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Drehtisch-Manipulator an Ringschmiedepressen
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Die Erfindung betrifft einen Drehtisch an horizontalen Ringschmiedepressen
für mit ihrer Achse senkrecht stehende, gegen einen senkrechten Schmiededorn zu
verformende ringförmige Werkstücke, wobei waagerecht liegende, mit ihrer Achse zu
einem gemeinsamen Mittelpunkt weisende Rollen zur Aufnahme der zu bearbeitenden
ringförmigen Werkstücke vorgesehen sind.
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Derartige Dreheinrichtungen zum stufenweisen Drehen eines auszuschmiedenden
Ringes sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise zeigt eine Maschine zum Aufweiten
von geschmiedeten Ring-Rohlingen (deutsche Offenlegungsschrift Nr.
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24 34 587) zur Auflage und Drehen dieser Ringe Bundrollen, die mit
ihrer Achse senkrecht stehen und mit dem Bund das Gewicht des betreffenden Werkstückes
aufnehmen. Der senkrechte Rollenteil soll dabei den Ring in radialer Richtung abstützen.
Die dargestellten Bundrollen oder Bundwalzen sollen auf verfahrbaren Wagen angeordnet
sein. Einzelheiten dazu sind nicht erwähnt. Eine derartige Vorrichtung ist jedoch
nur für leichte Ringe geeignet. Der auszuschmiedende Ring muß entweder mittels Kran
oder auf andere Art
in die Schmiedepresse gebracht werden.
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Ferner ist eine hydraulische Schmiedeanlage zum Schmieden von Ringen
bekannt (deutsche Auslegeschrift Nr. 24 20 921), bei der eine Vorrichtung zum Stützen
und Drehen des auszuschmiedenden Ringes aus drei waagerecht liegenden, antreibbaren
Rollen besteht. Diese sollen entsprechend dem jeweiligen Durchmesser des Ringes
derart verstellbar sein, daß die verlängerten Drehachsen der Abstützrollen sich
in der Mitte des auszuschmiedenden Ringes schneiden. Uber die Art der Verstellung
ist nichts offenbart. Im übrigen muß der Ring vor dem Schmieden unter Absenken des
Schmiededomes seitlich in die Presse gebracht werden, was bei größeren Gewichten
und Abmessungen und unter der Schmiedehitze sehr problematisch ist. Über ein Lösen
des Ringes nach jedem Schmiedehub vom Werkzeug zum Zweck des Drehens sind keine
Angaben gemacht. Das Manipulieren des Ringes während und nach dem Schmiedevorgang
erscheint umständlich und zeitaufwendig.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich vorzugsweise mit dem Transportieren
und Manipulieren von auszuschmiedenden Ringen von mehr als 100 t Gewicht. Aus dieser
Sicht liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Drehtisch zu schaffen,
der folgende Forderungen erfüllen soll: 1. das Werkstück bzw. den Ring in die Presse
zu fahren, 2. das Werkstück nach jedem Hub von der Presse vom Schmiededorn zu lösen,
3. das Werkstück nach jedem Hub der Presse zu drehen, 4. das Werkstück soll auf
dem Drehtisch zentriert bleiben.
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Nach der Erfindung wird dies bei einem eingangs angeführten Drehtisch
dadurch erreicht, daß der Drehtisch als Drehtisch-Manipulator aus einem oberen,
U-förmigen, zur Presse offenen, horizontalen Rahmen besteht, in welchem mindestens
drei sternförmig angeordnete, mit ihrer Kegelspitze nach innen zeigende Kegelrollen
mit ihrer Achse derart aus der horizontalen Ebene abwärts geneigt gelagert sind,
daß der obere Teil ihrer Mantelfläche eine gemeinsame waagerechte Ebene bildet und
die Kegelrollen alle oder zum Teil angetrieben sind, und der obere Rahmen über Führungsmittel
mit einem unteren horizontalen, U-förmigen Fahrrahmen als Untergestell verbunden
und relativ zu diesem durch hydraulische oder mechanische Mittel in der Höhe einstellbar
ist, und der Fahrrahmen über schienengebundene Fahrwerke in die Presse ein- und
ausfahrbar ist.
