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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiedevorrichtung des Typs mit einer Vielzahl von Stempeln, die derart vorgesehen ist, dass ein oder mehrere ausgewählte der Stempel durch Hydraulikdruck getragen werden und der Hydraulikdruck abgeleitet wird, unmittelbar bevor die ausgewählten Stempel den unteren Umkehrpunkt erreichen.
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Bei einem Extrusionsvorgang wird ein Rohling oder ein Werkstück an einer Matrize angeordnet und ein Stempel wird in Richtung auf die Matrize vorgeschoben, sodass das Werkstück einer plastischen Verformung unterzogen wird. Während dieser Zeit ist eine Matrizenanordnung, die aus der Matrize und dem Stempel besteht, einer hohen Belastung ausgesetzt, sodass die Standzeit der Matrizenanordnung verhältnismäßig kurz ist. Eine bekannte Methode, um die Standzeit der Matrizenanordnung zu verlängern, ist z. B. in dem
japanischen Patent (JP-B2) Nr. 2534899 offenbart, bei der ein Druck an einem Presselement unmittelbar vor dem Ende eines Extrusionsvorgangs abgeleitet wird, sodass die maximal auf die Matrizenanordnung wirkende Belastung verringert ist.
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Insbesondere umfasst eine Extrusionsvorrichtung, die in
JP 2534899B2 offenbart ist, eine obere Werkzeugführung, die mit einer Vielzahl von Stempeln mit einem rohrförmigen Stempel und einem Presselement bestückt ist, das in einer axialen Bohrung oder um eine Außenumfangsfläche des rohrförmigen Stempels gleitbeweglich angeordnet ist. Der rohrförmige Stempel ist an der oberen Werkzeugführung befestigt. Das Presselement ist bezüglich der Werkzeugführung vertikal beweglich und wird von einem Ölhydraulikzylinder getragen. Der Ölhydraulikzylinder ist mit einer Hydraulikdruck-Zuführleitung und einer Hydraulikdruck-Abführleitung verbunden, die beide über ein magnetgesteuertes Ventil mit einer Hydraulikdruckquelle verbunden sind. Vor dem Ende eines Extrusionsvorgangs wird das magnetgesteuerte Ventil betätigt, um in eine Position zu schalten, bei der der Hydraulikdruck von dem Hydraulikzylinder abgeleitet wird. Infolgedessen ist die maximale Belastung, die auf die Matrizenanordnung einwirkt, verringert und die Standzeit der Matrizenanordnung entsprechend verlängert.
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Der Extrusionsvorgang umfasst einen Kaltschmiedevorgang, der bei Raumtemperatur durchgeführt wird, und einen Heißschmiedevorgang, der bei einer hohen Temperatur durchgeführt wird. Bei dem Kaltschmiedevorgang führt die Temperaturänderung zu keinerlei Problemen und eine längere Bearbeitungszeit ist unbedenklich. Auf der anderen Seite sollte bei dem Heißschmiedevorgang die Bearbeitungszeit vorzugsweise so kurz wie möglich sein, da die plastische Bearbeitung eines Werkstücks beendet sein sollte, solange sich das Werkstück noch in einem vorgegebenen Temperaturbereich befindet.
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Das magnetgesteuerte Ventil umfasst eine elektromagnetische Spule (Magnetspule) und einen Kolben, der sich bewegt, wenn die Magnetspule erregt wird. Auf den Empfang eines Ventil-Öffnungssignals hin, wird die Magnetspule erregt, um eine elektromagnetische Kraft zum Bewegen des Kolbens in einer bestimmten Richtung zu erzeugen. Aufgrund der Akkumulierung von Zeiten, die für die Erregung, Magnetisierung und Bewegung erforderlich sind, kommt es bei magnetgesteuerten Ventilen üblicherweise zu einer Zeitverzögerung oder einem Nachlauf im Bereich von 0,1 Sekunden. Ein spezielles magnetgesteuertes Ventil, das so konstruiert ist, dass ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb möglich ist, kann die Ventilöffnungszeit verkürzen. Jedoch ist ein solches spezielles magnetgesteuertes Ventil sehr kostspielig und der zeitreduzierende Effekt, der mit diesem Ventil erzielbar ist, ist im Vergleich zu den höheren Kosten gering.
