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Fördersystem
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Die Erfindung betrifft ein Fördersystem, insbesondere ein Hubbalkenfördersystem,
für eine Erwärmungseinrichtung, insbesondere für einen Induktionserwärmer, zur Förderung
hintereinanderfolgender Werkstücke.
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Insbesondere bei induktiven Schmiedeblockerwärmungsanlagen wird das
zu erwärmende Gut in Form von Brammen, Knüppeln oder Blöcken aus Eisen, Eisenlegierungen
oder Nichteisenmetallen durch die Induktionsspule gestoßen und dabei auf Schmiedetemperatur
erwärmt. Dabei tritt in vielen Fällen ein Verkleben der einzelnen Blöcke an den
sich berührenden Stirnflächen auf, was zu Betriebsstörungen führt.
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Ursache für dieses Verkleben ist ein Versintern der gegeneinander
gedrückten metallischen Blockenden. Dieser Sintervorgang wird begünstigt durch die
Erwärmung auf Schmiedetemperatur, durch den Anpreßdruck beim Stoßen, durch magnetische
Kräfte der Induktionsspule, durch Wärmedehnung und durch die Zeitdauer, während
der
Temperatur und Druck einwirken.
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Da die Blöcke jedoch für die Weiterverarbeitung einzeln anfallen müssen,
erfolgt eine Trennung der verklebten Blöcke. Hierfür sind Blockbrecheinrichtungen
bekannt.
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Block brecher erfordern jedoch einen erheblichen Kosten-und Platzbedarf.
Sie führen darüberhinaus zu Unterbrechungen des Arbeitsrythmusses und zu Problemen
beim Warmhalten der bereits erwärten Blöcke vor ihrer Weiterverarbeitung.
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Durch die Verwendung des Hubbalkenprinzips anstelle des Stoßprinzips
können einige der genannten Nachteile vermieden werden. Bei Hubbalkenfördersystemen
werden die Werkstücke schrittweise durch wiederholtes Anheben, Vorfahren und Absenken
fortbewegt. Hier besteht die Möglichkeit, die Blöcke mit stirnseitigem Abstand auf
das Fördersystem zu legen. Ein stirnseitiges Zusammenrücken der Blöcke kann dennoch
nicht immer vermieden werden. So treten beispielsweise im Bereich induktiver Erwärmer,
insbesondere wenn diese bei hoher Leistungskonzentration betrieben werden, erheblich
magnetische Kräfte auf, die ein Zusammenrücken der Blöcke herbeiführen, welches
letztlich wieder zum Verkleben führt. Ferner können durch die Temperaturausdehnung
der Blöcke während des Erwärmens die Lücken zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blöcken
geschlossen werden. Verklebte Blöcke müssen auch hier voneinander getrennt werden,
was mittels einer Blockbrecheinrichtung, wie beschrieben, erfolgen kann.
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Um den Aufwand einer Blockbrecheinrichtung zu vermeiden, wurde vorgeschlagen,
Blockbrechrollen mit Nockenprofil im Entnahmerollgang vorzusehen (P 34 31 819.4).
Ferner ist es bekannt, das Verkleben durch Auftragen einer Paste auf die Stirnflächen
der Blöcke zu vermeiden (EP-PS 0007 014). Diese Maßnahmen sind jedoch entweder relativ
arbeitsintensiv oder führen andere Nachteile, wie
Verformung der
Blöcke, mit sich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, hier einen Ausweg zu finden und ein
Verkleben (Verbacken, Versintern oder Verschweinen) der Blöcke zuverlässig zu vermeiden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Fördersystem der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß das Fördersystem wenigstens zwei Abschnitte mit
unterschiedlicher Fördergeschwindigkeit aufweist, wobei die Fördergeschwindigkeit
des nachgeordneten Abschnittes größer ist als die des vorhergehenden Abschnittes.
