DE3517719C2 - Werkstückhalterung für eine Vorschubeinrichtung bei Umformmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückhalterung für eine Vor­ schubeinrichtung bei Umformmaschinen, insbesondere Rundknet­ maschinen oder Umlaufpressen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei Umformmaschinen dieser Art führen Werkstück und Werkzeu­ ge eine relative Drehbewegung aus. Diese Relativbewegung ist notwendig, um eine Gratbildung am Werkstück zu vermeiden und eine runde Oberfläche zu erzeugen. Bei Rundknetmaschinen werden entweder das Werkstück oder die Werkzeuge oder beides mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit gedreht. Beim Schließen der Werkzeuge wird das Werkstück kurzzeitig zwi­ schen die Werkzeuge eingespannt, so daß eine kurzzeitige Drehmitnahme entgegen der Relativbewegung erfolgt. Sofern die Haltekraft in der Werkstückhalterung kleiner ist als die effektive Spannkraft an den Werkzeugen, wird das Werkstück innerhalb der Werkstückhalterung kurzzeitig gleitend mitge­ nommen. Dabei kann es zu Beschädigungen an der Werkstück­ oberfläche kommen.

Um Beschädigungen dieser Art zu vermeiden, ist bei einer bekannten Kaltschmiedevorrichtung der eingangs angegebenen Art (DE 31 39 534 A1) das Werkstück über eine Reibfläche in Umfangsrichtung kraftschlüssig und in Vorschubrichtung form­ schlüssig mit einer in einem Lagergehäuse drehbar gelagerten Schubstange verbunden. Um das Werkstück den Formwerkzeugen zuzuführen, kann die Schubstange ihrerseits mittels einer mit einem Schaft des Lagergehäuses starr verbundenen Zuführ­ einheit entlang ihrer Längsachse verschoben werden. Beim Umformvorgang wird das Werkstück und mit ihm die Schubstange absatzweise von den in einer Hubbewegung angreifenden, um das Werkstück umlaufenden Formwerkzeugen mitgenommen. Zur Erzeugung und Steuerung einer Relativbewegung zwischen Form­ werkzeugen und Werkstück kann die Rotationsbewegung der Schubstange durch eine an dem Lagergehäuse befestigte Brems­ einrichtung abgebremst werden. Als nachteilig wird dabei empfunden, daß an der Reibfläche ein Schlupf auftritt, mit der Gefahr, daß sich bei falscher Einstellung der Bremswir­ kung die Schubstange an dem Werkstück festfrißt.

Weiterhin ist es an sich bekannt, die Werkstückhalterung mit der Vorschubeinrichtung drehelastisch zu verbinden. Dadurch ergibt sich eine erzwungene Schwingung mit der Frequenz der Werkzeugbewegung. Bekannt ist eine drehelastische Verbindung, bei der Federelemente zwischen dem Antriebsmotor und der ge­ samten Vorschubeinrichtung angeordnet sind. Die Vorschubein­ richtung hat jedoch eine relativ große Masse sowie einen großen Durchmesser, so daß sich ein recht hohes Massenträg­ heitsmoment ergibt.

Andererseits ist die kurzzeitige elastische Mitnahme umso besser gewährleistet, je kleiner das Massenträgheitsmoment ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werk­ stückhalterung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, die eine weitgehend beschädigungsfreie Drehmitnahme des Werk­ stücks durch die Umformwerkzeuge erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Weitere vor­ teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß durch Untertei­ lung der Werkstückhalterung in einen mit der Vorschubeinrich­ tung verbundenen Schaft und einen mit diesem drehelastisch verbundenen, relativ leichten Haltekopf das Trägheitsmoment des aus Werkstück und Haltekopf bestehenden mitbewegten Sy­ stems klein gehalten werden kann.

Zur Kopplung von Haltekopf und Schaft ist erfindungsgemäß mindestens ein Federelement vorgesehen, durch das der Halte­ kopf und der Schaft drehelastisch miteinander verbunden sind. Bevorzugterweise ist das Federelement als ein außerhalb der Schaftachse des Schafts im wesentlichen parallel zu dieser ausgerichteter biegeelastischer Stab ausgebildet.

Die Anpassung der Eigenfrequenz des mitbewegten oszillieren­ den Systems an die Hubfrequenz der Werkzeuge kann durch ge­ eignete Wahl des Durchmessers, der Länge und der Anzahl der erfindungsgemäßen biegeelastischen Stäbe vorgenommen werden.

Zur Regulierung der Federeigenschaften greifen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die biegeelastischen Stäbe durch achsparallele Bohrungen eines Stellrings, der drehfest und axial verstellbar auf dem Schaft angeordnet ist, hindurch.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Werkzeughalterung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Werkstückhalterung für eine Rundknetmaschine oder eine Umlaufpresse besteht im wesentlichen aus einem Haltekopf 10 für das Werkstück 12 und einem durch einen Kupplungszapfen 14 mit einer nicht­ dargestellten Vorschubeinrichtung verbindbaren Schaft 16. Der Haltekopf 10 ist mit seinem rückwärtigen Zylinder­ stück 18 auf das stirnseitige Ende des Schaftes 16 aufsteck­ bar und gegenüber diesem verdrehbar. Zur Herstellung eines Formschlusses zwischen diesen beiden Teilen in axialer Richtung befindet sich in der Schaftoberfläche eine Umfangs­ nut 20, in die mehrere in einem Radialgewinde des Zylinder­ stücks 18 geführte Schraubbolzen 22 einführbar sind. Ferner ist zwischen der Stirnfläche 24 des Schafts 16 und einer Innenschulter 26 des Haltekopfs 10 ein axial wirkendes Wälzlager 28 angeordnet.

