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Die Erfindung bezieht sich auf einen von einer ruhenden Bezugsbasis
aus schrittbewegten Schmiedemanipulator. Bei diesem Manipulator ist ein hydraulischer
Antrieb zum exakten Schrittbewegen des gesamten, im wesentlichen aus einem fahrgestellähnlichen
Rahmen und einer dreh-, heb- und neigbaren Blockhaltezange bestehenden Manipulators
vorgesehen.
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Um die Arbeitsbewegungen der Presse und des Manipulators beim modernen
Schmiedebetrieb einem automatisch gesteuerten Ablauf zu unterwerfen, muß die Bedingung
erfüllt sein, @daß der Manipulator in vorgegebenen Längsschritten. und die Blockhaltezange
in vorgegebenen Drehschritten bei gleiczeitig automatisch steuerbarem Heben und
Senken' exakt bewegt werden.
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Es hat sich als besonders schwierig herausgestellt, die erforderlichen
Längsbewegungen des Manipulators nach vorgegebenen Schritten exakt durchzuführen,
da die üblichen Antriebs- und Haltemittel, wie Motor, Kupplung, Bremse, für die
Laufräder, Ketten, Zahnstangen oder dergleichen Antriebsmittel oder auch die Steuerungsmittel,
wie z. B. Ventile, Schieber usw., den gestellten Genauigkeitsforderungen nicht genügen.
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So ist ein von einer ruhenden Bezugsbasis aus schrittbewegter Schmiedemanipulator
bekannt, bei dem ein teils hydraulischer, teils mechanischer Antrieb vorgesehen
ist. Ein stationärer Hydraulikmotor ist mit dem Manipulatorfahrgestell durch eine
Zahnstange, ein mit dieser kämmendes Ritzel und ein angeschlossenes Schneckengetriebe
verbunden. Das Spiel in diesen Antriebsteilen wirkt sich derart auf die Längsbewegung
des Manipulators aus, daß die Genauigkeitsforderung des Längsschrittes nicht erreicht
werden kann.
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Beim modernen Schmiedebetrieb mit automatisch gesteuerter Presse und
automatisch betriebenem Schmiedemanipulator kommt es darauf an, Personal einzusparen
und die menschliche Unzulänglichkeit bei der bisher üblichen Arbeitsweise des Sichtschmiedens
vollkommen auszuschalten.
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Aus diesem Grunde wird heutzutage gefordert, daß der Schmiedemanipulator
exakt schrittweise bewegt wird, damit vollkommen gleichmäßige Verformungsabschnitte
des Werkstückes erzielt werden.
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Nach dem Grundgedanken wird eine rein hydraulische Antriebslösung
vorgeschlagen. Zu diesem Zweck weist der Schmiedemanipulator eine hydraulische Vorschub-Kolben-Zylinder-Einheit
und Verdränger-Kolben-Zylinder-Einheit auf, die an eine ventilgesteuerte Druckflüssigkeitsfördervorrichtung
angeschlossen sind.
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Die erfindungsgemäß gelöste Aufgabe besteht darin, eine Druckflüssigkeitsfördervorrichtung
vorzusehen, die pro aufeinanderfolgendem Hub stets exakt gleiche Flüssigkeitsmengen
entsprechend dem gewünschten, nach Bedarf veränderbaren Schritthub des Manipulators
liefert, und die gleichzeitig Förder-und Bremsmittel für den innerhalb eines Schritthubes
zunächst beschleunigt und dann verzögert zu bewegenden Manipulator ist, wobei jener
exakt schrittweise in Schmiederichtung bewegt wird.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß als Druckflüssigkeitsfördervorrichtung
hydraulisch angetriebene Dosiervorrichtungen in gekoppelter Zwillingsbauart vorgesehen
sind, denen je ein Umschaltventil zugeordnet ist, von denen das eine die jeweils
fördernde Einheit mit der Vorschubantriebsspeiseleitung verbindet, während zugleich
das andere die Verdrängereinheitrückflußleitung mit der jeweils nicht fördernden
Einheit verbindet, und daß das Koppelungsgestänge mit Schaltern für die Steuerventileinrichtung
zusammenwirkt.