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Es ist klar, dass die Methode, die das magnetgesteuerte Ventil verwendet, wie z. B. in
JP 2534899B2 offenbart, für die Verwendung bei dem Kaltschmiedevorgang geeignet ist, bei dem die Schmiedegeschwindigkeit relativ gering ist. Bei dem Heißschmiedevorgang, der mit einer hohen Schmiedegeschwindigkeit erfolgt, muss ein verwendetes Ventil dagegen unverzüglich nach in etwa 0,01 Sekunden arbeiten. Daher kann, wenn das magnetgesteuerte Ventil mit einer Ansprechzeit im Bereich von 0,1 Sekunden bei einem solchen Heißschmiedevorgang verwendet wird, der Ventil-Öffnungsvorgang nicht rechtzeitig ausgeführt werden, sodass das Ableiten des Hydraulikdrucks in der entsprechenden Zeit fehlschlägt.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmiedevorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, den Hydraulikdruck mit verbesserter Zuverlässigkeit selbst dann abzuleiten, wenn sie bei einem Ultrahochgeschwindigkeits-Schmiedevorgang eingesetzt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schmiedevorrichtung vorgeschlagen, aufweisend eine Werkzeugführung mit einer Vielzahl von Stempeln und einem Ölhydraulikkreislauf zum Tragen sämtlicher Stempel der Vielzahl von Stempeln durch Hydraulikdruck in einer solchen Weise, dass der Hydraulikdruck abgeleitet wird, unmittelbar bevor die Werkzeugführung einen unteren Umkehrpunkt in einem Schmiedevorgang erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass: die Schmiedevorrichtung ein Bypass-Ventil zum Öffnen und Schließen einer Strömungsbahn des Ölhydraulikkreislaufs umfasst; die Werkzeugführung einen Matrizenhalter, der eine Matrize trägt, und einen Stempelhalter, der mit der Vielzahl von Stempeln bestückt ist und in Richtung auf den Matrizenhalter und von diesem weg relativ bewegbar ist, umfasst; ein Anschlagelement an dem Matrizenhalter oder dem Stempelhalter relativ unbeweglich angeordnet ist, und das Bypass-Ventil an dem jeweils anderen, d. h. an dem Stempelhalter bzw. dem Matrizenhalter relativ unbeweglich angeordnet ist; und unmittelbar bevor die Werkzeugführung den unteren Umkehrpunkt bei dem Schmiedevorgang erreicht, ein Ventilelement des Bypass-Ventils durch das Anschlagelement in eine Ventil-Öffnungsrichtung bewegt wird, sodass die Strömungsbahn des Ölhydraulikkreislaufs mechanisch geöffnet wird.
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Bei dieser Anordnung kann, da der Hydraulikdruck, der auf einen bestimmten Stempel wirkt, abgeleitet wird, unmittelbar bevor die Werkzeugführung den unteren Umkehrpunkt des Schmiedevorgangs erreicht, das Material eines Werkstücks, das geschmiedet wird, von dem benachbarten Bereich in einen Bereich fließen, der dem bestimmten Stempel gegenüberliegt. Aufgrund dieser geteilten Fließtechnik kann die maximale Belastung, die auf eine Matrizenanordnung an dem Ende des Schmiedevorgangs wirkt, verringert und die Standzeit der Matrizenanordnung verlängert werden. Darüber hinaus wird das Bypass-Ventil mechanisch betätigt, wenn das Ventilelement, unmittelbar bevor die Werkzeugführung den unteren Umkehrpunkt erreicht, bewegt oder verschoben wird. Das Bypass-Ventil kann daher ohne zeitliche Verzögerung arbeiten, die anderenfalls bei einem magnetgesteuerten Ventil auftreten würde, und ist in der Lage, den Hydraulikdruck zu einem geeigneten Zeitpunkt abzuleiten, auch wenn dieser bei einem Schmiedevorgang, der bei einer sehr hohen Schmiedegeschwindigkeit durchgeführt wird, wie z. B. einem Heißschmiedevorgang, aufgebracht wird.
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Vorzugsweise ist das Bypass-Ventil an dem Stempelhalter vorgesehen. Umgekehrt, wenn das Bypass-Ventil an dem Matrizenhalter vorgesehen ist, ist das Bypass-Ventil beabstandet von dem Stempel angeordnet. Diese Anordnung erfordert einen langen Ölhydraulikkreislauf, der den Stempel und das Bypass-Ventil verbindet, wodurch die Ansprechempfindlichkeit des Bypass-Ventils verringert ist. Darüber hinaus wird wenigstens ein Teil des Ölhydraulikkreislaufs von einer flexiblen Leitung gebildet. Gemäß der Erfindung kann, da das Bypass-Ventil an dem Stempelhalter vorgesehen ist, das Bypass-Ventil näher an dem Stempel angeordnet sein, sodass die Ansprechempfindlichkeit des Bypass-Ventils verbessert ist und die Notwendigkeit einer flexiblen Leitung nicht besteht.
