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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Schmiede-Manipulator, der mittels einer
Blockzange das zu schmiedende Werkstück erfasst und entsprechend
der Schmiedefolge rotarisch in Umfangsrichtung mittels eines Drehantriebs
bewegt. Die Erfindung betrifft desweiteren eine Schmiedemaschine,
umfassend einen Schmiedemanipulator.
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2. Stand der Technik
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Aus
der
EP 0 434 891 B1 ist
ein Schmiede-Manipulator für insbesondere Mehr-Stößel-Schmiedemaschinen
bekannt. Hierbei wirken mehrere Stöße radial auf
das Schmiedestück, wobei der Manipulator eine drehbar gelagerte
Zentralachse aufweist, mit welcher das Werkstück entsprechend der
Schmiedefolge rotorisch in Umfangsrichtung bewegt wird. Der Drehantrieb
des Manipulators erfolgt mittels eines mit vorgewählter
konstanter Drehzahl laufenden Motors, der über einen Schneckentrieb
auf die Zentralachse des Manipulators wirkt und wobei die rotorische
Bewegung der Zentralachse vor der Druckberührungsphase
durch die Stöße zum Stillstand gebracht und während
der Druckberührungsphase im Stillstand gehalten wird. Die
angetriebene Schnecke ist dabei axial verschiebbar gelagert.
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Gemäß diesem
Stand der Technik wird die rotorische Bewegung des Schmiedestücks
vor der Druckberührungsphase, d. h. dem Eingriff der Schmiedewerkzeuge
an dem Werkstück, zum Stillstand gebracht und während
der Druckberührungsphase im Stillstand gehalten.
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Derartige
Drehantriebe für Manipulatoren von Schmiedemaschinen sind
jedoch ausgesprochen komplex und kostenintensiv. Zudem ist aufgrund
der Komplexität des Aufbaus eine höhere Störanfälligkeit
des Drehantriebs gegeben.
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3. Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb für
die Hauptwelle eines Schmiede-Manipulators zu schaffen, der technisch
einfacher und mit geringerem Aufwand hergestellt werden kann und
der es ermöglicht, die Hauptwelle des Manipulators, auf
der sich vorne die Blockzange befindet, in definierten Winkelschritten
präzise zu drehen, um dem auszuschmiedenden Stab ein rechteckiges, quadratisches,
mehrkantiges oder rundes Profil zu geben. Trotz der Vereinfachung
soll die Funktionssicherheit erhöht werden.
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4. Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird im erfindungsgemäßen Sinne mit einem
Manipulator für eine Schmiedemaschine, umfassend die Merkmale
des Anspruchs 1, sowie mit einer Schmiedemaschine, umfassend die Merkmale
des Anspruchs 10, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen
definiert. Im erfindungsgemäßen Sinne wird vorgeschlagen,
dass eine Kupplungsscheibe drehfest auf der Hauptwelle des Manipulators
montiert ist. Dieser Kupplungs scheibe ist mindestens eine sie umschlingende
Kupplung zugeordnet, die freischwingend auf der Hauptwelle gelagert
ist. Außerdem sind als Hydraulikantrieb bevorzugt zwei
oder vier Hydraulikzylinder zur Erzeugung der Drehbewegung vorgesehen.
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Der
Verstellantrieb für das Haltewerkzeug, insbesondere eine
Blockzange, umfasst eine Hauptwelle sowie eine Kupplungsanordnung,
bei der eine Kupplungsscheibe drehfest auf der Hauptwelle montiert
ist. Die Montage kann dabei in fachüblicher Weise, beispielsweise
durch Aufschrumpfen, Anschweißen, Anschrauben oder dergleichen
erfolgen. Der Verstellantrieb weist im erfindungsgemäßen
Sinne des weiteren eine freischwingend auf der Hauptwelle gelagerte
und die Kupplungsscheibe umschlingende Kupplung auf, die bei Bedarf
mit der Kupplungsscheibe in Eingriff gebracht wird, um dann zu bewirken, dass
die von der Kupplungsscheibe vollführte Drehbewegung auch
auf die freischwingend gelagerte Kupplung übertragen wird.
