invention is based on the knowledge that is apparently not taken into account in the prior art wobble presses that the disadvantages of the prior art can largely be remedied by compensating the centrifugal forces of the wobbling half of the die, so that the wobble press can be operated at an increased frequency .
  • frequencies of approximately 2400 rpm are achieved in continuous operation and the deformation time is reduced to approximately 1 to 1.5 seconds without disturbing vibrations.
  • This short forming time also allows the wobble pressing to be expanded into the area of hot forming without fear that the tools will wear out uneconomically due to the long contact time with the heated material and at the same time the material will cool prematurely during the forming process. It is particularly advantageous to ensure exact guidance of the two die halves, even with eccentric material distribution, in that a centering plate is non-positively connected to the first die half, which forms a practically play-free centering with the other die half.
  • the wobble drive of the first die half has at least three wobble pistons surrounding the wobble axis and acting on the die half, which periodically receive a cyclically varying amount of pressure medium from a multiple pump.
  • This cyclic variation is advantageously generated by two interacting axial piston pumps with rotating inclined swash plates, which act on a number of pump pistons which are connected to pressure medium lines, each with an associated swash piston.
  • Fig. 5 is a detailed view of the tool guide
  • the wobble press shown in FIG. 1 with a wobbly driven upper die half 1 and a lower die half 2 moved axially parallel and the workpiece 10 to be deformed arranged between the two die halves 1, 2 has a press frame 12 with built-in slide guides 15 and a press slide 8 , as well as a slide drive that can be moved hydraulically by a piston 9.
  • the press frame absorbs the counterforce to the press force generated by the press slide 8 or the hydraulic piston 9.
  • the press frame 12 or the slide guide 15 is formed by an upper cross member 7, a lower cross member 14 and a number of columns 13 arranged rotationally symmetrically about the press axis A. As shown in FIG. 2, four such columns 13 can be provided, for example.
  • a box frame can also be used, in which case a prismatic bed profile is advantageous.
  • the press slide 8 carries the fixed lower tool or die part 2 and is hydraulically pressed by the piston 9 against the tumbling upper die half 1 fastened in a tool holder 4.
  • the wobbling movement of the upper die half 1 is generated by several, at least three, working pistons 5, 6, acting on a diameter of the tool holder 4 movable in a spherical cap 3, which are acted upon by a periodically sinusoidally pulsating quantity of oil, which is actuated by a hydraulic multiple pump 20 is generated with a number of pump pistons 25, 26.
  • This consists of two axial piston pumps 21 arranged in the same axial position transversely to the wobble axis,
  • the two pumps 21, 22 each of which is driven by an electric motor 31, 32 at a controllable speed.
  • the two pumps 21, 22 each work with a rotating swash plate that is dynamically balanced to avoid centrifugal forces
  • the swash plates 23, 24 cyclically move pump pistons 25 and 26, the number of which corresponds to the number of working pistons 5, 6.
  • one pump piston 25 of one pump 21 is fixedly connected to the pump piston 26 of the other pump 22 arranged in the same order by means of a hydraulic line 27 or 28, and this connecting line 27 or 28 is in turn rigid with the pressure line 29 or 30 of the associated working piston 5 or 6.
  • the flow rate of a pair of pump pistons 25, 26 increases from zero at angle 0 to a maximum at angle 180, and from there the amount of fluid is withdrawn again up to angle 360.
  • the working piston 5 connected via the lines 27, 28, 29, 30 directly to the pump pistons 25, 26 is copied this sinusoidal movement and transfers it to the wobbling tool, the stroke size depending on the ratio of the cross section of the pump piston to the cross section of the wobble piston. If the phase position of the swash plates is shifted relative to one another by appropriate control of the pump motors, the wobble stroke of the upper tool can be regulated continuously from the maximum with a 0 difference in the phase position of the two pumps to zero with a difference in the mutual phase position of 180.
  • the drive shafts 31, 32 of the swash plates are driven by separate motors, so that different forms of the wobbling unwinding of the upper tool 1 can be generated by mutually varying their speeds.
  • Fig. 6a shows an example of a star-shaped
  • Fig. 6b a spiral
  • Fig. 6c an approximately rectilinear movement in the selectable direction
  • Fig. 6d a circular wobble movement T with respect to the wobble axis A. Thanks to the small rotating masses and the electronic control on the Pump drive motors 31, 32 can program various such variants and can be carried out under load within one and the same deformation process.
  • the tool holder 4 is dome-shaped, so that the tumbling die half 1 is centered relative to the fixed die half 2.
