DE2903779A1

DE2903779A1 - Verfahren und vorrichtung zur fuehrung einer ringstruktur waehrend ihrer fertigung

Info

Publication number: DE2903779A1
Application number: DE19792903779
Authority: DE
Inventors: Dante Philip Dibattista; Niilo Taisto Huuskonen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1979-09-06
Anticipated expiration: 1999-02-02
Also published as: GB2014888B; IL56552A; CA1095292A; SE7901714L; NO790617L; IL56552A0; BR7901254A; BE874338A; FR2418045A1; IT1193176B; AU537405B2; NO156399C; DK81179A; GB2014888A; CH637043A5; US4173134A; SE441806B; JPS5831256B2; AU4392479A; NO156399B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fertigung von Ringen mit einer gewünschten Form und einem gewünschten radialen Durchmesser. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Führen eines Metallringes während seiner Fertigung, um den Ring an einer vorbestimmten Stelle in bezug auf zwei walzenförmige Biegegesenke zu halten.

Metallringe werden in der Industrie in einer breiten Vielfalt von Anwendungen benutzt. Derartige Ringe sind besonders brauchbar bei der Konstruktion von Teilen für Gasturbinentriebwerke, wie z. B. Kompressorgehäuse, Gebläsegehäuse, Brennerauskleidungen und Turbinenmäntel. Da Hochtemperatur-Metallegierungen, die bei dem Bau dieser Ringe verwendet werden, relativ teuer und auch bei der Bearbeitung relativ kostspielig sind, sind in letzter Zeit neue Verfahren entwickelt worden, bei denen der Metallring durch Walzen eines ringförmigen Rohlings zwischen zwei Walzrollen gefertigt wird, bis die fertige Form und der radiale Durchmesser erzielt sind, ohne daß das Werkstück spanabhebend bearbeitet wird. Der anfängliche ringförmige Rohling hat im allgemeinen das gleiche Gewicht wie der fertige Ring, aber einen wesentlich kleineren radialen Durchmesser, und die fertige Ringform und der radiale Durchmesser werden dadurch erhalten, daß der ringförmige Rohling zwischen zwei Walzenrollen entlang seinem gesamten Umfang gepreßt bzw. gequetscht wird, um so gleichzeitig den Ring zu expandieren und die gewünschte Endform auszubilden.

Bekannte Verfahren haben Führungsrollen verwendet, um den Metallring während des Walzformungsverfahrens zu führen. Diese Führungsrollen, die den ringförmigen Metallrohling nicht verformen, wie es die walzenförmigen Biegegesenke tun, sind im Abstand an gewählten Stellen auf dem Umfang des ringförmigen Rohlings angeordnet und dienen dazu, den Metallring in bezug auf die Walzrollen ungefähr anzuordnen. Die bekannten Führungsrollen sprechen jedoch nicht auf

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Änderungen in der axialen Breite des Metallringes an, wenn dieser zu seiner Endform und dem fertigen radialen Durchmesser gewalzt wird. Die Änderung in der axialen Breite des Metallringes während des Walzens kann entweder eine Vergrößerung der axialen Breite oder eine Verkleinerung der axialen Breite sein, was von der zu erzielenden Endform abhängt. Auf jeden Fall kann mit den bekannten Führungsrollen das Werkstück nicht so genau in bezug auf die Biegegesenke geführt oder angeordnet werden, wie es an sich erwünscht ist. Wenn beispielsweise die Endbreite des Metallringes kleiner ist als die Breite des ringförmigen Ausgangs-Rohlings, dann sind die bekannten Führungsrollen etwas größer bemessen als die Breite des Ausgangs-Rohlings. Demzufolge wird während des Walzverfahrens, bei dem die Breite des Ausgangs-Rohlings abnimmt, der Spielraum zwischen dem ringförmigen Rohling und den Führungsrollen zunehmend größer, so daß sich der ringförmige Rohling innerhalb der Grenzen der Rollenführung in einem wesentlichen Maß bewegen kann. Da die Breite des ringförmigen Rohlings zunehmend abnimmt, wächst die unerwünschte Bewegung des ringförmigen Rohlings innerhalb der Grenzen der Führungsrollen entsprechend, und somit wird eine genaue Positionierung des ringförmigen Rohlings während des Walzverfahrens nicht erreicht. Wenn umgekehrt die Breite des Ausgangs-Rohlings kleiner ist als die axiale Breite des fertigen Metallringes, dann wird die Breite zwischen den Führungsrollen etwas größer als die Breite des fertigen Metallringes gemacht. Infolgedessen besteht in diesem Fall ein großer Spalt zwischen dem ringförmigen Ausgangs-Rohling und der Führungsrolle, wodurch die Führungsrollen nicht wirksam sind, um den ringförmigen Rohling während der Anfangsstufen des Walzverfahrens in bezug auf die Biegegesenke genau zu positionieren. In jedem Fall bewirkt das Fehlen einer präzisen Positionierung oder Anordnung des ringförmigen Metallrohlings in bezug auf die Biegegesenke eine Instabilität des ringförmigen Rohlings innerhalb der walzenförmigen Biegegesenke und kann in einem Ausmaß zu einer Deformation des ringförmigen Biegegesenkes führen, die mit der durch das Walzen zu erzielenden fertigen Ringkonfiguration nicht im Einklang steht.

