DE1926638C3 - Steuereinrichtung für die Steuerung der vertikalen Federkraft am Zangenträger eines Schmiedemanipulators - Google Patents

Description

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barkeit der vertikalen Federkraft der hydraulischen gewährleistet, daß der Zangenträger mit dem Werk-Feder genauer, d. h. jeweils das die Schwerpunkts- stück immer wieder in seine Ausgangslage zurückverlagerung des Schmiedestückes während des geht. Hierdurch ist eine Möglichkeit geschaffen, daß Schmiedens sich ändernde Lastmoment berücksichti- die Rückfederungskraft beim Herabdrücken des gcnd, und auch automatisch durchzuführen. 5 Werkstückes auf den Untersauei der Schmiedepresse

Nach der Erfindung wird die genauere, automati- jeweils nur so groß zu sein braucht, daß sie dem

sehe Steuerbarkeit der vertikalen Federkraft bei der Eigengewicht von Werkstück und Zangenträgeranteil

eingangs genannten hydraulischen Feder dadurch er- das Gleichgewicht, hält.

reicht, daß zur automatischen Einstellbarkeit der Ein Beispiel der Erfindung wird nachstehend an

hydraulischen Stützfederkraft ein Potentiometer mit io Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

seinen Organen einerseits an der Kolbenstange und F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Mani-

andererseits an dem Zylinder angeordnet und elek- pulator mit Zangenträger und Werkstück in Seiten-

trisch über ein Brückenschaltgerät mit dem den Druck ansicht zum Teil im Schnitt einschließlich eines

im Zylinder und Druckspeicher beeinflussenden, Schaltschemas,

elektrisch gesteuerten Druckregelventil verbunden ist 15 F i g. 2 im vergrößerten Maßstab ein Potentio-

und daß der Widersland des Potentiometers mittels meter,

eines mit ihm verbundenen elektrischen Nullpunkt- F i g. 3 a bis 3 c die verschiedenen Stellungen eines

Einstellgerätes auf vorgegebene, der vertikalen Aus- Werkstückes zwischen Obersattel und Untersauei

lenkung des Zangenträgers entsprechende Wege ein- einer nicht dargestellten Schmiedepresse,

und ausschaltbar ist. 20 Ein Manipulatorwagen 1 läuft auf Rädern 2 und

Infolge der Anordnung eines Potentiometers zwi- trägt auf seinen Seitenwänden 3 Traversen 4 zur Aufsehen Kolbenstange und Zylinder der hydraulischen nähme von Winkelhebeln 5. An den Winkelhebeln 5 Feder werden die jeweiligen vertikalen Auslenkun- sind vordere und hintere Zugstangen 6 angelenkt, gen des Zangenträgers bzw. die Relativbewegungen die einen Zangenträger 7 mit Zange 8 und Werkzwischen Zylinder und Kolbenstange erfaßt. Dadurch 25 stück 9 tragen. Die vorderen Zugstangen 6 sind als besteht die Möglichkeit, über das elektrisch gesteuerte hydraulische Feder, bestehend aus Zylinder lö, KoI-Druckregelventil den Druck im Zylinder unter dem ben 11 und Kolbenstange 12, ausgebildet. Der Zylin-Kolben und in dem ersten Druckspeicher zu erhöhen, der 10 ist am oberen Zugstangenteil 6 befestigt, und falls bei der Rückfederung des Zangenträgers nach die Kolbenstange 12 ist am Zangenträger 7 angedem Schmiedehub das Potentiometer und damit der 30 lenkt. Ein hydraulischer Druckspeicher 13 ist über ein Kolben seine Ausgangslage nicht mehr erreichen Rückschlagventil 14 und ein Drosselventil 15, die sollte. parallel geschaltet sind, mit dem Zylinder verbunden.

Um zu vermeiden, daß das Brückenschaltgerät be- Eine nicht dargestellte Hydraulikpumpe füllt einen reits anspricht, wenn der Kolben mit Kolbenstange weiteren Druckspeicher 16 mit Druckmedium. Gleich- und damit der Zangenträger mit dem Werkstück eine 35 zeitig fließt das Druckmedium über eine. Leitung 17, Abwärtsbewegung ausführt, ist der Widerstand des ein elektrisch gesteuertes Druckregelventil 18 und Potentiometers mittels des mit ihm verbundenen elek- eine Leitung 19 in den Druckspeicher 13, der als trischen Nullpunkt-Einstellgerätes auf vorgegebene, Federakkumulator wirkt, und weiter in den Zylinder vertikalen Auslenkung des Zangenträgers ent- der 10.
sprechende Wege ein- und ausschaltbar. 40 Ein Potentiometer 20, 21 ist mit seinem Wick-