Ebenso wird eine von der freischwingend gelagerten Kupplung ausgeführte
rotorische Bewegung im Eingriffszustand der Kupplung auf die fest
gelagerte Kupplungsscheibe, somit auf die Hauptwelle und schließlich
auch auf das Haltewerkzeug übertragen.
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Hierdurch
wird ermöglicht, dass durch die Kupplungsanordnung bei
einer gewünschten Drehung des Haltewerkzeugs um einen vorher
festgelegten Winkel um die Längsachse der Hauptwelle herum
im Falle des Eingriffs der Kupplung mit der Kupplungsscheibe eine
an der Kupplung bewirkte rotorische Bewegung vollständig
und verzögerungsfrei auf die Hauptwelle übertragen
wird.
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Zur
Drehbewegung der Hauptwelle um ihre Längsachse sieht eine
bevorzugte Ausführung der Erfindung einen hydraulischen
Antrieb vor, wobei der hydraulische Antrieb besonders bevorzugt
wenigstens zwei Hydraulikzylinder umfasst. Überaus bevorzugt
werden wenigstens vier Hydraulikzylinder, welche zumindest indirekt
mit der Hauptwelle verbunden sind. Die indirekte Verbindung erfolgt
im erfin dungsgemäßen Sinne über die Kupplungsanordnung
und ganz besonders bevorzugt dann, wenn der Hydraulikantrieb, insbesondere
die Hydraulikzylinder, an die freischwingende Kupplung angreift.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Hydraulikzylinder voneinander
unabhängig einstellbar, da hierdurch die Freiheitsgrade
des Systems und die Möglichkeiten der hydraulisch bewirkten
rotorischen Bewegung der Hauptwelle des Haltewerkzeugs besonders
vorteilhaft unterstützt werden. In einer alternativen Ausgestaltungsform
der Erfindung sind die Hydraulikzylinder zumindest auf einer Seite der
Hauptwelle als Gleichgangzylinder vorgesehen, um hierdurch ein gleichmäßiges
Einbringen der radialen Stellkraft über die Zylinder zu
jeder Seite der Hauptwelle zu erreichen.
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Ganz
besonders bevorzugt wird, wenn die Hauptwelle des Verstellantriebs
für das Haltewerkzeug als Hohlwelle ausgebildet ist, da
hierdurch die vom Hydraulikantrieb zu bewegende Masse ohne besondere
Beeinträchtigung der Steifigkeit und Festigkeit des Gesamtaufbaus
optimal reduziert werden kann.
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Wie
bereits eingangs erwähnt, greifen die Hydraulikzylinder
an der freischwingend gelagerten Kupplung an. Dies wird insbesondere
dann vorteilhaft unterstützt, wenn die freischwingend gelagerte Kupplung
wenigsten zwei zu jeder Seite der Kupplungsscheibe angeordnete Kupplungsschwingen
aufweist, wodurch zum einen ein besonders sicherer Aufbau der gesamten
Kupplungsanordnung erreicht wird und zum anderen das Prinzip der
zu beiden Seiten der Hauptwelle angeordneten Stellantriebe für die
rotorische Bewegung der Hauptwelle besonders vorteilhaft unterstützt
wird.
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Der
erfindungsgemäße Manipulator ist besonders vorteilhaft
in einer Schmiedemaschine einsetzbar, wobei diese Schmiedemaschine
in einer überaus bevorzug ten Ausgestaltungsform der Erfindung
eine sogenannte Mehr-Stößel-Schmiedemaschine ist.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung lassen sich den Zeichnungen
entnehmen. Es zeigen
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5. Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 in
einer schematischen Seitenansicht einen auf einem Führungsbett
angeordneten Manipulator;
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2 als
Einzelheit in einer Schnittdarstellung eine auf der Hauptwelle montierte
erfindungsgemäße Kupplungsscheibe mit umschlingender,
freischwingender Kupplung;
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3 als
Teilansicht die den schwingenden Kupplungen zugeordneten Schwenkeinrichtungen;
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4 in
schematischer Darstellung eine Drehschrittsteuerung mittels der
Schwenkeinrichtungen zum Schmieden von Rundstangen;
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5 in
schematischer Darstellung eine Drehschrittsteuerung mittels der
Schwenkeinrichtungen zum Schmieden von Sechskantstangen; und
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6 in
schematischer Darstellung eine Drehschrittsteuerung mittels der
Schwenkeinrichtungen zum Schmieden von Vierkant- und Achtkantstangen.