  • the counterpressure of the lower die half 2 is not absorbed by the dome-shaped tool holder 4 or its guide 3, but by the hydraulic medium in the working cylinders 5, 6.
  • the lower die half 2 is arranged in the press chute 8, which can be moved by means of the piston 9.
  • a hydraulically actuated ejection piston 11 for the workpiece 10 is also provided in the piston 9.
  • the magnitude of these centrifugal forces Zo on the upper die half 1 is determined by the eccentricity Eo of the center of gravity S with respect to the axis A.
  • a counter mass G with a center of gravity offset by 180 is attached below the upper wobbling die half 1.
  • the eccentricity E and center of gravity S of the counterweight G are selected such that a centrifugal force Z of the same magnitude as the centrifugal force Z of the die half 1 results.
  • the product from the distance E of the center of gravity S of the counterweight G from the pivot point M is chosen to be as equal as possible to the corresponding product of the tumbling driven die half 1.
  • the compensation of the inertial forces of the wobbling tools can be achieved in that a displaceable mass is provided on the same side of the pivot point of the tool.
  • the described centrifugal force compensation allows a significant increase in the wobble frequency to values of up to approximately 2400 rpm and thus a reduction in the deformation time of a workpiece to the value customary in drop forging in mechanical presses, ie a substantial increase production output, as well as use even at elevated temperatures of around 800 to 1100, without excessive heating of the tools and without premature cooling of the workpiece.
  • the countermass G takes up as little space as possible and is easy to accommodate, it is advantageously formed from a material with a high specific weight, for example from lead, another heavy metal or from tungsten carbide.
  • the rigidity of the mutual guidance is of great importance for maintaining the central position of the two die halves, even in the case of workpieces with a strongly asymmetrical material distribution.
  • direct centering is provided according to the example according to FIG. 5.
  • a centering plate 17 is connected directly to the tool holder of the upper die half 1, which fits onto the outer diameter of the lower tool 2 practically without play and forms a rigid connection with it during the forming process.
  • the lower tool 2 is immersed in the centering plate 17 and, even with eccentric material distribution, ensures compliance with very narrow tolerances with regard to the axis offset, i.e. Even in the case of a non-rotationally symmetrical distribution of the material cross-section, the direct tool guidance ensures that the axes of the two tools match exactly.
  • the counterweight G serving to compensate the centrifugal force is in this case designed as a ring and rigidly connected to the tumbling upper tool 1 via a number of stud bolts 16. Openings or slots 18 of a suitable shape in the centering plate 17 enable the pendulum movement of the stud bolts 16.
  • the version with hydraulic drive described is particularly advantageous since there is no need for a highly loaded axial bearing which would only survive a short service life at high speeds. The smoothness is significantly improved and further increased speeds can be achieved in continuous operation.
  • the mutual movements of the two tools can easily be adapted to the technological requirements, and a circular, spiral, oscillating or pivoting movement can be effortlessly carried out as required realize, both the size of the tendency to wobble and the initiation of the various movement programs can be preprogrammed and controlled without delay.
  • the upsetting process can be started, for example, with the upper tool at rest and then brought to the desired wobble stroke without delay.
  • the warm hydraulic medium circulating between the pump and the working piston can be rinsed out and any leakage losses at the end of the pressing piston stroke can be compensated for by a suction valve.
  • the pressurized oil that heats up in the course of a press cycle can be recooled at the end of each cycle using a suitable oil cooler.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

In einer Taumelpresse mit taumelnder erster Gesenkhälfte (1) und achsparallel bewegter zweiter Gesenkhälfte (2) wird die Taumelbewegung durch mehrere an der taumelnden Gesenkhälfte (1) zyklisch angreifende und hydraulisch wirkende Arbeitskolben (5) erzeugt. Durch Elimination von Fliehkräften mittels einer mit der taumelnden Gesenkhälfte (1) verbundenen Gegenmasse (G), durch exakte Führung der Gesenkhälften (1, 2) mittels einer Zentrierscheibe (17) und durch Vermeidung eines mechanischen Antriebes durch Verwendung einer Mehrfach-Kolbenpumpe (20) und hydraulischer Ansteuerung der Arbeitskolben (5) lassen sich störende umlaufende Kräfte, Vibrationen, Reibung und Wärmeentwicklung derart herabsetzen, dass wesentlich höhere Taumelfrequenzen und kürzere Bearbeitungszeiten bei vermindertem Aufwand unter Aufrechterhaltung des geometrischen Taumeleffektes dank hoher Taumelfrequenz erreichbar sind, bei einfacher und schnell wirkender Steuerbarkeit von Hub und Form der Taumelbewegung auch während des Betriebes, so dass ein bestgeeignetes Abwälzprogramm vorgewählt werden kann.

