DE102009036292A1

DE102009036292A1 - Schälmaschine und Schälverfahren, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm

Info

Publication number: DE102009036292A1
Application number: DE102009036292A
Authority: DE
Inventors: Alfred Bartz; Michael Diethert
Original assignee: SMS Schumag GmbH and Co KG
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-04-15
Also published as: IT1395054B1; US20100058902A1; ITBZ20090034A1

Abstract

Durch eine schwimmende Klemmung eines Werkstücks beim Schälen kann ein Materialverlust vermindert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schälmaschine sowie ein Schälverfahren, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm.
Steigende Anforderungen an Rundstäbe, auch bei großen Durchmessern, also insbesondere bei Durchmessern, die 80 mm bzw. 100 mm übersteigen, bedingen, dass in zunehmenden Maße auch derartige Werkstücke einem Schälvorgang unterzogen werden, bei welchem die Oberfläche bereinigt wird. Hierdurch können beispielsweise Zunder und ähnliches von der Oberfläche entfernt werden, wozu in der Regel Drehmaschinen oder Schälmaschinen zur Anwendung kommen.
Bekannte Schälmaschinen haben hierbei den Nachteil, dass verhältnismäßig viel abgetragen werden muss, wodurch derartige Werkstücke, insbesondere bei steigenden Durchmessern, verhältnismäßig kostspielig werden.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
Als Lösung schlägt die Erfindung einerseits eine Schälmaschine vor, welche sich durch einen Führungswagen kennzeichnet, der axial bezüglich eines Schälkopfes verlagerbar ist und eine senkrecht hierzu verlagerbare Klemmeinrichtung aufweist.
Ein klemmend wirksamer Führungswagen gewährleistet einerseits – und dieses eigentlich unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung –, dass über den Führungswagen mit seiner Klemmeinrichtung Drehkräften, welche durch einen Schälvorgang in das Werkstück eingebracht werden können, wirkungsvoll begegnet werden kann, ohne dass eine Relativbewegung zwischen der Klemmeinrichtung und dem Werkstück während des Schälvorganges stattfinden muss, solange die Klemmeinrichtung greift. Auf diese Weise lässt sich der Verschleiß sowie die Oberflächenbelastung des Werkstücks minimieren.
Die verlagerbare Klemmeinrichtung ermöglicht es andererseits, dass das Werkstück außermittig von dem Führungswagen zu einem Schälkopf geführt werden kann, so dass einer Krümmung des Werkstücks, welche dieses beispielsweise nach Walz- oder Schmiedevorgängen durchaus aufweisen kann, ohne weiteres von der Schälmaschine gefolgt werden kann.
In Abweichung vom Stand der Technik, nach welchem die Werkstücke geradlinig durch einen Schälkopf geführt werden, ist es somit mittels der verlagerbaren Klemmeinrichtung auf dem Führungswagen möglich, das Werkstück entlang einer gekrümmten bzw. sich verändernden Bahn durch den Schälkopf zu führen. Dieses ermöglicht es insbesondere, dass das Werkstück im wesentlichen entlang seiner eigenen Mittellinie, auch wenn diese gekrümmt ist, durch den Schälkopf geführt werden kann. Hierdurch lassen sich Materialverluste reduzieren, da nach dem Stand der Technik mit seiner geradlinigen Führung der größte geradlinige Zylinderdurchmesser, der innerhalb des gesamten gekrümmten Werkstücks angeordnet werden kann, das Maß darstellt, auf welches das Werkstück reduziert werden muss, während bei vorliegender Erfindung über die Längsachse des Werkstücks ein wesentlicher größerer Radius belassen werden kann.
Zwischen dem Führungswagen mit seiner verlagerbaren Klemmeinrichtung und dem Schälkopf kann eine Führungseinrichtung angeordnet sein, welche in Bezug auf die Maschinenrichtung, also in Bezug auf die durch die Drehachse des Schälkopfes definierte Haupt- bzw. Schälachse der Schälmaschine, ortsfest bezüglich des Schälkopfes angeordnet ist. Durch diese Führungseinrichtung kann gewährleistet werden, dass das Werkstück im Bereich des Schälkopfs bezüglich der Schälkopfachse jeweils zentral optimal ausgerichtet ist. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Führungseinrichtung bezüglich einer Schälachse des Schälkopfes zentriert ist und ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die Führungseinrichtung möglichst dicht in der Umgebung des Schälkopfes angeordnet ist.
