DE3404623C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kon­ tinuierlichen Umformen von insbesondere flachem Bandma­ terial zu im Querschnitt profiliertem Bandmaterial, entsprechend der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (FR-PS 8 23 629). Dabei wird die endgültige Profilform des Band­ materials durch eine Reihe von jeweils auf einen Dorn aufgesteckten und zusammengehaltenen Scheiben bestimmt. Dabei wird jede Profilierungsstufe durch eine selbständige Scheibe bzw. Gegenscheibe realisiert. Soll das profilierte Bandmaterial beispielsweise die Profilierung einer U- förmigen Rinne mit außenliegenden flachen Schenkeln, ein sog. umgekehrtes Hutprofil, aufweisen, dann wird die U- förmige Rinne mittels einer selbständigen Scheibe in den durch mehrere Gegenscheiben gebildeten Raum der Gegen­ walze gedrückt. Außerdem wird Wert darauf gelegt, daß die Außenkonturen der durch den Scheibenstapel gebildeten Walze möglichst genau den Außenkonturen des Scheiben­ stapels der Gegenwalze entsprechen, d. h. daß der Walzen­ spalt praktisch der Dicke des umzuformenden Bandmaterials entspricht. Obwohl derartige Scheibenstapel den Vorteil bieten, daß durch Austausch von Einzelscheiben das Profil rasch geändert werden kann, so daß nicht für jede einzelne Profilform jeweils eine spezielle Walze angefertigt und an Lager gehalten werden muß, ergaben sich beim Umformen, d. h. der Profilbildung, vielfach Schwierigkeiten, da die Scheibenstapel erst durch mehrfaches Justieren auf die jeweiligen praktischen Bedürfnisse der Dauerproduktion angepaßt werden müssen.

Darüber hinaus sind auch Profilwalzvorrichtungen bekannt (DE-AS 11 97 050), bei denen eine Walze an der Mantel­ fläche der endgültigen Kontur des formzugebenden Band­ materials entsprechend ausgebildet ist, während die Gegen­ walze aus sog. Arbeitsrollen besteht, welche zu einem Rollenstapel zusammengesetzt sind und an ihrer Mantelflä­ che die Gegenprofilform bilden. Auch hier ist der Walzen­ spalt entsprechend der Materialdicke des Bandmaterials bemessen, denn das endgültige Profil soll von der Walze und der Gegenwalze sowie zusätzlichen Randscheiben all­ seitig umfaßt sein. Auch hier ergeben sich Schwierigkei­ ten beim Fließen des Materials in den sog. "Verformungs­ spalt".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß der raschen Umrüstung mit niedrigen Kosten von einer Profilart auf eine andere besser Rechnung getragen werden kann, ohne daß langwierige Einstellmaßnahmen für den optimalen Dauerbe­ trieb erforderlich sind.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen beansprucht.

Auch bei der Erfindung sind die Walze und die Gegenwalze wie beim eingangs genannten Stand der Technik nicht "einstückig" ausgebildet, sondern aus mehreren Teilen, nämlich den Profilscheiben und den Abstandsscheiben zusam­ mengesetzt. Die Erhebungen und Ausnehmungen sind jeweils an einer der Profilscheiben ausgebildet; hierdurch wird vermieden, daß sich die Form der Erhebungen bzw. Aus­ nehmungen durch Verbiegen von Einzelscheiben ändert, da beispielsweise die Ausnehmungen sowohl am Ausnehmungs­ grund als auch an den Ausnehmungsseiten von ein und derselben Profilscheibe gebildet sind und die kritische Verformungsarbeit des Profils nicht mehr auf mehrere Scheiben verteilt, sondern von ein und derselben Profil­ scheibe aufgenommen wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß immer das gleiche Verformungsprofil an den kritischsten Stellen auftritt. Zwangsläufig wird hier­ durch auch die Dicke der Profilscheiben gegenüber dünnen Einzelscheiben wie bei dem eingangs genannten Stand der Technik wesentlich vergrößert, was zusätzlich die Gefahr eines Verziehens beim Einbau der Profilscheibe in den Scheibenstapel der Walze bzw. Gegenwalze beseitigt.

