EP4028183B1 - Reckwalzvorrichtung und reckwalzverfahren - Google Patents
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- EP4028183B1 EP4028183B1 EP20772242.2A EP20772242A EP4028183B1 EP 4028183 B1 EP4028183 B1 EP 4028183B1 EP 20772242 A EP20772242 A EP 20772242A EP 4028183 B1 EP4028183 B1 EP 4028183B1
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- B21K27/02—Feeding devices for rods, wire, or strips
- B21K27/04—Feeding devices for rods, wire, or strips allowing successive working steps
Definitions
- the invention relates to a stretch-rolling device and a stretch-rolling method for pressure-forming workpieces by rolling.
- the stretch-rolling device has a pair of work rolls with two rolls, which implement a plurality of stages in the axial direction, which are set up for the gradual deformation of the workpieces, in that the workpieces pass through the stages successively.
- the stretch rolling process is one of the longitudinal rolling processes in which the rolling stock is transported through the roll gap perpendicularly to the rolling axes and is thereby deformed.
- This is characterized by the fact that a blank to be rolled, for example a round or square material, is fed to the rolls by a manipulator and in individual stages, which are arranged in the axial direction of the rolls and are also referred to as "passes", “calibres” or “sectors " are designated, is transformed.
- the steps of the rollers therefore usually have different rolling profiles and the blank to be rolled passes through one after the other, as a result of which the profile cross-section of the blank is changed step by step.
- Stretch rolling is particularly suitable for the production of intermediate forms, such as semi-finished products or preforms, and in rarer cases also of finished parts.
- downstream processing steps such as drop forging can be simplified by stretch rolling.
- stretch rolling is used, for example, to produce intermediate forms for components such as crankshafts, axles and link components.
- the DE 10 2014 101 150 A1 describes a stretch rolling device which has a pair of rolls with two reversible rolls and two gripping devices for handling the workpieces to be rolled.
- the two gripping devices are arranged on opposite sides of the pair of rollers.
- the rollers have at least two rolling tools, ie steps, in the axial direction, the steps being set up for the gradual deformation of the workpiece.
- the output of the workpieces is in accordance with the DE 10 2014 101 150 A1
- the technique described is limited in that the handling of the workpieces by the two gripping devices only takes up part of the pair of rollers, ie not all stages are used at the same time.
- a stretching device according to DE 10 2016 112 946 A1 , which forms the basis for the preamble of claim 1, achieved.
- a plurality of gripping devices are installed on the opposite sides of the pair of rollers, with two opposite gripping devices forming a pair of gripping devices being assigned to one step and gripping the corresponding workpiece.
- the stretch-rolling device has a transfer device in order to convey the workpieces in the working cycle of the device from one pair of gripping devices to one pair of gripping devices.
- the output increase according to the DE 10 2016 112 946 A1 is paid for by a considerable design effort, because two gripping devices are used per step to grip the workpiece at both ends for the parallel assignment of the steps.
- the parallel rolling of several workpieces is also involves a technical problem resulting from the fact that the workpieces have different lengths due to the deformation at different stages along the axial direction of the rolls. For this purpose, length compensation between the individual gripping devices must be ensured in order to ensure a reliable and high-quality rolling process.
- More stretching devices are in the DE 1 269 087 A , WO 2018/171828 A1 , DE 10 2014 101 151 A1 and EP 2 316 589 A1 described.
- One object of the invention is to specify an improved stretch-rolling device and an improved stretch-rolling method, in particular to realize a high output of workpieces with reduced structural complexity.
- the stretch-rolling device according to the invention is used for pressure forming of workpieces, preferably metallic workpieces, by rolling.
- the stretch-rolling device has a pair of work rolls with two rolls which can each be rotated about their roll axes and form a roll gap between them.
- the rollers are set up in such a way that they realize several stages in the axial direction, which are intended to deform the workpieces step by step, the workpieces passing through the stages successively.
- the work rolls can be reversible in rotation. However, this is not absolutely necessary.
- the rolled profiles differ at the different stages in order to carry out a gradual deformation of the workpieces.
- each workpiece goes through all stages, from the lowest stage to the highest stage.
- stages are omitted or skipped.
- the designations “successively”, “stepwise” etc. thus do not necessarily limit the processing to a complete run through of all available stages.
- the stretch-rolling device also has one, preferably precisely one, manipulator with a plurality of gripping devices.
