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Rohr- oder Strangpresse Die Erfindung betrifft eine mechanische Rohr-
oder Strangpresse, bei der ein oder mehrere Werkzeuge mit veränderlichen Geschwindigkeiten
und Druckkräften bewegt werden, und bezweckt vor allem, daß Geschwindigkeiten und
Druckkräfte in jeder Phase des Hubs den augenblicklichen Erfordernissen des Arbeitsprozesses
auf einfache Weise angepaßt werden können.
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Bei der hvdraulischen Rohr- oder Strangpresse ist der Höchstdruck
durch den vorhandenen Wasserdruck, den Durchmesser der Preßkolben und durch den
Wirkungsgrad der Presse unabänderlich gegeben, dagegen ergibt sich die Geschwindigkeit
jeweils aus der Wechselwirkung, welche zwischen -dem Höchstdruck der Presse, der
im Steuerventil augenblicklich vorhandenen Drosselung und dem augenblicklichen Widerstand
des Werkstücks gegen das Fließen besteht. Es bestehen nur sehr begrenzte Möglichkeiten,
durch Drosselung, Schließen und Wiederöffnen des Steuerventils Geschwindigkeits-und
Druckverhältnisse zu beeinflussen.
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Bei Verwendung von mechanischen Pressen, wie Zahnstangen- oder Kurbelpressen,
ist man eng an das Bewegungsgesetz der betreitenden Pressenart gebunden. So ist
die Geschwindigkeitskurve bei Kurbelpressen, vorausgesetzt daß die Motorleistung
ausreicht und genügend Schwungmassen vorhanden sind, unabänderlich gegeben, während
der Druck durch den Widerstand bestimmt wird, den der Block der Umformung entgegensetzt.
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Bei der Herstellung von Stangen und Rohren aus Metallen und Legierungen,
die eine hohe Spritztemperatur erfordern, kommt es darauf an, das eigentliche Ausspritzen
in einem möglichst kurzen Zeitraum auszuführen, damit der Block keine die Plastizität
vermindernde Abkühlung und die Werkzeuge keine zu große Erhitzung erfahren. Das
Einleiten des Fließens muß mit einer gewissen Mindestgeschwindigkeit erfolgen, da
sonst die Gefahr besteht, daß das zuerst ausgespritzte Rohrteil in der Ausflußöffnung
einfriert. Wenn das Fließen einmal eingeleitet ist, so könnte das Ausspritzen des
Hauptteils des Blocks mit großer und konstanter Geschwindigkeit vorgenommen werden.
Beim Ausspritzen des letzten Rohrteils muß den Abkühlungs- und verminderten Plastizitätsverhältnissen
Rechnung getragen, die Geschwindigkeit-vermindert und der Druck gesteigert werden.
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Das Bewegungsgesetz der Kurbelpresse ergibt zwar bereits, daß die
Geschwindigkeit des Preßstempels im Arbeitshub von Null allmählich bis auf ein Maximum
ansteigt, um dann allmählich wieder auf Null zu sinken. U m die Ausspritzzeit möglichst
abzukürzen, muß man aber bei der Kurbelpresse eine unter Umständen schädliche Höchstgeschwindigkeit
und eine für das Ausspritzen des Blockrestes nicht erforderliche allzu große Verlangsamung
der
Ausspritzgeschwindigkeit am Ende des Hubs in Kauf nehmen. Es würde also eine erhebliche
Herabminderung der Ausspritzzeit ohne Überbeanspruchung der Presse und Werkzeuge
dann möglich sein, wenn es gelingen würde, nach Einleitung des Fließens das Ausspritzen
mit konstanter optimaler Geschwindigkeit und am Schluß mit einer gerade ausreichenden
Verlangsamung der Geschwindigkeit unter gleichzeitiger Erhöhung des Preßdruckes
vorzunehmen.
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Nach der Erfindung werden die in jeder Phase des Hubs günstigsten
Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse bei einer mechanisch angetriebenen Strangpresse
in der Weise erzeugt, daß die Übertragung der Bewegung von der Zahnstange oder der
Kurbel nicht direkt auf die Arbeitsstempel, sondern mittels gleichförmig oder ungleichförmig
bewegter Kurven oder Kurvenpaare in Verbindung mit Kniehebelgelenken bewirkt wird.