Trotzdem bietet die Erfindung einen Varianten-Reichtum an Profilierungsmöglichkeiten. Durch die Verwendung von Abstandsscheiben werden die Vorteile der Austauschbarkeit und Dimensionierungsänderung beibehalten.

Die Erfindung hat sich auch in der Praxis bereits bestens bewährt. Sie erlaubt außer einem schnellen Werkzeugwechsel auch ein Arbeiten mit hoher Produktionsrate, d. h. relativ schnellem Durchlauf des Bandmaterials durch die Vorrichtung.

Wie auch beim Stand der Technik wird ein Teil jedes Vor­ richtungsaggregats - der Walze und der Gegenwalze - von einem Dorn gebildet.

Weitere Teile dieser Aggregate werden von ringförmigen Scheiben gebildet, die auf den Dorn aufdornbar sind und deren äußere Mantelflächen die Aufgabe der Mantelflächen der Walzen bzw. Gegenwalzen erfüllen. Dabei empfiehlt es sich, unterschiedlich dicke Scheiben vorzusehen, so daß der Abstand solcher insbe­ sondere eine zylindrische Mantelfläche aufweisenden Abstandsschei­ ben und der axiale Abstand anderer Scheiben veränderbar ist, welche die Erhebungen bzw. Ausnehmungen oder Ausspa­ rungen aufweisen. Aber auch die die Ausnehmungen und Er­ hebungen aufweisenden Profilscheiben sind in unterschiedlichen Größen bzw. Profilierungen vorhanden und entsprechend aus­ tauschbar.

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsformen im folgenden näher erläu­ tert. Darin zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Walze und deren Gegenwalze sowie durch das im Walz­ spalt verformte Bandmaterial;

Fig. 2-5 einerseits in Teilansicht und andererseits im Querschnitt unterschiedlich profiliertes Band­ material, das profil­ gewalzt wurde;

Fig. 6-8 schematisch, wie - ausgehend von dem profilier­ ten Bandmaterial nach Fig. 6 - durch einfaches Anfügen je einer Profilscheibe an den Scheibenstapel der Walze und Gegenwalze das Profil gem. Fig. 8 herstellbar ist;

Fig. 9 schematisch eine Frontansicht und

Fig. 10 den Teilschnitt A-A von Fig. 9 eines Walzge­ rüstes;

Fig. 11 schematisch die Anordnung des Walzgerüstes von Fig. 9 und 10 in Längsrichtung bzw. Laufrichtung L des Bandmaterials hinter einer Führungseinrichtung und vor einer Stauch- bzw. Streckeinrichtung, welche ihrerseits zwischen dem Walzgerüst und einer weiteren Führungsein­ richtung angeordnet ist;

Fig. 12 im Querschnitt eine mit einer Ausnehmung ver­ sehene Profilscheibe, welche auf einem wellenförmi­ gen Dorn angeordnet und drehfest verkeilt ist, während im oberen Teil der Fig. 12 ein Stück der Gegenwalze mit der am Umfang befindlichen Erhebung 4 gezeigt ist.

Gemäß Fig. 1 ist im oberen Teil ein Dorn 10 dargestellt und im unteren Teil ein Dorn 10′. Der obere Dorn 10 wirkt zusammen mit dem im folgenden beschriebenen Teil als Walze und der untere Dorn 10′ mit den im folgenden beschriebenen Teilen als Gegenwalze:

Der Zylinderteil 1 des Dornes 10 dient mit seiner Mantel­ fläche als Sitzfläche zum Aufdornen der Scheiben, von de­ nen die Profilscheiben 2 a, 2 b mit Erhebungen 4 versehen sind, während die anderen Scheiben 3 a, 3 b, 3 c, und 3 d als den Abstand zwischen den Profilscheiben 2 a, 2 b bestimmende Trennorgane bzw. Abstandsscheiben dienen. Damit die Scheiben fest zusammengehalten sind und an ihrer im wesentlichen zylindrischen Mantelfläche der Mantelfläche der bekannten einstückigen Walzen entsprechen, wird der Stapel der Scheiben, beginnend mit der Profilscheibe 2 a an die Schulter bzw. den Teil 1 c des im Durchmesser ge­ genüber den Zylinderteil 1 des Dornes 10 vergrößerten Zylinderteils 1 b angedrückt, und zwar mit Hilfe der Spann­ buchse 5, auf die stirnseitig in Axialrichtung eine Kraft P einwirkt. Die Erhebungen 4 der Profilscheiben 2 a, 2 b sind im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet; sie ragen mit einer radialen Höhe H über den Außendurchmesser der übri­ gen Zylinderteile der Scheiben hinaus. Die Spannbuchse 5 ist auf den dritten Zylinderteil 1 a des Dornes 10 aufge­ steckt, welcher einen kleineren Durchmesser als der Zylinder­ teil 1 aufweist.

Entsprechend ist die Gegenwalze mit dem Dorn 10′ bzw. den Teilen 1′, 1 a′, 1 b′, 1 c′ und den Scheiben 3 a′, 3 b′, 3 c′, 3 d′ zusam­ mengesetzt, mit dem Unterschied, daß anstelle der Profilscheiben 2 a, 2 b mit Erhebungen 4 Scheiben 22 a′, 22 b′ mit Ausnehmun­ gen 24′ verwendet sind. Die Ausnehmungen 24′ sind in die­ sem Ausführungsbeispiel hohlkehlartig in Form ringförmiger Nuten in der zylindrischen Mantelfläche dieser Profilscheiben ausgebildet, so daß der Innenradius dieser Ausnehmungen 24′ in die Tiefe T derselben geringer ist als der Außen­ radius dieser Profilscheiben 22 a′, 22 b′.

Die beiden Dorne 10, 10′ sind in einem solchen Abstand voneinander angeordnet, daß sich zwischen den beiden Walzen ein Walzspalt S ergibt, welcher größer ist als die Dicke D des Bandmaterials 6. Es wird bevorzugt, die Breite S des Walzspaltes um mehr als 20% größer zu wählen als die Dicke D des Bandmaterials 6; hierdurch ergeben sich bessere Fließmöglichkeiten, ohne eine zu große Deh­ nung in Längsrichtung des Bandmaterials 6 zu veranlassen.

Durch Ändern des Abstands der beiden Dorne kann die Breite S des Wakzspaltes verstellt werden, so daß nicht nur eine diesbezügliche Änderung, sondern auch aufgrund des Auswechselns der Scheiben eine Änderung des Profils des Walzspaltes möglich ist.

In Fig. 2 ist das aus der Walzvorrichtung herauslaufende profilierte Bandmaterial 6 in einer Teilansicht gezeigt. Die Erhebungen 4 haben zur Einformung der Rillen 20 und die Ausnehmungen 24′ zur Ausformung der Längsrippen 21 geführt, welche durch den Steg 23 im Abstand gehalten sind. An beiden Seiten der Längsrippen 21 befinden sich die seitlichen Randstreifen 25 des Bandmaterials 6.

Gemäß Fig. 3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß verschieden profiliertes Bandmaterial herstellbar ist, bei dem unter­ schiedliche Zahlen von Rillen 20 bzw. Längsrippen 21 an unterschiedlichen Stellen bzw. unterschiedlichen Abstän­ den und auch an unterschiedlichen Seiten des Bandmaterials 6 herstellbar sind. So ist es, ausgehend von dem Profil nach Fig. 3 lediglich erfor­ derlich, durch Auswechseln von Abstandsschei­ ben 3 a bis 3 d den Abstand zwischen den die Längsrippen 21 bildenden Profilscheiben 2 a, 2 b bzw. 22 a′, 22 b′ zu ändern und schließlich durch Anfügen eines zusätzlichen Paares von Profil­ scheiben 2 a, 22 a′ noch eine zusätzliche Längsrippe 21 an­ zuformen.

