DE102005018549B3

DE102005018549B3 - Hochleistungsfräsanlage für Walzprofile mit integrierter Stapelvorrichtung

Info

Publication number: DE102005018549B3
Application number: DE200510018549
Authority: DE
Inventors: Dietmar Bretzke; Olaf Dipl.-Ing. Frigge; Lothar Dr. Pleugel; Ingo Dipl.-Ing. Strege
Original assignee: Hoesch Schwerter Profile GmbH
Current assignee: Hoesch Schwerter Profile GmbH
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2025-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsfräsanlage, aufgebaut aus Maschinenmodulen, mit integrierter Stapelvorrichtung sowie einer Fräseinrichtung zum partiellen Abtragen entkohlter Schichten und zur Tolleranzeinengung bei geometrisch definierten gewalzten Profilstäben. Manipulatoren dienen als Zubringervorrichtung und Wendeeinrichtungen bringen die Profilstäbe in eine für die mechanische Bearbeitung passende Position. Mit geeigneten Mitteln wird die Profilstabkammer in Bearbeitungsrichtung geometrisch vermessen, mittig auf einem Spanntisch mit anstellbarem Profilanschlag gespannt und durch einen Fräskörper bearbeitet. DOLLAR A Infolge eines koordinierten automatischen Zusammenspiels von Manipulatoren und Wendestationen können die Profilstäbe aus betrieblich gestapelten Bunden entnommen und nach erfolgtem Fräsen wieder zu Bunden gestapelt werden, sodass zur Realisierung der Fräsbearbeitung nur ein einziger Durchlauf durch die Hochleistungsfräsanlage erforderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungsfräsanlage, aufgebaut aus Maschinenmodulen, mit integrierter Stapelvorrichtung sowie einer Fräseinrichtung zum partiellen Abtragen entkohlter Schichten und zur Toleranzeinengung bei geometrisch definierten gewalzten Profilstäben. Manipulatoren dienen als Zubringervorrichtung. Mit geeigneten Mitteln wird die Profilstabkammer in Bearbeitungsrichtung geometrisch vermessen, mittig auf einem Spanntisch mit anstellbarem Profilanschlag gespannt und durch einen Fräskörper bearbeitet.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus den Patentschriften DE 196 21 536 C2 und DE 101 40 307 C1 bekannt. Bei diesen Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Stahlprofilstäben für Linearführungselemente mittels einer Kombination von Warmformgebung und anschließender Kaltformgebung wird zwischen den Fertigungsstufen Warmformgebung und Kaltformgebung eine spanabhebende formgebende Bearbeitungsstufe vorgesehen. Dadurch entfallen kosten- und zeitaufwendige Produktionsschritte.

Die im Wesentlichen U- oder H-förmigen Führungselemente für den Staplerbau werden im Falle weit ausfahrender Staplergerüste für hohe Hubhöhen nach dem Warmwalzen entsprechend dem Stand der Technik einer Kaltziehoperation zur Einengung der Kammermaßtoleranz unterzogen. Diese bewirkt etwa eine Halbierung der Kammermaßtoleranz gegenüber dem Walzprofil.

Das Kaltziehen ist jedoch für diese Aufgabe wirtschaftlich nicht optimal und führt zu hohen Produktkosten. Weiterhin ist versucht worden, das Kammermaß mit Hilfe konventioneller Frästechnik einzuengen. Diese Bearbeitungstechnik konnte sich jedoch aus Kosten- und Leistungsgründen in der Serienfertigung nicht durchsetzen.

Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe Führungselemente vornehmlich für die Staplerindustrie bereitgestellt werden können, deren Kammermaßtoleranz gegenüber dem Kaltziehen noch einmal halbiert ist. Im Gegensatz zum Kaltziehen ist zusätzlich die nachteilige entkohlte Schicht im Funktionsbereich zu entfernen. Gleichzeitig soll eine deutliche Wirtschaftlichkeitsverbesserung gegenüber dem Kaltziehen erreicht werden.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Hochleistungsfräsanlage gemäß Patentanspruch 1, in die eine Stapelvorrichtung für Profile mit Längen bis zu mehreren Metern organisch integriert ist. Die modular aufgebaute Hochleistungsfräsanlage entfernt gezielt die entkohlten Schichten der gewalzten Profilstäbe und vermindert definiert deren Kammermaßtoleranz. Die Stapelvorrichtung ermöglicht den autonomen Materialfluss innerhalb der Hochleistungsfräsanlage, sodass auf den Einsatz externer, zeitaufwendiger Handhabungseinrichtungen verzichtet werden kann.

