EP0611612B1 - Drückwalzmschine - Google Patents

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Publication number
EP0611612B1
EP0611612B1 EP94100538A EP94100538A EP0611612B1 EP 0611612 B1 EP0611612 B1 EP 0611612B1 EP 94100538 A EP94100538 A EP 94100538A EP 94100538 A EP94100538 A EP 94100538A EP 0611612 B1 EP0611612 B1 EP 0611612B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spindle
spinning
workpiece
tool
work
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94100538A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0611612A1 (de
Inventor
Helmut Wenzel
Karl-Heinz Köstermeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leifeld GmbH and Co
Original Assignee
Leifeld GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leifeld GmbH and Co filed Critical Leifeld GmbH and Co
Publication of EP0611612A1 publication Critical patent/EP0611612A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0611612B1 publication Critical patent/EP0611612B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers

Definitions

  • the invention relates to a press-rolling machine with a machine frame, with a spindle, with a pressing tool attached to an end face of the spindle, with an axially movable counter-holder aligned with the spindle for a workpiece placed on the pressing tool and with at least two rotatable pressing rollers which are guided in the machine frame are adjustable in the radial direction of the spindle, whereby the spindle can be moved together with the counterholder in the axial direction of the spindle relative to the machine frame and to the pressure rollers in order to carry out a pressure rolling process, whereby a workpiece scraper is provided, which can be freely guided on the machine frame parallel to the spindle by means of the latter is, and wherein the displacement path of the workpiece scraper in the return direction of the spindle is limited so that the displacement path of the workpiece scraper is less than the displacement path of the spindle.
  • a pressure rolling machine of the type mentioned is known from DD-A-121 281.
  • a fold holder is provided which lies on the free end of the finished workpiece and can also function as a workpiece scraper at the end of the press-rolling process.
  • the spindle is positioned in a rotationally fixed manner and that the spinning rollers rotate around the spindle in order to carry out a spinning-rolling process. This makes the mechanical outlay relatively high required for the holder, the drive and the position adjustment of the spinning rollers.
  • the main spindle is moved in the axial direction of the spindle while rotating about its longitudinal axis together with the pressing tool and workpiece blank and with its rotary drive and the counterholder until the forming process has taken place, i.e. until the workpiece blank is formed into the workpiece.
  • the spinning rollers do not have to perform any movement in the axial direction of the spindle or any movement in the circumferential direction of the spindle and are only moved outward again in the radial direction of the spindle at the end of the pressure rolling process.
  • the articulated and / or elastic mounting of the scraper fingers of the workpiece scraper ensures that, even with asymmetries and the resulting wave or tip formation at the free end of the workpiece, the scraper fingers in the contact area with the workpiece always attack the workpiece with largely the same force. This prevents canting of the workpiece when the pressing tool is pulled out and thus prevents damage to the workpiece and the pressing tool.
  • a corresponding articulation of the wiping fingers can, for example, thereby achieved that they are mounted like a seesaw; an elastic mounting can be realized, for example, by an elastomer intermediate layer on each wiping finger.
  • the rotary drive is connected to the spindle by transmission means which are arranged on the front end of the spindle, to which the spinning tool is also attached.
  • the rotary drive is formed by an electric motor and that the transmission means consist of two belt pulleys and a multiple or poly-V belt drive. With these means a simple but reliable drive of the spindle is achieved.
  • a workpiece ejector which can be moved axially relative to these two can be provided on the pressing and rolling machine according to the invention centrally in the spindle and in the pressing tool.
  • the pusher can be actuated by suitable actuating means, e.g. a hydraulically actuated piston-cylinder unit are moved so that the ejector pushes the workpiece from the pressing tool with its end face facing the workpiece. This pushing of the workpiece by the ejector can take place in addition to the removal of the workpiece by the workpiece scraper.
  • connection means for the centered attachment of additional tool parts or measuring devices on its front end lying on the end face of the pressing tool With the additional tool parts, a time-saving, modular structure of the spinning tool for adaptation to different workpieces to be produced on the spinning and rolling machine is possible.
  • the measuring devices With the measuring devices, the pressure rolling machine can be checked, for example, with regard to its setting and working accuracy and its wear, and on the basis of the test results readjusted and calibrated.
  • the additional tool part is preferably a workpiece centering insert, which ensures that the workpiece is exactly centered on the spinning tool, as a result of which the workpieces produced on the spinning roll machine obtain very good concentricity.
  • the measuring device it is preferably provided that it comprises a measuring head and a measuring sensor in the form of a finger or a disk, and that, in particular, courses of pressure roller contours relative to the pressure tool can be detected.
  • Such measuring heads are known per se from other applications, but can also be used in the press-rolling machine according to the invention for their testing and calibration, a suitable sensor then being used depending on the desired measuring purpose.
  • the measuring head can, for example, supply electrical measuring signals which vary depending on the degree of deformation or deflection of the sensor, such as occur in the event of concentricity inaccuracies of the pressure roller and / or the pressure tool. After evaluating these sensor signals, an appropriate adjustment of the spinning roll machine and its parts can then be carried out in order to again ensure precise calibration and thus high product quality.
  • the exemplary embodiment of the press-rolling machine 1 shown here has a machine frame 10 as the supporting part.
  • a first guide 12 is built, on which a spindle slide 23 in the direction of the arrow 29 is guided.
  • a slide drive unit 24 is provided within the guide 12 and below the spindle slide 23 for actuating the spindle slide 23.
  • a spindle 2 is mounted on the spindle slide 23 and can be driven in rotation about a central axis of rotation 20.
  • a rotary drive 3 which is arranged above the spindle 2 and which consists of an electric motor 3 ′ with a pulley 32 arranged on its axis of rotation 30 and a second pulley 22 arranged near the right end 21 of the spindle 2, is used to generate the rotary movement of the spindle 2 and a belt drive 33 guided over the two pulleys 22 and 32 from here a total of three individual belts, for example V-belt or poly-V belt.
