EP2555888A1 - Werkzeugeinheit einer rundknetmaschine - Google Patents

Werkzeugeinheit einer rundknetmaschine

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EP2555888A1
EP2555888A1 EP11711525A EP11711525A EP2555888A1 EP 2555888 A1 EP2555888 A1 EP 2555888A1 EP 11711525 A EP11711525 A EP 11711525A EP 11711525 A EP11711525 A EP 11711525A EP 2555888 A1 EP2555888 A1 EP 2555888A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forming tools
tool
closing pressure
tool unit
unit according
Prior art date
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Granted
Application number
EP11711525A
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English (en)
French (fr)
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EP2555888B1 (de
Inventor
Martin Hork
Werner Eberle
Michael BRÄUNING
Christine Kienhöfer
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Felss GmbH
Original Assignee
Felss GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Felss GmbH filed Critical Felss GmbH
Priority to PL11711525T priority Critical patent/PL2555888T3/pl
Publication of EP2555888A1 publication Critical patent/EP2555888A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2555888B1 publication Critical patent/EP2555888B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/14—Forging machines working with several hammers
    • B21J7/145—Forging machines working with several hammers the hammers being driven by a rotating annular driving member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
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    • B21J7/16—Forging machines working with several hammers in rotary arrangements
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/20—Drives for hammers; Transmission means therefor
    • B21J7/46—Control devices specially adapted to forging hammers, not restricted to one of the preceding subgroups

Definitions

  • the invention relates to a tool unit of a rotary swaging machine for forming preferably rod or tubular workpieces, arranged with a plurality of about a working axis
  • Forming tools by means of a tool drive radially to
  • Adjustment means are whose stroke positions of the forming tools are adjustable so that the forming tools abut each other in a closed state of the forming tools with a dependent of the set stroke positions closing pressure.
  • the tool units basically have at least two forming tools which are to be machined Workpiece longitudinal section can completely or partially enclose and at the same time for forming the workpiece with a high-frequency, oscillating, movement against each other radially on the
  • the feed process is characterized in this respect by constantly set stroke positions of the forming tools, i. regarding the
  • Forming tools by a controlled, the eigentiichen radial oscillation of the forming tools superimposed, radial opening or
  • the result of the forming process depends fundamentally on correctly set stroke positions of the forming tools.
  • Einstechrundkneten be, for example, those stroke positions of the forming tools, in which the forming tools in a closed state of the forming tools, the so-called closing point abut each other with a dependent of the set stroke positions closing pressure, used as a reference value for the control of the workpiece forming processes.
  • the stroke positions of the forming tools while simultaneously manually driving the forming tools are gradually adjusted in the direction of the working axis of the tool unit (so-called, jogging mode) to adjust the closing point until the lifting positions of the
  • Forming tools are set such that an operator due to the required for the manual driving of the forming tools
  • Kraftvands assumes that a correct, d. H. one for one
  • closing point is set.
  • This procedure involves the risk of setting the closing point with a too high closing pressure, so that it is in the operation of the
  • Machine tool can come.
  • the invention has therefore set itself the goal of providing a tool unit according to the preamble of claim 1 and a setting method of a tool unit according to the invention, which have a reduced risk of overloading of components of the tool unit and associated damage.
  • the object is achieved by a tool unit having the features specified in claim 1.
  • the adjustment method This object is achieved by a method having the features specified in claim 12,
  • a measuring device for measuring a parameter is provided in the above-mentioned tool unit, by means of which the resulting in the stroke positions of the U molding tools resulting closing pressure is verifiable.
  • the stroke positions of the forming tools of the tool unit can be adjusted in a simple and reproducible manner such that a defined
  • Forming products are realized, which is especially in the production of high-precision components with tight tolerances Vorteii.
  • measured parameter for checking the closing pressure by the control unit in particular with respect to a Soil Schlots- or setpoint specification, is processable.
  • the associated advantage is essentially that the adjustment of the tool unit is facilitated.
  • measured values of the measuring device can thus be provided in such a way that they can be made accessible to the operator by a display unit, for example. In this case continues to be a check of the closing pressure by the user, for example based
  • Reference value specification can be provided by the control unit based on an evaluation of the measured values of the parameter information. These can, for example, inform about a too low, a correct or too high closing pressure and be made accessible to the operator via an audible or visual display. As a result, the setting of the tool unit is greatly facilitated overall and increases the ease of use. At the same time, the risk of incorrect settings and associated damage to the tool unit is minimized further.
  • the tool unit preferably has an operating mode which can be selected via the control unit for checking the closing pressure. This offers the advantage that the risk of overloading the
  • the forming tools can in particular either targeted until the
  • the forming tools are driven with a sufficiently low number of strokes for a reliable measurement of the parameter, whereby even during the drive of the forming tools occurring dynamic effects, at least partially, can be considered.
  • the drive can according to the invention for generating a
  • Drive torque for driving the forming tools can be determined provided. On the one hand, this makes possible a construction of the measuring device which is particularly simple in terms of construction, since no plurality of measuring transducers assigned to the respective forming tools are required. In addition, the determination of the drive torque allows a reliable (summed over the forming tools) review of the closing pressure of the forming tools, as this from the in the
  • Forming tools introduced drive torque of the
  • overloads of the drive train can be prevented.
  • Tool drive is provided when driving the forming tools.
