EP1454684A2 - Method for forming a workpiece and rolling machine - Google Patents
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- EP1454684A2 EP1454684A2 EP04001862A EP04001862A EP1454684A2 EP 1454684 A2 EP1454684 A2 EP 1454684A2 EP 04001862 A EP04001862 A EP 04001862A EP 04001862 A EP04001862 A EP 04001862A EP 1454684 A2 EP1454684 A2 EP 1454684A2
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Definitions
- the invention relates to a method for forming a workpiece and a rolling machine that is suitable for performing the method.
- Intermediate form for forming workpieces from an initial shape into a desired one Intermediate form (semi-finished, preforming) or final form (finished product, Finished molds) are, among many other processes, also rolling processes known, which are counted among the pressure forming processes.
- rolling the workpiece rolling stock
- Tool profiles are used in the profile rolling process arranged on the circumference of the rollers, which corresponding to the generation Enable profiles in the workpiece.
- rolling flat the cylindrical ones work or conical outer surfaces of the rollers directly on the workpiece.
- the workpiece With regard to the relative movement of the tools or rollers on the one hand and on the other hand, the workpiece is divided into longitudinal rolls, Cross rolls and cross rolls.
- the workpiece becomes vertical during longitudinal rolling to the axes of rotation of the rollers in a translatory movement and mostly without rotation through the space between the rollers (roller gap) emotional.
- the workpiece does not move translationally during cross rolling regarding the rollers or their axes of rotation, but only rotates about its own axis, which is usually a major axis of inertia, in particular the axis of symmetry for a rotationally symmetrical workpiece, is.
- cross rolling When combining both types of movement in longitudinal rolling and in Cross rolling is referred to as cross rolling.
- the rollers are in the Usually at an angle to each other and to the workpiece, which is translational and rotational is moved.
- Profile cross rolling machines in which two rolls are arranged on the outer circumference wedge-shaped profile tools around mutually parallel axes of rotation Rotating in the same direction is sometimes referred to as cross wedge rolling.
- the tools have a wedge-shaped or triangular cross-section Geometry and can be radial along its circumference Increase dimension in one direction and / or at an angle to the axis of rotation of the Rolls run.
- cross wedge rollers or profile cross rollers allow a variety of forming of workpieces with high precision or dimensional accuracy.
- the wedge-shaped Tools can have circumferential grooves and other tapering in the rotating workpiece. Due to the axial offset in the circumferential direction or the oblique arrangement of the tool wedges relative to The axis of rotation can, for example, change structures axially to the axis of rotation and tapering in the workpiece.
- the axis of rotation can be axial in combination with the oblique arrangement running slopes and continuous transitions between two tapers different diameters can be generated in the workpiece.
- the Wedge shape of the tools allows the production of fine structures through the Wedge outer edges or outer surfaces.
- Cross wedge rollers are particularly suitable for the production of elongated, rotationally symmetrical workpieces with constrictions or elevations such as cams or ribs.
- the forming pressure force and the forming temperature depend on that Material from which the workpiece is made and the requirements the dimensional accuracy and surface quality after forming.
- the forming is usually carried out carried out during rolling at elevated temperatures in order to form required formability or flowability of the material to reach. These temperatures, particularly those that occur during forging With a so-called cold forming in the range of room temperature, for semi-hot forming between 550 ° C and 750 ° C and at a so-called hot forming are above 900 ° C.
- the forming or Forging temperature is usually also in a temperature range placed in the recovery and recrystallization processes in the material run and undesirable phase changes are avoided.
- Cross wedge rolling machines (or: profile cross rolling machines) are known in which the workpieces at the beginning of the rolling process by means of a positioning device, which includes two positioning supports (so-called guidelines), in a starting position between the two rollers, which is usually the corresponds to the geometric center or the center of the nip. Now the positioning brackets of the positioning device are withdrawn, so that the workpiece rotates freely between the rollers and between the tools are kneaded into the desired shape. After this Rolling or kneading process and the corresponding completion of the workpiece the workpiece is cut out in the rotating rolling tool captured and ejected.
- a positioning device which includes two positioning supports (so-called guidelines), in a starting position between the two rollers, which is usually the corresponds to the geometric center or the center of the nip.
- a cross wedge rolling machine for the transverse rolling of rotary bodies or flat workpieces with two work rolls rotating in the same direction of rotation, on the roll surfaces of which wedge tools are interchangeably arranged.
- the wedge tools each have wedge-shaped or triangular-shaped, increasing from the roller jacket to a height end position adapted to the workpiece to be manufactured, roughened by knurling or other means, and wedge-shaped smooth shaped surfaces with the same distance from the roller jacket with calibration effect.
- the wedge tools are designed as deformation segments and only run over a partial circumference of the associated roller surface. The surfaces and tools of the two work rolls facing each other move in opposite or opposite directions on the workpiece.
- EP 1 256 399 A1 discloses a cross-rolling machine with two modules operated in parallel, each with two rollers rotating in the same direction of rotation, which have half-shell-shaped tools with radially projecting tool wedges on their circumferential surface, the reshaping of a workpiece only rotating around half the circumference of a pair of rollers requires. All four rollers are driven by only one drive motor via an intermediate gear unit and drive shaft.
- DE 195 26 071 A1 discloses a device for rolling profiles into a workpiece, in particular cross rolls, longitudinal rolls and cross rolls of threads, knurls, toothed roll profiles or the like, with two forming rolls which are rotated about mutually parallel axes of rotation in the same direction of rotation and each are driven by an associated drive with a drive motor, each drive being assigned a braking device.
- DE 21 31 300 B discloses a cross rolling machine with two axially parallel, horizontally superimposed profile rollers for shaping and cutting rotationally symmetrical workpieces, in which the profile rollers touch the workpieces diametrically opposite circumferential points and the lower profile roller has a recess for removing the rolled and cut workpieces from the roll gap having.
- the invention is based on the object, a new method for Forming workpieces and a new rolling machine with which this Procedure is feasible to specify.
- shaping means any transformation of the form of a Understood the workpiece in a different form, as described at the beginning, including preforms and preforms.
- the rolling machine according to claim 14 is for performing a method Suitable and also determined according to one of the preceding claims and comprises at least one permanent magnet motor, in particular one Torque motor for driving the rollers.
- the dependence of the rotational speed becomes or is of the rollers depends on the rotational position of the roller (s) selected from the machined workpiece. To do this, one is adapted to the workpiece optimal course of the rotational speed is determined in advance and then set when the workpiece is formed.
- the method generally comprises at least three method steps or process phases.
- a first process phase the workpiece is between positioned the rollers.
- a third process phase the workpiece is removed from the gap removed or ejected between the rollers. Over time Of course, these three process phases also change continuously Angle of rotation or the angular position of the rollers.
- the rotational speed can now be used in different process phases and / or can also be varied within a process phase.
- the rotation speed of the rollers chosen in the first process phase at least on average less than during the second process phase.
- the rotation speed of the rollers during the second process phase at least on average chosen larger than during the third process phase.
- a positioning device automatically positioned between the rollers.
- the workpiece is preferably from a recess in the tools of at least one roller and then during the second process phase between the tools of the two Rolled rolls.
- the speed of rotation will now be advantageous Embodiment after gripping the workpiece through the recess in the tools of the roller (s) increased.
- the workpiece preferably continues at the beginning of the third process phase captured by a recess in the tools of at least one roller and ejected from the space between the rollers. Before the Detecting the workpiece through the further recess in the or Roller (s) the rotation speed of the rollers is now preferred reduced.
- the rotational speeds when the workpiece is gripped at the beginning the second process phase and at the end of the second process phase are special about the same.
- the rotation speed kept at least partially constant during the second process phase.
- the rotation speed of the roller (s) can also in the second Process phase can be changed, especially if multiple tools are on the roller one after the other in different sub-process phases of the second Process the workpiece. For example, the speed of rotation be reduced at the beginning of a sub-process phase.
- the speed of rotation can also be during the first process phase and the positioning of the workpiece kept at least partially constant become.
- the rotation speed and / or direction of rotation of the rollers are or is at least in angular or time segments, preferably predominantly, set essentially equal to each other, but can also be set differently from one another at least in sections.
- the current rotational position of the roller (s) can be from the starting position or Reference position of the roller (s) and the course of the rotational speed can be determined by calculation.
- the rotational position is preferred the roller (s) is determined by means of at least one position detection device.
- the position detection device preferably comprises at least an angular position incremental encoder or an absolute encoder and / or an optical, magnetic, inductive or ultrasonic angular position transmitter.
- the rolling machine is one Profile cross rolling machine or cross wedge rolling machine. Because of the speed controllable and reversible drive is the rolling machine or cross wedge rolling machine can also be used as a stretch rolling machine or short stretch roll.
- the permanent magnet motor preferably accelerates to the nominal speed to operate the rollers within a maximum rotation angle of 3 °, 2.2 °, 1 ° or 0.5 °. Furthermore, the permanent magnet motor preferably has a nominal torque between about 5,000 Nm and about 80,000 Nm, in particular between about 35,000 Nm and about 60,000 Nm, on and / or one Nominal speed between about 20 rpm and 800 rpm, in particular about 30 rpm or 500 rpm.
- the drive includes in addition to the at least one permanent magnet motor at least one transmission for transmission the torque or the rotational movement of the permanent magnet motor on the at least two rollers.
- the transmission includes in particular at least one coupled to the output shaft of the permanent magnet motor central drive gear and two with the drive gear in Engaging or bringable and coupled to one of the rollers Rolling gears.
- the gear ratio of the drive motor on each of the rollers is then generally the same and preferred in a range between 1: 1 and 1: 1.5.
- the drive is in particular mechanically synchronized via the transmission
- roller drives Drives and / or electric drives with other motors in particular with synchronous or asynchronous motors and / or induction motors, in question.
- Independent drives for the rollers are used the rollers are electronically synchronized or controlled, especially via Inverters that, for example, have a mains voltage of 400 V and 50 Hz an alternating voltage or alternating current of suitable amplitude and Convert frequency. It is particularly advantageous here that with cross wedge rollers the load on both motors due to the symmetrical structure of the Tools / rollers and / or the symmetrical forming process comparatively is low and thus favors the synchronization of the drives is.