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Vorzugsweise umfasst das Anschlagelement einen Höhenverstellmechanismus zum Verstellen einer Höhe des Anschlagelements. Bei dieser Anordnung kann, wenn die Einstellung oder die Anordnung der Werkzeugführung verändert wurde, das Anschlagelement in einfacher Weise in einer gewünschten Höhe, die von der Werkzeugführung benötigt wird, angeordnet werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Stempel, der durch den Hydraulikdruck getragen wird, um einen Stempel zum Formen des Teils eines Werkstücks, der die geringste Genauigkeit der gesamten Fläche des Werkstücks erfordert. Da nur ein begrenzter Teil des Werkstücks verwendet wird, um die Belastung auf die gesamte Fläche des Werkstücks zu reduzieren, kann der übrige Teil des Werkstücks mit einer verbesserten Genauigkeit geschmiedet werden.
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1 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Schmiedevorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Ansicht im Schnitt eines Bypass-Ventils, das in der Schmiedevorrichtung eingebaut ist;
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3 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines Anschlagelements der Schmiedevorrichtung;
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4A und 4B sind Querschnittsansichten, die den Betrieb des Bypass-Ventils beispielhaft zeigen;
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5A bis 5C sind schematische Ansichten, die eine Abfolge von Schmiedeschritten gemäß der Erfindung zeigen; und
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6 ist eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, eines modifizierten Anschlagelements.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden durch ein Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Schmiedevorrichtung 10 eine Werkzeugführung 12 als ein strukturelles Hauptelement. Die Werkzeugführung 12 umfasst einen Matrizenhalter 14, einen Stempelhalter 16, der über dem Matrizenhalter 14 angeordnet ist, Führungsstangen 18, die sich von Eckabschnitten des Matrizenhalters 14 in vertikaler Richtung nach oben erstrecken, und Führungsbuchsen 19, die sich von den entsprechenden Eckbereichen des Stempelhalters 16 vertikal in Richtung derart nach unten erstrecken, dass sie gleitbeweglich um die jeweilige der Führungsstangen 18 passen.
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Wenn die Führungsbuchsen 19 damit durch die Führungsstangen 18 geführt werden, kann sich der Stempelhalter 16 präzise relativ zu dem Matrizenhalter 14 nach oben und nach unten bewegen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Matrizenhalter 14 ein feststehendes Element und der Stempelhalter 16 ein bewegliches Element. Alternativ kann der Matrizenhalter 14 ein bewegliches Element sein, wobei in diesem Fall der Stempelhalter ein feststehendes Element ist. Als eine weitere Alternative können sowohl der Matrizenhalter 14 als auch der Stempelhalter 16 bewegliche Elemente sein. In jedem Fall ist die Werkzeugführung 12 so konfiguriert, dass sich der Stempelhalter 16 und der Matrizenhalter 14 relativ zueinander bewegen können, um eine Hin- und Herbewegung mit einem unteren Umkehrpunkt zu vollziehen.
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Eine Matrize 22 ist an dem Matrizenhalter 14 über einen unteren Halteblock 21 angeordnet. Die Matrize 22 ist durch eine Matrizenklammer 23 in Position gehalten.
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Ein erster Stempel 26 ist an dem Stempelhalter 16 über einen oberen Halteblock 25 angeordnet. Der erste Stempel 26 wird durch eine Stempelklammer 27 in Position gehalten. Ein zweiter Stempel 28 ist so angeordnet, dass er sich vertikal durch den ersten Stempel 26 erstreckt. Der zweite Stempel 28 hat ein Basisteil (oberes Ende in 1), das an einer rechteckförmigen Stempelplatte 29 befestigt ist. Die Stempelplatte 29 ist in einem vertieften Abschnitt 31, der in dem oberen Halteblock 25 gebildet ist, beweglich aufgenommen.