Description

Taumelpresse
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Taumelpresse mit einer ersten Gesenkhälfte, die mit einem Antrieb bezüglich einer Raumachse um einen Drehpunkt taumelnd angetrieben ist, und mit einer zweiten, sich achs- parallel relativ zur ersten Gesenkhälfte bewegenden Gesenkhälfte, wobei der Taumelantrieb hydraulische Arbeitskolben aufweist, die mit einem regelmässigen, definierten, pulsierenden Fluss eines hydraulischen Mediums versorgt sind, und die ihrerseits zur Erzeugung einer Taumelbewegung mit der ersten Gesenkhälfte verbunden sind. Stand der Technik
Eine derartige Taumelpresse ist zum Beispiel aus der CH 662 983, CH 666 857 oder DE 1 652 653 bekannt und dient zur Herstellung von massiven Teilen aus Metall oder anderen festen Stoffen, wobei das Teil oder Werkstück zwischen zwei umformenden Werkzeug- oder Gesenkteilen geformt wird, und wobei im Gegensatz zum klassischen achsparallelen Pressverfahren die eine Werkzeughälfte gegenüber der anderen eine abwälzende taumelnde Bewegung ausführt. Wegen der nur partiellen Berührung des Oberwerkzeuges mit dem Werkstoff kann der Werkstoff bei der Taumelbewegung mit wesentlich geringerer Presskraft zum Fliessen gebracht werden, so dass in einer Stufe wesentlich grössere Umformgrade und eine genauere Ausformung der Matrizenkonturen erzielt werden können. Der bei einem Umgang mögliche Vorschub ergibt sich aus dem Neigungswinkel des taumelnden Werzeuges und ist entsprechend begrenzt. Die Grosse dieses Vorschubes bestimmt dann die für den Gesamt- arbeitshub, d.h. für die gewünschte Stauchhöhe notwendige Anzahl der Taumelumgänge und entsprechend der Taumelfrequenz die Verformungszeit.
Bei den bekannten Taumelpressen mit mechanischem Antrieb der Taumelbewegung wird die Umlauf- oder Taumelfrequenz durch eine Reihe von Faktoren limitiert:
In ausgeschwenkter Stellung des taumelnden Werkzeuges entstehen störende Zentrifugalkräfte, die insbesondere auch von der grossen Masse des Exzenterschaftes und der exzentrischen Antriebsteile herrühren. Diese freien Kräfte erzeugen bei höheren Taumelfrequenzen untragbare Vibrationen zwischen den beiden Werkzeugteilen, welhalb bei bekannten Taumelpressen die Taumelfrequenz auf tiefere Werte beschränkt werden musste.
Das kalottenförmige Lager des taumelnden Werkzeuges muss zudem den gesamten Pressdruck aufnehmen. Zufolge der kalottenförmigen Ausbildung des oberen Drucklagers erhöht sich die Lagerpressung pro Flächeneinheit und damit die entstehende Reibungsarbeit wesentlich. Die dort erzeugte Reibungswärme muss durch einen dünnen Oelfilm aus dem Lagerspalt abgeführt werden. Mit zu¬ nehmender Taumelfrequenz steigt analog die Reibungs¬ erwärmung, welche durch das Schmiermittel abgeführt werden muss. Umgekehrt limitiert der enge Lagerspalt die Durchflussmenge des Schmier- und Kühlmittels.
