DE19630078A1 - Hubvorrichtung, z. B. für Stichloch-Bohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubvorrichtung für Maschinen zum Öffnen von Stichlöchern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Nach dem Öffnen des Stichloches eines metallurgischen Ofens muß die Lafette mit dem Werkzeug, z. B. der Bohrstange, aus ihrer Arbeitsstellung über der Gießrinne möglichst schnell aus dem aus dem Ofen strömenden Flüssigmetallstrahl wegbewegt werden, um durch das flüssige Metall nicht beschädigt zu werden.

Trotz dem muß das Werkzeug infolge Abnutzung häufig gewechselt werden. Dazu steht oft ein Stangenwechsler zur Verfügung, der als Roboter das verbrauchte Werkzeug, nachfolgend Bohrstange genannt, entnimmt und eine neue Bohrstange aus einem Vorratsmagazin in die Lafette einsetzt. Dazu ist es erforderlich, daß die Lafette mit der Bohrstange eine immer gleiche waagerechte Ruhestellung einnimmt, damit der Stangenwechsler richtig angreifen kann.

Bekannte Hubvorrichtungen, bei denen der Neigungswinkel der Arbeitsstellung eingestellt werden kann, erfüllen diese Bedingungen für den automatischen Bohrstangenwechsel nicht, da ein veränderter Bohrwinkel auch eine veränderte Ruhestellung verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubvorrichtung für Stichloch-Bohrmaschinen zu schaffen, bei der unabhängig vom eingestellten Neigungswinkel der Bohrstange für die Bohrstellung die Bohrstange in der Ruhestellung stets eine waagerechte Lage einnimmt und die gesamte Hubvorrichtung in der Ruhelage sicher gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale der Patentansprüche 1 und 5 gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Die in den Ansprüchen 1 und 5 gekennzeichneten beiden Ausführungsformen haben außer der Gewährleistung der gleichen waagerechten Lage der Bohrstange in der Ruhestellung der Stichloch-Bohrmaschine noch weitere wichtige Vorteile. Durch die besondere Übertragung der Kraft des Hubzylinders über einen Winkelhebel und eine Lasche auf den kurzen Hebelarm des Hubarmes ist es möglich, die Lasche und den kurzen Hebelarm in Form eines Kniegelenkes in eine Sperrstellung zu bringen, so daß die ganze Hubvorrichtung unabhängig vom Hydraulikdruck im Hubzylinder sicher in der Ruhestellung gehalten wird, auch wenn der Hubzylinder drucklos würde oder gar ausgebaut würde. Auch auf diese Weise ist die waagerechte Ruhelage der Bohrstange sichergestellt, so daß ein einwandfreier automatischer Bohrstangenwechsel stattfinden kann.

Durch die besondere Anordnung der Hebel und der Lasche wird erreicht, daß die Hubbewegung aus der Bohrstellung heraus anfangs sehr schnell erfolgt, was für die Standzeit der Bohrstange sehr wichtig ist, und zur Ruhestellung hin praktisch auf Null reduziert wird, so daß beim Erreichen der Ruhestellung kaum Erschütterungen auftreten, die bisher bei dem relativ hohen Gewicht der Stichloch-Bohrmaschine eine besonders starke Auslegung der Aufhängung am Drehgestell für das Wegschwenken auf einer Kreisbahn erfordern, so daß in dieser Hinsicht eine leichtere Bauweise möglich ist.

Bei der ersten Ausführungsform nach den Ansprüchen 1 bis 4, die insbesondere dort eingesetzt wird, wo genügend Raum nach oben zur Verfügung steht, wird durch eine beliebige Einstellung des Bohrwinkels (innerhalb eines vorgegebenen Bereiches) in der Langloch-Kulisse die waagerechte Lage der Bohrstange in der Ruhestellung der Stichloch-Bohrmaschine nicht verändert.

