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Manipulator zum Halten von Werkstücken beim Schmieden
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im Gesenk" Die Erfindung betrifft einen Manipulator zum Halten von
Werkstücken beim Schmieden im Gesenk mit Hilfe einer Zange, deren Schenkel an einem
Halter des Manipulators angelenkt sind.
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Insbesondere bezieht sich sich die Erfindung auf das Schmieden von
Werkstücken mit schneller Schlagfolge und/oder auf Schmiedevorgänge, bei denen durch
den Umformvorgang die Abmessungen des Werkstückes senkrecht zur Gesenkebene in erheblichem
Maße verändert, d.h. vorzugsweise verkleinert werden. Hieraus ergeben sich häufig
widerstreitende Anforderungen an den Manipulator.
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Wenn z.B. beim Genauschmieden das Werkstück mit einem entsprechend
berechneten Werkstoffvolumen mit einem Schlag im Fertiggesenk geformt wird, dann
soll häufig unmittelbar nach der Schlageinwirkung das Werkstück aus der Gravur des
Gesenkes ausgehoben werden,z.B. um nachteilige Einwirkungen der beim Umformen auftretenden
Wärme auf das Gesenk und/oder das Werkstück zu vermeiden.
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Wenn andererseits beim oder vor dem Fertigschmieden die Umformung
des Werk stückes mit mehreren Schlägen erfolgen muß, wird bei komplizierteren Gravuren
oft verlangt, daß das Werkstück zwischen den Schlägen in
der Gravur
festgehalten wird, weil eine exakte Wiedereinführung des Werkstückes zwischen zwei
Schlägen in die Gravur nicht möglich ist. Wenn zusätzlich zu diesen Problemen oder
unabhängig von ihnen durch den Umformvorgang eine starke Verminderung der Höhe des
Werkstückes eintritt, muß eine Nachführung der Zange möglich Sein, welche jedoch
insbesondere bei schneller Schlagfolge während der Schläge praktisch mit dem Manipulator
nicht zu bewerkstelligen ist.
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Der eingangs bezeichnete Manipulator ist bekannt. Bei ihm dient die
Zangenhalterung ausaS1ieBlich zur Befestigung der Zangenschenkel, damit deren maschinenseitige
Enden zumeist über mehrere Laschen an eine Antriebsstange angeschlossen werden können,
deren Betätigung zum maschinellen öffnen und Schließen der Zangenschenkel führt.
Beim.dem bekannten Manipulator kann das Werkstück nach der Schlageinwirkung nicht
kontolliert und mit geringer Verzögerung aus der Gravur ausgehoben werden, weil
die Werkstückbewegung nur über entsprechende Bewegungen des Manipulators möglich
ist. Andererseits kann auch unbeabsichtigtes Abheben des Werkstückes aus der Gravur
häufig nicht verhindert werden, weil bereits sehr geringe Bewegungsbeträge schädliche
Auswirkungen haben können und mit dem Manipulator nicht beherrschbar sind. Schließlich
ist das Nachführen des Manipulators zum Ausgleich von Höhenänderungen des Werkstückes
nur mit begrenzter Genauigkeit durchführbar, welche deswegen häufig nicht ausreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Manipulator so auszubilden,
daß er ohne seine Steuerung jeweils betätigen zu müssen, die Zange so bewegt, daß
diese
entweder das Werkstück unmittelbar nach der Schlageinwirkung aus der Gravur aushebt
oder in der Gravur hält und außerdem Höhenänderungen des Werkstückes beim Schmieden
automatisch ausgleicht.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Halter
an einem Schwenkhebel befestigt ist, dessen Schwenkbewegungen um ein Drehgelenk
mit zur Ebene des Gesenkes paralleler Gelenkachse erfolgen und daß der senkrecht.
zur Gesenkebene bewegliche Halter oder der Schwenkhebel mit einem Federungssystem
zusammenwirken, welches einen Teil der Bewegungsenergie des Schmiedens und/oder
der Manipulatorbewegung speichert, wobei das mit dem Federungssystem zusammenwirkende
Teil massenausgeglichen ist.
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Durch den Schwenkhebel bzw. die Beweglichkeit des Halters erhält man
die Möglichkeit, bei feststehendem Manipulator die Zange senkrecht oder im wesentlichen
senkrecht zur Ebene des Gesenkes zu bewegen, wobei diese Bewegung sowohl zum Ausheben
des Werkstückes aus der Gravur in der einen Richtung oder zum Absenken der Zange
gegenüber der Gravur und damit zum Halten des Werkstückes in der Gravur sowie zum
Ausgleich von Höhenänderungen dienen kann. Das Federungssystem vermeidet infolge
seiner Selbsttätigkeit besondere Steuervorgänge, die am Manipulator nicht durchführbar
sind. Der Massenausgleich hat zur Folge, daß sich das Federungssystem in einem definierten
Ausgangszustand befindet, so daß seine Reaktionen nicht durch die Größe des Halters
und/oder des Werkstückes verändert werden. Als Federungssystem komæn daher Einzelfedern,
aber
auch sog. Federschaltungen in Betracht, in denen mehrere Federn in einer Richtung
zusammenwirken.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie die Möglichkeiten eines Manipulators
der eingangs bezeichneten Art wesentlich erweitert, so daß Beschädigungen der Gesenke
oder Nachteile durch ungenaues Schmieden an den Werkstücken vermieden werden können.