Da der Hub der Schmiedepresse und damit bei be- lungsstab 20 an der Kolbenstange 12 und mit seinem kannter Werkstückdicke die vertikale Absenkung des Schleifkontakt 21 am Zylinder 10 befestigt. Eine Werkstückes für jeden Stich von vornherein festgelegt elektrische Verbindung führt zu einem Brückenist, kann die Auslenkung des Potentio.neters und die schaltgerät 22, das sowohl mit dem Druckregelventil damit verbundene Widerstandsänderung für diese be- 45 18 als auch mit einem Einstellgerät 23 für die Hubkannte Länge ausgeschaltet werden. Damit wird ver- höhe einer mit dem Manipulator zusammenarbeitenhindert, daß bereits beim Abwärtsgehen des Werk- den, nicht dargestellten Schmiedepresse verbunstückes mit dem Zangenträger über das Druckregel- den ist.

ventil eine Druckerhöhung im Zylinder ausgelöst An die Leitung 19 ist noch ein elektrisch betätigwird. Bei Erreichen des unteren Umkehrpunktes der 50 tes Ablaßventil 24 und ein Druckmanometer 25 an-Zangenträgerbewegung, der am Potentiometer über geschlossen. Das Ablaßventil 24 wird von einem das Einstellgerät vorgegeben ist, wird die gesamte Schalter 26 betätigt. Eine handbetätigte Federdruck-Widerstandsänderung des Potentiometers wieder ein- einstellung 27 für die hydraulische Feder ist von geschaltet. Damit spricht über das Brückenschaltgerät minimalem Druck P_1111n bis auf maximalen Druck das Druckregelventil an. Hierdurch kann der Druck 55 P_mx einstellbar.

im Zylinder so lange erhöht werden, bis das Polen- Einer Federdruckeinstellung P_min entspricht der

tiometer seine Ausgangs- oder Nullage wieder er- Druck, der erforderlich ist, den gesamten Zangen-

reicht hat. träger 7 ohne Werkstück 9 im oberen Totpunkt des

Ist jedoch die Ansprechzeit, d. h. die Zeit von der Kolbens 11 gerade im Gleichgewicht zu halten. Die

elektrischen Kontaktgabe bis zum Öffnen des Druck- 60 Federdruckeinstellung P_max entspricht dem maxima-

regelventils größer als die Rücklaufzeit der hydrauli- len Druck im Druckspeicher 16. Das Druckregelven-

schen Feder in den oberen Totpunkt, erfolgt kein til 18 umfaßt einen Bereich von 30 bis 100 °/o des

öffnen des Druckregelventils. Dieses automatische Maximaldruckes im Druckspeicher 16. Der Druck

Regeln des Druckes im Zylinder der hydraulischen P_min entspricht etwa 50 ⁰Zo von P_max.

Feder wirkt sich besonders dann vorteilhaft aus, wenn 65 .

infolge des beim Schmieden langer gewordenen Werk- ^{Die Zlffern am} Einstellgerat 23 bedeuten:

Stückes sich auch das Lastmoment am Zangenträger Hubhohe 20 30 40 50 60 70 80 90 100 mm

vererößert. Durch die erfindungsgemäße Steuerung ist Eindringtiefe 10 15 20 25 30 35 40 45 50 mm

Die Hubhöhe der Schmiedepresse ist der Weg zwi- lichte Weite von 300 mm entsteht (F ig. 3 a). Das sehen dem oberen und unteren Totpunkt des Ober- Einstellgerät 23 für die Hubhöhe wird auf 100 einsattels 29 und die Eindringtiefe ist das Maß, um das gestellt. Dabei geht automatisch die am Potentioder Obersattel 29 in das Werkstück 9 eindringt. meter 20, 21 einjustierte Nullage auf Stellung 50,

Das Potentiometer (Fig. 2) hat eine Einteilung von 5 jedoch nicht als Arbeitsstellung, sondern nur als Be-0 bis 50 Dieses Maß ist die Differenz von Hubhöhe reitstellung. Dadurch entsteht bei einer Auslenkung und Eindringtiefe ^des Potentiometers 20, 21 aus der Nullage bis zur

Die Inbetriebnahme der hydraulischen Feder an Stellung 50 keine elektrische Spannung im Brückender vorderen Zangenträgeraufhängung geht folgen- schaltgerät 23, und das Druckregelventil 18 spricht dermaßen vor sich: _j ¹⁰ infolgedessen nicht an.