Die ungenügende Wärmeabfuhr und die Zentrifugalkräfte der aussermittigen Massen verhindern bei bekannten Konstruktionen den Bertieb mit Taumelfrequenzen mit mehr als ca. 600 U/min. Soll der zulässige Vorschub pro Taumelumgang nicht überschritten werden, so ergeben sich daraus für Werkstücke mittlerer Abmessungen Verformungszeiten von etwa 4 - 5 Sekunden und eine entsprechende Produktionsleistung von nur 10 - 12 Teilen pro Minute. Bei dem Versuch, bei dieser limitierten Taumelfrequenz die Verformungszeit durch eine Erhöhung der Schliessgeschwindigkeit der Presse zu verkürzen, würde sich jedoch die Kontaktfläche zwischen Werkstoff und Taumelwerkzeug vergrössern. In diesem Fall wäre ein Gesamtpressdruck erforderlich, der bis zur gleichen Grosse steigen kann, wie beim achs- parallelen Pressen, so dass hier ein Taumelpressen keinen wesentlichen Vorteil mehr bieten würde.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Taumelpresse zu schaffen, die einen Dauerbetrieb mit erhöhter Taumelfrequenz und eine Verkürzung der Umformzeit eines Werkstückes, insbesondere auch im Halb- und Warmbereich gestatten.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mit der ersten, taumelnd angetriebenen Gesenk¬ hälfte eine Gegenmasse verbunden ist, die derart aus¬ gebildet und angeordnet ist, dass deren Schwerpunkt um 180 verschoben auf der entgegengesetzten Seite des Drehpunktes liegt wie der Schwerpunkt der ersten Gesenkhälfte, und dass das Produkt von deren Masse und ihrem Schwerpunktabstand vom Drehpunkt der Taumel¬ bewegung etwa dem Produkt der Masse der ersten Gesenk¬ hälfte und deren Schwerpunktabstand vom Drehpunkt entspricht.
Da der Schwerpunkt der Gegenmasse um 180 gegenüber dem Schwerpunkt des taumelnden Werkzeuges verschoben ist und sich die Produkte aus Masse und Schwerpunktabstand gegenseitig aufheben, können somit keine Zentrifugal¬ kräfte infolge der aussermittigen Lage des taumelnden Werkzeuges entstehen, und zwar werden die Zentrifugal- Kräfte automatisch bei allen Taumelfrequenzen, Taumel- Amplituden und Neigungswinkeln eliminiert Mit einer anderen Variante kann die Kompensation der Massenkräfte der taumelnden Werkzeuge dadurch erreicht werden, dass eine verschiebbare Masse auf der gleichen Seite des Schwenkpunktes des Werkzeuges vorgesehen wird. Durch Verschieben der Gegenmasse im Ausmass des exzentrischen Ausschlages des Werkzeuges auf die gegenüberliegende Seite der Mittelachse kann die notwendige Gegenkraft aufgebracht werden, wobei die Verschiebung der Gegenmasse über ein Hebelgstänge in Funktion des Exzentrausschlages erfolgen kann.
Die Erfindung beruht auf der offenbar bei den vorbe¬ kannten Taumelpressen nicht berücksichtigten Erkennt¬ nis, dass die Nachteile des Standes der Technik durch eine Kompensation der Fliehkräfte der taumelnden Gesenkhälfte zum grossen Teil behoben werden können, so dass die Taumelpresse mit erhöhter Frequenz betrieben werden kann.
Bei einer praktischen Ausführung einer erfindungs- gemässen Taumelpresse Hessen sich im Dauerbetrieb Frequenzen von ca. 2400 U/min und mit einer Reduktion der Verformungszeit auf etwa 1 - 1,5 sec ohne störende Vibrationen erreichen. Diese kurze Umformzeit erlaubt auch die Ausweitung des Taumelpressens in das Gebiet der Warmumformung, ohne dass befürchtet werden muss, dass sich die Werkzeuge wegen zu langer Kontaktzeit mit dem erhitzten Werkstoff unwirtschaftlich abnützen und gleichzeitig der Werkstoff während der Umformung vorzeitig abkühlt. Besonders vorteilhaft ist es, eine exakte Führung der zwei Gesenkhälften auch bei aussermittiger Werkstoff¬ verteilung dadurch zu gewährleisten, dass mit der ersten Gesenkhälfte eine Zentrierplatte kraftschlüssig verbunden ist, welche eine praktisch spielfreie Zentrierung mit der anderen Gesenkhälfte bildet.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Taumelantrieb der ersten Gesenk¬ hälfte mindestens drei die Taumelachse umgebende, auf die Gesenkhälfte einwirkende Taumelkolben auf, die von einer Mehrfachpumpe periodisch eine zyklisch variieren¬ de Druckmittelmenge erhalten. Mit Vorteil wird diese zyklische Variation durch zwei zusammenwirkende Achsialkolbenpumpen mit umlaufenden geneigten Tau el- scheiben erzeugt, die auf eine Anzahl von Pumpenkolben einwirken, welche mit Druckmittelleitungen mit je einem zugeordneten Taumelkolben verbunden sind.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung sowie Weiterbildungen derselben werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungs¬ beispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Taumelpresse im Längsschnitt entlang der Taumelachse,