  • the recording current of the tool drive is on the one hand with the
  • Tool unit occurring vibrations largely insensitive and offer a cost advantage due to their free availability on the market, for example, over other more sophisticated means for determining the drive torque.
  • Power consumption of the tool unit detects the measuring device preferably additionally a voltage applied to the tool drive respectively operating voltage, by means of which the whetzna hme is arithmetically Mitteilibar.
  • the closing pressure is preferably determined by the control unit on the basis of a characteristic curve, preferably defined in the control unit, for the parameter or a characteristic number determined by means of the parameter and
  • Closing pressure determinable The characteristic curve describes the relationship between the measured parameter or a characteristic number determined by means of the parameter and the closing pressure of the forming tools and can be stored in the control unit in tabular form or also in the form of a mathematical formula.
  • the adjusting means are as a plurality of, preferably guided between the forming dies and these respective associated Hämmerst Schemeeln, adjusting wedges
  • the adjusting means are preferably adjustable together according to the invention and for this purpose in particular connected to a SteMstoff, for example a synchronous shaft.
  • the risk of an excessively high closing pressure setting is further minimized by the fact that the adjusting means are controllable by means of the control unit as a function of the closing pressure.
  • Adjustment position of the infeed means as reference value for the control of the tool unit in a subsequent workpiece forming process can be used, because all the radial dimensions of the by the
  • the respective reference value is advantageously automatically to a machine control of
  • Rotary swaging machine can be transferred.
  • the measuring device and / or the control device is an integral part of a machine control of a rotary kneading unit or can be encompassed by it.
  • the tool unit according to the invention may also preferably be designed as an external, internal or double rotor, in particular as a counter rotor, depending on the requirements placed on it.
  • Fig. 1 is a perspective view of a tool unit of FIG.
  • FIG. 2 is a schematic front view of a kneading apparatus of one of FIGS. 1 corresponding tool unit with four forming tools, which are in closed position;
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the in FIG. 2
  • Fig. 1 is a total of 10 designated tool unit of only partially reproduced rotary swaging machine 12 for
  • the tool unit 10 has a housing 14 with a feed opening 16 arranged on the front side for feeding the workpieces to be reshaped along a working axis designated by 18.
  • the housing 14 surrounds a in FIG. 2 closer reproduced kneading 20, which has a plurality of forming tools 22 which are around the
  • Working axis 18 are arranged.
  • the forming tools 22 are together with hammer plungers 24 are guided in radial recesses 26 of a tool holder 28 designed as a kneading head and can be driven by means of a tool drive 30 (FIG. 1) radially with respect to the working axis 18 with a lifting movement,
  • a tool holder 28 concentrically arranged outer ring 32 surrounds the tool holder 28 and thus forms with the
  • Tool reinforcement 28 an annular space 34 in which a ls rollers formed pressure members 36 are arranged.
  • the tool unit 10 is formed in the embodiment shown here as an external rotor, d. h, the outer ring 32 is through the
  • Tool drive 30 (Fig. 1) relative to the tool holder 28 circumferentially driven.
  • the hammer plungers 24 protrude into an orbit of the pressure members 36 moved along by the rotation of the outer ring 32 and, in the case of radial alignment with a respective pressure member 36, as shown in FIG. 2, move radially inwardly toward the working axis 18 moves and presses the
  • Forming tools 22 intermittently radial in Richtu ng on the
  • the forming tools 22 thereby exert on a work along the axis 18 between the forming tools 22 inserted workpiece from a pressure pulse directed against each other, by which the workpiece is formed.
  • Forming tools 22 can be several thousand hours per minute during the forming process.
  • the tool unit 10 has to adjust the stroke position of
  • a plurality of adjusting means 38 formed as an adjusting wedges on.
  • the stroke positions of the forming tools 22 are adjustable so that the forming tools 22 in a
  • the adjusting means 38 are in the embodiment shown here parallel to the working axis 18 in the direction of the highly schematic representation in FIG. 3 directional arrows designated 39
  • the adjusting means are, as can be seen in particular from FIG. 3, in a conventional manner in each case between one of the forming tools 22 and the
  • each associated hammer plunger 24 is arranged and guided in axial recesses of the tool holder 28 (not shown).
  • the adjusting means 38 are also arranged in each case with its insertion opening 16 facing away from the end of a not shown in detail in the drawing synchronous shaft and axially displaceable together by this.
  • the tool unit 10 according to the invention also has a
  • Measuring device 40 which for determining a respective electrical power consumption of the tool drive 30 a respective
  • the power consumption of the tool drive 30 is proportional to the closing pressure of the forming tools 22 derived from a drive torque of the tool drive, so that the closing pressure resulting in the set stroke positions of the forming tools 22 in the
  • the control unit 42 checks the closing pressure in relation to a presettable by the control unit 42 closing pressure setpoint based on a respective defined in the control unit 42 characteristic curve, from which the
  • the adjusting means 38 (FIG. 2) can be controlled with respect to their displacement or their displacement position by means of the control unit 42 as a function of the setpoint specification.
  • the tool unit 10 For checking the closing pressure, the tool unit 10
  • the rotary tools 22 are opposite one the Hubzahien lower Hubzahi used for the forming processes drivable.