Das Hubhöheneinstellgerät 23 wird auf Null und Bei beginnendem Schmiedevorgang macht der

die Federdruckeinstellung 27 auf P_min eingestellt. Die Obersattel 29 einen Leerhub von 50 mm und dringt nicht dargestellte Hydraulikpumpe füllt den Druck- 50 mm in das Werkstück 9 ein (F i g. 3 b). Die hyspeicher 16 mit Druckmedium. Gleichzeitig fließt das draulische Feder hat dabei einen Arbeitshub von Druckmedium über Leitung 17, Druckregelventil 18, 15 50 mm gemacht. Da das Potentiometer 20, 21 bei Leitung 19 in den Druckspeicher 13 und Zylinder 10. diesem Hub nur in Bereitstellung steht, erfolgt noch Bei steigendem Druck fährt die Kolbenstange 12 in keine Widerstandsänderung. Darum entsteht keine den Zylinder 10 ein, wobei der Zangenträger zunächst elektrische Spannung. Wenn der Obersattel 29 seinen ohne Werkstück 9 angehoben wird. Die Anlage ist so unteren Totpunkt und die hydraulische Feder am ausgelegt daß der Kolben 11 gerade am Kopf des 20 Manipulator nach 50 mm Weg ihre untere Stellung Zylinders 10 ankommt, wenn der Druck im Zylinder erreicht hat, d. h. das Potentiometer 20, 21 die Stel-10 und Druckspeicher 13 etwa 50 % des Maximal- lung 50, wird über einen elektrischen Kontakt die druckes vom Druckspeicher 16 beträgt. Das Druck- Bereitstellung am Potentiometer 20, 21 in eine Arregelventil 18 schließt jetzt, und die Pumpe füllt den beitsstellung umgewandelt. Das heißt, die 50 mm Druckspeicher 16 bis zu dessen Maximaldruck P_m„ 25 Weg der Widerstandsänderung am Wicklungsstab 20 auf. Anschließend wird das Potentiometer 20, 21 auf wirken sich im Brückenschaltgerät 23 aus. Durch die Null einiustiert. entstehende Spannung öffnet das Druckregelventil 18.

Die automatische Einstellung der hydraulischen Falls jedoch die Zeit von der elektrischen Kontakt-

Feder je nach Blockgewicht geht wie folgt vor sich: gäbe bis zum öffnen des Druckregelventils 18 größer Der in der oberen Totlage des Kolbens 11 im Zy- 30 ist als die Rücklaufzeit der hydraulischen Feder in linder 10 im Gleichgewicht stehende Zangenträger 7 ihren oberen Totpunkt am Kopf des Zylinders 10, mit Zange 8 faßt ein zu schmiedendes Werkstück 9. erfolgt kein Öffnen des Druckregelventils 18. Die Da der bisher eingestellte Druck P„,_in nicht mehr aus- Rücklaufzeit kann dabei am Drosselventil 15 beeinreicht, den Zangenträger 7 in der eingestellten Mittel- flußt bzw. eingestellt werden.

lage zu halten, wird das Druckmedium aus dem Zy- 35 Beim weiteren Ausschmieden des Werkstückes 9 linder 10 in den Druckspeicher 13 gedrückt. Dabei (F i g. 3 c) erfolgt eine Lastmomentänderung am Matritt die Kolbenstange 12 aus dem Zylinder 10 aus. nipulatorl, da mit langer werdendem Werkstück 9 Der an der Kolbenstange 12 befestigte Wicklungs- auch der gemeinsame Schwerpunkt von Zangenträstab 20 des Potentiometers 20, 21 wird dadurch aus ger 7 und Werkstück 9 nach rechts wandert (Werkseiner Nullage gebracht. Diese Potentiometerauslen- 40 stück gestrichelt in Fig. 1). Die bisher vorhandene kung bewirkt eine elektrische Spannung in dem Brak- hydraulische Federkraft reicht nicht aus, den Zankenschaltgerät 22, die wiederum eine öffnung des genträger 7 mit Werkstück 9 wieder in die Ausgangs-Druckregelventils 18 zur Folge hat. Dadurch strömt lage zu bringen. Am Potentiometer 20, 21 bleibt eine weiteres Druckmedium aus dem Druckspeicher 16 gewisse Auslenkung und damit Widerstandsänderung in den Druckspeicher 13 und Zylinder 10, bis der 45 bestehen, die mittels der nun entstehenden elektri-Kolben 11 am Kopf des Zylinders 10 angekommen sehen Spannung ein Öffnen des Druckregelventils 18 ist und das Potentiometer 20, 21 seine Nullage wieder bewirkt. Vom Druckspeicher 16 fließt daher so lange erreicht hat. Druckmedium in den Druckspeicher 13 und Zylin-