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Der Stempelhalter 16 weist eine ringförmige Zylinderbohrung 32 auf, die darin gebildet ist, und ein ringförmiger Kolben 33 ist gleitbeweglich in der ringförmigen zylindrischen Bohrung 32 eingesetzt. Eine Vielzahl von Kolbenstangen 34 (von denen zwei gezeigt sind) erstreckt sich von dem Kolben 33 vertikal nach unten. Die Kolbenstangen 34 haben distale Enden (untere Enden in 1), die an der Stempelplatte 29 befestigt sind. Wenn der Kolben 33 vollständig in der Zylinderbohrung 32 aufgenommen ist, wird ein oberes offenes Ende der Zylinderbohrung 32 durch einen Deckel 35 verschlossen, sodass eine geschlossene Ölkammer 36 zwischen dem Deckel 35 und dem Kolben 33 definiert wird.
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Ein Anschlagelement 40 ist an dem Matrizenhalter 14 angebracht und erstreckt sich in Richtung vertikal nach oben. Ein Bypass-Ventil 50 ist an dem Stempelhalter 16 so angebracht, dass es koaxial zu dem Anschlagelement 40 ist. Das Bypass-Ventil 50 hat ein Ventilelement 51, das in Richtung vertikal nach unten vorsteht.
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Ein Vorratstank 62 enthält ein Arbeitsfluid 61 und ist außerhalb des Matrizenhalters 14 angeordnet. Der Vorratstank 62 ist ein geschlossener Behälter und hat einen oberen Abschnitt, der mit einer Luftleitung 64 verbunden ist, die sich von einer Hochdruckluftquelle 63 erstreckt. Die Luftleitung 64 ist mit einem Druckregelventil 65 versehen, um einen sekundären Luftdruck auf einen konstanten Wert einzustellen.
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Das Druckregelventil 65 kann an einer beliebigen Position in der Luftleitung 64 einschließlich einem Basisende, einem distalen Ende, und einem dazwischenliegenden Abschnitt zwischen dem Basisende und dem distalen Ende der Luftleitung 64 angeordnet sein.
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Der Reservetank 62 und die Ölkammer 36 sind durch einen Ölhydraulikkreislauf 70 verbunden. Der Ölhydraulikkreislauf 70 umfasst einen ersten Öl-Strang 71, der den Reservetank 62 und die Ölkammer 36 direkt verbindet, ein erstes Rückschlagventil 72, das über dem ersten Öl-Strang 71 vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass das Arbeitsfluid 61 nur in einer Richtung von dem Reservetank 62 zur Ölkammer 36 fließen kann, einen Bypass-Strang 73, der mit dem ersten Öl-Strang 71 in einer solchen Weise verbunden ist, dass das erste Rückschlagventil 72 überbrückt wird, ein Sicherheitsventil 74, das über dem Bypass-Strang 73 vorgesehen ist und öffnet, wenn der Druck auf der Seite der Ölkammer 36 einen vorbestimmten Druck überschreitet (z. B. einen maximal zulässigen Druck höher als ein Normaldruck), einen zweiten Öl-Strang 76, der von dem ersten Öl-Strang 71 an einer Position zwischen dem ersten Rückschlagventil 72 und der Ölkammer 36 abzweigt und sich zu einer ersten Öffnung 75 des Bypass-Ventils 50 erstreckt, einen dritten Öl-Strang 78, der eine zweite Öffnung 77 des Bypass-Ventils 50 mit dem Reservetank 62 verbindet, und ein zweites Rückschlagventil 79, das über dem dritten Öl-Strang 78 vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass das Arbeitsfluid von der zweiten Öffnung 77 nur in eine Richtung zum Reservetank 62 fließen kann.
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Konstruktive Details des Bypass-Ventils 50 und des Anschlagelements 40 werden anhand der 2 und 3 beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst das Bypass-Ventil 50 ein rohrförmiges Ventilgehäuse 52 mit einem Boden, wobei das Ventilelement 51 in dem Ventilgehäuse 52 beweglich aufgenommen ist und in einer axialen Richtung davon frei beweglich ist; eine Ventilfeder 53, die das Ventilelement 51 normal in eine Ventilschließrichtung drückt, und einen Ventildeckel 54, der ein offenes Ende des Ventilgehäuses 52 verschließt, wobei die Ventilfeder 53 in dem Ventilgehäuse 52 aufgenommen ist.