  • Rotary kneading machine 12 as a reference value for the control of
  • subsequent workpiece-forming processes can be automatically transferred, on the basis of which radial dimensions of a formed product to be produced can be defined.
  • the tool unit 10 can in the context of the invention, depending on the requirements placed on them as indoor or as
  • Double rotor, in particular counter-rotor be formed.
  • Forming tools 22 as a function of the setting of the stroke positions of the forming tools 22 or during the establishment of a tool unit 10 according to FIGS. 1 to 3 briefly outlined.
  • Forming process required forming tools 22 is a target value of the closing pressure of the forming tools 22 in the closing of the
  • an operating mode of the tool unit provided for closing pressure control is used to check the closing pressure 10 via the control unit 42 on or selected, whereby the outer ring 32 is placed over the tool drive 30 for checking the closing pressure in a relative (slow) rotational movement, in which the determination of the power consumption of the tool drive, ie the detection of power consumption and the applied operating voltage and possible risks of overloading the
  • Tool unit 10 are minimized.
  • the stroke position of the forming tools 22 is not delivered at this time in the direction of the working axis 18, d. H. the forming tools 22 are located to this
  • the adjusting means 38 are now from the control unit 44 via the
  • Synchronous shaft (not shown) controlled so that the adjusting means 38 by means of the synchronous shaft continuously or stepwise to
  • Adjustment of the stroke position of the forming tools 22 are adjusted in the direction of the working axis 18.
  • the adjusting means 38 are displaced for this purpose in the direction of the insertion opening 16 of the housing 14 (FIG. 1) of the tool unit 10, wherein the receiving current and the operating voltage of the tool drive 30 during simultaneous rotation of the outer ring 32 measured by the measuring device 40 and from these parameters Power consumption of the tool drive 30 is determined.
  • the power consumption dew tool drive determined from the pickup current and the operating voltage of the tool drive 30 is compared with the closing pressure command value on the basis of the characteristic curve defined in the control unit 44.
  • Closing pressure solver correlating nurseaufna hme of Tool drive 30 is the Versannon the adjustment means 38 in
  • the setting position of the setting means 38 or the synchronous in the stroke positions of the forming tools thus defined are automatically transferred to the machine controller 44 of the rotary swaging machine 12 as a reference value for the control of subsequent workpiece forming processes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinheit einer Rundknetmaschine zum Umformen vorzugsweise Stangen- oder rohrförmiger Werkstücke. Die Werkzeugeinheit weist eine Mehrzahl von um eine Arbeitsachse (18) angeordneten Umformwerkzeugen (22) auf, die mittels eines Werkzeugantriebs radial zur Arbeitsachse (18) mit einer Hubbewegung antreibbar sind. Den Umformwerkzeugen sind Einstellmitteln (38) zugeordnet, mittels derer Hublagen der Umformwerkzeuge (22) derart einstellbar sind, dass die Umformwerkzeuge (22) in einem geschlossenen Zustand der Umformwerkzeuge (22) mit einem von den eingestellten Hublagen abhängigen Schließdruck aneinander anliegen. Die Werkzeugeinheit weist erfindungsgemäß eine Messeinrichtung zum Messen eines Parameters auf, mittels dessen der sich bei den eingestellten Hublagen der Umformwerkzeuge (22) ergebende Schließdruck überprüfbar ist.

Description

Werkzeuqeinheit einer Rundknetmaschine
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinheit einer Rundknetmaschine zum Umformen vorzugsweise Stangen- oder rohrförmiger Werkstücke, mit einer Mehrzahl von um eine Arbeitsachse angeordneten
Umformwerkzeugen, die mittels eines Werkzeugantriebs radial zur
Arbeitsachse mit einer Hubbewegung antreibbar sind und mit
Einstellmitteln, mitteis derer Hublagen der Umformwerkzeuge derart einstellbar sind, dass die Umformwerkzeuge in einem geschlossenen Zustand der Umformwerkzeuge mit einem von den eingestellten Hublagen abhängigen Schließdruck aneinander anliegen .
Derartige Werkzeugeinheiten werden in der Praxis seit Langem zum
Umformen von stab- bzw. rohrförmigen Werkstücken verwendet, bei dem in der Regel ein definierter Werkstücklängsabschnitt in seinem Querschnitt reduziert wird.
Zu diesem Zweck weisen die Werkzeugeinheiten grundsätzlich zumindest zwei Umformwerkzeuge auf, die den zu bearbeitenden Werkstücklängsabschnitt ganz oder teilweise umschließen können und die zur Umformung des Werkstücks mit einer hochfrequenten, oszillierenden, Bewegung gleichzeitig gegeneinander radial auf den
Werkstücklängsabschnitt zu bewegt werden und dabei auf diesen hohe radiale Druckkräfte ausüben. Während des Umformprozesses wird zusätzlich eine Umiaufrelativbewegung zwischen dem Werkstück und den Umformknetwerkzeugen erzeugt, so dass der Werkstücklängsabschnitt gleichmäßig über seinen gesamtem Umfang hinweg von den
Umformknetwerkzeugen druckbeaufschlagt wird.
Bei dem Rundkneten wird im Wesentlichen zwischen einem sogenannten Vorschub- und einem Einstechrundknetverfahren unterschieden, wobei das zur Anwendung kommende Knetverfahren durch die zu fertigende Werkstückgeometrie bestimmt wird .