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Bei Verwendung von Zahnstangenantrieb kann der Kurventräger unmittelbar
als Zahnstange ausgebildet sein. Eine ungleichförmige Bewegung der Kurventräger
kann durch entsprechende Ausbildung der Kurven ausgeglichen werden. Sind mehrere
Werkzeuge zu bewegen, so können die Kurventräger der einzelnen Werkzeuge entweder
jeder für sich durch ein besonderes Antriebsmittel oder starr miteinander verkoppelt
durch ein gemeinsames Antriebsmittel bewegt werden.
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Der Anwendungsbereich der Erfindung ist nicht auf die ihr zugrunde
liegende engere Aufgabe beschränkt. Sie kann auch dazu dienen, Steuerungsoperationen
überflüssig zu machen. Bei der Herstellung von Drähten muß nach dem Ausspritzen
einer kurzen Drahtstrecke die Presse stillgesetzt oder die Austrittsgeschwindigkeit
vorübergehend erheblich verlangsamt werden, um dem Arbeiter das Einführen des Drahtendes
in die Aufwickelhaspel zu ermöglichen. Bei hydraulischen Strangpressen muß zu diesem
Zweck das Steuerventil kurzgeschlossen und dann wieder geöffnet werden. Bei einfachen
mechanischen Pressen, wie Kurbelpressen, bietet es große Schwierigkeiten, die Presse
während des Ausspritzens anzuhalten. Bei Verwendung des Kurvenkniehebelgelenkantriebes
nach der Erfindung kann man der Kurve eine solche Ausbildung geben, daß die Verlangsamung
der Ausspritzgeschwindigkeit des Drahtes selbsttätig und ohne jede Steuerungsoperation
bewirkt wird.
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Es wird noch bemerkt, daß ein Antrieb durch bewegte Kurven und Kniehebel
an sich bei Pressen, z. B. bei Ziehpressen, bekannt geworden ist. Die Anwendung
bei Strangpressen ist jedoch mit den vorher dargelegten Vorteilen verknüpft. Nachstehend
ist die Anwendung des Erfindungsgedankens auf eine Rohrspritzpresse dargestellt,
bei der ein voller Metallblock gelocht, zum Rohr ausgespritzt und das Rohr vom Preßrest
abgeschert wird.
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Auf dem beiliegenden Zeichnungsblatt stellt Abb. i einen Längsschnitt
der Presse in der Ausgangsstellung mit dem in den Aufnehmer eingesetzten Metallblock
dar; Abb.2 ist eine Ansicht der Presse von vorn, teilweise im Schnitt; Abb.3 ist
cine Ansicht von hinten, beide in der gleichen Arbeitsstellung wie Abb. i; Abb.4
ist ein Längsschnitt der Presse in der Arbeitsstellung vor dem Lochen; Abb. 5 ist
ebenfalls ein Längsschnitt nach Beendigung des Lochens; Abb.6 zeigt die Presse im
Längsschnitt in der Arbeitsstellung nach dem Ausspritzen des Rohres,.
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Abb. 7 nach dem Abscheren des Rohres von dem Preßrest, während Abb.8
einen Grundriß der Presse darstellt.
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i ist der Pressenständer, 2 die Führung für die Kurvenstücke, 3 der
Pressentisch, 4, 4' (Abb.2), 5, 5' sind Kniehebelgelenkpaare, deren Schenkel 4 und
5 an dem Preßstempelträger 6 und deren Schenkel 4' und 5' am Pressenständer gelenkig
gelagert sind.
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Die über das Kniegelenk verlängerten, winklig abgekröpften Enden der
Schenkel 4' und 5' sind als Träger für die Rollen 7 und 8 ausgebildet.
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g und g' ist ein weiteres Kniehebelgelenkpaar, von dem das freie Ende
des Schenkels g gelenkig mit dem im Preßstempelträger 6 geführten Lochdornträger
io verbunden und das freie Ende des Schenkels g' gelenkig im Pressenständer gelagert
ist, während das über das Kniegelenk hinausragende, winklig abgekröpfte Ende des
Schenkels g' -als Träger für die Rolle i i ausgebildet ist.
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12 und 12' (Abb.2) ist ein Kurvenpaar, welches mittels entsprechender
Ansätze in den Gleitführungen 2, 2' (Abb.8) geführt, von den Zahnrad- und Zahnstangenantrieben
13, 14 und U', 14' bewegt wird und seine Bewegungen mittels der Kniehebelgelenke4,4'
und 5, 5' auf den Stößel 6 überträgt.
