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Elastische Abstützung eines Werkzeuges am Schlitten einer mechanischen
Presse Bei einer schnellaufenden, mechanisch angetriebenen Ziehpresse, die zum Verformen
von einseitig offenen Hohlkörpem im Streck- oder Hohlzugverfahren dient, legt sich
der Ziehdorn gegen die Innenseite des Bodens der Ziehstadie an und drückt diese
dann durch die Ziehmatrize hindurch. Dabei bedingen es die auftretenden Bewegungsverhältnisse,
daß die Auftreffgeschwindigkeit des Ziehdorns auf die innere Bodenseite der Ziehstadie
und damit die Ansetzgeschwindigkeit der Ziehstadie gegen die, Matrize verhältnismäßig
hoch ist. Bei den zumeist angewendeten Schubkurbeltrieben hat diese Auftreffgeschwindigkeit
annähernd die Höhe der Maximalgeschwindigkeit des Kurbeltriebes. Diese hohe Auftreffgeschwindigkeit
äußert sich in einem starken, durch die ganze Maschine hindurchgehenden Stoß und
führt damit zu einer übermäßigen Beanspruchung der Triebwerkteile und der Werkzeuge.
Ferner erzeugt sie sehr hohe Verformungsbeschleunigungen im Stadienwerkstoff, die
insbesondere bei Hohlzügen zu Lochungen des Bodens führen können, sobald eine bestimmte,
von dem Werkstoff sowie den Stadienabmessungen abhängige Maximalbeschleunigung überschritten
wird. Demzufolge wird durch die Auftreffgeschwindigkeit der Stadie auf die Matrize
der zulässigen Arbeitsgeschwindigkeit des Ziehvorganges eine Grenze gesetzt, obgleich
die zulässige Ziehgeschwindigkeit bei weitem noch nicht erreicht ist. Zur Minderung
des vorstehend am Beispiel eines Ziehdornes beschriebenen, in ähnlicher Weise auch
bei anderen Werkzeugen an Pressen nachteiligen Stoßes beim Aufsetzen auf das Werkstück
sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei schnellaufenden,
mechanisch angetriebenen Ziehpressen den Stoß beim Aufsetzen des Werkzeuges auf
das Werkstück zu mindern und dadurch die zulässige Auftreffgeschwindigkeit des Ziehdorns
zu erhöhen, um damit eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit als bisher zu erreichen
und die Anwendung von äußerst verschleißfesten, dafür aber stoßempfindlichen Hartmetallmatrizen
zu ermöglichen. Gleichzeitig ergibt sich dann auch eine Herabsetzung der schlagartigen
Beanspruchung der gesamten Triebwerksteile, wodurch deren Dimensionierung verkleinert
werden kann.
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Bei langsamlaufenden, schweren, mechanischen Ziehpressen ist es schon
bekannt, zur Stoßminderung hydraulische Dämpfungskissen einzubauen. Bei diesen ist
der Ziehdom gegen einen im Ziehschlitten befindlichen Kolben gelagert, der bei seiner
Bewegung relativ zum Zichschlitten über eine Drosseleinrichtung ein flüssiges Medium,
zumeist öl, verdrängt, wodurch der Ziehvorgang eine gewisse Elastizität erhält.
Diese hydraulischen Dämpfungskissen lassen sich nicht auf schnellaufende Ziehpressen
übertragen, da die ölverdrängung einerseits eine nicht lineare und daher ungünstige
KennEnie aufweist und andererseits zu ihrer Auswirkung eine gewisse Zeit nicht unterschritteen
werden darf, weil sonst das Aufsetzen auf den unbedingt notwendigen festen Endanschlag,
der den vollen Ziehdruck schließlich aufnimmt, zu hart wird.
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Bei Prägepressen ist es ferner bekannt, ein mechanisch gefedertes
Druckkissen zur Minderung des Stoßes beim Aufsetzen auf das Werkstück vorzusehen.
Bei derartigen Pressen erfolgt die Druckentfaltung am Ende des Preßhubes. Der Preßschlitten
drückt bei seinem Vorlauf das zwischen Antrieb und Werkzeug geschaltete Kissen zusammen
und läßt es beim Rücklauf sich entfalten. Die Bewegungen des Druckkissens werden
vom Preßschlitten gesteuert und sind deshalb jederzeit unter Kontrolle. Diese Lehre
ist für mechanisch angetriebene Ziehpressen nicht anwendbar. Bei dieser Pressenart
findet nämlich sowohl der Druckanstieg als auch der -abstieg im Vorlauf des Preßschlittens
statt. Der Höchstdruck tritt gleich zu Anfang auf, wenn der massive Kopfteil des
Hohlkörpers durch die Matrize hindurchgedrückt wird und fällt dann beim Ziehen des
Mantelteiles ziemlich rasch ab. Würde man daher das von den Prägrpressen her bekannte
Federkissen im Antrieb vorsehen, so würde im absteigenden Teil des Ziehdiagramms,
d. h. bei einer Verringerung der erforderlichen Zichkraft, die in dem Federkissen
gespeicherte Energie frei werden und sich auf den Momentanwert der Ziehkraft entspannen,
so daß die Ziehstadie mit außerordentlich hoher Beschleunigung um den Unterschied
der Federungsstrecke in Richtung der Ziehbewegung durch den
Dorn
vorgeschossen würde. Dadurch würde eine unkontrollierte Geschwindigkeitssteigerung
im Ziehvorgang entstehen, die zum Abreißen der Ziehstadie führen kann oder die Gefahr
einer übermäßigen Kornverzerrung des Werkstoffgefüges in sich birgt. Ferner würde
bei Beendigung des Ziehvorganges durch die dann plötzlich einsetzende, restlose
Entspannung der Feder der Ziehdorn ruckartig in seine. Nullage zurückgeschleudert.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile einer elastischen Abstützung
eines Werkzeuges am Schlitten einer mechanischen Presse über ein mechanisch gefedertes
Druckkissen dadurch vermieden, daß die Entspannungsbewegung des Druckkissens hydraulisch
gedämpft ist.