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Man ist also in der Lage, sehr schwere ringförmige Werkstücke in Schmiedehitze,
die mit ihrer Achse senkrecht stehen und zu großen Ringen an horizontalen Schmiedepressen
ausgeschmiedet werden sollen, außerhalb der Presse mittels Hebezeugen auf den in
waagerechter Ebene U-förmig ausgebildeten Drehtisch abzusenken und anschließend
diesen Tisch, der in der Höhe aus Gründen unterschiedlicher Ringhöhe einstellbar
ist, über Fahrwerke auf Schienen laufend, in das Zentrum der Schmiedepresse einzufahren,
wonach der senkrechte Schmiededorn in die Bohrung des zu schmiedenden Werkstückes
eingebracht wird.
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Infolge der Verfahrmöglichkeit des Drehtisch-Manipulators kann das
Werkstück nach jedem Hub der Presse vom Schmiededorn gelöst sowie über die Kegelrollen
schrittweise oder konstant - je nach Einsatzart - gedreht werden zum nachfolgenden
Hub der Presse, und das Werkstück mit seiner Innen-
seite wieder
am inneren Schmiedewerkzeug oder Schmiededorn durch Zurückfahren des Drehtisch-Manipulators
zur Anlage gebracht werden.
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Da die sternförmig angeordneten Kegelrollen, die mit ihrem oberen
Mantelrand eine gemeinsame horizontale Ebene bilden, von innen nach außen zunehmende
Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen, bleibt das Werkstück auf dem Tisch auch beim
Drehen, gleichgültig bei welchem Durchmesser, immer zentriert.
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Da die Kegelrollen auch einer sehr großen thermischen Belastung ausgesetzt
sind, bestehen sie nach einem weiteren Merkmal der Erfindung aus einem wassergekühlten
Rollenmantel und einer Lagerung bzw. aus einem wassergekühlten Rollenmantel, einer
Lagerung und einem Rollenantrieb, welche als Einheit auf einem Untersatz montiert
und auswechselbar sind.
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Als Antrieb kann dabei jede Form des Antriebes gewählt werden, wie
z. B. hydraulische Schwenktriebe mit Oberholkupplung oder Elektromotor mit Vorgelege.
Eine Überholkupplung zwischen Antrieb und Rollenmantel hat dabei die Aufgabe, die
Rollen nach einer gewünschten Drehbewegung von dem Antrieb zu lösen. Der als Verschleißteil
erster Ordnung geltende Rollenmantel ist dabei relativ einfach vom Antrieb und der
Rollenlagerung lösbar.
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Da der obere waagerechte, U-förmige Rahmen mit dem unteren Fahrrahmen
über Führungsmittel verbunden sein muß, ist in Weiterbildung der Erfindung als Führungsmittel
am oberen Rahmen ein Königszapfen in Kalotten angeordnet, der in Führungen des unteren
Fahrrahmens geführt und am Scheitel des
U-förmigen Rahmens angeordnet
ist. Ferner sind an den offenen Enden der beiden U-förmigen Schenkel des oberen
Rahmens und unteren Fahrrahmens Seitenführungen gegen ein Verdrehen des oberen Rahmens
gegen den unteren Fahrrahmen vorgesehen.
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Der Königszapfen ist hier praktisch als Drehpunkt ausgebildet und
dient als Nullpunkt für die unterschiedliche thermische Ausdehnung des Drehtisches
mit oberem Rahmen und des Untergestells als Fahrrahmen.
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Die an den Enden der Schenkel des oberen U-förmigen Rahmens angeordneten;
mit einer vertikalen Führungsbahn versehenen Seitenführungen stützen sich an am
Fahrrahmen vorgesehenen, mit balliger Oberfläche versehenen Führungsschuhen bei
Einstellung der Höhe und zur Aufnahme der ReaktionskrAfte beim Drehen des schweren
Werkstückes ab.
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Um den oberen Rahmen mit Kegelrollen als Drehtisch gegenüber dem unteren
Fahrrahmen in der Höhe zu verstellen und zugleich Rahmen und Werkstück zu stützen,
sind nach einem weiteren Erfindungsmerkmal als hydraulisch höhenverstellbare Mittel
zwischen dem oberen Rahmen und unterem Fahrrahmen vier zugleich als Stützen wirkende
Hydraulikzylinder und -kolben angeordnet.