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Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um einen Metallring während seiner Fertigung zu führen. Dabei soll der Metallring insbesondere auch bei Änderungen seiner axialen Breite geführt werden, die durch das Walzen hervorgerufen werden.

Erfindungsgemäß wird ein Metallring dadurch auf eine gewünschte Form und einen gewünschten radialen Durchmesser gebracht, daß ein Ring mit einer axialen Anfangsbreite um eine erste Rotationsachse zwischen gewählten Paaren von Biegegesenken gewalzt wird, um so die axiale Breite des Ringes von der anfänglichen axialen Breite zu einer zweiten axialen Breite progressiv zu verändern, wobei Führungsmittel vorgesehen sind, die den Ring an einer vorbestimmten Stelle in bezug auf die zwei Biegegesenke während der Änderungen in der axialen Ringbreite halten. Die Führungsmittel können durch eine Einrichtung variabler Breite in der Form einer Kammer variabler Breite gebildet sein, die durch ein Paar im Abstand angeordneter Rollen gebildet ist, wobei die Breite der Kammer gemäß den Änderungen des Ringes variiert wird. Es können Abtastmittel vorgesehen sein, um Änderungen in der Breite des Ringes abzutasten, und die Führungsmittel können auf die Äbtastmittel ansprechen.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht von der Grenzfläche zwischen einem Werkstück und zwei Biegegesenken gemäß dem Stand der Technik.

Figur 2 ist eine schematische Ansicht von der Grenzfläche zwischen einem Werkstück und zwei Biegesenken gemäß dem Stand der Technik.

Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

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Figur 4 ist eine Ansicht von oben auf die eine variable Breite aufweisende Führungswalze gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 5 ist eine Seitenansicht der in Fig. 4 gezeigten Führungswalze.

Figur 6 ist eine vergrößerte Ansicht von einem Teil der in Fig. gezeigten Vorrichtung während der Anfangsstufen des Walzvorganges.

Figur 7 ist eine vergrößerte Ansicht von einem Teil der in Fig. gezeigten Vorrichtung während späterer Stufen des Walzvorganges.

Figur 8 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung mit Abtastmitteln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es wird zunächst das der Erfindung zugrunde liegende Problem anhand der Figuren 1 und 2 erläutert, die schematisch die Orientierung eines ringförmigen Werkstückes zeigen, das in den Biegegesenken für das Walzformungsverfahren angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt ein Paar komplementärer innerer und äußerer Biegegesenke 1a bzw. 2a, die in einer ineinandergreifenden Lage gezeigt sind. Von dem äußeren Biegegesenk 2a ragt ein Vorsprung 3a in eine Vertiefung 4a, die in dem inneren Biegegesenk 1a ausgebildet ist. Innerhalb der Aussparung 4a ist das ringförmige Werkstück 5a in Eingriff mit dem inneren Biegegesenk 1a und dem äußeren Biegegesenk 2a, um das ringförmige Werkstück 5a auf eine gewünschte Form und einen gewünschten radialen Durchmesser zu walzen. In Fig. 1 befindet sich das ringförmige Werkstück 5a in den frühzeitigen oder ersten Stufen der Walζverformung, so daß Spielräume 6a und 7a zwischen dem ringförmigen Werkstück 5a und den Seitenwänden 8a und 9a der Vertiefung 4a in dem inneren Biegegesenk 1a bestehen. Wenn das innere Biegegesenk 1a und das äußere Biegegesenk 2a in Richtung aufeinander bewegt werden, wird das ringförmige Werkstück gepreßt bzw. gequetscht, wodurch seine radiale

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Dicke verkleinert und seine axiale Breite vergrößert wird, bis die endgültige gewünschte Form und der radiale Durchmesser erhalten sind. Es ist jedoch ersichtlich, daß während der Anfangsstufen des Walzens, wo die Spielräume 6a und 7a groß sind, keine wesentlichen Beschränkungen auf das ringförmige Werkstück 5a ausgeübt werden, um dessen axiale Bewegung zu verhindern oder es in der Mitte der Kammer 4a zu halten.

