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Vorrichtung zum raschen Widerstandserhitzen von stabförmigen
Werkstücken wechselnder Länge, insbesondere von Knüppeln u. ähnl. Halbzeug aus Stahl
Das Stammpatent betrifft eine Vorrichtung, bei der das zu erhitzende Werkstück zwischen zwei Ambosselektroden festgeklemmt wird, die durch Kolbenkaft beweglichsind, wobei die eine Elektrode gegen eine Feder verschiebbar ist, hingegen die andere Elektrode durch Kolbenkraft an das Werkstück anpressbar und durch ein nachfahrbares Widerlager an die Länge des Werkstückes anpassbar ist, und im Verschiebeweg der einen, gegen eine Feder verschiebbaren Elektrode ein Schaltorgan angeordnet ist, durch dessen Ansprechen eine manschettenartige Vorrichtung zum Festbremsen der. andern Elektrode wirksam wird, die zugleich der Stromzuführung derselben Elektrode dient.
Gemäss der Erfindung wird nun die Vorrichtung nach dem Stammpatent derart abgeändert, dass sie für die Erhitzung besonders langer Werkstücke (Stäbe), bei denen bei der Druckeinwirkung der Ambosselektroden die Gefahr eines Ausknicken bestünde, verwendet werden kann, wobei insbesondere an die Erhitzung von warm zu verformendén Stäben über 2 m Länge gedacht ist. Zu diesem Zwecke sieht die Erfindung eine Abänderung dahingehend vor, dass an den Enden des zu erhitzenden Stabes je eine, die dazwischenliegende Länge des Stabes unter eine Zugkraft setzende und die beiden daran anschliessenden Enden des Stabes an die Ambosselektroden drückende Spannvorrichtung vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemässen Erhitzungsvorrichtung ist also das Ausknicken des Stabes dadurch vermieden, dass der Stab fast in seiner gesamten Länge unter Zugkraft gesetzt wird, wobei das unter Druckkraft der Ambosselektrode stehende Jtabende so kurz bemessen ist, dass es nicht ausknicken kann. Man könnte dabei den Strom auch über die Spannvorrichtung an das Werkstück übertragen, jedoch eignet sich diese aus verschiedenen Gründen nur schwerlich dazu.
In zweckmässiger Ausgestaltung kann die Spannvorrichtung Spannbacken besitzen, die in einem Spann-
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die Spannbacken während des Spannens unter der Wirkung einer Fremdkraft, die von einem aus Kolben und Zylinder bestehenden Betätigungsorgan herrühren kann. Die Keilführung im Selbstlösesinn erleichtert das Lösen des Werkstückes und ist beim Festspannen unempfindlich hinsichtlich der Einheitlichkeit der Werkstück-bzw. Stabkaliber.
In weiterer zweckmässiger Ausführung kann der Spannbackenträger mit einem Zylinder verbunden sein, dessen Kolben an dem mit den Spannbacken verbundenen Zylinder abgestützt ist, wobei der Spannbackenträger gegenüber der Ambosse1ektrode, die ebenfalls mit dem erstgenannten Zylinder verbunden ist, gegen eine Rückstellkraft verschiebbar ist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Ambosselektroden erst nach dem Festspannen der Stabenden unter Überwindung der Rilckstellkraft gegen die Stabenden an gepresst werden J) ie Rückstellkraft wird dabei vorteilhafterweise durch die Spannkraft einer im Kraftweg zwischen den verschiebbaren Teilen angeordneten Feder erzeugt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Ausgestaltung ferner zweckmässig so getroffen, dass die beiden vorerwähnten Zylinder teleskopartig hintereinander angeordnet sind.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand der Zeichnung noch näher erläutert.
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1In Fig. l ist die Abstützung des Werkstückes und einzelner Teile der Vorrichtung vernachlässigt. Desgleichen sind die Teile, die den Erhitzungsstrom vom Transformator an die Vorrichtung leiten, nicht gezeichnet. Die beiden Stellen, bei denen der Erhitzungsstrom eintritt bzw. austritt, sind durch Pfeile P angedeutet.
