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Die Erfindung betrifft einen Schmiedehammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.
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Aus der
JP 2000317566 A ist ein Schmiedehammer bekannt, welcher einen Hydraulikzylinder, einen in dem Hydraulikzylinder verfahrbaren Kolben, einen Bär, ein Obergesenk, ein Untergesenk, einen Maschinenrahmen, wenigstens ein als Proportional- bzw. Servoventil ausgebildetes Steuerventil und eine elektronische Kontrolleinrichtung umfasst, wobei der Bär und das Obergesenk ein von dem Kolben bewegtes Oberwerkzeug bilden. Dieser Schmiedehammer wird von einer Kontrolleinrichtung gesteuert. Weiterhin ist aus der
DE 10 2010 051 222 B4 eine Zweihandsteuerung bekannt, mit welcher eine elektrische Maschine ein- und ausschaltbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schmiedehammer vorzuschlagen, welcher auf einfache Weise, sicher und umfangreich manuell steuerbar ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. 2 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Der erfindungsgemäße hydraulische Schmiedehammer umfasst als Handsteuereinrichtung wenigstens eine mit seiner elektronischen Kontrolleinrichtung verbundene Betätigungseinrichtung, wobei das Steuerventil für das Oberwerkzeug unter Zwischenschaltung der elektronischen Kontrolleinrichtung mit der Betätigungseinrichtung elektronisch derart verbunden ist, dass das Oberwerkzeug mittels der Betätigungseinrichtung manuell wahlweise nach oben oder unten und wahlweise gleichförmig oder beschleunigt oder verzögert verfahrbar ist. Hierdurch ist es für einen Maschinenführer möglich, Arbeitsgänge wie das Ausführen eines Setzschlages, das Einrichten, das Ausführen eines Erstschlages oder das Ausführen eines Pressvorgangs auch mit einem modernen Schmiedehammer so komfortabel und individuell manuell auszuführen wie dies z. B. mit alten Lufthämmern der Fall ist, welche z. B. direkt über einen Handhebel oder Fußhebel angesteuert werden. Kern der Erfindung ist es somit, eine manuelle elektronische Steuerung des Schmiedehammers zu realisieren, welche einem Maschinenführer eine weitgehende Kontrolle über eine Schmiedeoperation gibt.
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Der erfindungsgemäße Schmiedehammer mit elektrischem Linearmotor, welcher auch als Linearhammer bezeichnet ist, umfasst als Handsteuereinrichtung wenigstens eine mit seiner elektronischen Kontrolleinrichtung verbundene Betätigungseinrichtung, wobei die Leistungselektronik für das Oberwerkzeug unter Zwischenschaltung der elektronischen Kontrolleinrichtung mit der Betätigungseinrichtung elektronisch derart verbunden ist, dass das Oberwerkzeug mittels der Betätigungseinrichtung manuell wahlweise nach oben oder unten und wahlweise gleichförmig oder beschleunigt oder verzögert verfahrbar ist. Hierdurch ist es für einen Maschinenführer möglich, Arbeitsgänge wie das Ausführen eines Setzschlages, das Einrichten, das Ausführen eines Erstschlages oder das Ausführen eines Pressvorgangs auch mit einem modernen Schmiedehammer so komfortabel und individuell manuell auszuführen wie dies z. B. mit alten Lufthämmern der Fall ist, welche z. B. direkt über einen Handhebel oder Fußhebel angesteuert werden. Kern der Erfindung ist es somit, eine manuelle elektronische Steuerung des Schmiedehammers zu realisieren, welche einem Maschinenführer eine weitgehende Kontrolle über eine Schmiedeoperation gibt.