Die Führungseinrichtung kann beispielsweise Führungsrollen oder entsprechende Gleitsteine aufweisen, welche das Werkstück führen, wobei vorzugsweise im wesentlichen eine radiale Führung durch die Führungseinrichtung vorgenommen wird, während Drehkräfte zum großen Teil von der verlagerbaren Klemmeinrichtung des Führungswagens aufgenommen werden.
Auf der den Führungswagen abgewandten Seite des Schälkopfes kann ein weiterer Führungswagen, vorzugsweise mit einer weiteren senkrecht zur Schälachse verlagerbaren Klemmeinrichtung, angeordnet sein. Insoweit kann ein eingangsseitiger Führungswagen und ein ausgangsseitiger Führungswagen vorgesehen sein, so dass das Werkstück zumindest an einer Seite jeweils von einem Führungswagen, vorzugsweise mit einer verlagerbaren Klemmeinrichtung ergriffen und, wie vorstehend beschrieben, durch den sich drehenden Schälkopf verlagert werden kann.
Ergänzend können noch weitere Führungen, wie die bereits vorstehende Führungseinrichtung, die eingangsseitig oder ausgangsseitig angeordnet sein kann, – wobei es ohne weiteres auch möglich ist, beidseits des Schälkopfs jeweils eine Führungseinrichtung vorzusehen –, oder ein unterstützend wirkender Rollengang vorgesehen sein. Ebenso ist es denkbar, noch weitere Führungswagen eingangs- oder ausgangsseitig vorzusehen.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Werkstück während des gesamten Schälprozesses mittels einer an einem Führungswagen vorgesehenen Klemmeinrichtung drehzusichern, also den durch den Schälkopf aufgebrachten Drehkräften zu begegnen.
Je nach konkreter Verfahrensführung kann das Werkstück zu bestimmten Zeiten des Schälprozesses beidseits von den Klemmeinrichtungen geklemmt sein, während es zu anderen Zeiten, beispielsweise unmittelbar beim Beginn des Schälprozesses oder auch an dessen Ende, lediglich von einer Klemmeinrichtung bzw. von Klemmeinrichtungen, die lediglich auf einer Seite des Schälkopfes angeordnet sind, entsprechend gehalten wird. Insoweit kann auch ein wechselseitiges Klemmen erfolgen, so dass auch verhältnismäßig lange Werkstücke entsprechend bearbeitet werden können, indem die Klemmeinrichtungen gegebenenfalls mehrfach umgreifen.
Gegebenenfalls kann die verlagerbare Klemmeinrichtung vertikal bezüglich des Führungswagens fixiert sein, so dass sie lediglich horizontal bezüglich der Schälachse verlagerbar ist. Eine derartige Ausgestaltung bedingt einerseits den erheblichen Vorteil, dass der konstruktive Aufwand für einen Führungswagen minimiert wird, da an dem Führungswagen lediglich eine eindimensionale Verlagerung der Klemmeinrichtung vorgesehen sein braucht. Andererseits bedingt diese Ausgestaltung, dass die verlagerbare Klemmeinrichtung lediglich in einer Dimension einer Krümmung des Werkstückes folgen kann, was jedoch in vielen Fällen ausreichend ist, da häufig die jeweiligen Werkstücke prozessbedingt lediglich im wesentlichen in einer Krümmungsebene gekrümmt sind. Weitere Krümmungen sind häufig eine Größenordnung geringer, so dass hierdurch Materialverluste, da bei derartigen Krümmungen höherer Ordnung entsprechend des an sich bekannten Verfahrens zuviel Material abgetragen wird, diese zuviel abgetragene Materialmenge entsprechend wesentlich geringer ist.
Auch kann die senkrecht zur Schälachse vorgesehene Verlagerbarkeit der Klemmeinrichtung eine Drehbarkeit der Klemmeinrichtung, insbesondere senkrecht zur Schälachse, umfassen.
Die Verlagerung der Klemmeinrichtung kann letztlich auf jede mögliche Weise erfolgen, solange die Klemmeinrichtung einerseits betriebssicher die auf sie anfallenden Drehkräfte aufnehmen bzw. diesen Drehkräften begegnen kann und solange sie in der Lage ist, das Werkstück auf der durch das Werkstück vorgegebenen, gekrümmten Bahn zu führen. So ist es beispielsweise denkbar, eine an sich bekannte Klemmung vorzusehen, die über einen Schlitten senkrecht zur Schälachse bzw. senkrecht zur Führungsbahn des Führungswagens zusätzlich verlagerbar ist. Diese Verlagerung kann beispielsweise durch zuvor bestimmte Messwerte vorgegeben und eine entsprechende Motorik, sei sie elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch, aufgegeben werden. Besonders bevorzugt ist eine verlagerbare Klemmeinrichtung, die zwei einander gegenüberliegende Klemmbacken aufweist, die kraft- bzw. druckgeregelt sind. Eine durch die Kupplung bedingte Exzentrizität des Werkstücks bedingt dann unmittelbar eine entsprechende Anpassung der Klemmbacken an diese Exzentrizität, so dass die beiden einander gegenüberliegenden Klemmbacken einer derartigen Exzentrizität unmittelbar folgen können. Eine besonders einfache Ausgestaltung folgt beispielsweise durch zwei kommunizierende pneumatische oder hydraulische Zylinder, die mit demselben Druck beaufschlagt werden. Andererseits versteht es sich, dass alternativ auch über Regelkreise angesprochene Klemmbacken zur Anwendung kommen können.