  • the electric motor 3 ' is arranged on a motor mount 34 which is arranged with the spindle 2 on the spindle slide 23 and can be moved together with the latter in the direction of the movement arrow 29.
  • an exchangeable pressing tool 4 is attached by means of a flange 42, which here has the shape of a cylinder which is rotationally symmetrical with respect to the spindle axis of rotation 20.
  • a hydraulically actuated piston-cylinder unit 54 is provided within the spindle 2, by means of which the workpiece ejector 5 can be moved in the direction of the arrow 59 in the axial direction of the spindle.
  • the ejector 5 is formed with connecting means 51, here with an undercut, T-shaped groove, which are used to attach additional tool parts or other devices, in particular measuring devices.
  • a conical opening with an inner cone 44 is provided on the free front side 41 of the pressing tool 4, which serves to center the additional tool parts or measuring devices mentioned.
  • a second guide 18 is arranged on the machine frame 10, on which a second carriage 83 can be moved in the direction of the spindle in the axial direction of the spindle 89.
  • a workpiece stripper 8 which consists of an annular support part 84 screwed to the carriage 83 with a central opening 87 and two stripper fingers 85, 85 '.
  • An elastomer layer 86, 86 ' is provided between the carrier part 84 and each wiper finger 85, 85', which ensures a certain relative mobility of the wiper fingers 85, 85 'relative to one another and to the carrier part 84.
  • the carriage 83 does not need its own drive for the displacement; it is simply shifted passively here. In the direction of movement to the left, the displacement path of the carriage 83 is limited by a stop 88 attached to the guide 18. Depending on the purpose and conditions of use of the press-rolling machine 1, the stop 88 can be fixed at a suitable point on the guide 18.
  • a part 10 'of the machine frame 10 extends upwards.
  • a counter-holder 6 and two pressure rollers are held, only one pressure roller 7 being visible in the drawing.
  • the counter-holder 6 consists of an essentially cylindrical body which is rotatably mounted in a guide 63 and can be displaced in the axial direction of the spindle in the direction of the movement arrow 69.
  • the central axis of the counter-holder 6 is aligned with the central axis 20 of the spindle 2 and the pressing tool 4.
  • the counter-holder 6 is formed with an end face 61, the end face of which runs parallel and concentrically to the end face 41 of the pressing tool 4.
  • the counter holder 6 is equipped with a suitable actuating device 64, e.g. a hydraulic piston-cylinder unit.
  • one of the two pressure rollers 7 is finally visible, which is rotatable about an axis of rotation 70 and which can be moved in the direction of the arrow 79 by means of a suitable guide and actuation device 73.
  • the direction of movement 79 extends in a direction perpendicular to the axis of rotation 20 of the spindle 2, ie in the spindle radial direction.
  • the spinning roller 7 in this spinning and rolling machine 1 also has movability in the axial direction of the spindle.
  • the second pressure roller is of identical design and is arranged offset by 180 ° about the spindle axis 20 in relation to the first pressure roller 7.
  • Three pressure rollers 7 can also be provided, which are then preferably arranged symmetrically at 120 ° intervals around the pressure tool 4.
  • a workpiece blank is first guided in the spindle radial direction in front of the end face of the counter-holder 61.
  • the spindle 2 is moved to the right in the spindle axial direction, the pressing tool 4 passing through the opening 87 in the workpiece scraper 8 until the end face 41 of the pressing tool 4 comes into contact with the workpiece blank.
  • the counter holder 6 is moved to the left until the workpiece blank is firmly clamped between the end faces 41, 61 of the pressing tool 4 and counter holder 6.
  • the workpiece stripper 8 lies with its stripping fingers 85, 85 'to the left of the workpiece blank.
  • the pressure rollers 7 are fed in the radial direction of the spindle and then the spindle 2 is moved to the right together with its rotary drive 3 and the pressure tool 4 as well as the workpiece blank and the counterholder 6 until the pressure rolling process has ended.
  • the feed movement is carried out correspondingly far, the slide 83 being passively moved to the right with the workpiece scraper 8 if required.
  • the pressure rollers 7 are moved back again and the spindle 2 is moved to the left, the workpiece still on the pressure tool 4 taking the workpiece scraper 8 to the left until the carriage 83 hits the stop 88 with its slide 83.
  • FIGS. 2a to 2f show various essential work steps in the forming process.
  • the right end of the spindle 2 is shown with the pressing tool 4, which can be rotated about the axis of rotation 20.
  • all of FIGS. 2a to 2f show a workpiece 9, the end of the counter holder 6 and the one of two pressure rollers 7, each in a sectional view.
  • the part of the workpiece scraper 8 coming into contact with the workpiece 9 is shown.
  • the pressing tool 4 and the counter holder 6 are spaced apart from one another, so that the blank of the workpiece 9 can be fed in the radial direction of the spindle.
  • the pressure rollers 7 are still out of engagement with the workpiece 9 here.
  • the workpiece scraper 8 surrounds the pressure tool 4, likewise without being in contact with the workpiece 9.
  • the pressure-rolling machine moves to the right by the displacement path L 1 by moving the spindle 2 with the pressure tool 4.
  • the right end of the pressing tool 4 is brought into contact with the workpiece 9, whereby this is firmly clamped between the pressing tool 4 and the counter-holder 6.
  • the spindle 2 is moved to the right by a further displacement path L 2 , as shown in FIG. 2c, as a result of which the pressure rollers 7 come into engagement with the peripheral region of the workpiece 9.
  • the counterholder 6 is now moved to the right together with the spindle 2, the clamping of the workpiece 9 being retained.
  • the workpiece scraper 8 also surrounds the pressing tool 4 in the part not occupied by the workpiece 9, the workpiece scraper 8 having previously maintained its position.
