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Die Erfindung betrifft einen Schmiedemanipulator mit einer hydraulischen
Steuerungseinrichtung für die Kipp-, Dreh- und Hubbewegung der Zange und mit einer
den Verdrehwinkel der Zange begrenzenden Einrichtung zum Anhalten der pendelnden
Drehbewegungen der Zangenspindel im vorgewählten Winkel.
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Bei Schmiedemanipulatoren ist es bekannt, alle erforderlichen Bewegungen
in der gewünschten Reihenfolge automatisch in Abhängigkeit von der Schmiedepresse
zu steuern. Durch den Stand der Technik war ferner auch die Möglichkeit gegeben,
daß man das freie Einfahren in die jeweilige Schmiedelage durch ein Einfahren übet
mechanische Begrenzung, z. B. durch Anwendung einer Teilscheibe, ersetzen konnte.
Bekannt ist auch ein aufeinanderfolgendes Einfahren der Schmiedezange im Sinn eines
Pendelhubes sowie das wahlweise Steuern von Bewegungsvorgängen mit den dabei notwendigen
Einzelbewegungen.
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Vorliegende Erfindung hat eine halbautomatische Steuerung als Zusatzmöglichkeit
zum Ziel, um bei Auslösung der Zangendrehbewegung von Hand automatisch auch das
Anheben der Zange, deren Festhalten in der angehobenen Stellung während der gesamten
Dauer der Zangendrehung und am Ende der Drehbewegung selbsttätig das Wiedersenken
der Zange in die Ausgangslage zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung ist das Neue bei .einem Schmiedemanipulator der
eingangs beschriebenen Art durch eine wahlweise einzuschaltende Zusatzsteuereinrichtung
gekennzeichnet, bestehend aus einem einen Dosierkolben aufweisenden Dosierzylinder
mit Sperrschieber in der Leitungsverbindung zum Hubzylinder, wobei der Sperrschieber
in Verbindung mit dem Sperrantrieb (Fangbolzen, Zahnstangenkolben) über einen Umsteuerschieber
betätigbar ist, und einem zwei Drosselkolben und einen Sperrkolben aufweisenden,
mit dem Dosierzylinder und mit dem Rücklauf verbundenen Steuerorgan, welches in
die von einem Steuerschieber für die Steuerung des Zangenspindeldrehantriebes zum
Zangendrehmotor führenden Verbindungsleitungen eingeschaltet ist.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch das- den Zangenträger aufnehmende Gehäuse,
F i g. 1 b eine Stirnansicht des Schmiedeblockes, F i g. 2 einen Teillängsschnitt
zu F i g. 1 (Fangbolzen, Zahnstangenkolben), F i g. 3 einen Querschnitt durch das
Gehäuse mit Lagerung des Fangbolzens, F i g. 4 dasselbe mit anderer Stellung des
Fangringes, F i g. 5 und 6 je ein Schaltschema der hydraulischen Steuerung.
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Die Zangenspindel 1 ist im Gehäuse 2 des Zangenträgers durch die Lager
3 und 3 a radial und axial geführt. Die Spindel wird durch den Ölmotor 4 über das
Zahnradvorgelege 5 und das Zahnrad 6 gedreht. Auf der Spindel 1 ist der Fangring
7 befestigt, über dem sich der Fangbolzen 8 befindet, der durch den Zahnstangenkolben
9 um 90° in Eingriffsstellung (F i g.1) oder außer Eingriffsstellung (F i g. 2)
gedreht werden kann.
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Die Betätigung des Zahnstangenkolbens 9 erfolgt i durch hydraulische
Beaufschlagung der Zylinderräume 10 oder 11.
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Der Fangbolzen 8 ist im Gehäuse 2 des Zangenträgers in Lagern 12 geführt
(F i g. 3). Durch die vorgespannten Federn 13 wird er in Mittelstellung gehalten.
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Die Segmente 7 a des Fangringes 7 können, wenn sich der Fangbolzen
8 nicht in Eingriffsstellung befindet, d. h., wenn die Nase 8 a des Fangbolzens
ausgeschwenkt ist, wie in F i g. 2 dargestellt, frei unter dem Fangbolzen 8 durchdrehen.
