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Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Stellung des in eine bestimmte
Lage eingefahrenen, jedoch unter dem Einfluß der Schmiedekräfte und sonstiger Einflüsse
seine Lage ändernden Spannkopfes bei programmgesteuerten Schmiedemaschinen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten der Stellung des in eine bestimmte
Lage eingefahrenen, jedoch unter dem Einfluß der Schmiedekräfte und sonstiger Einflüsse
seine Lage ändernden Spannkopfes bei programmgesteuerten Schmiedemaschinen, mit
einem hydraulisch bewegten Spannkopf, der mit einem Differentialkolben verbunden
ist, der schaftseitig ständig beaufschlagt und auf der anderen Seite abschaltbar
mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei die Umschaltsteuerung des Hauptschiebers
elektromagnetisch über längs der Vorschubbahn des Spannkopfes angeordnete Nocken
erfolgt und wobei der Hauptschieber eine Haltestellung für den Hydraulikeinschluß
während der Umformphase einnimmt, sowie mit einem hydraulischen Stellungsausgleich
bei Verschiebung des Spannkopfes aus der Sollstellung.
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Sobald bei derartigen Schmiedemaschinen nach Ingangsetzen des Spannkopfes
der erste Nocken einen zugehörigen Endschalter od. dgl. drückt, wird der Hauptschieber
auf die Haltestellung umgeschaltet, und der Spannkopf bleibt stehen. Das Umschalten
zur neuerlichen Spannkopfverschiebung erfolgt dann ebenfalls auf elektrischem Wege,
beispielsweise mit Hilfe eines Schrittschaltwerkes. Es hat sich nun gezeigt, daß
die durch den jeweils wirksamen Nocken bestimmte Sollstellung des Spannkopfes nicht
eingehalten wird, weil auf den Spannkopf von den Schmiedekräften herrührende Kräfte
einwirken und seine Festlegung entgegen diesen Kräften auf hydraulischem Wege trotz
der Bildung eines hydraulischen Puffers wegen des unvermeidlichen Lecköls, der Deformation
der Leitungen und der immerhin doch vorhandenen Kompressibilität des hydraulischen
Mittels nicht möglich ist.
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Es ist zwar bereits bekannt, die einmal eingefahrene Stellung eines
Teiles einer Schmiedemaschine aufrechtzuerhalten, wenn unter dem Rückdruck der Verformungskraft
das eingeschlossene Hydraulikmittel die Sollstellung nicht mehr gewährleisten kann.
Dabei handelt es sich aber um eine Schmiedepresse in Einständerbauart, bei der der
den oberen Schmiedesattel tragende Stößel durch einen doppelarmigen Hebel angetrieben
wird, dessen Schwenkachse an einem heb- und senkbaren, hydraulischen Kolben angeordnet
ist. Zur selbständigen Nachstellung der jeweiligen Lage dieses hydraulischen Kolbens
ist ein Servokolben vorgesehen, dessen Durchgangsbohrung durch die Kante der oberen
Fläche des Hauptkolbens absperrbar und dessen Zylinderraum mit einer Ablaufleitung
verbunden ist, wobei der über und unter dem hydraulischen Hauptkolben befindliche
Zylinderraum mit je einer gesonderten Pumpe in Verbindung steht. Der Servokolben
ist ferner von Hand oder motorisch verschiebbar, um die Grund- bzw. Sollstellung
des hydraulischen Hauptkolbens verändern zu können. Hier ergibt sich also ein selbsttätiges
Nachstellen des hydraulischen Hauptkolbens und damit ein Heben und Senken des Hebellagers,
wenn sich dieser durch Auftreten zu hoher Schmiedekräfte oder aus sonstigen Gründen
aus seiner Sollstellung verlagert haben sollte. Diese Ausbildung ist für den Spannkopf
einer Schmiedemaschine unbrauchbar. Der maßgebliche Zylinderraum des hydraulischen
Hauptkolbens bleibt bei dieser bekannten Lösung während des Pressenhubes gesperrt,
und es erfolgt erst eine nachträgliche Rückführung des hydraulischen Kolbens in
die Sollstellung nach beendetem Pressenhub. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß
zwischen den Hüben umgesteuert werden muß, um die automatische Kolbenrückführung
in die Sollstellung zu ermöglichen. Für eine Schmiedemaschine mit rascher Schlagfolge
würde dies bedeuten, daß die Nachstellung des Spannkopfkolbens in die Sollstellung
erst am Ende der Schlagserie vonstatten gehen könnte, da für ein jeweiliges Öffnen
der einen Zylinderseite,
Nachsteuern des Kolbens und neuerliches
Abschließen des betreffenden Zylinderraumes zwischen den Hammerschlägen nicht genügend