Wie bereits vorstehend dargelegt, kann es ausreichend sein, die Klemmeinrichtung lediglich in einer die Schälachse schneidenden Ebene, vorzugsweise in der Horizontalebene, verlagerbar auszugestalten. Insbesondere im Zusammenspiel mit einer derartigen Ausgestaltung, aber auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, ist es vorteilhaft, bei einer Werkstückeinfuhr, welche Werkstücke von einem Lagerbett zu dem Schälkopf der Schälmaschine führt, eine Drehpositionierung für das Werkstück vorzusehen. Dieses ermöglicht es, das zu bearbeitende Werkstück, insbesondere beispielsweise einen Rundstab, entsprechend seiner Krümmung drehzupositionieren und auf diese Weise derart vorzupositionieren, dass das Werkstück geeignet von einem Führungswagen, einer Klemmeinrichtung oder einer sonstigen Werkstückeinfuhr erfasst und zu dem Schälkopf transportiert wird. Letzteres kann beispielsweise auch einfach durch Axialrollen eines entsprechenden Rollenganges erfolgen, wenn sichergestellt ist, dass Werkstück seine Drehposition während dieses Transportes nicht unkontrolliert verändert. Die Gefahr, dass letzteres auftritt, kann beispielsweise dadurch minimiert werden, dass das Werkstück derartig drehpositioniert wird, dass die Hauptkrümmungsebene des Werkstücks im Wesentlichen horizontal liegt. Diese Position, die sich umgangssprachlich als „stabile Seitenlage” bezeichnen ließe, birgt in der Regel das geringste Risiko, dass das Werkstück schwerkraftbedingt oder auf sonstige Weise seine Drehlage noch ändert.
Die Drehpositionierung kann beispielsweise zwei Taumelscheibenpaare umfassen, auf welche das Werkstück aufgelegt wird, durch Rotation der Taumelscheiben kann dann das Werkstück rotiert und in gewünschter Weise drehpositioniert werden.
Je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung könnend die Taumelscheibenpaare vertikal verlagerbar sein. Auf diese Weise können die Taumelscheiben beispielsweise ein Werkstück, welches in einem Lagerbett liegt, anheben, in gewünschter Weise drehpositionieren und dann wieder auf dem Lagerbett ablegen. Alternativ bzw. kumulativ kann die Werkstückeinfuhr vertikal verlagerbare Axialrollen, oder aber auch andere vertikal verlagerbare Baugruppen des Lagerbetts, aufweisen, mittels welcher ein Werkstück auf den Taumelscheiben abgelegt werden kann, indem diese Baugruppen vertikal nach unten verlagert werden. Nachdem das Werkstück in geeigneter Weise drehpositioniert ist, können dann diese Baugruppen wieder angehoben werden, damit das Werkstück dann dem Schälkopf zugeführt werden kann.
Insbesondere um eine Drehpositionierung des Werkstücks betriebssicher zu ermöglichen, wird, kumulativ bzw. alternativ zu den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, eine Schälmaschine vorgeschlagen, welche sich durch eine Krümmungsmesseinrichtung für das Werkstück auszeichnet. Eine derartige Krümmungsmesseinrichtung ermöglicht einerseits eine gezielte Drehpositionierung des Werkstückes. Andererseits kann, je nach konkreter Umsetzung der vorliegenden Erfindung, auch ein Schälvorgang an das Ergebnis der Krümmungsmessung angepasst durchgeführt werden, ohne dass eine Drehpositionierung vor Beginn des Schälvorganges durchgeführt werden muss.