Mit Fördergeschwindigkeit ist hier die über einen längeren Zeitraum durchschnittliche
Vorschubsgeschwindigkeit der Werkstücke zu verstehen.
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Durch diese Lösung werden Werkstücke, die zunächst auf dem Fördersystem
dicht an dicht hintereinanderfolgend transportiert wurden, getrennt, so daß jeweils
Lücken zwischen den Werkstücken entsteht und ein Verkleben nicht mehr möglich ist.
Das Brechen der Blöcke nach Durchlauf der Erwärmungseinrichtung wird vermieden.
Die Blöcke werden daher in regelmäßigen Zeitabständen und infolgedessen bei gleichen
Blocktemperaturen der Weiterbearbeitung (z.B. Schmiedevorrichtung) zugeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Zusammenhang
mit einem Hubbalkenfördersystem die einzelnen Förderhübe im vorangehenden und im
nachgeordneten Abschnitt des Hubbalkenfördersystems unterschiedlich. Es kann auch
zweckmäßig sein, die Anzahl der Förderhübe pro Zeiteinheit im nachgeordneten Abschnitt
größer zu wählen, als die im vorangehenden Abschnitt.
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Bei Verwendung eines einzigen starren Hubbalkens können diese Ausgestaltungen
beispielsweise dadurch realisiert werden, daß der Hubbalken im vorderen Bereich
weniger
stark angehoben wird als im hinteren Bereich, so daß der
Förderhub im hinteren Bereich längere Zeit im Eingriff ist. Es können auch im hinteren
Bereich mehrere Zwischenhübe vorgenommen werden, ohne daß der Hub balken im vorderen
Bereich angehoben wird.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
das Hubbalkenfördersystem wenigstens zwei getrennte Hubbalken mit unterschiedlichem
Förderhub pro Zeiteinheit aufweisen. Der Begriff Hubbalken wird hier verkürzt für
das System bestehend aus dem eigentlichen Hubbalken, den Tragstützen und den die
Werkstücke transpotrierenden Tragbalken verwendet.
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Die beiden Hubbalken fördern die Werkstücke mit unterschiedlicher
Geschwindigkeit. Vorzugsweise werden die Förderhübe synchron ausgeführt (gleiche
Zykluszeiten), wobei die Förderhublängen der beiden Hubbalken sich unterscheiden.
Insbesondere in diesem Fall werden die beiden Hub balken zweckmäßigerweise durch
einen gemeinsamen Antrieb angetrieben.
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Das erfindungsgemaße Hubbalkenfördersystem kann auch nachträglich
durch Umrüstung von Anlagen realisiert werden. Hierbei kann der ursprünglich einstückig
ausgebildete Hubbalken in zwei Hubbalken unterteilt werden, die mit Antrieben für
unterschiedliche Förderhübe versehen werden. Um die statische Stabilität der Hubbalken
auch nach der Teilung zu gewährleisten, werden diese so miteinander verbunden, daß
sie sich gegenseitig abstützen und sich dennoch gegeneinander in Förderrichtung
verschieben lassen. Zweckmäßigerweise kann die Verbindungsstelle zwischen den beiden
Hubbalken schwalbenschwanzartig ausgebildet sein. Es ist natürlich auch eine andere
Verbindung, z.B. über zwei sich überlappende, konzentrische Rohre möglich.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
zur Ausführung des Förderhubes wenigstens eine Förderhub-Kurvenscheibe und zur Ausführung
des Hebehubes wenigstens eine Hebehub-Kurvenscheibe vorgesehen. Die beiden Kurvenscheiben
stehen dabei über an den Hubbalken befestigte Rollen mit dem Hubbalken in Verbindung,
so daß dieser entsprechend der äußeren Kontur der Kurvenscheiben hin und her oder
auf und ab bewegt wird.
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Durch die Ausbildung getrennter Kurvenscheiben läßt sich auch nachträglich
durch Austausch der Kurvenscheiben eine Anpassung an erforderliche Förderhübe vornehmen.