- the number of gripping devices is equal to the number of steps.
- the gripping devices preferably all or substantially all of the manipulator, are arranged on a working side of the pair of work rolls and are adapted to grip the workpieces and guide them through the nip at an associated stage in an advance/retract direction.
- the working side is defined by the position of the pair of working rolls and the gripping devices.
- the side opposite the working side (relative to the pair of working rolls) can be designed as a tool changing side, via which maintenance work, such as a roll change, can be carried out.
- the stretch rolling apparatus further comprises a shelf arranged to temporarily support workpieces and transfer them in cooperation with the manipulator to another gripping device, preferably the adjacent gripping device of the next higher stage.
- the workpieces are transferred from one gripping device to another gripping device, preferably a gripping device of a higher level, for example the next higher level.
- This transfer of the workpieces normally takes place once per work cycle of the stretching device.
- the workpiece that has completely gone through the processing preferably the workpiece of the highest level, is ejected. Furthermore, a new workpiece, which is also referred to herein as a blank, is fed to the lowest processing stage.
- the term "finished work” refers only to the stretch rolling process, ie does not necessarily indicate a finished product or finished part. Rather, the finished workpiece, having passed through all the intended stages of the stretch rolling apparatus, is preferably an intermediate form, such as a stock or preform.
- the tray is not a manipulator because the tray does not have gripping devices configured to grip the workpieces and feed them through the nip in an advance/retract direction.
- the tray does not have any gripping devices that enter or pass or can pass through the nip.
- the deposit can be set up passively in that the workpieces are placed on it for transfer or the deposit supports the workpieces without actively gripping or clamping them.
- the tray can have retaining means that are set up to temporarily retain or stabilize the workpieces, for example to grip or clamp them.
- the stretch-rolling device constructed in this way allows several workpieces to be processed at the same time by a parallel occupation of all or at least several stages, for example every second stage.
- the output of the workpieces, and thus the productivity, can be increased thanks to the parallel allocation.
- This is achieved without installing two or more manipulators on opposite sides of the pair of work rolls.
- the manipulator on the working side may only be expanded to include additional gripping devices, such as tongs, as a result of which the improved functionality is achieved without a significant increase in the structural and procedural complexity of the stretching rolling device.
- the transfer of the workpieces to gripping devices in the course of the process in subsequent stages is realized in connection with a deposit. In this way, a high output is achieved with a comparatively small number of assemblies, which also improves the reliability and maintainability of the stretching rolling device.
- One or more gripping devices are preferably set up to be rotatable about their own axis in order to enable the corresponding workpieces to be rotated between the individual stages. This means a rotation of the workpieces about their longitudinal axis by a certain angle, for example 90°. The rotation can take place before or after the forming at the respective stage.
- the gripping means are arranged to grip the workpieces at one end and feed them through the nip at an associated stage, while the workpieces are not gripped at the other end. It is not necessary for the "second" end of the workpiece to be gripped by an additional gripping device of a manipulator, which not only reduces the structural complexity but also the process control.
- the tray can preferably be moved in the axial direction and/or in the advance/retraction direction.
- the movability of the storage area can be used to implement or at least support the transfer of the workpieces by transporting them transversely through the storage area.
- the tray can be set up to be movable in the up/down direction, for example in order to descend during rolling and not to impede the rolling process.
- the shelf is preferably arranged on the working side.
- the side opposite the working side which is advantageously designed as a tool changing side, is not obstructed by the shelf or has limited access. This improves the maintainability of the roll-forging device.
- the number of gripping devices is equal to the number of stages, the assignment of gripping device to stage being a one-to-one assignment.
- the pair of work rolls can be optimally used along the axial direction, with the nature and control of the individual gripping devices being able to be designed in the best possible way for the associated stage.
- the gripping devices can preferably be moved by the manipulator in the axial direction and/or feed/retraction direction, with the manipulator itself being particularly preferably moveable relative to the pair of work rolls in the axial direction and/or feed/retraction direction for this purpose.
- the movability of the gripping devices or the manipulator can be used to carry out the transverse transport, i.e. transport of the workpieces for transfer in the axial direction, either in connection with a stationary deposit or in combination with a deposit that can also be moved.
- the workpieces of the different stages usually have different lengths.
- at least one gripping device can preferably be adjusted relative to the manipulator in the advance/retraction direction. This can be realized by means of a length compensation section, which can adjust the gripping means, such as the clamps, of the corresponding gripping device for length compensation in the advance/retraction direction.