Befindet sich der Fangbolzen 8 in Eingriffsstellung, d. h., seine Nase 8 a befindet
sich im Eingriffsbereich der Segmente 7a; so ist nur eine Drehung der Spindel l
in der Segmentteilung möglich. Bei einer Drehung der Spindel t schlagen die Segmentkanten
7 b von links oder von rechts an die Nase 8a an. Das Schwungmoment von Block, Zange
und Spindel wird im Augenblick des Anschlages durch die vorgespannten Federn 13
und eine hydraulische Dämpfung im Raum 14 aufgenommen. Die Vorspannung der
Federn 13 ist so hoch bemessen, daß das volle auf die Spindel 1 bezogene Drehmoment
des Ölmotors 4 ohne zusätzliches Zusammendrücken aufgenommen wird. Nach dem Aufnehmen
des Schwungmomentes drückt also die Feder 13 über den Fangbolzen 8 die Spindel 1
wieder so weit zurück, bis der Bolzen 8 in der Mittellage steht (F i g. 4).
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Der Federraum 15 und der Dämpfungsraum 14
werden durch
die Leitung 16, welche an den Leckölanschluß 17 des Ölmotors 4 angeschlossen ist;
mit Öl gefüllt. Das Rückschlagventil18 dient zum Nachsaugen des durch den Ringspalt
19 aus dem Raum 14 verdrängten Öls bei der Rückkehr des Bolzens 8 in seine Mittelstellung
nach dem Abfangvorgang.
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Mit der Begrenzung der Zangendrehbewegung nach den F i g.1 2, 3 und
4 ist ein selbsttätiges Anheben des Zangenträgers bei Beginn der Drehbewegung aus
der Anschlagstellung heraus und ein Absenken um den Hubbetrag am Ende der 90°-Drehbewegung
verbunden, damit die Drehung des Blockes nicht durch Anschlagen der Blockkanten
am Amboß behindert wird (s. Blockquerschnitt Maß x, F i g. 1 b). Eine Ausführungsform
einer hydraulischen Einrichtung hierfür ist beispielsweise in F i g. 5 gezeigt.
Der Öhnotor 4 wird durch den Steuerschieber 20
in Linkslauf-Haltestellung-Rechtslauf
gesteuert. Drucköl wird von der nicht dargestellten Öldruckpumpe durch die Leitung
21 zugeführt. Die Leitung 22 führt das Ablauföl zum Ölbehälter zurück. In die Zu-
und Rücklaufleitung 23 und 24 vom Steuerschieber 20 -zum Ölmotor 4 ist das Steuerorgan
25 eingeschaltet. Dieses enthält zwei symmetrische Drosselkolben 26, welche durch
die Federn 27 in leicht vorgespannter Anschlagstellung gehalten werden. -Wird beispielsweise
durch Verschieben des Steuerschiebers 20 in die Stellung A die Leitung 23 mit der
Druckleitung 21 und die Leitung 24 mit der Ablaufleitung 22 verbunden, so entsteht
durch die Wirkung der Drosselbohrung 28 zwischen den Räumen 29 und 30 ein Druckgefälle,
durch welches der Kolben 26 nach unten verschoben wird. Dadurch gelangt Drucköl
aus dem Raum 29 in die Ringkammer 31 und von da nach Verschieben des Sperrkolbens
32 in die gezeichnete rechte Anschlagstellung durch die Bohrung 33 und Leitung 34
in den Raum 35 des Dosierzylinders 36. Im oberen Teil des Dosierzylinders 36 befindet
sich der Sperrschieber 37, der durch die Feder 38 in der gezeichneten Stellung gehalten
wird, wenn der Steuerschieber 39 sich in der gezeichneten Stellung A
befindet,
d. h., wenn die Leitung 40 mit der Rücklaufleitung 22 verbunden ist. In dieser
Stellung ist, wie aus F i g. 2 ersichtlich, der Raum 11 mit der Druckleitung 21
und der Raum 10 mit der Rücklaufleitung 22 verbunden; der Fangbolzen 8 befindet
sich außer Eingriff in dem Fangring 7. Der Ölmotor 4 dreht so lange in einer Richtung,
wie der Steuerschieber 20 in der Steuerstellung A oder B gehalten
wird. Der Dosierkolben 41 kann sich nicht bewegen, weil der Austritt aus dem Raum
42 durch den Schieber 37 verschlossen ist. Das vom Ölmotor 4 zurückfließende Öl
strömt vom Raum 30 in den Raum 29, größtenteils unter Umgehung der Drosselbohrung
28 über das Rückschlagventil 72.