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Die Kurvenscheiben werden zweckmäßigerweise synchron angetrieben,
in dem sie auf einer gemeinsam antreibbaren Achse montiert sind.
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Die unterschiedichen Fördergeschwindigkeiten im vorderen und hinteren
Bereich des Hubbalkenfördersystems können vorteilhaft auf die Weise verwirklicht
werden, daß die beiden Hub balken durch Hebehub-Kurvenscheiben und/oder Förderhub-Kurvenscheiben
mit unterschiedlichem Hebehub bzw. Förderhub angetrieben werden. Ein unterschiedlicher
Hebehub hat zur Folge, daß der nachgeordnete Hubbalken stärker angehoben wird, so
daß er früher als der vorgeordnete Hubbalken die Werkstücke abhebt. Setzt der Förderhub
schon während des Ablaufes des Hebehubes ein, so führt ein unterschiedlicher Förderhub
zu einer in Förderrichtung relativen Bewegung der beiden Hubbalken gegeneinander,
wobei der nachgeordnete Hubbalken je Hub die Werkstücke eine längere Strecke transportiert
als der vorgeordnete Hubbalken.
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Wie gesagt wurde, ist der Förder- oder Hebehub durch Wahl der Kurvenscheibe
einstellbar. Vorzugsweise kann jedoch auch die Drehachse der Kurvenscheibe bezüglich
ihrer exzentrischen Lage einstellbar sein, so daß auf diese Weise ein Einstellung
des Hubes erfolgen kann.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Hubbalkenfördersysteme. Vielmehr
lassen sich unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten des Fördergutes auch durch
Fördersysteme realisieren, die aus Ketten, Förderbändern, Rollen oder dergleichen
bestehen. Beispielsweise besteht das Fördersystem aus zwei Kettenbändern mit unterschiedlichen
Fördergeschwindigkeiten.
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Das erfindungsgemäße Fördersystem wirkt besonders vorteilhaft, wenn
es in einer Erwärmungseinrichtung inte/-friert ist, d.h., wenn die Schnittstelle
zwischen zwei unterschiedlichen Förderhüben in der Erwärmungseinrichtung liegen.
Die Verklebung der Werkstücke tritt in der Regel erst oberhalb einer Verklebungstemperatur
ein. Es ist daher besonders vorteilhaft, die Schnittstelle zwischen den unterschiedlichen
Förderhüben an eine solche Stelle in der Erwärmungseinrichtung zu legen, an der
die Verklebungstemperatur noch nicht erreicht ist.
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Das erfindungsgemäbe Fördersystem ist ferner besonders vorteilhaft
in Verbindung mit induktiven Erwärungseinrichtungen anwendbar. Bei induktiven Erwärmern
bewirken die magnetischen Kräfte im Einlauf- und Auslaufbereich der Spule eine Anziehung
zweier aufeinanderfolgender Werkstücke. Die Anziehungskraft ist bei magnetischen
Werkstoffen wie Eisen, Stahl und Nickel besonders groß.
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Um dieses Problem zu lösen, schlägt eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung vor, die Schnittstelle zwischen zwei Fördergeschwindigkeiten dort
anzuordnen, wo das Werkstück seine Curietemperatur (gegebenenfalls nur geringfügig)
überschritten hat. Bei dieser Temperatur findet gewöhnlich eine Verklebung der Werkstücke
noch nicht statt.
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Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
werden die Erfindung sowie weitere vor
teilhafte Ausgestaltungen
näher erläutert und beschrieben.
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Es zeigt: Fig. 1 Den Längsschnitt durch einen induktiven Erwärmer
mit Hubbalkenfördersystem, Fig.2 u.3 je einen Querschnitt II-II und III-III gemäß
Fig. 1, Fig. 4 Die Spaltvergröerung im Ablauf von fünf Förderschritten, Fig.5 u.6
den Antriebsmechanismus der Hubbalken in zwei Ansichten und Fig. 7 eine Kurvenscheibe.