- the rolling machine preferably further comprises one for each of the rolls associated drive, the drives being independent of each other. It can also be a common drive with at least one gear for both rollers can be provided.
- the direction of rotation of both work rolls 2 and 3 is with those shown Arrows illustrated and the same.
- the rotation axes A and B are arranged essentially parallel to one another, in the example in FIG. 1 to 3 seen one above the other in the direction of gravity, so that the Work rolls 2 and 3 are arranged one above the other.
- the work rolls have a substantially cylindrical outer surface. The distance between the cylindrical outer surfaces of the two work rolls 2 and 3 is marked with W.
- the tools 20 and 21 of the first work roll 2 and the tools 30 and 31 of the second work roll 3 each at an angle and at an angle the respective axis of rotation A and B arranged, the tools 20 and 21 of the work roll 2 with respect to that between the two rolls parallel to the axis of rotation running, defining the geometric center M axially arranged in substantially the same positions are.
- the tools 20 and 21 and 30 and 31 take in the circumferential direction seen in their cross section, with the increase in cross section for tools 20 and 21 in the same direction of rotation or orientation and the tools 30 and 31 of the second work roll 3 opposite or opposite to that of the tools 20 and 21 of the first work roll 2.
- Each work roll 2 and 3 is in a holding device consisting of two parts releasably held and can be unlocked from the holding device in its Condition can be taken out to replace the tools 20 and 21 or 30 and 31 or the entire work rolls 2 and 3 with the Tools 20 and 21 or 30 and 31.
- the holding device for the work roll 2 is designated 12 and the holding device for the work roll 3 with 13.
- a first part 12A of the holding device arranged on the left in FIGS. 1 and 2 12 includes a conical receptacle 14 for receiving a extending axially to the axis of rotation A outward from the work roll 2 truncated cone-shaped extension 24 (stub shaft).
- the second part 12B accordingly comprises a receptacle 15 for receiving a corresponding one tapered away from the work roll 2 and axially to Rotation axis A extending extension 25 of the work roll 2.
- the work roll 2 is fixed in the recordings 14 and 15 of the holding device 12 clamped, the axial force towards the receptacle 15 in the direction of the axis of rotation A towards the work roll 2 for holding the work roll 2 by a spring 16 or another an axial force exerting element is generated.
- the recordings 14 and 15 are rotationally symmetrical to the axis of rotation A and are not shown in FIG designated pivot bearings.
- the receptacle 14 continues as a hollow shaft axially to the axis of rotation A and has a gear in its end region facing away from the work roll 2 18 on, as well as a corresponding gear 19, that of the second work roll 3 is assigned, with a control gear (pinion, drive gear) 5 is engaged.
- the gear 18 that drives the first work roll 2 serves via the holding device 12, engages from above in the Control gear 5 and gear 19 connected to the second work roll 3 Coupled via the holding device 13, engages in the control gear from below 5th
- the control gear 5 is now via an output shaft 45 with a drive motor 4 coupled.
- the control gear 5, the output shaft 45 and the - Not shown - the rotor of the drive motor 4 are a common Rotation axis R rotatable or rotating.
- the one from the drive motor 4, the output shaft 45 and the control gear 5 built drive for the Gears (roller gears) 18 and 19 and thus the synchronous with the Gear wheels 18 and 19 rotating work rolls 2 and 3 is thus a direct drive.
- the mechanical power provided by the drive motor 4 corresponds to that Product of torque and angular velocity or angular frequency ⁇ , where the angular frequency ⁇ is equal to the product of 2 ⁇ and the speed n is.
- the drive motor 4 is preferably a torque motor and has one high torque even with a comparatively low speed n of the drive motor 4 to generate the required drive power for the Drive rollers 2 and 3.
- the transmission ratio from the control gear 5 to the gears 18 and 19 can thus be selected in the range around 1, in particular between about 1: 1 and about 1: 2. Turn at a transmission ratio of 2 the drive rollers 2 and 3 are twice as fast as the control gear 5 and the drive motor 4, with a transmission ratio of 1: 1 exactly so quickly.
- Typical speeds of work rolls 2 and 3 are between about 10 revolutions per minute (rpm) and about 40 rpm, typically at 15 rpm.
- a preferred embodiment of the drive motor 4 is a permanent magnet motor, where, usually on the rotor, permanent magnets (Permanent magnets) are arranged, one in the electromagnet or windings generated induction field of the stator rotating magnetic Generate flux, by interaction of the magnetic flux the permanent magnets and the induction field the rotation of the rotor on the basis of the induction principle or electromotive principle arises.
- a torque motor is a synchronous motor, that is the rotor rotates synchronously with the rotating magnetic flux.
- the Induction windings of the stator are usually with the phases of one Three-phase connection connected and arranged offset by 120 ° to each other. Permanent magnets with the highest possible Energy product used, for example rare earth cobalt magnets.
- the stator generally has an iron core with the three-phase winding package while the rotor has a cylindrical iron core with the Has permanent magnets.
- a torque motor can produce torque of up to 80,000 Nm.
- the high torque also works a very fast spin.
- the permanent magnet motor or torque motor the rollers within an angle of rotation from only 1 °, preferably even only 0.5 °, to the nominal speed, for example Accelerate 30 rpm. This high dynamic or spin of the torque motor allows a very dynamic control of the speed.
- the control or regulation of the speed n of each other and synchronously rotating work rolls 2 and 3 is now according to the invention with a special control procedures or control procedures adapted to the rolling process.
- the speed n or angular speed ⁇ of the work rolls 2 and 3 to the respective rotary position or angular position ⁇ of the work rolls 2 and 3 adapted and depending on this rotational position ⁇ controlled.
- a positioning device for the workpiece 10 is designated 60 and comprises two relatively movable positioning parts (Guidelines) 61 and 62.
- the workpiece 10 is now one not shown by means of two rulers Positioning device in a position between the work rolls 2 and 3 taught in which it from the recess 23 in the tool 20th the first work roll 2 is detected.
- This process phase with introduced 5 shows tool 10 in the starting position.
- the facing surfaces of the work rolls 2 move and 3 in opposite or opposite directions.
- This curve K is in turn divided into seven sub-curves K1 to K7, the first sub-curve K1 between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 2, the second sub-curve K2 between the angular positions ⁇ 2 and ⁇ 3, the third Sub-curve K3 between the angular positions ⁇ 3 and ⁇ 4, the fourth sub-curve K4 between the angular positions ⁇ 4 and ⁇ 5, the fifth sub-curve K5 between the angular positions ⁇ 5 and ⁇ 6, the sixth sub-curve K6 between the angular positions ⁇ 6 and ⁇ 7 and the seventh sub-curve K7 between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8.
- the first sub-curve K1 and the second sub-curve K2 show a possible time course of the speed n of the work rolls 2 and 3 in the between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 3 lying first process phase for the preparation and positioning of the Workpiece 10.
- Between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 2 is in one quite steep rise according to the sub-curve K1 the speed from 0 to one first speed n1> 0 increased and then between the angular positions ⁇ 2 and ⁇ 3 kept essentially constant, according to the sub-curve K2.
- the angular position ⁇ 3 is now the angular position of the first rotating roller 2, in which the workpiece 10 is fixed in the recess 23 and the rolling process can start.
- the angular position or Rotary position of the second work roll 3 directly with the angular position of the Work roll 2 is correlated and synchronous, but in opposite directions with the Angular position of the first work roll changes, the rotation of the work rolls 2 and 3 in the same direction to each other. That is why it is sufficient that To consider the rotational position of the first work roll 2. It could, of course just like the angular position of the second work roll 3 as a variable or Parameters are taken on which the speed n is made dependent becomes. In any case, it is sufficient to use one of the two work rolls 2 or 3 Position detection device to be provided for determining the angle of rotation ⁇ relative to a reference or zero position ⁇ 0, which in FIGS. 4 to 7 is chosen and drawn down.
- the speed n is reduced again during the sub-curve K5, preferably again with a high braking acceleration and then with a lower braking acceleration, corresponding to a flatter slope in the sub-curve K6 between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8 further decreased. So it will be ejecting the workpiece at a lower one RPM n and a lower spin performed to the Eject the workpiece gently.
- the angle positions ⁇ 4 and ⁇ 5 accelerates from a speed n2 to a higher speed n8 and maintain this speed n8 up to an angular position ⁇ 6. thereupon is decelerated again from the speed n8 to a speed n5 between the angular positions ⁇ 6 and ⁇ 7.
- the speed n5 is between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8 are maintained and then between ⁇ 8 and ⁇ 9 accelerated again to a speed n7, which again during a plateau phase is maintained between ⁇ 9 and ⁇ 10.
- This plateau phase between ⁇ 9 and ⁇ 10 with the speed n7 corresponds to a further forming phase with another tool.
- 1 and 3 also show a worm wheel 9, which with the gear 18 for the work roll 2 is coupled and an adjustment or adjustment of the relative angular position of the work roll 2 relative to the work roll 3. It can adapt to different tools or also to correct the angular positions of the work rolls 2 and 3 relative can be adjusted to each other.
- an adjustment drive (not shown) can also be provided, which drives the Rotary drive with the permanent magnet motor 4 and the gear with the output shaft 45 and the control gear 5 relative to the two Roller gears 18 and 19 can move. This can create an asymmetrical Intervention or backlash can be corrected. Furthermore, it is possible separate drives for adjusting the rollers 2 and 3 with their Roll gears 18 and 19 are provided so that the meshing of the roller gears 18 and 19 to the central control gear 5 each independently can be adjusted from each other.
- the holding devices 12 and 13 of the two work rolls 2 and 3 are carried by a carrier device 6 and stored or anchored therein.
- the carrier device 6 comprises four column-like carrier elements 6A to 6D, which are arranged in a rectangular arrangement and on a common one Base plate 6E, which is supported on the floor 50, or attached.
- an associated lock nut preferably a hydraulically operated one Lock nut (9B, 9C in FIG 3
- FIGS. 10 and 11 show a further embodiment of a cross wedge rolling machine 1, in which, in contrast to the embodiment according to FIGS. 1 to 3 a first drive 42 for the first work roll 2 and a second one from the first Drive 42 independent drive 43 for the second work roll 3.
