DE2911364C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Eine derartige Vorrichtung ist nach dem DE-GM 19 53 060 bekannt. Die Tast­ organe sind dabei über den Umfang des Werkstückes verteilt angeordnet und erfahren von der Mittellage in einer Ebene senkrecht zur Durchlaufrichtung eine Auslenkung, die als Maß für den zu bestimmenden Querschnitt auf ein Rechengerät übertragen werden kann. Bei Stabstahl oder bei Knüppeln können zwischen den Tastorganen und der Werkstückoberfläche dabei auch Rollen oder Kugeln vorgesehen sein, die sich auf der Oberfläche des Werkstückes abwälzen und dessen Form auf die Tastorgane übertragen. Die bei Stabstahl oder bei Knüppeln erreichbaren Genauigkeiten hängen somit weitgehend von der Anzahl der Tastorgane ab, die wegen der räumlichen Ausdehnung der Tast­ organe in bezug auf den Umfang der Werkstücke begrenzt ist.

Nach der AT-PS 3 16 276 wird das der Förderung unterliegende, stabförmige Material durch eine dieses ringförmig umfassende Meßspule geleitet, die innerhalb einer elektrischen Schaltung angeordnet ist und ihre Impedanz in Abhängigkeit von dem Querschnitt des durch sie gelangenden Materials ändert. Diese Änderung wird als Maß des Querschnittes erfaßt und mittels eines Rech­ ners derart verarbeitet, daß sich ein Längenanschlag in Abhängigkeit von der Größe des Querschnittes verstellt, so daß schließlich ein Schermesser einen Abschnitt mit der vom Rechner vorgegebenen Länge abtrennen kann.

Diese volumetrische Zerteilung hat für die Weiterverarbeitung der abge­ trennten Abschnitte erhebliche Bedeutung, wenn die Weiterverarbeitung eine genaue Volumenausfüllung mit dem abgetrennten Abschnitt vorsieht. Dies ist der Fall bei den Verfahren der spanlosen Formgebung, wie bei­ spielsweise beim Gesenkschmieden, wobei angestrebt wird, daß nicht nur die vorgegebene Form voll ausgefüllt wird, sondern daß auch der Grat vermieden oder doch wenigstens auf ein Mindestmaß beschränkt sein soll. Ein seitlich austretender Grat stellt in der Regel nicht nur einen Mate­ rialverlust dar, sondern macht zu seiner Entfernung auch noch zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich und führt schließlich auch noch im Bereich der Formkante zu einem größeren Verschleiß, so daß die angestrebte Form nicht mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden kann. Um zu­ mindest die vollständige Füllung der Form sicherzustellen, beträgt in der Praxis der Mehrbetrag für das Volumen des Abschnittes durchschnittlich 8 bis 9%. Dieser Mehrbetrag kann durch den Vorschlag nach der genannten AT-PS 3 16 276 bis auf ±2% gesenkt werden.

Man kann auch Gebrauch machen von der zwischen Gewicht und Volumen bestehenden Beziehung. In diesem Falle sieht man zunächst die Ab­ trennung eines Probeabschnittes vor, dessen Gewicht ermittelt wird, woraufhin dann die weiteren Abschnitte mit demjenigen Längenmaß er­ folgen, wie es einem Abschnittgewicht entspricht, welches ein vor­ gegebenes Volumen ausfüllen kann. Auch hierbei müssen jedoch noch Toleranzen von ±0,5% berücksichtigt werden. Beispiele für derar­ tige Verfahren sind in der DD-PS 96 041 und in der DE-OS 22 59 950 veranschaulicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bislang erreichten Toleranzen noch erheblich zu verringern, so daß bei­ spielsweise ein nahezu gratfreies Gesenkschmieden ermöglicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, für den die Unteransprü­ che 2 bis 4 vorteilhafte Weiterentwicklungen vorsehen.

