EP0653258B1

EP0653258B1 - Schmiedemaschine

Info

Publication number: EP0653258B1
Application number: EP93120368A
Authority: EP
Inventors: Peter Schubert
Original assignee: SMS Hasenclever GmbH; SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: SMS Hasenclever GmbH; SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: EP0653258A1; ATE122942T1; DE59300223D1

Description

Zum Schmieden längsachsenbetonter Werkstücke werden Schmiedemaschinen eingesetzt, die mit drei oder mehr in einer Ebene verteilt, insbesondere mit vier x-förmig um 90° zueinander versetzt angeordneten, radial auf das in der Systemachse längsgeführte Werkstück einwirkenden, mit Werkzeugen besetzten Stößeln versehen sind, wobei es von baulichem Vorteil ist, wenn die im Maschinenrahmen geführten Stößel an ihren den Werkzeugen abgekehrten Enden als nach außen geöffnete Zylinder von Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet oder mit solchen verbunden sind.
Entsprechend dem hohen Umformvermögen dieser Radial-Umformungs-Schmiedemaschinen ist ein hoher Umschließungsgrad bis zur vollkommenen Umschließung des Werkstücks in der Umformzone vorzusehen. Die Werkzeuge sollen hierzu in einstellbaren Hubendlagen ein geschlossenes Kaliber bilden, wozu die Werkzeuge in ihrer gemeinsamen Ebene mittels Werkzeugsupporten quer zu den Stößeln durch auf die Supporte einwirkende Stellvorrichtungen in Abhängigkeit von der Einstellung der Hubendlage der Stößel derart einstellbar und feststellbar sind, daß sie mit ihrem das Kalibermaß übersteigenden Teil ihrer Arbeitsfläche von einer Seitenfläche des benachbarten Werkzeugs überdeckt sind.
Soweit die Schmiedemaschine zum Freiform-Feinschmieden eingesetzt werden soll, empfiehlt es sich, die Kolben-Zylinder-Einheiten entsprechend dem Arbeitshub des Stößels zu bemessen, um das Kompressionsvolumen zu minimieren, was für einen Schnellhubbetrieb eine wesentliche Voraussetzung ist. Die Hublage, durch die das von den Werkzeugen eingegrenzte Kaliber bestimmt ist, ist durch zum Maschinenrahmen verstellbare, die Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten stützende Traversen einstellbar. Wird hingegen die Schmiedemaschine zum Freiform-Streckschmieden eingesetzt, können die Kolben-Zylinder-Einheiten für den gesamten Stößelhub bemessen sein, so daß zur Abstützung der Kolben feststehende Traversen vorgesehen sein können,wobei die Hubendlagen der Stößel durch verstellbare oder auswechselbare Anschläge einstellbar sind.
Die Erfindung bezieht sich auf Schmiedemaschinen vorbeschriebener Art und insbesondere auf die Ausbildung der auf die Werkzeugsupporte einwirkenden Stellvorrichtungen zur Einstellung der Werkzeuge gegenüber den Stößeln entsprechend der Hubendlage der Stößel. Dabei geht die Erfindung von Stellvorrichtungen aus, die mit außen neben den Stößeln liegenden Antriebseinrichtungen versehen sind, wie sie aus der EP 0 228 030 B1, Fig. 7,8 und 9, sowie der EP 0 549 825 B1 bekannt sind. Die bekannten Stellvorrichtungen sind mit dem Nachteil behaftet, daß die Verbindung der Stellvorrichtungen mit ihren Antrieben mit den Stößelhub ausgleichenden Kupplungen oder Getriebeverbindungen versehen sein müssen, die für den Gesamthub der Stößel bei rahmenfester Anbindung der Antriebe (EP 0 549 825 B1) oder zumindest für den Arbeitshub der Stößel bei Anbindung der Antriebe an die Traversen zur Hublageneinstellung (EP 0 228 030 B1, Fig. 7, 8 und 9) bemessen sein müssen.