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Die Kurve 15 ist mit dem Kurvenpaar 12, 12' durch kurze Trägerstücke
starr verbunden und wirkt mittels des Kniehebelgelenkes g, g' auf den Lochdornträger
io.
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16, 16' sind Rückzugzylinder, welche an den Kurven 12, 12' gelenkig
gelagert sind. 18, 18' sind in den Zylindern 16 und 16' verschiebbar gelagerte Kolben,
deren Kolbenstangen mit den Trägern für die Rollen 7, 8 gelenkig verbunden sind.
17 ist ein Zylinder, der an der Kurve 15 gelenkig gelagert ist und
einen
Kolben ig enthält, dessen Kolbenstange gelenkig mit dem Träger der Rolle i i verbunden
ist. Die Kolben 18, 18' und ig werden durch Druckwasser oder Druckluft, welche durch
die Rohrstutzen 20, 20' (Abb. 3) und 21 den Zylindern 16, 16' und 17 zugeführt wird,
unter Druckspannung gehalten und nehmen die Kniehebel nicht nur beim Rückzug mit,
sondern pressen die Rollen 8, 8' und i i auch beim Arbeitshub ständig an die Kurven
an.
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22 ist der Aufnehmer, 23 die Matrize, 24 der Preßstempel, 25 der Lochdorn,
26 ein im Preßstempel geführter Schnittring, 27 der Metallblock, 28 das gespritzte
Rohr, 2,9 der Preßrest, 3o der Lochbutzen.
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Das Kurvenpaar 12 und 12 ist, der Erfindungsabsicht entsprechend,
so ausgebildet, daß der Preßstempel in der ersten Phase des Vorwärtshubs mit großer
Geschwindigkeit bewegt wird, bis er auf dem Metallblock auf-sitzt.
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Für die zweite Phase des Hubs ist das Kurvenpaar 12, 12' so ausgebildet,
daß der Preßstempel nicht nur keine Bewegung nach vorwärts ausführt, sondern, dem
Steigen des Blockmaterials beim Lochen folgend, eine Rückwärtsbewegung ausführen
kann, wobei zweckmäßig der Werkblock dauernd unter Druck steht.
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Für die dritte Phase des Hubs, d. h. für die eigentliche Periode des
Ausspritzens, ist das Kurvenpaar 12, 12' so ausgebildet, daß unter Berücksichtigung
der Kniehebelgelenkstreckung das Ausspritzen zunächst mit geringer Geschwindigkeit
und hohem Anfangsdruck einsetzt, daß dann die Preßgeschwindigkeit rasch zu einem
Höchstwert gesteigert wird und gegen das Ende wieder unter entsprechender Druckzunahme
stark abfällt.
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Die Ausbildung der die Preßstempelbewegung beeinflussenden Kurven
muß dem jeweiligen Arbeitszweck angepaßt werden. Sie ist beispielsweise beim Spritzen
von Drähten eine andere wie beim Spritzen von Rohren.
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Die Kurve 15 ist so ausgebildet, daß der Lochstößel in der ersten
Phase des Hubs die gleiche Geschwindigkeit besitzt wie der Preßstößel. Während der
Preßstößel aber in der zweiten Phase des Hubs keine oder nur eine rückläufige Bewegung
macht, muß die Kurve 15 in der zweiten Phase des Hubs so ausgebildet sein, daß der
Lochstößel den Metallblock mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit locht. In
der dritten Phase des Hubs kann die Kurve 15 so ausgebildet sein, daß der Lochstößel
keine, eine langsamere, die gleiche oder eine schnellere Bewegung macht wie der
Preßstößel.
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Im Rückwärtshub, der bei Verwendung eines Zahnstangenzahnradantriebs
in bekannter Weise durch Umsteuerung eingeleitet wird, kann die Hubzeit die gleiche
sein wie bei dem Vorwärtshub, wobei die Werkzeuggeschwindigkeiten, nur in umgekehrter
Folge, die gleichen bleiben wie beim Vorwärtshub. Es ist aber zweckmäßig, den Rückwärtshub
in ähnlicher Weise und mit ähnlichen Mitteln wie bei Hobelmaschinen mit größerer
Hubgeschwindigkeit auszuführen wie den Vorwärtshub.