- everyone Drive 42 and 43 includes an associated permanent magnet motor 44 and 45 and a - not shown - gear, for example one, in particular three-stage, gear transmission, for transmitting the torque of the motor on the associated work roll 2 or 3.
- the reduction ratio each transmission can be 1:35, for example.
- Each of the permanent magnet motors 44 and 45 becomes electronic, in particular controlled by a converter. This allows the work rolls 2 and 3 either driven electronically synchronously or asynchronously become.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes und eine Walzmaschine, die zum Durchführen des Verfahrens geeignet ist.The invention relates to a method for forming a workpiece and a rolling machine that is suitable for performing the method.
Zum Umformen von Werkstücken aus einer Ausgangsform in eine gewünschte Zwischenform (Halbzeug, Vorformen) oder Endform (Fertigprodukt, Fertigformen) sind neben vielen anderen Verfahren auch Walzverfahren bekannt, die zu den Druckumformverfahren gezählt werden. Beim Walzen wird das Werkstück (Walzgut) zwischen zwei rotierenden Walzen angeordnet und durch Ausüben eines Umformdrucks durch die rotierenden Walzen in seiner Form verändert. Beim Profilwalzverfahren sind Werkzeugprofile am Umfang der Walzen angeordnet, die die Erzeugung entsprechender Profile im Werkstück ermöglichen. Beim Flachwalzen wirken die zylindrischen oder kegeligen Außenflächen der Walzen unmittelbar auf das Werkstück.For forming workpieces from an initial shape into a desired one Intermediate form (semi-finished, preforming) or final form (finished product, Finished molds) are, among many other processes, also rolling processes known, which are counted among the pressure forming processes. When rolling the workpiece (rolling stock) is placed between two rotating rollers and by applying a forming pressure through the rotating rollers changed in shape. Tool profiles are used in the profile rolling process arranged on the circumference of the rollers, which corresponding to the generation Enable profiles in the workpiece. When rolling flat, the cylindrical ones work or conical outer surfaces of the rollers directly on the workpiece.
Bezüglich der Relativbewegung der Werkzeuge oder Walzen einerseits und des Werkstückes andererseits unterteilt man Walzverfahren in Längswalzen, Querwalzen und Schrägwalzen. Beim Längswalzen wird das Werkstück senkrecht zu den Drehachsen der Walzen in einer translatorischen Bewegung und meist ohne Drehung durch den Zwischenraum zwischen den Walzen (Walzenspalt) bewegt. Beim Querwalzen bewegt sich das Werkstück nicht translatorisch bezüglich der Walzen oder deren Drehachsen, sondern dreht sich nur um seine eigene Achse, die üblicherweise eine Hauptträgheitsachse, insbesondere die Symmetrieachse bei einem rotationssymmetrischen Werkstück, ist. Bei Kombination beider Bewegungsarten beim Längswalzen und beim Querwalzen spricht man von Schrägwalzen. Die Walzen stehen dabei in der Regel schräg zueinander und zum Werkstück, das translatorisch und rotatorisch bewegt wird. With regard to the relative movement of the tools or rollers on the one hand and on the other hand, the workpiece is divided into longitudinal rolls, Cross rolls and cross rolls. The workpiece becomes vertical during longitudinal rolling to the axes of rotation of the rollers in a translatory movement and mostly without rotation through the space between the rollers (roller gap) emotional. The workpiece does not move translationally during cross rolling regarding the rollers or their axes of rotation, but only rotates about its own axis, which is usually a major axis of inertia, in particular the axis of symmetry for a rotationally symmetrical workpiece, is. When combining both types of movement in longitudinal rolling and in Cross rolling is referred to as cross rolling. The rollers are in the Usually at an angle to each other and to the workpiece, which is translational and rotational is moved.
Profilquerwalzmaschinen, bei denen zwei Walzen mit am Außenumfang angeordneten keilförmigen Profilwerkzeugen um zueinander parallele Drehachsen gleichsinnig rotieren, bezeichnet man mitunter auch als Querkeilwalzen. Die Werkzeuge weisen dabei eine keilförmige oder im Querschnitt dreieckförmige Geometrie auf und können entlang des Umfangs in ihrer radialen Abmessung in einer Richtung zunehmen und/oder schräg zur Drehachse der Walzen verlaufen.Profile cross rolling machines in which two rolls are arranged on the outer circumference wedge-shaped profile tools around mutually parallel axes of rotation Rotating in the same direction is sometimes referred to as cross wedge rolling. The tools have a wedge-shaped or triangular cross-section Geometry and can be radial along its circumference Increase dimension in one direction and / or at an angle to the axis of rotation of the Rolls run.
Diese Querkeilwalzen oder Profilquerwalzen erlauben ein vielfältiges Umformen von Werkstücken in hoher Präzision oder Maßgenauigkeit. Infolge der von den keilförmigen Werkzeugen auf das Werkstück ausgeübten Druckkraft wird dabei die Materialverteilung im Werkstück während des Umlaufs der Walzen durch einen Fließvorgang im Werkstück verändert. Die keilförmigen Werkzeuge können umlaufende Nuten und andere Verjüngungen in dem rotierenden Werkstück erzeugen. Durch den axialen Versatz in Umfangsrichtung oder die schräge Anordnung der Werkzeugkeile relativ zur Drehachse können beispielsweise axial zur Drehachse sich ändernde Strukturen und Verjüngungen im Werkstück erzeugt werden. Durch die Zunahme oder Abnahme des Außendurchmessers der Werkzeugkeile beim Verlauf um die Drehachse können in Kombination mit der schrägen Anordnung axial verlaufende Schrägen und kontinuierliche Übergänge zwischen zwei Verjüngungen unterschiedlichen Durchmessers im Werkstück erzeugt werden. Die Keilform der Werkzeuge erlaubt die Herstellung feiner Strukturen durch die Keilaußenkanten oder -außenflächen. Besonders geeignet sind Querkeilwalzen zum Herstellen von langgestreckten, rotationssymmetrischen Werkstücken mit Einschnürungen oder Erhöhungen wie Nocken oder Rippen.These cross wedge rollers or profile cross rollers allow a variety of forming of workpieces with high precision or dimensional accuracy. As a result the pressure force exerted on the workpiece by the wedge-shaped tools the material distribution in the workpiece during the circulation the rollers are changed by a flow process in the workpiece. The wedge-shaped Tools can have circumferential grooves and other tapering in the rotating workpiece. Due to the axial offset in the circumferential direction or the oblique arrangement of the tool wedges relative to The axis of rotation can, for example, change structures axially to the axis of rotation and tapering in the workpiece. By the increase or decrease in the outside diameter of the tool wedges during the course the axis of rotation can be axial in combination with the oblique arrangement running slopes and continuous transitions between two tapers different diameters can be generated in the workpiece. The Wedge shape of the tools allows the production of fine structures through the Wedge outer edges or outer surfaces. Cross wedge rollers are particularly suitable for the production of elongated, rotationally symmetrical workpieces with constrictions or elevations such as cams or ribs.
Die Umformdruckkraft sowie die Umformtemperatur sind abhängig von dem Werkstoff, aus dem das Werkstück besteht, sowie von den Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität nach der Umformung. Insbesondere bei Eisen- oder Stahlwerkstoffen wird üblicherweise die Umformung beim Walzen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um die zum Umformen erforderliche Umformbarkeit oder Fließfähigkeit des Werkstoffes zu erreichen. Diese, insbesondere beim Schmieden auftretenden, Temperaturen können bei einer sogenannten Kaltumformung im Bereich von Raumtemperatur, bei einer Halbwarmumformung zwischen 550°C und 750°C und bei einer sogenannten Warmumformung oberhalb 900°C liegen. Die Umformoder Schmiedetemperatur wird üblicherweise auch in einen Temperaturbereich gelegt, in dem Erholungs- und Rekristallisationsvorgänge im Werkstoff ablaufen und auch unerwünschte Phasenumwandlungen vermieden werden.The forming pressure force and the forming temperature depend on that Material from which the workpiece is made and the requirements the dimensional accuracy and surface quality after forming. In particular in the case of iron or steel materials, the forming is usually carried out carried out during rolling at elevated temperatures in order to form required formability or flowability of the material to reach. These temperatures, particularly those that occur during forging With a so-called cold forming in the range of room temperature, for semi-hot forming between 550 ° C and 750 ° C and at a so-called hot forming are above 900 ° C. The forming or Forging temperature is usually also in a temperature range placed in the recovery and recrystallization processes in the material run and undesirable phase changes are avoided.
Es sind Querkeilwalzmaschinen (oder: Profilquerwalzmaschinen) bekannt, bei denen die Werkstücke zu Beginn des Walzprozesses mittels einer Positioniereinrichtung, die zwei Positionierträger (sogenannte Leitlineale) umfasst, in eine Ausgangsposition zwischen den beiden Walzen, die üblicherweise der geometrischen Mitte oder der Mitte des Walzenspaltes entspricht, positioniert. Nun werden die Positionierträger der Positioniereinrichtung zurückgezogen, so dass sich das Werkstück frei zwischen den Walzen dreht und zwischen den Werkzeugen in die gewünschte Form geknetet wird. Nach diesem Walz- oder Knetvorgang und der entsprechenden Fertigstellung des Werkstückes wird das Werkstück über eine Aussparung im rotierenden Walzwerkzeug erfasst und ausgeworfen.Cross wedge rolling machines (or: profile cross rolling machines) are known in which the workpieces at the beginning of the rolling process by means of a positioning device, which includes two positioning supports (so-called guidelines), in a starting position between the two rollers, which is usually the corresponds to the geometric center or the center of the nip. Now the positioning brackets of the positioning device are withdrawn, so that the workpiece rotates freely between the rollers and between the tools are kneaded into the desired shape. After this Rolling or kneading process and the corresponding completion of the workpiece the workpiece is cut out in the rotating rolling tool captured and ejected.