Darüber hinaus ermöglicht sie die nahtlose und systemkonforme Einbindung der Hochleistungsfräsanlage in die bestehende innerbetriebliche Gesamt-Materialflusssystematik, die wie folgt zu skizzieren ist: Entsprechend dem Stand der Technik werden die betrieblich erzeugten Profilstäbe zu Profilbunden zusammengefasst, wobei die Profilstäbe innerhalb eines Profilbundes in geometrisch vorbestimmter Abfolge und Lage zueinander, entsprechend einem sogenannten Stapelbild, angeordnet sind.

Die gestapelten Profilbunde sind die Basis eines optimierten inner- und außerbetrieblichen Materialflusses. Die integrierte automatisierte Stapelvorrichtung stellt die Anbindung an diesen Materialfluss sicher, ohne dass zusätzlicher Handhabungsaufwand erforderlich ist.

Die für das Hochleistungsfräsen vorgesehenen gewalzten Profilstäbe, vorzugsweise zu gestapelten Profilbunden in betrieblich üblichen Teilmengen zusammengefasst, werden im Bereich der Materialvorlage der Hochleistungsfräsanlage zur Bearbeitung positioniert.

Zur Vermeidung zusätzlichen Handhabungsaufwands werden die Profilbunde mittels eines zulaufseitigen Manipulators stabweise entstapelt. Dieser ist Teil der aus zwei Manipulatoren und zwei Wendestationen bestehenden integrierten Stapelvorrichtung der Hochleistungsfräsanlage. Die Stapelvorrichtung dient zum Entstapeln, Stapeln, Wenden, Transportieren und Positionieren der Profilstäbe.

Der Manipulator fördert den Profilstab entweder direkt oder indirekt in die Fräsebene. Die direkte Zuführung erfolgt dann, wenn die geometrische Profilpositionierung im Profilbund identisch mit jener in der Fräsebene ist. Die indirekte Stabzuführung ist dann erforderlich, wenn der Profilstab zunächst um 180° um seine Längsachse gewendet werden muss, da seine Stapelposition um gerade 180° von der fixen Fräsposition abweicht. Die Wendefunktion wird durch die zulaufseitige Wendestation ausgeführt. Nach dem Fräsen werden die Profilstäbe mittels des auslaufseitigen Manipulators aus der Fräsebene entnommen und zu Profilbunden gestapelt. Dabei entspricht diese Stapelung jener des zulaufseitigen Profilbundes. Da es zur Ausführung des gewünschten Stapelbildes notwendig ist, entsprechende Profile vor ihrem Ablegen in das entstehende auslaufseitige Profilbund um 180° um ihre Längsachse zu drehen, ist eine auslaufseitige Wendestation zur Ausführung dieser Funktion installiert.

Da U-förmige Profilstäbe aufgrund ihrer Querschnittsform nur eine einzige Kammer besitzen, ist lediglich eine Fräsoperation mit den entsprechenden Handhabungen erforderlich. H-förmige Profilstäbe hingegen, die zwei Kammern aufweisen, müssen zwei Fräsbearbeitungen mit den zugeordneten Handhabungen durchlaufen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Gedanken, wie beschrieben, mit zwei Manipulatoren und zwei zugeordneten Wendestationen ausgestattete Stapelvorrichtung löst diese Handhabungsaufgabe durch den koordinierten Einsatz der Stapelvorrichtungsteilelemente nach dem Prinzip der minimierten Nebenzeiten.

Vorzugsweise wird die auslaufseitige Wendestation neben der horizontalen Wendeachse auch mit einer vertikalen Wendeachse ausgestattet, um unsymmetrische H-Profile in einem einzigen Durchlauf bearbeiten zu können. Somit ist prinzipiell sichergestellt, dass das als Walzprofil der Horizontalfräsanlage vorgelegte gestapelte Profilbund nach erfolgtem Fräsen kostengünstig als gestapeltes fertig gefrästes Profilbund im Auslaufbereich entnommen werden kann.