- a length compensation section which can adjust the gripping means, such as the clamps, of the corresponding gripping device for length compensation in the advance/retraction direction.
- at least N-1 (N denotes the number of stages) gripping devices have such a length compensation section.
- the increase in length and/or the rate of increase in length may vary from stage to stage.
- the gripping devices are preferably individually movable.
- the individual mobility or movability in the advance/retraction direction can be implemented passively, for example spring-loaded, or actively, for example pneumatically, by an electric motor, etc.
- the deposit has holding means that are set up to temporarily hold the workpieces for transfer to the respectively adjacent gripping device of the next higher level, preferably to clamp them while the gripping devices grip.
- the retaining means are preferably essentially stationary, i.e. for example apart from a clamping movement, relative to the tray.
- the object is also achieved by a stretching method for pressure forming of workpieces by means of a stretching device according to the above description solved.
- the method includes: gripping a plurality of workpieces by a respective gripping device of the manipulator; passing the workpieces through the nip formed by the pair of work rolls at an associated stage in the advancing/retreating direction; rotating the rollers, preferably in opposite directions, and applying pressure to the workpieces through the rollers, thereby deforming the workpieces according to their stage; Transporting the workpieces to a transfer position and supporting the workpieces by the tray, preferably depositing the workpieces onto the tray; releasing the workpieces from the gripping devices; and gripping of workpieces by another gripping device, preferably the adjacent gripping device of the next higher level.
- the gripping devices of the manipulator grip the workpieces at one end and feed them through the nip at the appropriate step, while the workpieces are not gripped at the other end.
- One or more workpieces are thus preferably rotated between the individual steps about their longitudinal axes, for example by 90°.
- the rotation can take place before or after the forming at the respective stage.
- the deposit In order to transfer the workpieces to another gripping device, the deposit preferably moves in the axial direction and/or in the advance/retraction direction and/or up/down in order to implement or at least support the transfer.
- the gripping devices move through the manipulator in order to transfer the workpieces to another gripping device in the axial direction and/or in the advance/retraction direction.
- At least one gripping device is preferably used according to the length of the associated workpiece relative to the manipulator in the feed/retraction direction.
- the gripping devices are preferably moved individually during rolling, since the increase in length and/or the rate of increase in length can differ from stage to stage. This can be done passively, for example with a spring, or actively, for example pneumatically, with an electric motor, etc.
- the number of workpieces to be rolled is preferably smaller than the number of stages available, for example approximately half as large.
- a reduced occupancy of the stages may be favorable or necessary to comply with machine limits with regard to force or energy consumption.
- the Figures 1a to 1c are schematic plan views of a stretching device 1 in different process stages according to an embodiment.
- the stretch rolling device 1 is set up for press-forming workpieces W by rolling.
- the stretch rolling device 1 has a pair of work rolls with an upper and a lower roll 10 .
- the top roller is omitted from the figures to make the manipulation and transport of the workpieces W easier to see.
- the rollers 10 are oppositely rotatable. Their direction of rotation can be reversible, but this is not absolutely necessary.
- the rollers 10 comprise a plurality of stages S1 to S4, which are also referred to as passes, calibers or segments.
- the rolling profile of the work rolls differs at the different stages S1 to S4.
- the steps S1 to S4 are used for the gradual reshaping of the workpieces W, such a workpiece W successively passing through the steps S1 to S4 for this purpose.
- Four stages S1 to S4 are shown as examples in the figures.
- the workpieces W are preferably rotated through an angle, for example 90°, as indicated by arrows in FIG Figure 1b is indicated.
- the rotation can take place before or after the forming at the respective step S1 to S4.
- the stretch-rolling device 1 also has a manipulator 20 with a plurality of gripping devices 21 .
- the gripping devices 21 are assigned according to the stages S1 to S4, not necessarily a one-to-one assignment is required.
- a gripping device 21 can be set up to operate several stages.
- the number of grippers 21 is preferably equal to the number of stages S1 to S4 as shown in the figures, in which case the association is one-to-one.
- the side on which the manipulator 20 with the gripping devices 21 is located relative to the pair of work rolls is referred to herein as the work side AS.
- the gripping devices 21 have adjustable clamping jaws, for example, in order to be able to grip the workpieces W securely and release them for transfer.