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Es ist auch vorgesehen, den Schmiedehammer mit wenigstens einer Sensoreinrichtung auszustatten, wobei wenigstens eine der Sensoreinrichtungen als Wegmess- und/oder Geschwindigkeitsmesseinrichtung ausgebildet ist, welche eine Bewegung des Oberwerkzeugs und insbesondere eine Bewegung des Kolbens bzw. eine Bewegung eines Läufers des Linearmotors erfasst und hierzu Sensorsignale an die Kontrolleinrichtung ausgibt und/oder wobei wenigstens eine der Sensoreinrichtungen wenigstens einen Volumenstrom in wenigstens einer Hydraulikleitung erfasst bzw. einen Stromfluss in dem Linearmotor erfasst und hierzu Sensorsignale an die Kontrolleinrichtung ausgibt und/oder wobei wenigstens eine der Sensoreinrichtungen, welche als bildverarbeitende Erfassungseinrichtung ausgebildet ist, einen Fortschritt der Verformung des Werkstücks erfasst und hierzu Sensorsignale an die Kontrolleinrichtung ausgibt. Hierdurch ist es möglich, die Kontrolleinrichtung mittels der Sensorsignale über den Zustand des Schmiedehammers zu informieren.
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Weiterhin ist es vorgesehen, durch die Kontrolleinrichtung das Steuerventil für das Oberwerkzeug entsprechend einer programmierten Logik unter Auswertung von Steuersignalen der Betätigungseinrichtung und unter Auswertung von Sensorsignalen der wenigstens einen Sensoreinrichtung mit Kontrollsignalen anzusteuern. Bei einem entsprechend ausgebildeten Schmiedehammer ist es hierdurch möglich, Fehlbedienungen zu vermeiden, so dass nur diejenigen von dem Maschinenführer manuell erzeugten Steuersignale in Kontrollsignale umgesetzt werden, welche aus maschinentechnischer und schmiedetechnischer Sicht risikofrei ausgeführt werden können.
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Hinsichtlich der Betätigungseinrichtung ist es vorgesehen, diese in Form eines Joysticks oder in Form eines Touchpads bzw. einer berührungssensitiven Oberfläche auszuführen, so dass die Betätigungseinrichtung vom Maschinenführer durch einfach auszuführende Fingerbewegungen bedienbar ist.
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Weiterhin ist es vorgesehen, die Betätigungseinrichtung mit der elektronischen Kontrolleinrichtung drahtlos über eine Funkverbindung zu verbinden. Hierdurch kann die Betätigungseinrichtung portabel ausgeführt werden, so dass der Maschinenführer die Schmiedepresse aus jeder für den jeweiligen Vorgang günstigen Position bedienen kann. Hier ist es auch vorgesehen als Betätigungseinrichtung z. B. einen sogenannten Tablet-Computer zu verwenden, welcher über einen Touchscreen verfügt. Insbesondere ist es auch vorgesehen auf dem Touchscreen Aufnahmen der Sensoreinrichtung einzuspielen, welche als bildverarbeitende Erfassungseinrichtung ausgebildet ist. Hierdurch kann der Maschinenführer beim Steuern den Umformvorgang beobachten und seine manuellen Steuerbefehle an den von der Sensoreinrichtung erfassten Videoaufnahmen ausrichten.
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Es ist auch vorgesehen, die Handsteuereinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Betätigungseinrichtung auszustatten, wobei beide Betätigungseinrichtungen zum Verfahren des Oberwerkzeugs in gleichartiger Weise betätigt werden müssen. Hierdurch wird zusätzlich zu dem Bedienkomfort für den Maschinenführer die Unfallsicherheit erlangt, welche eine Zweihandsteuerung mit sich bringt.
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Schließlich ist es vorgesehen, die Handsteuereinrichtung mit zwei Betätigungseinrichtung auszustatten, wobei die erste Betätigungseinrichtung als Joystick oder Touchpad ausgebildet ist und wobei die zweite Betätigungseinrichtung als Taster ausgebildet ist und wobei die Kontrolleinrichtung Steuersignale der ersten Betätigungseinrichtung nur dann in Kontrollsignale für das Steuerventil bzw. die Steuerventile bzw. die Leistungselektronik umsetzt, wenn die zweite Betätigungseinrichtung betätigt ist.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einer Handsteuereinrichtung jede Steuereinrichtung zu verstehen, welche von einem Menschen durch Körperbewegungen bedienbar ist. Insbesondere sind hierrunter auch Steuereinrichtungen zu verstehen, welche mit dem Fuß bedienbar sind oder welche über eine Erfassung einer Bewegung der Augen bedienbar sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschreiben.