Ein Werkstück 1 ist mit beiden Enden in die, je eine Elektrode und eine Spannvorrichtung besitzenden Einheiten 2 und 3 eingeführt und mit den Stirnflächen gegen die Stirnflächen von Arnbosse1ektroden 4 gedrückt. An den Enden la des Werkstückes L greifen Spannvorrichtungen 5 an. Die beiden Einheiten sind in einigen Teilen unterschiedlich, wie weiter unten beschrieben ist. Die Spannvorrichtungen 5 bestehen aus Spannbacken 6, die in einem Spannbackenträger (Spannbackengehäuse) 7 im Selbstlösesinn geführt sind. Unter Selbstlösesinn ist hier verstanden, dass beim Aufhören derjenigen Kraft, die die Spannbacken in das Spannbackengehäuse hineinschiebt, zugleich mit dem Werkstück auch die Spannbacken aus dem Spannbackengehäuse herausgehoben werden.
Die Spannbacken sind mit Ansätzen 8 versehen, die an einer Traverse 9 anliegen. An der Traverse ist aussen ein Paar Zugstangen 10 befestigt, deren anderes Ende an einer zweiten Traverse 11 befestigt ist. Das Spannbackengehäuse 7 ist mittels Armen 12 mit einem Tragring 13 verbunden, der an den besagten Zugstangen 10 geführt ist und innen auf einem Elektrodenhalter 14 gleiten kann. Der Elektrodenhalter ist im Bereich der Elektrode 4 mit einem Flansch 15 und am entgegengesetzten Ende mit einem Flansch 16 versehen. Am Flansch 16 liegen, über den Umfang verteilt, eine Anzahl Schraubendruckfedern 17 an, die auf den Tragring 13 eine Rückstellkraft ausüben.
Der Elektrodenhalter geht in ein aus einem Zylinder 18 und einem Kolben 19 bestehendes Betätigungsorgan 20 über, wobei der Kolben an einer Kolbenstange 21 sitzt, die einen Zylinderdeckel 22 durchdringt. Die Kolbenstange ist am andern Ende an der besagten Traverse 11 befestigt.
Das Betätigungsorgan ist bei der Einheit 2 mit einer der Stromzufuhr und zugleich als Bremsmuffe dienenden Kontaktmuffe 23 versehen, während die andere Einheit 3 mit einem Ansatz 24 versehen ist, an dem ein flexibles Leiterstück angeschlossen werden kann. Die Einheit 2 ist mit einem Antriebszylinder 25 ausgestattet, in dem ein Kolben 26 spielt, dessen Kolbenstange 27 einen Zylinderdeckel 28 durchdringt und am andern Ende an einem Ständer 29 befestigt ist.
Die andere Einheit 3 ist an der raverse 11 mit einer Öse 30 versehen, an der eine Schraubenzugfeder 31 befestigt ist. Die Feder ist am andern Ende in eine Öse 32 eingehakt, die an einem Ständer 33 befestigt ist. Der Ständer 33 besitzt ferner einen Arm 34, der in der schematischen Darstellung einen Schaltkontakt 35 besitzt. Ein mit dem vorgenannten Schaltkontakt in Berührung befindlicher Kontakt 36 sitzt auf dem Ende eines an der Traverse 11 befestigten Armes 37. Die Vorrichtung zeigt den Spannzustand an, so dass im entspannten Zustand der Schaltkontakt 36 die punktiert gezeichnete Stellung einnimmt. In jenem entspannten Zustand liegt die Traverse 11 am Ende des Armes 34 derart an, dass eine weitere Entspannung der Feder dadurch behindert wird.