Das Vorschubverfahren zeichnet sich diesbezüglich durch konstant eingestellte Hublagen der Umformwerkzeuge, d.h . bezüglich der
Arbeitsachse der Werkzeugeinheiten während der Bearbeitung
gleichbleibende radiale Hubendlagen der Umformwerkzeuge aus.
Beim Einstechrundkneten werden demgegenüber die Hublagen der
Umformwerkzeuge durch ein gesteuertes, dem eigentiichen radialen Oszillieren der Umformwerkzeuge überlagertes, radiales Öffnen bzw.
Schließen der Werkzeuge, verändert.
Das Ergebnis des Umformprozesses hängt grundsätzlich in entscheidender Weise von korrekt eingestellten Hublagen der Umformwerkzeuge ab. Beim (NOgesteuerten) Einstechrundkneten werden beispielsweise diejenigen Hublagen der Umformwerkzeuge, bei denen die Umformwerkzeuge in einem geschlossenen Zustand der Umformwerkzeuge, dem sogenannten Schließpunkt, mit einem von den eingestellten Hublagen abhängigen Schließdruck aneinander anliegen, als Referenzwert für die Steuerung der Werkstückumformprozesse verwendet.
In der Praxis werden dabei zur Einstellung des Schließpunkts die Hublagen der Umformwerkzeuge bei gleichzeitigem manuellem Antreiben der Umformwerkzeuge schrittweise in Richtung auf die Arbeitsachse der Werkzeugeinheit (sog , Tipp-Betrieb) verstellt, bis die Hublagen der
Umformwerkzeuge derart eingestellt sind, dass ein Bediener aufgrund des für das manuelle Antreiben der Umformwerkzeuge erforderlichen
Kraftaufwands annimmt, dass ein korrekter, d . h. ein für einen
nachfolgenden Werkstückumformungsprozess gewünschter, Schließpunkt eingestellt sei.
Diese Vorgehensweise birgt das Risiko der Einstellung des Schließpunkts mit einem zu hohen Schließdruck, so dass es im Betrieb der
Werkzeugeinheit gegebenenfalls zu Beschädigungen der
Werkzeugmaschine kommen kann .
Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, eine Werkzeugeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Einstellverfahren einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinheit anzugeben, die ein verringertes Risiko von Überbelastungen von Komponenten der Werkzeugeinheit und damit einhergehenden Schäden aufweisen .
Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch eine Werkzeugeinheit mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen . Die das Einstellverfahren betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen,
Nach der Erfindung ist bei der eingangs genannten Werkzeugeinheit eine Messeinrichtung zum Messen eines Parameters vorgesehen, mittels dessen der sich bei den eingestellten Hublagen der U mformwerkzeuge ergebende Schließdruck überprüfbar ist. Dadurch können einerseits die Hublagen der Umformwerkzeuge der Werkzeugeinheit auf einfache und reproduzierbare Weise so eingestellt werden, dass ein definierter
Schließdruck im Schließpunkt der Umformwerkzeuge gegeben bzw.
eingehalten ist. Dadurch ist das Risiko einer Überbelastung der
Komponenten der Werkzeugeinheit und somit deren Beschädigung minimiert. Zudem wird die Einstellung der Werkzeugeinheit erleichtert und kann auch von einem weniger erfahrenen Bediener vorgenommen werden. Darüber hinaus können aufgrund der objektivierten und reproduzierbaren Einstellung des Schließpunkts geringere Toleranzschwankungen der
Umformprodukte realisiert werden, was insbesondere bei der Fertigung hochpräziser Bauteile mit engen Toleranzen von Vorteii ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 11 und eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der Erfindung nach Anspruch 12 ergibt sich aus den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 13.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinheit zur Schließdruckkontrolle
vorgesehen ist, wobei der gemessene Parameter zur Überprüfung des Schließdrucks durch die Steuereinheit, insbesondere in Bezug auf eine Soilbereichs- oder Sollwertvorgabe, verarbeitbar ist. Der damit verbundene Vorteil besteht im Wesentlichen darin, dass das Einstellen der Werkzeugeinheit erleichtert wird. So können Messwerte der Messeinrichtung im einfachsten Fall derart bereitgestellt werden, dass diese beispielsweite von einer Anzeigeeinheit dem Bediener zugänglich gemacht werden können. In diesem Fall ist weiterhin eine Überprüfung des Schließdrucks durch den Benutzer, beispielsweise anhand
entsprechender Tabellen, anhand derer der Bediener dem Messwert einen entsprechenden Schließdruck zuzuordnen vermag, erforderlich. Im vorteilhaften Falle der Bezugnahme auf eine Sollbereichs oder
Sollwertvorgabe können von der Steuereinheit auf einer Auswertung der Messwerte des Parameters beruhende Informationen zur Verfügung gestellt werden. Diese können beispielsweise über eine zu niedere, eine korrekte oder auch eine zu hohe SchließdruckeinsteMung informieren und dem Bediener über eine akustische oder optische Anzeige zugänglich gemacht werden. Dadurch wird die Einstellung der Werkzeugeinheit insgesamt erheblich erleichtert und der Bedienkomfort erhöht. Das Risiko von Fehleinstellungen sowie damit einhergehender Schäden an der Werkzeugeinheit wird zugleich weiter minimiert.