In Fig. 2 sind ein Paar innerer und äußerer komplimentärer Biegegesenke 1b bzw. 2b gezeigt, die in einer ineinandergreifenden Relation gezeigt sind. Während Fig» 1 ein Walzverfahren zeigt, bei dem die Breite des ringförmigen Rohlings während des Walzens zunimmt, zeigt Fig. 2 ein Walzverfahren, bei dem die Breite des ringförmigen Rohlings während des Walzens abnimmt. Ein Vorsprung 3b ragt von dem äußeren Biegegesenk 2b in eine Vertiefung 4b, die in dem inneren Biegegesenk 1b angeordnet ist. Das Werkstück 5b ist in der Aussparung 4b eingeschlossen und steht mit dem inneren Biegegesenk 1b und dem äußeren Biegegesenk 2b in Eingriff, damit das ringförmige Werkstück 5b zu der gewünschten Form und dem gewünschten radialen Durchmesser gewalzt wird. In Fig. 2 befindet sich das ringförmige Werkstück 5b in den frühzeitigen oder ersten Stufen des Walzens, so daß Spielräume 6b und 7b zwischen dem ringförmigen Werkstück 5b und den Seitenwänden 8b und 9b der Aussparung 4b in dem Biegegesenk 1b bestehen. Somit verhindern selbst in diesen frühzeitigen Stufen des Walzverfahrens die Spielräume 6b und 7b eine präzise axiale Positionierung des ringförmigen Werkstückes 5b in der Aussparung 4b. Wenn dann der Walzvorgang fortschreitet, wird die axiale Breite des Werkstückes 5b sogar noch zunehmend kleiner, die Spielräume 6b und 7b wachsen progressiv, und demzufolge wird die präzise axiale Positionierung des Werkstückes 5b in der Aussparung 4b noch weiter behindert bzw. verhindert.

Somit wird deutlich, daß bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten, bekannten Walzverfahren die Änderungen in der axialen Breite, des ringförmigen Werkstückes eine genaue und präzise Positic" .erur··

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ORlGfNAL INSPECTED

des ringförmigen Werkstückes in bezug auf die Biegegesenke verhindern. Infolgedessen kann eine unerwünschte Bewegung des Rohlings während des Verfahrens eine Deformation des ringförmigen Rohlings durch die Biegegesenke in einer Weise bzw. in einem Ausmaß zur Folge haben, die mit der durch das Walzen zu erzielenden fertigen Ringform nicht im Einklang steht. Beispielsweise kann eine präzise axiale Symmetrie des Werkstückes zerstört werden oder spezielle Deformationen von gewissen Bereichen des Werkstückes können verschoben werden.

Es werden nun anhand von Fig. 3 das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben. Ein ringförmiger Rohling oder ein Ring 10 ist zwischen zwei Biegegesenken 12 und 14 und senkrecht zu einer Achse Y-Y angeordnet, die die Rotationsachse des Rohlings oder Ringes 10 ist. Im allgemeinen werden während des Walzens die Biegegesenke 12 und 14, die beide rotieren, relativ zueinander bewegt und pressen bzw. quetschen zwischen sich den Ring 10, um so den Ring 10 zu einer gewünschten Qu^rschnittsform zu verformen und seinen Durchmesser zu vergrößern. Mit anderen Worten, der Ring wird um eine erste Rotationsachse zwischen gewählten Paaren von Biegegesenken 12 und 14 gewalzt, um so die axiale Breite des Ringes von einer anfänglichen axialen Breite zu einer zweiten axialen Breite progressiv zu verändern.

Eine vollständigere Beschreibung des Walζformverfahrens ist in der US-PS 3 999 416 gegeben. Im allgemeinen verwendet das Walzformverfahren eine geeignete Ringkonfiguration als Ausgangsmaterial. Der Ausgangsring kann dadurch gebildet werden, daß ein Band oder Stab aus Metall zu einer Ringform gewalzt wird und anschließend die Enden miteinander verbunden werden, um einen Ring zu bilden. Zur Verbindung der Enden kann jedes bekannte Verfahren verwendet werden, das eine relativ glatte und saubere Verbindung erzeugt. Kleinere Unregelmäßigkeiten an der Verbindung können in nachfolgenden Walzvorgängen beseitigt werden. Die Anfangsringkonfiguration kann auch durch andere Verfahren gebildet werden, beispielsweise durch Extrudieren einer Metallbramme zur Ausbildung eines Zylinders, der anschließend in Ringstrukturen zerschnitten

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wird. Das Gewicht des Anfangringes muß sorgfältig gewählt werden, damit es exakt gleich dem Gewicht der gewünschten fertigen Ringstruktur ist, da bei der Ausbildung des fertigen Ringes kein Material verlorengeht. Der Anfangsdurchmesser des Ausgangsringes sollte wesentlich kleiner (typischerweise die Hälfte) sein als derjenige der gewünschten fertigen Ringstruktur.