Fig. 2 einen Querschnitt der Taumelpresse nach Fig. 1 entlang der Ebene II,
Fig. 3 einen Ausschnitt des Längsschnittes der Presse, Fig. 4 eine Detaildarstellung des Fliehkraftausgleichs,
Fig. 5 eine Detaildarstellung der Werkzeugführung, und
Fig. 6 a-d verschiedene mögliche Taumelbewegungen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in Fig. 1 dargestellte Taumelpresse mit einer taumelnd angetriebenen oberen Gesenkhälfte 1 und einer achsparallel bewegten unteren Gesenkhälfte 2 und dem zwischen den beiden Gesenkhälften 1, 2 angordneten, zu verformenden Werkstück 10 weist ein Pressengestell 12 mit eingebauten Schlittenführungen 15, einen Press¬ schlitten 8, sowie einen hydraulisch durch einen Kolben 9 bewegbaren Schlittenantrieb auf. Das Pressengestell nimmt die Gegenkraft zu der vom Pressschlitten 8 bzw. dem hydraulischen Kolben 9 erzeugten Presskraft auf. Das Pressengestell 12 bzw. die Schlittenführung 15 wird durch eine obere Traverse 7, eine untere Traverse 14 und eine Anzahl von rotationssymmetrisch um die Pressenachse A angeordneten Säulen 13 gebildet. Wie in Fig. 2 dargestellt, können z.B. vier solcher Säulen 13 vorgesehen sein. Anstelle eines Säulengestells kann auch ein Kastengestell Verwendung finden, wobei dann ein prismatisches Bettprofil von Vorteil ist. Der Pressschlitten 8 trägt das feste untere Werkzeug oder Gesenkteil 2 und wird vom Koben 9 hydraulisch gegen die in einem Werkzeughalter 4 befestigte taumelnde obere Gesenkhälfte 1 gepresst. Die Taumelbewegung der oberen Gesenkhälfte 1 wird durch mehrere, mindestens drei, auf einem Durchmesser des in einer Kalotte 3 beweglichen Werkzeughalters 4 angrei¬ fende Arbeitskolben 5, 6 erzeugt, die mit einer perio¬ disch sinusförmig pulsierenden Oelmenge beaufschlagt werden, der durch eine hydraulische Mehrfachpumpe 20 mit einer Anzahl von Pumpenkolben 25, 26 erzeugt wird. Diese besteht aus zwei in der gleichen Achsläge quer zur Taumelachse angeordneten Achsialkolbenpumpen 21,
22, die durch je einen Elektromotor 31, 32 mit regel¬ barer Drehzahl angetrieben sind. Die beiden Pumpen 21, 22 arbeiten mit je einer umlaufenden, zur Vermeidung von Fliehkräften dynamisch ausgewuchteten Taumelscheibe
23, 24 mit fester Neigung gegen die Antriebsachse B resp. C und gegeneinander verstellbarer Winkelposition. Die TaumelScheiben 23, 24 bewegen zyklisch Pumpenkolben 25 bzw. 26, deren Anzahl der Zahl der Arbeitskolben 5, 6 entspricht. Jeweils ein Pumpen- kolben 25 der einem Pumpe 21 ist mit dem in der gleichen Reihenfolge angeordneten Pumpenkolben 26 der anderen Pumpe 22 durch eine hydraulische Leitung 27 bzw. 28 fest verbunden, und diese Verbindungsleitung 27 bzw. 28 ist wiederum starr mit der Druckleitung 29 bzw. 30 des zugeordneten Arbeitskolbens 5 bzw. 6 verbunden.
Bei jeder Umdrehung der Pumpenantriebswelle bzw. der Taumelscheiben 23, 24 steigt der Förderstrom eines Pumpenkolbenpaares 25, 26 von Null beim Winkel 0 auf ein Maximum beim Winkel 180 , und von dort an wird die Fluidmenge bis zum Winkel 360 wieder zurückgezogen. Der über die Leitungen 27, 28, 29, 30 direkt mit den Pumpenkolben 25, 26 verbundene Arbeitskolben 5 kopiert diese sinusförmige Bewegung und überträgt sie auf das taumelnde Werkzeug, wobei die Hubgrösse vom Verhältnis des Querschnittes des Pumpenkolbens zum Querschnitt des Taumelkolbens abhängt. Wird durch entsprechende Steue¬ rung der Pumpenmotoren die Phasenlage der Taumel¬ scheiben gegeneinander verschoben, so kann stufenlos der Taumelhub des Oberwerkzeuges vom Maximum bei 0 Differenz der Phasenlage der beiden Pumpen bis auf Null bei einer Differenz der gegenseitigen Phasenlage von 180 reguliert werden. Die Antriebswellen 31, 32 der TaumelScheiben werden mittels separater Motoren angetrieben, so dass mittels gegenseitiger Variation ihrer Drehzahlen verschiedene Formen der taumelnden Abwicklung des Oberwerkzeuges 1 erzeugt werden können.