Der Haltekopf 10 und der Schaft 16 sind zusätzlich durch eine größere Anzahl achsparallel ausgerichteter, vorzugs­ weise aus Federstahl bestehender biegeelastischer Stäbe 30 miteinander verbunden, die mit ihren Enden 32, 33 in Sack­ lochbohrungen 34, 35 des Zylinderstücks 18 einerseits und eines auf dem Schaft 16 festklemmbaren Rings 36 andererseits lose gelagert sind. Auf dem Schaft 16 ist weiter ein Stell­ ring 38 axial verstellbar und mit Hilfe einer in eine Längs­ nut 40 des Schafts 16 eingreifenden Stellschraube 42 fest­ klemmbar angeordnet. Der Stellring 38 ist mit axial ausge­ richteten Bohrungen 44 versehen, durch die die biegeela­ stischen Stäbe 30 hindurchgreifen.

Das Werkstück 12 ist mit einem rückwärtigen Zapfen 46 in eine Aufnahmeöffnung 48 des Haltekopfs 10 eingesteckt. Der Haltekopf 10 ist außerdem mit einer Stirnverzahnung 50 versehen, die sich im Verlauf der Vorschubbewegung in die rückwärtige Anlagefläche der Werkstücks einkerbt und dadurch einen Formschluß in Umfangsrichtung gewährleistet.

Während des Betriebs wird die Werkzeughalterung durch einen nicht dargestellten, auf den Schaft 16 einwirkenden An­ triebsmechanismus in eine Drehbewegung um die Schaftachse versetzt, die über den Haltekopf 10 auf das Werkstück 12 übertragen wird. Das Werkstück 12 wird außerdem an seiner Oberfläche durch die Werkzeuge der Rundknetmaschine oder Umlaufpresse bearbeitet, die stehen oder mit anderer Dreh­ geschwindigkeit als die Werkzeughalterung umlaufen und bei jedem Schließen eine kurzzeitige Änderung der Drehmit­ nahme des Werkstücks bewirken. Aufgrund der biegeelastischen Stäbe 30 kann diese Drehbewegungsänderung schlupffrei auf den Haltekopf 10 übertragen werden. Es kommt dabei zu einer überlagerten Drehschwingung mit der aufgeprägten Frequenz der Werkzeugeinwirkung auf das Werkstück. Durch axiales Verstellen des Stellrings 38 kann die wirksame Länge der biegeelastischen Stäbe 30 und damit deren Federkonstante sowie die Eigenfrequenz des oszillierenden Systems in ge­ wissen Grenzen verstellt und der Hubfrequenz der Werkzeuge optimal angepaßt werden.

Claims (10)

1. Werkstückhalterung für eine Vorschubeinrichtung bei Um­ formmaschinen, insbesondere Rundknetmaschinen oder Um­ laufpressen, mit einem mittels der Vorschubeinrichtung entlang einer Schaftachse verschiebbaren Schaft (16) und einem an dem Schaft (16) um die Schaftachse drehbar an­ geordneten Haltekopf (10) für ein relativ zu Werkzeugen der Umformmaschine drehbares Werkstück (12), dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Haltekopf (10) und der Schaft (16) zusätzlich durch mindestens ein Federelement (30) dreh­ elastisch miteinander verbunden sind.

2. Werkstückhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement (30) als ein außerhalb der Schaftachse des Schafts (16) im wesentlichen parallel zu dieser ausgerichteter biegeelastischer Stab ausgebildet ist.

3. Werkstückhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere über den Umfang verteilt an­ geordnete achsparallele biegeelastische Stäbe (30) vor­ gesehen sind.

4. Werkstückhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die biegeelastischen Stäbe (30) durch achsparallele Bohrungen (44) eines drehfest und axial verstellbar auf dem Schaft (16) angeordneten Stellrings (38) hindurchgreifen.

5. Werkstückhalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Schaftoberfläche mindestens eine Längs­ nut (40) angeordnet ist, in die eine in einer radialen Schraubbohrung des Stellrings (38) geführte Stellschrau­ be (42) eingreift.

6. Werkstückhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Enden (32, 33) der Stäbe in einander paarweise zugewandte Sacklochbohrungen (34, 35) des Haltekopfs (10) und des Schafts (16) eingreifen.

7. Werkstückhalterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die schaftseitigen Sacklochbohrungen (35) in einem am Schaft festklemmbaren Ring (36) angeordnet sind.

8. Werkstückhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Haltekopf (10) ein mit den zugehörigen Sacklochbohrungen (34) versehenes, das vor­ derseitige Ende (32) des Schaftes übergreifendes Zylin­ derstück (18) aufweist und daß der Schaft (16) an seinem von dem Zylinderstück (18) übergriffenen Ende eine Um­ fangsnut (20) zur Aufnahme mindestens eines radial aus­ gerichteten, vorzugsweise als Schraube ausgebildeten Führungsbolzens (22) des Zylinderstücks (18) aufweist.

9. Werkstückhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Haltekopf (10) und Schaft (16) ein vorzugsweise als Wälzlager ausgebildetes Axiallager (28) angeordnet ist.

10. Werkstückhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schaft (16) mittels eines auf ihn einwirkenden Drehantriebs in eine Drehbewegung um die Schaftachse versetzbar ist.