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Anstelle der hydraulischen sind alternativ als mechanisch höhenverstellbare
Mittel zwischen oberem Rahmen und unterem Fahrrahmen vier zugleich als Stützen wirkende
Gewindespindeln und Muttern vorgesehen, die für leichtere Ausführungen und Gewichte
anzuwenden sind.
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Damit kann das zu verformende Werkstück mittels der Hubeinheiten auf
Mitte der Presse gehoben werden und die Stütz-
kräfte werden unmittelbar
durch Tragrollengestelle oder Fahrwerke am Fahrrahmen auf die Schienen gebracht,
wobei der Schwerpunkt des ringförmigen Werkstückes immer unterstützt ist, selbst
bei der U-Form des Drehtisches.
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Das Verfahren des Drehtisch-Manipulators auf den Schienen während
des Schmiedens geschieht mittels eines oder zweier Hubzylinder bzw. Plunger, welche
zwischen einer verriegelten Traverse und dem gesamten Drehtischgestell angebracht
sind.
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Zum Verfahren des Drehtisch-Manipulators auf den Schienen und dem
Be- und Entladen des zu schmiedenden Werkstückes außerhalb der Schmiedepresse dient
ein hydraulischer bzw.
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elektromotorischer Antrieb.
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Ein Beispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen U-förmigen Drehtisch-Manipulator, Fig.
2 eine Seitenansicht auf den Drehtisch-Manipulator im Schnitt nach der Linie II
- II der Fig. 1, Fig. 3 eine Stirnansicht auf die innere Scheitelseite des U-förmig
ausgebildeten Drehtisch-Manipulators entsprechend Pfeil A der Fig. 1, Fig. 4 eine
Ansicht im Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig. 1, mit höhenverstellbaren hydraulischen
Mitteln, Fig. 5 eine Stirnansicht auf einen Drehtisch-Manipulator in anderem Maßstab
und anderen Abmessungen als
Fig. 4, teilweise geschnitten mit höhenverstellbaren
mechanischen Mitteln für leichtere Belastung, Fig. 6 eine der mindestens drei Kegelrollen
mit wassergekühlte Rollenmantel, einer Lagerung und einem Rollenantrieb, als Einheit
auf einem Untersatz montiert, in vergrößertem Maßstab.
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Ein Drehtisch-Manipulator ist im Prinzip in Draufsicht in Fig. 1 dargestellt.
Er besteht aus einem oberen, U-förmigen, horizontalen Rahmen 1, der zu einer nicht
dargestellten horizontalen Ringschmiedepresse hin geöffnet ist. Der obere Rahmen
1 setzt sich zusammen aus I-förmigen Trägern 2, die jeweils trapezförmig zusammengesetzt
sind. Die trapezförmigen Rahmenteile 2 a sind miteinander zu einem U-förmigen Rahmen
1 verbunden. Auf je einem der trapezförmigen Rahmenteile 2 a sind mit ihrer Kegelspitze
nach innen zeigende Kegelrollen 3 mit Antrieb 4 auf einem Stützrahmen 5 (Fig. 2)
montiert. Wegen der besseren Ubersicht sind die Kegelrollen 3, deren Achsen sich
in einem Mittelpunkt schneiden, in Fig. 1 nur strichpunktiert angedeutet und in
den übrigen Figuren genauer dargestellt.
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Der aus trapezförmigen Rahmenteilen 2 a-zusammengesetzte obere Rahmen
1 ruht auf mittels I-Trägern gebildeten Unterzügen 6, die sich sowohl längs der
beiden Schenkel des U-förmigen Rahmens 1 als auch über den Scheitel der beiden Schenkel
erstrecken (Fig. 2 und Fig. 3).
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Die Unter züge 6 sind im Scheitel des U-förmigen oberen Rahmens 1
aus Transportgründen geteilt und über Flansche 7 und Zentrierfedern 8 mit einem
Mittelstück 9 kraft- und formschlüssig verbunden (Fig. 3 und Fig. 4). In der Mitte
des
Scheitels des U-förmigen oberen Rahmens 1 und seiner Unterzüge 6 ist im oberen Mittelstück
9 eine obere Aufnahme 10 für einen vertikalen Königszapfen 11 vorgesehen, in der
dieser in Kalotten 12 gelagert ist (Fig. 2).