Aus DE 1 477 088 C ist eine Querkeilwalzmaschine bekannt zum Querwalzen von Rotationskörpern oder flachen Werkstücken mit zwei in gleicher Drehrichtung rotierenden Arbeitswalzen, auf deren Walzenflächen Keilwerkzeuge austauschbar angeordnet sind. Die Keilwerkzeuge weisen jeweils keiloder dreieckförmig verlaufende, vom Walzenmantel aus bis zu einer dem herzustellenden Werkstück angepassten Höhenendlage ansteigende, durch Rändelung oder auf andere Weise aufgeraute Reduktionsleisten und im gleichen Abstand zum Walzenmantel verlaufende, keilförmige glatte Formflächen mit Kalibriereffekt auf. Die Keilwerkzeuge sind als Verformungssegmente ausgebildet und verlaufen nur über einen Teilumfang der zugehörigen Walzenoberfläche. Am Werkstück bewegen sich die einander zugewandten Oberflächen und Werkzeuge der beiden Arbeitswalzen gegenläufig oder gegensinnig zueinander.From DE 1 477 088 C a cross wedge rolling machine is known for the transverse rolling of rotary bodies or flat workpieces with two work rolls rotating in the same direction of rotation, on the roll surfaces of which wedge tools are interchangeably arranged. The wedge tools each have wedge-shaped or triangular-shaped, increasing from the roller jacket to a height end position adapted to the workpiece to be manufactured, roughened by knurling or other means, and wedge-shaped smooth shaped surfaces with the same distance from the roller jacket with calibration effect. The wedge tools are designed as deformation segments and only run over a partial circumference of the associated roller surface. The surfaces and tools of the two work rolls facing each other move in opposite or opposite directions on the workpiece.
Die EP 1 256 399 A1 offenbart eine Querwalzmaschine mit zwei parallel
betriebenen Modulen von jeweils zwei in gleicher Drehrichtung rotierenden
Walzen, die halbschalenförmig ausgebildete Werkzeuge mit radial vorstehenden
Werkzeugkeilen auf ihrer Umfangsfläche aufweisen, wobei die Umformung
eines Werkstücks nur die Drehung um den halben Umfang eines Walzenpaares
erfordert. Alle vier Walzen werden von nur einem Antriebsmotor
über jeweils eine dazwischengeschaltete Getriebeeinheit und Antriebswelle
angetrieben.
Aus der DE 195 26 071 A1 ist eine Vorrichtung zum Walzen von Profilen in ein Werkstück, insbesondere Querwalzen, Längswalzen und Schrägwalzen von Gewinden, Rändelungen, Zahnwalzprofile oder dergleichen, bekannt mit zwei Umformwalzen, die um zueinander parallele Drehachsen im gleichen Umlaufsinn rotiert werden und jeweils von einem zugehörigen Antrieb mit Antriebsmotor angetrieben werden, wobei jedem Antrieb eine Bremseinrichtung zugeordnet ist. DE 195 26 071 A1 discloses a device for rolling profiles into a workpiece, in particular cross rolls, longitudinal rolls and cross rolls of threads, knurls, toothed roll profiles or the like, with two forming rolls which are rotated about mutually parallel axes of rotation in the same direction of rotation and each are driven by an associated drive with a drive motor, each drive being assigned a braking device.
Die DE 21 31 300 B offenbart eine Querwalzmaschine mit zwei achsparallel horizontal übereinander liegenden Profilwalzen zum Formen und Ablängen drehsymmetrischer Werkstücke, bei der die Profilwalzen die Werkstücke aneinander diametral gegenüberliegenden Umfangstellen berühren und die untere Profilwalze eine Ausnehmung zum Abführen der gewalzten und abgelängten Werkstücke aus dem Walzspalt aufweist. DE 21 31 300 B discloses a cross rolling machine with two axially parallel, horizontally superimposed profile rollers for shaping and cutting rotationally symmetrical workpieces, in which the profile rollers touch the workpieces diametrically opposite circumferential points and the lower profile roller has a recess for removing the rolled and cut workpieces from the roll gap having.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Umformen von Werkstücken und eine neue Walzmaschine, mit der dieses Verfahren durchführbar ist, anzugeben.The invention is based on the object, a new method for Forming workpieces and a new rolling machine with which this Procedure is feasible to specify.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens gemäß der Erfindung gelöst
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved with regard to the method according to the invention
with the features of
Das Verfahren zum Umformen eines Werkstücks umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Unter dem Begriff "Umformen" wird dabei jede Umwandlung der Form eines Werkstückes in eine andere Form verstanden, wie auch eingangs beschreiben, einschließlich Vorformen und Fertigformen.The term "reshaping" means any transformation of the form of a Understood the workpiece in a different form, as described at the beginning, including preforms and preforms.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Walzmaschine gemäß der Erfindung gelöst
mit den Merkmalen des Anspruchs 14.The object is achieved with regard to the rolling machine according to the invention
with the features of
Die Walzmaschine gemäß Anspruch 14 ist zum Durchführen eines Verfahrens
nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet und auch bestimmt
und umfasst wenigstens einen Permanentmagnet-Motor, insbesondere einen
Torque-Motor, zum Antreiben der Walzen.The rolling machine according to
Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung des Verfahrens sowie der
Walzmaschine ergeben sich aus den vom Anspruch 1 bzw. Anspruch 14 jeweils
abhängigen Ansprüchen.Advantageous design and development of the method and
Rolling machine result from that of
In einer ersten Ausführungsform wird oder ist die Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit der Walzen von der Drehposition der Walze(n) abhängig vom bearbeiteten Werkstück gewählt. Dazu wird ein an das Werkstück angepasster optimaler Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit vorab ermittelt und dann beim Umformen des Werkstücks eingestellt.In a first embodiment, the dependence of the rotational speed becomes or is of the rollers depends on the rotational position of the roller (s) selected from the machined workpiece. To do this, one is adapted to the workpiece optimal course of the rotational speed is determined in advance and then set when the workpiece is formed.
Das Verfahren umfasst im Allgemeinen wenigstens drei Verfahrensschritte oder Prozessphasen. In einer ersten Prozessphase wird das Werkstück zwischen den Walzen positioniert. In einer zweiten Prozessphase wird das Werkstück zwischen den drehenden Werkzeugen der Walzen umgeformt. In einer dritten Prozessphase wird das Werkstück wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen entnommen oder ausgeworfen. Im zeitlichen Ablauf dieser drei Prozessphasen ändert sich natürlich auch fortlaufend der Drehwinkel oder die Winkelposition der Walzen.The method generally comprises at least three method steps or process phases. In a first process phase, the workpiece is between positioned the rollers. In a second process phase, this will be Workpiece formed between the rotating tools of the rollers. In In a third process phase, the workpiece is removed from the gap removed or ejected between the rollers. Over time Of course, these three process phases also change continuously Angle of rotation or the angular position of the rollers.
Es kann nun die Rotationsgeschwindigkeit in unterschiedlichen Prozessphasen und/oder auch innerhalb einer Prozessphase variiert werden. The rotational speed can now be used in different process phases and / or can also be varied within a process phase.
In einer Variante des Verfahrens wird die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen in der ersten Prozessphase wenigstens im Mittel geringer gewählt als während der zweiten Prozessphase.In a variant of the method, the rotation speed of the rollers chosen in the first process phase at least on average less than during the second process phase.
In einer alternativen oder zusätzlichen Variante wird die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen während der zweiten Prozessphase zumindest im Mittel größer gewählt als während der dritten Prozessphase. Vorzugsweise wird das Werkstück während der ersten Prozessphase mittels einer Positioniereinrichtung automatisch zwischen den Walzen positioniert.In an alternative or additional variant, the rotation speed of the rollers during the second process phase, at least on average chosen larger than during the third process phase. Preferably that is Workpiece during the first process phase using a positioning device automatically positioned between the rollers.
Zu Beginn der zweiten Prozessphase wird das Werkstück vorzugsweise von einer Ausnehmung in den Werkzeugen wenigstens einer Walze erfasst und dann während der zweiten Prozessphase zwischen den Werkzeugen der beiden Walzen gewalzt. Die Rotationsgeschwindigkeit wird nun in einer vorteilhaften Ausführungsform nach Erfassen des Werkstückes durch die Ausnehmung in den Werkzeugen der Walze(n) erhöht.At the beginning of the second process phase, the workpiece is preferably from a recess in the tools of at least one roller and then during the second process phase between the tools of the two Rolled rolls. The speed of rotation will now be advantageous Embodiment after gripping the workpiece through the recess in the tools of the roller (s) increased.
Vorzugsweise wird weiter zu Beginn der dritten Prozessphase das Werkstück von einer Ausnehmung in den Werkzeugen wenigstens einer Walze erfasst und aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen ausgeworfen. Vor dem Erfassen des Werkstückes durch die weitere Ausnehmung in der oder den Walze(n) wird nun die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen vorzugsweise vermindert.The workpiece preferably continues at the beginning of the third process phase captured by a recess in the tools of at least one roller and ejected from the space between the rollers. Before the Detecting the workpiece through the further recess in the or Roller (s) the rotation speed of the rollers is now preferred reduced.
Die Rotationsgeschwindigkeiten beim Erfassen des Werkstückes zu Beginn der zweiten Prozessphase und zum Ende der zweiten Prozessphase sind insbesondere etwa gleich.The rotational speeds when the workpiece is gripped at the beginning the second process phase and at the end of the second process phase are special about the same.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rotationsgeschwindigkeit während der zweiten Prozessphase zumindest teilweise konstant gehalten.In a preferred embodiment, the rotation speed kept at least partially constant during the second process phase.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Walze(n) kann aber auch in der zweiten Prozessphase verändert werden, insbesondere, wenn mehrere Werkzeuge auf der Walze nacheinander in verschiedenen Teilprozessphasen der zweiten Prozessphase das Werkstück bearbeiten. Beispielsweise kann die Rotationsgeschwindigkeit zu Beginn einer Teilprozessphase reduziert werden. The rotation speed of the roller (s) can also in the second Process phase can be changed, especially if multiple tools are on the roller one after the other in different sub-process phases of the second Process the workpiece. For example, the speed of rotation be reduced at the beginning of a sub-process phase.
Die Rotationsgeschwindigkeit kann auch während der ersten Prozessphase und der Positionierung des Werkstückes zumindest teilweise konstant gehalten werden.The speed of rotation can also be during the first process phase and the positioning of the workpiece kept at least partially constant become.