Zum Inbetriebsetzen der Vorrichtung wird das Werkstück 1 zwischen den beiden Einheiten 2 und 3 eingelegt. Die Einheit 2 ist dazu ganz nach links derart verschoben, dass der Kolben 26 sich am inneren Ende des Antriebszylinders 25 befindet. Es wird nunmehr Druckluft oder eine hydraulische Flüssigkeit in den Zylinderraum 38 eingeleitet, wodurch sich die Einheit 2 über das Ende des Werkstückes schiebt und die Stirnfläche des Werkstückes mit der Elektrode 4 zur Berührung bringt. Die Einheit 2 verschiebt sich unter Mitnahme des Werkstückes 1 dann derart weiter, dass das Werkstück auch mit der Elektrode 4 der andern Einheit 3 zur Berührung kommt.
Da die andere Einheit am Arm 34 anliegt und dem Verschiebedruck nicht nachgeben kann, wächst der Druck im Zylinderraum 38 an, worauf ein Kontaltmanometer anspricht und veranlasst, dass der Zylinderraum 38 drucklos und die Verschiebekraft hiedurch Null wird. Ferner veranlasst das Kontaktmanometer, dass das Druckmittel in den Zylinderraum 39 der Betätigungsorgane 20 hineingeleitet wird. Hiedurch verschiebt sich, da die Elektroden durch das Werkstück in der Verschiebebewegung
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einschliesslich. derne, dass die Spannbacken in das Spannbackengehäuse 7 hineingeführt werden. Die Spannbacken nShern sich dadurch dem Werkstück und klemmen dasselbe zwischen sich fest.
Unter "relativ" ist hier verstanden, dass bei der Einheit 3, bei der die Traverse 11 an dem festen Arm 34 anliegt, die Teile 11, 10, 9 und 6 ruhen, während die Teile 18. 16, 17, 13, 12 und 7 nach links verschoben werden. Das Werkstück wird dadurch um die gleiche Verschiebestrecke nach links verschoben, wodurch dasselbe auch die gesamte Einheit 2 nach links verschiebt. Der Zylinderraum38 ist dabei drucklos, setzt also der Verschiebung keinen Widerstand entgegen. Zugleich mit der Gesamtverschiebung findet in der Einheit 2 die entsprechende Relativbewegung statt. Dort sind die Teile 11, 10 und 9 nichtgehemmt,
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so dass sich die Spannbacken, dem Werkstück 1 vorauseilend, in das Spannbackengehäuse 7 hineinschieben können.
Die Verschiebestrecke des Zylinders 15 ist also gleich der Summe der Verschiebestrecken der beiden Zylinder 18. In den Enden des Werkstückes, das zwischen den Spannbacken und den Stirnflächen der Elektroden 4 liegt, entsteht hiebei eine Druckkraft, die als die für die Überleitung des Erhitzungstromes erforderliche Anpresskraft der Elektrode dient und die als Reaktionskraft genau so gross wie die von dem Kolben 19 ausgeübte Kraft ist. Der Spannvorgang ist nunmehr beendet. Die Federn 17 sind dabei entsprechend der Kraft des jeweiligen Kolbens 19 etwas zusammengedrückt, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Zweck der Federn 17 wird weiter unten beschrieben.
Durch den infolge des Anpressdruckes der Elektroden im Zylinderraum 39 auftretenden Druckanstieg der Flüssigkeit oder der Druckluft spricht ein anderes Kontaktmanometer an, durch das das Druckmittel in den Zylinderraum 40 des Antriebszylinders 25 eingeleitet wird. Hiedurch tritt in dem aus den Einheiten 2 und 3 und dem Werkstück l durch die Festspannung bestehenden festen System eine durchgehende Zugkraft auf, so dass sich die Feder 31längt. Infolge der Längung wandert der Schaltkontakt 36 so weit nach links, bis er mit dem Schaltkontakt 25 zur Berührung kommt.
