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Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren zum Betrieb
eines Schwenkkolben-Hydraulikantriebs, der in einem Gehäuse einen feststehenden
Trennkolben und einen beweglichen Schwenkkolben aufweist, wobei der Schwenkkolben
mit einem Rotor verbunden ist, der auf eine Arbeitswelle wirkt.
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Schwenkkolben-Hydraulikantriebe der vorgenannten Art sind bekannt,
so z. B. aus der DE-OS 28 43 610, die eine besonders betriebssichere llochdruckausführung
eines Schwenkkolben-Hydraulikantriebs zeigt. Die bekannten Schwenkkolben-Hydraulikantriebe
werden z.B. für das Biegen von Auspuffkrümmern von Automobilen, für das Biegen von
Gest.4rlgen oder Rohren aller Art, aber auch für Montagemaschinen etc.
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verwendet. Häufig werden dabei nicht nur zweidimensionale Bewegungen
eines Werkzeuges verlangt, sondern auch dreidimensionale Bewegungen, d.h. die Biegung
und die Werkzeugbewegung verläuft nicht nur in einer Ebene sondern in zwei Ebenen.
Bisher wurde hierfür der Bewegungsvorgang in jeder Ebene getrennt vorgenommen, so
daß zwei Vorrichtungen mit Schwenkantrieben benötigt wurden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, für dieDurchführung dreidimensional
verlaufender Biege- oder Bewegungsvorgänge etc.
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einen Schwenkkolben-Hydraulikantrieb anzugeben, der nicht nur in einer
Ebene wirkt, sondern neben einem Schwenken der Arbeitswelle auch eine Verschiebung
des mit der Arbeitswelle verbundenen Werkzeugs gegenüber der Schwenkebene erlaub.
Dabei soll sichergestellt sein, daß die Zuverlässigeit und Robustheit des bekannten
Schwenkkolben-Hydraulikantriebs wieder erreicht wird.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der erfindungsgemäße Schwenkkolben-Hydraulikantrieb
eine Arbeitsweise aufweist, bei der die Arbeitswelle zumindest teilweise sowohl
eine Dreh- als auch eine Axialbewegung durchführt. Durch eine
Dreh-
und teilweise gleichzeitige Axialbewegung der Arbeitswelle ist es möglich, das Biegewerkzeug
o.ä. auf einer räumlich gekrUmmten Bahn zu bewegen und so mit einem Antrieb eine
räumlich gekrümmte Werkzeugbewegung mit z.B, einer Biegung eines Gestänges, Rohres
o.ä. zu erreichen.
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Auf einen zweiten Antrieb mit einer zweiten Vorrichtung, die die Werkzeugbewegung
und Biegung in der zweiten Ebene durchführt, kann somit vorteilhaft verzichtet werden.
So ergibt sich vorteilhaft auch für eine dreidimensionale lierkzeugbewegung eine
einfache und kostengünstige Ausführung eines Antriebs. Gleichzeitig kann von den
üblichen Konstruktionsprinzipien von Werkzeugen Gebrauch gemacht werden.
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Die Arbeitswelle des erfindungsgemäßen Antriebs braucht sich dabei
nicht im ganzen zu bewegen, es ist auch möglich und vorgesehen, sie lediglich mit
einem beweglichen Außenteil zu versehen, das hydraulisch oder mechanisch, aber auch
elektrisch bewegt werden kann. Erfindungsgemäß handelt es sich jedoch bei dem axial-bewegten
Teil stets um einen Teil der Arbeitswelle oder um die Arbeitswelle im ganzen.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Axialbewegung
hydraulisch bewirkt wird. Eine hydraulisch bewirkte Axialbewegung ist insofern besonders
vorteilhaft, als so der Schwenkkolben-Hydraulikantrieb sowohl in seiner Schwenkbewegung
als auch in seiner Axialbewegung einheitlich hydraulisch angetrieben werden kann.
Die Schwenkbewegung und die Axialbewegung können so durch eine einzige Hydraulikpumpe
erreicht werden. Dies ergibt ein einheitliches, sozusagen reinrassiges, Antriebssystem.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Axialbewegung
mechanisch zwangsgeführt bewirkt wird. Eine mechanische Zwangsführung, z.B. durch
die Nutführung eines Gleitsteines, einer Rollenkette etc. ermdg-
licht
es sogar, auf einen zweiten Hydraulikkreislauf zu verzichten. Die Schwenkbewegung
allein kann genügen, um die erfindungsgemäße Axialbewegung eines Teils der Arbeitswelle
oder der ganzen Arbeitswelle zu erreichen.