Die Erfindung begegnet vorbeschriebenem Nachteil dadurch, daß die Antriebe zu den Stellvorrichtungen mit Antriebsverbindungen an den den Werkzeugen abgewandten,aus dem die Stößel führenden Rahmen herausragenden Enden der Stößel angeordnet sind und Zug-/Schub- oder Drehgestänge als Antriebsverbindungen mit den an den Stößelstirnplatten gelagerten Steilvorrichtungen zur Querverstellung der Werkzeuge vorgesehen sind.
Weil erfindungsgemäß auf den Stößelhub ausgleichende Kupplungen oder Getriebeverbindungen verzichtet werden kann, ergibt sich eine vorteilhafte Lösung, indem gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung Linearhubantriebe, Zug-/Schub-Gestänge als Antriebsverbindungen und Winkelhebeltriebe als Stellvorrichtungen vorgesehen werden.
Eine baulich einfache und zugleich besonders betriebssichere Lösung besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß als Linearhubeinheiten Kolben-Zylinder-Einheiten mit Hubstufen verwendet werden, wobei und sofern die Hubstufungen in Zahl und Größe Stufungen von Anschlägen für die Hublagenbegrenzungen der mit der Werkzeugstellung korrespondierenden Stößel entsprechen.
Bei Schmiedemaschinen, die einer anderen, im Prinzip aus der DE-B-13 01 790 bekannten Untergattung angehören und durch von Lenkern getragene Werkzeuge gekennzeichnet sind, ist es bekannt (DE-A-19 08 362) eine Querverstellung eines Werkzeugs am Lenker mittels eines Stellantriebs vorzusehen, der am Lenker angeordnet ist. Durch die Lenker sind die Werkzeuge so geführt, daß sie stets in allen Hublagen ein geschlossenes Kaliber bilden. Eine Querverstellung ist daher nur gelegentlich und nur für den Fall erforderlich, daß eine üblicherweise bei dieser Schmiedemaschinengattung vorgesehene Verstellbarkeit der Schwenkzapfen für die Lenker nicht vorgesehen ist.
Bei der Untergattung von Schmiedemaschinen, auf die sich die Erfindung bezieht, sind dagegen die die Werkzeuge tragenden Stößel im Maschinenrahmen unmittelbar geführt. Es hat sich gezeigt, daß es ausreicht, wenn die Werkzeuge in ihren jeweiligen Hubendlagen ein geschlossenes Kaliber bilden. Um dies zu erreichen und Werkzeugkolisionen auszuschließen, muß die Stellung der Werkzeuge ständig der Hubendlage angepaßt werden, d.h. zu jedem Durchgang mit veränderter Hubendlage müssen die Werkzeuge querverstellt werden. Dies erfordert schnell, zuverlässig und genau arbeitende Stellvorrichtungen. Die Antriebe der Stellvorrichtungen werden daher aus dem Arbeitsraum heraus verlegt, um sie vor der Strahlungswärme des Schmiedestücks zu schützen, und es entstanden die Lösungen, die den eingangs benannten Stand der Technik bilden. Der erfindungsgemäßen Lösung stand die unmittelbare Führung der Stößel im Maschinenrahmen entgegen, die zum Bauprinzip der Schmiedemaschinen dieser Untergattung gehört und dazu führt, den Antrieb für die Werkzeug-Querverstellung an der Stütztraverse für den Stößel oder am Maschinenrahmen zu befestigen. Die DE-A-19 08 362 vermittelt nicht die Lehre, wie die Querverstellung eines Werkzeugs an einem unmittelbar im Rahmen geführten Stößel erfolgen und die Stellvorrichtung mit Antrieb aus dem Arbeitsraum heraus verlegt werden kann.
Ausführungsbeispiele von Schmiedemaschinen gemäß der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt die