Gemäß Fig. 5 kann auch durch Vertauschen der Profilscheibe 22 a′ vom Dorn 10′ der Gegenwalze mit der Profilscheibe 2 a des Dornes 10 der Walze dafür gesorgt werden, daß die Längsrippe 21 an der einen Seite des Bandmaterials 6 und umgekehrt zur Längsrippe 21 an der anderen Längsseite des Bandmaterials 6 verläuft.

Verdeutlicht wird eine solche Profiländerung durch die Fig. 6 bis 8: So sei angenommen, daß zuerst das in Fig. 6 im Querschnitt dargestellte profilierte Bandmaterial mit der Scheibenkombination hergestellt wurde, welche in Fig. 7 im rechten Teil aneinander anliegt. Soll nun die Vor­ richtung auf das in Fig. 8 dargestellte Profil umge­ rüstet werden, so ist es lediglich erforderlich, die Spannbuchsen 5, 5′ zuerst von der Stirnseite der Profilschei­ ben 2 b, 22 b′ abzunehmen. Anschließend werden die Profilscheiben 22 und 2 b′ an jene Stirnseiten der Profilscheiben 2 b und 22 b′ angelegt und schließlich wieder die Spannbuchsen 5, 5′ aufgesteckt und festgespannt, so daß entsprechend modi­ fizierte - ein anderes Profil im Walzspalt bildende - Walz- bzw. Gegenwalzaggregate zustandekommen.

Sofern auf den Dornen 10, 10′ bei einem solchen axialen Ergänzen keine Längskeile oder dergleichen zur Verfügung stehen, um eine drehfeste Verbindung zwischen den Dornen 10, 10′ und den zusätzlichen Profilscheiben 22, 2 b′ sicherzu­ stellen, empfiehlt sich eine Drehsicherung unter Ver­ wendung der Stifte 26, welche - wie in Fig. 12 schematisch gezeigt - durch Durchgangslöcher 35 in den Scheiben axial hindurchsteckbar sind. Sofern solche Stifte 26 axial über das Bündel aneinandergelegter Scheiben vorsteht, ist da­ für Sorge zu tragen, daß das stirnseitige Anlegen der Spannbuchsen 5, 5′ nicht behindert wird.

Es empfiehlt sich, daß gemäß Fig. 9, das Bandmaterial 6 nicht nur durch ein Paar der Aggregate (Walze- und Ge­ genwalze) profiliert wird, sondern daß in Förderrich­ rung bzw. Längsrichtung L des Bandmaterials 6 sich ein weiteres solches "Walzwerk" anschließt. Fig. 9 ist daher ein Beispiel für ein solches Doppelaggegrat, bei dem das Aggregat der Station I eine stärkere Umformung des Bandmaterials 6 vor­ nimmt als das zum Vor-Umformen dienende Walzwerk des Aggre­ gats II, das mit dem anderen Walzwerk auf der Basis 14 be­ festigt ist. Es empfiehlt sich, daß die Breite S des Walz­ spaltes in der Station I geringer eingestellt wird als in der Station II, wodurch der Steg zwischen den Längsrippen 21 we­ niger gewölbt, sondern flach, d. h. möglichst eben, ausgebil­ det wird. Die Breite S sollte daher im Walzaggregat I nahe an die Dicke D des Bandmaterials 6 herankommen.

Der Abstand der Dorne wird durch Exzenterscheiben 16, welche auf Wellen 15 gelagert sind, dadurch verändert, daß mittels Handrädern 17 eine Verstellung vorgenommen wird.