Das gilt auch für die zweite Ausführungsform nach den Ansprüchen 5 und 6, die dort eingesetzt wird, wo der Raum nach oben beschränkt ist, z. B. durch eine Laufbühne, wobei in diesem Fall die Einstellung des Bohrwinkels an einem den Lenker der ersten Ausführungsform ersetzenden Kippzylinder erfolgt, indem dessen Hub in Richtung auf die Bohrstellung einstellbar begrenzt wird. Die Höhe der Bohrstellung wird bei dieser zweiten Ausführungsform auf die gleiche Weise am Hubzylinder festgelegt.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung werden aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Zeichnungen verständlich. Dabei zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer Stichloch-Bohrmaschine mit einer ersten Ausführungsform der Hubvorrichtung in Bohrstellung,

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise geschnitten die Hubvorrichtung nach Fig. 1 separat in Bohrstellung,

Fig. 3 diese Hubvorrichtung in Ruhestellung,

Fig. 4 in Seitenansicht separat und teilweise geschnitten die Hubvorrichtung einer zweiten Ausführungsform in Bohrstellung und

Fig. 5 diese zweite Ausführungsform in Ruhestellung,

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Stichloch- Bohrmaschine in Bohrstellung. Diese besteht im wesentlichen aus einer Bohrlafette 1 zur Aufnahme einer Bohrmaschine 2 mit Bohrstange 3, aus einem Lafettenhalter 4 und einem Gelenkviereck 5 mit einem Hubarm 6 und einem Lenker 7. Das Gelenkviereck 5 verbindet den Lafettenhalter 4 schwenkbar mit einem Hubrahmen 8, der um eine lotrechte Achse schwenkbar über einen Ausleger (nicht sichtbar) an einem Drehgestell 9 sitzt. Das Gelenkviereck 5 bildet zusammen mit einem Hubzylinder 10 eine Hubvorrichtung, die für sich in den Fig. 2 und 3 in Bohrstellung bzw. Ruhestellung dargestellt ist und deren Wirkungsweise nunmehr anhand dieser Figuren beschrieben werden soll.

In Fig. 2 ist die Kolbenstange 11 des Hubzylinders 10 eingefahren, so daß sich der Lafettenhalter 4 mit der hier nicht dargestellten Bohrstange 3 in einer schrägen Bohrstellung von hier beispielsweise 6° befindet. Die tiefste Lage dieser Bohrstellung kann durch einen Anschlag 12 begrenzt oder korrigiert werden, der in Bohrstellung am Hubrahmen 8 anstößt.

Die Kraft des Hubzylinders 10, der bei Bewegung in die Bohrstellung nach anfänglicher Druckbeaufschlagung der Kolbenringfläche durch das Gewicht der Hubvorrichtung unterstützt wird, wobei das bodenseitige Hydrauliköl praktisch nur noch kontrolliert (gedrosselt) abzufließen braucht, wird von der Kolbenstange 11 über einen Winkelhebel 13 und eine Lasche 14 auf einen oberen kurzen Hebelarm 15 des zweiarmigen Hubarms 6 übertragen. Der Winkelhebel 13 ist um eine am Hubrahmen 8 ortsfest angeordnete Achse 16 schwenkbar gelagert und steht mit der Kolbenstange 11 über ein Gelenk 17 und mit der Lasche 14 über ein Gelenk 18 in Verbindung. Die Lasche 14 ist über ein Gelenk 19 mit dem kurzen Hebelarm 15 des Hubarms 6 verbunden, der um eine ortsfest am Hubrahmen 8 befindliche Achse 20 schwenkbar gelagert ist und dessen langer Hebelarm über ein Gelenk 21 mit dem Lafettenhalter 4 schwenkbar verbunden ist.

Der Lenker 7 des Gelenkvierecks 5 ist am Hubrahmen 8 um ein Gelenk 22 schwenkbar gelagert und steht mit dem Lafettenhalter 4 über ein Gelenk 23 in Verbindung, das in einer gebogenen Langloch-Kulisse 24 verstellbar und feststellbar angeordnet ist.