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Diese Druckflüssigkeitsfördervorrichtung liefert mit ihrem flüssigkeitsfördernden
Teil der Vorschubeinheit des Schmiedemanipulators im Wechseltakt der Zwillinge ein
genau dosiertes Flüssigkeitsvolumen, das für den gewünschten Schritthub erforderlich
ist und einen exakten Schritthub des Gesamtmanipulators gewährleistet. Zugleich
wird aus der Verdrängereinheit des Manipulators das entsprechende Flüssigkeitsvolumen
in den nicht fördernden Teil der Druckflüssigkeitsfördervorrichtung verdrängt; der
die Bremsfunktion erfüllt.
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Jeder Zwilling dient also jeweils in Verbindung mit der Vorschub-
bzw. Verdrängereinheit des Manipulators im Wechseltakt einmal als Förderpumpe mit
dosiert liefernder Flüssigkeitsmenge und einmal als Bremsorgan. Die Hübe der Zwillinge
sind je nach gewünschtem Schritthub etellbar; es ist eine wählbar dosierte, also
nach Bedarf entsprechend dem Schritthub veränderbare Flüssigkeitsmenge lieferbar.
Das Schrittmaß wird also nach. Einstellung des Hubes der Druckflüssigkeitsfördervrrichtung
vorgegeben und von der Vorschubeinheit nachvollzogen. Das Schrittmaß der Vorschubeinheit
entspricht dem der Druckflüssigkeitsfördervorrichtung; es ist exakt begrenzt durch
die dosierte Druckflüssigkeitsmenge.
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Die Eigenschaften dieser neuen Druckflüssigkeitsfördervorrichtung
weist der bekannte, als Pumpe arbeitende Treibapparat für eine elektrohydraulische
Schmiedepresse nicht auf, da er den Preßplunger der Presse zu fortschreitenden Einzelhüben
in einer durch die Kurbel bestimmten Größe veranlaßt, wobei jeweils bei Beginn des
Preßplungerrückhubes der Preßplunger vom Preßzylinderraum abgeschaltet, neue Flüssigkeit
aus einem Behälter nachgesaugt und bei Beginn des weiteren Preßplungerhubes der
Preßplunger wieder zum Preßzylinderraum zugeschaltet werden muß. Zu diesem Zweck
ist ferner eine zusätzliche Schaltsteuerung, bestehend aus Umlaufsteuerung und Umlaufvorsteuerung,
erforderlich.
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Der bekannte Treibapparat kann weder eine wählbar dosierte, also nach
Bedarf veränderbare Flüssigkeitsmenge liefern, noch ist er zeitweilig als fördernde
und bremsende Druckflüssigkeitsfördervorrichtung für eine exakt schrittzubewegende
Maschine verwendbar.
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Die bekannten hydraulisch betriebenen Tischverstellvorrichtungen an
Schmiedepressen sind allein dazu zu verwenden, daß der verhältnismäßig große Verstellbereich
des Tisches von der einen zur anderen Pressenseite in mehrere geeignete Einzelhübe
unterteilt wird, wobei es auf exakte Schritthübe nicht ankommt. Die bekannte Verstellvorrichtung
wird nach jedem kontinuierlich zurückbelegten Einzelhub stets von neuem mit dem
Tisch durch ein geeignetes Mittel gekuppelt, damit der Tisch nach Art des Nachholschleppens
bewegt werden kann.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Es zeigt
F i g.1 einen Schmiedemanipulator mit Druckflüssigkeitsfördervorrichtung in Form
hydraulisch angetriebener Dosiervorrichtungen in gekoppelter Zwillingsbauart während
eines ersten Arbeitszyklus',
F i g. 2 den gleichen Schmiedemanipulator
während eines zweiten Arbeitszyklus'.
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Mit dem Manipulator 1 verbunden sind der Zylinder 5 des Vorschubantriebs
2 und der Zylinder 7 der Verdrängungseinheit 3. Dies gilt für die Längsbewegung
des Manipulators 1 in Pfeilrichtung.
