DD149568A5

DD149568A5 - Verfahren zur volumetrischen aufteilung von zu foerderndem stabfoermigem material

Info

Publication number: DD149568A5
Application number: DD80219875A
Authority: DD
Inventors: Joachim Wepner; Kurt Wengenroth; Jochen Zuehlke
Original assignee: Peddinghaus Rolf
Priority date: 1979-03-23
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1981-07-15
Also published as: FR2451792B1; ES489827A0; US4339972A; IT8020821A0; GB2045936B; GB2045936A; BR8001742A; DE2911364A1; ES8200251A1; IT1131026B; JPS55137823A; FR2451792A1; DE2911364C2

Abstract

Die Erfindung laeszt sich in der metallverarbeitenden Industrie anwenden, und zwar bei der Weiterverarbeitung von Stabstahl oder Knueppeln durch Umformung zu einzelnen Werkstuecken. Das Ziel besteht dabei darin, die fuer die einzelnen Werkstuecke benoetigten Abschnitte sehr genau volumetrisch festzulegen. Die Aufgabe wird darin gesehen, die bekannten Verfahren und Vorrichtungen derart weiterzuentwickeln, dasz sich die sonst als nicht vermeidbar angesehenen Toleranzen bei den Abschnittlaengen noch wesentlich enger gestalten lassen,so dasz in Rahmen einer Umformung die Formen vollstaendig ausgefuellt werden,und dasz dabei moeglichst kein Grat entsteht. Dies geschieht dadurch, dasz zwei Paar an der Staboberflaeche anliegend gehaltene Tastorgane jeweils gemeinschaftlich in zueinander geneigter Richtung ueber die Stabquerschnittmasze senkrecht zur Foerderung des stabfoermigen Materials vorgeschoben werden, wobei die Tastorgane an sich senkrecht gegenueberliegenden Stellen anliegend gehalten werden. Die Abstaende der Tastorgane voneinander werden in Abhaengigkeit von ihrem Vorschub auf einen Rechner uebertragen, der seinerseits die erforderliche Abschnittlaenge ermittelt und zum Zwecke des Schneidens vorgibt.

Description

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- A

Verfahren und Vorrichtung zur volumetrisehen Aufteilung von stabförmigem Material

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist in der metallverarbeitenden Industrie anwendbar, und zwar für die Weiterverarbeitung von Stabstahl oder Knüppeln, bei welcher Weiterverarbeitung eine Umformung des Halbzeuges zu einzelnen Werkstücken vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine genaue volumetrische Aufteilung von stabförmigem Material, welches beispielsweise beim Gesenkschmieden vorgegebene Formen voll ausfüllen soll, ohne daß dabei eine Grat entsteht. Gleichfalls betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die im Bereich eines Rollganges für das stabförmige Material einsetzbar ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der OE-PS 316 276 wird das der Förderung unterliegende, stabförmige Material durch eine dieses ringförmig umfassende Meßspule geleitet, die innterhalb einer elektrischen Schaltung angeordnet ist und ihre Impedanz in Abhängigkeit von dem Querschnitt des durch sie gelangenden Materials ändert. Diese Änderung wird als Maß des Querschnittes erfaßt und mittels eines Rechners derart verwertet, daß sich ein Längenanschlag in Abhängigkeit von der Größe des Querschnittes verstellt, so daß schließlich ein Schermesser

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einen Abschnitt mit der vom Rechner vorgegebenen Länge abtrennen kann.