  • the spindle 2 is first moved back by a displacement path L 4 , ie moved to the left in FIG. 2e, the workpiece stripper 8 coming into contact with the left end edge 93 of the workpiece 9.
  • the workpiece stripper 8 can follow the return movement of the spindle 2 by a certain displacement path 1 until the workpiece stripper 8, as explained with reference to FIG. 1, runs against the associated stop 88.
  • the workpiece scraper 8 and the workpiece 9 can no longer follow the spindle 2, which moves further to the left by the displacement path L 5 , as shown in FIG. 2f.
  • the pressing tool 4 is thus pulled out of the workpiece 9, as the transition from FIG. 2e to FIG. 2f shows.
  • the cycle time for forming a workpiece can be greatly reduced because it is not necessary to move the workpiece blank and the workpiece in the axial direction of the spindle when placing or removing it.
  • Figure 3 of the drawing shows the free end of the pressing tool 4 in longitudinal section in an enlarged view, the right end of the workpiece ejector 5 being visible in the center of the pressing tool 4.
  • the workpiece ejector 5, like the pressing tool 4, is arranged concentrically to the axis of rotation 20 of the spindle.
  • the workpiece ejector 5 can be moved in the axial direction in the direction of the movement arrow 59.
  • the connecting means 51 can be seen, which are designed in the form of an undercut, T-shaped groove which runs through the ejector 5 in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
  • an additional tool part 40 is connected to the pressing tool 4 at its front end 41.
  • this additional tool part 40 is a workpiece centering insert, which, with its central part projecting beyond the end face 41 of the pressing tool 4, engages in a correspondingly dimensioned opening in the workpiece and thus centers the latter on the pressing tool 4.
  • an inner cone 44 is provided on the pressing tool 4 and an outer cone 44 ′ on the additional tool part 40.
  • the additional tool part 40 By means of a head bolt 43 arranged between the end of the ejector 5 and the additional tool part 40, the additional tool part 40 with its outer cone 44 'is drawn into the inner cone 44 of the pressing tool 4 and thereby clamped in a precisely centered manner.
  • FIG. 4 of the drawing shows an example of the attachment of a measuring device 40 ′ to the pressing tool 4 instead of the additional tool part 40 described previously with reference to FIG. 3.
  • the pressing tool 4 is here unchanged compared to the pressing tool described in FIG. 3; here too the ejector 5 is located concentrically in the interior of the pressing tool 4 and can be moved back and forth in the direction of the movement arrow 59.
  • the front end 41 of the pressing tool 4 is also formed with an inner cone 44, which is used for the central clamping of the measuring device 40 '.
  • this has a correspondingly shaped outer cone 44 ', which is again pulled firmly into the inner cone 44 by means of a head bolt 43.
  • the measuring device has a measuring head 45, on the outer, i.e. in Figure 4 right end a sensor in the form of a measuring disc 46 is arranged.
  • the contour of the pressure roller 7 can preferably be scanned by means of this measuring disc 46 in order to be able to carry out an adjustment and calibration of the pressure rolling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drückwalzmaschine mit einem Maschinenrahmen, mit einer Spindel, mit einem an einem Stirnende der Spindel angebrachten Drückwerkzeug, mit einem mit der Spindel fluchtenden axial verfahrbaren Gegenhalter für ein auf das Drückwerkzeug aufgesetztes Werkstück und mit mindestens zwei drehbaren Drückrollen, die im Maschinenrahmen geführt in Spindel-Radialrichtung zustellbar sind, wobei zur Durchführung eines Drückwalzvorganges die Spindel zusammen mit dem Gegenhalter in Spindel-Axialrichtung relativ zum Maschinenrahmen und zu den Drückrollen verfahrbar ist, wobei ein Werkstückabstreifer vorgesehen ist, der an dem Maschinenrahmen geführt parallel zur Spindel mittels dieser frei verschiebbar ist, und wobei der Verschiebungsweg des Werkstückabstreifers in Rückführungsrichtung der Spindel so begrenzt ist, daß der Verschiebungsweg des Werkstückabstreifers geringer ist als der Verschiebungsweg der Spindel.
  • Eine Drückwalzmaschine der genannten Art ist aus DD-A-121 281 bekannt. Bei dieser bekannten Drückwalzmaschine ist ein Faltenhalter vorgesehen, der am freien Stirnende des fertiggestellten Werkstücks liegt und auch als Werkstückabstreifer am Ende des Drückwalzvorganges funktionieren kann. Weiterhin ist bei dieser bekannten Drückwalzmaschine vorgesehen, daß die Spindel verdrehfest positioniert ist und daß die Drückrollen zur Durchführung eines Drückwalzvorganges um die Spindel rotieren. Dies macht einen relativ hohen mechanischen Aufwand für die Halterung, den Antrieb und die Positionsverstellung der Drückrollen erforderlich. Außerdem besteht bei dieser bekannten Drückwalzmaschine die Gefahr, daß es relativ leicht zu einem Verkanten des fertiggestellten Werkstücks auf dem Drückwerkzeug kommt, wenn es mittels des Werkstückabstreifers vom Drückwerkzeug getrennt werden soll. Ein solches Verkanten tritt immer dann auf, wenn das Werkstück Asymmetrien an seinem freien Stirnende aufweist, die z.B. infolge von Materialdickenschwankungen und dadurch hervorgerufenen Zipfelbildungen auftreten können.
  • Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Drückwalzmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei vergleichsweise einfacher mechanischer Konstruktion das Abnehmen der fertig umgeformten Werkstücks vom Drückwerkzeug zuverlässig, einfach und in kurzer Zeit durchführbar ist, wobei eine hohe Produktqualität sichergestellt werden soll.