Durch Differenzierung der Drehzahlen und Drehrichtungen der Pumpenantriebsmotoren 31, 32 können dabei alle gewünschten Formen der taumelnden Abwälzung erzeugt werden. Fig. 6a zeigt als Beispiel eine sternförmige, Fig. 6b eine spiralförmige, Fig. 6c eine angenähert geradlinige Bewegung in wählbarer Richtung, und Fig. 6d eine kreisförmige Taumelbewegung T bezüglich der Taumelachse A. Dank der geringen umlaufenden Massen und der elektronischen Steuerung an den Pumpenantriebs- motoren 31, 32 können verschiedene solche Varianten programmiert und innerhalb ein und desselben Verformungsvorganges unter Last ausgeführt werden.
Bei Achsialkolbenpumpen der beschriebenen Bauart treten hohe Achsialkräfte auf, welche normalerweise durch ein Achsialwälzlager aufgenommen werden müssen. Bei Dreh¬ zahlen über 2000 U/min ist die Lebensdauer solcher Lager beschränkt. Bei der erfindungsgemässen Ausführung wird diese Achsialkraft an den Enden der Ptunpenwellen gegenseitig abgestützt, wobei bei einer eventuellen Drehzahldifferenz ein Drucklager 33 die Abstützung übernimmt.
Der Werkzeughalter 4 ist, wie insbesondere aus der vergrösserten Darstellung in Fig. 3 ersichtlich, kalottenförmig ausgebildet, so dass die taumelnde Gesenkhälfte 1 gegenüber der festen Gesenkhälfte 2 zentriert ist. Dabei wird der Gegendruck der unteren Gesenkhälfte 2 nicht vom kalottenförmigen Werkzeug¬ halter 4 oder dessen Führung 3 aufgenommen, sondern vom Hydraulikmittel in den ArbeitsZylindern 5, 6.
Die untere Gesenkhälfte 2 ist im Pressschütten 8, der mittels des Kolbens 9 bewegbar ist, angeordnet. Im Kolben 9 ist weiterhin ein hydraulisch betätigbarer Ausstosskolben 11 für das Werkstück 10 vorgesehen.
In Fig. 4 und 5 ist im Detail die Ausbildung der oberen taumelnden Gesenkhälfte 1 dargestellt, bei der die im
Betrieb erzeugten Fliehkräfte kompensiert sind Die
Grosse dieser Fliehkräfte Zo an der oberen Gesenk- hälfte 1 wird durch die Exzentrizität Eo des Schwer- unktes S bezüglich der Achse A bestimmt. Zur Kom¬ pensation der Zentrifugalkraft ist unterhalb der oberen taumelnden Gesenkhälfte 1 eine Gegenmasse G mit um 180 versetztem Schwerpunkt angebracht. Die Exzentrizität E und Schwerpunktlage S der Gegenmasse G sind so ge¬ wählt, dass sich eine Zentrifugalkraft Z in der gleichen Grosse wie die Zentrifugalkraft Z der Gesenk- hälfte 1 ergibt. Dazu ist das Produkt aus dem Abstand E des Schwerpunktes S der Gegenmasse G vom Drehpunkt M möglichst gleich dem entsprechenden Produkt der taumelnd angetriebenen Gesenkhälfte 1 gewählt. Die Resultierende beider Zentrifugalkräfte Z und Z senkrecht zur Achse A wird dann angenähert Null, und zwar unabhängig vom Neigungswinkel des Oberwerkzeuges und von der Taumelfrequenz. Das sich durch den achsialen Abstand a der beiden Zentrifugalkräfte ergebende Moment kann problemlos vom Antrieb der Taumelbewegung aufgenommen werden.
Mit einer anderen Variante kann die Kompensation der Massenkräfte der taumelnden Werkzeuge dadurch erreicht werden, dass eine verschiebbare Masse auf der gleichen Seite des Schwenkpunktes des Werkzeuges vorgesehen wird. Durch Verschieben der Gegenmasse im Ausmass des exzentrischen Ausschlages des Werkzeuges auf die gegenüberliegende Seite der Mittelachse kann die notwendige Gegenkraft aufgebracht werden, wobei die Verschiebung der Gegenmasse über ein Hebelgstänge in Funktion des Exzentrausschlages erfolgen kann.