Diese volumetrische Zerteilung hat für die Weiterverarbeitung und der abgetrennten Abschnitte erhebliche Bedeutung, wenn die Weiterverarbeitung eine genaue Volumenausfüllung mit dem abgetrennten Abschnitt vorsieht. Dies ist der Fall bei den Verfahren der spanlosen Formgebung, wie beispielsweise beim Gesenkschmieden, wobei angestrebt wird, daß nicht nur die vorgegebene Form voll ausgefüllt wird, sondern daß auch der Grat vermieden oder doch wenigstens auf ein Mindestmaß beschränkt sein soll. Ein seitlich austretender Grat stellt in der Regel nicht nur einen Materialverlust dar, sondern macht zu seiner Entfernung auch noch zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich und führt schließlich auch noch im Bereich der Formkante zu einem größeren Verschleiß, so daß die angestrebte Form nicht mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden kann. Um zumindest die vollständige Füllung der Form zu gewährleisten, wird üblicherweise ein Mehrbetrag des Volumens des Abschnittes von 8 bis 9 % benötigt, welcher Mehrbetrag durch den Vorschlag der genannten OE-PS auf ± 2 % gesenkt werden kann. Eine noch weitere Herabsetzung der Toleranzen auf t 0.5% arbeitet auf der Grundlage einer Gewichtsermittlung eines einzelnen Abschnittes nach der DL-PS 96 041 oder der DE-OS 22 59 950, wobei eine zutreffende Abschnittlänge zunächst durch Versuche zu ermitteln ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens sowie einer Vorrichtung der anmeldungsgemäßen Art, so daß sich die bislang erreichten Toleranzen der Maßgenauigkeit der Unterteilung des stabförmigem Gutes noch erheblich herabsetzen lassen, um insbesondere ein nahezu gratfreies Gesenkschmieden zu ermöglichen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu einer verbesserten Maßhaltigkeit der vom Stabstahl oder den Knüppeln abzutrennenden Abschnitte durch eine geometrische Ausmessung und einer sich hieraus ableitenden Volumenermittlung zu kommen. Dabei soll berücksichtigt werden, daß das aus Stabstahl oder Knüppeln bestehende Vormaterial im Anlieferungszustand oberflächlich nicht vollständig gleichmäßig ist; vor allem gilt dies für Stahlknüppel, deren Unebenheiten vom Walzoder Stranggießprozeß herrühren und in der Regel durchlaufend gegeben sind. Hingegen können die Rundungen in den Eckbereichen als verhältnismäßig konstant angenommen werden, da sich die Walzkaliber für die Herstellung von Knüppeln nur allmählich mit zunehmendem Verschleiß ändern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung durch eine Abtastung der Staboberfläche gelöst, wobei Tastorgane an sich senkrecht gegenüberliegenden Stellen an der Oberfläche anliegend geführt werden. Es finden zwei Paare derartiger Tastorgane Verwendung, bei denen die Tastorgane des einen Paares jeweils rechtwinklig zu denjenigen des anderen Paares über die Staboberfläche senkrecht zur Förderrichtung des stabförmigem Materials geführt werden. Der Abstand der Tastorgane jedes der beiden Paare verändert sich entsprechend den oberflächlichen Unebenheiten in Abhängigkeit vom Vorschub. Der für jedes Paar ermittelte Abstand wird auf einen Rechner übertragen, mit dessen Hilfe die erforderlichen Angaben über das jeweils vorgeschobene Stabvolumen ermittelt werden.

Dabei müssen die Tastrollen also entweder mit dem zu fördernden

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Material ein kurzes Stück mitlaufen,oder man muß das zu fördernde Material vorübergehend anhalten und in den Bereich einer Meßvorrichtung gelangen lassen.

Aufgrund der Ermittlung der Abstände der Tastorgane voneinander in Abhängigkeit vom Vorschub der Tastorgane kann eine Integration durchgeführt werden, die, wie sie auf der Grundlage der Messungen mit zwei Paar Tastorganen möglich ist, eine sehr genaue Aussage über das Ausmaß des Querschnittes gestattet. Das Meßverfahren entspricht dabei in übertragenenem Sinne einer Aufrasterung der gesamten Querschnittsfläche, obgleich lediglich am Umfang der Querschnittsfläche Messungen notwendig sind.

Da vor allem Knüppel im Eckbereich vorbekannte Rundungsmaße besitzen, ist es zweckmäßig, die Abstände der Tastorgane erst oberhalb eines vorgegebenen Mindestwertes für die Querschnittsermittlung zu erfassen. Dieser Mindestwert schließt also den überwiegenden Teil der Rundung bereits ein.

Wenngleich vorstehend im wesentlichen auf Knüppel, die also einen etwa quadratischen Querschnitt haben, bezug genommen wurde, so ist das Verfahren jedoch grundsätzlich auch für jede andere beliebige Querschnittsform, also auch für Rundmaterial, anwendbar. Da sich die Tastorgane nämlich immer nur an zwei sich gegenüberliegende Stellen des Querschnittes anlegen, können sie während des Vorschubes grundsätzlich auch einem beliebig gekrümmten Weg folgen.

Zur Durchführung des" Verfahrens sind erfindungsgemäß als Tastorgane Rollen an gemeinsam vorschiebbaren und relativ zueinander beweglichen Backen vorgesehen. Die Rollen stehen über die Innenkanten der Backen vor und ermöglichen eine präzise Abtastung der Oberfläche. Durch entsprechend kleine Rollendurchmesser lassen sich auch in Vorschubrichtung nur wenig ausgedehnte Maßabweichungen erfassen. Eine Feder hält die Backen und mit ihnen die Rollen ständig unter einer vorgegebenen Kraft aufeinander angepreßt, so daß das Anliegen der Rollen an der Oberfläche gewährleistet ist.