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Die vorstehende zwangsgeführte mechanische Axialbewegung ist nur für
relativ geringe axiale Wege ohne Hilfsantrieb ausführbar, für größere-axiale Wege
muß ein hydraulischer Antrieb in Verbindung mit der mechanischen Zwangsführung verwendet
werden. Dann ergibt sich ein beliebig großer Axialweg mit einer exakten Zuordnung
der Schwenk- zur Axialbewegung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Schwenk-
und Axialbewegung in vorherbestimmter veränderlicher Abhängigkeit voneinander ablaufen.
Eine vorherbestimmte, aber veränderliche Abhängigkeit von Schwenk- und Axialbewegung
erlaubt einen besonders flexiblen Einsatz des erfindungsgemäßen Schwenkkolben-Hydraulikantriebs;
bei änderungen der Arbeitsaufgabe kann nämlich eine entsprechende Änderung der Abhängigkeit
von Schwenlc- und Axialbewegung ohne weiteres vorgenownen werden. Die veränderliche
Abhängigkeit kann vorteilhaft einfach dadurch geschaffen werden, daß die Axialbewegung
gesteuert in Abhängigkeit von der Schwenkbewegung abläuft, z.B. durch den Einsatz
von nockenbetätigten Hydraulikventilen o.ä..
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Schwenk-
und Axialbewegung synchron ablaufen. So ergibt sich eine besonders günstige und
einfache Raumkurve des geschwenkten und axial bewegten Werkzeuges mit gleichmäßiger
räumlicher Steigung. Bei Biegevorgängen führt dies zu der geringstmöglichen Materialbeanspruchung
und gleichmäßigsten Biegekurve, die erreichbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schwenk-
und/oder Axialbewegung elektrisch gesteuert wird. Durch eine elektrische Steuerung
der Schwenk-und/oder Axialbewegung ist eine besonders günstige, berührungslos wirkende
Steuerung der Einzelbewegungen möglich. Darüberhinaus kann durch elektrische Verzögerungsglieder,
wie Drosseln etc. eine gezielte Abhängigkeit der beiden Bewegungen voneinander,
die ohne weiteres und nur durch das Drehen von Abstimmknöpfen veränderlich ist,
erreicht werden. So ist ein insgesamt sehr robustes, verschleißlos arbeitendes und
ohne weiteres einstellbares Schwenk-Axialbewegungsverhältnis erreichbar.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens ist ein Schwenkkolben-Rydraulikantrieb
mit einem in einem Gehäuse beweglichen Schwenkkolben vorgesehen, der fest mit einen
Rotor verbunden ist, der auf eine Arbeitswelle wirkt und wobei die Arbeitswelle
gegenüber dem Rotor zumindest teilweise axial verschieblich ausgebildet ist. So
ist die erfindungsgemäße Schwenk- und Axialbewegung in einem Schwenkkolben-Hydraulikantrieb
ausführbar, bei dem die Arbeitscharakteristik des bekannten Schwenkkolben-Hydraulikantriebs
voll erhalten bleibt.
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In Ausgestaltung des Schwenkkolben-Hydraulikantriebs ist vorgesehen,
daß die Arbeitswelle ein Vielkeilprofil aufweist, das in ein entsprechendes Vielkeilprofil
des Rotors axial verschieblich eingreift. So ergibt sich eine Ausgestaltung des
axial beweglichen und gleichzeitig eine Schwenkbewegung ausführenden Hydraulikantriebs,
die besonders einfach und robust ist. Dabei wird der zur Verfügung stehende, kompakte
Rotor in besonders günstiger Weise ausgenutzt. Es ergibt sich bei Bedarf eine lange
Führung zwischen Arbeitswelle und Rotor mit großen Ubertragungsflächen für die Schwenkkräfte,
so daß sich eine robuste und in ihrer Zuverlässigkeit dem reinen Schwenkkolben-Hydraulilcantrieb
nicht nachstehende Ausführung ergibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Arbeitswelle
einen feststehenden, vorzugsweise direkt mit dem Gehäuse verbunden, Axial-Zylinder
aufweist. So ergibt sich eine Blockbauweise des gesamten Antriebs, bei der der Axialzylinder
unmittelbar an das Gehäuse des Schwenkkolbens anschließt. Die Hydraulikanschlüsse
liegen dicht zusammen und die Hydraulikpumpe kann ohne lange Zuleitungen vorteilhaft
dicht an dem erfindungsgemäßen Hydraulik-Schwenkantrieb angeordnet sein. Die Führung
der Arbeitswelle wird darüberhinaus vorteilhaft weiter verbessert.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Axial-Zylinder
mit der Arbeitswelle vorzugsweise einen Rückhubringrauin, sowie einen Vollquerschnitts-Arbeitsraum
bildet, die mit Hydraulilcanschlüssen in Verbindung stehen.