Eine besonders einfach aufgebaute Krümmungsmesseinrichtung kann wenigstens eine Abstandsmesseinrichtung und eine Dreheinrichtung zur Drehung des Werkstückes und/oder der Abstandsmesseinrichtung umfassen. In der Winkelstellung des Stabes, in welcher der kleinste bzw. größte Abstand gemessen wird, befindet sich dann die Krümmungsebene, wobei diese Messung vorzugsweise mindestens an drei axialen Positionen des Werkstückes erfolgt. Hierbei versteht es sich, dass eine keinerlei Rolle spielt, ob das zu messende Werkstück oder aber die Abstandsmesseinrichtung entsprechend rotiert wird, wobei zur Rotation vorzugsweise eine vorhandene Drehpositionierung genutzt werden kann, so dass dementsprechend die Abstandsmesseinrichtung ortsfest ausgebildet sein kann. Einerseits können mehrere Abstandsmesseinrichtungen vorgesehen sein. Ebenso kann andererseits eine Abstandsmesseinrichtung axial entlang der Werkstücksachse verlagerbar vorgesehen sein.
Als Lösung für die vorstehende Aufgabe schlägt die Erfindung kumulativ bzw. alternativ ein Schälverfahren, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, vor, bei welchem das Werkstück mittels einer schwimmenden Klemmung gegen Schälkräfte gesichert wird. Hierbei ermöglicht die schwimmende Klemmung, wie bereits vorstehend im Detail beschrieben, einerseits eine Drehsicherung gegen die Schälkräfte, was besonders materialschonend ist. Auch ermöglicht die schwimmende Klemmung, dass einer Krümmung des Werkstücks durch die Klemmung ohne weiteres gefolgt werden kann.
Ist beidseits eines Schälkopfes eine schwimmende Klemmung vorgesehen, so kann das Werkstück abwechselnd geklemmt werden. Dieses ermöglicht es insbesondere den Anfang und das Ende eines Werkstücks betriebssicher durch den Schälkopf mittels der schwimmenden Klemmung zu führen, da auch in diesen Positionen zumindest an einer Seite eine schwimmende Klemmung, wie sie vorstehend beschrieben ist, realisiert werden kann. Bei einer derartigen Ausgestaltung liegt somit eine eingangsseitige Klemmung bzw. Einfuhrklemmung und eine ausgangsseitige Klemmung bzw. Ausfuhrklemmung vor.
Insoweit eine Einfuhrklemmung vorgesehen ist, ist es vorteilhaft, wenn das Werkstück zunächst von einer Einfuhrklemmung erfasst und dem Schälkopf bzw. einer dem Schälkopf vorgelagerten Einfuhrführung mittig zugeführt wird. Auf diese Weise kann der Schälvorgang betriebssicher in optimaler Position starten.
Vorzugsweise wird die Einfuhrklemmung anschließend von der Einfuhrführung bzw. von dem Schälkopf weggefahren, um dann das Werkstück entsprechend seiner Krümmung erneut zu klemmen. Durch die Einfuhrführung bzw. den Schälkopf einerseits und durch die Einfuhrklemmung andererseits ist somit das Werkstück an zwei Positionen erfasst. Schälkräfte, die durch den Schälkopf aufgebracht werden, können durch die Einfuhrklemmung aufgenommen werden. Gegebenenfalls kann, wenn das Werkstück zu einem gewissen Maße den Schälkopf passiert hat, eine Ausfuhrklemmung das Werkstück entsprechend klemmen, so dass gegebenenfalls die Einfuhrklemmung geöffnet werden kann, ohne dass es zu unkontrollierten Bewegungen des Werkstückes kommt, die durch die Schälkräfte bedingt sind.
Wie bereits vorstehend beschrieben, ist es entsprechend vorteilhaft, wenn vor dem Schälen die Krümmung gemessen wird. Dieses ermöglicht es, eine angepasste Klemmung hinsichtlich ihres Aufwandes, insbesondere in Bezug auf eine Nachführung in Abhängigkeit von der Krümmung, zu optimieren. Insbesondere ist es möglich, eine entsprechende Anpassung lediglich in einer Ebene, vorzugsweise in einer Hauptkrümmungsebene, vorzunehmen. Wird nach dem Messen und vor dem Schälen das Werkstück drehpositioniert, so kann die Hauptkrümmungsebene immer in dieselbe geometrische bzw. räumliche Ebene bezüglich der Schälmaschine gelegt werden, insbesondere kann die Krümmungsebene in die Horizontale gelegt werden, so dass der maschinelle Aufwand, der benötigt wird, um das Werkstück entsprechend seiner Krümmung durch den Schälkopf zu führen, auf ein Minimum begrenzt werden kann.
Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Schälmaschine;
2 eine Detailansicht der Werkstückeinfuhr der Schälmaschine nach 1; und
3 eine Detailansicht eines der beiden Führungswagen der Schälmaschine nach 1.