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Besonders vorteilhaft ist die Bewegbarkeit der Backen senkrecht zu ihrer Vorschubrichtung. Hierdurch wird nicht nur die Auswertung des Backenabstandes vereinfacht, sondern zugleich sichergestellt, daß die Voraussetzungen für das Anliegen der Rollen in jeder beliebigen Vorschubstellung gleich sind. Ein Verkanten der Backen wird durch eine Präzisierungswälzkörperführung vermieden, wobei es sich beispielsweise um eine Nadelkäfigführung handeln kann.

Nach einer von Hand möglichen Einstellung der Rollen kommt man zu einer selbsttätigen Einstellung derselben, wenn die Backen bzw. die Backenträger auf einem Schlitten beweglich und gemeinsam quer zur Vorschubrichtung schwimmend gelagert sowie mittels einer Feder gehalten sind. Die Kraft dieser Feder ist kleiner als diejenige der die Backen zusammenhaltenden Feder und verhindert daher einen Einfluß auf die Funktion der letzteren. Der genannte Schlitten nimmt selbsttätig eine Stellung ein, in der die Mitte zwischen den Backen mit der Querschnittsmittellime zusammenfällt.

Somit läßt sich das Abstandsmaß senkrecht zur Vorschubrichtung genau erfassi und dem Rechner zuführen. Der dem Rechner außerdem zuzuführende Vorschubwert läßt sich dadurch ermitteln, daß die Backenpaare mittels zweier mit den Führungen ihrer Schlitten und miteinander in Eingriff stehender Zahnräder bezüglich ihrer Vorschubbewegungen synchronisiert sind. Dies gelingt wiederum besonders präzise durch inkremental Vorschubmaße, die als Impulse von Photodiodenschaltern gewonnen werden, die .auf die Zahnzwischenräume im einen und auf die Zahnköpfe beim anderen der beiden Zahnräder ausgericht sind,und beide auf zwei Eingänge eines im Rechner vorgesehenen logischen Oder-Gatters geschaltet sind. Das kleinste, auflösbare Vorschubmaß ist dabei ein halber Zahnzwischenraum. Die Größe der Zahnzwischenräume läßt sich nicht nur durch den Zahnmodul, sondern auch durch den Durchmesser der Zahnräder in nahezu beliebiger Weise vorgeben, was zu einer sehr genauen Vorgabe für den Vorschub führt. · ·

Für die Ermittlung des Abstandes zwischen zwei Backen finden bevorzugt gleichfalls Verzahnungen Verwendung, indem beispielsweise ein

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Schlitten eine Zahnstange aufweist, wohingegen der andere Schlitten ein mit einem Drehmelder verbundenes Zahnrad trägt, das mit der Zahnstange im Eingriff steht. Eine derartige Anordnung führt zu einem kontinuierlichen Längenmaß, welches bei jedem Impuls, den der Rechner durch den Vorschub erfährt, abgerufen wird.

Im Ergebnis gelingt es nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung, eine volumetrisch sehr exakte Abtrennung der einzelnen Stababschnitte vorzunehmen. Die durch Gewichtsmessungen erreichte Toleranz von ± 0,5% läßt sich erfindungsgemäß noch auf die Hälfte herabsetzen, so daß die von einem Knüppel abgescherten Abschnitte im Gesenk praktisch gratfrei verformt werden können.

Ausführungsbeispiel

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung der Gesamteinrichtung, während

Figur 2 einen Querschnitt zur Veranschaulichung der Meßeinrichtung wiedergibt.

Figur 1 zeigt einen Knppel 1, der mittels der Rollgangsrollen 2 in seiner Längsrichtung zu fördern ist. Er befindet sich in einer Stellung, in welcher sein linkes Ende an einem Anschlag 2 anliegt. In dieser Stellung wird das Obermesser 5 der Schere 4 in Richtung des Pfeiles 6 ausgelöst, so daß ein Abschnitt vom Knüppel 1 abgetrennt wird, dessen Länge durch die Lage des Anschlages 3 gegeben ist. Der Anschlag 3 ist im übrigen in Richtung des Doppelpfeiles 7 verstellbar, zu welchem Zweck er sich innerhalb einer Längs-