Um die Hubvorrichtung in die in Fig. 3 gezeigte Ruhestellung zu bewegen, wird der Hubzylinder 10 bodenseitig druckbeaufschlagt, so daß infolge der speziell gewählten Längen der Teile des Gelenkvierecks 5 und der Lage der Achsen und Gelenke 16-23 der Lafettenhalter 4 stets eine waagerechte Lage einnimmt, und zwar ungeachtet des mit dem Gelenk 23 in der gebogenen Langloch-Kulisse 24 eingestellten Bohrwinkels, der in der Darstellung der Fig. 2 etwa 6° beträgt. Wird der Bohrwinkel durch Verschiebung des Gelenks 23 in der Langloch-Kulisse 24 nach unten vergrößert, so ändert sich an der waagerechten Ruhestellung nach Fig. 3 nichts, wie leicht erkennbar ist, denn die Langloch-Kulisse 24 weist eine Krümmung auf, deren Krümmungsmittelpunkt in der Ruhestellung des Lafettenhalters 4 mit der Achse des Gelenks 22 zusammenfällt. Die Ruhestellung wird an sich durch den Hub des Hubzylinders 10 begrenzt. Trotzdem ist ein Sicherheitsanschlag 25 ortsfest am Hubrahmen 8 vorgesehen.

In der Ruhestellung der Hubvorrichtung liegen die Gelenke 16, 18, 19 mit ihren Achsen nahezu auf einer Linie mit einem leichten Knick im Gelenk 18 über die Gerade hinaus, so daß dieses wie ein Kniegelenk eine Sperrstellung einnimmt, die die gesamte Hubvorrichtung sicher in ihrer Ruhestellung hält. Der Anschlag 25 wird hierbei kaum belastet, selbst wenn der Hubzylinder 10 in dieser Stellung ausgebaut würde.

Die Fig. 2 und 3 lassen außerdem erkennen, daß bei dieser Anordnung die Hubgeschwindigkeit aus der Bohrstellung (Fig. 2) heraus am Anfang groß ist, so daß die Bohrstange 3 (Fig. 1) sehr schnell aus der Gießrinne herauskommt, und zur Ruhestellung (Fig. 3) hin nach Null tendiert, so daß ein ruckfreies Erreichen dieser Ruhestellung ermöglicht wird, mit den eingangs bereits erwähnten Vorteilen für den Ausleger und das Drehgestell der Stichloch-Bohrmaschine.

Diese erste anhand der Fig. 2 und 3 beschriebene Ausführungsform ist nur dort einsetzbar, wo genügend Freiraum zwischen der obersten Bohrstellung und der Ruhestellung zur Verfügung steht. Ist dies nicht der Fall und ist der Freiraum nach oben z. B. durch eine Laufbühne oder auf andere Weise beschränkt, so kann die zweite Ausführungsform eingesetzt werden, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, in denen für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 2 und 3 gelten.

Die wesentlichen Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform der Fig. 2 und 3 sind ein kürzerer Hubraum 6 und ein Kippzylinder 26 anstelle des Lenkers 7. Fig. 4 zeigt die Hubvorrichtung in Bohrstellung, wobei der Lafettenhalter 4 in starken Linien dargestellt ist. Für beide Zylinder 10 und 26 ist nur ein einziges Wegeventil (nicht dargestellt) erforderlich, wobei die Bodenseiten der Zylinder 10, 26 und die Kolbenstangenseiten derselben jeweils hydraulisch parallelgeschaltet sind. Dadurch wird nicht nur ein Ventil, sondern es werden auch Leitungen eingespart, da solche Ventile aus Sicherheitsgründen entfernt von der Hubvorrichtung angeordnet sind.