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Hierbei zeigt:
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1: eine schematische Ansicht eines Schmiedehammers, dessen Hydraulikkomponenten entsprechend einem ersten Hydraulikplan ausgebildet und angeordnet sind.
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In der 1 ist ein hydraulischer Schmiedehammer 1 in schematischer Ansicht gezeigt, dessen Hydraulikkomponenten entsprechend einem ersten Hydraulikplan HP1 ausgebildet und angeordnet sind. Der Schmiedehammer 1 ist zum Schmieden eines Werkstücks 2 vorgesehen und ist als Kurzhub-Gesenkhammer 3 ausgebildet. Der Schmiedehammer 1 umfasst einen Hydraulikzylinder 4a, einen in dem Hydraulikzylinder 4a geführten Kolben 4b, einen Bär 5, ein Obergesenk 6, ein Untergesenk 7 und einen Maschinenrahmen 8. Als weitere Komponenten, welche auch Bestandteil des Hydraulikplans HP1 sind, umfasst der Schmiedehammer 1 ein erstes Steuerventil 9a, ein zweites Steuerventil 9b, eine elektronische Kontrolleinrichtung 10 und Sensoreinrichtungen 11, 12a–12c, 13 und 14. Der Bär 5 und das Obergesenk 6 bilden ein von dem Hydraulikzylinder 4 bewegtes Oberwerkzeug 15. Der Schmiedehammer 1 umfasst weiterhin einen Hydraulikkreislauf 16, in welchen der Hydraulikzylinder 4a und die Steuerventile 9a, 9b eingebunden sind. Das Steuerventil 9a ist über eine Leitung L1 an einen Druckspeicher 17 angeschlossen. Das Steuerventil 9a ist über eine Leitung L2 mit einem oberen Hydraulikanschluss 19 mit dem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder 4a verbunden. Der Druckspeicher 17 ist über eine Leitung L3 direkt mit einem unteren Hydraulikanschluss 20 mit dem Hydraulikzylinder 4a verbunden. Das Steuerventil 9b ist über eine Leitung L4 an einen Rücklauftank 18 angeschlossen. Das Steuerventil 9b ist über eine Leitung L5 mit einem mittleren Hydraulikanschluss 21 mit dem Hydraulikzylinder 4a verbunden. In der 1 ist der Schmiedehammer 1 in einer Stellung gezeigt, in welcher dessen Kolben 4b zusammen mit dem Oberwerkzeug 15 gerade einen Rückhub in eine Pfeilrichtung x' beendet hat. Die Steuerventile 9a und 9b stehen noch in für die Rückhubbewegung vorgesehenen Stellungen. Hierzu ist das Steuerventil 9a geschlossen, so dass aus dem oberen Hydraulikanschluss 19 keine Hydraulikflüssigkeit HF entweichen kann und der Kolben 4b nach dem Passieren des mittleren Hydraulikanschlusses 19 in ein durch die oberhalb des Kolbens 4b befindliche Hydraulikflüssigkeit HF gebildetes hydraulisches Kissen HK fährt und, sofern erforderlich, durch dieses noch abgebremst wird. Das zweite Steuerventil 9b steht für den Rückhub in einer Offenstellung, so dass die Hydraulikflüssigkeit HF in den Rücklauftank 18 abfließen kann, solange der Kolben 4b noch nicht die in der 1 gezeigte Stellung erreicht hat. Um den Kolben 4b in die Pfeilrichtung x' zu verfahren, wird über den unteren Hydraulikanschluss 20 Hydraulikflüssigkeit HF aus dem Druckspeicher 17 in den Hydraulikzylinder 4a gefördert.
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Grundsätzlich gilt für die in der 1 gezeigte Ausführungsvariante, dass der Kolben 4b in seiner obersten Stellung den mittleren Hydraulikanschluss 21 verschließt, so dass verhindert ist, dass Hydraulikflüssigkeit HF, welche über den unteren Hydraulikanschluss 20 zuströmt, über den mittleren Hydraulikanschluss 21 wieder abströmt.