Der Ausgangsring wird aufeinanderfolgend gewalzt zwischen ausgewählten Paaren von kreisförmigen Gesenken, die aus einer geeigneten Metallegierung hergestellt sind, um den Ring zu formen, dessen radialer Durchmesser laufend vergrößert wird. Ferner können die Walzvorgänge bei kalten Ringstrukturen durchgeführt werden, oder es können Heißwalztechniken in den ersten Walζstufen verwendet werden, um sich der axialen Kontur in den ersten Walzdurchläufen schneller anzunähern.

Die Anzahl der erforderlichen Biegegesenke-Sätze hängt von dem Grad der gewünschten Verformung und der Härtungstendenz des verwendeten Materials ab. Jedes Paar der Biegegesenke muß sorgfältig ausgewählt sein, um die maximale Materialbewegung ohne Bruch des Ringes zu erzielen.

In Fig. 3 sind Führungsmittel variabler Breite in der Form im Abstand angeordneter Führungsteile oder -rollen 16 und 18 sehr nahe und in einem betriebsmäßigen Eingriff mit dem Kreisring 10 angeordnet. Die Führungsrollen 16 und 18 halten den Ring in einer vorbestimmten Position oder Lage in bezug auf die Biegegesenke und 14 während der Veränderungen der axialen Breite des Ringes 10, während der Ring 10 während des Walzformungsvorganges zunehmend verformt und radial vergrößert wird. Wie aus dem Folgenden noch deutlicher wird, begrenzen die Mittel variabler Breite in der Form variabler Führungsrollen 16 und 18 eine Kammer mit einer variablen axialen Breite, die gemäß den fortschreitenden Änderungen in der axialen Breite des Kreisringes 10 veränderbar ist. Mit anderen Worten, die Mittel variabler Breite sind variabel gemäß den Änderungen in der axialen Breite des Ringes 10, und sie können den Ring 1O in einer vorbestimmten Lage halten.

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In den Figuren 4 und 5 sind eine Draufsicht und eine Ansicht von oben gezeigt von einem Teil der einen Führungsrolle 16 variabler Breite. Der in den Figuren 4 und 5 nicht gezeigte Teil der Führungsrolle bezieht sich auf den Mechanismus zum Herausziehen oder Vorschieben der gesamten Führungsrolle von dem Ring 10 weg und auf diesen zu. Dieser Mechanismus kann einen bekannten Aufbau besitzen. Die Führungsrolle 18 besitzt den gleichen Aufbau wie die Führungsrolle 16 und braucht deshalb nicht näher beschrieben zu werden.

Die Führungsrolle 16 variabler Breite wird von einem hohlen Gehäuse 22 gebildet, in dem ein insgesamt mit 24 bezeichneter Betätigungsmechanismus variabler Breite enthalten ist. Der Betätigungsmechanismus 24 greift an zwei im Abstand angeordneten Führungsrollen 26, 28 an, die für eine Rotation auf einer an dem Gehäuse 22 befestigten Welle 30 gelagert sind. Wie aus dem Folgenden noch deutlicher wird, kann der Betätigungsmechanismus 24 den Raum oder die Breite zwischen den Rollen 26, 28 während des Walzens selektiv verändern gemäß den Änderungen in der Breite des Ringes (der in den Figuren 4 oder 5 nicht gezeigt ist). Die Führungsrollen 26 und 28 sind also im Abstand angeordnet zur Ausbildung einer Kammer 27, in der sich das Werkstück befindet. Die Kammer 27 ist wenigstens teilweise begrenzt durch nach innen gerichtete, im Abstand angeordnete Oberflächen 29 und 31 auf den Führungsrollen 26 bzw. 28. Der Betätigungsmechanismus 24 kann den Abstand zwischen den Oberflächen 29 und 31 verändern, und somit wird die Breite der Kammer 27 in gleicher Weise variiert.