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Das Ventilgehäuse 52 hat einen konischen Ventilsitz 55, der einstückig mit diesem gebildet ist, und die erste Öffnung 75 und die zweite Öffnung 77, die in dem Ventilgehäuse 52 diametrisch gegenüberliegend über dem Ventilsitz 55 gebildet sind. Das Ventilelement 51 hat einen Abschnitt 51a mit einem großen Durchmesser, der in dem Ventilgehäuse 52 über einem ersten O-Ring 56 zurückversetzt ist, eine konische Abdichtfläche 51b, die an einem Ende des Großdurchmesser-Abschnitts 51a zum direkten Kontakt mit dem Ventilsitz 55 gebildet ist, einen Kleindurchmesser-Abschnitt 51c, der einen geringeren Außendurchmesser als der Großdurchmesser-Abschnitt 51a hat und sich von dem einen Ende des Großdurchmesser-Abschnitts 51a zur Außenseite des Ventilgehäuses 52 erstreckt, und ein Anlageelement 51d, das an einem distalen Ende des Kleindurchmesser-Abschnitts 51c abnehmbar angebracht ist. Ein zweiter O-Ring 57 bildet eine Dichtung zwischen dem Kleindurchmesser-Abschnitt 51c und dem Ventilgehäuse 52.
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Das in 2 gezeigte Bypass-Ventil 50 befindet sich in einem geschlossenen Zustand, bei dem die Dichtfläche 51b des Ventilelements 51 mit dem Ventilsitz 55 durch eine Kraft der Ventilfeder 53, die auf das Ventilelement 51 wirkt, in direkten Kontakt gebracht ist.
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Wie in 3 gezeigt, umfasst das Anschlagelement 40 ein Basiselement 42 mit einem Endflansch 41, und ein Säulenelement 43, das sich von dem geflanschten Basiselement 42 vertikal nach oben erstreckt. Das Anschlagelement 40 kann einen Aufbau haben, bei dem das Basiselement 42 und das Säulenelement 43 direkt miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise hat das Anschlagelement 40 einen Höhenverstellmechanismus 90. Der Höhenverstellmechanismus 90 besteht aus einer Stange 92, die sich von dem Basiselement 42 erstreckt und die mit einem Außengewinde 91 an einer Außenumfangsfläche davon versehen ist, einer Sicherungsmutter 93, die um einen Basisabschnitt der Stange 92 schraubbar ist, und eine Schraubenmutter 94, die in dem Säulenelement 43 entlang einer Achse davon schraubbar ist.
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Wenn eine Höhenverstellung des Anschlagelements 40 durchgeführt werden soll, wird die Sicherungsmutter 93 in Richtung nach unten in eine Entriegelungsposition, beabstandet von dem Säulenelement 43, gebracht. Anschließend wird das Säulenelement 43 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in Drehbewegung versetzt. In diesem Fall kann, wenn das Säulenelement 43 nur schwer in Drehung zu versetzen ist, ein geeignetes Werkzeug, z. B. ein (nicht gezeigter) Schraubenschlüssel, verwendet werden. Zu diesem Zweck sind an einer Außenumfangsfläche des Säulenelements 43 Schraubenschlüssel-Ansetzflächen 95, 95 gebildet. Wenn die Schraubenschlüssel-Ansetzflächen 95 von dem Maul des Schraubenschlüssels gegriffen werden, wird der Schraubenschlüssel gedreht, um das Säulenelement 43 in Drehung zu versetzen. Durch die Drehung des Säulenelements 43 kann sich das Säulenelement 43 nach oben und nach unten bewegen, bis es eine gewünschte Höhe erreicht hat.
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Wenn das Säulenelement 43 die gewünschte Höhe erreicht hat, wird die Sicherungsmutter 93 in einer Richtung in Drehung versetzt, um diese von der Entriegelungsposition so weit nach oben zu bewegen, bis das Säulenelement 43 durch die Sicherungsmutter 93 nach oben geschoben wird. Durch die Schiebebewegung nach oben des Säulenelements 43 steht die Schraubenmutter 94 mit dem Außengewinde 91 fester in Eingriff, sodass ein Verriegelungs- oder Antilöseeffekt erreicht wird. Wenn die Sicherungsmutter 93 in Drehung versetzt wird, kann es passieren, dass sich das Säulenelement 43 geringfügig zusammen mit der Sicherungsmutter 93 dreht. Ein solches Miteinanderdrehen kann verhindert werden, indem die Sicherungsmutter 93 in Drehung versetzt wird, während das Säulenelement 43 durch die Verwendung eines Schraubenschlüssels, der an den Schraubenschlüssel-Ansetzflächen 95, 95 angesetzt wird, gegen die Drehung in Position gehalten wird.