Figur 1: in einer Stirnansicht die Schmiedemaschine in Richtung der Systemachse S gesehen, zu der die
Figur 2: in größerem Maßstab einen Ausschnitt im Schnitt in der zur Systemachse S senkrechten Arbeitsebene der Werkzeuge und im oberen rechten Teil dieser Figur 2 in einer die Systemachse S einschließenden Ebene. Die
Figur 3: zeigt in gleichen Schnitten wie die Figur 2 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 1 und 2. Von einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Ausschnitt in
Figur 4: dargestellt und zwar in einem Schnitt in einer die Systemachse S einschließenden Ebene.

Die Schmiedemaschine besteht aus einem Rahmen 1, der in einer zur Systemachse S senkrechten Ebene vier Stößel 2 führt, die x-förmig um 90° zueinander versetzt in der Ebene angeordnet und radial zur Systemachse S bewegbar sind. Die Stößel 2 sind an ihren der Systemachse S zugewandten Enden mit Werkzeugen 3 besetzt. An ihren der Systemachse S abgewandten Enden sind die Stößel 2 als nach außen geöffnete Zylinder 4 ausgebildet, d.h. mit einer Zylinderbohrung 4b versehen, wobei die die Zylinder 4 bildenden Teile der Stößel getrennte, mit den Stößeln 2 lösbar verbundene Teile bilden können.
Eingesetzt in die Zylinder 4 sind Plungerkolben 5 mit Stopfbüchsen 6 und Dichtungen 7. Die Kolben 5 stützen sich an Traversen 8 ab, die durch Zuganker 9 mit dem Rahmen unter Zwischenschaltung von Stützblöcken 11 und Drucksäulen 10 unter Vorspannung verbunden sind. Über die Bohrungen 12 in den Traversen 8 und die Bohrungen 13 in den Kolben 5 kann Druckmittel zu- oder abgeführt werden. Die Zylinder 4 sind mit Flanschen 14 versehen, die mit je zwei Auskragungen 14a versehen sind. Kolben-Zylinder-Einheiten, deren Zylinder 15 am Rahmen 1 abgestützt sind, bewirken mit ihren Kolben 16, die auf die Auskragungen 14a und damit auf die Zylinder 4 und Stößel 2 einwirken, den Rückzug der Stößel 2 mit den Werkzeugen 3.
Die Werkzeuge 3 sollen in den Hubendlagen der Stößel 2 praktisch geschlossene Kaliber bilden. Um geschlossene Kaliber unterschiedlichen Querschnitts ohne Werkzeugwechsel bilden zu können sind die Werkzeuge 3 auf Supporten 17 befestigt und mit diesen in der Arbeitsebene der Werkzeuge 3 quer zu den Stößeln 2 an Stirnplatten 18 der Stößel 2 verschiebbar, wobei die Verschiebung in einem Maße erfolgt, daß eine Kollision mit dem benachbarten Werkzeug 3 in dessen Hubendlage ausgeschlossen ist. Die Querverschiebung eines Werkzeugs 3 erfolgt abhängig von der Einstellung der Hubendlage des benachbarten Werkzeugs 3, welches mit seiner nicht genutzten Arbeitsbreite die zugekehrte Seitenfläche ersteren Werkzeugs 3 überdeckt.
Bei den in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Querverschiebung der Supporte 17 mit den Werkzeugen 3 durch je einen Winkelhebel 19, der um einen Bolzen 20 drehbar in der Stirnplatte 18 des Stößels 2 gelagert, über eine Lasche 21 mit dem Support 17 verbunden und über ein Zug-/Druck-Gestänge 22 von einem Linearhubantrieb 23 schwenkbar ist. Der Linearhubantrieb 23 ist mit dem Stößel 2 über dessen Zylinder 4 verbunden und an dessen Flansch 14 abgestützt. Der Support 17 ist mit der Stirnplatte 18 des Stößels 2 durch nicht dargestellte Klemm- und Verriegelungseinrichtungen bekannter Ausbildung verbunden, die zur Querverschiebung des Supports 17 mit Werkzeug 3 gelöst werden.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Linearhubantrieb aus zwei stirnseitig miteinander verbundenen Kolben-Zylinder-Einheiten 24a und 24b gebildet, wobei die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit 24a über einen Lagerbock 25 mit dem Flansch 14 verbunden ist, während die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit 24b in Verlängerung mit dem Zug-/Druck-Gestänge 22 verbunden ist. Durch Beaufschlagung einer oder beider Kolben-Zylinder-Einheiten 24a oder 24b ergibt sich der einfache oder zweifache Hub des Zug-/Druck-Gestänges 22 und entsprechend wird der Support 17 mit Werkzeug 3 in eine erste oder zweite der gestrichelt dargestellten Stellungen des Werkzeugs 3 verschoben. Den drei Stellungen des Werkzeugs 3 entsprechend ist der Stößel 2 in drei definierte Hubendlagen bringbar. Dazu ist im Wege der Auskragungen 14b des Stößels 2 und des mit ihm verbundenen Zylinders 4 mit seinem Flansch 14 zu beiden Seiten des Stößels 2 ein Anschlagklotz 26 an dem Rahmen 1 befestigt. Diese Anschlagklötze 26 legen die Hubendlage des Stößels 2 mit Werkzeug 3 fest, in der diese den geringsten Abstand zur Systemachse S erreichen. Andere Hubendlagen des Stößels 2 mit Werkzeug 3 werden durch Distanzplatten 27 und 28 bestimmt, die um die Säulen 10 von Kolben-Zylinder-Einheiten 29 schwenkbar sind in Stellungen über den Anschlagklötzen 26 im Wege der Auskragungen 14b.