Zeit zur Verfügung steht. Ein Nachstellen des Spannkopfes nach erfolgter Schlagserie
wäre aber nicht zweckdienlich, da sich während der Schlagserie selbst die ungewünschte
Verlagerung der Bearbeitungszone am Werkstück ergeben würde. Bei der bekannten Schmiedepresse
muß ferner, um verschiedene Stellungen des Hauptkolbens bzw. des Hebellagers zu
erreichen, der Servokolben verschoben werden. Bei Anwendung einer solchen Konstruktion
auf die Verschiebung des Spannkopfes könnte die für die einzelnen Spannkopfstellungen
notwendige Positionsgenauigkeit nicht erzielt werden, weil dann ein wiederholtes
Verschieben des Servokolbens während des Betriebes notwendig wäre und das Verstellen
eines verschieblichen Teiles sowie das Festhalten dieses Teiles in den jeweils gewünschten
Stellungen nicht mit der erforderlichen Exaktheit durchgeführt werden könnte, ganz
abgesehen davon, daß aus rein konstruktiven Gründen ein im eigentlichen Kolben verschiebbarer
Servokolben bei großen Kolbenwegen ungeeignet ist, weil der Servokolben dann zu
lang ausgeführt werden müßte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs geschilderten Mängel zu
beseitigen und für programmgesteuerte Schmiedemaschinen mit hydraulisch bewegtem
Spannkopf eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, die jeweils
gewünschten Spannkopfstellungen mit großer Genauigkeit zu erreichen und die eingefahrene
Sollstellung trotz der auftretenden Reaktionskräfte und sonstiger Einflüsse verläßlich
zu bewahren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Aufrechterhalten
der Stellung des in eine bestimmte Lage eingefahrenen, jedoch unter dem Einfluß
der Schmiedekräfte und sonstiger Einflüsse seine Lage ändernden Spannkopfes bei
programmgesteuerten Schmiedemaschinen, mit einem hydraulisch bewegten Spannkopf,
der mit einem Differentialkolben verbunden ist, der schaftseitig ständig beaufschlagt
und auf der anderen Seite abschaltbar mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei
die Umschaltsteuerung des Hauptschiebers elektromagnetisch über längs der Vorschubbahn
des Spannkopfes angeordnete Nocken erfolgt und wobei der Hauptschieber eine Haltestellung
für den Hydraulikeinschluß während der Umformphase einnimmt, sowie mit einem hydraulischen
Stellungsausgleich bei Verschiebung des Spannkopfes aus der Sollstellung, erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß zusätzliche Nocken mit beidseitigen Schrägflächen vorgesehen
sind, die mit einem an sich bekannten Einkanten-Steuerschieber zusammenwirken, und
daß in der Zuflußleitung zum Einkanten-Steuerschieber ein weiterer, elektromagnetisch
betätigbarer Schieber in einer der beiden Differentialkolbenseiten verbindenden
Leitung sitzt, der in der Haltestellung des Hauptschiebers geschaltet wird.
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In der Haltestellung des Hauptschiebers ist also nicht, wie bisher,
ein eingeschlossenes Hydraulikkissen vorhanden, sondern es wird mit Hilfe des Einkanten-Steuerschiebers,
der Verbindungsleitung zwischen den beiden Differentialkolbenseiten und des zusätzlichen
Schiebers, eine Nachstellmöglichkeit für den Differentialkolben erreicht. Die zusätzlichen
Nocken werden entsprechend den der Programmsteuerung dienenden Nocken gesetzt. Zufolge
ihrer Schrägflächen drücken sie den Einkanten-Steuerschieber bei jeder auf das Abschalten
des Vorschubantriebes bzw. auf das Umschalten des Hauptschiebers in die Haltestellung
folgenden Spannkopfverschiebung mehr oder weniger weit zurück, so daß der Einkanten-Steuerschieber
eine solche Beaufschlagung des Differentialkolbens herbeiführt, daß die Sollstellung
des Spannkopfes wieder erreicht bzw. die Spannkopfstellung im jeweils notwendigen
Maß korrigiert wird. Selbstverständlich tritt der Einkanten-Steuerschieber aber
auch in Funktion, wenn der Spannkopf beim Umschalten des Hauptschiebers in die Haltestellung
seine Sollstellung noch nicht erreicht oder überschritten hat. Es wird also mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zusätzlich eine Kontrollfunktion für die Spannkopfverschiebung
überhaupt erfüllt.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Anordnung am Spannkopf
bzw. Spannkopfbett einer Schmiedemaschine in Seitenansicht, F i g. 2 und 3 Schnitte
nach den Linien 11-II und III-III der F i g. 1 in größerem Maßstab und F i g. 4
das Schema der Hydraulikanlage.