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Ein Heißschmiedeverfahren, das durch die Verwendung der Schmiedevorrichtung 10 mit dem vorstehenden Aufbau möglich ist, wird im Folgenden genauer beschrieben. In 1 wird ein Hydraulikdruck in dem Reservetank 62 über den ersten Öl-Strang 71 und das erste Rückschlagventil 72 zur Ölkammer 36 übertragen, sodass der Hydraulikdruck in dem Reservetank 62 und ein Hydraulikdruck in der Ölkammer 36 gleich sind. In diesem Zustand wird ein Rohling oder ein Werkstück 97 (5A), das auf eine Schmiedetemperatur erhitzt ist, an der Matrize 22 angeordnet. Anschließend wird der Stempelhalter 16 mit hoher Geschwindigkeit abgesenkt. In diesem Fall wird der erste Stempel 26 von dem Stempelhalter 16 getragen und der zweite Stempel 28 ist hydraulisch gelagert.
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Zu Beginn der Absenkbewegung des Stempelhalters 16 sind das Säulenelement 43 des Anschlagelements 40 und das Ventilelement 51 des Bypass-Ventils 50 vertikal voneinander um einen Abstand beabstandet, wie in 4A gezeigt, und das Bypass-Ventil 50 befindet sich in dem geschlossenen Zustand, wie in 2 gezeigt.
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Der erste und der zweite Stempel 26, 28, die mit hoher Geschwindigkeit abgesenkt werden, treffen auf eine Fläche des Werkstücks 97 auf, wie in 5A gezeigt, woraufhin das Werkstück 97 zwischen den Stempeln 26, 28 und der Matrize 22 einer plastischen Verformung unterzogen wird. Wenn sich der erste und der zweite Stempel 26, 28 weiter in Richtung nach unten bewegen, wird die plastische Verformung des Werkstücks 97 fortgesetzt, wie in 5B gezeigt.
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Eine weitere Absenkbewegung des ersten und des zweiten Stempels 26, 28 von der Position in 5B schafft einen Zustand, bei dem die Werkzeugführung 12 einen unteren Umkehrpunkt eines Schmiedevorgangs erreicht. In diesem Fall kommt das Ventilelement 51 des Bypass-Ventils 50 an dem Säulenelement 43 des Anschlagelements 40 zur Anlage. Anschließend verbleibt das Ventilelement 51 in dieser Höhenposition, während das Ventilgehäuse 52 seine Bewegung nach unten fortführen kann, sodass ein Freiraum zwischen dem Ventilsitz 55 und der Dichtfläche 51b entsteht, wodurch die erste Öffnung 75 und die zweite Öffnung 77 miteinander in Verbindung stehen, wie durch den in 4B gezeigten Pfeil angegeben.
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Mit der hierdurch hergestellten Fluidverbindung wird der Hydraulikdruck in der Ölkammer 36 über den zweiten Öl-Strang 76, dem Bypass-Ventil 50, dem dritten Öl-Strang 78, und dem zweiten Rückschlagventil 79, während es geöffnet ist, schrittweise in den Reservetank 62 abgeleitet. Hierdurch wird bewirkt, dass sich der zweite Stempel 28 nach oben bewegt, während der erste Stempel 26 seine Absenkbewegung fortsetzt, wie durch die in 5C gezeigten Pfeile angegeben. In diesem Fall ist das Material eines äußeren Umfangsabschnitts des Werkstücks 97 gezwungen, in Richtung auf einen zentralen Abschnitt des Werkstücks 97 zu fließen. Aufgrund des Materialflusses können die Belastungen, die auf die Matrize 22 und auf den ersten und den zweiten Stempel 26, 28 aufgebracht werden, verringert werden.
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Das in 1 gezeigte Bypass-Ventil 50 ist nicht frei von Defekten oder Funktionsstörungen. Wenn das Bypass-Ventil 50 aufgrund einer Fehlfunktion nicht in der Lage ist, zu öffnen, öffnet das Sicherheitsventil 74, um den Hydraulikdruck über den ersten Öl-Strang 71 und den Bypass-Strang 73 an den Reservetank 62 abzuleiten. Dadurch wird verhindert, dass der Kolben 33 einem übermäßigen hydraulischen Druck ausgesetzt ist.