Da jetzt im Brückenschaltgerät 22 die Wieder- der 10, bis der Kolben 11 seine obere Lage und das Standsänderung ausgeglichen ist. fließt kein Strom 50 Potentiometer seine Nullstellung wieder erreicht hat. mehr, und das Druckregelventil 18 schließt wieder. In der Nullage des Potentiometers 20, 21 schaltet

Die Federkraft in der hydraulischen Feder ist somit nun ein Kontakt die einjustierte Nullage wieder von erhöht und dem zusätzlichen Gewicht des Werk- Arbeitsstellung in Bereitstellung, d. h., es erfolgt kein Stückes 9 automatisch angepaßt. Ansprechen des Brückenschaltgerätes 22 bis zur Aus-

Die automatische Einstellung der hydraulischen Fe- 55 lenkung 50 am Potentiometer. Bei weiterer Lastmoder je nach Lastmomentänderung während des mentänderung durch ein Längenverden des Werk-Schmiedens geht wie folgt vor sich: Stückes 9 wiederholt sich der soeben beschriebene

Bei beginnendem Schmiedevorgang wird das Werk- Vorgang.

stück durch die Zange 8 des Manipulators auf den Nach Beendigung des Ausschmiedens und Heraus-

Untersattei 28 der Schmiedepresse gelegt und durch 60 nähme des Werkstückes 9 aus der Zange 8 wird das Herunterfahren des Obersattels 29 die Werkstück- Einstellgerät 23 für die Hubhöhe auf Null gestellt dicke ermittelt, z. B. 250 mm. Es soll eine Abnahme und durch Betätigen des Schalters 26 das Ventil des Werkstückes beim Schmieden von 50 mm erfol- elektrisch auf ölablaß geschaltet. Dadurch entspannt gen. Der Obcrsattel 29 wird so weit hochgefahren, sich die hydraulische Feder so lange, bis nach Sicht daß zwischen Untersattel 28 und Obersattel 29 eine 65 am Manometer 25 der Druck P_min wieder erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. tentschrift 8 00 623) ist der Zangenträger über eine

   Patentanspruch: endlose Kette an einem Querbalken aufgehängt, der

   sich über sehr lange, nicht vorgespannte Schrauben-Steuereinrichtung für die Steuerung der ver- federn auf dem Manipulatonvagen abstützt. Grundlikaien Federkraft am Zangenträger eines 5 sätzlich sind lange Schraubenfedern erwünscht, um Schmiedemanipulators zum Ausgleich der infolge eine weiche Federcharakteristik zu erzielen. Ausschmiedens des Werkstückes sich verändern- Eine weitere bekannte Vorrichtung benutzt zur

   den Lastmomente, wobei eine vordere Zangen- vorderen Aufhängung des Zangenträgers gleichträgeraufhängung als einstellbare hydraulische falls Schraubenfedern (vgl. deutsche Patentschrift Feder ausgebildet ist, die aus mindestens einem io 12 52 039).

   hydraulisch beaufschlagten Zylinder mi* Kolben Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch de;,

   und Kolbenstange und mit diesen verbundenen Nachteil, daß die Federn im allgemeinen für das Ge-Druckspeichern oder Kraftquellen unterschied- wicht des größten Werkstückes, das die Manipulatorlicher Druckhöhe mit dazwischengeschaltetem zange aufnehmen kann, sowie für das größte Last-Ventil besteht, dadurch gekennzeichnet, 15 moment des Manipulators ausgelegt sind. Das bedeudaß zur automatischen Einstellburkeit der hydrau- tet, daß bei kleinen Werkstückgewichten die Federung lischen Stützfederkraft ein Potentiometer (20, 21) zu stark ist, wodurch die Gefahr der Durchbiegung mit seinen Organen einerseits an der Kolben- des Werkstückes beim Herunterdrücken auf den Unstange (12) und andererseits an dem Zylinder tersattel besteht.

   (10) angeordnet und elektrisch über ein Brük- 20 Man hat versucht, diesen Umstand dadurch zu kenschaltgerät (22) mit dem den Druck im Zy- verbessern, daß man als Aufhängung des Zangenlinder (10) und Druckspeicher (13) beeinflussen- trägers Zylinder und Kolben verwendet, die mit den, elektrisch gesteuerten Druckregelventil (18) einem oder zwei hydraulischen Druckspeichern ververbunden ist und daß der Widerstand des Po- bunden sind, je nachdem, ob eine harte oder weiche tentiometers (20, 21) mittels eines mit ihm ver- 25 Federcharakteristik erwünscht ist. Man hat also hier bundenen elektrischen Nullpunkt-Einstellgerätes eine hydraulische Feder verwendet, die sowohl auf (23) auf vorgegebene, der vertikalen Auslenkung eine harte als auch weiche Federcharakteristik eindes Zangenträgers (7) entsprechende Wege ein- stellbar ist (vgl. österreichische Patentschrift und ausschaltbar ist. " 2 68 012).