Die in der Zeichnung (1 bis 3) dargestellte Schälmaschine 1 umfasst eine Werkstückeinfuhr 2, die einer Schäleinheit 3 mit einem Schälkopf 4 vorgeschaltet ist, sowie eine der Schäleinheit 3 nachgeschaltete Werkstückabfuhr 5, so dass Werkstücke 10, wie insbesondere beispielsweise Stangen bzw. Rundstäbe, dem Schälkopf 4 zugeführt, von diesem bearbeitet und wieder abgeführt werden können,
Sowohl die Werkstückeinfuhr 2 als auch die Werkstückabfuhr 5 weisen hierbei jeweils einen Führungswagen 6, 7 (einfuhrseitiger Führungswagen 6; abführseitiger Führungswagen 7) auf, die jeweils in einer Führungsschiene 8 geradlinig geführt sind. Hierbei sind die Führungsschienen 8 im Wesentlichen parallel zu einer Schälachse 9 ausgerichtet, welche mithin die Maschinenrichtung darstellt.
Die Führungswagen 6, 7 tragen, wie insbesondere in 3 dargestellt, einen Klemmeinrichtungsfuß 11, der eine Klemmeinrichtungsschiene 12 umgreift, die derart ausgerichtet ist, dass der Klemmeinrichtungsfuß 11 senkrecht zur Schälachse 9 verlagerbar ist (siehe Verlagerungsrichtung 13).
An dem Klemmeinrichtungsfuß 11 ist an einem Drehgelenk 14 ein Klemmträger 15 um eine Drehachse 16 drehbar gelagert.
Der Klemmträger 15 trägt bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Klemmbacken 17 (exemplarisch dargestellt), die über Hydraulikzylinder 18 angesteuert werden.
Zum Klemmen werden die Hydraulikzylinder 18 mit einem Klemmdruck hydraulisch beaufschlagt, so dass die Klemmbacken 17 in das Innere des Klemmträgers 15 getrieben werden und ein Werkstück 10 klemmen. Wie unmittelbar ersichtlich, kann auf diese Weise das Werkstück 10 insbesondere gegen Schälkräfte, welche durch den Schälkopf 4 als ein zu der Schälachse 9 paralleles Drehmoment auftreten, drehgesichert werden.
In einer ersten Umsetzungsform dieses Ausführungsbeispiels sind das Drehgelenk 14 und die Gleitverbindung zwischen dem Klemmeinrichtungsfuß 11 und der Klemmeinrichtungsschiene 12 äußerst reibungsarm ausgebildet, so dass der Klemmeinrichtungsfuß 11 und insbesondere der Klemmträger 15 Kräften, die von dem Werkstück 10 in horizontaler Richtung aufgebracht werden, sei es in Form von Querkräften parallel zur Verlagerungsrichtung 13 oder sei es in Form Drehmomenten um die Drehachse 16, frei, also schwimmend, folgen kann. Wird somit ein Werkstück 10 durch den Schälkopf 4 und mithin dort koaxial zur Schälachse 9 durch die Schäleinheit 3 geführt, so weicht der Klemmträger 15 horizontal zur Seite aus bzw. richtet sich um die Drehachse 16 entsprechend aus. Auf diese Weise ist die Schälmaschine 1 in der Lage, der Hauptkrümmung eines Werkstückes ohne weiteres zu folgen, wenn diese Krümmung im Wesentlichen in der Horizontalen liegt.
Um den Schälkopf 4 nicht unnötig mit Querkräften zu belasten, weist die Schälmaschine 1 bei diesem Ausführungsbeispiel noch eine einfuhrseitige Führungseinrichtung 19 (sieh 1) auf, die unmittelbar vor dem Schälkopf 4 in an sich bekannter Weise angeordnet ist.
Je nachkonkreter Umsetzung vorliegender Erfindung kann auch eine ausfuhrseitige Führungseinrichtung (nicht beziffert und bei diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt) vorgesehen sein, wobei eine derartige ausfuhrseitige Führungseinrichtung in Bezug auf einen Schälkopf 4 auch aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist.
Um das Werkstück 10 in der vorstehend als vorteilhaft beschriebenen Weise positionieren zu können, weist die Schälmaschine 1, und insbesondere deren Werkstückeinfuhr 2, eine Drehpositionierung 20 auf. Die Drehpositionierung 20 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel Taumelscheiben 21 (lediglich exemplarisch beziffert), die jeweils paarweise an Gestellen 22 angeordnet und über eine Antriebswelle 23 und einen Antriebsmotor 24 drehangetrieben sind. Wie unmittelbar ersichtlich, kann über die Taumelscheiben 21 das Werkstück 10 drehangetrieben und somit drehpositioniert werden. Dieses ermöglicht es, das Werkstück 10 entsprechend seiner Krümmung drehzupositionieren und insbesondere die Hauptkrümmungsebene in die Horizontale zu legen.