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Die Arbeitsweise ist wie folgt: In der Stellung der Presse nach den
Abb. i bis 3 wird der erhitzte Metallblock in den Aufnehmer eingesetzt und die Presse
in Gang gesetzt, wobei die Kurven 12, 12', 15 durch den Zahnradzahnstangenantrieb
13, 14, U',
14' in den Führungen 2, 2' abwärts bewegt werden.
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Durch die fast rechtwinklige Ausbildung der Kurvenstücke 12, 12' und
15 bei a, ä und ä' werden die Rollen 8, 8' und i i gleichzeitig nach abwärts
und gegen den Pressenständer zu bewegt. Durch diese Bewegung der Rollen 8, 8' und
i i werden die Kniehebelgelenkpaare 4, 4', 5, 5', 9, 9' betätigt und teilweise gestreckt.
Nachdem die Rollen 8, 8' und i i den Weg über die Kurvenstücke a, ä und d' zurückgelegt
haben, sitzt der PreßstemPel 24 auf dem :Metallblock 27 auf. Der Lochdorn 25 hat
bisher die gleiche Bewegung wie der Preßstempel24 gemacht und seine Lage gegenüber
diesem nicht verändert (Abb. 4).
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Da die Kurvenstücke b, b' so ausgebildet sind, daß die Rollen
8, 8' bei der weiteren Abwärtsbewegung der Kurven 12, i2' und 15 nicht mitgenommen
werden, sondern im Gegenteil infolge des Zuges der Kolbenstangen 18, 18' und des
Druckes des beim Lochen aufsteigenden Metalls eine rückläufige Bewegung machen,
so setzt auch der Preßstempel 24 in dieser Phase des Hubs seine Vorwärtsbewegung
nicht fort, sondern macht eine Rückwärtsbewegung, die dem Aufsteigen des Blockmaterials
beim Lochen entspricht. Das Kurvenstück b" der Kurve 15 dagegen ist so ausgebildet,
daß der Rolle i i eine verhältnismäßig rasche Bewegung nach abwärts erteilt wird,
die zur Folge hat, daß das Kniehebelgelenkpaar g, g' weiter gestreckt und der Lochdornstößel
io nach abwärts bewegt wird, wobei der Lochdorn 25 den Metallblock 27 locht (Abb.5).
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In der dritten Phase des Hubes, der die Kurvenstücke c, c' und c"
entsprechen, erfolgt das Ausspritzen des Rohres (Abb.6). Nach dem Durchlaufen dieser
Kurvenstücke sind die Kniehebelgelenkpaare 4, 4, 5, 5' gestreckt, während das Kniehebelgelenkpaar
g, g' noch nicht gestreckt ist.
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In der vierten und letzten Phase des Hubes,
der die
Kurvenstücke d, d' und d" entsprechen, gleiten die Rollen 8, 8' an
den senkrechten Kurvenstücken d, d', ohne ihre Lage zu verändern, was zur
Folge hat, daß auch der Preßstempel in dieser Phase des Hubes keine Ortsveränderung
erfährt. Das Kurvenstück d" der Kurve 15 dagegen ist so ausgebildet, daß die Rolle
i i verhältnismäßig rasch nach unten, d. h. nach dem Pressenständer zu bewegt wird,
wobei das Kniehebelgelenkpaar g, g' vollkommen gestreckt und der Lochdornstößel
io nach abwärts bewegt wird. Dabei trifft der Ansatz io' des Lochdornträgers io
auf den oberen Ansatz des vorher durch den Werkstoff hochgeschobenen Schnittringes
26, der nun bei seiner Abwärtsbewegung das Rohr von dem Preßrest abschert (Abb.
7).
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Der Arbeitshub ist beendet, der Zahnradzahnstangenantrieb wird automatisch
umgesteuert und der Rückhub eingeleitet. Die Kurven, Kniehebelgelenkpaare und Werkzeugträger
mit den Werkzeugen gehen in die Ausgangsstellung zurück, wobei den Rückzugzyliudern
und -kolben 16, 18, 16, 18' und 17, ig die Aufgabe
zufällt, die Rollen 8, -8' und i i an die Kurvengleitbahnen anzupressen und so die
Kniehebel 5, 5' und g mitzunehmen.