- the manipulator 20 is according to the embodiment of Figures 1a to 1c in the axial direction of the rollers 10 (referred to as “axial direction” or “transverse direction”) and in the horizontal radial direction thereof (referred to as “radial direction” or “feed/retreat direction”) thereof, as indicated by arrows in the figures .
- axial direction or “transverse direction”
- radial direction or “feed/retreat direction”
- one or more of the degrees of freedom can also be realized individually by the gripping devices 21 .
- Individual mobility of the gripping devices 21 or part of the gripping devices 21 (preferably at least three out of four) in the advance/retraction direction, also represented by arrows in the figures, is particularly preferably provided in order to provide a length compensation function for compensating for a change in the length of the workpiece W caused by the to realize different levels S1 to S4.
- the individual movability in the advance/retraction direction can be implemented passively, for example with a spring, or actively, for example pneumatically, with an electric motor, etc.
- the gripping devices 21 can be configured to be rotatable about their own axis in order to enable the workpieces W to be rotated between the individual stages S1 to S4.
- the stretch rolling device 1 also has a shelf 30, according to the embodiment of FIG Figures 1a to 1c is arranged on the side opposite the working side AS.
- the tray 30 can be set up to be stationary or movable along one or more degrees of freedom.
- the Tray 30 can be provided passively so that the workpieces W are in a feed position ( Figure 1b , described in detail below) are placed on it or the tray 30 supports the workpieces W without actively gripping or clamping them.
- the tray 30 can have retaining means 31 which are set up to temporarily retain the workpieces W, for example to grip or clamp them.
- a separate transfer device for transferring the workpieces W to adjacent gripping devices 21 can be omitted.
- the stretching device 1 according to the Figure 1a is in a retracted position in which all the workpieces W being processed, held by the respective gripping devices 21, are completely withdrawn from the nip formed by the pair of work rolls.
- the manipulator 20 moves the workpieces W to the fully advanced position shown in FIG Figure 1b .
- the gripping devices 21 enter the nip and, if necessary, pass through it with their front ends.
- no rolling, ie no plastic deformation of the workpieces W by the rollers 10 takes place during this transfer.
- the purpose of the transfer is to align the workpieces W, positioning them on the tray 30 and optionally rotating one or more of the workpieces W about their own axes, preferably 90°.
- the transfer to the fully advanced position has an axial component, ie the workpieces are transversely in each shifted to the higher stage S2 to S4 (upward in the figures), as a result of which there is no workpiece W on the first stage S1 at the end of the transfer.
- a new workpiece/blank Wn is fed to the first stage S1 by a feeder (not shown in the figures) by positioning it on the corresponding position of the tray 30.
- the supply of a new workpiece Wn is in the Figure 1b represented by an arrow.
- the feeding device can be implemented by a robot, for example, which takes the workpiece Wn from a storage container, furnace or the like (also not shown in the figures) and places it on the shelf 30 at the stage S1.
- the feed device can be part of the stretching device or a separate component.
- the finished workpiece Wf After the transfer into the completely advanced position, the finished workpiece Wf, which has completely passed through the rolling process, is also gripped by a delivery device (not shown in the figures) and discharged or removed from the process.
- a delivery device (not shown in the figures) and discharged or removed from the process.
- This step is in the Figure 1c is shown, with the delivery of the finished workpiece Wf being indicated by an arrow.
- the delivery device can be implemented, for example, by a robot that grips the workpiece Wf and transfers it to a subsequent device, for example a transport device or a storage container.
- the dispensing device can be part of the stretching device or a separate component.
- the removal of the finished workpiece Wf by the discharger and the supply of a new workpiece Wn by the feeder may occur simultaneously, substantially simultaneously, or sequentially.
- the grippers 21 can release their associated workpieces W and the manipulator 20 drives the grippers 21 substantially in the axial direction toward the first stage S1 (downward in the figures), where the first gripper 21 grips the newly fed work Wn and the other grippers 21 grip the adjacent work W of the preceding stage S2 to S4, respectively.
- the transfer of the workpieces W is based on a comparison of the Figures 1b and 1c out.
- this process stage can be regarded as the beginning of a work cycle—the workpieces W are rolled.
- the workpieces W are gripped by the rolled profiles of the corresponding steps S1 to S4 of the rollers 10, transported by rotating the rollers 10 (in the opposite direction of rotation to the transfer into the advanced position) and plastically deformed.