Zur Krümmungsmessung weist die Werkstückeinfuhr 2 eine Krümmungsmesseinrichtung 25 auf, welche eine entlang der Schälachse 9 bzw. entlang einer Achse des Werkstücks 10 verlagerbare Messbrücke 26 aufweist, an welcher zwei Abstandssensoren 27 (lediglich an einer Seite dargestellt) vorgesehen sind. Die Messbrücke 26 ist bei diesem Ausführungsbeispiel axial (Doppelpfeil 28) entlang der Achse des Werkstücks 10 verlagerbar, so dass ohne weiteres an mehreren Stellen der Abstand mittels der Abstandssensoren 27 gemessen werden kann. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel geschieht dieses an drei Positionen (Werkstückanfang, Werkstückmitte, Werkstückende), wobei es sich versteht, dass auch an mehreren Positionen gemessen werden könnte oder aber auch mehrere derartige Messbrücken vorgesehen sein können, um ein axiales Verlagern der Messbrücke 26 vermeiden zu können.
Wie unmittelbar ersichtlich, folgt bei dieser Ausgestaltung, dass die maximale Krümmung dort zu finden ist, wo ein maximaler bzw. minimaler Abstand zu den Abstandssensoren 127 gemessen werden kann. Wird mithin in dieser Position der Antriebsmotor 24 angehalten, so ist das Werkstück 10 unmittelbar mittels der Drehpositionierung 20 positioniert.
Vor dem Drehpositionieren wird bei diesem Ausführungsbeispiel das Werkstück 10 von einem durch Axialrollen 29 gebildeten Lagerbett 30 mittels der Taumelscheiben 21 angehoben, indem diese vertikal verlagert werden (Doppelpfeil 31). Je nach konkreter Ausgestaltung vorliegender Erfindung kann das Lagerbett noch Stopper, Rutschen, Schrägen oder Anschläge aufweisen, die für eine geeignete Positionierung hilfreich sind. Auch ist es in einer alternativen Ausführungsform denkbar, auf die Taumelscheiben zu verzichten und beispielsweise die Abstandssensoren 27 um das jeweilige Werkstück 10 herum zu rotieren. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Drehpositionierung der Werkstücke 10 nicht notwendig ist, beispielsweise dann, wenn die Klemmträger 15 auch in vertikaler Richtung – und nicht nur in horizontaler Richtung – eine Anpassung ermöglichen.
Wie insbesondere in 1 schematisch dargestellt, können auch abfuhrseitig Axialrollen 29 vorgesehen sein, welche eine entsprechende Unterstützung des Werkstücks 10 bieten.
Neben der an sich verhältnismäßig passiven Ausgestaltung der Klemmeinrichtung der vorstehend beschriebenen Umsetzung dieses Ausführungsbeispiels kann, insbesondere wenn eine Krümmungsmessung vorgenommen ist, die Klemmeinrichtung aktiv ausgebildet sein. So ist es denkbar, den Klemmeinrichtungsfuß 11 mittels eines Axialmotors oder eines sonstigen axialwirksamen Antriebs entlang der Klemmeinrichtungsschiene 12 zu verlagern. Ebenso kann der Klemmträger 15 über einen Drehantrieb an dem Klemmeinrichtungsfuß 11 gelagert sein. Auf diese Weise kann die Klemmeinrichtung aktiv an der Führungsarbeit teilnehmen und entsprechend voreingegebener Messwerte und sonstiger Vorgaben, wie beispielsweise der Schälgeschwindigkeit, entsprechend der Krümmung positioniert werden. Hierdurch kann insbesondere die Führungseinrichtung, wie beispielsweise die Führungseinrichtung 19 entlastet werden. Auch ist es in einer alternativen Umsetzung denkbar, entsprechende Kraftsensoren vorzusehen, so dass die zwar motorisch senkrecht zur Schälachse 9 verlagerbare Klemmeinrichtung quasi passiv (schwimmend) den Vorgaben der Krümmung folgt, indem die Meßsensorik beispielsweise unter Berücksichtigung auftretender Querkräfte die entsprechenden Motoren antreibt. Hierbei versteht es sich, dass auch Kombinationen der vorstehend beschriebenen Detailumsetzungen denkbar sind. Auch ist es denkbar, die beiden Zylinder 18 derart zu koppeln, dass sie gemeinsam mit einem Druck beaufschlagt werden. Erfolgt durch die Krümmung bedingt eine Verspannung des Werkstücks 10 gegen die Klemmrichtung der Klemmbacken 17, so kann durch einen Druckausgleich in den Zylinder 18 die Verspannung sich selbst schwimmend lösen, ohne dass die Klemmkraft selbst, die letztlich lediglich durch den Druck vorgegeben ist, hiervon beeinflusst wird, so dass zu jedem Zeitpunkt eine ausreichende Klemmung insbesondere gegen die Schälkräfte vorliegt.