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6. Wege zur Ausführung
der Erfindung
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In
den Figuren sind die üblicherweise verwendeten Hydraulik-
und Elektroniksteuerungen, welche Schmiedeanlagen üblicher
Bauart übergeordnet sind, zur Vereinfachung der Darstellung
der Erfindung nicht dargestellt.
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Ein
in 1 dargestellter Manipulator ist insgesamt auf
einem Manipulator-Führungsbett 8 in Richtung des
Pfeils 9 parallel zur Längsachse 6 axial verschiebbar
gelagert. Der Manipulator umfasst eine Manipulator-Hauptwelle 3 sowie
ein Haltewerkzeug 1 in Form einer Blockzange. Von der Blockzange
wird ein Schmiedeblock 10 sowohl in Richtung des Pfeils 9 als
auch rotorisch, angedeutet durch Pfeil 11, gehalten, um
frei zwischen zwei Schmiedewerkzeugen einer (nicht dargestellten)
Schmiedemaschine in der gewünschten Weise platziert zu
werden.
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Die 2 zeigt
eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen
Verstellantriebs 2 auf einer (nur teilweise dargestellten)
Hauptwelle 3. Auf der Hauptwelle 3 ist eine Kupplungsscheibe 4a drehfest
aufgeschrumpft, während Kupplungsschwingen so freischwingend
auf Lager 2a–d der Hauptwelle 3 angeordnet
sind, dass sie die Kupplungsscheibe 4a umschlingen. Eine
Betätigung der gesamten Kupplungsanordnung 4,
umfassend die Kupplungsscheibe 4a und die umschlingende
Kupplung 4b, erfolgt durch einen hydraulischen Antrieb.
Diese pressen zwei Kupplungsklötze 14, 14 an
die Kupplungsscheibe 4a, wodurch eine kraft- und formschlüssige
Verbindung von Kupplungsscheibe 4a und freischwingender Kupplung 4b erreicht
wird. Die Drehbewegung wird damit von der freischwingenden Kupplung 4b auf
die Kupplungsscheibe 4a und somit auch auf die Hauptwelle 3 übertragen.
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Die 3 zeigt
drei unterschiedliche Darstellungen 3a–3c,
wobei 3c im Wesentlichen der aus 2 dargestellten
Anordnung, jedoch in lediglich einem Teilschnitt, entspricht. Die 3a zeigt zwei Hydraulikzylinder 5a, 5b,
die jeweils auf einer Seite der freischwingenden Kupplung 4b angreifen. Der
mit diesem Aufbau des Verstellantriebs 2 erreichbare Schwenkwinkel
der Hauptwelle 3 um ihre Längsachse 6 herum
ist in der dargestellten Ausführungsform maximal 60°.
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Die 3b zeigt eine gegenüber 3a um 90° verschwenkte Schnittansicht
des Verstellantriebs 2, wobei in der hier dargestellten
Ausführungsform zwei Gleichgangzylinder 5a1 und 5a2 an
einer Seite der Manipulator-Hauptwelle 3 angeordnet sind.
Der Hydraulikzylinder 5a1 greift links von der Kupplungsscheibe 4a an
der äußeren Kupplungsschwinge 4ba an
und der rechte Hydraulikzylinder 5a2 greift an der rechts
von der Kupplungsscheibe 4a freischwingend auf der Hauptwelle 3 angeordneten äußeren
Kupplungsschwinge 4ba an. Durch die Verwendung von Gleichgangzylindern 5a1 und 5a2 wird
ein gleichmäßiger Kraftangriff der rotorischen
Bewegung der Hauptwelle 3 um ihre Längsachse 6 ermöglicht.