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Wird der Schieber 39 in die Stellung B verschoben, so wird einmal
der Raum 10 mit der Druckleitung 21 und der Raum 11 mit der Rücklaufleitung 22 verbunden,
also der Fangbolzen 8 in Eingriffsstellung gedreht (s. F i g.1). Außerdem wird der
Sperrschieber 37 gegen die Feder 38 verschoben, so daß die Kammer 43 mit der Kammer
44 verbunden ist. Wird nun der Ölmotor 4 durch Betätigung des Schiebers 20 in die
Stellung A oder B in Links- oder Rechtsdrehung versetzt, so drückt der Dosierkolben
41 das im Raum 42 befindliche Öl unter der Wirkung des durch die Leitung 34 zufließenden
Öls im Raum 35 aufgebauten Öldruckes durch die Kammern 43, 44 und die Leitung 45
in den Vorlaufraum 46 des oder der Hubzylinder 47. Das dabei im Rücklaufraum 48
verdrängte Öl wird über die Leitung 49 dem Rücklaufraum 50 des Zylinders 36 zugeführt.
Über das beispielsweise parallelogrammartig gekoppelte Winkelhebesystem 51, 52 wird
der Zangenträger 2 um einen Betrag gehoben, welcher dem Flächenverhältnis des oder
der Hubkolben 53 zum Dosierkolben 41 und dessen Hub entspricht.
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Sobald der Fangring 7 mit einer Segmentkante 7 b
an die Nase
8 a des Fangbolzens 8 anschlägt, wird die Drehbewegung durch die Wirkung der Federn
13 und die Drosselung im Spalt 1.9 abgebremst. Dabei kommt der Ölmotor 4 zum Stehen,
der öldurchfluß vom Raum 29 zum Raum 30 im Steuerorgan 25 hört auf. Es besteht keine
Druckdifferenz mehr und die Feder 27 (F i g. 5) drückt den Drosselkolben 26 wieder
in die gezeichnete Stellung. In dieser ist aber der Anschluß 33 über die Kammern
31, 54 und die Winkelbohrung 55 mit der Rücklaufleitung 22 verbunden. Dadurch wird
Raum 35 des Dosierzylinders 36 entlastet. Unter der Wirkung des Eigengewichtes von
Zangenträger, Zange und Block schiebt der Hubkolben 53 so viel Öl aus dem Raum 46
durch die Leitung 45 in den Raum 42, bis der Dosierkolben 41 seine untere Anschlagstellung
wieder erreicht hat. Gleichzeitig wird der Rücklaufraum 48 aus dem Raum 50 über
die Leitung 49 nachgefüllt. Der Zangenträger nimmt am Ende dieses Vorganges wieder
die Höhenlage ein, die er vor Beginn der Aufwärtsbewegung des Dosierkolbens 41 hatte.
Der Steuerschieber 56 dient zur Beaufschlagung des oder der Hubzylinder 47, unabhängig
von der dargestellten Einrichtung.
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Eine einwandfreie Funktion der in F i g. 5 gezeigten Einrichtung setzt
voraus, daß das Fördervolumen der nicht dargestellten Öldruckpumpe groß genug ist,
um während des Anlaufs des Ölmotors 4 die zum Verschieben des Dosierkolbens 41 benötigte
Ölmenge aufzubringen. Weiterhin muß die Druckreserve der Ölpumpe groß genug sein,
um im Raum 35 einem im Verhältnis der Vorlauf- und Rücklauffläche des Kolbens 41
höheren Druck aufzubauen, als er im Raum 46 zur Verschiebung des Hubkolbens 53 benötigt
wird. Ferner muß das Verhältnis der Vorlauf-und Rücklauffläche des Kolbens 41 dem
des oder der Hubkolben 53 entsprechen, damit im Raum 48 bzw. 50 kein Vakuum oder
Überdruck entsteht.