Andererseits versteht es sich, dass statt hydraulischer Zylinder auch jeder andere in der Klemmeinrichtung zur Anwendung kommen kann.
In der praktischen Umsetzung können die auf einem Aufgabetisch abgelegten Werkstücke 10 durch eine leichte Neigung des Aufgabetisches bedingt gegen einen Stopper oder Anschlag rollen und in dem Lagerbett 30 auf den Axialrollen 29 eines Einlaufrollganges zur Ruhe kommen. Anschließend wird das Werkstück 10 über die Taumelscheiben 21 entlang des Doppelpfeils 31 angehoben und anschließend um seine Längsachse gedreht.
Hierbei kann die Abstandsmessung über die Abstandssensoren 27 an mindestens drei Stellen des Stabes erfolgen und den Abstand zwischen den Abstandssensoren 27 und dem Werkstück 10 messen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Abstandssensoren 27 waagerecht in der Höhe der Schälachse 9 angebracht. In der Winkelstellung des Werkstücks 10, in welche der kleinste bzw. größte Abstand gemessen wird, befindet sich die Krümmungsebene. Diese Winkelstellung wird registriert und das Werkstück 10 solange weiter gedreht, bis die Krümmungsebene in der Horizontalebene liegt.
Nach der Drehpositionierung des Werkstücks 10 wird der durch die Einlaufrollen 29 gebildete Einlaufrollgang auf das Niveau der Taumelscheiben angehoben (Doppelpfeil 32). Auch wird das Werkstück 10 von der einfuhrseitigen Klemmeinrichtung mittels der Klemmbacken 17 eingeklemmt, bevor die Taumelscheiben 21 abgesenkt werden. Dadurch bleibt die zuvor erreichte Winkellage des Werkstücks 10 erhalten, wobei die Klemmung derart erfolgt, dass der Anfang des Werkstücks 10 ungefähr 500 mm aus dem Klemmträger 15 herausragt, damit er direkt im Anschluss in die einfuhrseitige Führungseinrichtung 19 eingestoßen werden kann. Dieses erfolgt koaxial zur Schälachse.
Der Transport des Werkstücks 10 kann hierbei durch die Axialrollen 29 sowie weitere, nicht dargestellte, Rollen unterstützt werden.
Zum Einstoßen des Werkstücks 10 führt der Klemmträger 15 das Werkstück 10 in die geöffnete einfuhrseitige Führungseinrichtung 19 ein, bis zu dem Schälkopf 4. Dann wird die einfuhrseitige Führungseinrichtung 19 geschlossen, wobei vorzugsweise über vorgespannte Tellerfederpakete abgestützte Führungsrollen der einfuhrseitigen Führungseinrichtung 19 das Werkstück 10 sicher mittig auf der Schälachse 9 klemmen. Anschließend werden die Klemmbacken 17 des einfuhrseitigen Führungswagens 6 geöffnet und dieser in Richtung des Endes des Werkstücks 10 zurückgefahren. Das Werkstück wird dann außermittig entsprechend der Krümmung des Werkstücks 10 von den Klemmbacken 17 des einfuhrseitigen Führungswagens 6 eingeklemmt. Hierzu fahren bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Klemmbacken zunächst weggesteuert, also drucklos, auf Kontakt zum Werkstück 10. Danach wird der Klemmdruck beidseitig gleichmäßig angehoben und an beiden Hydraulikzylindern 18 konstant gehalten.
Nunmehr schiebt der einfuhrseitige Führungswagen 6 das Werkstück 10 weiter Richtung Schälkopf 4 und der Schälvorgang beginnt.
Während des Schälens wird die Mitte des Prozesses von der einfuhrseitigen Führungseinrichtung 19 vorgegeben. Eventuelle Ungeradheiten oder Krümmungen des Werkstücks 10, die sich in der Horizontalen bewegen, können in der vorstehend bereits beschriebenen Weise von der einfuhrseitigen Klemmeinrichtung ausgeglichen werden.