Die Werkzeugeinheit weist vorzugsweise einen über die Steuereinheit anwählbaren Betriebsmodus zur Überprüfung des Schließdrucks auf. Dies bietet den Vorteil, dass die Gefahr von Überbelastungen der
Werkzeugeinheit und damit einhergehenden Schäden reduziert ist. Die Umformwerkzeuge können insbesondere entweder gezielt bis zum
Schließpunkt bewegt und in diesem gehalten werden. Vorzugsweise werden die Umformwerkzeuge jedoch mit einer für eine zuverlässige Messung des Parameters ausreichend geringen Hubzahl angetrieben, wodurch auch während des Antriebs der Umformwerkzeuge auftretende dynamische Effekte, zumindest teilweise, berücksichtigt werden können.
Der Antrieb kann erfindungsgemäß zur Erzeugung einer
Relativdrehbewegung einer Werkzeughalterung und eines die
Werkzeughalterung umgreifenden Außenrings vorgesehen sein, wodurch sich eine besonders robuste und im Betrieb gegenüber Störungen wenig anfällige Bauart der Werkzeugeinheit ergibt,
Die Messeinrichtung ist nach einer bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung zum Messen eines Parameters, mittels dessen ein
Antriebsdrehmoment zum Antrieb der Umformwerkzeuge bestimmbar ist, vorgesehen. Dies ermöglicht einerseits einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau der Messeinrichtung, da keine Mehrzahl von den jeweiligen Umformwerkzeugen jeweils zugeordneten Messaufnehmern erforderlich ist. Zudem erlaubt die Bestimmung des Antriebsdrehmoments eine zuverlässige (über die Umformwerkzeuge summierte) Überprüfung des Schließdrucks der Umformwerkzeuge, da dieser aus dem in die
Umformwerkzeuge eingeleiteten Antriebsdrehmoment des
Werkzeugantriebs resultiert und zu diesem proportional ist. Darüber hinaus können durch die Bestimmung des Antriebsdrehmoments
insbesondere auch Überlastungen des Antriebsstrangs verhindert werden.
Unter konstruktiven Gesichtspunkten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Messeinrichtung zum Messen der Stromaufnahme des
Werkzeugantriebs beim Antrieb der Umformwerkzeuge vorgesehen ist. Der Aufnahmestrom des Werkzeugantriebs ist einerseits mit der
(elektrischen) Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs, andererseits mit dem von dem Werkzeugantrieb aufgebrachten Antriebsdrehmoment eng korreliert und erlaubt daher eine einfache sowie zuverlässige Bestimmung dieser Kennzahlen. Mittels dieser Kennzahlen kann der aus dem
Antriebsdrehmoment des Werkzeugantriebs abgeleitete Schließdruck der Umformwerkzeuge ohne größeren Aufwand bestimmt werden. Eine solche Messeinrichtung ist weiterhin gegenüber den im Betrieb der
Werkzeugeinheit auftretenden Vibrationen weitgehend unempfindlich und bieten aufgrund ihrer freien Verfügbarkeit am Markt, beispielsweise gegenüber anderen aufwändigeren Einrichtungen zum Bestimmen des Antriebsdrehmoments, einen Kostenvorteil.
Im Falle der indirekten Schließdruckbestimmung über die
Leistungsaufnahme des Werkzeugeinheit erfasst die Messeinrichtung vorzugsweise zusätzlich eine an dem Werkzeugantrieb jeweilig anliegende Betriebsspannung, mittels derer die Leistungsaufna hme rechnerisch ermitteibar ist.
Der Schließdruck ist vorzugsweise durch die Steuereinheit anhand einer, vorzugsweise in der Steuereinheit definierten, Kennlinie für den Parameter oder einen mittels des Parameters bestimmten Kennzahl und dem
Schließdruck bestimmbar. Die Kennlinie beschreibt den Zusammenhang zwischen dem gemessenen Parameter oder einem mittels des Parameters bestimmten Kennzahl und dem Schließdruck der Umformwerkzeuge und kann dabei in tabellarischer oder auch in Form einer mathematischen Formel in der Steuereinheit hinterlegt sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind die Einstellmittel als eine Mehrzahl von, vorzugsweise zwischen den Umformwerkzeugen und diesen jeweilig zugeordneten Hämmerstößeln geführten, Einstellkeilen
ausgebildet, die parallel zur Arbeitsachse angeordnet sind, wobei die Einstellkeile zum Einstellen der Hublage der Umformwerkzeuge in
Richtung der Arbeitsachse gegenüber den Umformwerkzeugen
iängsverschiebbar sind . Dadurch wird eine besonders robuste und gegenüber Störeinflüssen unempfindliche Hublagenverstellung, selbst während des Umformprozesses, ermöglicht.
Die Einstellmittel sind nach der Erfindung vorzugsweise gemeinsam verstellbar und hierzu insbesondere mit einem SteMmittel, beispielsweise einer Synchronwelle, verbunden .
Das Risiko einer zu hohen Schließdruckeinstellung wird dadurch weiter minimiert, dass die Einstellmittel mittels der Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Schließdruck steuerbar sind .