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Drückwalzmaschine der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,
    • daß die Spindel mittels eines Drehantriebes drehbar ist,
    • daß zur Durchführung eines Drückwalzvorganges zusammen mit der Spindel ihr Drehantrieb in Spindel-Axialrichtung verfahrbar ist,
    • daß der Werkstückabstreifer gabelförmig mit wenigstens zwei Abstreiffingern ausgebildet ist und
    • daß die Abstreiffinger eine gelenkige und/oder elastische Lagerung zum Ausgleich von Asymmetrien zwischen den jeweiligen Kontaktbereichen von Werkstück und Abstreiffingern aufweisen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine wird während des Drückwalzvorganges, für den die Drückrollen durch Zustellen in Spindel-Radialrichtung in Eingriff mit dem Umfang des Werkstückrohlings gebracht werden, die Hauptspindel unter Drehung um ihre Längsachse zusammen mit dem Drückwerkzeug und Werkstückrohling und mit ihrem Drehantrieb und dem Gegenhalter in Spindel-Axialrichtung vorgefahren, bis der Umformvorgang erfolgt ist, d.h. bis der Werkstückrohling zum Werkstück umgeformt ist. Die Drückrollen brauchen dabei keine Bewegung in Spindel-Axialrichtung und auch keine Bewegung in Spindel-Umfangsrichtung auszuführen und werden am Ende des Drückwalzvorganges nur in Spindel-Radialrichtung wieder nach außen bewegt. Üblicherweise sind zwei oder drei Drückrollen gleichmäßig über den Spindelumfang verteilt angeordnet. Nach dem Umformvorgang wird die Spindel mit ihrem Drehantrieb zusammen wieder zurückgefahren, wobei nun der Gegenhalter nicht mit zurückfährt. Durch die Begrenzung des Verschiebungsweges des Werkstückabstreifers wird erreicht, daß nach einer Teilstrecke der Rückführungsbewegung der Spindel der Werkstückabstreifer dieser Bewegung nicht mehr folgen kann. Von diesem Moment an wird das Werkstück nun seinerseits von dem Werkstückabstreifer daran gehindert, der Rückführungsbewegung der Spindel und des damit verbundenen Drückwerzeuges zu folgen. Dabei wird das Drückwerkzeug aus dem Werkstück herausgezogen, bis das Werkstück frei ist. Der Werkstückabstreifer benötigt für seine Funktion keine eigenen Antriebsmittel. Die gelenkige und/oder elastische Lagerung der Abstreiffinger des Werkstückabstreifers stellt sicher, daß auch bei Asymmetrien und dadurch hervorgerufenen Wellen- oder Zipfelbildungen am freien Ende des Werkstücks die Abstreiffinger im Kontaktbereich mit dem Werkstück immer mit weitestgehend untereinander gleicher Kraft an dem Werkstück angreifen. Hierdurch werden Verkantungen des Werkstücks beim Herausziehen des Drückwerkzeuges verhindert und damit Beschädigungen des Werkstücks und des Drückwerkzeuges ausgeschlossen. Eine entsprechende Gelenkigkeit der Abstreiffinger kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß sie nach Art einer Wippe gelagert sind; eine elastische Lagerung kann z.B. durch je eine Elastomer-Zwischenlage an jedem Abstreiffinger verwirklicht werden.
  • Weiterhin ist bei der Drückwalzmaschine gemäß einer Weiterbildung des Erfindung vorgesehen, daß der Drehantrieb mit der Spindel durch Übertragungsmittel verbunden ist, die an dem Stirnende der Spindel angeordnet sind, an dem auch das Drückwerkzeug angebracht ist. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß die Antriebskraft für die Durchführung des Drückwalzvorganges sehr nahe an dem Drückwerkzeug zur Spindel übertragen wird. Dies vereinfacht die Lagerung der Spindel und ermöglicht die Verwendung einer schwächer dimensionierten Spindel, weil diese keine hohen Drehmomente über große Längen übertragen muß, wie dies bei einem Spindelantrieb an dem dem Drückwerkzeug abgewandten Ende der Spindel der Fall wäre.
  • Hinsichtlich des Antriebes der Spindel ist bevorzugt vorgesehen, daß der Drehantrieb durch einen Elektromotor gebildet ist und daß die Übertragungsmittel aus zwei Riemenscheiben und einem Mehrfach- oder Poly-V-Riementrieb bestehen. Mit diesen Mitteln wird ein einfacher, aber zuverlässiger Antrieb der Spindel erreicht.
  • Um das Abnehmen des fertig umgeformten Werkstücks vom Drückwerkzeug zu unterstützen, kann an der Drückwalzmaschine gemäß Erfindung zentral in der Spindel und im Drückwerkzeug ein relativ zu diesen beiden axial verfahrbarer Werkstückausstoßer vorgesehen sein. Zum Abnehmen des Werkstücks vom Drückwerkzeug kann der Ausstoßer durch geeignete Betätigungsmittel, z.B. eine hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit, so verschoben werden, daß der Ausstoßer mit seiner dem Werkstück zugewandten Stirnseite das Werkstück von dem Drückwerkzeug schiebt. Dieses Abschieben des Werkstücks durch den Ausstoßer kann ergänzend zum Abnehmen des Werkstücks durch den Werkstückabstreifer erfolgen.
  • Um den Werkstückausstoßer auch für weitere Anwendungen nutzen zu können, ist vorgesehen, daß dieser an seinem an der Stirnseite des Drückwerkzeuges liegenden Stirnende Verbindungsmittel zur zentrierten Anbringung von zusätzlichen Werkzeugteilen oder Meßeinrichtungen aufweist. Mit den zusätzlichen Werkzeugteilen ist ein zeitsparender modulartiger Aufbau des Drückwerkzeuges zur Anpassung an unterschiedliche auf der Drückwalzmaschine herzustellende Werkstücke möglich. Mit den Meßeinrichtungen kann die Drückwalzmaschine z.B. hinsichtlich ihrer Einstellungs- und Arbeitsgenauigkeit und ihres Verschleißes überprüft und anhand der Prüfungsergebnisse neu justiert und kalibriert werden.