Die Rotationsgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung der Walzen werden bzw. wird wenigstens in Winkel- oder Zeitabschnitten, vorzugsweise überwiegend, im Wesentlichen gleich zueinander eingestellt, können aber auch wenigstens abschnittsweise unterschiedlich zueinander eingestellt werden.The rotation speed and / or direction of rotation of the rollers are or is at least in angular or time segments, preferably predominantly, set essentially equal to each other, but can also be set differently from one another at least in sections.
Die aktuelle Drehposition der Walze(n) kann aus der Ausgangsposition oder Referenzposition der Walze(n) und dem Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit rechnerisch ermittelt werden. Vorzugsweise wird aber die Drehposition der Walze(n) mittels wenigstens einer Positionserfassungseinrichtung bestimmt. Die Positionserfassungseinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens einen Winkelpositionsinkrementalgeber oder einen Absolutwertgeber und/oder einen optischen, magnetischen, induktiven oder Ultraschall-Winkelpositionsgeber.The current rotational position of the roller (s) can be from the starting position or Reference position of the roller (s) and the course of the rotational speed can be determined by calculation. However, the rotational position is preferred the roller (s) is determined by means of at least one position detection device. The position detection device preferably comprises at least an angular position incremental encoder or an absolute encoder and / or an optical, magnetic, inductive or ultrasonic angular position transmitter.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Walzmaschine eine Profilquerwalzmaschine oder Querkeilwalzmaschine. Aufgrund des drehzahlsteuerbaren und reversierbaren Antriebs ist die Walzmaschine oder Querkeilwalzmaschine auch als Reckwalzmaschine oder kurz Reckwalze einsetzbar.In a particularly advantageous embodiment, the rolling machine is one Profile cross rolling machine or cross wedge rolling machine. Because of the speed controllable and reversible drive is the rolling machine or cross wedge rolling machine can also be used as a stretch rolling machine or short stretch roll.
Der Permanentmagnet-Motor beschleunigt vorzugsweise auf die Nenndrehzahl zum Betrieb der Walzen innerhalb eines Drehwinkels von maximal 3°, 2,2°, 1° oder 0,5°. Ferner weist der Permanentmagnet-Motor vorzugsweise ein Nenndrehmoment zwischen etwa 5.000 Nm und etwa 80.000 Nm, insbesondere zwischen etwa 35.000 Nm und etwa 60.000 Nm, auf und/oder eine Nenndrehzahl zwischen etwa 20 U/min und 800 U/min, insbesondere etwa 30 U/min oder 500 U/min.The permanent magnet motor preferably accelerates to the nominal speed to operate the rollers within a maximum rotation angle of 3 °, 2.2 °, 1 ° or 0.5 °. Furthermore, the permanent magnet motor preferably has a nominal torque between about 5,000 Nm and about 80,000 Nm, in particular between about 35,000 Nm and about 60,000 Nm, on and / or one Nominal speed between about 20 rpm and 800 rpm, in particular about 30 rpm or 500 rpm.
In einer Weiterbildung der Walzmaschine umfasst der Antrieb neben dem wenigstens einen Permanentmagnet-Motor wenigstens ein Getriebe zur Übertragung des Drehmoments oder der Drehbewegung des Permanentmagnet-Motors auf die wenigstens zwei Walzen. Das Getriebe umfasst insbesondere wenigstens ein mit der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors gekoppeltes zentrales Antriebszahnrad sowie zwei mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehende oder bringbare und mit jeweils einer der Walzen gekoppelte Walzenzahnräder. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vom Antriebsmotor auf jede der Walzen ist dann im Allgemeinen gleich und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 : 1 und 1 : 1,5 gewählt. Ein solcher Antrieb ist also insbesondere mechanisch synchronisiert über das GetriebeIn a development of the rolling machine, the drive includes in addition to the at least one permanent magnet motor at least one transmission for transmission the torque or the rotational movement of the permanent magnet motor on the at least two rollers. The transmission includes in particular at least one coupled to the output shaft of the permanent magnet motor central drive gear and two with the drive gear in Engaging or bringable and coupled to one of the rollers Rolling gears. The gear ratio of the drive motor on each of the rollers is then generally the same and preferred in a range between 1: 1 and 1: 1.5. Such a The drive is in particular mechanically synchronized via the transmission
Als Walzenantriebe kommen neben Antrieben mit PM-Motoren auch hydraulische Antriebe und/oder elektrische Antriebe mit anderen Motoren, insbesondere mit Synchron- oder Asynchronmotoren und/oder Induktionsmotoren, in Frage. Bei unabhängigen Antrieben für die Walzen werden dagegen die Walzen elektronisch synchronisiert oder gesteuert, insbesondere über Umrichter, die beispielsweise eine Netzspannung von 400 V und 50 Hz in eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom geeigneter Amplitude und Frequenz umrichten. Hier ist besonders vorteilhaft, dass bei Querkeilwalzen die Kraftbelastung auf beide Motoren wegen des symmetrischen Aufbaus der Werkzeuge/Walzen und/oder des symmetrischen Umformvorgangs vergleichsweise gering ist und somit die Synchronisation der Antriebe begünstigt ist.In addition to drives with PM motors, hydraulic drives also come as roller drives Drives and / or electric drives with other motors, in particular with synchronous or asynchronous motors and / or induction motors, in question. Independent drives for the rollers are used the rollers are electronically synchronized or controlled, especially via Inverters that, for example, have a mains voltage of 400 V and 50 Hz an alternating voltage or alternating current of suitable amplitude and Convert frequency. It is particularly advantageous here that with cross wedge rollers the load on both motors due to the symmetrical structure of the Tools / rollers and / or the symmetrical forming process comparatively is low and thus favors the synchronization of the drives is.
Die Walzmaschine umfasst ferner vorzugsweise für jede der Walzen einen zugehörigen Antrieb, wobei die Antriebe unabhängig voneinander sind. Es kann aber auch ein gemeinsamer Antrieb mit wenigstens einem Getriebe für beide Walzen vorgesehen sein.The rolling machine preferably further comprises one for each of the rolls associated drive, the drives being independent of each other. It can also be a common drive with at least one gear for both rollers can be provided.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren
- FIG 1
- eine Walzmaschine mit zwei Walzen und einem gemeinsamen Antrieb in einer teilweise geschnittenen Längsansicht,
- FIG 2
- die Walzmaschine gemäß FIG 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht von oben,
- FIG 3
- die Walzmaschine gemäß FIG 1 und FIG 2 in einer Seitenansicht,
- FIG 4
- die beiden Arbeitswalzen einer Walzmaschine im Querschnitt vor Einbringen des Werkstückes,
- FIG 5
- die beiden Arbeitswalzen der Walzmaschine beim Einbringen des Werkstückes,
- FIG 6
- die Arbeitswalzen mit dem bearbeiteten Werkstück im Querschnitt,
- FIG 7
- die beiden Arbeitswalzen beim Auswerfen des Werkstückes und
- FIG 8
- eine mögliche Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit einer Arbeitswalze vom Drehwinkel in einem Diagramm
- FIG 9
- eine weitere mögliche Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit einer Arbeitswalze vom Drehwinkel in einem Diagramm
- FIG 10
- eine Ausführungsform einer Walzmaschine mit zwei Walzen und unabhängigen Antrieben für die Walzen in einer teilweise geschnitten Längsansicht und
- FIG 11
- die Walzmaschine gemäß FIG 10 in einer Seitenansicht.
- FIG. 1
- a rolling machine with two rollers and a common drive in a partially sectioned longitudinal view,
- FIG 2
- 1 in a partially sectioned top view from above,
- FIG 3
- the rolling machine according to FIG 1 and FIG 2 in a side view,
- FIG 4
- the two work rolls of a rolling machine in cross section before inserting the workpiece,
- FIG 5
- the two working rolls of the rolling machine when inserting the workpiece,
- FIG 6
- the work rolls with the machined workpiece in cross section,
- FIG 7
- the two work rolls when ejecting the workpiece and
- FIG 8
- a possible dependence of the angular speed of a work roll on the angle of rotation in a diagram
- FIG. 9
- another possible dependency of the angular speed of a work roll on the angle of rotation in a diagram
- FIG 10
- an embodiment of a rolling machine with two rollers and independent drives for the rollers in a partially sectioned longitudinal view and
- FIG 11
- the rolling machine of FIG 10 in a side view.