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Für eine Hubbewegung des Kolbens 4b in die Pfeilrichtung x werden dann beide Steuerventile 9a und 9b umgesteuert, so dass über das Steuerventil 9a Hydraulikflüssigkeit HF über den oberen Hydraulikanschluss 19 in den Hydraulikzylinder 4a strömt und den Kolben 4b gegen die an dem unteren Hydraulikanschluss 20 anstehende Hydraulikflüssigkeit HF in die Pfeilrichtung x drückt, wobei die über den unteren Hydraulikanschluss 20 aufbringbare Gegenkraft auf Grund unterschiedlicher Druckflächengrößen kleiner ist als die über den oberen Hydraulikanschluss 19 aufbringbare Kraft und wobei zusätzlich die Gewichtskraft des Bären 5 in die Pfeilrichtung x wirkt. Während der Hubbewegung ist das Steuerventil 9b geschlossen, so dass keine Hydraulikflüssigkeit HF über den mittleren Hydraulikanschluss 21 abströmen kann.
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Ein Zufluss von Hydraulikflüssigkeit HF über den oberen Hydraulikanschluss 19 in den Hydraulikzylinder 4a und ein Abfluss von Hydraulikflüssigkeit HF über den mittleren Hydraulikanschluss 21 aus dem Hydraulikzylinder 4a lassen sich durch die Ausbildung der Steuerventile 9a, 9b als Proportionalventile von der Kontrolleinrichtung 10 stufenlos regeln. Zur Errechnung geeigneter Stellwerte sind an die Kontrolleinrichtung 10 der Sensor 11 als Wegmess- und/oder Geschwindigkeitsmesseinrichtung, die Sensoren 12a bis 12c als Durchflussmesseinrichtungen, der Sensor 13 als bildverarbeitende Sensoreinrichtung und der Sensor 14 als Erschütterungssensor angeschlossen. Zusammen mit allen oder einem Teil der von den Sensoren bereit gestellten Daten errechnet die Kontrolleinrichtung dann auf der Basis von weiteren Vorgaben, welche insbesondere auch das zu schmiedende Werkstück 2 betreffen, Stellwerte für die Steuerventile, so dass das Oberwerkzeug 15 mit der gewünschten Geschwindigkeit bzw. Schlagenergie auf das Werkstück 2 trifft und so dass der Rückhub entsprechend dem vorgesehen Bewegungsprofil und insbesondere schnell und zeitsparend erfolgt.
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Der Schmiedehammer 1 umfasst als Handsteuereinrichtung 501 eine mit der elektronischen Kontrolleinrichtung 10 verbundene Betätigungseinrichtung 502. Die Steuerventile 9a, 9b für das Oberwerkzeug 15 sind unter Zwischenschaltung der elektronischen Kontrolleinrichtung 10 mit der Betätigungseinrichtung 502 elektrisch bzw. elektronisch derart verbunden ist, dass das Oberwerkzeug 15 mittels der Betätigungseinrichtung 502 manuell wahlweise nach oben in Pfeilrichtung x' oder nach unten in Pfeilrichtung x und wahlweise gleichförmig oder beschleunigt oder verzögert verfahrbar ist.
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Die Sensoreinrichtung 11 ist als Wegmess- und/oder Geschwindigkeitsmesseinrichtung ausgebildet ist, welche eine Bewegung des Kolbens 4b bzw. des Oberwerkzeugs 15 erfasst und hierzu Sensorsignale an die Kontrolleinrichtung 10 ausgibt. Die Sensoreinrichtungen 12a bis 12c erfassen jeweils einen Volumenstrom in den Hydraulikleitung L5, L2 und L3 und geben hierzu Sensorsignale an die Kontrolleinrichtung 10 aus. Die Sensoreinrichtung 13 ist als bildverarbeitende Erfassungseinrichtung ausgebildet, welche einen Fortschritt der Verformung des Werkstücks 2 erfasst und hierzu Sensorsignale in Form von Videosignalen an die Kontrolleinrichtung 10 ausgibt.