- the direction of rolling (to the left in the figures) is denoted herein by the reference character WR.
- the stretching device comes back into the position of Figure 1a .
- the rollers 10 can be driven continuously at a constant or variable speed.
- the rollers 10 may be operated in a start/stop mode, such as by means of a direct drive and/or using a clutch and/or brake.
- FIGS. 2a to 2c are schematic plan views of a stretching device 1 in different process stages according to a further embodiment. Since the structure and the process flows largely with those of the embodiment of Figures 1a to 1c match, essentially only the differences are set out below. This applies equally to the embodiment of Figures 3a to 3c as well as embodiment of Figures 4a to 4c .
- the stretch rolling device according to Figures 2a to 2c differs from the previous embodiment essentially in that the shelf 30 is arranged on the working side AS.
- the tray 30 can also be provided passively, so that the workpieces W are placed on it or the tray 30 supports the workpieces W without actively gripping or clamping them.
- the tray 30 can have retaining means 31 which are set up to temporarily retain the workpieces W, for example to grip or clamp them.
- the supply and discharge of the workpieces W is realized on the working side AS, as can be seen from FIGS Figures 2b and 2c emerges.
- the tray 30 can be set up so that it can be moved in the axial direction.
- Movability in the feed/retraction direction and/or up/down direction can also be implemented, for example to support or not to hinder the transfer of the workpieces W through the nip.
- an advantage of the present embodiment is that Figures 2a to 2c in that the side opposite the working side AS, which is advantageously designed as a tool changing side, is not obstructed by the shelf 30 or has limited access.
- the stretch rolling device can be maintained more easily and quickly.
- Figures 1a to 1c and 2a to 2c implement the transfer of the workpieces W to the next higher level S2 to S4 essentially in that the manipulator 20 and/or its gripping devices 21 are moved in the axial direction.
- the following two embodiments of the Figures 3a to 3c and 4a to 4c realize the conversion of the workpieces W essentially by moving the tray 30 in the axial direction.
- the tray 30 is designed to be movable at least in the axial direction. It can be provided passively, so that the workpieces W are placed on it or the tray 30 supports the workpieces W without actively gripping or clamping them. Alternatively, the tray 30 can have retaining means 31 which are set up to temporarily retain the workpieces W, for example to grip or clamp them.
- the tray 30 can be installed on the working side AS as shown in FIGS Figures 3a to 3c shown. Alternatively, the tray can be arranged on the side opposite the working side AS, as can be seen from FIGS Figures 4a and 4b emerges.
- the tray 30 can alternatively or additionally be set up so that it can be moved in the advance/retraction direction between the two sides, ie the working side AS and the side opposite the working side AS. Furthermore, several shelves 30 can be provided, as exemplified by FIG Figure 4c emerges, for example if this improves or simplifies the handling of the workpieces W, or in order to be able to implement different process sequences with one and the same stretching rolling device 1 without considerable conversion measures.
- the workpieces W of stages S1 to S4 usually have slightly different lengths.
- gripping devices 21 have a length-compensating section 22 .
- the length-compensating sections 22 can be implemented, for example, by a spring system that can deflect to different extents to compensate for the length of the gripping devices 21 .
- a plastic deformation of the workpieces by the rollers 10 can also take place during the forward transfer, ie during the transfer into the advanced position.
- the stretch-rolling concept presented here allows simultaneous occupation of all or at least several stages S1 to S4, for example every second stage. A reduced assignment of stages S1 to S4 may be necessary to comply with machine limits with regard to force or energy consumption. Nevertheless, the stretch-rolling device 1 enables the output of the workpieces W to be optimized due to the parallel configuration. This is achieved without the need for two manipulators on opposite sides of the pair of work rolls.
- the manipulator on the working side AS is only expanded by further gripping devices 21, such as tongs, as a result of which the improved functionality is achieved without a significant increase in the structural and procedural complexity.
- the transverse transport ie transport of the workpieces W in the axial direction
- the transverse transport is implemented, for example, either by an additional transverse transport axis in the manipulator 20 in conjunction with a stationary tray 30 or by combining a stationary manipulator 20 in the axial direction with a tray 30 movable in the axial direction.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Reckwalzvorrichtung sowie ein Reckwalzverfahren zum Druckumformen von Werkstücken durch Walzen. Die Reckwalzvorrichtung weist zu diesem Zweck ein Arbeitswalzenpaar mit zwei Walzen auf, die in Axialrichtung mehrere Stufen realisieren, die zur schrittweisen Umformung der Werkstücke eingerichtet sind, indem die Werkstücke die Stufen sukzessive durchlaufen.