Die Fräsbearbeitung der Profilstäbe erfolgt in der Fräsebene der Hochleistungsfräsanlage. Während der Fräsoperation verbleibt der Profilstab ortsfest in der Profil-Spannvorrichtung mit nach oben, in Richtung Fräskörper, weisender Profilkammer. Mittels eines zumindest in zwei vertikalen Ebenen wirkenden Scheibenfräsersystems wird die gesamte Profillänge in einem einzigen Durchlauf überstrichen und somit spanabhebend bearbeitet.

Es wird durch entsprechende Überwachungsglieder sichergestellt, dass die Profilstäbe lagerichtig – mit nach oben weisender Profilkammer – von den Manipulatoren in die Spannvorrichtung eingetragen werden.

Die Profilstäbe werden mittels anstellbaren Klemmelementen horizontal gegen einen positionierbaren Festanschlag gespannt. Koordinierend mit der horizontalen Klemmung werden vertikal angeordnete Klemmelemente als Niederhalter wirksam, um die Profilstäbe spielfrei an die geraden Profilunterlagen der Spannvorrichtung anzudrücken.

Auf diese Weise können eventuell vorhandene Geradheits- und Verdrehungsabweichungen der Profilstäbe keinen negativen Einfluss auf das Fräsergebnis nehmen.

Ferner sind die horizontalen Klemmelemente so gestaltet, dass kammermaßverändernde Profildeformationen ausgeschlossen sind. Die horizontalen und vertikalen Klemmelemente sind an die unterschiedlichen Profilquerschnitte anpassbar.

Die wirksame Länge der Spannvorrichtung kann von einem einzigen entsprechend langen Profilstab eingenommen oder durch eine Kombination gleich oder unterschiedlich langer Profilstäbe belegt werden. Letztere werden im Zulaufbereich der Hochleistungsfräsanlage von unterschiedlichen, gestapelten Bunden aus eingeschleust. Überwachungssensoren vermeiden dabei Längenkollisionen.

Der aus mehreren Teilelementen aufgebaute Fräskörper ist in seinen maschinentechnischen Stellachsen mit Bezug auf die geometrische Mitte des Profil-Kammermaßes und hinsichtlich der Tiefe des Kammermaßbereichs definiert anstellbar, um die gewünschten Profilmaße nach dem Fräsen erreichen zu können. Dazu werden die profilspezifischen Ist-Maße vor dem Fräsen und während des Fräsprozesses durch mechanische oder optoelektronische Messaufnehmer detektiert. Durch entsprechende Messwertverarbeitung können jene Stellgrößen generiert werden, die den Fräskörper mittels Stellelementen maßgenau positionieren.

Der Fräsbereich ist vorzugsweise mit einem auf einer angetriebenen Welle positionierten anstellbaren Fräskörper ausgestattet, der zumindest in zwei voneinander getrennten Ebenen mit Schneidkörpern bestückt ist.

Daneben kann auch eine Version zur Anwendung gelangen, bei der zwei "halbe" Fräskörper, befestigt auf je einer zugeordneten angetriebenen Welle, versetzt zueinander anstellbar angeordnet sind. Diese ergänzen sich mit ihren Teilfunktionen zur Funktion des vollständigen Fräskörpers und haben den Vorteil, dass die nun deutlich getrennten schneidkörperbestückten Ebenen mit geringem Aufwand maßlich angestellt werden können.

Vorteilhafterweise ist der Fräsbereich mit einer Entgrate- und Nachformeinrichtung ausgestattet, die mit der Fräskörpereinheit nachlaufend fest verbunden ist. Die Vorrichtung hat die Aufgabe, mögliche Gratbildungen am Übergang zwischen bearbeitetem Innenflanschbereich und unbearbeitetem horizontalen Flanschbreitenbereich definiert zu entfernen und eine vorbestimmte Übergangskontur zwischen den Flächen auszubilden. Ausgestaltet wird diese Vorrichtung durch in ihrem Durchmesser und ihrer Form angepasste angetriebene Fräser.