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In Figur 1 sind drei Induktionsspulen 11 einer induktiven Erwärmungseinrichtung
dargestellt. Die Induktionsspulen 11 sind aus keramischen Material gefertigt, in
dem die Induktionswicklung angeordnet ist. Durch die axiale Öffnung 19 der Induktionsspulen
11 werden Blöcke 12 in Pfeilrichtung 13 bewegt. Der Transport der Blöcke 12 erfolgt
durch ein Hubbalkenfördersystem, welches zweiteilig ausgeführt ist. Es besteht aus
zwei Hubbalken 14,15, die über Tragstützen 16 mit wassergekühlten Tragrohren 17
verbunden sind. Die Tragstützen 16 ragen durch zwischen den Induktionsspulen 11
befindliche Lücken 18 in den Innenraum 19 der Induktionsspulen.
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Die Hubbalken 14,15 folgen einem rechteckigen Bewegungsdiagramm 20,21,
wie es durch Pfeile 1,2,3,4 dargestellt ist. Beide Hubbalken 14,15 bewegen sich
dabei synchron.
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Zunächst werden die Hubbalken 14,15 angehoben (Pfeil 1).
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Gleichzeitig werden auch die Blöcke 12 durch die Tragrohre
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von ihrer Auflage 23 abgehoben und durch die Tragrohre 17 getragen. Nun erfogt eine
Vorwärtsbewegung der Hubbalken 14,15 in Transportrichtung (Pfeil 2 und 2'). Nach
Ausführung der Vorwärtsbewegung werden die Hubbalken 14,15 wieder abgesenkt (Pfeil
3), so daß die Blöcke 12 durch die Tragrohre 17 wieder auf die Auflage 23 abgelegt
werden. In einem letzten Zyklusschritt werden die Hubbalken 14,15 in ihre Ausgangslage
zurückbewegt (Pfeil 4 und Pfeil 4'). Die Förderhübe des nachgeordneten Hubbalkens
15 sind größer als die des vorangehenden Hubbalkens 14, wie sich aus der Pfeillänge
der Bewegungsdiagramme 20,21 ersehen läßt. Dadurch werden die Blöcke, die sich im
Einflußbereich des nachgeordneten Hubbalkens 15 befinden, je Hub etwas weiter voranbefödert,
als die Blöcke 12, die sich noch im Einflußbereich des vorangehenden Hubalkens 14
befinden.
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Zwischen Blöcken 12, die sich im Bereich der Trennstelle 22 zwischen
den Hubbalken 14 und 15 befinden, wird ein Spalt 24 gezogen. Dieser Spalt 24 vergrößert
sich mit jedem Förderhub, solange der Block 12 sich noch im Einflußbereich der Trennstelle
22 befindet. Dies ist zur näheren Erläuterung in Fig. 4 dargestellt.
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In Figur 4 sind sechs Reihen von Blöcken 12 untereinander dargestellt.
Ferner ist die Trennstelle 22 durch eine strichpunktierte Linie markiert. In der
obersten Reihe ist der Block 12', der sich im Bereich der Trennstelle 22 befindet,
noch nicht durch den nachgeordneten Hubbalken 15 erfaßt, so daß zwischen ihm und
dem nachgeordneten Block 12 noch kein Spalt gezogen ist. Bei Ausführung des ersten
Schrittes wird der Block 12' jedoch von dem nachgeordneten Hubbalken erfaßt, so
daß sich ein Spalt 24' bildet. Dieser Spalt vergrößert sich nun mit jedem Schritt,
bis nach dem fünften Schritt der nachfolgende Block durch den Hubbalken 15 erfaßt
wird und damit mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit wie sein Vorgänger
voranbewegt
wird, so daß eine Vergrößerung des Spaltes 24 nicht mehr eintritt.