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hublagen der
Umformwerkzeuge oder eine mit der Hublage korrelierende
Einstellposltion der Zustellmittel als Referenzwert für die Steuerung der Werkzeugeinheit bei einem nachfolgenden Werkstückumformprozess heranziehbar, denn alle Radialmaße des durch den
Werkstückumformprozess zu fertigenden Produkts sind auf den
Schließpunkt bezogen definiert. Der jeweilige Referenzwert ist dabei vorteilhafterweise automatisch an eine Maschinensteuerung der
Rundknetmaschine überstellbar.
Vorzugsweise ist die Messeinrichtung und/oder die Steuereinrichtung integraler Bestandteil einer Maschinensteuerung einer Rundkneteinheit bzw, ist von dieser umfasst sein kann . Die Werkzeugeinheit kann nach der Erfindung zudem in Abhängigkeit von den an sie gestellten Anforderungen vorzugsweise a ls Außen-, Innen- oder als Doppelläufer, insbesondere als Gegenläufer, ausgebildet sein.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in de r Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen :
Fig . 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugeinheit einer
ausschnittsweise dargestellten Rundknetmaschine;
Fig. 2 eine schematisierte Vorderansicht eines Knetwerks einer der Fig . 1 entsprechenden Werkzeugeinheit mit vier Umform- werkzeugen, die sich in geschlossener Stellung befinden ; und
Fig. 3 eine schematisierte Schnittdarstellung des in der Fig , 2
gezeigten Knetwerks mit einem zwischen den Umformwerkzeugen angeordneten Werkstück.
In der Fig . 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Werkzeugeinheit einer nur ausschnittsweise wiedergegebenen Rundknetmaschine 12 zum
Umformen vorzugsweise Sta ngen- bzw. rohrförmiger Werkstücke gezeigt. Die Werkzeugeinheit 10 weist ein Gehäuse 14 mit einer stirnseitig angeordneten Zuführöffnung 16 für die Zuführung der umzuformenden Werkstücke entlang einer mit bezeichneten Arbeitsachse 18 auf. Das Gehäuse 14 umgibt ein in der Fig . 2 näher wiedergegebenes Knetwerk 20, das eine Mehrzahl von Umformwerkzeugen 22 aufweist, die um die
Arbeitsachse 18 angeordnet sind . Die Umformwerkzeuge 22 sind zusammen mit Hämmerstößeln 24 in radialen Ausnehmungen 26 einer als Knetwerkskopf ausgebildeten Werkzeughaiterung 28 geführt und mittels eines Werkzeugantriebs 30 (Fig. 1) radial zur Arbeitsachse 18 mit einer Hubbewegung antreibbar,
Ein zur Werkzeughaiterung 28 konzentrisch angeordneter Außenring 32 umgreift die Werkzeughaiterung 28 und bildet so mit der
Werkzeughaiterung 28 einen Ringraum 34, in dem a ls Rollen ausgebildete Druckglieder 36 angeordnet sind .
Die Werkzeugeinheit 10 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Außenläufer ausgebildet, d . h, der Außenring 32 ist durch den
Werkzeugantrieb 30 (Fig. 1) gegenüber der Werkzeughaiterung 28 umlaufend antreibbar. Die Hämmerstößel 24 ragen in eine Umlaufbahn der durch die Verdrehung des Außenrings 32 mitbewegten Druckglieder 36 vor und werden bei radialem Fluchten mit einem jeweiligen Druckglied 36, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, durch dieses radial nach innen in Richtung auf die Arbeitsachse 18 bewegt und drücken so die
Umformwerkzeuge 22 intermittierend radial in Richtu ng auf die
Arbeitsachse 18. Die Umformwerkzeuge 22 üben dadurch auf ein entlang der Arbeitsachse 18 zwischen die Umformwerkzeuge 22 eingeführtes Werkstück einen gegeneinander gerichteten Druckimpuls aus, durch den das Werkstück umgeformt wird. Die H ubzahl der angetriebenen
Umformwerkzeuge 22 kann während des Umformprozesses mehrere tausend H übe pro Minute betragen.
Die Werkzeugeinheit 10 weist zum Einstellen der Hublage der
Umformwerkzeuge 22 in radialer Richtung bezogen auf die Arbeitsachse 18 eine Mehrzahl von als Zustellkeilen ausgebildeten Einstellmitteln 38 auf. Mitteis der Einstellmittel 38 sind die Hublagen der Umformwerkzeuge 22 derart einstellbar, dass die Umformwerkzeuge 22 in einem
geschlossenen Zustand der Umformwerkzeuge 22, wie dieser in der Fig , 2 gezeigt ist, dem eingangs erläuterten Schließpunkt, mit einem von der eingestellten Hublage abhängigen Schließdruck aneinander anliegen.
Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, liegen die Umformwerkzeuge im
Schließpunkt einander nicht mit ihren werkstückseitigen Arbeitsflächen, sondern mit ihren einander zugewandten Seitenflächen, den sogenannten Dachflächen, an .
Die Einstellmittel 38 sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Arbeitsachse 18 in Richtung der in der stark schematisierten Darstellung in der Fig . 3 mit 39 bezeichneten Richtungspfeile
längsverschieblich angeordnet. Die Einstell mittel sind dabei, wie dies insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, in an sich bekannter Weise jeweils zwischen einem der Umformwerkzeuge 22 und dem dem
Umformwerkzeug 22 jeweils zugeordneten Hämmerstößel 24 angeordnet und in axialen Ausnehmungen der Werkzeughalterung 28 geführt (nicht gezeigt). Die Einstellmittel 38 sind darüber hinaus jeweils mit ihrem der Einführöffnung 16 abgewandten Ende an einer in der Zeichnung nicht näher wiedergegebenen Synchronwelle angeordnet und durch diese gemeinsam axial verschiebbar.