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Mit 1 ist der Schmiedekasten bezeichnet, in dem die Hammerwerkzeuge
samt ihrem Antrieb untergebracht sind und vor dem das Bett 2 für den waagerecht
verschiebbaren Spannkopf 3 angeordnet ist. Das Werkstück wird vom Spannkopf gehalten,
gegebenenfalls um seine Achse gedreht und in Längsrichtung zwischen die Hämmer geschoben.
Der Spannkopf 3 ist über eine Stange 4 mit einem Differentialkolben 5 verbunden,
der in einem im Spannkopfbett 2 untergebrachten Zylinder 6 gleitet. Diese Teile
sind ebenso wie die Elemente zum Erfassen und Drehen des Werkstückes in F i g. 1
nicht näher dargestellt, da es sich hierbei durchwegs um bekannte Einrichtungen
handelt. An der in F i g. 1 nicht sichtbaren Längsseite des Spannkopfes 1 bzw. Spannkopfbettes
2 sind Führungen für versetzbare Nocken sowie von den Nocken zu betätigende Endschalter
angeordnet, wobei die Endschalter jeweils auf Steuerorgane des Hydrauliksystems
des Kolbentriebes 5, 6 einwirken und die Nocken so gesetzt sind, daß sie die jeweils
gewünschten, nebeneinander durchzuführenden Schubbewegungen des Spannkopfes durch
Drücken der Endschalter und damit verbundenes Umschalten des Hydrauliksystems beenden.
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Jeder dieser Nocken ist ein Steuernocken 7 mit schrägen Anlaufflächen
8 zugeordnet, wobei die Steuernocken 7 in einer Längsschiene 9 des Spannkopfes 3
versetzbar befestigt sind. Am Spannkopfbett 2 ist ein Fühler eines Einkanten-Steuerschiebers
10 senkrecht zur Schiene 9 verschiebbar gelagert, der über einen Zwischenhebel 11
auf einen Steuerschieber 12 einwirkt. Der als Einkanten-Steuerschieber ausgebildete
Steuerschieber 12 besitzt ein Gehäuse 13 und steht unter der Wirkung einer Druckfeder
14, die den Schieber und über den Zwischenhebel 11 den Fühler 10 gegen den
jeweiligen Steuernocken 7 drückt. In das Schiebergehäuse 13 mündet eine Druckleitung
15. Mit 16 ist die Ablaufleitung aus dem Schiebergehäuse bezeichnet. Drucköl tritt
durch die Bohrung 17 in einen Ringraum 18 ein, gelangt über eine Eindrehung 19 im
Steuerschieber 12 zu einem weiteren Ringraum 20 und über eine Bohrung 21 in die
Ableitung 16. Von der Schulter der Eindrehung 19 wird
eine Steuerkante
22 gebildet, die je nach der durch den Fühler 10 bestimmten Schieberstellung den
Druckmittelablauf mehr oder weniger freigibt bzw. drosselt.