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Bei der Auslegung der Vorschubhübe der Hubbalken 14,15 ist zu beachten,
daß die Spaltbreite am Auslauf des induktiven Erwärmers nicht allein von der Differenz
der Förderhübe abhängt. Es ist zu berücksichtigen, daß die Blöcke 12, solange sie
sich im Einflußbereich der Induktionsspulen 11 befinden, weiter erwärmt werden und
daher einer Längenausdehnung unterworfen sind, die auf dem Wege von der Trennstelle
22 bis zum Auslauf des Erwärmers zu einer Reduzierung der Spalte 24 führt. Um ein
"Zusammenwachsen" der Blöcke 12 zu vermeiden, sind daher hinreichend große Spalte
24 zu realisieren.
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Die Spalte 24 sollen jedoch auch nicht zu breit ausfallen, da dies
Einfluß auf den Verlauf der Magnetfeldlinien hat und zu einer Temperaturüberhöhung
der Blockenden führen würde.
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Figur 2 und Figur 3 zeigen je einen Schnitt II-II und III-III durch
die in Figur 1 dargestellte Anlage. Die Hubbalken 14,15 sind hier abgesenkt, so
daß die Blöcke 12 auf Auflagen 23, die mit dem Induktionsspulenmantel verbunden
sind, aufliegen.
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Den Figuren 5 und 6 ist ein Hubbalkenantrieb zu entnehmen. Fig. 5
zeigt eine Seitenansicht, während Figur 6 die schematische Draufsicht darstellt.
Die Induktionsspulen 11, Tragrohre 17, Tragstützen 16 und Hubbalken 14,15 sind lediglich
schematisch angedeutet.
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Zum Antrieb dient ein gemeinsamer Gleichstromantrieb 25, der über
eine Welle 26 zwei Kegelradpaare 27,28 antreibt. Auf der Welle 29,30 der angetriebenen
Kegelräder 28 sind je drei Kurvenscheiben 31,32,33,34 angeordnet.
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Die beiden äußeren Kurvenscheiben 31,33 dienen der Hö
henverstellung
der Hubbalken 14,15. Ihre Außenkontur rollt jeweils an einer an dem Hubbalken 14,15
montierten Rolle 35 ab. Die mittlere Kurvenscheibe 32,34 bewerkstelligt den Förderhub
bzw. den Rückstellhub des Hubbalkens 14,15. Ihre Oberfläche rollt ebenfalls an mit
den Hubbalken 14,15 befestigten Rollen 36 ab.
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Während die äußeren Kurvenscheiben 31 und 33 gleiche Abmessungen haben
und somit einen gleichen Hebehub ausführen, unterscheiden sich die mittleren Kurvenscheiben
32 und 34. Die Unterschiede können in den äußeren Abmessungen der Kurvenscheiben
32,34 liegen und/oder in der Wahl des Drehpunktes 37. Die rechte, mittlere Kurvenscheibe
34 ist so ausgelegt, daß sie einen größeren Förderhub bewerkstelligt als die linke,
mittlere Kurvenscheibe 32.
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Durch die konzentrische Lagerung der mittleren Kurvenscheiben 32,34
erfolgt die Hin- und Herbewegung der Hubbalken 14,15. In Figur 5 ist das Bewegungsdiagramm
20,21 der beiden Hubbalken 14,15 dargestellt.
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Das Bewegungsdiagramm 20,21 muß nicht, wie in Fig. 1 und Fig. 5 dargestellt,
rechteckförmig sein. Es kann sich beispielsweise auch um ein ellipsenförmiges Diagramm
handeln. Eine Abweichung von der Rechteckform ist dann gegeben, wenn vor Abschluß
des Bewegungsablaufes des Hebehubes der Bewegungsablauf des Förderhubes einsetzt
oder umgekehrt. Dies soll anhand Figur 7 näher erläutert werden.