Sobald der Anfang des Werkstücks 10 die Schäleinheit 3 verlässt, klemmen die Klemmbacken 17 des abfuhrseitigen Führungswagens 7, welcher sich synchronisiert zum Werkstück 10 bewegt, das Werkstück 10 außermittig ein. Im Folgenden wird das Werkstück 10 sowohl von den Klemmbacken 17 des einfuhrseitigen Führungswagens 6 als auch von den Klemmbacken 17 des abfuhrseitigen Führungswagens 7 geklemmt. Bevor der einfuhrseitige Führungswagen 6 die einfuhrseitige Führungseinrichtung 19 erreicht, werden dessen Klemmbacken 17 geöffnet, so dass Werkstück 10 nunmehr vollständig an den abfuhrseitigen Führungswagen 7 übergeben wird.
Je nach Länge des Werkstücks 10 kann eine Übergabe zwischen einfuhrseitigen Führungswagen 6 und abfuhrseitigen Führungswagen 7 mehrfach erfolgen.
Das fertig bearbeitete Werkstück 10 wird dann abfuhrseitig auf den Axialrollen 29 abgelegt.

1: Schälmaschine
2: Werkstückeinfuhr
3: Schäleinheit
4: Schälkopf
5: Werkstückabfuhr
6: einfuhrseitiger Führungswagen
7: abfuhrseitiger Führungswagen
8: Führungsschiene
9: Schälachse
10: Werkstück
11: Kleinmmeinrichtungsfuss
12: Klemmeinrichtungsschiene
13: Verlagerungsrichtung
14: Drehgelenk
15: Klemmträger
16: Drehachse
17: Klemmbacke
18: Hydraulikzylinder
19: einfuhrseitige Führungseinrichtung
20: Drehpositionierung
21: Taumelscheibe
22: Gestell
23: Antriebswelle
24: Antriebsmotor
25: Krümmungsmesseinrichtung
26: Messbrücke
27: Abstandssensor
28: Doppelpfeil
29: Axialrolle
30: Lagerbett
31: Doppelpfeil
32: Doppelpfeil

Claims

Schälmaschine, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, gekennzeichnet durch einen Führungswagen, der axial bezüglich eines Schälkopfes verlagerbar ist und eine senkrecht hierzu verlagerbare Klemmeinrichtung aufweist.
Schälmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungswagen und dem Schälkopf eine Führungseinrichtung angeordnet ist.
Schälmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung bezüglich einer Schälachse des Schälkopfes zentriert ist.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Führungswagen abgewandten Seite des Schälkopfes ein weiterer Führungswagen, vorzugsweise mit einer weiteren senkrecht zur Schälachse verlagerbaren Klemmeinrichtung, angeordnet ist.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Klemmeinrichtung vertikal bezüglich des Führungswagens fixiert ist.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Klemmeinrichtung senkrecht zur Schälachse drehbar ist.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Klemmeinrichtung zwei einander gegenüberliegende Klemmbacken aufweist, die kraft- bzw. druckgeregelt sind.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verlagerbare Klemmeinrichtung mit einem Lagerbett zusammenarbeitet, welches Axialrollen umfasst.
Schälmaschine, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, mit einen Schälkopf und einer Werkstückeinfuhr, die Werkstücke von einem Lagerbett zu dem Schälkopf führt, auch nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückeinfuhr eine Drehpositionierung für das Werkstück umfasst.
Schälmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehpositionierung wenigstens zwei Taumelscheibenpaare umfasst.
Schälmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Taumelscheibenpaare vertikal verlagerbar sind.
Schälmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückeinfuhr vertikal verlagerbare Axialrollen aufweist.
Schälmaschine, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, auch nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Krümmungsmesseinrichtung für das Werkstück.
Schälmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungsmesseinrichtung wenigstens eine Abstandsmesseinrichtung und eine Dreheinrichtung zur Drehung des Werkstücks und/oder der Abstandsmesseinrichtung umfasst.
Schälverfahren, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück mittels einer schwimmenden Klemmung gegen Schälkräfte gesichert wird.
Schälverfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits eines Schälkopfes eine schwimmende Klemmung vorgesehen ist, die das Werkstück abwechselnd klemmen.
Schälverfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zunächst von einem Einfuhrklemmung erfasst und einem Schälkopf bzw. einer Einfuhrführung mittig zugeführt wird.
Schälverfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfuhrklemmung anschließend von dem Schälkopf bzw. von der Einfuhrführung weg gefahren wird und das Werkstück entsprechend seiner Krümmung klemmt.
Schälverfahren, insbesondere für ungerichtete Werkstücke bzw. für Werkstücke mit einem Durchmesser größer 80 mm, auch nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schälen die Krümmung gemessen wird.
Schälverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Messen der Krümmung und vor dem Schälen das Werkstück drehpositioniert wird.