Die in den FIG 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform einer als Querkeilwalze
oder Querkeilwalzmaschine ausgebildeten Walzmaschine 1 umfasst eine erste
Arbeitswalze 2, die um eine Rotationsachse A rotierbar oder rotierend ist
und eine zweite Arbeitswalze 3, die um eine Rotationsachse B rotierbar oder
rotierend ist. Der Drehsinn beider Arbeitswalzen 2 und 3 ist mit den dargestellten
Pfeilen veranschaulicht und gleich. Die Rotationsachsen A und B
sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, im Beispiel der FIG 1
bis 3 in Richtung der Schwerkraft gesehen übereinander, so dass auch die
Arbeitswalzen 2 und 3 übereinander angeordnet sind. Die Arbeitswalzen
weisen eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche auf. Der Abstand
zwischen den zylindrischen Außenflächen der beiden Arbeitswalzen 2 und 3
ist mit W bezeichnet.The embodiment shown in Figures 1 to 3 as a cross wedge roller
or cross
An der Außenfläche oder Mantelfläche der Arbeitswalzen 2 und 3 sind jeweils
im Querschnitt keilförmige Werkzeuge 20 und 21 bzw. 30 und 31 befestigt,
insbesondere verspannt. In der dargestellten Ausführungsform sind
die Werkzeuge 20 und 21 der ersten Arbeitswalze 2 und die Werkzeuge 30
und 31 der zweiten Arbeitswalze 3 jeweils schräg und unter einem Winkel zu
der jeweiligen Drehachse A und B angeordnet, wobei die Werkzeuge 20 und
21 der Arbeitswalze 2 bezüglich der zwischen den beiden Walzen parallel zu
den Drehachsen verlaufenden, die geometrische Mitte definierenden Mittelachse
M axial in den im Wesentlichen gleichen Positionen angeordnet
sind. Die Werkzeuge 20 und 21 sowie 30 und 31 nehmen in Umfangsrichtung
gesehen in ihrem Querschnitt zu, wobei die Zunahme des Querschnittes
bei den Werkzeugen 20 und 21 in der gleichen Drehrichtung oder Orientierung
ist und bei den Werkzeugen 30 und 31 der zweiten Arbeitswalze 3
entgegengesetzt oder gegensinnig zu der zu den Werkzeugen 20 und 21 der
ersten Arbeitswalze 2 ist.On the outer surface or outer surface of the work rolls 2 and 3 are each
cross-sectionally wedge-shaped
Jede Arbeitswalze 2 und 3 ist in einer aus zwei Teilen bestehenden Halteeinrichtung
lösbar gehalten und kann aus der Halteeinrichtung in deren entriegelten
Zustand herausgenommen werden zum Auswechseln der Werkzeuge
20 und 21 bzw. 30 und 31 oder der gesamten Arbeitswalzen 2 und 3 mit den
Werkzeugen 20 und 21 bzw. 30 und 31. Die Halteeinrichtung für die Arbeitswalze
2 ist mit 12 bezeichnet und die Halteeinrichtung für die Arbeitswalze
3 mit 13. Ein in FIG 1 und 2 links angeordnete erste Teil 12A der Halteeinrichtung
12 umfasst eine konische Aufnahme 14 zum Aufnehmen eines
sich axial zur Drehachse A nach außen von der Arbeitswalze 2 erstreckende
kegelstumpfförmigen Fortsatzes 24 (Wellenstumpf). Der zweite Teil 12B
umfasst entsprechend eine Aufnahme 15 zur Aufnahme eines entsprechenden
konisch sich von der Arbeitswalze 2 weg verjüngenden und axial zur
Drehachse A verlaufenden Fortsatzes 25 der Arbeitswalze 2. Unter der resultierenden
Keil- und Klemmwirkung ist die Arbeitswalze 2 fest in den Aufnahmen
14 und 15 der Halteeinrichtung 12 verspannt, wobei die axiale Kraft
auf die Aufnahme 15 in Richtung der Drehachse A zur Arbeitswalze 2 hin
zur Halterung der Arbeitswalze 2 von einer Feder 16 oder einem sonstigen
eine axiale Kraft ausübenden Element erzeugt wird. Die Aufnahmen 14 und
15 sind drehsymmetrisch zur Drehachse A ausgebildet und in nicht näher
bezeichneten Drehlagern gelagert.Each
Die Aufnahme 14 setzt sich als Hohlwelle axial zur Drehachse A fort und
weist in ihrem von der Arbeitswalze 2 abgewandten Endbereich ein Zahnrad
18 auf, das ebenso wie ein entsprechendes Zahnrad 19, das der zweiten Arbeitswalze
3 zugeordnet ist, mit einem Steuerzahnrad (Ritzel, Antriebszahnrad)
5 in Eingriff steht. Das Zahnrad 18, das zum Antrieb der ersten Arbeitswalze
2 über die Halteeinrichtung 12 dient, greift dabei von oben in das
Steuerzahnrad 5 und das Zahnrad 19, das mit der zweiten Arbeitswalze 3
über die Halteeinrichtung 13 gekoppelt ist, greift von unten in das Steuerzahnrad
5.The
Das Steuerzahnrad 5 ist nun über eine Abtriebswelle 45 mit einem Antriebsmotor
4 gekoppelt. Das Steuerzahnrad 5, die Abtriebswelle 45 und der
- nicht dargestellte - Rotor des Antriebsmotors 4 sind dabei um eine gemeinsame
Rotationsachse R rotierbar oder rotierend. Der aus dem Antriebsmotor
4, der Abtriebswelle 45 und dem Steuerzahnrad 5 aufgebaute Antrieb für die
Zahnräder (Walzenzahnräder) 18 und 19 und damit die synchron mit den
Zahnrädern 18 und 19 drehenden Arbeitswalzen 2 und 3 ist somit ein Direktantrieb.The
Die vom Antriebsmotor 4 geleistete mechanische Leistung entspricht dem
Produkt aus Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit oder Kreisfrequenz ω,
wobei die Kreisfrequenz ω gleich dem Produkt aus 2π und der Drehzahl n
ist. Der Antriebsmotor 4 ist vorzugsweise ein Torque-Motor und weist ein
hohes Drehmoment auch bei vergleichsweise kleiner Drehzahl n des Antriebsmotors
4 zum Erzeugen der erforderlichen Antriebsleistung für die
Antriebswalzen 2 und 3 auf.The mechanical power provided by the
Das Übertragungsverhältnis von dem Steuerzahnrad 5 auf die Zahnräder 18
und 19 kann somit im Bereich um 1 gewählt werden, insbesondere zwischen
etwa 1 : 1 und etwa 1 : 2. Bei einem Übertragungsverhältnis von 2 drehen
sich die Antriebswalzen 2 und 3 doppelt so schnell wie das Steuerzahnrad 5
und der Antriebsmotor 4, bei einem Übertragungsverhältnis von 1 : 1 genau
so schnell. Typische Drehzahlen der Arbeitswalzen 2 und 3 liegen zwischen
etwa 10 Umdrehungen pro Minute (U/min) und etwa 40 U/min, typischerweise
bei 15 U/min.The transmission ratio from the
Mit einem derart niedrigtourigen oder mit geringer Drehzahl drehender Antriebsmotor
4 kann nun eine sehr dynamische Anpassung oder Steuerung
oder Regelung der Drehzahl der Arbeitswalzen 2 und 3 realisiert werden. With such a low-speed or low-
Eine bevorzugte Ausführungsform des Antriebsmotors 4 ist ein Permanentmagnet-Motor,
bei dem, in der Regel auf dem Rotor, Permanentmagnete
(Dauermagnete) angeordnet sind, die einen sich im durch Elektromagnete
oder Wicklungen erzeugten Induktionsfeld des Stators drehenden magnetischen
Fluss erzeugen, wobei durch Wechselwirkung des magnetischen Flusses
der Permanentmagnete und dem Induktionsfeld die Drehung des Rotors
auf der Grundlage des Induktionsprinzips oder elektromotorischen Prinzips
entsteht. Im Allgemeinen ist ein Torque-Motor ein Synchronmotor, das heißt
der Rotor dreht sich synchron mit dem rotierenden magnetischen Fluss. Die
Induktionswicklungen des Stators sind in der Regel mit den Phasen eines
Drehstromanschlusses verbunden und um 120° zueinander versetzt angeordnet.
Vorzugsweise werden Permanentmagnete mit einem möglichst hohen
Energieprodukt eingesetzt, beispielsweise Seltenerd-Kobalt-Magnete. Der
Stator weist dazu in der Regel einen Eisenkern mit dem Dreiphasenwicklungspaket
auf, während der Rotor einen zylindrischen Eisenkern mit den
Permanentmagneten aufweist. Ein solcher Torque-Motor kann ein Drehmoment
von bis zu 80.000 Nm aufweisen. Das hohe Drehmoment bewirkt auch
eine sehr schnelle Drehbeschleunigung. Insbesondere kann der Permanentmagnetmotor
oder Torque-Motor die Walzen innerhalb eines Drehwinkels
von nur 1°, vorzugsweise sogar nur 0,5°, auf die Nenndrehzahl, beispielsweise
30 U/min beschleunigen. Diese hohe Dynamik oder Drehbeschleunigung
des Torque-Motors erlaubt eine sehr dynamische Steuerung der Drehzahl.A preferred embodiment of the
Die Steuerung oder Regelung der Drehzahl n der zueinander und synchron rotierenden Arbeitswalzen 2 und 3 wird nun gemäß der Erfindung mit einem besonderen Steuerverfahren oder Regelverfahren an den Walzprozess angepasst. Dazu wird die Drehzahl n oder Winkelgeschwindigkeit ω der Arbeitswalzen 2 und 3 an die jeweilige Drehstellung oder Winkelposition ϕ der Arbeitswalzen 2 und 3 angepasst und in Abhängigkeit von dieser Drehposition ϕ gesteuert. Damit kann abhängig vom jeweiligen Prozess, der jeweiligen Walzmaschine und vor allem abhängig vom zu bearbeitenden Werkstück die Umformung durch die Arbeitswalzen 2 und 3 durch Steuern der Drehzahl n oder der Winkelgeschwindigkeit ω = dϕ/dt optimiert werden. The control or regulation of the speed n of each other and synchronously rotating work rolls 2 and 3 is now according to the invention with a special control procedures or control procedures adapted to the rolling process. For this purpose the speed n or angular speed ω of the work rolls 2 and 3 to the respective rotary position or angular position ϕ of the work rolls 2 and 3 adapted and depending on this rotational position ϕ controlled. Depending on the respective process, the respective Rolling machine and especially depending on the workpiece to be machined Forming by the work rolls 2 and 3 by controlling the speed n or the angular velocity ω = dϕ / dt can be optimized.
Die FIG 4 bis 7 zeigen nun einen möglichen Ablauf eines Walzprozesses mit
einer solchen drehpositionsabhängigen Drehzahlsteuerung oder -regelung bei
einem Werkstück 10. Eine Positioniereinrichtung für das Werkstück 10 ist
mit 60 bezeichnet und umfasst zwei relativ zueinander bewegliche Positionierteile
(Leitlineale) 61 und 62.4 to 7 now show a possible sequence of a rolling process
such a rotational position-dependent speed control or regulation
a
FIG 4 zeigt eine Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 vor dem Einbringen des
Werkstückes. Die gleichsinnigen Drehrichtungen der beiden Walzen 2 und 3
um die jeweiligen Drehachsen A und B sind mit entsprechenden Pfeilen gekennzeichnet.