Der Betätigungsmechanismus 24 wird von einer langgestreckten Betätigungswelle 32 gebildet, die in eine Durchführung 34 eingeschraubt ist, welche an dem Gehäuse 22 befestigt ist. Das eine Ende 36 der Welle 32 ist in einem Stützglied 37 aufgenommen, das in einem Antriebskeil 38 angeordnet ist, wodurch die Welle 32 mit dem Antriebskeil 38 in Eingriff steht. Bei Drehung der Betätigungswelle 32 innerhalb der Durchführung 34 wird die Welle 32 in das Gehäuse 22 hinein vorgeschoben oder aus diesem herausgezogen, was von der Drehrichtung abhängt. Ein Vorschub der Welle 32 in das Gehäuse 22 hinein dient dazu, den Antriebskeil 38 zu verschieben,

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der gezwungen ist, sich innerhalb des Gehäuses 22 zu bewegen bzw. zu verschieben. Genauer gesagt, der Antriebskeil 38 ist mit zwei langgestreckten Keilen oder Mitnehmern 40, 42 versehen, die in zwei Keil- bzw. Mitnehmernuten 44, 46 liegen, die auf entsprechende Weise im Gehäuse 22 angeordnet sind, wodurch der Antriebskeil 38 gezwungen ist, sich in der Richtung der Ausdehnung der Keil- bzw. Mitnehmnernuten 44 und 46 hin und her zu verschieben.

Der Antriebskeil 38 ist mit zwei Nockenflächen 48, 50 versehen, die auf entsprechende Weise mit zwei Nockenfolgern 52, 54 in Eingriff kommen, die auf langgestreckten Hebelarmen 56 bzw. 58 drehbar angebracht sind. Der Hebelarm 56 weist zwei Endabschnitte 60 und 62 auf, wobei der Nockenfolger 52 auf dem Endabschnitt 60 drehbar angebracht ist. Der Endabschnitt 62 ragt aus dem Gehäuse 22 heraus und steht mit der Führungsrolle 26 variabler Breite in Eingriff. Der Hebelarm 56 ist in dem Gehäuse 22 auf einem Schwenkzapfen 64 an einem Punkt zwischen den Endabschnitten 60 und 62 schwenkbar angebracht. Der Hebelarm 58 ist mit zwei Endabschnitten 66 und 68 versehen, wobei der Nockenfolger 54 auf dem Endabschnitt 66 drehbar angebracht ist. Der Endabschnitt 68 ragt aus dem Gehäuse 22 heraus und kommt mit Führungsrollen 28 variabler Breite in Eingriff. Der Hebelarm 58 ist in dem Gehäuse 22 auf einem Schwenkzapfen 70 schwenkbar angebracht, der an einem Punkt zwischen den Endabschnitten 66 und 68 angeordnet ist.

Ein Rückführungsmechanismus 72 umfaßt ein Basisteil 74, das an dem Gehäuse 22 befestigt ist, und zwei im Abstand angeordnete Stößel 76, 78, die teilweise in einer Aussparung 80 im Basisteil 74 angeordnet sind. Zwischen den im Abstand angeordneten Stößeln 76, ist eine Rückführungsfeder 82 angeordnet, um die zwei Stößel 76, voneinander weg und in einen Eingriff mit den Hebelarmen 56 bzw. zu drücken.

Wenn die Welle 32 gedreht und dadurch in das Gehäuse 22 geschoben wird, wird der Antriebskeil 38 in Richtung der Nockenfolger 52 und

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54 verschoben. Die Keilwirkung aufgrund des Eingriffes der Nockenfolger 52 und 54 mit den Nockenflächen 50 bzw. 48 bewirkt, daß die Nockenfolger 52 und 54 voneinander weg gedrückt werden. Wenn also der Nockenfolger 52 auf der Nockenfläche 50 nach oben gleitet, wird der Nockenfolger 52 bei den in Fig. 4 gezeigten Relationen nach links verschoben, wodurch der Hebelarm 56 im Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkzapfen 64 gedreht wird. In ähnlicher Weise wird der Nockenfolger 54, wenn er auf der Nockenfläche 48 nach oben gleitet, bei den in Fig. 4 gezeigten Relationen nach rechts verschoben, wodurch sich der Hebelarm 58 in Uhrzeigerrichtung um den Schwenkzapfen 70 dreht.

