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Anlage zum Herstellen von Kerben in den Rillen der in Walzgerüsten zur Bearbeitung von Betonstahl verwendeten
Walzen nach der Elektro-Funkenmethode
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Herstellen von Kerben in den Rillen der in Walzge- rüsten zur Bearbeitung von Betonstahl verwendeten Walzen nach der Elektro-Funkenmethode, bei welcher
Flachelektroden vorgesehen sind und die zwischen diesen und der zu bearbeitenden Walze gebildete Funkenstrecke der Einwirkung einer Flüssigkeit ausgesetzt ist, wobei die zu bearbeitende Walze im mechanischen Teil der Anlage eingespannt ist, der auch eine Einrichtung zum Heben und Senken der Elek troden enthält.
Der sogenannte Nockenstahl hat bekanntlich die besten Eigenschaften von allen Sorten der Betonstähle. Die Erzeugung dieses Stahls ist jedoch ausserordentlich schwierig, da zu diesem Zweck Walzen mit besonders profilierter Rillenoberfläche verwendet werden müssen. Mit Rücksicht darauf, dass die Walzen auseinem Material, dessen Rockwell-Härte ungefähr 52 beträgt, verfertigt werden müssen und das Rillenprofil einen kleinen Durchmesser hat, wobei die Kerben unter einem gewissen Winkel zu der Walzenachse hergestellt werden müssen, erwies sich das spanabhebende Verfahren - nämlich das Fräsen - als unbefriedigend, da die Lebensdauer des Fräsers, dessen Durchmesser nur 10 - 15 mm beträgt, sehr begrenzt ist.
Auch das bisher übliche Elektrofunken-Verfahren zur Herstellung der Kerben ist in diesem Falle mit beträchtlichen Nachteilen behaftet, die hauptsächlich darin bestehen, dass zur genügenden Werkstoffabnahme die Spannung bis auf 500 V erhöht werden muss. Der gesamte zur Bearbeitung bestimmte Gegenstand muss dabei in eine Flüssigkeit eingetaucht werden, wobei mit Rücksicht auf die Höhe der benützten Spannung diese Flüssigkeit die Eigenschaften eines Dielektrikums aufweisen muss. Der resultierende Effekt wird jedoch beträchtlich verschlechtert durch übermässigen Abbrand der Elektroden, deren Austausch den ganzen Vorgang verlangsamt und ausserdem noch die gewünschte geometrische Form der Kerbe ungünstig beeinflusst.
Auch die durch die erforderliche relativ hohe Spannung stark gesteigerte Gefahr bei Unfällen durch den elektrischen Strom muss in diesem Falle in Betracht gezogen werden.
Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die die vorstehend aufgezeigten Nachteile vermeidet und überdies eine vollständige Automatisierung des Bearbeitungsvorganges ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens ein Vibrator vorgesehen ist, der den mit einer Stromquelle von relativ niedriger Spannung, maximal 50 V, verbundenen Elektroden eine schwingende Bewegung in Vorschubrichtung der Elektroden erteilt, und dass an der Stirnfläche einer von einem Motor über ein Getriebe angetriebenen Welle für den Vorschub der zu bearbeitenden Walze ein Exzenter angeordnet ist, welcher einen Stift zur Betätigung eines Umschaltkontaktes trägt, der mittels elektrischer Schaltvorrichtungen, wie Anlass-, Sekunden- und Minuten-Schaltvorrichtung sowie Schaltvorrichtung für die Drehung der Walze, die einzelnen Arbeitszyklen steuert,
wobei an dem Exzenter eine Klinke exzentrisch und drehbar gelagert ist, deren Daumen in eine gezahnte Mitnehmerplatte eingreift, die einerseits mit einem Mitnehmer der zu bearbeitenden Walze verbunden ist und anderseits einen Ausschaltstift trägt.
Die Grundschaltung des Funkenstrecken-Stromkreises der erfindungsgemässen Anlage beruht auf RCNetzwerken, wobei die Elektronenhalter über ein RC-Glied mit dem negativen Pol und die zu bearbei-
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tende Walze mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden sind. Die derart geschaffene Fun- kenstrecke wird mit Flüssigkeit bespült, wobei-zum Unterschied von dem sogenannten Hochspannungs- verfahren - zu diesem Zweck gewöhnliches, je nach Bedarf mit der Beimischung eines Korrosionsschutz- mittels etwas angereichertes Nutzwasser verwendet werden kann. Das Wasser genügt diesem Zweck darum, weil die Anlage mit Niederspannung gespeist wird, wobei ein weiterer Vorteil darin besteht, dass die be- arbeiteten Walzen nicht in die Flüssigkeit eingetaucht werden müssen und auch die Unfallgefahr praktisch beseitigt ist.
Das Prinzip und die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anlage ist in den Fig. 1 - 4 der Zeichnun- gen schematisch dargestellt.