Zur weiteren Leistungssteigerung kann die Hochleistungsfräsanlage mit einer zweiten Fräsebene versehen werden, die parallel zu der vorhandenen in geringem Abstand angeordnet ist. Dazu wird der Fräskörperschlitten in seiner vertikalen Achse um 180° drehbar ausgestaltet. Hierdurch kann der Fräskörper die eine Fräsebene im Gleichlauf und die zweite im Gegenlauf überstreichen. Diese Ausführung wurde zeichnerisch nicht dargestellt.

Weitere Funktionen, Funktionsmerkmale, Einzelheiten und Vorteile des erfinderischen Vorschlags, sollen mittels der in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläuternd dargestellt werden. Dabei zeigt
1: Als Draufsicht den Grundaufbau der Hochleistungsfräsanlage mit integrierter Stapelvorrichtung, mit den Manipulatoren und den Wendestationen.
2: Die Spann- und Fräskörpereingriffssituation bei einem U-Profil mit horizontalen/vertikalen Klemmelementen und Abstandsmesser zur Positionsbestimmung.
3: Die Spann- und Profilkammermesssituation eines U-Profils mit horizontalen/ vertikalen Klemmelementen und Messaufnehmer.
4: Die Spann- und Profilkammermesssituation eines symmetrischen H-Profils mit horizontalen/vertikalen Klemmelementen und Messaufnehmer.
5: Die Spann- und Profilkammermesssituation eines U-Profils mit Steg mit horizontalen/vertikalen Klemmelementen mit Messaufnehmer und Abstandsmesser.
6: Die Prinzipdarstellung a) eines 2-Scheiben-Fräskörpers der Fräseinheit, mit einem Verschiebeelement, b) eines 2-Scheiben-Fräskörpers auf zwei Wellen.
7: Die Schemadarstellung der Bearbeitungsabfolgen bei der Hochleistungsfräsbearbeitung eines symmetrischen H-Profils.
8: Die Schemadarstellung zur Handhabungsabfolge eines unsymmetrischen H-Profils.
Nach 1 setzt sich die Hochleistungsfräsanlage mit integrierter Stapelvorrichtung 1 aus im wesentlichen gleichartigen Maschinenmodulen 62 zusammen, die in ihrer Längenaddition in etwa die Anlagenlänge L ergeben. L kann an die gewünschte Gesamtlänge der zu fräsenden Profile 2, 3, 4 oder Profilkombinationen 22, 23, 24 angepasst werden.
Die betrieblich gestapelten Profilbunde werden im Material-Vorlagebereich 14 zur Bearbeitung aufgelegt. Der zulaufseitige Manipulator 12, der Teil der Stapelvorrichtung 18 ist, entnimmt sensorgestützt die Profilstäbe stabweise aus dem Bund bzw. aus den Bunden und transportiert sie in Profilzulaufrichtung 21 hin zur Fräsebene 15. Sind die Profilstäbe, entsprechend ihrem Stapelbild, so im Profilbund positioniert, dass die zu bearbeitende Profilkammer nach oben, in Richtung Fräskörper 34 zeigt, können sie direkt der Fräsebene 15 zugeführt werden.
Zeigt hingegen die Profilkammer nach unten, in Richtung Maschinenbett, so müssen die Profilstäbe mittels der zulaufseitigen Wendevorrichtung 53, die ebenfalls Teil der Stapelvorrichtung 18 ist, zuvor um 180° um ihre Längsachse gewendet werden. Diese indirekte Zuführung stellt sicher, dass auch diese Profilstäbe lagerichtig, mit nach oben weisender Profilkammer, in die Fräsebene 15 eingetragen werden. Die Ebene E1-E1 ist die Referenzebene für das automatische Entstapeln.
2 macht die Profilstab-Spannsituation in der Fräsebene 15 am Beispiel eines Profilstabs mit U-förmigem Querschnitt 2 deutlich. Der Profilstab wird horizontal durch die Klemmelemente 7 und 8 eingespannt. Die vertikalen Klemmelemente 9 besitzen die Funktion von Niederhaltern. Der feste Profilanschlag 7 und die beweglichen horizontalen Klemmelemente 8 sind bezüglich ihrer horizontalen Bewegungen durch die Pfeile 28 gekennzeichnet; die Bewegungsrichtung der eingeschwenkten vertikalen Klemmelemente 9 wird durch 29 angezeigt. Mittels einer koordinierten Klemmbewegung zwischen 7, 8 und 9 wird der Profilstab 2 fest und gerade gegen die ebene Auflagefläche 33 des Tischbereichs 11 angelegt.