Eine Drehung des Hebelarmes 56 in Gegenuhrzeigerrichtung und des Hebelarmes 58 in ührzeigerrichtung bewegt die Führungsrollen 26 und 28 aufeinander zu, wodurch der axiale Abstand zwischen den Oberflächen 29 und 31 verkleinert und demzufolge die Breite der Kammer 27 verkleinert wird. So verschiebt also der Hebelarm 56 die Rolle 26 nach rechts, während de^ Hebelarm 58 die Rolle 28 nach links verschiebt. Somit ist die Führungswalze 16 mit einer Kammer 27 variabler Breite versehen, durch die Änderungen in der Breite des Ringes 10 aufgenommen werden können. Bei einer Drehung der Welle 32 in einer Richtung, um die Welle 32 aus dem Gehäuse herauszuziehen, ist die durch die Rückführungsfeder 82 erzeugte Vorspannkraft ausreichend, damit die Stößel 76 und 78 die Hebelarme 56 und 58 in ührzeigerrichtung bzw. Gegenuhrzeigerrichtung antreiben, wodurch der Abstand zwischen den Führungsrollen 26 und 28 zunehmen kann. Auf diese Weise wird dann die Breite der Kammer 27 vergrößert.

In den Figuren 6 und 7 ist eine Rollenführung 16 variabler Breite zusammen mit dem Ring 10 in frühen bzw. späten Stufen des WaIzformungsverfahrens gezeigt. In den frühen Verfahrensstufen hat der Ring 10 eine axiale Breite x. Wenn das Walzformungsverfahren fortschreitet, wird der Ring 10 zwischen den Biegegesenken 12 und 14 (in den Figuren 6 und 7 nicht gezeigt) gewalzt, wodurch sein Durchmesser wesentlich zunimmt, während in dem Werkstück eine gewünschte Kontur ausgebildet wird. Während dieser fortschreitenden

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Walzvorgänge wird die axiale Breite des Ringes 10 von der axialen Anfangsbreite χ zu der axialen Endbreite x¹ vergrößert. Wie aus den Figuren 6 und 7 zu ersehen ist, gestattet die vorliegende Erfindung, daß die Rollen 26 und 28 den Änderungen in der axialen Breite des Ringes 1O während jeder Stufe des Walzverfahrens folgen. Somit können die Rollen 26 und 28 den Ring 10 in einer präzisen Lage in bezug auf die Biegegesenke 12 und 14 halten, wenn die axiale Breite des Ringes 10 von der Breite χ auf die Breite x¹ zunimmt.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, einen sehr kleinen Spielraum zwischen der Oberfläche 29 auf der Rolle 26 und dem Ring und zwischen der Oberfläche 31 auf der Rolle 28 und dem Ring einzuhalten. Der Zweck der Ausbildung eines derartigen Spielraumes besteht darin, die Reibung zwischen dem Ring 10 und den Rollen 26 und 28 zu senken. Es wurde gefunden, daß, wenn ein solch geringer Spielraum beibehalten werden soll, die Zwecke und Ziele der vorliegenden Erfindung nicht gestört werden. Das soll besagen, daß selbst bei bestehenden kleinen Spielräumen die Rollen 26 und 28 wirksam sind, den Ring 10 in einer präzisen Lage in bezug auf die Biegegesenke 12 und 14 zu halten.

Wie bereits ausgeführt wurde, wird die axiale Breite der variablen Führungswalze oder, mit anderen Worten, der Abstand zwischen den Rollen 26 und 28 gemäß Änderungen in der axialen Breite des Ringes durch Drehen der Welle 32 variiert. Die Welle 32 kann manuell betätigt werden durch die Bedienungsperson der Walzmaschine über ein Handrad, einen rechtwinkligen Antrieb und ein Untersetzungsgetriebe, von denen in den Figuren zwar keine Einrichtung gezeigt ist, die aber allgemein bekannt sind. Demzufolge stellt die Bedienungsperson die Position der Welle 32 und demzufolge die

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die Rollen 26 und 28 voneinander trennende Breite gemäß einem vorgewählten Plan bzw. Programm manuell ein, das der Bedienungsperson als geeignet bekannt ist, um für eine Trennung zwischen den Rollen 26 und 28 zu sorgen, die gleich oder sehr nahe angenähert ist an die axiale Breite des Ringes 10, wenn dieser in dem Formgebungsverfahren gewalzt wird. Auf diese Weise stellt die Bedienungsperson dann den Abstand zwischen den Rollen 26 und 28 manuell ein, um die Änderungen in der axialen Breite des Werkstückes aufzunehmen.