Man kommt auf diese Weise zu einer Volumenermittlung, bei welcher die Umfangsmaße mit lediglich zwei Rollenpaaren bei dem zu fördern­ den Material während einer Verschiebebewegung der beiden Paare mit Ausnahme der Kantenbereiche lückenlos erfaßt werden. Hierbei würde das herkömmliche Schiebelehrenprinzip versagen, denn das zu för­ dernde Material ist in der Regel Vormaterial, welches einer Weiter­ verarbeitung bedarf und demgemäß örtlich starke Maßabweichungen be­ sitzt. Insbesondere haben Stahlknüppel verhältnismäßig unebene Oberflächen, die vom Walz- oder Stranggießprozeß herrühren. Diese Unebenheiten sind jeweils zumindest bei einem Knüppel meist durch­ laufend gegeben. Eine verhältnismäßig genaue Aussage läßt sich dagegen über die Rundung im Eckenbereich machen, da beispielsweise Walzkaliber im Eckenbereich die Anrundung unveränderlich vorgeben. Diese Rundungsmaße ändern sich verhältnismäßig wenig und lassen sich dem Rechner als konstante Größen vorgeben. Die weiteren Maße unterliegen jedoch den erwähnten Schwankungen, die sich nun aber durch die Erlassung mit Tastorganen berücksichtigen lassen. Diese Tastorgane besitzen eine Vorschubrichtung, die senkrecht zur För­ derrichtung des stabförmigen Materials verläuft. Somit müssen die Tastrollen also entweder mit dem zu fördernden Material ein kurzes Stück mitlaufen, oder man muß das zu fördernde Ma­ terial vorübergehend anhalten und in den Bereich einer Meßvorrichtung gelangen lassen.

Aufgrund der Ermittlung der Abstände der Tastorgane voneinander in Ab­ hängigkeit vom Vorschub der Tastorgane kann eine Integration durchge­ führt werden, die, wie sie auf der Grundlage der Messungen mit zwei Paar Tastorganen möglich ist, eine sehr genaue Aussage über das Ausmaß des Querschnittes gestattet. Das Meßverfahren entspricht dabei in übertrage­ nem Sinne einer Aufrasterung der gesamten Querschnittsfläche, obgleich lediglich am Umfang der Querschnittsfläche Messungen notwendig sind.

Da vor allem Knüppel im Eckbereich vorbekannte Rundungsmaße besitzen, ist es zweckmäßig, die Abstände der Tastorgane erst oberhalb eines vor­ gegebenen Mindestwertes für die Querschnittsermittlung zu erfassen. Dieser Mindestwert schließt also den überwiegenden Teil der Rundung bereits ein.

Wenngleich vorstehend im wesentlichen auf Knüppel, die also einen etwa quadratischen Querschnitt haben, bezug genommen wurde, so ist das Ver­ fahren jedoch grundsätzlich auch für jede andere beliebige Querschnitts­ form, also auch für Rundmaterial, anwendbar. Da sich die Tastorgane näm­ lich immer nur an zwei sich gegenüberliegende Stellen des Querschnittes anlegen, können sie während des Vorschubes grundsätzlich auch einem be­ liebig gekrümmten Weg folgen.

Dank der über die Innenkanten der Backen vorstehenden Rollen kommt es zu einer besonders präzisen Abtastung der Oberfläche. Da sich die Rollendurchmesser verhältnismäßig klein ausbilden lassen, werden auch nur geringfügig in Vorschubrichtung erstreckte Maßabweichungen erfaßt. Die Backen werden zweck­ mäßig mit einer Feder und einer vorgegebenen Kraft aneinander angepreßt, so daß das Anliegen der Rollen an der Oberfläche gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist die Bewegbarkeit der Backen senkrecht zu ihrer Vorschubrichtung. Hierdurch wird nicht nur die Auswertung des Backenab­ standes vereinfacht, sondern zugleich sichergestellt, daß die Voraus­ setzungen für das Anliegen der Rollen in jeder beliebigen Vorschubstellung gleich sind. Ein Verkanten der Backen wird durch die Präzisierungswälz­ körperführung vermieden, wobei es sich beispielsweise um eine Nadelkäfig­ führung handeln kann.

Grundsätzlich lassen sich die Backen auf jeden beliebigen Querschnitt von Hand einstellen. Nach dem Vorschlag des Unteranspruchs 4 kommt man jedoch zu einer selbsttätigen Einstellung der Backen, weil der sie tragende, schwimmend angeordnete Schlitten zunächst diejenige Stellung einzunehmen sucht, in welcher die Mitte zwischen beiden Backen genau mit der Quer­ schnittsmittellinie zusammenfällt. Die verhältnismäßig schwache Feder, die den Schlitten in seiner Lage hält, verhindert einen Einfluß auf die Kraft, mit welcher die Backen durch ihre Feder zusammengehalten sind.