Zum Aufwärtsbewegen der Hubvorrichtung aus der Arbeitsstellung nach Fig. 4 werden beide Zylinder 10, 26 gleichzeitig bodenseitig mit gleichem Druck beaufschlagt, um die verlängerte Kolbenstange 11 des Hubzylinders 10 und die verlängerte Kolbenstange 27 des Kippzylinders 26 auszufahren. Durch die Gewichtsverteilung von Lafettenhalter 4 und Bohrlafette 1 und die Kinematik der Hubvorrichtung wird dabei zunächst der Lafettenhalter 4 in die in Fig. 4 mit Phantomlinien dargestellte waagerechte Lage gebracht, da der Schwerpunkt von Lafettenhalter 4, Lafette 1, Bohrstange 3 und Bohrmaschine 2 rechts vom Gelenk 21 liegt und daher das Ausfahren der Kolbenstange 27 des Kippzylinders 26 begünstigt. Diese Kippbewegung des Lafettenhalters 4 erfolgt sehr schnell, so daß die Bohrstange 3 mit ihrem vorderen Ende auch sehr schnell aus dem Flüssigmetallstrahl herausbewegt wird. Sofort anschließend wirkt sich der Hydraulikdruck im Hubzylinder 10 aus, so daß dessen Kolbenstange 11 ausgefahren wird und damit die Hubvorrichtung in die in Fig. 5 dargestellte Ruhestellung gebracht wird.

In der in Fig. 4 dargestellten Arbeitsstellung des Lafettenhalters 4 liegt eine die Kolbenstange 11 umgebende Hubbegrenzungshülse 28 am Hubzylinder 10 an.

Die Hubbegrenzungshülse 28 ist mit einem Gewinde auf der verlängerten Kolbenstange 11 zur Festlegung der unteren Endlage der Hubvorrichtung in Bohrstellung verstellbar. Die Schräglage des Lafettenhalters 4 bzw. der Bohrwinkel wird an einer Hubbegrenzungshülse 29 eingestellt, die wie beim Hubzylinder 10 auf der Kolbenstange 27 des Kippzylinders 26 mittels Gewinde verstellbar ist.

Da die Zylinder 10 und 26 auch kolbenstangenseitig hydraulisch parallelgeschaltet sind, vollzieht sich die Bewegung aus der Ruhestellung nach Fig. 5 in die endgültige Arbeits- bzw. Bohrstellung nach Fig. 4 auf folgende Weise: Wie Fig. 5 zeigt, bildet in der Ruhestellung das Gelenk 18 zwischen den Gelenken 16 und 19 wie bei der ersten Ausführungsform wieder ein selbstsperrendes Kniegelenk, so daß auch bei dieser zweiten Ausführungsform die Hubvorrichtung in der Ruhestellung sicher gehalten wird und auch hierbei die zunächst schnelle Aufwärts-Geschwindigkeit zur Ruhestellung hin nach Null tendiert, um eine sanfte Ankunft in der Ruhestellung zu gewährleisten. Zum Absenken der Hubvorrichtung werden die Ringflächen beider Zylinder 10 und 26 über das bereits erwähnte gemeinsame Wegeventil gleichzeitig mit gleichem Druck beaufschlagt. Dabei wird zunächst die Sperrwirkung des Gelenks 18 aufgehoben, wobei nicht viel Kraft notwendig ist. Das Gewicht der gesamten Bohrvorrichtung "hilft" beim Einziehen des Kolbens 11 des Hubzylinders 10, bis die Hubbegrenzungshülse 28 wieder am Zylinder 10 anstößt (Fig. 4). Erst dann erhöht sich der Druck auf die Ringfläche des Kolbens 27 des Zylinders 26 (entgegen der Schwerkraft infolge des rechts vom Gelenk 21 gelegenen Schwerpunktes), um den Lafettenhalter 4 in die Schräglage entsprechend dem gewünschten Bohrwinkel zu bewegen.

Die gewünschten Bewegungsabläufe können durch in das Hydraulik-Leitungssystem für die Zylinder 10, 26 eingebaute Drosseln (nicht dargestellt) zusätzlich beeinflußt werden.