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führung 8 durch die Gewindespindel 9 verstellen läßt. Die Gewindespindel 9 ist an einen Motor 10 angeschlossen, der als Stellmotor ausgeführt ist und seine Stellimpulse vom Rechner 11 erhält. In diesen Rechner werden insgesamt vier elektrische Größen eingeführt, nämlich jeweils ein Vorschubwert 12 und ein Abstandsmeßwert 13 von den beiden Tastorganen, wie sie bereits beschrieben wurden. Die beiden Tastorgane sind an den Backenpaaron 14, 14' und 15, 15' angeordnet, welche beiden Backenpaare senkrecht zueinander vorschiebbar sind. Für das Backenpaar 14, 14' besteht dabei die Vorschubrichtung in Richtung des Doppelpfeiles 16, wohingegen das Backenpaar 15, 15' senkrecht zum Backenpaar 14, 14' verschiebbar ist. Die Backenpaare können ihren jeweiligen Abstand entsprechend den Doppelpfeilen 16, 17 nach Maßgabe der Breite des jeweils zu messenden Knüppels verändern. Diese Meßrichtung liegt bei den Backenpaaren senkrecht zueinander.

Um einen Knüppel bezüglich seines Querschnittes zu erfassen, wird er mit Hilfe des Rollgangs zunächst in eine in der Zeichnung rechts liegende Stellung gebracht, so daß er sich innerhalb der beschriebenen Meßeinrichtung befindet. Dabei sind die Backen und mit ihnen auch die Rollen zunächst noch in eine Ausgangsstellung zurückgefahren, so daß während des Einbringens eines Knüppels eine Berührung noch nicht stattfinden kann.

Zur Veranschaulichung der am Knüppel vorzunehmenden Messungen wird weiterhin auf Figur 2 Bezug genommen.

In Figur 2 erkennt man den Knüppel 1, der in Spießkantstellung mittels der Rollen 18 in seine Meßstellung gefördert wurde und in dieser vorübergehend zum Stillstand gelangt. Ein Rahmen 20 trägt die gesamte Meßeinrichtung, bei welcher zwei Schlitten 21 und 22 senkrecht'zueinander verschiebbar sind. Diesem Zweck dienen Hydraulikizylinder 23, 24, die im Rahmen 20 befestigt sind.

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Die Schlitten sind ihrerseits mit Kolbenstangen 25 verbunden und können bei Beaufschlagung der Zylinder 23, 24 in Richtung der Doppelpfeile 26, 27 verschoben werden. Die Beaufschlagung erfolgt über Anschlußstutzen 28 mit einem geeigneten Druckfluid, insbesondere mit Hydrauliköl. Die Darstellung von Kolben und Anschlußstutzen im linken Teil der Zeichnung entspricht derjenigen im rechten Teil aer Zeichnung.

Jeder der Schlitten 21, 22 trägt an einem Teil 29, 30 eine Zahnstange 31, 32, die mit je einem Zahnrad 33, 34 kämmt. Somit werden die Bewegungen der beiden Schlitten 21, 22 in Vorschubrichtung 26 bzw. 27 genau synchron ausgeführt. Bei dem Zahnrad 34 ist ein Fotodiodenschalter 35 auf Zahnzwischenräume ausgerichtet, während beim Zahnrad 33 ein entsprechender Fotodiodenschalter 36 auf den Zahnkopf ausgerichtet ist. Diese Anordnung gestattet eine inkrementale Eingabe des Vorschubweges in den bereits beschriebenen Rechner mit einem auflösbaren Schrittmaß, welches einem halben Zahnzwischenraum der Zahnräder 34 bzw. 33 entspricht.

Auf den Schlitten 21 bzw. 22 sind Backenträger schwimmend gelagert. Diese werden nachstehend in beiden Zeichnungsteilen veranschaulicht. Im rechten Zeichnungsteil sind die Bezugszeichen der Übersichtlichkeit halber forgelassen. Die beiden Backenträger 37, 38 des Schlittens 21 stehen über eine Zugfeder 39 miteinander in Verbindung und werden durch den Abstandshalter 40 auf einen Mindestabstand gehalten. Sie besitzen eine Präzisionsführung und sind in Richtung des Doppelpfeiles 41 verschiebbar. Da der Schlitten 21 seinerseits mittels eines Armes 42 federnd an einem mit der Kolbenstange 25 in Verbindung stehender Teil angeschlossen ist, können die beiden Backenträger 37, 38 zunähest ohne Relativbewegung eine Stellung einnehmen, in welcher sie genau auf den zu messenden Querschnitt des Knüppels 1 oder dergl. ausgerichtet sind. Die für den Schlitten 21 maßgebliche Zugfeder 43 ist im Verhältnis zur Zugfeder 39 schwächer und beeinflußt somit die Bewegung der Backenträger 37, 38 nicht.