Ein hiedurch geschlossener Stromkreis veranlasst, dass die Kontaktmuffe 23, die gegenüber dem Fundament unverschiebbar ist und die bis jetzt keine Berührung mit dem Aussenmantel des Betätigungsorganes 20 hatte, geschlossen wird und sich dabei fest auf den besagten Aussenmantel aufpresst. Das gesamte System beendet damit die Verschiebebewegung, obwohl der Druck im Zylinderraum 40 bestehen bleibt. Zugleich betätigt der Schaltkontakt 36 ein Relais, das nach Ablauf einer Verzögerung den Transformator und damit den Erhitzungsstrom eingeschaltet. Die zu Beginn und während der Erhitzung an der Stirnfläche des. Werkstückes abbrennende Länge wird unter Mitwirkung der bereits erwähnten Federn 17 ausgeglichen.
Die unter dem Druck der Kolben 19 stehenden Zylinder 18 folgen den um ein Geringes abbrennenden Stirnflächen des Werkstückes nach, wodurch sich die Federn 17 etwas mehr zusammendrücken. Auch hier sind wegen dem jetzt durch die Kontaktmuffe 23 blockierten Zylinder 18 der Einheit 2 die Relativbewegungen zu beachten. Ausserdem spannt sich die Zugfeder 31 entsprechend dem Abbrand der Stirnflächen des Werkstückes. Die Zugfeder 31 dient ferner dazu, die thermische Ausdehnung des Werkstückes auszugleichen.
Die Zeichnung zeigt die Vorrichtung während der Erhitzung, d. h. der Tragring 13 befindet sich in einem geringen Abstand von dem Flansch 15. Nach der Erhitzung wird über ein nichtgezeichnetes Pyrometer der Zylinderraum 39 drucklos gemacht und die Kontaktmuffe 23 aus dem Festklemmzustand gelöst.
Da der Druck im Zylinderraum 40 noch besteht, verschiebt sich die Einheit 2 in die äussere Totstellung und gibt damit das Werkstück frei. Die Einheit 3 verschiebt sich in die punktiert angedeutete Totstellung.
Zugleich entspannen sich die Federn 17, so dass der Tragring 13 mit dem Flansch 15 in Berührung kommt.
Dadurch, dass zugleich mit den andern Umschaltvorgängen der Zylinderraum 41 des Betätigungsorganes 20 unter Druck gesetzt wird, werden die Spannbacken 6 aus dem Spannbackengehäuse 7 so weit herausgezogen, dass sie das Heraustreten des Werkstückes nicht mehr behindern.
In Fig. 2 ist die. Einheit 2 in angenähert wirklicher Ausführung dargestellt. Hinsichtlich der wirklichen Ausführung wird noch bemerkt, dass die Schaltkontakte 35 und 36 durch einen Schalter verwirklicht werden, der gegen einen einstellbaren Anschlag anfährt. Die Einstellbarkeit ist wesentlich, um je nach der Art des zu erhitzenden Werkstückes die Zugkraft, die dasselbe während des Erhitzens überträgt, verändern zu können.
In Fig. 2 sind die Spannbacken 6 in keilförmig zueinander verlaufenden Nuten 50 geführt. Die Ansätze 8 der Spannbacken sind an deren Enden abgewinkelt. Sie greifen in eine Ringnut 51 der Traverse 9 ein. Da die Spannbacken bei einer Verschiebung in Richtung der Werkstückachse auch eine Querbewegung zum Werkstück ausführen, ist die Ringnut entsprechend tief. Die rückwärtige Begrenzung der Ringnut ist verhältnismässig dick, da sie die Spannkraft auf die Spannbacken überträgt, während die vorderseitige Begrenzung der Ringnut dünn sein kann, weil sie nur die Rückzugskraft zu übertragen hat. Die Zugstangen 10 sind mit Muttern 52 an den Traversen 9 und 11 befestigt.
Die Befestigungsstelle der Traverse 9 ist in der Zeichnung durch dicke Striche in dem Sinne gekennzeichnet, dass die Zugstange 10 und deren Mutter durch Isoliermaterial metallisch von der Traverse 9 getrennt sind. Die Spannbacken sollen keinen Strom übertragen. Aus dem gleichen Grund sind die Arme 12 des Spannbackenträgers isoliert an dem Tragring 13 angeschraubt.