Bezugszeichenliste

1 Bohrlafette
2 Bohrmaschine
3 Bohrstange
4 Lafettenhalter
5 Gelenkviereck
6 Hubarm
7 Lenker
8 Hubrahmen
9 Drehgestell
10 Hubzylinder
11 Kolbenstange von 10
12 Anschlag
13 Winkelhebel
14 Lasche
15 kurzer Hebelarm von 6
16 Schwenkachse für 13
17 Gelenk zwischen 11 und 13
18 Gelenk zwischen 13 und 14
19 Gelenk zwischen 14 und 15
20 Schwenkachse für 6
21 Gelenk zwischen 4 und 6
22 Gelenk zwischen 7 und 8 bzw. zwischen 26 und 8
23 Gelenk zwischen 4 und 7 bzw. zwischen 4 und 27
24 Langloch-Kulisse in 4
25 Anschlag
26 Kippzylinder
27 Kolbenstange von 26
28 Hubbegrenzungshülse für 10
29 Hubbegrenzungshülse für 26

Claims (8)

1. Hubvorrichtung, z. B. für Stichloch-Bohrmaschinen, bei der ein Lafettenhalter über ein Gelenkviereck mittels eines Hubzylinders aus einer an einem Lenker des Gelenkvierecks einstellbaren, ggf. schräg geneigten Arbeits- bzw. Bohrstellung in eine Ruhestellung aus dem Bereich einer Gießrinne hochschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubzylinder (10) mit seiner Kolbenstange (11) am freien Ende eines um eine an einem Hubrahmen (8) ortsfest angeordnete Achse (16) schwenkbar gelagerten Winkelhebels (13) angelenkt ist (17), der mit seinem freien Ende über eine Lasche (14) mit einem oberen kurzen Hebelarm (15) eines zweiarmigen Hubarmes (6) gelenkig verbunden ist, welcher um eine hubrahmenfeste Achse (20) schwenkbar gelagert ist, wobei die Lasche (14) mit dem kurzen Hebelarm (15) des Hubarmes (6) in Ruhestellung ein selbstsperrendes Kniegelenk (18) bildet.

2. Hubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Bohrwinkels eines der Gelenke (22, 23) des Lenkers (7) auf einem Kreisbogen verstellbar ist, dessen Krümmungsmittelpunkt mit der Achse des jeweils anderen der Gelenke (22, 23) des Lenkers (7) zusammenfällt, wenn sich die Hubvorrichtung in Ruhestellung befindet.

3. Hubvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Gelenk (23) des Lenkers (7) in einer gebogenen Langloch-Kulisse (24) des Lafettenhalters (4) einstellbar und feststellbar geführt ist.

4. Hubvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Langloch-Kulisse (24) des Lafettenhalters (4) einen Krümmungsradius aufweist, dessen Mittelpunkt in Ruhestellung der Hubvorrichtung mit der Achse des oberen hubrahmenfesten Gelenks (22) des Lenkers (7) zusammenfällt.

5. Hubvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lenker ein Kippzylinder (26) vorgesehen ist, dessen Hub zur Einstellung des Bohrwinkels durch verstellbaren Anschlag begrenzbar ist.

6. Hubvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur folgerichtigen Betätigung sowohl des Hubzylinders (10) als auch des Kippzylinders (26) ein gemeinsames Wegeventil vorgesehen ist.

7. Hubvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Arbeits- bzw. Bohrstellung der Hubvorrichtung sowohl auf der Kolbenstange (11) des Hubzylinders (10) als auch auf der Kolbenstange (27) des Kippzylinders (26) jeweils eine über Gewinde verstellbare Hubbegrenzungshülse (28 bzw. 29) vorgesehen ist.

8. Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Kniegelenks (18) ein in Ruhestellung der Hubvorrichtung wirksamer Sicherheitsanschlag (25) vorgesehen ist.