Dabei zeigt Fig. 1 einen Teil der Walze mit einer Rille, die mit einigen Kerben versehen ist, wo- bei die Kerben mit der Walzenachse den Winkel oc bilden. Es wird vorausgesetzt, dass die Walze samt
Rillen auf an sich bekannte Art, nämlich durch Drehen hergestellt wurde. Die ganze erfindungsgemässe
Anlage mit allen elektrischen Schaltvorrichtungen ist in Fig. 2 schematisch veranschaulicht. Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den Bewegungsmechanismus und Fig. 4 stellt schematisch den Funkenkopf mit dem
Servomotor, Support, Vibrator und Elektroden dar.
Wie Fig. 2 zeigt ; besteht die ganze Anlage aus zwei Teilen, nämlich aus dem mechanischen Teil und aus den elektrischen Stromkreisen.
Der mechanische Teil enthält vor allem die Spannvorrichtung, mit welcher die Walzen derart eingespannt werden, dass sie in der Maschine drehbar gelagert sind.
Zur Spannvorrichtung gehört der Schrittmechanismus, der bei der Bearbeitung zum Drehen der Wal- ze um den erforderlichen Kerbenabstand dient. Der Mechanismus besteht aus dem Elektromotor 1, wel- cher über den Getriebekasten 2, den Exzenter 3 mit der Klinke 4, die Mitnehmerplatte 6 und den Mitnehmer 7 die Walze 8 in Drehung versetzt. Die Drehung kommt derart zustande, dass die Drehbewegung des Exzenters 3 in eine Translationsbewegung der in die Zähne der Mitnehmerplatte 6 eingreifenden Klinke 4 umgewandelt wird, wobei die Platte 6 bei jedem Schritt der Klinke 4 um eine Zahnteilung gedreht wird. Die Exzentrizität der Klinke 4 ist etwas kleiner als die Zahnteilung der Mitnehmerplatte 6. Der Exzenter 3 ist mit dem Stift 5 versehen, welcher den Umschaltkontakt 9 betätigt und so die erforderliche Abwicklung der Arbeitszyklen sicherstellt.
Die Mitnehmerplatte 6 trägt den Stift 10, der beim Beginn und bei der Einstellung des Funken-Zyklus den Kontakt 11 schliesst, was in der nachfolgenden Beschreibung noch ausführlicher erklärt wird.
Zum mechanischen Teil gehört noch die Spülvorrichtung, welche die Zufuhr und die Zerstäubung des Wasserstromes auf die einzelnen Funkenstrecken besorgt. Die Spülvorrichtung besteht aus der Zentralpumpe 12, der Flüssigkeitsleitung 31 und den Spritzdüsen 13.
Zur Herstellung der Kerben dienen die Funken-Köpfe 14, die schematisch in Fig. 4 gezeigt sind. Sie besorgen die Bewegung der Halter mit den Elektroden (Werkzeugen) 15. Die Köpfe bestehen aus dem Support 16, welcher den Vibrator 17 und den Spannkopf 18 trägt. Der Spannkopf dient zur Befestigung des Halters mit den Elektroden 15. Der Vibrator 17 arbeitet nach dem Prinzip eines mit Wechselstrom ge- speisten Elektromagneten. Seine schwingende Bewegung, deren Amplitude mechanisch eingestellt werden kann, wird auf die Elektroden 15 übertragen. Die Bewegung des Supports 16 ist vom Servomotor 19 abgeleitet, u. zw. mittels des Zahngetriebes 20 und des Schraubengetriebes 21.
Der elektrische Teil der erfindungsgemässen Anlage besteht aus der Gleichstromquelle 22 und aus den verschiedenen Betätigungs- und Steuervorrichtungen.
Die Gleichstromquelle 22 (Fig. 2) speist die RC-Glieder für die Funkenbearbeitung. Sie ist derart eingerichtet, dass jedem Funkenkopf ein eigener Kreis zugeordnet ist.
Die Betätigungs- und Steuerungsvorrichtungen ermöglichen die Anlagein Gang zu setzen, wobei sie zugleich die richtige Aufeinanderfolge der einzelnen Vorgänge gewährleisten. Sie bestehen aus der Schalt- vorrichtung 23, aus der Anlass-Schaltvorrichtung 24 zum Anlassen der Automatik, aus der Sekunden-Schaltvorrichtung 25 und Minuten-Schaltvorrichtung 26 und schliesslich aus den automatischen Reglern 28, die den Gegenstand der tschechoslowakischen Patentschrift Nr. 98583 bilden. Zu den Betätigungsvorrichtungen gehört weiters die Schaltvorrichtung 27 für die Drehung der Walze, die Schaltvorrichtung 29 für den Aufwärts-und Abwärts-Schnellvorschub der Elektroden und schliesslich die Signal vorrichtung 30.