   30 Ferner ist es bekannt, die hydraulische Feder bei

   der Aufhängung von Zangenträgern einstellbar auszubilden (Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 24. August Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für 1967, S. 991).

   die Steuerung der vertikalen Federkraft am Zangen- Auch bei einem anderen Schmiedemanipulator ist

   träger eines Schmiedemanipulators zum Ausgleich 35 dessen Zangenträger entgegen einer vertikalen Ausder infolge Ausschmiedens des Werkstückes sich lenkung mit einer hydraulischen Federung versehen. verändernden Lastmomente, wobei eine vordere Zan- Diese Federung bzw. die Vorspannkraft kann vom gentiägeraufhängung als einstellbare hydraulische Steuerpult aus eingestellt werden, je nachdem, unter Feder ausgebildet ist, die aus mindestens einem hy- welcher Belastung der Zangenträger ausweichen soll, draulisch beaufschlagten Zylinder mit Kolben und 40 Dabei erfolgt die Einstellung je nach Größe des Kolbenstange und mit diesen verbundenen Druck- Blockgewichtes des unter der Schmiedekraft parallel speichern oder Kraftquellen unterschiedlicher Druck- ausweichenden Zangenträgers. Es handelt sich hier höhe mit dazwischengeschaltetem Ventil besteht. um ein hydro-pneumatisches Federungssystem, das

   Der Zangenlräger eines Schmiedemanipulators, in aus einem Arbeitszylinder und einem nachgeschaltedessen Zange ein Werkstück zum Schmieden gehalten 45 ten Doppelkolben-Akkumulator mit veränderlichem ist. muß das Werkstück derart zwischen Untersattel Gasvolumen besteht (Zeitschrift »Werkstattstechnik«, und Obersattel einer Schmiedepresse bringt, n, daß Heft 10/1965, S. 526).

   zwischen der Oberkante des Untersattels nd der Auf Grund der Einstellbarkeit der hydraulischen

   Unterkante des Werkstückes ein bestimr-: :■ Zwi- Feder, entsprechend den unterschiedlichen Blockgeseheimiuum vorhanden ibi. Das heißt, ο ei α rf kun 50 ν. idiun. i'u die 7.iiil:o aufnehmen muß. kann bereits Gleiten des Werkstückes bzw. Blockes auf dem Un- eine ziemliche Annäherung an optimale Werte ertersattel stattfinden, denn hierdurch würde sich so- reicht werden. Jedoch ist die Änderung der Schwerwohl ein Verschleiß des Untersattels als auch ein punktslage von Zange und Werkstück während des Wärmeverlust des Blockes ergeben. Ausschmiedevorganges nicht erfaßbar.

   Darüber hinaus soll der Block federnd über dem 55 Wichtig ist jedoch, daß die Federkraft der hydrau-Untersatlel stehen, und zwar derart, daß er mit einer lischen Feder jeweils nur so groß ist, daß sie gerade nur gering ansteigenden Kraft beim Abwärtshub des die Schwerpunktverlagerung von Zange und Werk-Obersattels, der von der Presse zunächst als Leerhub stück beim Ausschmieden ausgleicht. Dies gilt vorerfolgt, auf den Untersattel gedrückt wird. Bei zu nehmlich für im vorderen Aufhängepunkt des Zangroßer Gegenkraft der Feder besteht die Gefahr, daß 60 genträgers angeordnete, vertikale hydraulische Feder auszuschmiedende Block eine bleibende Durch- dem. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der biegung erhält, eine sogenannte Säbelbildung. Bisher Obersattel der Schmiedepresse das Werkstück nur mit sind für diese Federungen im allgemeinen Druck- einer Kraft auf den Untersattel drückt, die gerade oder Zugfedern verwendet worden. Beispielsweise etwas großer als die hydraulische Gegenfederkraft in sind bei der vorderen und hinteren Zangenträgerauf- 65 oberer Ruhestellung des Zangenträgers ist. Diese lauhängung in einem Manipulatorwagen (vgl. deutsche fende Nachstellbarkeit ist von Hand nicht mehr erPatentschrift 7 00 524) Schraubenfedern vorgesehen. reichbar.

   Bei einer anderen Vorrichtung (vgl. deutsche Pa- Aufgabe der Erfindung war es daher, die Steuer-