Während somit das Abstandsmaß senkrecht zur Vorschubrichtung genau er­ faßt und dem Rechner zugeführt werden kann, ist der Vorschlag des Unter­ anspruchs 5 als Voraussetzung dafür aufzufassen, daß der gleichfalls der Auswertung im Rechner unterliegende Vorschubwert genau den Abstandswerten der Backen zugeordnet werden kann. In besonders präziser Form gelingt dies durch den Vorschlag des Unteranspruchs 5, weil hierbei die Vorschubänderungen inkremental mit einer sehr großen Präzision übertragbar sind. Die Ausrichtun­ gen der Fotodiodenschalter auf die Zahnzwischenräume beim einen und auf die Zahnköpfe beim anderen der beiden Zahnräder führt dazu, daß das kleinste, auflösbare Vorschubmaß durch einen halben Zahnzwischenraum vor­ gegeben ist. Die Größe der Zahnzwischenräume läßt sich nicht nur durch den Zahnmodul, sondern auch durch den Durchmesser der Zahnräder in nahezu be­ liebiger Weise vorgeben, was zu einer sehr genauen Vorgabe für den Vor­ schub führt.

Für die Ermittlung des Abstandes jeweils zweier Backen zueinander finden bevorzugt ebenfalls Verzahnungen Verwendung, indem beispielsweise ein Schlitten eine Zahnstange aufweist, wohingegen der andere Schlitten ein mit einem Drehmelder verbundenes Zahnrad trägt, das mit der Zahnstange im Eingriff steht. Eine derartige Anordnung führt zu einem kontinuierlichen Längenmaß, welches bei jedem Impuls, den der Rechner durch den Vorschub erfährt, abgerufen wird.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die sich auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen bezug genommen. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Gesamteinrichtung, während

Fig. 2 einen Querschnitt zur Veranschaulichung der Meßeinrichtung wiedergibt.

Fig. 1 zeigt einen Knüppel 1, der mittels der Rollgangsrollen 2 in seiner Längsrichtung zu fördern ist. Er befindet sich in einer Stellung, in welcher sein linkes Ende an einem Anschlag 3 anliegt. In dieser Stellung wird das Obermesser 5 der Schere 4 in Richtung des Pfeiles 6 ausgelöst, so daß ein Abschnitt vom Knüppel 1 abgetrennt wird, dessen Länge durch die Lage des Anschlages 3 gegeben ist. Der Anschlag 3 ist im übrigen in Richtung des Doppelpfeiles 7 verstellbar, zu welchem Zweck er sich innerhalb einer Längsführung 8 durch die Gewindespindel 9 verstellen läßt. Die Gewindespindel 9 ist an einen Motor 10 angeschlossen, der als Stellmotor ausgeführt ist und seine Stellimpulse vom Rechner 11 erhält. In diesen Rechner werden insgesamt 4 elektrische Größen eingeführt, näm­ lich jeweils ein Vorschubwert 12 und ein Abstandsmeßwert 13 von den bei­ den Tastorganen, wie sie bereits beschrieben wurden. Die beiden Tastorgane sind an den Backenpaaren 14, 14′ und 15, 15′ angeordnet, welche beiden Backenpaare senkrecht zueinander vorschiebbar sind. Für das Backenpaar 14, 14′ besteht dabei die Vorschubrichtung in Richtung des Doppelpfeiles 16, wohingegen das Backenpaar 15, 15′ senkrecht zum Backenpaar 14, 14′ verschiebbar ist. Die Backenpaare können ihren jeweiligen Abstand ent­ sprechend den Doppelpfeilen 16, 17 nach Maßgabe der Breite des jeweils zu messenden Knüppels verändern. Diese Meßrichtung liegt bei den Backen­ paaren senkrecht zueinander.