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Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zurn
Massenausgleich eine Feder oder eine Federschaltung vorgesehen, wodurch ebenfalls
eine gewisse Selbsttätigkeit des Massenausgleichs herbeigeführt werden kann.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsformen anhand
der Figuren in der Zeichnung, die den Manipulator nur an seinem werkstückseitigen
Ende und schematisch, d.h. soweit zum Verständnis der Erfindung erforderlich, wiedergeben,
Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung, bei der das Werkstück
sofort nach dem Schlag aus der Gravur ausgehoben wird, Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender
Darstellung eine Einstellung, bei der das Werkstück nach Ausführung des Schlages
in der Gravur gehalten wird,
Fig. 3 eine andere Ausführungform,
bei der ein Höhenausgleich vorgesehen ist, Fig. 4 eine weitere Ausführungfor der
Erfindung mit der anhand der Fig. 1 erläuterten Wirkung und Fig. 5 den Gegenstand
nach Fig. 4 beim Fertigschmieden.
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In sämtlichen Darstellungen des Erfindungsgegenstandes ist die Wirkungsrichtung
des Hammerbären mit 1 bezeichnet und erfolgt gegenüber einem allgemein mit 2 bezeichneten
Gesenk, dessen Gravur bei 3 wiedergegeben ist. Das Werkstück 4 wird von einer Zange
5 gehalten, deren beide Zangenschenkel mit 6 bzw. 7 bezeichnet sind.
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Die Zangenschenkel sitzen in einem Halter ansich bekannter Ausbildung,
der zur Lagerung der Zangenschenkel dient, so daß diese maschinell bewegt werden
können.
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Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 3 ist auf dem
schematisch lediglich bei 9 angedeuteten Manipulator ein Schwenkhebel 10 gelagert.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 ist der Schwenkhebel ein zweiarmiger
Winkelhebel, dessen Arme mit 12 und 13 bezeichnet sind. Die Arme 12 und 13 bilden
eine Baueinheit und gehen von der Buchse 14 eines allgemein mit 16 bezeichneten
Drehgelenkes aus, dessen Achse 17 senkrecht zur Zeichenebene und damit parallel
zur Ebene des Gesenkes 2 verläuft.
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Während der Arm 12 an seinem freien Ende den Halter 8
für
die Zange 5 aufweist, ist der dazu winklig verlaufende Arm 13 an seinem freien Ende
bei 20 und 21 abgeplattet. Diese Platte ist etwas schmaler als ein Anschlag 22,
der in einem Kasten 23 ausgebildet ist, dessen Wände 24 und 25 zur Abstützung je
einer Druckfeder 26 bzw. 27 dienen. Diese Federn wirken auf Scheiben 28 und 29,
die ihrerseits mit den beiden Abplattungen 20 und 21 am Arm 13 zusammenwirken.
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Um die Wirkungen des allgemein mit 30 bezeichneten Federungssystemes
zu definieren, sind die Massen des Hebels 10 und der an ihm befindlichen Teile,
also insbesondere des Halters 8 und Zangen schenkel 6 und 7 mit Hilfe einer Feder
31 ausgeglichen, welche sich auf den Manipulator selbst bei 9.abstützt. - Die Wirkungsweise
des in Fig. 1 wiedergegebenen Manipulators besteht in folgendem: In der in Fig.