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Gemäß F i g. 4 treibt ein Elektromotor 23 eine Pumpe 24 an, die das
hydraulische Mittel aus dem Vorratsbehälter 25 über ein Filter 26 ansaugt und über
ein Rückschlagventil27 in das Leitungssystem drückt. Aus der Leitung 28 mit Rückschlagventil
kann, von einer nicht dargestellten Pumpe gefördert, zusätzlich Drucköl zufließen,
wenn die Leistung der Pumpe 24 dem erhöhten Druckmittelbedarf im Schnellgang nicht
genügt. Aus der Leitung 29 gelangt Drucköl über die Leitung 30 dauernd zur Stangenseite
des Kolbens 5. Hinter der Abzweigung der Leitung 30 ist in der Leitung 29 ein als
Einschaltschieber dienender Magnetschieber 31 eingebaut. Die Leitung 32 führt über
einen weiteren Magnetschieber 33 und eine Leitung 34 zur Deckelseite des Kolbens
5. Mit 35 ist eine über eine Drossel 36 führende Umgehungsleitung bezeichnet.
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Von der Leitung 30 zweigt eine Leitung 37 ab, die über einen Magnetschieber
38 und ein Druckkonstanthalteventil 39 führt und einerseits die Leitung 15 zum Steuerschieber
12 versorgt, andererseits durch eine über den Schieber 38 zurückgeführte Leitung
40 mit der Leitung 34 verbunden ist.
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Wird der Einschalteschieber 31 gemäß F i g. 4 nach links verschoben,
ist dem Drucköl der Weg aus der Leitung 29 in die Leitung 32 oder 35 freigegeben.
Je nach der Stellung des Schiebers 33 gelangt dann Drucköl unmittelbar in die Leitung
34 für den Schnellgang oder über die Leitung 35 und die Drossel 36 für den Langsamgang
zur Deckelseite des Kolbens 5. Obwohl dieser Kolben stangenseitig über die Leitung
30 dauernd mit Drucköl beaufschlagt ist, bewegt er sich nun langsam oder schnell
nach links, da er als Differentialkolben ausgebildet ist. Bei Verstellung des Einschaltschiebers
31 aus der in F i g. 4 dargestellten Mittellage nach rechts wird die Leitung 34
entweder unmittelbar über die Leitung 32 (Schnellgang) oder über die Leitung 35
und das Drosselventil 36 (Langsamgang) mit dem Ablauf verbunden; es bewegt sich
der Kolben 5 nach rechts, und es findet ein Rücklauf des Spannkopfes 3 statt.
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Sobald der Einschaltschieber 31 durch den Druck des jeweils wirksamen
Nockens auf den zugehörigen Endschalter stromlos wird und in seine dargestellte
Mittellage zurückkehrt, ist die Spannkopfbewegung beendet, da die von der Deckelseite
abführenden Leitungen 34 und 32 bzw. 35 gesperrt sind. Gleichzeitig wird aber auch
auf elektrischem Wege der Magnetschieber 38 nach links verschoben, also in eine
Stellung gebracht, in der die bisherige Unterbrechung der Leitungen 37 und 40 aufgehoben
ist. Drucköl kann daher aus der Leitung 30 über die Leitung 37 sowohl durch die
Leitung 15 zum Steuerschieber 12 als auch über die Leitung 40 und 34 zur Deckelseite
des Kolbens 5 gelangen. Steht der Spannkopf 3 in der dargestellten Lage, so daß
der Fühler 10 etwa in der Mitte der rechten Schrägfläche 8 dem Steuernocken 7 anliegt,
ist die Ablaufleitung 16 durch die Steuerkante 22 gerade so weit geöffnet, daß der
Zustand erhalten bleibt. Wird nun aber der Spannkopf ungewollt in der einen oder
anderen Richtung verschoben und damit der Fühler 10 und der Steuerschieber 12 einwärts
oder auswärts gedrückt, der Ablauf also weiter geöffnet oder gedrosselt, ergibt
sich ein Absinken oder ein Ansteigen des Druckes an der Deckelseite des Kolbens
5, und der Kolben bzw. der Spannkopf wird so verschoben, daß die ursprüngliche Sollstellung
wieder erreicht wird. Erfolgt eine neue programmgemäße Spannkopfbewegung, wird der
Magnetschieber 38 wieder in die dargestellte Mittelstellung gebracht und dadurch
die zusätzliche hydraulische Steuereinrichtung unwirksam, bis diese Spannkopfbewegung
beendet, ist eine neuerliche Umschaltung erfolgt und der nächste Steuernocken die
Korrekturbewegungen bewirkt. Es ist selbstverständlich, daß sich die gleichen Korrekturvorgänge
ergeben, wenn der Spannkopf nicht in die Sollstellung stehenbleibt, der Fühler also
von vornherein eine andere Stellung als die neutrale einnimmt.