Um einen Knüppel bezüglich seines Querschnittes zu erfassen, wird er mit Hilfe des Rollgangs zunächst in eine in der Zeichnung rechts lie­ gende Stellung gebracht, so daß er sich innerhalb der beschriebenen Meß­ einrichtung befindet. Dabei sind die Backen und mit ihnen auch die Rollen zunächst noch in eine Ausgangsstellung zurückgefahren, so daß während des Einbringens eines Knüppels eine Berührung noch nicht statt­ finden kann.

Zur Veranschaulichung der am Knüppel vorzunehmenden Messungen wird weiter­ hin auf Fig. 2 Bezug genommen.

In Fig. 2 erkennt man den Knüppel 1, der in Spießkantstellung mittels der Rollen 18 in seine Meßstellung gefördert wurde und in dieser vorübergehend zum Stillstand gelangt. Ein Rahmen 20 trägt die gesamte Meßeinrichtung, bei welcher zwei Schlitten 21 und 22 senkrecht zueinander verschiebbar sind. Diesem Zwecke dienen Hydraulikzylinder 23, 24, die im Rahmen 20 befestigt sind. Die Schlitten sind ihrerseits mit Kolbenstangen 25 verbunden und können bei Beaufschlagung der Zylinder 23, 24 in Richtung der Doppelpfeile 26, 27 verschoben werden. Die Beaufschlagung erfolgt über Anschlußstutzen 28 mit einem geeigneten Druckfluid, insbesondere mit Hydrauliköl. Die Darstellung von Kolben und Anschlußstutzen im linken Teil der Zeichnung entspricht derjenigen im rechten Teil der Zeichnung.

Jeder der Schlitten 21, 22 trägt an einem Teil 29, 30 eine Zahnstange 31, 32, die mit je einem Zahnrad 33, 34 kämmt. Somit werden die Bewegungen der bei­ den Schlitten 21, 22 in Vorschubrichtung 26 bzw. 27 genau synchron ausge­ führt. Bei dem Zahnrad 34 ist ein Fotodiodenschalter 35 auf Zahnzwischen­ räume ausgerichtet, während beim Zahnrad 33 ein entsprechender Fotodioden­ schalter 36 auf den Zahnkopf ausgerichtet ist. Diese Anordnung gestattet eine inkrementale Eingabe des Vorschubweges in den bereits beschriebenen Rechner mit einem auflösbaren Schrittmaß, welches einem halben Zahnzwischen­ raum der Zahnräder 34 bzw. 33 entspricht.

Auf den Schlitten 21 bzw. 22 sind Backenträger schwimmend gelagert. Diese werden nachstehend in beiden Zeichnungsteilen veranschaulicht. Im rechten Zeichnungsteil sind die Bezugszeichen der Übersichtlichkeit halber fort­ gelassen. Die beiden Backenträger 37, 38 des Schlittens 21 stehen über eine Zugfeder 39 miteinander in Verbindung und werden durch den Abstand­ halter 40 auf einen Mindestabstand gehalten. Sie besitzen eine Präzisions­ führung und sind in Richtung des Doppelpfeils 41 verschiebbar. Da der Schlitten 21 seinerseits mittels eines Armes 42 federnd an einem mit der Kolbenstange 25 in Verbindung stehenden Teil angeschlossen ist, können die beiden Backenträger 37, 38 zunächst ohne Relativbewegung eine Stellung einnehmen, in welcher sie genau auf den zu messenden Querschnitt des Knüppels 1 oder dergl. ausgerichtet sind. Die für den Schlitten 21 maß­ gebliche Zugfeder 43 ist im Verhältnis zur Zugfeder 39 schwächer und beeinflußt somit die Bewegung der Backenträger 37, 38 nicht.

Die Backenträger 37, 38 besitzen Anschlußleisten mit Schwalben­ schwanzführungen, auf denen sich die Backen 46, 47 zunächst auf unter­ schiedliche Abstände voreinstellen lassen. Damit können Grobeinstellungen auf bestimmte Querschnittsmaße erfolgen. Der Abstand der Backenträger voneinander ist so gewählt, daß ihre Beweglichkeit mit Sicherheit einen größeren Bereich erfassen kann.