Als eine Alternative zu der vorstehend beschriebenen Handsteuerung kann auch eine automatische Steuerung der variablen Führungsrollen-Anordnung verwendet werden. In Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer automatischen variablen Führungsrollenanordnung gegeben. Allgemein ist der in Fig. 8 schematisch gezeigte variable Führungsrollenmechanismus der gleiche wie der in den Figuren 4 und 5 gezeigte, jedoch sind zusätzlich Abtastmittel in der Form von zwei Sensoren 90 und 92 eines Wandler/Betätigungsgliedes 94 und eines Gestängeteiles 96 vorgesehen. Die Sensoren 90 und 92 liefern ein Signal, das die Position des Ringes 10 relativ zu den Führungsrollen anzeigt. Mit anderen Worten können die Sensoren 90 und 92 Änderungen in der axialen Breite des Ringes 10 abtasten. Genauer gesagt, im Falle einer Zunahme in der axialen Breite des Ringes 10 während des Walzens wird der Abstand zwischen den nach innen gerichteten, im Abstand angeordneten Oberflächen 29 und 31 auf den Führungsrollen 26 bzw. 28 etwas größer eingestellt als die axiale Anfangsbreite des Ringes 10. Wenn die Walzverformung beginnt, wird der Ring 10 einer Kraft von den Biegegesenken ausgesetzt, die eine Vergrößerung der axialen Breite des Ringes 10 bewirkt. Wenn das Walzverfahren fortschreitet, nimmt die axiale Breite des Ringes 10 eventuell auf eine ausreichende Breite zu, bei der der

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Ring 10 die Oberflächen 29 und 31 berührt, um auf diese Weise eine axiale Kraft auf die Führungsrollen 26 und 28 auszuüben. Die Sensoren 90 und 92 tasten die auf die Führunqsrollen 26 und 28 übertragene Kraft ab und übertragen daraufhin Signale zum Wandler/Betätigungsglied 94. Bei Empfang der Signale von sowohl dem Sensor 90 als auch dem Sensor 92 steuert das Wander/Betätigungsglied 94 die Führungsrollen 26 und 28, indem es das Gestängeteil 96 in einer Weise verschiebt, daß die Welle 32 und der Antriebskeil 38 in einer Richtung bewegt werden, in der der Abstand zwischen den Führungsrollen 26 und 28 vergrößert wird, bis wieder ein kleiner Spielraum zwischen dem Ring und den Oberflächen 29 und 31 ausgebildet ist. Auf diese Weise spricht dann die Einrichtung variabler Breite auf die Sensoren 90 und 92 an.

Wenn sich also die axiale Breite des Ringes 10 derart vergrößert hat, daß er eine axiale Kraft auf jede Führungsrolle 26 bzw. 28 ausübt, übertragen die Sensoren 90 und 92 elektrische Signale zum Wandler/Betätigungsglied 94. Bei Empfang der elektrischen Signale von jedem der Sensoren 90 und 92 dreht das Wandler/Betätigungsglied 94 das Gestängeteil 96 leicht in Gegenuhrzeigersinn (bei den in Fig. 8 gezeigten Relationen), wodurch der Antriebskeil 38 durch das Gestängeteil 96 leicht nach oben bewegt wird. Die Aufwärtsbewegung des Antriebskeiles 38 gestattet, daß der Hebelarm 58 sich in Gegenuhrzeigerrichtung um den Zapfen und der Hebelarm 56 sich in ührzeigerrichtung um den Zapfen 64 dreht, wodurch der Abstand zwischen den Führungsrollen 26 und 28 leicht zunehmen kann, wodurch wieder der Spielraum zwischen den Rollen 26, 28 und dem Ring 10 hergestellt wird.

Wenn das Walζformungsverfahren fortschreitet, nimmt die axiale Breite des Ringes 10 weiterhin zu, bis der Ring 10

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wieder die Oberflächen 29 und 31 auf den Rollen 26, 28 berührt, woraufhin die Sensoren 90 und 92 wieder in Betrieb gesetzt werden, um eine weitere Trennung zwischen den Rollen 26 und 28 herbeizuführen. Auf diese Weise wird dann die Trennung zwischen den Rollen 26 und 28 automatisch variiert oder sukzessiv um kleine Beträge während des gesamten WaIzformungsverfahrens in Abhängigkeit von den Sensoren 90 und 92 automatisch variiert, wodurch eine automatische Anpassung an das axiale Wachstum des Ringes 10 erfolgt.