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In Figur 7 ist eine Kurvenscheibe 40, die der Ausführung des Förderhubes
des Hubbalkens dient, dargestellt. Auf der umlaufenden Oberfläche 41 der Kurvenscheibe
40 rollen zwei Rollen 42,43 ab, die, wie bereits erwähnt wurde, am Hubbalken gelagert
sind. Die Kurvenscheibe 40 ist in der Achse 44 gelagert und dreht sich in Pfeilrichtung
45.
Ihre Oberfläche ist in vier Abschnitte eingeteilt, die zwischen den Punkten A,B,C
und D liegt. Je nachdem, welcher Abschnitt beim Abrollen an den Rollen 42,43 im
Eingriff ist, erfolgt ein Vorschubbewegung und eine Rückholbewegung des Hub balkens
mit dazwischenliegenden Pausen.
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Beim Abrollen der Rollen 42 im Abschnitt zwischen A und B erfolgt
keine Bewegung des Hubbalkens. Wird die Kurvenscheibe weitergedreht, so erfolgt
beim Abrollen des Abschnittes zwischen B und C an der Rolle 42 ein Vorschub des
Hubbalkens nach rechts bis der Punkt C die Rolle 42 erreicht. Gleichzeitig liegt
der Punkt A an der Rolle 43 an. Bei der Weiterdrehung um 900 liegt die Oberfläche
41 der Kurvenscheibe 40 mit dem Bereich zwischen A und B an der Rolle 43 an, ohne
daß eine Druckkraft auf den Hubbalken übertragen wird. Dieser bleibt somit in Ruhe.
Erst wenn der Bereich zwischen B und C an der Rolle 43 abrollt, wird der Hubbalken
in seine Ausgangslage zurückbewegt. Es schließt sich wieder ein Abschnitt an, in
dem der Hubbalken in Ruhe verharrt (der Bereich zwischen A und B liegt an der Rolle
42 an, wie oben beschrieben).
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Erfolgt in den Ruhepausen des Hub balkens abwechselnd ein Anheben
und Absenken desselben, so ergibt sich das in Fig. 1 dargestellte rechteckige Bewegungsdiagramm
20,21.
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Erfolgt jedoch das Anheben und Absenken während der Vorwärts- und
Rückwärtsbewegung des Hubbalkens, so kann sich ein von der Rechteckform abweichendes
Bewegungsdiagramm des Hubbalkens ergeben.
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Die Steuerung des Anhebens und Absenkens kann derart erfolgen, daß
ein Vorschubbewegung der Werkstücke jeweils dann erfolgt, wenn der Oberflächenabschnitt
zwischen a und b bzw. c und d an einer der Rollen 42 oder 43 abgerollt wird. Im
ersten Fall (Vorschubbereich a-b) erfolgt
ein größerer Vorschub
der Werkstücke als im zweiten Fall (Vorschubbereich c-d). Dies ist durch die Pfeile
Ve (Vorschub im Einlaufbereich) und Va (Vorschub im Auslaufbereicht angedeutet).
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Sollen durch einen einzigen durchgehenden Hubbalken unterschiedliche
Fördergeschwindigkeiten im Einlauf- und im Auslaufbereich realisiert werden, so
kann dies dadurch erfolgen, daß der Hubbalken durch zwei in seinen Endbereichen
angeordnete unterschiedlich wirkende Kurvenscheibensysteme angetrieben wird. Im
Einlaufbereich erfolgt ein kleiner Förderhub, in dem die Werkstücke lediglich im
Zeitintervall zwichen c und d angehoben und transportiert werden, während sie im
Auslaufbereich im Zeitintervall zwischen a und b angehoben und transportiert werden,
so daß sich hier ein gößerer Förderhub ergibt. Dabei wird der Hubbalken nicht parallel
angehoben und abgesenkt. Vielmehr erfolgt im Auslaufbereich das Anheben früher und
das Absenken später als im Einlaufbereich.
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