In dem Werkzeug 20, das segmentartig um die Außenfläche
der Arbeitswalze 2 und um die Drehachse A verläuft, ist eine Aussparung 23
vorgesehen. In der zweiten Arbeitswalze 3 ist ebenfalls im segmentartigen
Werkzeug 30 eine weitere Aussparung 33 vorgesehen.4 shows a position of the work rolls 2 and 3 before the introduction of the
Workpiece. The same directions of rotation of the two
Das Werkstück 10 wird nun mittels zweier Leitlineale einer nicht weiter dargestellten
Positioniereinrichtung in eine Position zwischen den Arbeitswalzen
2 und 3 beigebracht, in der es von der Aussparung 23 im Werkzeug 20
der ersten Arbeitswalze 2 erfasst wird. Diese Prozessphase mit eingebrachtem
Werkzeug 10 in der Ausgangsposition zeigt FIG 5. Am Werkstück 10
bewegen sich die einander zugewandten Oberflächen der Arbeitswalzen 2
und 3 gegensinnig oder entgegengesetzt zueinander.The
Bei der weiteren Drehung der Arbeitswalzen 2 und 3 zueinander wird nun
das Werkstück 10 zwischen die Werkzeuge 20 und 30 gebracht und unter
dem Druck der Werkzeuge 20 und 30, die einen geringeren Abstand w zueinander
aufweisen als der ursprüngliche Durchmesser des Werkstückes 10 in
einen kleineren Durchmesser verbracht. Der nach der Umformung entstandene
verkleinerte Durchmesser (Einstich) des Werkstückes 10 an der im
Querschnitt gezeigten Stelle entspricht weitgehend dem minimalen Abstand
w zwischen den Werkzeugen 20 und 30 der Arbeitswalzen 2 und 3. Eine
Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 mit dem dazwischenliegenden gekneteten
Werkstück 10 während des eigentlichen Walzprozesses ist in FIG 6 gezeigt.With the further rotation of the work rolls 2 and 3 to each other is now
the workpiece 10 placed between the
In FIG 7 schließlich ist die Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 veranschaulicht,
bei der das Werkstück 10 in die Aussparung 33 des Werkzeugs 30 der
zweiten Arbeitswalze 3 hineinfällt und, bei weiterer Drehung der Arbeitswalze
3, aus dem Zwischenraum zwischen Arbeitswalzen 2 und 3 ausgeworfen
wird.7 shows the position of the work rolls 2 and 3,
in which the
Man kann also in dem Walzprozess grundsätzlich drei Prozessphasen unterscheiden, nämlich einer ersten Prozessphase zur Vorbereitung des Walzprozesses und Positionierung des Werkstückes in der Ausgangsstellung, also einer Prozessphase, die in den FIG 4 und 5 gezeigt ist, ferner einer zweiten Prozessphase, während der der eigentliche Walzprozess stattfindet und das Werkstück zwischen Werkzeugen der beiden Arbeitswalzen umgeformt wird, entsprechend FIG 6, und schließlich einer dritten Prozessphase, während der das Werkstück wieder aus den Werkzeugen entnommen wird, entsprechend FIG 7.You can basically distinguish three process phases in the rolling process, namely a first process phase to prepare the rolling process and positioning of the workpiece in the starting position, that is a process phase, which is shown in FIGS. 4 and 5, and a second Process phase during which the actual rolling process takes place and that Workpiece is formed between the tools of the two work rolls, 6, and finally a third process phase during which the workpiece is removed from the tools accordingly FIG 7.
FIG 8 zeigt nun ein Diagramm, in dem die Drehzahl n der Arbeitswalzen 2
und 3 als direktes Maß für die Rotationsgeschwindigkeit in der Maßeinheit
Hertz (Hz) = 1/s oder angegeben in Umdrehungen pro Sekunde (oder auch:
Umdrehungen pro Minute) über der Drehstellung oder dem Drehwinkel ϕ
der Arbeitswalze 2 aufgetragen ist. Es sind neun aufeinanderfolgende Winkelpositionen
ϕ1 bis ϕ9 auf der ϕ-Achse eingezeichnet und zwischen den
Winkelpositionen ϕ1 und ϕ9 die Drehzahl n als Funktion n (ϕ) des Drehwinkels
ϕ aufgetragen. Die sich dadurch ergebende Kurve ist mit K bezeichnet.
Diese Kurve K ist wiederum in sieben Teilkurven K1 bis K7 aufgeteilt,
wobei die erste Teilkurve K1 zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ2, die
zweite Teilkurve K2 zwischen den Winkelpositionen ϕ2 und ϕ3, die dritte
Teilkurve K3 zwischen den Winkelpositionen ϕ3 und ϕ4, die vierte Teilkurve
K4 zwischen den Winkelpositionen ϕ4 und ϕ5, die fünfte Teilkurve K5 zwischen
den Winkelpositionen ϕ5 und ϕ6, die sechste Teilkurve K6 zwischen
den Winkelpositionen ϕ6 und ϕ7 und die siebente Teilkurve K7 zwischen
den Winkelpositionen ϕ7 und ϕ8 verläuft. Die erste Teilkurve K1 und die
zweite Teilkurve K2 zeigen einen möglichen zeitlichen Verlauf der Drehzahl
n der Arbeitswalzen 2 und 3 in der zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und
ϕ3 liegenden ersten Prozessphase zur Vorbereitung und Positionierung des
Werkstückes 10. Zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ2 wird in einem
recht steilen Anstieg gemäß der Teilkurve K1 die Drehzahl von 0 auf eine
erste Drehzahl n1 > 0 erhöht und dann zwischen den Winkelpositionen ϕ2
und ϕ3 im Wesentlichen konstant gehalten, entsprechend der Teilkurve K2. 8 shows a diagram in which the speed n of the work rolls 2
and 3 as a direct measure of the speed of rotation in the unit of measure
Hertz (Hz) = 1 / s or specified in revolutions per second (or also:
Revolutions per minute) above the rotational position or the rotational angle ϕ
the
In dem Zeitraum zwischen ϕ2 und ϕ3, entsprechend der Teilkurve K2, wird
das Werkstück 10 zwischen den Arbeitswalzen 2 und 3 positioniert und
schließlich etwa zum Winkelposition ϕ3 von der Aussparung 23 des Werkzeuges
20 der ersten Arbeitswalze 2 erfasst.In the period between ϕ2 and ϕ3, according to the sub-curve K2,
the
Die Winkelposition ϕ3 ist nun die Winkelposition der ersten Drehwalze 2,
bei der das Werkstück 10 in der Aussparung 23 fixiert ist und der Walzprozess
beginnen kann. Es sei dabei angemerkt, dass die Winkelposition oder
Drehstellung der zweiten Arbeitswalze 3 direkt mit der Winkelposition der
Arbeitswalze 2 korreliert ist und sich synchron, jedoch gegensinnig mit der
Winkelposition der ersten Arbeitswalze ändert, wobei die Drehung der Arbeitswalzen
2 und 3 zueinander gleichsinnig erfolgt. Deshalb genügt es, die
Drehposition der ersten Arbeitswalze 2 zu betrachten. Es könnte natürlich
genau so die Winkelposition der zweiten Arbeitswalze 3 als Variable oder
Parameter genommen werden, von der die Drehzahl n abhängig gemacht
wird. Es genügt jedenfalls, an einer der beiden Arbeitswalzen 2 oder 3 eine
Positionserfassungseinrichtung vorzusehen zur Bestimmung des Drehwinkels
ϕ relativ zu einer Referenz- oder Nullposition ϕ0, die in den FIG 4 bis 7
nach unten gewählt und eingezeichnet ist.The angular position ϕ3 is now the angular position of the first
Bei Erreichen der Winkelposition ϕ3 und dem Einrasten des Werkstückes 10
in der Aussparung 23 wird nun die Drehzahl n zwischen der Winkelposition
ϕ3 und einer darauffolgenden Winkelposition ϕ4 schnell erhöht im Kurvenabschnitt
K3 mit einer entsprechend hohen Drehbeschleunigung oder Steigung
der Kennlinie K. Zur Winkelposition ϕ4 ist dann eine höhere Drehzahl
n2 erreicht, auf der die Drehzahl n während der Teilkurve K4 bis zu einer
neuen Winkelposition ϕ6 gehalten wird. Diese Teilkurve K4 zwischen den
Winkelpositionen ϕ4 und ϕ6 markiert den eigentlichen Walzprozess. Die FIG
6 zeigt eine Momentaufnahme dieses Walzausschnittes zur Winkelposition
ϕ5 der Arbeitswalze 2.When the angular position ϕ3 is reached and the
Kurz bevor die Aussparung 33 des Werkzeuges 30 der zweiten Arbeitswalze
3 das Werkstück 10 erreicht, wird zu einem vor der zugehörigen Winkelposition
ϕ7 der ersten Arbeitswalze 2 liegenden Winkel ϕ6 der ersten Arbeitswalze
2 die Drehzahl n wieder während der Teilkurve K5 herabgesetzt, vorzugsweise
wieder mit einer hohen Bremsbeschleunigung und dann mit einer
niedrigeren Bremsbeschleunigung, entsprechend einer flacheren Steigung in
der Teilkurve K6 zwischen den Winkelpositionen ϕ7 und ϕ8 weiter erniedrigt.
Es wird also das Auswerfen des Werkstückes bei einer niedrigeren
Drehzahl n und einer niedrigeren Drehbeschleunigung durchgeführt, um das
Werkstück schonend auszuwerfen. Das Auswerfen des Werkstückes ist am
Ende der Teilkurve K6 bei der Winkelposition ϕ8 der ersten Arbeitswalze 2
beendet und die Drehzahl n wird nun bei der Beendigung des Bearbeitungsprozesses
dieses Werkstückes 10 zwischen den Drehwinkeln ϕ8 und ϕ9 entsprechend
der Teilkurve K7 wieder auf Drehzahl n = 0 Hz zurückgefahren.
Ein Arbeitszyklus oder ein Umformprozess ist somit beendet.Shortly before the
Selbstverständlich können auch andere winkelpositionsabhängige Profile der Drehzahl n gefahren werden. So ist es auch möglich, die beiden Arbeitswalzen 2 und 3 während Teilphasen des Prozesses mit zueinander unterschiedlichen Drehzahlen oder sogar unterschiedlicher Drehrichtung zu drehen. Ferner kann abhängig von der Zahl und Anordnung der Werkzeuge auf den Arbeitswalzen das Profil n (ϕ) gesteuert werden.Of course, other angle-dependent profiles of the Speed n are driven. So it is also possible to use the two work rolls 2 and 3 during sub-phases of the process with different from each other Rotate speeds or even different direction of rotation. Further can depend on the number and arrangement of tools on the work rolls the profile n (ϕ) can be controlled.