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In umgekehrter Bewegungsrichtung sind die Funktionen der Einheiten
2 und 3 vertauscht; d. h. dann wird der Antrieb 2 zur Verdrägungseinheit,
und die Einheit 3 wird zum Vorschubantrieb.
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Die Kolben 4, 6 beider Einheiten 2, 3 sind hohlgebohrt und ruhend
angeordnet. Sie stützen sich beispielsweise an bodenfesten Stützen 8, 9 ab.
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Die Mengenfördervorrichtung (= Dosiervorrichtung) ist mit
10 bezeichnet. Sie besteht aus den doppeltwirkenden, parallel angeordneten
Zwillingskolben 11, 12, die beide durch die Kolbenstange 13 gelenkig miteinander
verbunden sind. Die Zwillingskolben 11, 12 bewegen sich während des Betriebs
in gleichem Takt gegeneinander, wobei die Koppelstange 13 um den festen Punkt
14 gedreht wird und Endschalter 19 bzw. 20 betätigt. Die Endschalter
stehen in Kontaktverbindung mit dem Servoantrieb 21, der die Ventile der Ventilsteuerung
22 umsteuert.
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Dem Zwillingskolben 11 sind ein Antriebszylinder 15 und ein Förderzylinder
17 und dem Zwillingskolben 12 sind ein Antriebszylinder 16 und ein
Förderzylinder 18 zugeordnet. Die Antriebszylinder sind durch die Leitungen
23, 24 mit der Ventilsteuerung 22 verbunden. Die Ablaßleitungen 25,
25 a, 25 b führen zu einem Sammelbehälter 26.
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Die vom (nicht dargestellten) Akkumulator kommende Hauptleitung 27
mündet in die Hauptsteuerung 28, die über die Leitung 29 mit der Ventilsteuerung
22 verbunden ist. Mit 30 ist das Absperrorgan bezeichnet.
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Vom Förderzylinder 17 führt eine Zweigleitung 31
mit
dem Zweig 31 a zum Umschaltventil 33 und der Zweig 31 b zum Umschaltventil 34. Die
Ventile 33, 34 sind zum Umschalten für die zyklische Förderung des Arbeitsmediums
durch die Zwillingsfördervorrichtung 10 erforderlich. Ebenfalls führt eine Zweigleitung
32 mit dem Zweig 32 a zum Umschaltventil 33 und ein Zweig 32 b zum Umschaltventil
34. Die beiden Förderzylinder 17, 18 sind durch Saugleitungen 35, 36 mit einem Ventil
37 verbunden, das dem Sammelbehälter 26 vorgeschaltet ist.
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Vom Schaltventil 33 führt eine Förderleitung 38 und vom Schaltventil
34 führt eine Förderleitung 39
zum Schaltsteuerventil 40. Dieses Ventil
ist zum ; Schalten auf Vor- und Rückwärtsbewegung des Manipulators 1 notwendig.
Vom Ventil 40 führen die Leitungen 41 zum Vorschubantrieb 2 und die Leitung
42 zur Verdrängungseinheit 3.
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Es können ferner die Leitungen 43, 44 zwischen Ventil 40 und
der Hauptsteuerung 28 und die Absperrorgane 45, 46 vorgesehen sein.
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Wenn das Absperrorgan 30 geschlossen ist, dienen die Zuleitungen
43, 44 bei geöffneten Absperrorganen 45, 46 zum kontinuierlichen Bewegen
des Manipulators 1. Dies trifft für den Fall zu, daß große Längsbewegungen des Manipulators
erforderlich sind. Es ist in diesem Falle kein Schrittbewegen möglich.
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Beim normalen Schrittbewegungsbetrieb des Manipulators sind die Absperrorgane
45, 46 geschlossen und das Absperrorgan 30 ist offen, so daß die Druckmittellieferung
von Akkumulator über die Haupt-Steuerung nur zur Mengenfördervorrichtung
10 erfolgen kann.