  • Der zusätzliche Werkzeugteil ist bevorzugt ein Werkstück-Zentriereinsatz, der für einen genau zentrischen Sitz des Werkstücks auf dem Drückwerkzeug sorgt, wodurch die auf der Drückwalzmaschine gefertigten Werkstücke sehr gute Rundlaufeigenschaften erhalten.
  • Hinsichtlich der Meßeinrichtung ist bevorzugt vorgesehen, daß diese einen Meßkopf und einen Meßfühler in Form eines Fingers oder einer Scheibe umfaßt und daß damit insbesondere Verläufe von Drückrollenkonturen relativ zum Drückwerkzeug erfaßbar sind. Derartige Meßköpfe sind für sich aus anderen Anwendungen bekannt, können aber auch bei der erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine für deren Prüfung und Kalibrierung genutzt werden, wobei dann je nach dem gewünschten Meßzweck ein geeigneter Meßfühler verwendet wird. Der Meßkopf kann beispielsweise elektrische Meßsignale liefern, die in Abhängigkeit von dem Maß einer Verformung oder Auslenkung des Meßfühlers variieren, wie sie bei Rundlaufungenauigkeiten der Drückrolle und/oder des Drückwerkzeuges auftreten. Nach Auswertung dieser Meßfühler-Signale kann dann eine entsprechende Justierung der Drückwalzmaschine und ihrer Teile erfolgen, um wieder eine genaue Kalibrierung und damit eine hohe Produktqualität sicherzustellen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:
    • Figur 1
    eine Drückwalzmaschine in Seitenansicht in schematischer Darstellung, teils im Schnitt,
    Figur 2a bis 2f
    einen typischen Arbeitsverlauf der Drückwalzmaschine anhand mehrerer Arbeitsschritte,
    Figur 3
    ein Drückwerkzeug als Teil der Drückwalzmaschine in einer abschnittsweisen Schnittdarstellung und
    Figur 4
    das Drückwerkzeug aus Figur 3 mit einer angebauten Meßeinrichtung.
  • Wie die Figur 1 der Zeichnung zeigt, besitzt das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Drückwalzmaschine 1 als tragenden Teil einen Maschinenrahmen 10. Auf dem in Figur 1 linken Teil des Maschinenrahmens 10 ist eine erste Führung 12 aufgebaut, auf welcher ein Spindelschlitten 23 in Richtung des Bewegungspfeiles 29 verfahrbar geführt ist. Für die Betätigung des Spindelschlittens 23 ist eine Schlittenantriebseinheit 24 innerhalb der Führung 12 und unterhalb des Spindelschlittens 23 vorgesehen. Auf dem Spindelschlitten 23 ist eine Spindel 2 gelagert, die um eine zentrische Drehachse 20 drehantreibbar ist.
  • Zur Erzeugung der Drehbewegung der Spindel 2 dient ein Drehantrieb 3, der oberhalb der Spindel 2 angeordnet ist und der aus einem Elektromotor 3' mit einer auf dessen Drehachse 30 angeordneten Riemenscheibe 32, aus einer nahe dem rechten Stirnende 21 der Spindel 2 angeordneten zweiten Riemenscheibe 22 sowie einem über die beiden Riemenscheiben 22 und 32 geführten Riementrieb 33 aus hier insgesamt drei einzelnen Riemen, z.B. Keilriemen oder Poly-V-Riemen besteht. Der Elektromotor 3' ist auf einem Motorträger 34 angeordnet, der mit der Spindel 2 auf dem Spindelschlitten 23 angeordnet ist und zusammen mit diesen in Richtung des Bewegungspfeiles 29 verfahrbar ist.
  • An dem in Figur 1 rechten Stirnende 21 der Spindel 2 ist mittels eines Flansches 42 ein auswechselbares Drückwerkzeug 4 angebracht, das hier die Form eines zur Spindeldrehachse 20 rotationssymmetrischen Zylinders hat.
  • Im Inneren des Drückwerkzeuges 4 ist zentrisch und koaxial ein Werkstück-Ausstoßer 5 geführt, der sich bis in die Spindel 2 erstreckt. Innerhalb der Spindel 2 ist eine hydraulisch betätigbare Kolben-Zylinder-Einheit 54 vorgesehen, mittels welcher der Werkstück-Ausstoßer 5 im Sinne des Bewegungspfeiles 59 in Spindel-Axialrichtung bewegbar ist. An seinem freien, d.h. in Figur 1 rechten Ende ist der Ausstoßer 5 mit Verbindungsmitteln 51 ausgebildet, hier mit einer hinterschnittenen, T-förmigen Nut, die zur Anbringung von zusätzlichen Werkzeugteilen oder anderen Einrichtungen, insbesondere Meßeinrichtungen, dienen. An der freien, in Figur 1 rechten Stirnseite 41 des Drückwerkzeuges 4 ist eine konische Öffnung mit einem Innenkonus 44 angebracht, die zur Zentrierung der erwähnten zusätzlichen Werkzeugteile oder Meßeinrichtungen dient.
