DE3019971A1

DE3019971A1 - Zangenvorschub- und zangenfederzylinder an schmiedemanipulatoren

Info

Publication number: DE3019971A1
Application number: DE19803019971
Authority: DE
Inventors: Werner 4020 Mettmann Folta; Erwin 4005 Meerbusch Kost
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1980-05-24
Filing date: 1980-05-24
Publication date: 1981-12-03
Also published as: FR2482882A1; ES501928A0; GB2080718B; US4420287A; IT8121890A0; IT1211051B; ES8202277A1; FR2482882B1; JPS5847249B2; JPS5719124A; GB2080718A

Description

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21. Mai 1980 -X- 8.2696/bur-fr

SCHLOEMANN-SIEMAG AKTIENGESELLSCHAFT, .4000 Düsseldorf 1

Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder an Schmiedemanipulatoren

Die Erfindung betrifft Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder an aus Zangenträger und Manipulatorwagen bestehendem Schmiedemanipulator, wobei der Zangenträger am Rahmen des Manipulatorwagens über ein vorderes und hinteres Gestänge drehbar bzw. schwenkbar aufgehängt ist, und der Manipulatorwagen vorzugsweise kontinuierlich in Richtung einer Schmiedepresse vor- und zurückfährt, und der Zangenträger relativ zum Manipulatorwagen aus einer Mittellage heraus gesteuert vor oder zurück axial beweglich ist, wobei hydraulische Kolben-Zylindereinheiten einerseits am Rahmen des Manipulatorwagens, andererseits am Zangenträger selbst gelenkig befestigt sind.

Um große und schnelle Vorschubbewegungen des Werkstückes beim automatisch integrierten Schmiedebetrieb von Schmiedepresse und Schmiedemanipulator zu erreichen, werden Manipulatoren mit gesteuertem Zangenvorschub eingesetzt. D. h., Zangen träger und Werkstück werden während des Pressenrückhubes bei Freigabe des Werkstückes schnell vorgeschoben und während des Schmiede- oder Preßvorganges relativ zur

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Manipulatorwagenfahrt gehalten, oder der Zangenträger so gesteuert, daß der Zangenträger eine gleich große, aber entgegengesetzt zur Geschwindigkeit des Manipulatorwagens gerichtete Geschwindigkeit erhält und relativ zum Erdboden im Raum steht. Der Manipulatorwagen wird bei dieser Arbeitsweise mit konstanter Geschwindigkeit gefahren. Die Vorschub- und Relativhubbewegung des Zangenträgers führen zwischen Zangenträger und Manipulatorwagen angeordnete hydraulische Zylinder durch.

· ■ Komplizierte Freiform-Schmiedearbeiten bedürfen der getrennten und manuellen Bedienung von Presse und Manipulator und statt des gesteuerten Zangenträger-Vorschubes einer horizontalen Zangenträgerfederung. Solche Federungen des" "Zangen- .

trägers in axialer Richtung werden über die hydraulischen Zylinder in hydraulischen Druckspeichern aufgenommen.

Derartige hydraulische Zylinder sind vielfach als direkt hintereinanderliegende Doppelzylinder bekannt, die aus einem einzigen Zylindergehäuse bestehen und in der Mitte der Längsachse des Zylinders durch eine hier vorgesehene Querwand voneinander getrennt sind (siehe deutsche Auslegeschrift Nr. 1 527 362). Die meist doppelt wirkenden Kolben weisen mit ihrer Hauptkolbenfläche jeweils auf die Querwand oder den Zylinderboden des betreffenden Zylinders. Die Ringflächen der Kolben mit Kolbenstange weisen nach außen. Die betreffenden Kolbenstangen sind mit ihren Enden einerseits am Manipulatorwagen, andererseits an dem Zangenträger gelenkig befestigt. Dabei ist in der vorlaufenden Bewegungsrichtung des Manipulatorwagens der hintere Kolben mit dem Zylindergehäuse hydraulisch abgestützt, in der rückwärtigen Bewegungsrichtung des Manipulatorwagens der vordere Kolben.