Der Tragring 13 ist mit Führungsbüchsen 53 versehen und an einer Tragvorrichtung 54 aufgehängt, die am Flansch 55 eines im Querschnitt T-förmigen Auslegers 56 des Ständers 29 mittels Laufrollen 57 verfahrbar ist. Der in Fig. 1 als Flansch bezeichnete Teil 15 ist in Fig. 2 ein in eine Ringnut des Elektrodenhalters 14 federnd einschnappender Ring. Der Elektrodenhalter 14 ist zum Zwecke des Durchflusses von Kühlwasser hohl. Der Hohlraum wird an einer Seite durch die Elektrode 4 begrenzt, die in dem Beispiel
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konisch ist.
Zwischen der Elektrode 4 und dem Spannbackengehäuse 7 befindet sich ein ringförmig gebo- genes, mit Spritzdüsen versehenes Wasserrohr 58, wobei die Spritzdüsen derart gerichtet sind, dass sowohl die Elektrodenstirnflächen als auch der Mantel des Werkstückendes mit Wasser besprüht werden. Der Elektrodenhalter ist in einen Schaft 59 hineingeschraubt, auf dem die Kontaktmuffe 23 sitzt. Der Schaft 59 ist an dem entgegengesetzten Ende als Zylinder 18 desBetätigungsorganes 20 ausgebildet und in einer Bohrung eines Teiles 60 geführt, der einstückig die Traverse 11 und den Antriebszylinder 25 vereinigt. Der Boden 61 des Teiles 60 ist von der Kolbenstange 21 durchdrungen. Das Ende der Kolbenstange ist mit einer Befestigungsmutter 62 versehen.
Der Mantel des Zylinders 25 bzw. dessen Verlängerung ist zwischen Laufrollen 63 geführt, deren Achsen 64 am Ständer 29 befestigt sind. Die Kolbenstange 27 ist im Boden einer Haube 65 mittels Muttern 66 befestigt. Die Haube ist mit einem Flansch 67 an der Rückwand 68 des Ständers angeschraubt. Die beiden Kolbenstangen 21 und 27 besitzen je ein Paar Bohrungen, die in die beiden durch die Kolben abgeteilten Zylinderräume 39,41 bzw. 38, 40 münden. An den Bohrungen sind die Anschlussschläuche 69 bzw. 70 befestigt. Der Ständer 29 ist verfahrbar. Er ist dazu mit Laufrollen 71 versehen, die auf Schienen 72 ruhen.
Die übrigen in Fig. 2 aufscheinenden Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile wie in Fig. 1.
Es sei hier noch betont, dass in allen Fällen, in denen zur Erfüllung der erfindungsgemässen Einzelfunktionen Zylinder und Kolben zusammenwirken, diese beiden Elemente jeweils auch gegenseitig vertauscht sein können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum raschen Widerstandserhitzen von stabförmigen Werkstücken wechselnder Länge, insbesondere von Knüppeln und ähnlichem Halbzeug aus Stahl, zwischen zwei Ambosselektroden, die durch Kolbenkraft beweglich sind, wobei die eine Elektrode gegen eine Feder verschiebbar, hingegen die andere Elektrode durch Kolbenkraft an das Werkstück anpressbar ist, nach der Patentschrift Nr.
203531, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erhitzung besonders langer Stäbe (1), bei denen bei der Druckeinwirkung der Ambosselektroden (4) die Gefahr eines Ausknickens besteht, insbesondere zur Erhitzung von warm zu verformenden Stäben über 2 m Länge, an den Enden (la) des Stabes mit je einer die dazwischenliegende Länge des Stabes unter eine Zugkraft setzenden und die beiden daran anschliessenden Enden des Stabes an die Ambosselektroden drückende Spannvorrichtung (5) versehen ist.