  • Rechts neben der schon beschriebenen Führung 12 ist auf dem Maschinenrahmen 10 eine zweite Führung 18 angeordnet, auf welcher ein zweiter Schlitten 83 im Sinne des Bewegungspfeiles 89 in Spindel-Axialrichtung verfahrbar ist. Auf dem Schlitten 83 ist ein Werkstückabstreifer 8 angebracht, der aus einem mit dem Schlitten 83 verschraubten ringförmigen Trägerteil 84 mit einer zentralen Öffnung 87 und aus zwei Abstreiffingern 85, 85' besteht. Zwischen dem Trägerteil 84 und jedem Abstreiffinger 85, 85' ist eine Elastomer-Lage 86, 86' vorgesehen, die für eine gewisse relative Beweglichkeit der Abstreiffinger 85, 85' zueinander und zu dem Trägerteil 84 sorgen. Einen eigenen Antrieb für die Verschiebung benötigt der Schlitten 83 nicht; er wird hier einfach passiv verschoben. In Bewegungsrichtung nach links hin wird der Verschiebungsweg des Schlittens 83 durch einen auf der Führung 18 angebrachten Anschlag 88 begrenzt. Je nach Einsatzzweck und Einsatzbedingungen der Drückwalzmaschine 1 kann der Anschlag 88 an einer geeigneten Stelle auf der Führung 18 fixiert werden.
  • Am äußeren rechten Ende der Drückwalzmaschine 1 erstreckt sich ein Teil 10' des Maschinenrahmens 10 nach oben hin. An diesem Teil 10' des Maschinenrahmens 10 sind ein Gegenhalter 6 und zwei Drückrollen gehaltert, wobei in der Zeichnung nur die eine Drückrolle 7 sichtbar ist.
  • Der Gegenhalter 6 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper, der in einer Führung 63 drehbar gelagert und im Sinne des Bewegungspfeiles 69 in Spindel-Axialrichtung verschiebbar ist. Die Mittelachse des Gegenhalters 6 fluchtet dabei mit der Mittelachse 20 der Spindel 2 und des Drückwerkzeuges 4. An seinem in Figur 1 linken Ende ist der Gegenhalter 6 mit einem Stirnende 61 ausgebildet, wobei dessen Stirnfläche parallel und konzentrisch zur Stirnfläche 41 des Drückwerkzeuges 4 verläuft. Zur Erzeugung der Verschiebungsbewegung in Richtung des Bewegungspfeiles 69 ist der Gegenhalter 6 mit einer geeigneten Betätigungseinrichtung 64, z.B. eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, versehen.
  • Im rechten oberen Teil der Drückwalzmaschine gemäß Figur 1 ist schließlich die eine der zwei Drückrollen 7 sichtbar, die um eine Drehachse 70 drehbar ist und die mittels einer geeigneten Führungs- und Betätigungseinrichtung 73 in Richtung des Bewegungspfeiles 79 verfahrbar ist. Die Bewegungsrichtung 79 verläuft dabei in einer Richtung senkrecht zur Drehachse 20 der Spindel 2, d.h. in Spindel-Radialrichtung. Eine verfahrbarkeit in Spindel-Axialrichtung weist die Drückrolle 7 bei dieser Drückwalzmaschine 1 auch auf. Die zweite Drückrolle ist identisch ausgebildet und um 180° um die Spindelachse 20 versetzt zur ersten Drückrolle 7 angeordnet. Es können auch drei Drückrollen 7 vorgesehen werden, die dann vorzugsweise symmetrisch um je 120° beabstandet um das Drückwerkzeug 4 herum angeordnet sind.
  • Zur Herstellung eines Werkstücks auf dieser Drückwalzmaschine 1 wird zunächst ein Werkstückrohling in Spindel-Radialrichtung vor die Stirnseite des Gegenhalters 61 geführt. Hieran anschließend wird die Spindel 2 in Spindel-Axialrichtung nach rechts vorgefahren, wobei das Drückwerkzeug 4 durch die Öffnung 87 des Werkstück-Abstreifers 8 hindurchfährt, bis die Stirnseite 41 des Drückwerzeuges 4 in Anlage an den Werkstückrohling gelangt. Gleichzeitig wird der Gegenhalter 6 nach links verfahren, bis der Werkstückrohling fest zwischen den Stirnseiten 41, 61 von Drückwerkzeug 4 und Gegenhalter 6 eingespannt ist. Der Werkstück-Abstreifer 8 liegt dabei mit seinen Abstreiffingern 85, 85' links von dem Werkstückrohling. Zur Durchführung des Drückwalzvorganges werden die Drückrollen 7 in Spindel-Radialrichtung zugestellt und dann die Spindel 2 zusammen mit ihrem Drehantrieb 3 und dem Drückwerkzeug 4 sowie dem Werkstückrohling und dem Gegenhalter 6 nach rechts vorgefahren, bis der Drückwalzvorgang beendet ist. Je nach der Länge des durch den Drückwalzvorgang hergestellten Werkstücks wird die Vorschubbewegung entsprechend weit ausgeführt, wobei bei Bedarf der Schlitten 83 mit dem Werkstück-Abstreifer 8 passiv mit nach rechts bewegt wird. Am Ende des Drückwalzvorganges werden die Drückrollen 7 wieder zurückgefahren und die Spindel 2 wird nach links verfahren, wobei das noch auf dem Drückwerkzeug 4 befindliche Werkstück den Werkstück-Abstreifer 8 mit nach links nimmt, bis dieser mit seinem Schlitten 83 auf den Anschlag 88 aufläuft. Von nun an können das Werkstück und der Schlitten 83 des Werkstück-Abstreifers 8 der weiteren Rückzugsbewegung der Spindel 2 nicht mehr folgen, wodurch das Drückwerkzeug 4 nun aus dem stillstehenden Werkstück herausgezogen wird. Sobald das Werkstück frei ist, kann es wieder in Spindel-Radialrichtung abgeführt werden.
  • Ein Ablaufbeispiel eines Drückwalzvorganges wird im folgenden im Detail anhand der Figuren 2a bis 2f erläutert, die verschiedene wesentliche Arbeitsschritte bei der Umformung zeigen. In allen Figuren 2a bis 2f ist das rechte Ende der Spindel 2 mit dem Drückwerkzeug 4 dargestellt, die um die Drehachse 20 drehbar sind. Außerdem zeigen alle Figuren 2a bis 2f ein Werkstück 9, das Ende des Gegenhalters 6 und die eine von zwei Drückrollen 7, jeweils in Schnittdarstellung. Außerdem ist der mit dem Werkstück 9 in Kontakt tretende Teil des Werkstück-Abstreifers 8 dargestellt.