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Diese Konstruktion erlaubt bei entsprechender hydraulischer' Ansteuerung sowohl die Funktion des sogenannten gesteuerten Zangenträgervorschubes, d. h.\ die Rückführung des Zangenträgers relativ zum Manipulatorwagen nach dem Schmiedevorgang bzw. Schmiedehub der Presse in seine Ausgangslage, als auch die Funktion der sogenannten horizontalen Zangenfederung, wobei Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder in den ihn beaufschlagenden Druckspeicher verdrängt wird.

Als nachteilig erweisen sich jedoch bei dieser Konstruktion die große Einbaulänge und die damit verbundene Knickgefahr bei großen Hüben sowie die Anordnung des bzw. der Zylinder im Schmiedemanipulator selbst.

Nachstehend werden einige Einbaübeispiele der bekannten hydraulischen Zylinder erläutert:

1. Anordnung des Zylinders am Zangenträgerende ergeben folgende Nachteile:
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a) ein großer Schwenkwinkel zwischen hinterem festen Aufhängepunkt am Manipulatorwagen und dem des Zangenträgers durch die erforderliche Neigung des letzteren,, ferner durch einen Parallelhub des Zangenträgers und eine parallele Verschiebung senkrecht zu seiner Längsachse,

b) die Kraftübertragung erfolgt über das gesamte Zangenträgergehäuse,

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c) ein großer Platzbedarf zwischen Zangenträgerende und der Quertraverse des Rahmens des Manipulatorwagens ist erforderlich.

2. Seitliche Anordnung des Zylinderpaares an der hinteren Zangenträgeraufhängung ergeben folgende Nachteile:

a) großer, wenn auch verbesserter.Schwenkwinkel durch die notwendige Neigung des Zangenträgers sowie beim Parallelhub,

b) die Kraftübertragung erfolgt auch hier über das gesamte Tragergehäuse,

15" c) nur unwesentlich verbesserter Platzbedarf zwischen Zängenträgerende und der Quertraverse des Rahmens des Manipulatorwagens.

3. Seitliche Anordnung des Zylinderpaares einerseits am vorderen Zangenträgerteil, andererseits an der Seitenwange bzw. dem Rahmen des Manipulatorwagens, wobei die Kolben-Zylindereinheiten nicht parallel zur Zangenträgerachse liegen:

5 Vorteile:

a) günstiger kleiner Schwenkwinkel bei Parallelhub des Zangenträgers,

b) kurze Kraftübertragung im Zangenträgergehäuse.

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Nachteile:

a) Unterschiedliche Stellung der einzelnen Zylinder zueinander bei seitlicher Verschiebung des Zangenträgers parallel zu seiner Längsachse.

Ferner ergeben sich Probleme bei einem gesteuerten Vorschub der Zange mit Zangenträger.

b) Seitliche Führung des Zangenträgers im Rahmen des Manipulatorwagens ist nicht möglich. Daher ergibt sich eine schlechtere Schmiedequalität.

4. Seitliche Anordnung des Zylinderpaares rechts und links des Zangenträgers außerhalb der vorderen Zangenträgeraufhängung, jedoch parallel zu Zangenträger und Rahmen:

Vorteile:

a) Günstiger Schwenkwinkel bei Parallelhub des Zangenträgers.

b) Kurze Kraftübertragung im Zangenträgergehäuse.

c) Die seitliche Führung des Zangenträgers am Rahmen des Manipulatorwagens ist gewährleistet.

Nachteile:

a) Ungünstiges Biegemoment in der vorderen Tragachse des Zangenträgers.

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b) Breiterer Manipulatorrahmen und Schienenmittenabstand ist erforderlich.