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Wieder bezugnehmend auf 2 kann ein Problem darin bestehen, dass das Ventilelement 51 in Richtung nach oben zurückspringt, wenn es an dem Anschlagelement 40 zur Anlage kommt. Dieses Problem tritt jedoch in der Praxis nie auf, da das Ventilelement 51 üblicherweise durch die Ventilfeder 53 nach unten gedrückt wird. Das Bypass-Ventil 50 kann daher normal arbeiten, selbst wenn eine Ansprechzeit im Bereich von 0,01 Sekunden die Haupterfordernis ist.
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Wie zuvor anhand der 5A bis 5C beschrieben, wird der zentrale Abschnitt des Werkstücks 97 plastisch verformt oder in anderer Weise durch den zweiten Stempel 28 bearbeitet. Der zweite Stempel 28 wird durch Hydraulikdruck getragen, wie zuvor anhand von 1 beschrieben. Wie in 5C gezeigt, hat der Außenumfangsabschnitt des Werkstücks 97, der durch den ersten Stempel 26 geformt wurde, eine verbesserte Form- und Abmessungsgenauigkeit. Demgegenüber ist die Form- und Abmessungsgenauigkeit des zentralen Abschnitts des Werkstücks 97 nicht hoch, da der zentrale Abschnitt des Werkstücks durch den hydraulisch getragenen zweiten Stempel 28 geformt wurde. Der zentrale Abschnitt des Werkstücks 97, wie er in einem geschmiedeten Zustand ist, erfordert keinen höheren Grad an Genauigkeit, da der zentrale Abschnitt durch maschinelle Bearbeitung endbearbeitet wird, nachdem eine axiale Durchgangsöffnung durch das Schmieden in einem nachfolgenden Verfahrensschritt gebildet wurde. Folglich ist ein bestimmter Stempel (der zweite Stempel 28 in der dargestellten Ausführungsform), der zum Formen des Teils des Werkstücks 97 (d. h. des zentralen Abschnitts bei der dargestellten Ausführungsform) verwendet wird, der den geringsten Grad an Genauigkeit der gesamten Fläche des Werkstücks 97 erfordert, hydraulisch gelagert.
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Bei der in 1 gezeigten Anordnung kann das Bypass-Ventil 50 an dem Matrizenhalter 14 vorgesehen sein, wobei in diesem Fall das Anschlagelement 40 an dem Stempelhalter 16 vorgesehen ist. Bei dieser Modifizierung ist der zweite Öl-Strang 76 länger, sodass die Ansprechzeit verlängert ist. Darüber hinaus sollte wenigstens ein Teil des zweiten Öl-Strangs 76 von einer flexiblen Leitung gebildet werden.
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Im Gegensatz dazu ist gemäß der dargestellten Ausführungsform, da das Bypass-Ventil 50 an dem Stempelhalter 16 vorgesehen ist, wie in 1 gezeigt, der zweite Öl-Strang 76 relativ kurz in der Länge und benötigt keine flexible Leitung.
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Eine modifizierte Form des Höhenverstellmechanismus 90 wird anhand der 6 beschrieben. Wie in 6 gezeigt, umfasst der modifizierte Höhenverstellmechanismus 90B eine angetriebene Keilplatte 101, die mit einem unteren Ende des Säulenelements 43 einstückig gebildet oder verbunden ist, eine Antriebskeilplatte 102, die direkt unterhalb der angetriebenen Keilplatte 101 angeordnet ist, eine ebene Platte 103, die an dem Matrizenhalter 14 befestigt und die die Antriebskeilplatte 102 gleitbeweglich trägt, einen elektrischen Zylinder 104, der an dem Matrizenhalter 14 befestigt ist, um die Antriebskeilplatte 102 in einer horizontalen Richtung anzutreiben oder zu bewegen, und ein Führungselement 105, das an dem Matrizenhalter 14 vorgesehen ist und das Säulenelement 43 gleitbeweglich führt, wenn sich das Säulenelement 43 in einer vertikalen Richtung bewegt.