  • In dem Maschinenzustand gemäß Figur 2a sind das Drückwerkzeug 4 und der Gegenhalter 6 voneinander beabstandet, so daß in Spindel-Radialrichtung der Rohling des Werkstücks 9 zugeführt werden kann. Die Drückrollen 7 stehen hier noch außer Eingriff mit dem Werkstück 9. Der Werkstück-Abstreifer 8 umgibt das Drückwerkzeug 4, ebenfalls ohne in Kontakt mit dem Werkstück 9 zu stehen. Von dem Zustand gemäß Figur 2a zu dem Zustand gemäß Figur 2b gelangt die Drückwalzmaschine durch Verfahren der Spindel 2 mit dem Drückwerkzeug 4 nach rechts um den Verschiebungsweg L1. Hierdurch wird das rechte Ende des Drückwerkzeuges 4 in Anlage an das Werkstück 9 gebracht, wodurch dieses fest zwischen dem Drückwerkzeug 4 und dem Gegenhalter 6 eingespannt wird.
  • Zur Durchführung des Umformens des Werkstücks 9 durch den Drückwalzvorgang wird gemäß Figur 2c die Spindel 2 um einen weiteren Verschiebungsweg L2 nach rechts verfahren, wodurch die Drückrollen 7 in Eingriff mit dem Umfangsbereich des Werkstückes 9 gelangt. Der Gegenhalter 6 wird nun zusammen mit der Spindel 2 nach rechts bewegt, wobei die Klemmung des Werkstücks 9 erhalten bleibt. Der Werkstück-Abstreifer 8 umgibt weiterhin das Drückwerkzeug 4 in dem nicht von dem Werkstück 9 belegten Teil, wobei der Werkstück-Abstreifer 8 bisher seine Stellung beibehalten hat.
  • Nach einem weiteren Vorschieben der Spindel 2 um einen Verschiebungsweg L3 nach rechts ist der Drückwalzvorgang abgeschlossen, nach welchem die Drückrollen 7 in Spindel-Radialrichtung nach außen zurückgefahren werden. Der Werkstückabstreifer 8 ist inzwischen in Anlage an die Stirnseite der Spindel 2 gelangt und ist von dieser um einen Teil des Verschiebungsweges mit nach rechts bewegt worden.
  • Um das nun fertig umgeformte Werkstück 9 von dem Drückwerkzeug 4 zu trennen, wird die Spindel 2 zunächst um einen Verschiebungsweg L4 zurückgefahren, d.h. in Figur 2e nach links bewegt, wobei der Werkstückabstreifer 8 in Anlage an den linken Stirnrand 93 des Werkstückes 9 gelangt. Um einen gewissen Verschiebungsweg 1 kann der Werkstück-Abstreifer 8 der Rückführungsbewegung der Spindel 2 folgen, bis der Werkstück-Abstreifer 8, wie anhand von Figur 1 erläutert, an den zugehörigen Anschlag 88 läuft. Von nun an können der Werkstück-Abstreifer 8 und das Werkstück 9 der sich weiter um den Verschiebungsweg L5 nach links bewegenden Spindel 2, wie in Figur 2f gezeigt, nicht mehr folgen. Das Drückwerkzeug 4 wird also, wie der Übergang von Figur 2e zu Figur 2f zeigt, aus dem Werkstück 9 herausgezogen. Gleichzeitig wird dabei die Rückbewegung des Gegenhalters 6 nach links begrenzt, und zwar so, daß der Gegenhalter 6 wieder seine Position gemäß Figur 2a erreicht. Der Abstand zwischen dem Gegenhalter 6 und der Stirnseite des Drückwerkzeuges 4 ist in dem in Figur 2f gezeigten Zustand der Drückwalzmaschine so groß, daß das fertig umgeformte, nun längere Werkstück 9 trotzdem problemlos in Spindel-Radialrichtung entfernt werden kann. Es kann nun wieder ein neuer Werkstückrohling zugeführt werden und der Arbeitsablauf wiederholt werden.
  • Aufgrund der rein in Spindel-Radialrichtung durchführbaren Zuführung des Werkstückrohlings und Abführung des fertig umgeformten Werkstücks kann die Taktzeit für die Umformung eines Werkstücks stark reduziert werden, weil ein Bewegen des Werkstückrohlings und des Werkstücks in Spindel-Axialrichtung weder beim Aufsetzen noch beim Abnehmen erforderlich ist.
  • Figur 3 der Zeichnung zeigt das freie Ende des Drückwerkzeuges 4 im Längsschnitt in vergrößerter Darstellung, wobeim im Zentrum des Drückwerkzeuges 4 das rechte Ende des Werkstück-Ausstoßers 5 sichtbar ist. Der Werkstück-Ausstoßer 5 ist, ebenso wie das Drückwerkzeug 4, konzentrisch zur Drehachse 20 der Spindel angeordnet. Außerdem ist, wie schon in Figur 1 erläutert, der Werkstück-Ausstoßer 5 in Axialrichtung im Sinne des Bewegungspfeiles 59 bewegbar. Am rechten Ende des Ausstoßers 5 sind die Verbindungsmittel 51 erkennbar, die in Form einer hinterschnittenen, T-förmigen Nut ausgebildet sind, welche in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene durch den Ausstoßer 5 verläuft.