- Zu den Längswalzverfahren, in denen das Walzgut senkrecht zu den Walzachsen durch den Walzenspalt transportiert und dabei umgeformt wird, zählt das Reckwalzverfahren. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass ein zu walzender Rohling, beispielsweise ein Rund- oder Vierkantmaterial, durch einen Manipulator den Walzen zugeführt und in einzelnen Stufen, die in Axialrichtung der Walzen angeordnet sind und auch als "Stiche", "Kaliber" oder "Sektoren" bezeichnet werden, umgeformt wird. Die Stufen der Walzen weisen demzufolge zumeist unterschiedliche Walzprofile auf und werden vom zu walzenden Rohling nacheinander durchlaufen, wodurch der Profilquerschnitt des Rohlings schrittweise geändert wird.
- Das Reckwalzen ist besonders zur Herstellung von Zwischenformen, wie etwa Halbzeugen oder Vorformlingen, in selteneren Fällen auch von Fertigformteilen geeignet. Im Fall der Herstellung von Zwischenformen können durch das Reckwalzen nachgelagerte Verarbeitungsschritte, wie etwa ein Gesenkschmieden, vereinfacht werden. So lassen sich beispielsweise der Materialeinsatz und die Prozesskräfte beim Gesenkschmieden reduzieren sowie die Oberflächenqualität der Bauteile erhöhen. Konkret wird das Reckwalzen beispielsweise zur Herstellung von Zwischenformen für Bauteile wie Kurbelwellen, Achsen und Lenkerbauteile angewendet.
- Die
DE 10 2014 101 150 A1 beschreibt eine Reckwalzvorrichtung, die ein Walzenpaar mit zwei im Drehsinn umkehrbaren Walzen und zwei Greifeinrichtungen zur Handhabung der zu walzenden Werkstücke aufweist. Die beiden Greifeinrichtungen sind auf gegenüberliegenden Seiten des Walzenpaars angeordnet. Ferner weisen die Walzen in Axialrichtung zumindest zwei Walzwerkzeuge, d.h. Stufen, auf, wobei die Stufen zur schrittweisen Umformung des Werkstücks eingerichtet sind. - Die Ausbringung der Werkstücke ist gemäß der in der
DE 10 2014 101 150 A1 beschriebenen Technik dadurch begrenzt, dass die Handhabung der Werkstücke durch die beiden Greifeinrichtungen stets nur einen Teil des Walzenpaars beansprucht, d.h. nicht alle Stufen werden gleichzeitig genutzt. - Eine Erhöhung der Ausbringung wird mit einer Reckwalzvorrichtung gemäß der
DE 10 2016 112 946 A1 , welche die Basis für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, erzielt. Zu diesem Zweck sind auf der gegenüberliegenden Seiten des Walzenpaars jeweils mehrere Greifeinrichtungen installiert, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Greifeinrichtungen, die ein Greifeinrichtungspaar bilden, einer Stufe zugeordnet sind und das entsprechende Werkstück greifen. Zudem weist die Reckwalzvorrichtung eine Transfervorrichtung auf, um die Werkstücke im Arbeitstakt der Vorrichtung von Greifeinrichtungspaar zu Greifeinrichtungspaar zu befördern. - Die Ausbringungserhöhung gemäß der
DE 10 2016 112 946 A1 wird durch einen erheblichen konstruktiven Aufwand erkauft, denn zur parallelen Belegung der Stufen werden pro Stufe zwei Greifeinrichtungen verwendet, um das Werkstück an beiden Enden zu greifen. Das parallele Walzen mehrerer Werkstücke ist zudem mit einem technischen Problem verbunden, das daher resultiert, dass die Werkstücke durch die Verformung in unterschiedlichen Stadien entlang der Axialrichtung der Walzen unterschiedliche Längen aufweisen. Hierfür muss ein Längenausgleich zwischen den einzelnen Greifeinrichtungen sichergestellt werden, um einen zuverlässigen und qualitativ hochwertigen Walzprozess sicherzustellen. - Weitere Reckwalzvorrichtungen sind in der
DE 1 269 087 A ,WO 2018/171828 A1 ,DE 10 2014 101 151 A1 undEP 2 316 589 A1 beschrieben. - Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Reckwalzvorrichtung sowie ein verbessertes Reckwalzverfahren anzugeben, insbesondere eine hohe Ausbringung von Werkstücken mit einer reduzierten baulichen Komplexität zu realisieren.