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Die Backenträger 38, 39 besitzen Anschlußleisten 44, 45 mit Schwalbenschwanzführungen, auf denen sich die Backen 46, 47 zunächst auf unterschiedliche Abstände voreinstellen lassen. Damit können Grobeinstellungen auf bestimmte Querschnittsmaße erfolgen. Der Abstand der Backenträger voneinander ist so gewählt, daß ihre Beweglichkeit mit Sicherheit einen größeren Bereich erfassen kann.

Die Backen 46, 47 tragen an ihren vorderden Enden Rollen 48, 49, die sich auf die Breite eines Knüppels anliegend einstellen können. Während es zu einem Vorschub entsprechend dem Doppelpfeil 26 kommt, fahren die Rollen 48, 49 also über die Oberfläche des Stabmaterials. Dabei ändert sich der Abstand der Backen 46, 47 voneinander in Richtung des Doppelpfeiles 41.

Einer der beiden Backenträger oder auch eine der beiden Backen ist mit einem Arm 50 versehen, der eine Zahnstange 51 trägt. Letzere kämmt mit dem Zahnrad 52 eines Drehmelders 53, der in Verbindung mit dem anderen Backenträger bzw. mit der anderen Backe steht. Die Meßwerte des Drehmelders 53 werden in den Rechner eingespeist und dort im Takt abgerufen, der von den Fotodiodenschaltern 35, 36 vorgegeben wird. Der Schlitten 22 ist im. übrigen in gleicher Weise wieder Schlitten 21 ausgerüstet, so daß auch von dort die Maße entsprechend in den Rechner übertragen werden.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur volumetrisehen Aufteilung von zu förderndem, stabförmigem Material, wie Stabstahl oder Knüppeln, bei welchem der Stabquerschnitt durch Messung erfaßt und nach Maßgabe dieses Wertes über einen Rechner ein Längenanschlag derart verstellt wird, daß sich ein Abschnitt mit einem vorgegebenen Materialvolumen abtrennen läßt, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Paar an der Paar an der Staboberfläche anliegend gehaltene Tastorgane jeweils gemeinschaftlich in zueinander geneigter Richtung über die Stabquerschnittsmaße senkrecht zur Förderrichtung des stabförmigen Materials vorgeschoben werden, wobei die Tastorgane an sich senkrecht gegenüberliegenden Stellen anliegend gehalten werden, und daß der Abstand der Tastorgane voneinander in Abhängigkeit vom Vorschub ermittelt und auf den Rechner übertragen wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abstände der Tastorgane erst oberhalb eines vorgegebenen Mindestwertes für die Querschnittsermittlung erfaßt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Tastorgane Rollen (48. 49) an gemeinsam vorschiebbaren und relativ zueinander beweglichen Backen (46, 47) vorgesehen sind, deren Umfange über die einander zugekehrten Innenkanten der Backen (46, 47) vorstehen, und daß die Backen (46, 47) mittels einer Feder (39) in Bezug zueinander gehalten sind.

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4. Vorrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Backen (46, 47) senkrecht zu ihrer Vorschubrichtung (26) bewegbar sind und Backenträger (37, 38) mit einer Präzisions-Wälzkörperführung aufweisen.

5. Vorrichtung nach den Punkten 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Backen (46, 47) bzw. die Backenträger (37, 38) auf einen Schlitten (21, 22) beweglich angeordnet und gemeinsam quer zur Vorschubrichtung (26) schwimmend gelagert und mittels einer Feder (43) gehalten sind, deren Kraft kleiner als diejenige der die Backen (46, 47) zusammenhaltenden Feder (39) ist.

6. Vorrichtung nach den Punkten 3 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Backenpaare (46, 47) mittels zweier mit den Führungen ihrer Schlitten (21, 11) und miteinander in Eingriff stehender Zahnräder (33, 34) bezüglich ihrer Vorschubbewegungen synchrnonisiert sind.

7. Vorrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß Fotodiodenschalter (35, 36) auf die Zahnzwischenräume beim einen und auf die Zahnköpfe beim anderen der beiden Zahnräder (33, 34) ausgerichtet sind, welche Fotodiodenschalter beide auf zwei Eingänge eines im Rechner (11) vorgesehenen logischen ODER-Gatters geschaltet sind, dessen Impulse als inkremental Vorschubmaße den Rechner (11) beaufschlagen, der bei jedem Impuls die Abstände der Tastorgane aufnimmt.

HlerziL-2—Sehen Zeichnungen