5. Seitliche Anordnung des Zylinclerpaares rechts und links des Zangenträgers direkt an vorderer Zangenträgeraufhängung, parallel zur Zangenträger-Längsachse:

Vorteile;

a) Günstiger Schwenkwinkel bei Parallelhub des Zangenträgers.

b) Kurze Kraftübertragung im Trägergehäuse.

c) Die seitliche Führung des Zangeriträgers am Rahmen des Manipulätorwagens ist gewährleistet.

d) Günstige Krafteinleitung zur vorderen Tragachse des

Zangenträgers.
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Nachteile;

a) Längerer Zangenträger zur Anordnung der Zylinderpaare zwischen der vorderen und hinteren Tragachse des Zangenträgers.

b) Längere Wange des Rahmens des Manipulatorwagens zur Aufnahme des Zangenträgers. -

Aus diesen bekannten Einbaubeispielen der Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder ergibt sich als Ziel der Erfindung, unter Frhalt der bisher bekannten Vorteile die Nachteile zu vermeiden, mit der Forderung nach einer kompakteren,, steife-

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ren und günstigeren Anordnung der Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder zwischen Zangenträger und Rahmen des Manipulatorwagens.

Die Lösung dieses Zieles wird bei den eingangs beschriebenen Zangenvorschub- und Zangenfederzylindem an aus Zangenträger und Manipulatorwagen bestehendem Schmiedemanipulator dadurch erreicht, daß die Einrichtung zum Zangenvorschub und Zangenrückhub sowie zur axialen Federung in beiden Richtungen aus in etwa waagerechter Ebene übereinander angeordneten und untereinander verbundenen drei Hydraulikzylindern sowie gegen Ausknicken gesicherten Kolbenstangen besteht, und die Kolbenstangen der äußeren Zylinder miteinander verbunden sind, und daß die Kolbenflächen der äußeren Zylinder je nach Wahl der Steuerungsart in einem bestimmten Verhältnis zu den Kolbenflächen des mittleren Zylinders stehen.

Damit wird eine sehr kompakte Anordnung der anstelle bisher hintereinander jetzt übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Zylinder erreicht. Die Einbaulänge verringert sich um mehr als ein Drittel gegenüber den bisher, bekannten Konstruktionen. Damit verringert sich auch die Knicklänge der Kolbenstangen in den Zylindern, weil sowohl Zylinder als auch Kolbenstangen kürzer ausgeführt werden können.

Eine kurze und direkte Krafteinleitung am Zangenträger und Rahmen ist jetzt gegeben. Ferner können die Zangenvorschub- und Zangenfederungsfunktionen mit dem gleichen Zylinder durchgeführt werden. Die Hauptabmessungen des Manipulators werden durch' Verkürzung des Zangenträgers und des seitlichen Rahmens des Manipulatorwagens kleiner und damit die Kosten

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verringert. Weiterhin bleibt die Vorschub- und Federungsfunktion bei allen Bewegungsstellungen des Zangenträgers erhalten.

Bei dieser neuartigen Konstruktion entspricht der mittlere Zylinder der bisherigen Zylinderkonstruktion. Parallel über und unter dem mittleren Zylinder ist je ein kleinerer äußerer Zylinder angeordnet, deren Kolbenstangen miteinander verbunden sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Kolbenstange des mittleren Hydraulikzylinders über eine mit ihm verbundene Traverse mittels an den beiden Zylinderböden der äußeren Zylinder angebrachten Führungsstangen geführt, und die beiden Kolbenstangen der äußeren Zylinder sind in einer Traverse vorgespannt gehalten.

Durch diese Anordnung ist eine weitere Sicherheit durch zusätzliche Führung der Kolbenstangen gegen Ausknicken bei 0 großen Hüben und Federungsstößen gegeben.

Ein Beispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. .1 einen Schmiedemanipulator in Seitenansicht nach dem Schnitt I - I der Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schmiedemanipulator entsprechend dem Schnitt II - II der Fig. 1, 30

Fig. 3 einen Schnitt auf die Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder zwischen Zangenträger und Rahmen des Schmiedmanipulators in Grundstellung,

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Fig. 4 einen Schnitt nach Fig. 3, jedoch nach Beendigung des Schmiedehubes einer Presse bei vorgefahrenem Manipulatorwagen und

Fig. 5 einen Schnitt nach den Fig. 3 und 4, jedoch bei rückwärtsfahrendem Manipulatorwagen am Ende des Schmiedehubes einer Presse.