Die Werkzeugeinheit 10 weist erfindungsgemäß weiterhin eine
Messeinrichtung 40 auf, die zur Bestimmung einer jeweiligen elektrischen Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs 30 einen jeweiligen
Aufnahmestrom des Werkzeugantriebs 30 sowie eine an dem Werkzeugantrieb 30 anliegende Betriebsspannung beim Antrieb des
Außenrings 32 bzw. der Umformwerkzeuge 22 erfasst.
Die Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs 30 ist zu dem aus einem Antriebsdrehmoment des Werkzeugantriebs abgeleiteten Schließdruck der Umformwerkzeuge 22 proportional, so dass der sich bei den eingestellten Hublagen der Umformwerkzeuge 22 ergebende Schließdruck im
Schließpunkt der Umformwerkzeuge 22 durch eine in der Fig. 1 gezeigte Steuereinheit 42 mittels der bestimmten Leistungsaufnahme des
Werkzeugantriebs überprüfen bzw. bestimmen lässt.
Die Steuereinheit 42 überprüft den Schließdruck dabei in Bezug auf einen über die Steuereinheit 42 vorgebbaren Schließdrucksollwert anhand einer jeweiligen in der Steuereinheit 42 definierten Kennlinie, aus der der
Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs 30 und dem Schließdruck hervorgeht. In der Steuereinheit sind
diesbezüglich für verschiedene Umformwerkzeuge 22 bzw. Kombinationen von Hämmerstößein 24 und Umformwerkzeugen 22 jeweilige Kennlinien hinterlegt.
Die Einstellmittel 38 (Fig. 2) sind hinsichtlich ihrer Verschiebung bzw. ihrer Verschiebeposition mittels der Steuereinheit 42 in Abhängigkeit von der Sollwertvorgabe steuerbar.
Zur Überprüfung des Schließdrucks weist die Werkzeugeinheit 10
zusätzlich einen über die Steuereinheit 44 anwählbaren Betriebsmodus der Werkzeugeinrichtung 10 zur Überprüfung des Schließdrucks auf. In diesem Betriebsmodus sind die Umlaufwerkzeuge 22 mit einer gegenüber den für die Umformprozesse verwendeten Hubzahien geringeren Hubzahi antreibbar.
Die in Abhängigkeit von der Sollwertvorgabe des Sch ließdrucks
eingestellten Hublagen der Umformwerkzeuge 22, d . h. die mit den eingestellten Hublage korrelierende axiale Position der Synchronwelle, ist durch die Steuereinheit 42 an eine Maschinensteuerung 44 der
Rundknetmaschine 12 als Referenzwert für die Steuerung der
nachfolgenden Werkstückumformprozesse automatisiert überstellbar, anhand dessen Radialmaße eines zu fertigenden Umformprodukts definiert werden können.
Die Werkzeugeinheit 10 kann im Rahmen der Erfindung in Abhängigkeit von den an sie gestellten Anforderungen auch als Innen- oder als
Doppelläufer, insbesondere alsgegenläufer, ausgebildet sein.
Im Folgenden wird die Überprüfung des Schließdrucks der
Umformwerkzeuge 22 in Abhängigkeit von der Einstellung der Hublagen der Umformwerkzeuge 22 bzw. eines während der Einrichtung einer Werkzeugeinheit 10 nach den Fig . 1 bis 3 kurz skizziert.
Nach Aufrüsten der Werkzeugeinheit 10 mit für den jeweiligen
Umformprozess erforderlichen Umformwerkzeugen 22 wird ein Sollwert des Schließdrucks der Umformwerkzeuge 22 im Schließpunkt der
Umformwerkzeuge 22 bzw. eines mit dem Schließdruck korrelierenden Parameters über die Steuereinheit 42 vorgegeben.
In einem zweiten Schritt wird zur Überprüfung des Schließdrucks ein zur Schließdruckkontrolle vorgesehener Betriebsmodus der Werkzeugeinheit 10 über die Steuereinheit 42 an- bzw. ausgewählt, wodurch der Außenring 32 über den Werkzeugantrieb 30 für die Überprüfung des Schließdrucks in eine relative (langsame) Rotationsbewegung versetzt wird, bei der die Bestimmung der Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs, d. h. die Erfassung der Stromaufnahme sowie der anliegenden Betriebsspannung erfolgen kann und mögliche Risiken einer Überbelastung der
Werkzeugeinheit 10 minimiert sind . Die Hublage der Umformwerkzeuge 22 ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht in Richtung auf die Arbeitsachse 18 zugestellt, d . h. die Umformwerkzeuge 22 befinden sich zu diesem
Zeitpunkt noch nicht in einem geschlossenen Zusta nd.