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Die Kontrolleinrichtung 10 steuert die Steuerventile 9a, 9b für das Oberwerkzeug 15 entsprechend einer programmierten Logik unter Auswertung von Steuersignalen der Betätigungseinrichtung 502 und unter Auswertung von Sensorsignalen wenigstens einer der Sensoreinrichtungen 11 bis 14 mit Kontrollsignalen an.
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Die Betätigungseinrichtung 502 ist als Joystick 503 ausgebildet, welcher einen stiftförmigen Steuerhebel 504 umfasst, welcher in Pfeilrichtungen w, w' schwenkbar ist.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante umfasst der Schmiedehammer 1 als Bestandteil einer Handsteuereinrichtung 501a, welche als zweite Ausführungsvariante in der 1 dargestellt ist, zusätzlich zu der ersten Betätigungseinrichtung 502 eine zweite Betätigungseinrichtung 505, welche ebenfalls als Joystick 506 ausgeführt ist. Hierbei ist es bei einer Ausbildung der Schmiedepresse 1 mit zwei als Joystick 503 und 506 ausgeführten Betätigungseinrichtungen 502 und 505 vorgesehen, dass beide Betätigungseinrichtungen 502 und 505 zum Verfahren des Oberwerkzeugs 15 in gleichartiger Weise bzw. synchron und um gleiche Verfahrwege betätigt werden müssen, damit die Kontrolleinrichtung 10 deren Steuersignale verarbeitet.
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Gemäß einer dritten Ausführungsvariante umfasst der Schmiedehammer 1 als Bestandteil einer Handsteuereinrichtung 501b, welche als dritte Ausführungsvariante in der 1 dargestellt ist, zusätzlich zu der ersten Betätigungseinrichtung 502 eine dritte Betätigungseinrichtung 507, wobei die dritte Betätigungseinrichtung 507 als Taster 508 ausgebildet ist. Zur Realisierung einer Zweihandsteuerung ist es vorgesehen, dass die Steuersignale der Betätigungseinrichtung 502 von der Kontrolleinrichtung 10 nur dann verarbeitet werden, wenn die Betätigungseinrichtung 507 betätigt ist.
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Ein nicht dargestellter Schmiedehammer mit elektrischem Linearmotor bzw. Linearhammer ist analog zu dem in der 1 gezeigten hydraulischen Schmiedehammer aufgebaut. Bei dem Schmiedehammer mit elektrischem Linearmotor sind jedoch ein Hydraulikzylinder und ein Kolben durch einen elektrischen Linearmotor ersetzt. Weiterhin sind bei diesem Steuerventile und ein Hydraulikkreislauf durch eine Leistungselektronik und eine entsprechende Verkabelung ersetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- hydraulischer Schmiedehammer
- 2
- Werkstück
- 3
- Kurzhub-Gesenkhammer
- 4a
- Hydraulikzylinder
- 4b
- Kolben
- 5
- Bär
- 6
- Obergesenk
- 7
- Untergesenk
- 8
- Maschinenrahmen
- 9a, 9b
- Steuerventil
- 10
- Kontrolleinrichtung
- 11
- Sensoreinrichtung.
- 12a, 12b, 12c
- Sensoreinrichtung
- 13, 14
- Sensoreinrichtung
- 15
- Oberwerkzeug
- 16
- Hydraulikkreislauf
- 17
- Druckspeicher
- 18
- Rücklauftank
- 501
- Handsteuereinrichtung
- 501a
- Handsteuereinrichtung
- 501b
- Handsteuereinrichtung
- 502
- Betätigungseinrichtung
- 503
- Joystick
- 504
- stiftförmiger Steuerhebel
- 505
- zweite Betätigungseinrichtung
- 506
- Joystick
- 507
- dritte Betätigungseinrichtung
- 508
- Taster
- HF
- Hydraulikflüssigkeit
- HK
- hydraulisches Kissen
- HP1
- Hydraulikplan
- L1–L5
- Leitung
- w, w'
- Pfeilrichtungen
- x, x'
- Pfeilrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2000317566 A [0002]
- DE 102010051222 B4 [0002]