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Die 4 zeigt
in zwei Darstellungen 4a und 4b zwei Schritte
zur Erläuterung des Ablaufs der Drehschrittsteuerung beim
Schmieden von Rundstangen. Der linke Hydraulikzylinder 5a ist
hierbei in Betätigungsstellung, bei der ein Auslenken der Zylinder-Längsachse 17 aus
der Lotrechten 15 bewirkt wird. Der rechte Zylinder 5b dagegen
ist in seiner Ausgangsstellung mit paralleler Längsachse 16 zur
Lotrechten 15 dargestellt. Zwischen zwei Schmiedehüben,
während derer keine rotorische Bewegung vom Verstellantrieb
auf das (nicht dargestellte) Haltewerkzeug aufgebracht wird, erfolgen
Schritte mit 10°-Inkrementen.
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In 4b hingegen steht der linke Zylinder 5a in
seiner Ausgangsstellung und der rechte Zylinder 5b in Betätigungsstellung
mit einem Winkelversatz seiner Längsachse 16 zur
Lotrechten 15. Gemäß der damit möglichen
Betriebsweise verfährt der rechte Zylinder 5b nach
dem letzten Schritt des linken Zylinders 5a und nach dem
letzten Schritt des rechten Zylinders 5b startet die Betätigung
des linken Zylinders 5a, der sich zwischenzeitlich dann
wieder in seiner Ausgangsposition befindet. Hierdurch wird die rotorische
Bewegung des (nicht dargestellten) Halte werkzeugs sowie des (nicht
dargestellten) Schmiedestücks mittels der intermittierenden
Anstellung der Hydraulikzylinder 5a, 5b erreicht.
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Die 5 zeigt ähnlich
wie 4 beispielhaft den Ablauf der Drehschrittsteuerung,
hier jedoch in zwei 5a, 5b im Hinblick auf das Schmieden von Sechskantstangen.
In 5a ist der linke Zylinder 5a in
Betätigungsstellung und im Wechselspiel bewirken die Hydraulikzylinder 5a, 5b einen 30°-Drehschritt
zwischen zwei Schmiedehüben. Der rechte Zylinder 5b befindet
sich in der in 5a dargestellten Zwischenstellung
in seiner Ausgangsstellung.
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In 5b ist dagegen der linke Zylinder 5a in Ausgangsstellung
dargestellt und der rechte Zylinder 5b in Betätigungsstellung.
Im Betrieb verfährt der rechte Zylinder 5b nach
dem letzten Schritt des linken Zylinders 5a und nach dem
letzten Schritt des rechten Zylinders 5b startet der linke
Zylinder 5a, welcher sich dann wieder in Ausgangsposition
befindet.
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Der 6 ist
analog zu den beispielhaften Darstellungen gemäß den 4 und
ein ebenfalls beispielhafter Ablauf einer Drehschrittsteuerung,
hier jedoch für das Schmieden von Vierkant- bzw. Achtkantstangen,
zu entnehmen. In 6a ist der linke Zylinder 5a in
Ausgangsstellung dargestellt, während der rechte Zylinder 5b in
Betätigungsstellung dargestellt ist. Beim Schmieden von
Achtkantstangen wird zwischen zwei Schmiedehüben jeweils
ein 45°-Schritt ausgeführt, während beim
Schmieden von Vierkantstangen zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Schmiedehüben jeweils zwei 45°-Schritte ausgeführt
werden.
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In 6b wiederum ist der linke Zylinder 5a in
einer Endstellung und der rechte Zylinder 5b in Ausgangs-/Betätigungsstellung
zu sehen. Somit verfährt der rechte Zylinder 5b nach
dem Schritt des linken Zylinders 5a und nach dem ausgeführten
Schritt des rechten Zylinders 5b startet der linke Zylinder 5a, welcher
sich dann wieder in Ausgangs-Position befindet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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