Die beschriebene Fliehkraft-Kompensation erlaubt zusammen mit den anderen beschriebenen Massnahmen eine markante Erhöhung der Taumelfrequenz auf Werte bis ca. 2400 U/min und damit eine Reduktion der Verformungszeit eines Werkstückes auf den beim Gesenkschmieden in mechanischen Pressen üblichen Wert, d.h. eine wesent¬ liche Steigerung der Produktionsleistung, sowie eine Anwendung auch bei erhöhten Temperaturen von etwa 800 bis 1100 , ohne übermässige Erhitzung der Werkzeuge und ohne vorzeitige Abkühlung des Werkstückes. Damit die Gegenmasse G möglichst wenig Raum einnimmt und leicht unterzubringen ist, ist sie mit Vorteil aus einem Material mit hohem spezifischen Gewicht ausgebildet, z.B. aus Blei, einem anderen Schwermetall oder aus Wolframkarbid.
Für die Erhaltung der mittigen Lage der beiden Gesenk¬ hälften auch bei Werkstücken mit stark unsymmetrischer Materialverteilung ist die Starrheit der gegenseitigen Führung von grosser Bedeutung. Um das Spiel in der Führung des Schlittens 8 zu reduzieren und möglichst auszuschalten, ist ge äss dem Beispiel nach Fig. 5 eine direkte Zentrierung vorgesehen. Dazu ist eine Zentrier¬ platte 17 unmittelbar mit dem Werkzeughalter der oberen Gesenkhälfte 1 verbunden, welche praktisch spielfrei auf den Aussendurchmesser des Unterwerkzeuges 2 passt und mit diesem während des Umformvorganges eine starre Verbindung bildet. Im letzten Teil des Verformungsweges taucht das Unterwerkzeug 2 in die Zentrierplatte 17 ein und gewährleistet auch bei aussermittiger Werkstoff¬ verteilung die Einhaltung sehr enger Toleranzen bezüg¬ lich der Achsversetzung, d.h. auch bei nicht-rotations- symmetrischer Verteilung des Werkstoff-Querschnittes gewährleistet die direkte Werkzeugführung die genaue Einhaltung der Uebereinstimmung der Achsen der zwei Werkzeuge.
Die dem Fliehkraftausgleich dienende Gegenmasse G ist in diesem Fall als Ring ausgebildet und über eine Anzahl Stehbolzen 16 mit dem taumelnden Oberwerkzeug 1 starr verbunden. Oeffnungen oder Schlitze 18 geeigneter Form in der Zentrierplatte 17 ermöglichen dabei die pendelnde Bewegung der Stehbolzen 16. Die beschriebene Ausführung mit hydraulischem Antrieb ist besonders vorteilhaft, da ein hochbelastetes Axial¬ lager entfällt, das bei hohen Drehzahlen nur eine kurze Lebensdauer überstehen würde. Die Laufruhe ist deutlich verbessert und es lassen sich weiter erhöhte Drehzahlen im Dauerbetrieb verwirklichen. Durch Aendern der Dreh¬ zahl, der Drehrichtung oder der Phasenverschiebung der zwei Pumpen können die gegenseitigen Bewegungen der beiden Werkzeuge leicht an die technologischen Erfor¬ dernisse angepasst werden, und es lässt sich jenach Bedarf mühelos eine Kreis-, Spiral-, Schwing- oder Schwenkbewegung realisieren, wobei sowohl die Grosse der Taumelneigung als auch die Einleitung der ver¬ schiedenen Bewegungsprogramme vorprogrammiert und ohne Zeitverzug gesteuert werden kann. Der Stauchvorgang kann dabei zum Beispiel mit ruhendem Oberwerkzeug begonnen und dann ohne Verzögerung auf den gewünschten Taumelhub gebracht werden.