Die Einstellmittel 38 werden von der Steuereinheit 44 nun über die
Synchronwelle (nicht gezeigt) derart gesteuert, dass die Einstelimittel 38 mittels der Synchronwelle kontinuierlich oder auch schrittweise zur
Verstellung der Hublage der Umformwerkzeuge 22 in Richtung auf die Arbeitsachse 18 verstellt werden . Vorliegend werden die Einstellmittel 38 hierzu in Richtung auf die Einführöffnung 16 des Gehäuses 14 (Fig . 1 ) der Werkzeugeinheit 10 verschoben, wobei der Aufnahmestrom und die Betriebsspannung des Werkzeugantriebs 30 beim gleichzeitigen Verdrehen des Außenrings 32 mittels der Messeinrichtung 40 gemessen und aus diesen Parametern die Leistungsaufnahme des Werkzeugantriebs 30 bestimmt wird .
Zur Überprüfung des Schließdrucks der Umformwerkzeuge 22 wird die aus dem Aufnahmestrom und der Betriebsspannung des Werkzeugantriebs 30 bestimmte Leistungsaufnahme dew Werkzeugantriebs auf Grundlage der in der Steuereinheit 44 definierten Kennlinie mit dem Schließdrucksoliwert vergleichen. Bei Erreichen einer mit dem vorgegebenen
Schließdrucksoliwert korrelierenden Leistungsaufna hme des Werkzeugantriebs 30 wird die Versteilung der Einstellmittel 38 im
Schließpunkt der Umformwerkzeuge und damit die Verstellung der Hublagen der Umformwerkzeuge 22 beendet. Die Einstellposition der Einstelimittel 38 bzw. der Synchronweile bei den so definierten Hublagen der Umformwerkzeuge werden als Referenzwert für die Steuerung von nachfolgenden Werkstückumformprozessen automatisiert an die Maschinensteuerung 44 der Rundknetmaschine 12 überstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugeinheit ( 10) einer Rundknetmaschine ( 12) zum
Umformen vorzugsweise Stangen- oder rohrförmiger Werkstücke, mit einer Mehrzahl von um eine Arbeitsachse (18) angeordneten Umformwerkzeugen (22), die mitteis eines Werkzeugantriebs (30) radial zur Arbeitsachse ( 18) mit einer Hubbewegung antreibbar sind und mit Einstellmitteln (38), mittels derer
Hublagen der Umformwerkzeuge (22) derart einstellbar sind, dass die Umformwerkzeuge (22) in einem geschlossenen Zustand der Umformwerkzeuge (22) mit einem von den eingestellten Hublagen abhängigen Schließdruck aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messeinrichtung (40) zum Messen eines Parameters vorgesehen ist, mittels dessen der sich bei den eingestellten Hublagen der Umformwerkzeuge (22) ergebende Schließdruck überprüfbar ist.
2. Werkzeugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (42) zur Schließdruckkontrolle vorgesehen ist, wobei der gemessene Parameters zur Überprüfung des
Schließdrucks durch die Steuereinheit (42), insbesondere in Bezug auf eine Sollbereichs- oder Soliwertvorgabe, verarbeitbar ist.
3. Werkzeugeinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein über eine Steuereinheit (42) zur Schließdruckkontrolle anwählbarer Betriebsmodus der
Werkzeugeinheit ( 10) zur Überprüfung des Schließdrucks vorgesehen ist.
4. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugantrieb (30) zur Erzeugung einer Relativdrehbewegung einer Werkzeughalterung (28) und eines die Werkzeughalterung (28) umgreifenden Außenrings (32) vorgesehen ist.
5. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) zum Messen eines Parameters vorgesehen ist, mittels dessen ein Antriebsdrehmoment zum Antrieb der Umformwerkzeuge (22) bestimmbar ist.
6. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (40) zum Messen einer Stromaufnahme des Werkzeugantriebs (30) beim Antrieb der Umformwerkzeuge (22) vorgesehen ist.
7. Werkzeugeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließdruck durch die Steuereinheit (42) anhand einer, vorzugsweise in der Steuereinheit (42) definierten Kennlinie für den gemessenen Parameter oder einer aus dem Parameter bestimmten Kennzahl des Werkzeugantriebs und dem Schließdruck bestimmbar ist.
8. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelimittel (38) als eine Mehrzahl von, vorzugsweise zwischen den Umformwerkzeugen (22) und diesen jeweils zugeordneten Hämmerstößeln (24) geführten, Einstellkeilen ausgebildet sind, die parallel zur
Arbeitsachse ( 18) angeordnet sind, wobei die Einsteilkeile zum Einstellen der Hublagen der Umformwerkzeuge (22) in Richtung auf die Arbeitsachse ( 18) gegenüber den Umformwerkzeugen (22) längsverschiebbar sind .
9. Werkzeugeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel (38) mittels der
Steuereinheit (42) in Abhängigkeit von dem Schließdruck steuerbar sind .
10. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hublage der
Umformwerkzeuge (22) oder eine mit der H ublage korrelierende Verstellposition der Einstellmittel (38) als Referenzwert für die Steuerung von Werkstückumformprozessen heranziehbar ist.
11. Werkzeugeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit ( 10) als Außen-, Innen- oder als Doppelläufer, insbesondere als
Gegenläufer, ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Einstellen einer Werkzeugeinheät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein sich aus der eingestellten Hublage der Umformwerkzeuge ( 10) in deren Schließpunkt ergebender Schließdruck mittels einer
Meßeinrichtung (40) überprüft wird .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiießdruck während des Antreibens der Umformwerkzeuge und gleichzeitigem Verstellen der Hublagen der
Umformwerkzeuge überprüft wird .
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