FIG 9 zeigt eine Abhängigkeit n (ϕ), bei der während des Umformprozesses
ein komplizierteres Profil gefahren wird. Zunächst wird ausgehend von der
Winkelstellung ϕ0 und einer Drehzahl n = n2 abgebremst auf eine Drehzahl
n1 bei einer Winkelstellung ϕ1. Diese Drehzahl n1 wird bis zu einer Winkelstellung
ϕ2 beibehalten und dann wird wieder auf die Drehzahl n2 bei der
Winkelstellung ϕ3 beschleunigt und diese Drehzahl n2 bis zur Winkelstellung
ϕ4 aufrechterhalten. Diese Absenkung der Drehzahl n ist beim Einfädeln
oder Ergreifen des Werkstückes 10 von Vorteil. Für eine erste Umformphase
mit einem ersten Werkzeug wird nun zwischen den Winkelstellungen ϕ4 und
ϕ5 von einer Drehzahl n2 auf eine größere Drehzahl n8 beschleunigt und
diese Drehzahl n8 bis zu einer Winkelstellung ϕ6 aufrechterhalten. Sodann
wird wieder abgebremst von der Drehzahl n8 auf eine Drehzahl n5 zwischen
den Winkelstellungen ϕ6 und ϕ7. Die Drehzahl n5 wird zwischen den Winkelstellungen
ϕ7 und ϕ8 aufrechterhalten und dann wird zwischen ϕ8 und ϕ9
wieder auf eine Drehzahl n7 beschleunigt, die wieder während einer Plateau-Phase
zwischen ϕ9 und ϕ10 aufrechterhalten wird. Diese Plateau-Phase zwischen
ϕ9 und ϕ10 mit der Drehzahl n7 entspricht einer weiteren Umformphase
mit einem weiteren Werkzeug. Schließlich wird wieder abgebremst von
der Drehzahl n7 auf eine Drehzahl n4 zwischen den Winkelstellungen ϕ10
und ϕ11, die Drehzahl n4 bis zur Winkelstellung ϕ12 aufrechterhalten und
dann wieder auf eine Drehzahl n6 im Intervall zwischen ϕ12 und ϕ13 beschleunigt.
Die Drehzahl n6 wird bis zur Winkelstellung ϕ14 konstant gehalten.
Dann wird nochmals auf eine maximale Drehzahl n9 zwischen den Winkelstellungen
ϕ14 und ϕ16 beschleunigt und die Drehzahl n9 während einer
letzten Umformphase zwischen ϕ16 und ϕ17 beibehalten. Schließlich wird
am Ende des Umformprozesses zwischen ϕ17 und ϕ18 abgebremst auf die
ursprüngliche Drehzahl n2. Es gilt 0 < n1 < n2 < n3 < n4 < n5 < n6 < n7 <
n8 < n9.9 shows a dependency n (ϕ) at which during the forming process
a more complicated profile is driven. First, starting from the
Angular position ϕ0 and a speed n = n2 braked to one speed
n1 with an angular position ϕ1. This speed n1 is up to an angular position
Maintain beibehalten2 and then switch back to speed n2 at
Angular position ϕ3 accelerates and this speed n2 up to the angular position
ϕ4 maintained. This reduction in speed n is when threading
or gripping the
Wie die Profile gemäß FIG 8 und 9 zeigen, erlaubt die winkelabhängige Drehzahlsteuerung gemäß der Erfindung eine Vielzahl angepasster Walzendrehbewegungen für unterschiedliche Prozesse, Werkzeuge und Werkstücke.As the profiles according to FIGS. 8 and 9 show, the angle-dependent allows Speed control according to the invention a variety of adapted roll rotation movements for different processes, tools and workpieces.
FIG 1 und 3 zeigen ferner ein Schneckenrad 9, das mit dem Zahnrad 18 für
die Arbeitswalze 2 gekoppelt ist und eine Verstellung oder Einstellung der
relativen Winkelposition der Arbeitswalze 2 relativ zur Arbeitswalze 3 ermöglicht.
Damit können in Anpassung an unterschiedliche Werkzeuge oder
auch zur Korrektur die Winkelpositionen der Arbeitswalzen 2 und 3 relativ
zueinander eingestellt werden.1 and 3 also show a
Zum Einstellen oder Korrigieren des Zahnspiels oder Zahneingriffes zwischen
den Walzenzahnrädern 18 und 19 sowie dem zentralen Steuerzahnrad
5 kann ferner ein nicht dargestellter Verstellantrieb vorgesehen sein, der den
Rotationsantrieb mit dem Permanentmagnet-Motor 4 sowie dem Getriebe
mit der Abtriebswelle 45 und dem Steuerzahnrad 5 relativ zu den beiden
Walzenzahnrädern 18 und 19 bewegen kann. Dadurch kann ein asymmetrischer
Eingriff oder Zahnflankenspiel korrigiert werden. Ferner ist es auch
möglich, getrennte Antriebe zum Verstellen der Walzen 2 und 3 mit ihren
Walzenzahnrädern 18 und 19 vorzusehen, so dass der Zahneingriff der Walzenzahnräder
18 und 19 zum zentralen Steuerzahnrad 5 jeweils unabhängig
voneinander eingestellt werden kann.For setting or correcting the backlash or meshing between
the roller gears 18 and 19 and the
Die Halteeinrichtungen 12 und 13 der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 sind
von einer Trägereinrichtung 6 getragen und in dieser gelagert oder verankert. The holding
Die Trägereinrichtung 6 umfasst vier säulenartige Trägerelemente 6A bis 6D,
die in einer rechteckigen Anordnung angeordnet sind und auf einer gemeinsamen
Bodenplatte 6E, die auf dem Boden 50 abgestützt ist, montiert oder
befestigt. In jedem der Trägerelemente 6A bis 6D ist eine zugehöriger Zuganker
7A bis 7B vertikal in der Längsrichtung des jeweiligen Trägerelements
angeordnet, der unten an der Trägerplatte 6E befestigt ist und oben mittels
einer zugehörigen Gegenmutter, vorzugsweise einer hydraulisch betätigten
Gegenmutter (9B, 9C in FIG 3), vorgespannt ist. Dabei wird unter die Hydraulikmutter
ein geschlitztes Unterlagringsegment gelegt, wenn die Hydraulikmutter
im gelösten Zustand ist und dann durch Anlegen des hydraulischen
Druckes die Mutter auf das Unterlagsringsegment gepresst. Dadurch kann
die Trägereinrichtung, die das Gestell der Walzmaschine bildet, unter eine
bestimmte Zugspannung gesetzt werden. Dies führt zu einer Versteifung des
Walzengerüstes.The
FIG 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Querkeilwalzmaschine
1, bei der im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß FIG 1 bis 3
ein erster Antrieb 42 für die erste Arbeitswalze 2 und ein zweiter, vom ersten
Antrieb 42 unabhängiger Antrieb 43 für die zweite Arbeitswalze 3. Jeder
Antrieb 42 und 43 umfasst einen zugehörigen Permanentmagnet-Motor 44
und 45 und ein - nicht näher dargestelltes - Getriebe, beispielsweise ein, insbesondere
dreistufiges, Zahnradgetriebe, zum Übertragen des Drehmoments
des Motors auf die zugehörige Arbeitswalze 2 bzw. 3. Das Untersetzungsverhältnis
jedes Getriebes kann beispielsweise 1:35 betragen. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel gemäß FIG 10 und 11 sind die Drehachse C der
Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors 44 des ersten Antriebs 42 und
die Drehachse D der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors 45 des
zweiten Antriebs 43 orthogonal zu den Drehachsen A und B der jeweiligen
Arbeitswalzen 2 und 3 gerichtet und die Motoren entsprechend seitlich am
Walzengerüst angeordnet.10 and 11 show a further embodiment of a cross
Jeder der Permanentmagnet-Motoren 44 und 45 wird elektronisch, insbesondere
über einen Umrichter, angesteuert. Dadurch können die Arbeitswalzen
2 und 3 entweder elektronisch synchron oder auch asynchron angetrieben
werden. Each of the
- 11
- Walzmaschinerolling machine
- 2,32.3
- ArbeitswalzeStripper
- 44
- Antriebsmotordrive motor
- 55
- Steuerzahnradtiming gear
- 66
- Trägereinrichtungsupport means
- 6A bis 6D6A to 6D
- Trägerelementsupport element
- 6E6E
- Bodenplattebaseplate
- 7A bis 7D7A to 7D
- Zugankertie rods
- 8A bis 8D8A to 8D
- Führungguide
- 99
- Schneckenradworm
- 9B, 9C9B, 9C
- Gegenmutterlocknut
- 1010
- Werkstückworkpiece
- 1212
- Halteeinrichtungholder
- 12A, 12B12A, 12B
- Teilpart
- 1313
- Halteeinrichtungholder
- 13A, 13B13A, 13B
- Teilpart
- 14, 1514, 15
- Aufnahmeadmission
- 1616
- Federfeather
- 18, 1918, 19
- Zahnradgear
- 20, 2120, 21
- WerkzeugTool
- 2323
- Aussparungrecess
- 24, 2524, 25
- Fortsatzextension
- 30, 3130, 31
- WerkzeugTool
- 3333
- Aussparungrecess
- 42, 4342, 43
- Rotationsantriebrotary drive
- 4545
- Abtriebswelleoutput shaft
- 46, 4746, 47
- RotationsantriebsgetriebeRotary drive gear
- 5050
- Bodenground
- 6060
- Positioniereinrichtungpositioning
- 61, 6261, 62
- Positionierteilepositioning parts
- A, BA, B
- Drehachseaxis of rotation
- C, DC, D
- Antriebsachsedrive axle
- GG
- Gravitationskraft gravitational force
- MM
- Mittelachsecentral axis
- PP
- Positionierachsepositioning
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
- ww
- Werkzeugabstandtool clearance
- WW
- WalzenabstandPlaten Gap
Claims (23)
wobei
in which
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