Am Ende jeden Messvorganges kann das im Umlauf zwischen Pumpe und Arbeitskolben zirkulierende warme Hydraulik¬ medium ausgespült und eventuelle Leckver luste am Ende des Presskolbenhubes über ein Nachsaugventil ausge¬ glichen werden. Das sich im Verlaufe eines Presszyklus erwärmende Drucköl kann am Ende eines jeden Zyklus mit einem geeigneten Oelkükler wieder rückgekühlt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Taumelpresse mit einer ersten Gesenkhälfte (1) , die mit einem Antrieb bezüglich einer Raumachse (A) taumelnd um einem Drehpunkt (M) angetrieben ist, und mit einer zweiten, sich achsparallel relativ zur ersten Gesenkhälfte (1) bewegenden zweiten Gesenkhälfte (2) , wobei der Taumelantrieb hydraulische Arbeitskolben (5) aufweist, die mit einem regelmässigen, definierten, pulsierenden Fluss eines hydraulischen Mediums versorgt sind und die ihrerseits zur Erzeugung einer Taumel¬ bewegung mit der ersten Gesenkhälfte (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten, taumelnd angetriebenen Gesenkhälfte (1) eine Gegenmasse (G) verbunden ist, die derart ausgebildet und ange¬ ordnet ist, dass das Produkt von deren Masse und ihrem Schwerpunktabstand (E ) von der Raumachse (A) wenigstens angenähert dem Produkt der Masse der ersten Gesenkhälfte (1) und deren Schwerpunktabstand (E ) von der Raumachse entspricht, so dass sich die Fliehkräfte von Gegenmasse (G) und ersten Gesenkhälfte (1) wenigstens angenähert gegeneinander kompensieren.
2. Taumelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne , dass die Gegenmasse (G) derart angeordnet ist, dass deren Schwerpunkt (S ) auf der entgegengesetzten Seite des Drehpunktes (M) der Taumel¬ bewegung liegt wie der Schwerpunkt (S ) der ersten Gesenkhälfte (1) , und dass das Produkt von deren Masse und ihrem Schwerpunktabstand (E ) vom Drehpunkt (M) der Taumelbewegung wenigstens angenähert dem Produkt der Masse der ersten Gesenkhälfte (1) und deren Schwer¬ punktabstand (E ) vom Drehpunkt (M) entspricht.
3. Taumelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (G) auf der gleichen Seite des Drehpunktes (M) liegt wie das Oberwerkzeug (1) , und das die Gegenmasse (G) im Ausmass des exzentrischen Ausschlages des Oberwerkzeuges (1) auf die gegenüberliegende Seite der Raumachse (A) verschiebbar ist.
4. Taumelpresse nach einem der Ansprüche 1- 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (G) aus einem Material mit hohem spezifischen Gewicht,
2 insbesondere über 10 g/cm besteht, beispielsweise aus
Blei oder Wolframkarbid.
5. Taumelpresse nach einem der Ansprüche 1- 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der ersten taumelnden Gesenk hälfte (1) eine Zentrierplatte (17) angeordnet ist, welche die erste Gesenkhälfte (1) relativ zur zweiten Gesenkhälfte (2) kraftschlüssig zentriert.
6. Taumelpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenmasse (G) ausserhalb der Zentrierplatte (17) angeordnet und durch Oeffnungen (18) in der Zentrierplatte mit der ersten Gesenkhälfte (1) verbunden ist.
7. Taumelpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Gegenmasse (G) die zweite Gesenkhälfte (2) ringförmig umgibt.
8. Taumelpresse nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelantrieb der ersten Gesenkhälfte (1) mindestens drei die Taumelachse (A) umgebende Pumpen-Arbeitskolben-Systeme (5) auf¬ weist, welchen mit einer Mehrfachpumpe (20) zyklisch varierende Oelmengen zugeführt werden.
9. Taumelpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfachpumpe zwei gegenein¬ ander wirkende Achsialkolbenpumpen (21, 22) in gleicher Achslage aufweist.
10. Taumelpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Achsialkolbenpumpen (21, 22) jeweils eine Taumelscheibe (23, 24) fester
Neigung aufweisen, sowie jeweils eine der Zahl der Arbeitskolben (5) entsprechende Anzahl von Pumpenkolben (25, 26), deren Druckleitungen (27, 28) paarweise miteinander und mit der Druckleitung (29) des jeweils zugeordneten Arbeitskolbens (5) verbunden sind.
11. Taumelpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Variation des Taumelhubes der ersten Gesenkhälftε (1) durch Verschieben der Phasenlage der beiden synchron drehenden Pumpen (21, 22) vorgesehen sind.
12. Taumelpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Variation der Drehzahl und/oder der Drehrichtung der beiden Pumpen (21, 22) zur Erzielung verschiedener Formen der Taumelbewegung der ersten Gesenkhälfte (1) vorgesehen sind.
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