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Das Federkissen ist so beschaffen, daß-es im Ruhestand nur eine sehr
geringe Vorspannung besitzt. Sobald beim Ansetzvorgang der Ziehstadie in der Matrize
ein Druck auf den Ziehdorn ausgeübt wird, weicht das Kissen bis zu dem dem maximalen
Ziehdruck entsprechenden Wert entsprechend aus. Bei diesem Druck ist jedoch das
Kissen nicht völlig durchgedrückt, so daß auch dieser Druck elastisch halten wird
im Gegensatz zu einem hydraulischen Kissen, bei dem, wie oben beschrieben, ein harter
Anschlag den Maximaldruck aufnimmt. Während des Spannens der Feder gibt die hydraulische
Dämpfungseinrichtung ohne wesentlichen Gegendruck nach. Sobald aber das Federkissen
sich entspannen will, setzt die Dämpfung ein. Der Entspannungsvorgang beginnt bereits
während des Ziehvorganges, da die maximale Ziehkraft beim Durchgang des Hohlkörperbodens
auftritt und dann stetig abnimmt. Für das Abklingen der Dämpfung steht an Zeit mehr
als die Zeitdauer des gesamten Rückhubes zur Verfügung, was auch bei schnellaufenden
Ziehpressen mit ca. 120 Takten je Minute ausreicht.
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Die beigegebenen Abbildungen zeigen das Wesen der Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel. Es zeigt Abb. 1- einen Schnitt durch eine schematische
Darstellung einer elastischen Ziehdornlagerung, Abb. 2 eine Seitenansicht dazu.
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Ein Ziehdorn 1 eines Ziehschlittens 7 ist über eine
SpannhÜlse 2 an einem Druckkissenkolben 3 befestigt. Gegen den vorderen Führungsbund
des Kolbens 3 le-t sich ein federndes Druckkissen, das aus einer Anzahl Tellerfedern
4 zusammengesetzt ist. Diese stützen sich gegen eine starre Bodenfläche
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einer vorderen Führungsbohrung 6 des Ziehschlittens 7 ab.
Im Anschluß an die Führungsbohrung 6
]legt eine hydraulische Dämpfungseinrichtung.
Diese besteht zunächst aus einem Druckzylinder 8, der durch eine vordere
Manschette 9 gegen den Druckkissenkolben 3 und durch eine im Dämpfungskolben
10 gelagerte, hintere Manschette 11 nach rückwärts abgedichtet ist.
Der Druckzylinder 8 steht über ein Rückschlagventil 12 mit einem Vorratsbehälter
13 für die Dämpfungsflüssigkeit in Verbindung derart, daß das Rückschlagventil
12 den Zufluß vom Vorratsbehälter 13 zum Druckzylinder gestattet, den Ausfluß
aus letzterem aber sperrt. Dieser findet nur über eine Drosseleinrichtung statt.
Bei dieser wird aus einem Eindringzapfen 14 und einer Bohrung 15 eines Drosselgehäuses
16 ein Ringspalt gebildet, über den die ausfließende Dämpfungsflüssigkeit
durch eine Rohr-,elangt. Im letzleitung- 17 in den Vorratsbehälter
13 g
teren befindet sich noch ein Beruhigungskörper 18,
der Strudel-
und Schaumbildun- sowohl durch die Fließbewegung der Dämpfunggsflüssigkeit als auch
durch die oszillierende Bewegung des Ziehschlittens verhütet. Um das Einströmen
der Dämpfungsflüssigkeit während der elastischen Periode in den Druckzylinder sicherzustellen,
ruht auf der im Vorratsbehälter befindlichen Flüssigkeit ein entsprechend hoher
pneumatischer Druck, der zugleich eine Vorspannung auf die Tellerfedern 4 ausübt
und den zum Dichthalten der Manschetten 9 und 11 erforderlichen Minimaldruck
erzeugt. Angetrieben wird der Ziehschlitten 7 über einen Schubstangenbolzen
19, z. B. durch einen (nicht gezeichneten) Kurbeltrieb.
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An Stelle eines zentralen Druckkissens können auch mehrere, z. B.
konzentrisch zu einer Mittenachse angeordnet sein. Auch liegen Möglichkeiten für
die Ab-
dichtung der Dämpfungseinrichtung ohne Manschetten vor, z. B. durch
geschliffene Flächen bei enger Passung oder durch Kolbenringe. Auch ist es nicht
erforderlich, die Dämpfungseinrichtung unmittelbar im Anschluß an das Druckkissen
zu legen. Grundsätzlich läßt sich die gesamte Anordnung auch bei nicht mechanisch
betriebenen Zieheinrichtungen anwenden, wenn auch ihre Benutzung dort im allgemeinen
nicht so große Vorteile bieten dürfte.