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Der elektrische Zylinder 104 hat einen bekannten Aufbau und besteht üblicherweise aus einer Kugelgewindespindel 104a, einer (nicht gezeigten) Spindelmutter, die auf die Kugelgewindespindel 104a aufgeschraubt ist, und einem (nicht gezeigten) Servomotor zum in Drehung versetzen der Spindelmutter. Bei dieser Anordnung führt, wenn die Spindelmutter durch den Servomotor in Drehung versetzt wird, die Kugelgewindespindel 104a eine lineare reziproke Bewegung mit verbesserter Genauigkeit aus. Die Kugelgewindespindel 104 des elektrischen Zylinders 104 ist an einem äußeren Ende davon mit einem hinteren Ende der Antriebskeilplatte 102 verbunden.
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Wenn die Antriebskeilplatte 102 durch die Kugelgewindespindel 104a des elektrischen Zylinders 104 (in 6 nach rechts) vorgeschoben wird, wird die angetriebene Keilplatte 101 durch das Zusammenwirken einer flachen Keiloberfläche der Antriebskeilplatte 102 und einer flachen Keiloberfläche der angetriebenen Keilplatte 101 vertikal nach oben bewegt. Als eine Folge davon bewegt sich das Säulenelement 43 in Richtung nach oben. Alternativ bewegt sich, wenn die Antriebskeilplatte 102 durch die Kugelgewindespindel 104a des elektrischen Zylinders 104 (in 6 nach links) zurückgezogen wird, die angetriebene Keilplatte 101 in Richtung vertikal nach unten, sodass das Säulenelement 43 zusammen mit der angetriebenen Keilplatte 101 nach unten bewegt wird.
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Während dieser Zeit kann sich das Säulenelement 43 sanft, ohne in einer radialen Richtung zu verwackeln, in Richtung nach oben und nach unten bewegen, da es durch das Führungselement 105 zuverlässig geführt ist. Da der elektrische Zylinder 104 zur Fernsteuerung oder zum automatischen Betrieb geeignet ist, kann das Einstellen des Anschlagelements 40 in einfacher Weise in Reaktion auf eine Veränderung der Einstellungen oder der Anordnung der Werkzeugführung 12 durchgeführt werden.
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Wenn das Säulenelement 43 mit einer nach unten gerichteten Belastung, die auf diese aufgebracht wird, beaufschlagt wird, wird die nach unten gerichtete Belastung durch eine Kombination aus der angetriebenen Keilplatte 101 und der Antriebskeilplatte 102 getragen. Der elektrische Zylinder 104 ist daher von der Wirkung der nach unten gerichteten Belastung losgelöst. Der Kugelgewindemechanismus ist anfällig auf eine Stoßkraft, da es sich um ein Präzisionsbauteil handelt. Da jedoch der elektrische Zylinder 104 der nach unten gerichteten Belastung nicht ausgesetzt ist, besteht keine Gefahr einer Verringerung der Standzeit des elektrischen Zylinders 104. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Stabilität des elektrischen Zylinders 104 zu verbessern, sodass eine Verringerung der Größe und des Gewichts des elektrischen Zylinders 104 möglich ist.
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Das Bypass-Ventil 50 und der Höhenverstellmechanismus 90 sind nicht auf die in der dargestellten Ausführungsform gezeigten Bauteile beschränkt, sondern es sind verschiedene Veränderungen oder Modifizierungen des Aufbaus möglich. Darüber hinaus ist die Schmiedevorrichtung 10 besonders geeignet für die Verwendung beim Heißschmieden, sie kann jedoch genauso effektiv arbeiten, wenn sie beim Warmschmieden oder Kaltschmieden zum Einsatz kommt.
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Das Anschlagelement 40 kann an dem Matrizenhalter 14 oder an dem Stempelhalter 16 vorgesehen sein, und das Bypass-Ventil 50 ist an dem anderen Element, d. h. an dem Stempelhalter 16 bzw. dem Matrizenhalter 14 angeordnet. Alternativ kann das Anschlagelement 40 oder das Bypass-Ventil 50 an einem Basisteil anstelle des Matrizenhalters 14 vorgesehen sein. Das Anschlagelement 40 und das Bypass-Ventil 50 können an jeder Position der Schmiedevorrichtung vorgesehen sein, vorausgesetzt, dass das Anschlagelement 40 an dem Matrizenhalter 14 oder dem Stempelhalter 16 relativ unbeweglich angebracht ist, während das Bypass-Ventil 50 an dem jeweils anderen Element, d. h. dem Stempelhalter 16 bzw. dem Matrizenhalter 14, unbeweglich angebracht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2534899 B2 [0002, 0003, 0006]