Die erfindungsgemässe Anlage arbeitet wie folgt :
Vor Beginn des Funkenprozesses wird die zu bearbeitende Walze 8 in die Spannvorrichtung des mechanischen Teils eingespannt und die Elektroden in den Haltern der einzelnen Köpfe werden in die richtige Lage mit Rücksicht auf die Rillen der Walze und den richtigen Winkel a in bezug auf die Walzenachse eingestellt.
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Durch Betätigung eines nicht dargestellten Druckknopfes in der Speiseleitung 33 wird die Anlage an das elektrische Verteilungsnetz angeschlossen und die Schaltvorrichtung 23 wird eingeschaltet. Darauf wird die Walze in die Ausgangsstellung gebracht, was durch die Schaltvorrichtung 27 geschieht, die den Elektromotor 1 speist, In der Ausgangsstellung schliesst der Stift 10 den Kontakt 11, wodurch die Stromzu- fuhr zu der Schaltvorrichtung 23 und zu den RC-Arbeitskreisen unterbrochen wird. In dieser Stellung kann man mit dem Bearbeitungsvorgang beginnen. Die Signalvorrichtung 30 meldet die Ausgangslage entweder optisch oder akustisch.
Der Funken-Zyklus beginnt in dem Augenblick, in welchem die Anlassvorrichtung 24 eingeschaltet wird. Zuerst wird die auf dem Prinzip eines Zeitrelais arbeitende Sekunden-Schaltvorrichtung 25 in Tä- tigkeit gesetzt. An die Servomotoren 19 in den Köpfen 14 wird aus den Reglern 28 die Spannung für die
Aufwärtsbewegung der Halter 15 gelegt. Nach der für die Aufwärtsbewegung der Elektroden nötigen Zeit- spanne schaltet die Sekunden-Schaltvorrichtung 25 die Spannung an den Motor 1, der-wie schon oben erklärt-die aus dem Getriebekasten 2, dem Exzenter 3 mit der Klinke 4 und der Mitnehmerplatte 6 be- stehenden Getriebe in Bewegung setzt, wodurch der Mitnehmer 7 und somit auch die Walze 8 in Drehung gesetzt werden, die so lange vor sich geht, bis der Stift 5 (Fig. 2 und 3) den Kontakt 9 (Fig. 2 und 3) um- schaltet.
Dadurch wird die Stromzufuhr zum Elektromotor 1 unterbrochen, und die Schaltvorrichtung 29, welche die Aufwärtsbewegung der Elektrodenhalter steuert, wird abgeschaltet. Zugleich wird die Gleich- stromquelle 22 für die Speisung der Funken-RC-Kreise der einzelnen Köpfe 14 und die Minuten-Schalt- vorrichtung 26 an die Spannung gelegt, wobei die Schaltvorrichtung 26 die Dauer des Funken-Prozesses zur Herstellung einer Gruppe von Kerben bestimmt. Zugleich sind auch die automatischen Regler 28 in
Tätigkeit. Diese Regler steuern die Bewegung der Elektrodenhalter 15 in den einzelnen Köpfen 14 in be- zug auf die Spannung und den Strom in den Funkenstrecken. Die Regler halten die Elektroden in einer
Lage, in welcher die Spannung und der Strom den eingestellten Werten entspricht, so dass das Ausfunken der ersten Gruppe von Kerben vor sich gehen kann.
Durch Änderung des Widerstandes R kann die Grösse des Arbeitsstromes unabhängig für jeden Funkenkreis eingestellt werden. Die Tiefe der ausgefunkten Kerben ist durch die Grösse des Arbeitsstroms und die Dauer des Funkenprozesses bestimmt. Die Dauer des Prozesses ist mittels der Minuten-Schaltvorrichtung 26 einstellbar. Nach der eingestellten Zeitspanne wird die Sekunden-Schaltvorrichtung 25 in Gang gesetzt, die Funken-Köpfe 14 bewegen sich aufwärts und der ganze Zyklus wiederholt sich. Die Gleichstromquelle 22 und die wasserpumpe werden in den Intervallen zwischen einzelnen Zyklen nicht ausgeschaltet.
Nachdem das Ausfunken der ersten Serie von Kerben vollendet ist, wird die Walze 8 in die nächste Lage gedreht, wonach die nachfolgende Gruppe von Kerben hergestellt wird. Der ganze Vorgang wiederholt sich so lange, bis die Walze wieder in ihrer Ausgangslage angelangt ist. In dieser Lage schliesst der Stift 10 - wie schon oben erwähnt wurde-den Kontakt 11, wodurch die Schaltvorrichtung 23 den Strom zu den Funkenkreisen unterbricht und die Walze 8 stillgesetzt wird. Dieser Zustand wird mittels der Vorrichtung 30 optisch oder akustisch signalisiert.
Die erfindungsgemässe Anlage wurde im Betrieb geprüft und es hat sich gezeigt, dass sie allen Anforderungen restlos entspricht.
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