Die Zuordnung der Stirnscheiben 7, 7′ und der als Festspann­ organe dienenden Inbusschrauben 8, 8′ zu den Spannbuchsen 5 wird deutlicher in Fig. 10 verständlich. So genügt es zum Wech­ seln der Scheiben 2 a, 2 b, 3 a bis 3 d, wenn die Inbusschrauben 8 an einer Stirnseite abgeschraubt und die Buchsen 5 sowie die Scheiben 7 abge­ zogen werden, nachdem auch die Lagerung der Spannbuchse 5 stirnseitig abgezogen ist, so daß Zutritt zu demjenigen Raum geschaffen ist, der die Scheiben beherbergt. Zur Lagerung der Spannbuchse 5 dient das Nadellager 12, das in Richtung auf das Lager der Spannbuchse 5′ des unteren Dornes 10′ durch Verdrehen der Exzenterscheibe 16 veränderbar ist. Keile 27 sorgen für drehfestes Verkeilen der Scheiben mit dem Zylinder­ teil 1 bzw. 1′ der Dorne 10, 10′.

Durch Lösen der Inbusschrauben 18 und Ziehen an den Hand­ griffen 9 kann der gesamte Frontteil eines jeden Walzwerkes herausgezogen werden, um Zutritt zu den inneren Teilen zu erlangen.

An der dem Zylinderteil 1, d. h. den Scheiben abgewandten Seite des Zylinderteils 1 b ist ein weiterer, relativ langer Zylinderteil des Dornes 10 bzw. 10′ angeordnet, welcher doppelt gelagert ist, und zwar einerseits - in Nachbarschaft des Zylinderteils 1 b bzw. der Scheiben - durch ein Rollenlager 13 an der Lauffläche 29 und andererseits - an der dem freien Stirnende zugewandten Lauffläche 30 - mit einem Kugellager 11. Diese "Dreifachlagerung" mittels eines Nadellagers 12, eines Rollenlagers 13 und eines Kugellagers 11 hat sich als besonders vorteilhaft er­ wiesen. Auch an der der Spannbuchse 5 entgegengesetzten Seite des Dornes 10 bzw. 10′ sind Stirnscheiben 7 mittels Inbusschrauben 8 befestigt, um die Kugellager 11 festzu­ halten.

Die Profilscheiben 2 a, 2 b, 22 bzw. 22 a′, 22 b′ und die Abstandsscheiben 3 a bis 3 d bestehen aus Werkzeugstahl mit einer Rockwell-C-Härte von etwa 62; die Dorne 10, 10′ können dagegen wesentlich duktiler ausgebildet sein, wodurch im Vergleich zu ein­ stückigen Walzen auch bessere Laufeigenschaften erzielt werden.

Die radiale Höhe H der insbesondere spitzwinkligen Er­ hebungen 4 beträgt bei einer Basisbreite der Erhebungen 4 von etwa 2 mm etwa 3,5 mm, während die Tiefe T der Aus­ nehmungen 24′ etwa 5 mm beträgt. Beim Umformen von Band­ material 6, insbesondere Bandstahl einer Dicke von 2 mm, beträgt die Breite S des Walzspaltes etwa 2,5 mm.

Der Antrieb der Dorne 10, 10′ erfolgt synchron über Zahn­ räder 36, 36′, welche zwischen den Laufflächen 29, 30 auf die Zylinderzapfen dieser Dorne 10, 10′ aufgekeilt sind. Mit den Zähnen dieser Zahnräder 36, 36′ kämmt das lediglich schematisch angedeutete ebenfalls mit Zähnen versehene Übertragungsaggregat 19.