Ein auf Rädern 1 vor- und zurückfahrender Schmiedemanipulator 2 besteht aus einem Manipulatorwagen 3 mit Seitenrahmen oder Seitenwangen 4, der an seinem Heckteil 5 nicht dargestellte Hydraulikpumpen, Hydrauliktank, Hydraulikspeicher, Ventile etc. trägt. Auf den rechts und links der Wagenachse . angeordneten Seitenwangen 4 sind je eine vordere und hintere Lagerung 6'für Querwellen 7 vorgesehen. Auf den hinteren Querwellen 7 sind rechts und links je ein dreiarmiger Winkelhebel 8 drehfest und auf der vorderen Querwelle 7 je ein zweiarmiger Winkelhebel 9 angeordnet. Die vorderen Winkelhebel 9 sind über horizontale Zugstangen 10 mit den hinteren 0 Winkelhebeln 8 gelenkig zu einem Parallelgestänge verbunden. An einem dritten Arm der hinteren Winkelhebel 8.ist eine Kolbenstange 11 angelenkt, deren Kolben 12 in einem an den Seitenwangen 4 des Manipulatorwagens 3 angelenkten hydraulischen Hebezylinder 13 gleitet.

5 ■ . ■ :

Ein Zangenträger 14 mit Zange 15 ist über seinem vorderen und hinteren Teil angeordneten Tragwellen 16 mittels vorderen und hinteren senkrechten Zugstangen 17 an den vorderen Winkelhebeln 9 und den hinteren Winkelhebeln 8 gelenkig auf-0 gehängt.

Recht.s und links des Zangenträgers 14 sind Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder 18 angeordnet. Diese bestehen aus

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je einem mittleren Zylinder 19 mit Kolben 19 a und Kolbenstange 19 b. Das Ende der Kolbenstange 19 b ist mit einer , Traverse 20 fest verbunden. Ferner bestehen die Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder 18 aus zwei äußeren Zylindern 21 mit Kolben 21 a und Kolbenstangen 21 b. Die Kolbenstangen 21 b sind an einer gemeinsamen Traverse 22 vorgespannt befestigt. Alle drei Zylinder — der mittlere Zylinder 19 und die beiden äußeren Zylinder 21 - sind untereinander fest verbunden.

Die mit den beiden Kolbenstangen 21 verbundene gemeinsame Traverse 22 ist über ein an ihr vorgesehenes Auge 23 über Lagerbolzen 24 mit den unteren Enden der vorderen Zugstangen 17 des Zangenträgers 14 in Höhe der Tragwellen 16 gelenkig verbunden.

Die an der Kolbenstange 19 b des mittleren Zylinders 19 befestigte Traverse 20 ist ihrerseits über ein an ihr vorgesehenes Auge 25 über Lagerbolzen 26 an an den Seitencahmen 0 oder Seitenwangen 4 des Manipulatorwagens 3 befestigten Stehbolzen 27 angelenkt.

An den Zylinderböden der beiden äußeren Zylinder 21 sind Führungsstangen 28 befestigt, die in Bohrungen bzw. Führungen 29 die Traverse 20 zusätzlich führen.

Die Funktion der Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder ist, wie vorstehend kurz erwähnt, folgende:

In Fig. 3 ist die sogenannte Grund- oder Mittelstellung der Zylinder zueinander und damit des Zangenträgers 14 relativ zum Manipulatorwagen 3 dargestellt. Die linke Traverse 20

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mit dem mittleren Kolben 19 b ist jeweils an den Seitenrahmen oder Seitenwangen 4 des Manipulatorwagens 3, und die rechte Traverse 22 mit den be'iden äußeren Kolben 21 a an der vorderen Tragwelle 16 des Zangenträgers 14 angelenkt. 5

Bei -kontinuierlicher Vorwärtsfahrt des Manipulatorwagens 3 nach rechts und gleichzeitigem Schmieden des in der Zange 15 des Zangentragers 16 gehaltenen, nicht dargestellten Werkstückes erfolgt ein sogenannter Relativhub des mittleren Zylinders 19 bzw. Kolbens 19 a, wobei eine entsprechende Steuerung vorgenommen wird. Während der Vorwärtsbewegung des Manipulatorwagens 3 sind die Kolben 21 a auf ihrer Ringfläche hydraulisch beaufschlagt, so daß hier keine Bewegung zwischen: Kolben 21 a und Zylinder 21 stattfindet.