  • Mit Hilfe der Verbindungsmittel 51 des Ausstoßers 5 ist ein zusätzlicher Werkzeugteil 40 mit dem Drückwerkzeug 4 an dessen Stirnende 41 verbunden. Dieser zusätzliche Werkzeugteil 40 ist im dargestellten Beispiel gemäß Figur 3 ein Werkstück-Zentriereinsatz, der mit seinem zentralen, über die Stirnfläche 41 des Drückwerkzeuges 4 vorragenden Teil in eine entsprechend dimensionierte Durchbrechung des Werkstücks greift und letzteres so auf dem Drückwerkzeug 4 zentriert. Um den zusätzlichen Werkzeugteil 40 gegenüber dem Drückwerkzeug 4 genau zu zentrieren, ist an dem Drückwerkzeug 4 ein Innenkonus 44 und an dem zusätzlichen Werkzeugteil 40 ein Außenkonus 44' vorgesehen. Mittels eines zwischen dem Ende des Ausstoßers 5 und dem zusätzlichen Werkzeugteil 40 angeordneten Kopfbolzens 43 wird der zusätzliche Werkzeugteil 40 mit seinem Außenkonus 44' in den Innenkonus 44 des Drückwerkzeuges 4 gezogen und dadurch genau zentriert verspannt.
  • Figur 4 der Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Anbringung einer Meßeinrichtung 40' an dem Drückwerkzeug 4 anstelle des zuvor anhand von Figur 3 beschriebenen zusätzlichen Werkzeugteils 40. Das Drückwerkzeug 4 ist hier gegenüber dem in Figur 3 beschriebenen Drückwerkzeug unverändert; auch hier befindet sich konzentrisch im Inneren des Drückwerkzeuges 4 der Ausstoßer 5, der in Richtung des Bewegungspfeiles 59 hin- und herbewegbar ist. Auch das Stirnende 41 des Drückwerkzeuges 4 ist mit einem Innenkonus 44 ausgebildet, der zur zentrischen Einspannung der Meßeinrichtung 40' dient. Diese besitzt hierzu einen entsprechend geformten Außenkonus 44', der wieder mittels eines Kopfbolzens 43 fest in den Innenkonus 44 gezogen wird. Weiter besitzt die Meßeinrichtung einen Meßkopf 45, an dessen äußerem, d.h. in Figur 4 rechten Ende ein Meßfühler in Form einer Meßscheibe 46 angeordnet ist. Mittels dieser Meßscheibe 46 ist vorzugsweise die Kontur der Drückrolle 7 abtastbar, um eine Justierung und Kalibrierung der Drückwalzmaschine vornehmen zu können

Claims (7)

  1. Drückwalzmaschine (1) mit einem Maschinenrahmen (10), mit einer Spindel (2), mit einem an einem Stirnende (21) der Spindel (2) angebrachten Drückwerkzeug (4), mit einem mit der Spindel (2) fluchtenden axial verfahrbaren Gegenhalter (6) für ein auf das Drückwerkzeug (4) aufgesetztes Werkstück (9) und mit mindestens zwei drehbaren Drückrollen (7), die im Maschinenrahmen (10) geführt in Spindel-Radialrichtung (79) zustellbar sind, wobei zur Durchführung eines Drückwalzvorganges die Spindel (2) zusammen mit dem Gegenhalter (6) in Spindel-Axialrichtung relativ zum Maschinenrahmen (10) und zu den Drückrollen (7) verfahrbar ist, wobei ein Werkstückabstreifer (8) vorgesehen ist, der an dem Maschinenrahmen (10) geführt parallel zur Spindel (2) mittels dieser frei verschiebbar ist, und wobei der Verschiebungsweg (1) des Werkstückabstreifers (8) in Rückführungsrichtung der Spindel (2) so begrenzt ist, daß der Verschiebungsweg (1) des Werkstückabstreifers (8) geringer ist als der Verschiebungsweg (L) der Spindel (2),
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Spindel (2) mittels eines Drehantriebes (3) drehbar ist,
    - daß zur Durchführung eines Drückwalzvorganges zusammen mit der Spindel (2) ihr Drehantrieb (3) in Spindel-Axialrichtung verfahrbar ist,
    - daß der Werkstückabstreifer (8) gabelförmig mit wenigstens zwei Abstreiffingern (85, 85') ausgebildet ist und
    - daß die Abstreiffinger (85, 85') eine gelenkige und/oder elastische Lagerung zum Ausgleich von Asymmetrien zwischen den jeweiligen Kontaktbereichen von Werkstück (9) und Abstreiffingern (85, 85') aufweisen.
  2. Drückwalzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (3) mit der Spindel (2) durch Übertragungsmittel (22, 32, 33) verbunden ist, die an dem Stirnende (21) der Spindel (2) angeordnet sind, an dem auch das Drückwerkzeug (4) angebracht ist.
  3. Drückwalzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (3) durch einen Elektromotor (3') gebildet ist und daß die Übertragungsmittel aus zwei Riemenscheiben (22, 32) und einem Mehrfach- oder Poly-V-Riementrieb (33) bestehen.
  4. Drückwalzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in der Spindel (2) und im Drückwerkzeug (4) ein relativ zu diesen beiden axial verfahrbarer Werkstück-Ausstoßer (5) vorgesehen ist.
  5. Drückwalzmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstück-Ausstoßer (5) an seinem an der Stirnseite (21) des Drückwerkzeuges (2) liegenden Stirnende Verbindungsmittel (51) zur zentrierten Anbringung von zusätzlichen Werkzeugteilen (40) oder Meßeinrichtungen (40') aufweist.
  6. Drückwalzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Werkzeugteil (40) ein Werkstück-Zentriereinsatz ist.
  7. Drückwalzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (40') einen Meßkopf (45) und einen Meßfühler (46) in Form eines Fingers oder einer Scheibe umfaßt und daß damit insbesondere Verläufe von Drückrollenkonturen relativ zum Drückwerkzeug (4) erfaßbar sind.
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