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Der obere Rahmen 1 mit seinen Unter zügen 6 ist auf vier heb- und
senkbaren Stützen 13 gelagert (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4). Die Lagerung
erfolgt über diese Stützen 13 auf einem unteren, ebenfalls U-förmigen Fahrrahmen
14, wobei ein unteres Mittelstück 15 im Scheitel des Fahrrahmens 14 als Gußstück
ausgebildet ist und zugleich als Führung 16»für den Königszapfen 11 dient, der hier
in einer entsprechenden büchsenartigen Bohrung 17 in Führungsbüchsen 18 geführt
ist (Fig. 2).
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Das untere Mittelstück 15 im Scheitel des U-förmigen Fahrrahmens 14
ist genau wie beim oberen Rahmen 1 kraft- und formschlüssig über Flansche 19 und
Zentrierfedern 20 mit den beiden Schenkeln des U-förmigen Fahrrahmens 14 verbunden
(Fig. 3 und Fig. 4). Die Schenkel weisen je zwei Fahrrahmen-Seitenstücke 21 (Fig.
3) auf, die die vier heb- und senkbaren Stützen 13 in sich aufnehmen. Die Verbindung
zwischen diesen Fahrrahmen-Seitenstücken 21 erfolgt durch Traversen 21 a.
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Der Königszapfen 11 ist als Drehpunkt ausgebildet und dient als Nullpunkt
für die unterschiedliche thermische Ausdehnung des oberen Rahmens 1 und des unteren
Fahrrahmens 14.
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Rechts und links an jedem der vier Fahrrahmen-Seitenstücke 21 sind
Tragrollengestelle 22 vorgesehen. In diesen sind in gabelförmigen Teilen 23 über
waagerechte Lagerbolzen 24
je eine Fahrwerkshauptschwinge 25 angelenkt.
Jede Fahrwerkshauptschwinge 25 trägt über je zwei weitere waagerechte Lagerbolzen
26 je zwei Fahrwerks-Unterschwingen 27. In den Fahrwerks-Unterschwingen 27 sind
Räder 28 gelagert, die auf Schienen 29 laufen (Fig. 1 bis Fig. 4).
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In Fig. 2 ist die vertikale Mittelachse des Drehtisch-Manipulators
strichpunktiert und mit X bezeichnet. Die Mittelachse eines mit dünnen Linien dargestellten
vertikalen Schmiededornes 58 ist hier ebenfalls strichpunktiert und mit Y bezeichnet.
Um die Reaktionskräfte der auf den Kegelrollen 3 beim Drehen von mit vertikaler
Achse senkrecht auf den Kegelrollen 3 ruhenden auszuschmiedenden, ringförmigen Werkstücken
30 (Fig. 2) zwischen dem oberen Rahmen 1 und dem unteren Fahrrahmen 14 aufzunehmen,
sind am oberen Rahmen 1 an den Enden der U-förmigen Schenkel Seitenführungen 31
vorgesehen. Diese sind unterhalb des oberen Rahmens 1 mit nach unten weisenden vertikalen
Führungsbahnen 32 versehen, die an im unteren Fahrrahmen 14 angeordneten Führungsschuhen
33 mit leicht balliger Oberfläche gleiten (Fig. 3).
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An den vorderen und hinteren Seitenstücken 21 des unteren Fahrrahmens
14 sind mittels Federn 34 abgestützte Rollen 35 mit vertikaler Achse angeordnet,
die sich an im Fundament 36 eingelassenen I-Trägern 37 abstützen und auf diese Weise
den Drehtisch-Manipulator insgesamt, auch gegenüber den Schienen 29, neben den Spurkränzen
der Räder 28 eine weitgehende seitliche Abstützung geben (Fig. 4).
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Die vier heb- und senkbaren Stützen 13 zwischen oberem Rahmen 1 und
unterem Fahrrahmen 14 sind einerseits hydraulisch heb- und senkbar ausgebildet (Fig.