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So ergibt sich eine besonders günstige, einfache Ausführung, bei der
das Arbeitswellenende als Kolbenstange ausgebildet sein kann, die einen Kolben mit
einer beidseitig wirkenden Gleitdichtung aufweist. Die Rückhubbewegung der Arbeitswelle
erfolgt dabei durch die hydraulische Beaufschlagung des Ringraums, während die Arbeitsbewegung
durch die Beaufschlagung der gesamten Kolbenfläche erfolgt. Von besonderem Vorteil
ist dabei, daß der Kolben gleichzeitig als Kontaktgeber für elektrische Schalter
dienen kann und daß keine Zylinderwandbohrungen von der Gleitdichtung überfahren
werden müssen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich vorgesehen,
daß der Schwenkkolben-Hydraulikantrieb elektrische Näherungsschalter zur Steuerung
der Axial-Bewegung der Arbeitswelle und/oder der Schwenkbewegung des Rotors aufweist.
So ist es, wie bereits bei der Beschreibung des Arbeitsverfahrens ausgeführt, leicht
und einfach möglich, verschleißlos die gewünschten Axial- und Rotationsbewegungen
zu steuern und bezüglich ihrer Geschwindigkeit und Abfolge leicht einstellbar zu
verändern. Darüberhinaus
kann der erfindungsgemäße Schwenkkolben-Hydraulikantrieb
in die elektrische oder elektronische überwachung von im Takt arbeitenden Fertigungsstraßen
mit zentralen Steuerpulten integriert werden. Ebenso ist einfach eine vom erfindungsgemäßen
Schwenkkolben-Hydraulikantrieb gesteuerte Funktion von Förderaggregaten etc. im
Rahmen einer automatisierten Fertigung möglich.
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Insgesamt ergibt sich ein in bisher unerreichter Weise günstiger Schwenkkolben-Hydraulikantrieb
zum Antrieb von Werkzeugen oder Arbeitsvorrichtungen, der leichte Einstellbarkeit,
Robustheit und Zuverlässigkeit mit der Integrationsmöglichkeit in im Takt arbeitenden
Fertigungsstraßen verbindet.
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Die Erfindung wird in einer Zeichnung in einer bevorzugten Ausführungsform
gezeigt, wobei aus der Zeichnung weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung
entnehmbar sind.
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Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Schwenkkolben-Hydraulikantrieb.
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In der Zeichnung bezeichnet.l die Arbeitswelle mit dem vorteilhaften
Vielkeilprofil, die in dem Rotor 2, der ein entsprechendes Vielkeilprofil aufweist,
verschieblich ist.
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Die Bewegung des Rotors 2 wird durch eine Beaufschlagung des Schwenkkolbens
3a mit Hydraulikflüssigkeit gegenüber dem feststehenden Trennkolben 3 bewirkt.
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Der feststehende Trennkolben 3 ist durch die Verschraubung 4 mit dem
Gehäuse 5, 6 verbunden, während der Schwenkkolben 3a über einen oder mehrere Zylinderstifte
4a mit dem Rotor 2 verbunden ist. Zur Abdichtung des Arbeitsraumes zwischen dem
Trennkolben 3 und dem Schwenkkolben 3a gegenüber den Lagern 15 und 16 dienen die
Dichtungen 2a und 2b, die zweiteilig ausgebildet sind und Packungen sowie Einsätze
im Gehäuse 5, 6 aufweisen, die einen Dichtspalt gegenüber dem
Rotor
2 bilden. So ergibt sich eine kombinierte Dichtspaltpackungsdichtung, die einen
vernachlässigbaren Durchtritt von Hydrauliköl in den Lagerbereich ergibt. Dabei
besteht die Möglichkeit, die Dichtspaltoberflächen in besonders hartem und verschleißfestem
Material auszuführen, so daß ein Fressen des Rotors-bei einem Anlaufen im Bereich
der Spaltdichtung verhindert wird.