Die Backen 46, 47 tragen an ihren vorderen Enden Rollen 48, 49, die sich auf die Breite eines Knüppels anliegend einstellen können. Während es zu einem Vorschub entsprechend dem Doppelpfeil 26 kommt, fahren die Rollen 48, 49 also über die Oberfläche des Stabmaterials. Dabei ändert sich der Abstand der Backen 46, 47 voneinander in Richtung des Doppelpfeils 41.

Einer der beiden Backenträger oder auch eine der beiden Backen ist mit einem Arm 50 versehen, der eine Zahnstange 51 trägt. Letztere kämmt mit dem Zahnrad 52 eines Drehmelders 53, der in Verbindung mit dem anderen Backenträger bzw. mit der anderen Backe steht. Die Meßwerte des Drehmelders 53 werden in den Rechner eingespeist und dort im Takt abgerufen, der von den Fotodiodenschaltern 35, 36 vorgegeben wird. Der Schlitten 22 ist im übrigen in gleicher Weise wie der Schlitten 21 ausgerüstet, so daß auch von dort die Maße entsprechend in den Rechner übertragen werden.

Im Ergebnis gelingt es nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung, eine volumetrisch sehr exakte Abtrennung der einzelnen Stababschnitte vorzunehmen. Die durch Gewichtsmessungen erreichte Toleranz von ±0,5 läßt sich erfindungsgemäß noch auf die Hälfte herabsetzen, so daß die von einem Knüppel abgescherten Abschnitte im Gesenk praktisch gratfrei verformt werden können.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur volumetrischen Aufteilung von zu förderndem, stabförmigem Material, wie Stabstahl oder Knüppel, bei welchem der Stabquerschnitt mittels an seiner Oberfläche zur Anlage bringbare, als Rollen ausgebildete, bewegbare Tastorgane durch Messung erfaßt und nach Maßgabe dieses Wertes über einen Rechner ein Längenanschlag derart verstellt wird, daß sich ein Abschnitt mit einem vorgegebenen Materialvolumen abtrennen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paar an der Staboberfläche anliegend gehaltene Tastorgane jeweils gemeinschaftlich in zueinander geneigter Richtung über die Stabquerschnittsmaße senkrecht zur Förder­ richtung des stabförmigen Materials vorgeschoben werden, wobei die Tastorgane an sich senkrecht gegenüberliegenden Stellen anliegend gehalten werden, und daß der Abstand der Tastorgane voneinander in Abhängigkeit vom Vorschub er­ mittelt und auf den Rechner übertragen wird, daß die Abstän­ de der Tastorgane erst oberhalb eines vorgegebenen Mindest­ wertes für die Querschnittsermittlung erfaßt werden, daß als Tastorgane die Rollen (48, 49) an gemeinsam vorschiebbaren und relativ zueinander beweglichen Backen (46, 47) vorgese­ hen sind, deren Umfänge über die einander zugekehrten Innen­ kanten der Backen (46, 47) vorstehen, und daß die Backen (46, 47) mittels einer Feder (39) in Bezug zueinander gehal­ ten wird, daß die Backen (46, 47) senkrecht zur ihrer Vor­ schubrichtung (26) bewegbar sind und Backenträger (37, 38) mit einer Präzisions-Wälzkörperführung aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen (46, 47) bzw. die Backenträger (37, 38) auf einen Schlitten (21, 22) beweglich angeordnet und gemeinsam quer zur Vorschubrichtung (26) schwimmend gelagert und mit­ tels einer Feder (43) gehalten sind, deren Kraft kleiner als diejenige der die Backen (46, 47) zusammenhaltenden Feder (39) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backenpaare (46, 47) mittels zweier mit den Führun­ gen ihrer Schlitten (21, 22) und miteinander im Eingriff stehender Zahnräder (33, 34) bezüglich ihrer Vorschubbewe­ gungen synchronisiert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Fotodiodenschalter (35, 36) auf die Zahnzwischenräume beim einen und auf die Zahnköpfe beim anderen der beiden Zahnräder (33, 34) ausgerichtet sind, welche Fotodioden­ schalter beide auf zwei Eingänge eines im Rechner (11) vor­ gesehenen logischen ODER-Gatters geschaltet sind, dessen Im­ pulse als inkrementale Vorschubmaße den Rechner (11) beauf­ schlagen, der bei jedem Impuls die Abstände der Tastorgane aufnimmt.