Die Breite 56 des Profilquerschnitts 2, kann durch den horizontalen Abstandsmesser 59 mit Messfühler 60 ermittelt werden, da die Position des maßlich bekannten Klemmelements 7 fix ist und Klemmelement 8 zum Zeitpunkt der Messung fest an 2 anliegt. Aus der Breite 56 wird rechnerisch die Profilmitte 57 bestimmt. Diese breitenbezogene Mitte ist jedoch nur dann mit der Mitte der Profilkammerbreite vor dem Fräsen 48 identisch, wenn die beiden Schenkel des U-Profils gleich stark sind.
Zur Ausführung der Fräsoperation im Kammermaßbereich des Profils wird der Fräskörper 34, dessen vorgegebene zerspanungstechnische Wirkbreite der gewünschten Profilkammerbreite nach dem Fräsen 45 entspricht, auf die Profilmitte 57 positioniert und soweit in Richtung Profilkammer hin abgesenkt, bis sich die gewünschte Profilkammertiefe 49 ergibt. Die Differenz zwischen der Profilkammerbreite vor dem Fräsen 48 und der Profilkammerbreite nach dem Fräsen 45 entspricht den abzuspanenden Bereichen F1, F2, wie beispielhaft für ein U-Profil gezeigt.
Mittels des in 3 dargestellten, in die U-Profil-Kammer eintauchenden Messaufnehmers 30, kann die Profilmitte 57 direkt gemessen werden. Bei gleicher Schenkelstärke ist sie identisch mit der errechneten Profilmitte. Der Messaufnehmer 30 gestattet darüber hinaus die Erfassung der gesamten Profilkammerkontur 50, 58, dargestellt durch die Kurvenzüge R1 bis R6.
Diese Konturerfassungsfunktion lässt sich in der technischen Ausgestaltung des optoelektronischen Messaufnehmers auch dazu nutzen, kontinuierlich das Fräsergebnis maßlich zu überwachen, um auf Verschleißerscheinungen an den Hartmetallschneidplatten des Fräskörpers rechtzeitig reagieren zu können.
Während U-Profile infolge ihres geraden Profilrückens großflächig auf der Auflagefläche 33 angelegt werden, müssen die H-Profile 3 im Bereich der dem Fräskörper 34 abgewandten Kammer, beim Spannen mit einer angepassten Profilunterlage 16, 4, versehen werden. Der erforderliche Spann-Freiraum 32 sorgt für statisch bestimmte Spannverhältnisse.
Eine ähnliche Spannsituation gilt auch für U-Profile mit Steg 4, wo ein entsprechend angepasster Spann-Freiraum 31 vorgesehen ist, 5.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der Fräseinheit 5 kann gemäß 6 sowohl die Variante a) als auch die Ausführung b) zur Anwendung gelangen. Bei Variante a) sind die beiden Scheibenfräser 41 und 42 des Fräskörpers 34 auf einer gemeinsamen Welle 35 positioniert. Die Fixierelemente 44 erzeugen die seitliche Begrenzung der Scheibenfräser 41, 42.
Über das Verschiebeelement 43 lässt sich die zerspanungstechnische Wirkbreite des Fräskörpers 34 einstellen. Die Ausführung b) verwendet nebeneinander angeordnete Scheibenfräser 36 mit eigenen angetriebenen Wellen 51. Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass die zerspanungstechnische Wirkbreite dieses Fräskörpers 34 mittels der beiden Verschiebeelemente 43 infolge Einzelanstellung leichter zu realisieren ist.
Zur Sicherstellung einer deutlich über das konventionelle Fräsen hinausgehenden Wirtschaftlichkeit ist die Hochleistungsfräsanlage mit zwei Konstruktionsmerkmalen ausgestattet, die Voraussetzung zur Erreichung dieses Ziels sind. Das erste Merkmal ist die Verwendung von Fräskörpern 34 großen Durchmessers > 600 mm, um die Hauptzeiten der eigentlichen Zerspanungsoperation durch Realisierung hoher Vorschubgeschwindigkeiten von etwa 4 bis 8 m/min gering zu halten. Das zweite Merkmal ist die deutliche Reduzierung der Prozessnebenzeiten, die im Wesentlichen durch die Profilstabzufuhr, durch die Profilstabpositionierung in der Fräsebene 15 und durch die Profilstababfuhr verursacht werden.