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Der Rotor 2 ist gegenüber dem Gehäuse 5, 6 in den Lagern 15 und 16
gelagert, die, wie dargestellt, ein Zylinderrollenlager und ein Pendelrollenlager
sein können. Auf der Seite des Axialzylinders 17 hat sich ein Pendelrollenlager
besonders bewährt, das den Einfluß der Kolbenstange la berücksichtigt. Die beiden
Gehäusehälrten 5 und 6 sind durch Schrauben 11 mittig miteinander verschraubt. Der
Flansch 7, der den Axialzylinder 17 trägt, ist durch Schrauben 34 mit dem Gehäuseteil
6 verschraubt.
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Die Lager 15 und 16 weisen außen noch Dichtungen, insbesondere in
Form von Simmeringen 16a und 16b auf, die verhindern, daß aus dem vorzugsweise mit
Dauerfettschmierung versehenen Lagern Schmiermittel austritts Werkzeugseitig ist
das Gehäuseteil 5 durch einen Flansch 8 abgeschlossen, der über Schrauben 9 mit
dem Gehäuseteil 5 verschraubt ist.
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Der Flansch 8 ist ebenso wie der Flansch 7 gegenüber den Lagern durch
0-Rlnge 13 und 14 abgedichtet. So ergibt sich eine vollständige Abdichtung der Lager
15 und 16 nach außen.
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Der Flansch 8 besitzt vorzugsweise, wie dargestellt, eine Bohrung
zur Aufnahme des elektrischen, berührungslos arbeitenden Schaltkontakts 31, der
von der Schraube 32 in dem Rotor 2 beeinflußt wird. Die Schraube 32 ist lageveränderlich.
So kann erfindungsgemäß die Schwenkbewegung veränderlich gesteuert werden.
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Im Inneren des Axialzylinders 17 befindet sich die Kolbenstange la.
Sie ist durch Gleitdichtungen 26 gegenüber dem Ringraum 18, der über die Hydraulikzuleitung
19 mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, abgedichtet und weist darüberhinaus eine
Führungsbuchse 27 auf. Außen befindet sich noch der 0-Ring 25, so daß der Ringraum
18 gegenüber dem Gehäuseteil 6 vollständig abgedichtet ist. Der Ringraum 18 dient
als Arbeitsraum für den Rückhub der Arbeitswelle 1 und ist über die ihm zugekehrte
Seite der Gleitdichtung 24 gegenüber dem Ringraum 21a und dem Kolbenraum 21 abgedichtet.
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Der Ringraum 18 und der Kolbenraum 21 sowie der Ringraum 21a werden
wechselweise mit Hydrauliköl beaufschlagt. Nach innen ist der Kolben durch einen
0-Ring 30 abgedichtet. Er ist in dem Gewinde 33 auf die Kolbenstange la aufgeschraubt
und wird durch die Schraube 29 arretiert.
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Der Zylinder 17 weist den Zylinderkopf 28 mit der Hydraulikflüssigkeits-Zuleitungsbohrung
20 zur Beaufschlagung des Kolbenraurnes 21 und des Ringraumes 21a mit Hydrauliköl
auf.
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Der Zylinderkopf 28 ist fest mit dem Zylinder 17 verschweißt. Der
Zylinder 17 weist weiterhin noch elektrische, berührungslos arbeitende Kontakte
22 und 23 auf, mit denen die Axialbewegung des Kolbens gesteuert wird.
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Das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren und der erfindungsgemäße Schwenkkolben-Hydraulikantrieb
sind insbesondere für den Einsatz bei Biegemaschinen entwickelt worden. Es ist jedoch
ebenso ein Einsatz bei Werkzeugen aller Art, die eine räumliche Bewegung durchführen
müssen und sogar bei hydraulisch arbeitenden Erdbewegungsmaschinen, Kranen etc.
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möglich.