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Die erste Voraussetzung dürfte bei jedem hydraulisch betriebenen Manipulator
erfüllt sein, vor allem dann, wenn zwischen der Öldruckpumpe und der Leitung 21
ein öldruckspeicher eingeschaltet ist. Die übrigen Voraussetzungen sind nicht immer
gegeben. In F i g. 6 ist deshalb eine Anordnung dargestellt, welche diese beiden
Voraussetzungen eliminiert. Der Dosierzylinder 36 enthält den als Trennkolben ausgebildeten,
also mit gleichen Beaufschlagungsflächen versehenen Dosierkolben 57. Über die Leitung
58 ist die Ringkammer 59 mit der Druckleitung 21 verbunden. In Ruhestellung ist
die Kammer 59 durch den Schieber 60 verschlossen.
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Der Schieber 60 ist mit einem Kolben 61 versehen, dessen Beaufschlagungsraum
62 durch die Leitung 63 mit dem Schaltventil 64 verbunden ist. In der gezeichneten
Stellung A verbindet das Schaltventil 64 den Raum 62 mit der Rücklaufleitung 22.
Wird nun der Steuerschieber 39 zur Vorwahl der Drehbewegung aus der Stellung
A in die Stellung B verschoben, so wird einmal der Fangbolzen 8 in
Eingriffsstellung gedreht (über Leitung 10, 11) und außerdem das Schaltventil 64
hydraulisch von der Steuerstellung A in die Steuerstellung B verschoben. Dabei wird
die Leitung 63 mit der zum Steuerorgan 25 führenden Leitung 34 verbunden. Mit Beginn
der Drehbewegung des Ölmotors 4 durch Verschieben des Steuerschiebers 20 in die
Stellung A oder B wird das in die Leitung 34 einströmende Drucköl
in den Raum 62 geleitet, wodurch der Schieber 60 so weit verschoben wird, daß die
Winkelbohrung 65 den Raum 59 mit dem Druckraum 66 verbindet. Dadurch kann Drucköl
aus der Leitung 21 in den Druckraum 66 einströmen. Das im Raum 67 verdrängte Drucköl
gelangt über die Leitung 45 zum Vorlaufraum 46 des Hubkolbens 53. Das im Rücklaufraum
48 mit Beginn der Hubbewegung des Kolbens 53 verdrängte Öl gelangt über das Rückschlagventil
68 in die Ablaufkammer 69 und von da über die Leitung 70 in die Rücklaufleitung
22.
Der oder die Hubkolben 53 werden so weit bewegt, wie es dem Flächenverhältnis
der Räume 67 zu 46 und dem Hub des Dosierkolbens 57 entspricht. Sobald die Drehbewegung
des Ölmotors 4 abgefangen wird, wird die Leitung 34, wie in F i g. 5 dargestellt,
durch dieVorgänge im Steuerorgan 25 mit der Rücklaufleitung 22 verbunden und damit
der Raum 62 entlastet. Der im Zylinderraum 46 unter der Wirkung des auf dem Hubkolben
53 lastenden Eigengewichtes herrschende Öldruck verschiebt über die Leitung 45 den
Kolben 57. Dabei weicht der Schieber 60 nach unten aus. Die Winkelbohrung 65 verbindet
den Raum 66 mit dem Ablaufraum 69. Außerdem verschiebt der im Raum 66 herrschende
Öldruck das Rückschlagventil 68 nach unten, so daß Öl aus dem Raum 69 über die Leitung
71 in den Rücklaufraum 48 des oder der Hubzylinder 47 drosselfrei nachströmen kann.
Das Rückschlagventil 68 hält die Verbindung von der Leitung 71 zur Ablaufkammer
69 geschlossen, wenn der Steuerschieber 56 betätigt wird, also unabhängig von der
beschriebenen Einrichtung die Höhenlage des Blockes durch Beaufschlagung der
Räume
48 oder 46 des Hubzylinders 47 korrigiert werden soll.