Der erfinderische Gedanke der integrierten Stapelvorrichtung 18 ist der Lösungsweg zur Minimierung der Prozessnebenzeiten. 7 stellt die Abfolge von Handhabungsoperationen am Beispiel eines symmetrischen H-Profils dar, die sich durch den zielgerichteten Einsatz von im Automatikbetrieb arbeitenden Manipulatoren 12, 13 und Wendestationen 53, 54 auszeichnet. Die Nebenzeitenoptimierung wird gemäß dem Ablaufschema allein dadurch deutlich, dass bei der Gesamtheit aller ablaufenden Handhabungsoperationen eine relativ große Profilstabverfügbarkeit in der Fräsebene 15 zu erkennen ist, die Voraussetzung für eine Fräsoperation ist.
So zeigt Sequenz a, dass Profilstab A mit dem zulaufseitigen Manipulator 12 vom Vorlagebereich 14 in die Fräsebene 15 transportiert wird. Während der auslaufseitige Manipulator 13 den Profilstab A nach dem Fräsen der Profilkammer aus der Fräsebene 15 entnimmt und zur auslaufseitigen Wendestation 54 transportiert, schafft Manipulator 12 in übergreifender Arbeitsweise bereits den nächsten Profilstab B aus dem Vorlagebereich heran und fördert ihn in Richtung Fräsebene 15. Nach dem Fräsen wird Profilstab B von Manipulator 12 zur zulaufseitigen Wendestation 53 transportiert – Sequenz b – und dort um 180° um seine Längsachse gewendet, sodass nun die noch unbearbeitete Profilkammer nach oben zeigt.
Zuvor ist Profilstab A durch die Wendestation 54 um 180° gewendet und durch Manipulator 13 in die Fräsebene 15 transportiert worden, wo die Fräsoperation in der zweiten Kammer dieses Profilstabs A ausgeführt wurde. Profilstab A ist nunmehr fertig bearbeitet und wird, wie Sequenz c, zeigt, durch Manipulator 13 zur Ablage 20 transportiert und gestapelt. Die Ebene E2-E2, ist die Referenzebene für das automatische Stapeln der fertig bearbeiteten Profilstäbe.
Profilstab B vollendet in Sequenz d, den Anlagendurchlauf, nachdem seine zweite Kammer gefräst und er mit Manipulator 13 in Richtung Ablage transportiert wurde. Mit Sequenz e, gleichbedeutend a, beginnt mit den Profilen C = A und D = B ein neuer Zyklus der Profilbearbeitung.
Während nach 7 die Fräsbearbeitung eines symmetrischen H-Profils handhabungstechnisch durch die Kombination von zwei Manipulatoren 12, 13 und zwei Wendestationen 53, 54 mit horizontalen Wendeachsen 38, 39 automatisiert werden kann, gelingt dies bei unsymmetrischen H-Profilen nicht ohne weiteres.
Um jedoch auch diese Profilgruppe in einem einzigen Durchlauf durch die Hochleistungsfräsanlage in beiden Kammern K1 und K2 fertig fräsen zu können, wird in weiterer Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens vorgeschlagen, die Wendestationen 53, 54 zusätzlich zu ihren horizontalen Wendeachsen 38, 39 jeweils auch mit vertikalen Wendeachsen 27 zu versehen, die das Wenden der Profilstäbe um die Vertikalachse 27, im maschinenbautechnischen Freiraum erlaubt.
In 8a ist die Ausgangsposition des unsymmetrischen H-Profilquerschnitts 63 dargestellt. Der Profilflansch, der durch Schrägen mit dem Steg verbunden ist, trägt zu seiner Kennzeichnung den geometrischen Bezugspunkt P; der zweite Flansch mit einem Radienübergang trägt keine Markierung. Die Profilkammer K1 zeigt nach oben in Richtung des Fräskörpers 34. Wird der Profilquerschnitt um 180° um seine horizontale Längsachse, Achse 38, 39, gewendet, ergibt sich die Situation nach b. Profilkammer K2 ist zwar nach oben hin, in Richtung Fräskörper 34 orientiert, aber die Flanschlagen des Profilquerschnitts 63 sind vertauscht, sodass keine Fräsoperation möglich ist. Erst wenn der Profilstab zusätzlich um 180° um seine vertikale Achse 27 gewendet wurde – Darstellung c – kann er die Position einnehmen, die infolge geometrischer Übereinstimmung eine Fräsbearbeitung der zweiten Kammer K2 gestattet: die Kammer K2 ist in Richtung des Fräskörpers 34 orientiert und Schrägen- und Radienübergänge befinden sich auf der richtigen Profilquerschnittseite 63.