1 wiedergegebenen Ausgangsstellung liegt die Platte des Armes 13 in der Mitte zwischen
den Scheiben 28 und 29, weil durch die Feder 31 die Massen ausgeglichen sind. Die
Stellung des Manipulators ist so gewählt, daß sich das Werkstück 4 unmittelbar oberhalb
der Gravur 3 des Gesenkes 2 befindet. Nach Ausführung eines Schlages in Richtung
des Pfeiles 1 mit dem nicht dargestellten Hammerbären erfolgt die Umformung des
Werkstückes in der Gravur 3. Hierbei verschwenkt sich der Hebel 10 entgegen dem
Uhrzeigersinn, wodurch die Abplattung 20 auf die Scheibe 29 stößt und die Feder
26 auslenkt. Sobald nun die Einwirkung des Hammerbären aufhört, führt die Kraftspeicherung
in der Feder 26 dazu, daß der Schwenkhebel 10
im Uhrzeigersinn
zurückschwenkt, wodurch die Ausgangsstdlung nach Fig. 1 wieder erreicht wird. Dadurch
wird ein sofortiges Abheben des Werkstückes 4 aus der Gravur 3 des Gesenkes 2 erreicht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird eine andere Möglichkeit der
Betätigung des beschriebenen Manipulators wiedergegeben. Sie geschieht wie folgt:
Bei angehobenen Hammerbär wird der Manipulator 9 zunächst so bewegt, daß sich das
Gelenk mit den Teilen 13, 14 gegenüber der Gravur 3 des Gesenkes 2 absenkt. Hierdurch
verschwenkt sich der Schwenkhe.bel 10 im Uhrzeigersinn, nachdem das Werkstück 4
sich auf die Gravur 3 des Gesenkes gelegt hat. Hierbei berührt die Abplattung 21
die Scheibe 28 und lenkt die Feder 27 aus. Dadurch wird das Werkstück mit der Spannung
der Feder 27 in die Gravur 3 eingelegt. Wenn nunmehr die Schlageinwirkung in Richtung
des Pfeiles 1 ausgelöst wird, bleibt das Werkstück 4 in der Gravur liegen, weil
die Feder 27 als Kraftspeicher wirkt und das Werkstück in die Gravur 3 vorspannt.
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Es ist ferner ersichtlich, daß bei einer entsprechenden Verminderung
der Höhenabmessungen des Werkstückes 4 auch die bei 34 und 35 wiedergegebenen Angriffspunkte
der Zangenschenkel 6 und 7 nach unten wandern, wobei diese Bewegung zu einer Verschwenkung
des Schwenkhebels 10 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse 17 des Drehgelenkes
führt und durch die beschriebene Federanordnung 30 nicht behindert wird.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 eröffnet die gleichen Möglichkeiten
wie st im Zusammenhang mit der in den Fig.
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1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform beschrieben sind. Der Unterschied
besteht jedoch darin, daß anstelle eines Winkelhebels ein zweiarmiger Hebel 36 Verwendung
findet, dessen Arme 11, 12 miteinander fluchten. Daraus ergibt sich dann eine gegenüber
der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 andere Stellung des die beiden Federn
26 und 27 aufnehmenden Kastens 23. Außerdem ist in der Fig. 3 eines der Zangengelenke
bei 37 wiedergegeben. Der Zangenschenkel 7 hat auch eine bewegliche Backe 38, die
beim Ausgleich der Höhendifferenz über ein Kugelgelenk 39 mitwirkt.
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Die Höhendifferenz durch die Umformung bei Ausübung von Schlägen in
Richtung des Pfeiles 1 ist mit d wiedergegeben. Die von der ursprünglichen Höhe
L verbleibende Höhe ist mit h bezeichnet. Wie aus der Fig. 3 ferner ersichtlich
ist, wird das Werkstück gegenüber seiner ursprünglichen Breite B durch den Umformvorgang
auf die Breite b gebracht.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist der Zangenhalter
8 begrenzt verschieblich auf einer Achse 40 angeordnet. Der Zangenhalter kann unverdrehbar
mit Hilfe einer entsprechend profilierten Achse und Bohrung 41 in einem buchsenförmigen
Teil 42 geführt sein. Er stützt sich mit seinen beiden Stirnseiten auf je eine der
beiden Scheiben 43 bzw. 44 ab, die den Scheiben 28 und 29 im Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 bzw. nach Fig. 3 entsprechen. Demzufolge stützen sich auf
den Scheiben die Federn 26 und 27 ab, die ihrerseits auf den Innenseiten 45 und
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eines gabelförmigen Halters 47 abgestützt sind.
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Der untere Gabelzinken 48 des Halters 47 trägt einen Vorsprung 49
zur Abstützung einer Druckfeder 50, welche zum Massenausgleich am Zangenhalter 8
und den mit diesem verbundenen Teilen, gegebenenfalls einschließlich des Werkstückes
4 dient.
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Die Haltegabel 47 ist ihrerseits an den mit 9 bezeichneten Manipulator
angeschlossen. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies über ein
Drehgelenk 51 mit zur Ebene des Gesenkes 2 paralleler Achse 52, dessen eine Buchse
bei 53 erkennbar ist.
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In Fig. 4 ist die Mitten- oder Neutralstellung des Manipulators wiedergegeben,
bei der das Werkstück 4 auf der Gravur 3 des Gesenkes 2 liegt. Diese Stellung wird
für das Rollen des Werkstückes 4 benötigt. Für das anschließende Fertigschmieden
wird dagegen die in Fig. 4 wiedergegebene Stellung benötigt, bei der die Feder 27
gespannt ist und das Werkzeug zwischen den Schlägen auf der Gravur 3 des Gesenkes
2 hält.