Im praktischen Betrieb der Vorrichtung empfiehlt es sich, das noch unprofilierte insbesondere flache Bandmaterial 6 in Laufrichtung L vor den beiden Aggregaten I, II des Walz­ gerüstes 31 beidseitig mittels als Führungseinrichtungen dienenden Rollen 30 so zu lenken, daß es sich etwa in der Mitte des von den Scheiben gebildeten Walzspaltes befindet und nicht an der einen oder anderen Seite über die Stirn­ ränder der Scheiben vorsteht. In Laufrichtung L hinter dem Walzgerüst 31 ist ein Streckgerüst 32 angeordnet. Dessen Druckrollen 33 dienen dazu, das in einem leicht gebogenen Zustand aus dem Walzgerüst 31 auslaufende profilierte Band­ material 6 wieder gerade zu strecken, so daß es mit den Längsrippen 21 wiederum geradlinig das Streckgerüst 32 verläßt. Die ebenfalls als Rollen ausgebildeten Führungs­ einrichtungen 30 sorgen auch dort dafür, daß das Band­ material 6 nicht seitlich aus der vorgesehenen Laufrich­ tung ausgelenkt wird.

Gemäß Fig. 12 ist die eine rillenförmige Ausnehmung 24 am äußeren Umfang, d. h. an der zylindrischen Mantelfläche aufweisende Profilscheibe 22 a mit einer axialen Durchgangsöffnung 34 versehen, deren innere Mantelfläche auf der zylindrischen Mantelfläche des Zylinderteils 1 des Dornes 10 aufsitzt. Damit die Profilscheibe 22 a mit dem Dorn bzw. dem Zylinderteil 1 dreh­ fest verbunden ist, ist ein Längskeil 27 in die Längsnuten des Dornes bzw. der Profilscheibe 22 a eingelegt. Zusätzlich kann in das weitere sich axial erstreckende Durchgangsloch 35 der zylindrische Stift 26 eingesetzt sein, um eine dreh­ feste Verbindung mit einer hier nicht dargestellten Nach­ barscheibe herzustellen. Die Profilscheibe 22 a wirkt mit der Profil­ scheibe 22 b des Nachbardornes zusammen, indem die ring- und rippenförmige Erhebung 4 axial mit der Ausnehmung 24 fluchtet.

Die Vorrichtung kann auch zur Profilierung anderen Materi­ als als beispielsweise Stahl oder anderer Metalle ver­ wendet werden. So ist es auch möglich, Kunststoffmaterial entsprechend zu verformen, insbesondere unter Verwendung einer zusätzlichen Heizeinrichtung, welche das flache Kunststoffmaterial auf die zum Umformen zweckmäßige Tempe­ ratur plastifiziert, sofern nicht härtbares Material um­ geformt und im plastischen, noch nicht gehärteten Zustand dem Walzspalt zugeführt wird.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Umformen von ins­ besondere flachem Bandmaterial zu im Querschnitt profiliertem Bandmaterial, mit mindestens einem Paar im Querschnitt profilierter Walzen, die derart im wesentlichen parallel im Abstand neben- oder übereinander angeordnet sind, daß das Bandmaterial durch den von den Mantelflächen der Walzen gebilde­ ten Walzspalt hindurchtritt und dabei Erhebungen in der Mantelfläche der einen Walze Teile des Band­ materials in Ausnehmungen in der Mantelfläche der anderen Walze mindestens teilweise eindrücken, und mit einer Führungseinrichtung zum ausgerichteten Zu­ führen und bzw. oder Abführen des Bandmaterials zu bzw. von den Walzen sowie insbesondere mit einem Drehantrieb für die Walzen, wobei die Walzen jeweils aus einer Anzahl von ringförmigen Scheiben gebildet sind, die jeweils auf einem Dorn auswechselbar axial nebeneinander zusammengehalten sind und die jeweils die Erhebungen und Ausnehmungen bildende Profil­ scheiben und zylindrische Mantelflächen aufweisende Abstandsscheiben umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (4) und Ausnehmungen (24, 24′) jeweils an einer der Profilscheiben (2 a, 2 b, 2 b′, 22, 22 a, 22 b, 22 a′ , 22 b′) ausgebildet sind.