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Querverschiebung der Werkzeuge 3 und die Hubbegrenzung der Stößel 2 in Stufen. Die in Figur 3 dargestellte Abwandlung läßt eine stufenlose Querverschiebung der Werkzeuge 3 und entsprechend eine stufenlose Hubbegrenzung der Stößel 2 zu. Zu diesem Zweck ist der Linearhubantrieb 23 als Schraubgetriebe ausgebildet, wozu das Gestänge 22 mit einem Gewindeschaft 30 versehen ist, der in eine Gewindehülse 31 greift. Die Gewindehülse 31 ist mit einem Schneckenradkranz 32 versehen und mit der zugehörigen Schnecke 33 sowie einem nicht dargestellten Antriebsmotor in einem Gehäuse 34 gelagert, wobei das Gehäuse 34 am Flansch 14 des einen Teil des Stößels 2 bildenden Zylinders 4 abgestützt ist. Durch die Drehung der Gewindehülse 31 wird über den Gewindeschaft 30 und das Gestänge 22 der Winkelhebel 19 geschwenkt und das Werkzeug 3 zwischen den in Figur 3 dargestellten Positionen entsprechend der Einstellung von Anschlägen 35 für die Hubbegrenzung des Stößels 2 mit Werkzeug 3 eingestellt. Als Anschläge sind Gewindespindeln 35 vorgesehen, deren jede mit ihrem Gewindeschaft in einem auf dem Rahmen 1 befestigten Mutterstück 36 drehbar ist. Gedreht wird die Spindel von einem Schneckenrad 37 mit Schnecke 38 und nicht dargestelltem Motor. Das Schneckenrad 37 mit seiner Schnecke 38 ist im Rahmen 1 gelagert. Die Gewindespindel 35 greift mit einem vierkantigen Schaft 39 in eine entsprechende Bohrung im Schneckenrad 37.
Die Figur 4 zeigt das Ausführungsbeispiel einer in erfindungsgemäßer Weise verbesserten Schmiedemaschine nach der EP 0 549 825 B1, Figuren 1 bis 6. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Stößel 42 - einer der vier Stößel 42 ist in dem Ausschnitt dargestellt, den die Figur 4 zeigt - in einem Rahmen 41 radial zur Systemachse der Schmiedemaschine geführt. Jeder Stößel 42 ist stirnseitig mit einer Stirnplatte 58 versehen, die zur Führung eines Supports 57 dient, der quer zum Stößel 42 in der Arbeitsebene (senkrecht zur Bildebene der Figur 4) verstellbar ist und eines der Werkzeuge 43 trägt. An seinem dem Werkzeug 43 abgekehrten Ende ist der Stößel 42 mit einer Zylinderbohrung 44b versehen, die einen Plungerkolben 45 mit einer Stopfbüchse 46 und einem Dichtungsring 47 aufnimmt, wobei die Zylinderbohrung 44b und der Kolben 45 ausschließlich für den Arbeitshub des Stößels 42 bemessen sind. Abgestützt ist der Kolben 45 von einer Traverse 48, die mit dem Rahmen 41 durch Anker 49 verbunden sind, wobei die Anker 49 an ihren freien Enden mit Gewinden versehen sind, an denen die Traverse 48 über Muttern 50 von einem Antrieb 51 in bekannter Weise verstellbar und damit die Hublage des Stößels 42 einstellbar ist. Der Arbeitshub des Stößels 42 gegenüber dem Kolben 45 und gewählte Stellung der Traverse 48 ergeben zusammengenommen die Hubendlage des Stößels 42 mit Werkzeug 43.
Der das Werkzeug 43 tragende Support 57 ist durch eine Klemmeinrichtung 52 gegen die Stirnplatte 58 des Stößels 42 verspannt. Mit Feinverzahnungen an den sich gegenüberstehenden Flächen versehene, mit der Stirnplatte 58 verbundene Leisten 53a und mit dem Support 57 verbundene Leisten 53b sind zur Verriegelung des Supports 57 gegenüber der Stirnplatte 58 vorgesehen. Die mit dem Support 57 verbundenen Leisten 53b sind zudem mit seitlichen Verzahnungen versehen, in die Ritzel 59 eingreifen, die ihrerseits mit Ritzeln 60 in Eingriff stehen und mit diesen in Getriebegehäusen 61 gelagert sind, die mit dem Stößel 42 verbunden sind. Angetrieben werden die Ritzel 59 und 60 von Wellen 62, mit denen die Ritzel 60 drehfest verbunden sind. Zur Drehung der Wellen 62 sind Drehantriebe 63 vorgesehen, die an einem Flansch 54 des Stößels 42 befestigt sind. Ein Ring 64 ist zur Begrenzung des Hubes des Stößels 42 und gleichzeitig zur Stützung nicht dargestellter Stößelrückzüge vorgesehen und mit der Traverse 48 verbunden.