1: Hochleistungsfräsanlage mit integrierter Stapelvorrichtung
2: Profilstab, Querschnitt U-förmig
3: Profilstab, Querschnitt H-förmig
4: Profilstab, Querschnitt U-förmig mit Steg
5: Fräseinheit mit Fräskörper, Schlitten, Getriebe, Motor, zu 11
6: Profilstab- Spannvorrichtung, zu 11
7: Horizontales Klemmelement/fest Profilanschlag, zu 6
8: Horizontale Klemmelemente/beweglich, zu 6
9: Vertikale Klemmelemente, Niederhalter, zu 6
10: Profilstab in Spannposition, zu 6
11: Fräs- und Profilstabhandhabungstisch, zu 1
12: Manipulator, zulaufseitig, zu 18
13: Manipulator, auslaufseitig, zu 18
14: Vorlagebereich für gestapelte Profilbunde, zu 11
15: Fräsebene, Profilkammer, zu 11
16: Profilunterlage, zu 3
17: Profilunterlage, zu 4
18: Stapelvorrichtung, bestehend aus 12, 13, 53, 54
19: Fräsrichtung, zu 5
20: Ablagebereich, für gefräste gestapelte Profilbunde, zu 11
21: Profilzulaufrichtung, zu 11
22: Profilstablängenkombination, zu 2, 3, 4
23: Profilstablängenkombination, zu 2, 3, 4
24: Profilstablängenkombination, zu 2, 3, 4
25: Entgrate- und Nachformeinrichtung, zu 5
26: Horizontale Profilstabachse, zu 2
27: Vertikale Profilstabachse, zu 2, 3, 4
28: Verschieberichtung, horizontaler Klemmelemente, zu 7, 8
29: Verschieberichtung, vertikaler Klemmelemente, zu 9
30: Messaufnehmer, zu 5
31: Spann- Freiraum, zu 4
32: Spann- Freiraum, zu 3
33: Auflagefläche, eben, zu 2, 11
34: Fräskörper, zu 5
35: Antriebswelle, zu 34
36: Scheibenfräser, zu 34
37: Endposition Fräskörper, zu 5
38: Horizontale Profilstabachse, zu 3
39: Horizontale Profilstabachse, zu 4
40: Fräskörperantrieb, zu 5
41: Scheibenfräser/fest, zu 34
42: Scheibenfräser/verschiebbar, zu 34
43: Verschiebeelement, zu 34
44: Fixierelement, zu 34
45: Profilkammerbreite, nach dem Fräsen, zu 2, 3, 4
46: Messfühler, horizontal, zu 30
47: Messfühler, vertikal, zu 30
48: Profilkammer, vor dem Fräsen, zu 2, 3, 4
49: Profilkammertiefe, zu 2, 3, 4
50: Fräsbereich der Profilkammer, zu 2, 4
51: Antriebswelle (Doppelwelle), zu 34
52: Profillaufrichtung, zu 11
53: Wendestation, zulaufseitig, zu 18
54: Wendestation, auslaufseitig, zu 18
55: Fräsbereich der Profilkammern, zu 3
56: Profilbreite, zu 2, 3, 4
57: Profilmitte, zu 2, 3, 4
58: Horizontale Profilkammerebene, zu 2, 3, 4
59: Horizontaler Abstandsmesser, zu 8
60: Messfühler, horizontal, zu 59
61: Fräsbahnnutzlänge, zu 11
62: Maschinenmodule, zu 1
63: Profilstab, Querschnitt H-förmig, unsymmetrisch
E1-E1, E2-E2: Bezugsebenen, zu 1
F1, F2: Abzuspanende Bereiche, Spanabtrag
R1-R6: Kurvenzug/Profilkammer
K1, K2: Profilkammern, zu 63
P: Geometrischer Bezugspunkt, zu 63
L: Länge Fräs- und Profilhandhabungstisch, zu 11