Die Beendigung des Schmiedevorganges bei aus der Grundstellung oder Mittellage ausgelenktem Zangenträger 14 zeigt die Fig. .4. Hier stehen alle Kolben 19 a, 21 a an den Zylinderböden und bilden ein sehr kompaktes System kurzer Baulänge. Mit dem sogenannten Zangenschuß wird durch Beaufschlagen des Zylinders 19 auf die Stirnfläche des Kolbens 19 a der Zangenträger 14 bei Freigabe des Werkstückes durch die nicht dargestellte Schmiedepresse wieder in seine Grundstellung qeb rächt.

In Fiq. 5 ist bei Rückwärtsfahrt des Manipulatorwagens 3 die Situation am Ende des Schmiedevorganges dargestellt. Bei der Rückwärtsfahrt ist der mittlere Kolben 19 a infolge hydraulischer Beaufschlagung auf seiner Stirnseite fest mit dem Zylinder 19 verriegelt. Die beiden äußeren Zylinder 21 übernehmen jetzt die Funktion des Zangenvorschubes bzw. der Zangenfederung. Bei der in Fig. 5 dargestellten Phase beim

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Ende des Schiaiedevorganges zeigt die Kolbenstangen, aller drei Kolben 19 a und 21 a völlig ausgefahren. Hier ist die Knickgefahr am größten. Dank der kurzen Bauweise durch Anordnung der Zylinder übereinander sowie ferner der zusätzlichen Führung der Kolbenstange 19 b über die Traverse 20 an Führungsstangen 28 und der Verspannung der beiden Kolben-Stangen 21 b in der Traverse 22 ist eine Knickgefahr des Zylindersystems praktisch ausgeschlossen.

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Claims

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Paten banSprüche;

Γί.) Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder an aus Zangenträger und Manipulatorwagen bestehendem Schmiedemanipulator, wobei der Zangenträger am Rahmen des Manipulatorwagens über ein vorderes und hinteres Gestänge drehbar bzw. schwenkbar aufgehängt ist, und der Manipulatorwagen vorzugsweise kontinuierlich in Richtung einer Schmiedepresse vor- und zurückfährt, und der Zangenträger relativ zum Manipulatorwagen aus einer Mittellage heraus gesteuert vor oder zurück axial beweglich ist, wobei hydraulische Kolben-Zylindereinheiten einerseits am Rahmen des Manipulatorwagens, andererseits am Zangenträger selbst ge-, lenkig befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Zangenvorschub und Zangenrückhub sowie zur axialen Federung in beiden Richtungen aus in etwa waagerechter Ebene übereinander angeordneten und untereinander verbundenen drei Hydraulikzylindern (19, 21) und gegen Ausknicken gesicherten Kolbenstangen (19 b, 21 b) besteht, und die Kolbenstangen (21 b) der äußeren Zylinder (21) miteinander verbunden sind, und daß die Kolbenflächen der äußeren Zylinder (21) je nach Wahl der Steuerungsart in einem bestimmten Verhältnis zu den Kolbenflächen des mittleren Zylinders (19) stehen.
2. Zangenvorschub- und Zangenfederzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kolbenstange (19 b) des mittleren Hydraulikzylinders (19) über eine mit ihm verbundene Traverse (20) mit-

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tels an den beiden Zylinderböden der äußeren Zylinder (21) angebrachten Führungsstangen (28) geführt ist, und die beiden Kolbenstangen (21 b) der äußeren Zylinder (21) in einer Traverse (22) vorgespannt gehalten sind.

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