Claims

Schmiedemaschine mit vier x-förmig in einer Ebene angeordneten, um 90° gegeneinander versetzten, radial auf das in der Systemachse (S) längsgeführte Werkstück einwirkenden, mit Werkzeugen (3, 43) besetzten Stößeln (2, 42), wobei die Stößel (2, 42) im Maschinenrahmen (1, 41) geführt sind, von der Systemachse (S) nach außen geöffnete Zylinder (44b) bilden oder mit solchen (4, 4b) verbunden sind und durch Stellmittel (27-29; 35-39; 49-51) in ihrer jeweiligen Hubendlage einstellbar sind, und wobei die in ihrer gemeinsamen Ebene mittels Werkzeugsupporten (17, 57) an den Stößeln (2, 42) quer verstellbaren Werkzeuge (3, 43) von auf die Supporte (17; 57) über außen neben den Stößeln (2, 42) liegende Antriebsverbindungen (22, 62) einwirkenden Stellvorrichtungen (19-21; 59-61) in Abhängigkeit von der Einstellung der Hubendlage der Stößel (2, 42) derart einstellbar und feststellbar sind, daß die Werkzeuge (3, 43), die mit ihrem das Kalibermaß übersteigenden Teil ihrer Arbeitsfläche von einer Seitenfläche eines benachbarten Werkzeugs (3, 43) überdeckt sind, in ihren jeweiligen Hubendlagen ein geschlossenes Kaliber bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebe (23; 33, 34; 63) der Stellvorrichtungen (19-22;59-61) mit Antriebsverbindungen (22; 62) an den den Werkzeugen abgewandten, aus dem die Stößel (2,42) führenden Rahmen (1, 41) herausragenden Enden der Stößel (2, 42)angeordnet sind und Zug-/Schub-(22) oder Drehgestänge (62) als Antriebsverbindungen mit den an den Stößelstirnplatten (18,58) gelagerten Stellvorrichtungen (19-22,59-61) zur Querverstellung der Werkzeuge (3,43) vorgesehen sind.
Schmiedemaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Linearhubantriebe (23), Zug-/Schub-Gestänge (22) als Antriebsverbindungen und Winkelhebeltriebe (19,20,21) als Stellvorrichtungen (19-22) vorgesehen sind.
Schmiedemaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kolben-Zylinder-Einheiten (24a,24b) mit Hubstufen vorgesehen sind, wobei die Hubstufungen in Zahl und Größe Stufungen von Anschlägen (26,27,28) für die Hubendlagenbegrenzungen der mit der Werkzeugstellung korrespondierenden Stößel (2) entsprechen.
Schmiedemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Befestigung der Antriebe (23,63) die die Zylinder (4,44b) an ihrem offenen Ende umgebenden, außerhalb der Führungen der Stößel (2,42) und Zylinder (4,44b) gelegenen Flansche (14,54) dienen.