Falls es erwünscht ist, den Ring 10 in einer Weise zu verformen, daß seine axiale Breite verkleinert wird, kann die vorstehend beschriebene Vorrichtung angepaßt werden, damit sie für aufeinanderfolgende Verkleinerungen in dem Abstand zwischen den Rollen 26 und 28 sorgt. Genauer gesagt, kann die Vorrichtung derart angeordnet werden, daß die Oberflächen 29 und 31 zunächst mit dem Ring 10 in Eingriff stehen. Wenn das Walzen beginnt, tasten die Sensoren 90 und 92 eine Trennung des Ringes 10 von entweder der Oberfläche 29 oder der Oberfläche 31 ab. Bei einer deratigen Trennung kann das Wandler/Betätigungsglied 94 eine Bewegung des Gestängeteiles 96 in Uhrzeigerrichtung bewirken,, wodurch der Antriebskeil 38 sich nach unten bewegt, wodurch die Trennung zwischen den Rollen 26 und 28 verkleinert wird, bis wieder ein Eingriff zwischen den Oberflächen 29 und 31 und dem Ring 10 hergestellt ist.

In Abweichung von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung können für die automatisierte variable Führungswalze auch verschiedene andere elektrische, hydraulische, pneumatische Wandler/Betätigungsglieder oder Kombinationen davon verwendet werden. Auch können die Sensoren anders als sehr nahe an den Führungsrollen 26 und 28 angeordnet werden.

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Leerseite

Claims

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PATENTANWALT 2903779 ^Telefo" (⁰⁶¹¹>²³⁵⁵⁵⁵

Telex: 04-16759 mopat d Postscheck-Kontos 282420-602 Franlcfurt-M.

Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M.

4979-13LN-138O

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Führung einer Ringstruktur während ihrer Fertigung.

Ansprüche

M. /Verfahren zur Herstellung eines Metallringes mit einer gewünschten Struktur und einem gewünschten radialen Durchmesser, wobei ein Metallring mit einer axialen Anfangsbreite gewalzt wird um eine erste Rotationsachse und zwischen gewählten Biegegesenken, um die axiale Breite des Ringes von der axialen Anfangsbreite auf eine axiale zweite Breite progressiv zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring durch Führungsmittel in einer vorbestimmten Lage in bezug auf die Biegegesenke gehalten wird, wäh-

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rend die axiale Breite des Ringes verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der Führungsmittel gemäß den Änderungen der axialen Breite des Ringes verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine Kammer
variabler Breite ausbilden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer wenigstens teilweise
durch zwei Rollen begrenzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kammer gemäß Änderungen in der Breite des Ringes verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen in der axialen Breite
des Ringes durch Abtastmittel abgetastet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel auf die Abtastmittel ansprechen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Führungsmittel in
Abhängigkeit von den Abtastmitteln verändert wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Führungsteile im Abstand zueinander und neben dem Ring
angeordnet werden und der Abstand zwischen den Führungs-

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teilen gemäß den Änderungen in der axialen Breite des Ringes während des Walzens verändert wird.
10. Vorrichtung zum Herstellen eines Metallringes mit einer gewünschten Kontur und einem gewünschten radialen Durchmesser, wobei ein Metallring mit einer axialen Anfangsbreite um eine erste Rotationsachse walzbar ist, gekennzeichnet durch zwei Waizbiegegesenke (12,14), zwischen denen der Metallring

(10) mit der axialen Anfangsbreite aufnehmbar ist und zwischen denen der Metailring gewalzt wird zum progressiven Verändern der axialen Breite des Ausgangsringes von der axialen Anfangsbreite auf die zweite Breite, zwei im Abstand angeordnete Führungsteile (16,18), die benachbart zu dem Ring angeordnet sind und den Ring in einer vorbestimmten Lage in bezug auf die Waizbiegegesenke (12,14) halten^und Mittel zum Verändern des Abstandes zwischen den im Abstand angeordneten Führungsteilen (16,18) gemäß den Änderungen in der axiaien Breite des Ringes.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsteile (16, 18) durch zwei Führungsrollen (26,28) gebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e kennzei chnet, daß Abtastmittel· (90,92) zum Abtasten von Änderungen in der axiaien Breite des Ringes vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen den im Abstand angeordneten Führungsroilen (26,28) in Abhängigkeit von den Abtastmitteln (90, 92) variabel ist.

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14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmittel (90,92) ein Signal liefern, das eine Anzeige für die Position des Ringes (10) in bezug auf die Führungsrollen (26,28) ist, und eine Betätigungseinrichtung (94,96,32,38,56,58) die Führungsrollen in Abhängigkeit von dem Signal steuert.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung den Abstand zwischen den Führungsrollen gemäß dem Signal verändert.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung den Abstand zwischen den Führungsrollen vergrößert, wenn die axiale Breite des Ringes zunimmt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung den Abstand zwischen den Führungsrollen verkleinert, wenn die axiale Breite des Ringes abnimmt.

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