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Wirkungsweise: In F i g. 1 ist der Förderzyklus dargestellt, bei dem
die vom Akkumulator über die Hauptsteuerung 28
und die Ventilsteuerung 22
zugeführte Druckflüssigkeit momentan den Zwillingskolben 11 der Fördervorrichtung
10 im Antriebszylinder 15 beaufschlagt. Der Kolben ist, so wie er
dargestellt ist, gerade im Begriff, den vorher eingestellten Hub a zurückzulegen,
wobei er Druckflüssigkeit, die aus dem Sammelbehälter 26 angesaugt worden ist, aus
dem Förderzylinder 17 verdrängt.
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Diese dosierte Flüssigkeitsmenge gelangt über die Leitung 31,
31a, Schaltventil 33, Leitung 38, Schalt-_steuerventil 40, Leitung
41, durch den ortsfesten Hohlkolben 4 des Vorschubantriebs
2 hindurch und beaufschlagt den Zylinder 5 des Längsverschiebeantriebs 2,
worauf sich im nächsten Moment der Manipulator 1 um das Schrittmaß b weiterbewegen
wird.
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Der Zyklus in dem Moment ist in F i g. 2 dargestellt. Der Manipulator
hat sich um das Maß b weiterbewegt. Dieses Schrittmaß entspricht dem vorgegebenen
Maß a, das nach den Erfordernissen der Schrittlänge des Manipulators bei 47 eingestellt
wird. Es ist dies beispielsweise ein verstellbarer Anschlag als Endbegrenzung.
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Würden die Abmessungen der Kolben und Zylinder der Vorschubeinheit
und der Mengenfördervorrichtung gleich sein, entspräche das Maß b dem Maß a.
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Beim Vorwärtsbewegen des Manipulators 1 um das Schrittmaß b
verdrängt der Zylinder 7 praktisch die gleiche Flüssigkeitsmenge, wie in den Zylinder
5 gefördert wird (F i g. 1).
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Die verdrängte Flüssigkeitsmenge aus Zylinder 7 gelangt über Leitung
42, Ventil 40, Leitung 39, Ventil 34, Leitung 32 b, 32 in den
Förderzylinder 18.
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Der Zwillingskolben 12 bewegt sich daraufhin in Pfeilrichtung nach
unten und verdrängt Druckflüssigkeit aus dem Antriebszylinder 16. Das verdrängte
Medium fließt über die Leitung 24, Ventilsteuerung 22, Ablaßleitung 25 a, 25
b, 25 zum Sammelbehälter 26, aus dem gleichzeitig Druckflüssigkeit über Leitung
36 in den Förderzylinder 18 nachgesaugt wird.
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In der F i g. 2- ist der nächste Förderzyklus dargestellt, wo im nächsten
Augenblick der nun beaufschlagte Zwillingskolben 12 sich in Pfeilrichtung
vorbewegt und Druckflüssigkeit ebenfalls in einer dosierten Menge aus dem Förderzylinder
18 über Leitung 32, 32a, Ventil 33, Leitung 38, Ventil 40, Leitung 41, Kolben
4 in den Zylinder 5 des Vorschubantriebs 2 fördert, damit der Manipulator
1 wieder um ein exaktes Schrittmaß b weiterbewegt wird.
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Durch die Kopplung mittels Koppelstange 13 werden die Zwillingskolben
11, 12 im Takt jeweils um den Hub a hin- und herbewegt. Etwa mittig dieses Hubes
werden die Endschalter 19, 20 betätigt. Dadurch wird die Ventilsteuerung
22 umgesteuert, so daß beispielsweise auf halbem Förderweg des Zwillingskolbens
11 durch Endschalterbetätigung 19 die Umsteuerung bei 22 erfolgt, infolgedessen
der benachbarte Antriebszylinder 16 des anderen Zwillingskolbens 12 bereits mit
Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, während der eine Zwillingskolben 11 sich von
der Mitte des Förderhubes an verzögert weiterbewegt.
Der gleiche
Ablauf erfolgt durch Betätigen des Endschalters 20. Die Hubbegrenzung ist
durch den Anschlag 47 gegeben. Hier erfolgt auch die Einstellung des Maßes
a, auf Grund dessen durch die dosiert geförderte Flüssigkeitsmenge der Manipulator
nach dem vorgegebenen Schritt a um den exakt begrenzten Schritt b weiterbewegt wird.