4). Dabei ist an der Unterseite des oberen Rahmens 1 je ein Hydraulikkolben 38
montiert,
der in einem im jeweiligen Fahrrahmen-Seitenstück 21 angeordneten Hydraulikzylinder
39 gleitet. An der Stirnseite des Hydraulikzylinders 39 sind Bohrungen 40 für die
Druckmedium-Zufuhr vorgesehen. Die Fig. 4 zeigt den oberen Rahmen 1 in angehobenem
Zustand über dem Fahrrahmen 14.
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Dabei ist es möglich und erforderlich, ein auszuschmiedendes, auf
den Kegelrollen 3 ruhendes Werkstück 30 jeweils auf Pressenmitte anzuheben. Die
Pressenmitte ist strichpunktiert mit Z dargestellt.
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Eine andere Lösung der Ausbildung der vier heb- und senkbaren Stützen
13 ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist der Drehtisch-Manipulator für nicht ganz
so schwere Werkstücke wie in Fig. 4 ausgebildet. Die heb- und senkbaren Stützen
bestehen hier als mechanisch verstellbare Mittel aus im oberen Rahmen 1 angeordneten
Muttern 41 und im Fahrrahmen 14 vorgesehenen Gewindespindeln 42. Letztere werden
über Schneckenrad 43 und Schneckenwelle 44 angetrieben. Der übrige Aufbau gleicht
im Prinzip demjenigen der Fig. 1 bis 4.
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Die in Fig. 2 bis 4 dargestellten Kegelrollen 3 sind auf dem Stützrahmen
5 mit ihrer Achse derart geneigt, daß der kegelige Rollenmantel 3 a an seiner Oberseite
horizontal liegt. Zur Spitze der Kegelrolle 3 hin ist jeweils eine Stützrolle 45
auf dem Stützrahmen 5 montiert. Auf den mit ihren Rollenmänteln 3 a eine horizontale
Ebene bildenden Kegelrollen 3 ruht das jeweils auszuschmiedende ringförmige Werkstück
30. In Fig. 2 ist das Werkstück sowohl in seiner ursprünglich mit Bohrung versehenen
Form mit kleinem Durchmesser und großer Wandstärke als auch in einer ZU einem Ring
ausgeschmiedeten Form mit großem Durchmesser und kleiner Wandstärke dargestellt.
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Die Kegelrolle 3 ist in ihrem hinteren Teil in einem Lagergehäuse
46 gelagert, an das ein Getriebegehäuse 47 mit Antriebsmotor 48 angeflanscht ist.
In Fig. 6 sind Einzelheiten der Kegelrolle 3, ihrer Lagerung und ihres Antriebes
in vergrößertem Maßstab dargestellt. Auf I-förmigen Trägern 2 ist der Stützrahmen
5 montiert. Dieser trägt die Stützrolle 45 sowie das Lagergehäuse 46 mit Getriebegehäuse
47 und Antriebsmotor 48.
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Der Kegelrollenmantel 3 a ist als Verschleißteil leicht auswechselbar.
Er ist mit einer Hohlwelle 49 verbunden. Diese ist im Lager 46 a gelagert und weist
an ihrer Stirnseite zum Lagergehäuse 46 eine Labyrinthdichtung 50 auf. Ferner ist
auf der Hohlwelle 49 ein Zahnrad 51 drehfest angeordnet, das über ein Zwischenrad
52 mit einem Ritzel 53 kämmt, welches auf der Antriebswelle des Antriebsmotors 48
drehfest befestigt ist.
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Der Kegelrollenmantel 3 a wird als thermisch hochbeanspruchtes Teil
von innen mit Kühlmittel gekühlt. Ein doppelwandiges, in der Hohlwelle 49 geführtes
Rohr 54 führt im Innenrohr 54 a die Kühlflüssigkeit bis in die Spitze des Kegelrollenmantels
3 a. Der Abfluß erfolgt über ein in der Hohlwelle 49, das Innenrohr 54 a mit Ringspalt
umschließendes Außenrohr 54 b.
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Die gleichfalls thermisch stark beanspruchten Stützrollen 45 werden
durch einen Kühlmittel zufluß 55 und einen KUhlmittelabfluß 56 gekühlt.
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Ein um Lagergehäuse 46 und Getriebegehäuse 47 geführter doppelwandiger
Mantel 57 schützt diese vor zu starker Wärmestrahlung.