Claims

Hochleistungsfräsanlage für gewalzte Profilstäbe aus Stahl zum partiellen Abtragen entkohlter Schichten und zur Toleranzeinengung des Kammermaßbereichs, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräsoperation durch einen positionsgeregelten Fräskörper (34) mit Frässcheiben großen Durchmessers (36, 41, 42) ausgeführt wird und der Stofffluss innerhalb der modular aufgebauten Hochleistungsfräsanlage (1), autonom durch die aus Manipulatoren (12, 13) und Wendestationen (53, 54) bestehende integrierte Stapelvorrichtung (18) erfolgt.
Hochleistungsfräsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu fräsenden Profilstäbe der Anlage in Form gestapelter Profilbunde vorgelegt werden (14) und der zulaufseitige Manipulator (12) sensorunterstützt einen langen Profilstab oder gleichzeitig mehrere kurze Profilstäbe aus dem jeweiligen gestapelten Profilbund entnimmt und in Richtung Fräsebene (15) transportiert.
Hochleistungsfräsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderlichen Wendebewegungen der Profilstäbe um ihre horizontale und vertikale Achse zwecks fräsgerechter Positionierung in der Fräsebene (15) automatisch von der zulaufseitigen und auslaufseitigen Wendestation (53, 54) ausgeführt werden.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fertig gefrästen Profilstäbe durch den auslaufseitigen Manipulator (13) im Ablagebereich (20) wieder zu einem Profilbund sensorunterstützt gestapelt werden.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Entstapelungs-, Handhabungs-, Wende- und Stapelfunktionen für alle Profilstäbe programmgesteuert und automatisch ablaufen.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Automatikbetrieb auch ein Funktionsablauf mit einzelnen Profilstäben möglich ist, die der Hochleistungsfräsanlage in der Ebene E1-E1 vorgelegt werden.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Manipulatoren (12, 13) der Fräsebene (15) zugeführten Profilstäbe durch das Zusammenspiel von horizontalen (7, 8) und vertikalen Klemmelementen (9) in fräsgerechter ortsfester Lage eingespannt werden und die dabei eingenommene konturbezogene Ist-Position der Profilstäbe durch den horizontalen Abstandsmesser (59) und den Messaufnehmer (30) erfasst wird.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene konturbezogene Ist-Position der Profilstäbe zur Anstellung des Fräskörpers (34) derart verwendet wird, dass der horizontale und vertikale Spanabtrag im Rahmen der Fräsoperation zu den gewünschten Soll-Maßen in der Profilkammer führt.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Fräskörper (34) einen Durchmesser von > 600 mm besitzt, um beim Fräsen der Profilstäbe eine hohe Vorschubgeschwindigkeit erreichen zu können.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskörper (34) mit einer nachlaufenden Entgrate- und Nachformeinrichtung (25) versehen ist.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskörper (34) aus zueinander anstellbaren Scheibenfräsern (36, 41, 42) besteht, die entweder auf einer gemeinsamen Antriebswelle (35) oder auf getrennten Antriebswellen (51) positioniert sind.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Profilkammerbreite (45) in einem einzigen Fräsdurchlauf erreicht wird.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu der vorhandenen Fräsebene (15), eine zweite Fräsebene (15) zur Bearbeitung der Profilstäbe im Hin- und Rücklauf mit dem Fräskörper (34) angeordnet ist.
Hochleistungsfräsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskörper (34) um 180° horizontal schwenkbar ausgeführt ist.