- Gelöst wird die Aufgabe mit einer Reckwalzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Reckwalzverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
- Die Reckwalzvorrichtung gemäß der Erfindung dient zum Druckumformen von Werkstücken, vorzugsweise metallischen Werkstücken, durch Walzen.
- Die Reckwalzvorrichtung weist ein Arbeitswalzenpaar mit zwei Walzen auf, die jeweils um deren Walzenachsen rotierbar sind und zwischen sich einen Walzenspalt ausbilden. Die Walzen sind so eingerichtet, dass sie in Axialrichtung mehrere Stufen realisieren, die zur schrittweisen Umformung der Werkstücke vorgesehen sind, indem die Werkstücke die Stufen sukzessive durchlaufen. Bei der Umformung der Werkstücke drehen sich die Arbeitswalzen entgegengesetzt. Die Arbeitswalzen können im Drehsinn umkehrbar sein. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Normalerweise unterscheiden sich die Walzprofile an den unterschiedlichen Stufen, um so eine schrittweise Umformung der Werkstücke durchzuführen. Vorzugsweise durchläuft jedes Werkstück alle Stufen, von der niedrigsten Stufe bis zur höchsten Stufe. Allerdings kann es in besonderen Fällen auch möglich sein, dass nicht alle Stufen auf die Werkstücke wirken, d.h. Stufen weggelassen oder übersprungen werden. Die Bezeichnungen "sukzessive", "schrittweise" usw. beschränken die Bearbeitung somit nicht notwendigerweise auf einen vollständigen Durchlauf aller zur Verfügung stehender Stufen.
- Die Reckwalzvorrichtung weist ferner einen, vorzugsweise genau einen, Manipulator mit mehreren Greifeinrichtungen auf. Vorzugsweise ist die Anzahl der Greifeinrichtungen gleich der Anzahl der Stufen. Die Greifeinrichtungen, vorzugsweise der gesamte oder im Wesentlichen gesamte Manipulator, sind auf einer Arbeitsseite des Arbeitswalzenpaars angeordnet und eingerichtet, die Werkstücke zu greifen und an einer zugeordneten Stufe in einer Vorschub-/Rückzugsrichtung durch den Walzenspalt zu führen. Die Arbeitsseite ist durch die Lage des Arbeitswalzenpaars und der Greifeinrichtungen definiert. Die der Arbeitsseite gegenüberliegende Seite (relativ zum Arbeitswalzenpaar) kann als Werkzeugwechselseite konzipiert sein, über die Wartungsarbeiten, etwa ein Walzenwechsel, realisierbar ist.
- Die Reckwalzvorrichtung weist ferner eine Ablage auf, die eingerichtet ist, um Werkstücke temporär zu stützen und in Zusammenwirkung mit dem Manipulator an eine andere Greifeinrichtung, vorzugsweise die benachbarte Greifeinrichtung der nächsthöheren Stufe, zu übergeben. In anderen Worten, die Werkstücke werden von einer Greifeinrichtung an eine andere Greifeinrichtung, vorzugsweise eine Greifeinrichtung höherer Stufe, beispielsweise der nächsthöheren Stufe, übergeben. Diese Übergabe der Werkstücke findet normalerweise einmal pro Arbeitstakt der Reckwalzvorrichtung statt. Jenes Werkstück, das die Bearbeitung vollständig durchlaufen hat, vorzugsweise das Werkstück der höchsten Stufe, wird ausgeschleust. Ferner wird ein neues Werkstück, das hierin auch als Rohling bezeichnet wird, der untersten Bearbeitungsstufe zugeführt. Somit werden bei der Übergabe der Werkstücke normalerweise nur das erste Werkstück (der Rohling) bis vorletzte Werkstück durch eine Greifeinrichtung gegriffen und aufgenommen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung "fertiges Werkstück" sich nur auf den Reckwalzvorgang bezieht, d.h. nicht notwendigerweise ein Endprodukt oder Fertigformteil bezeichnet. Vielmehr ist das fertige Werkstück, das alle beabsichtigten Stufen der Reckwalzvorrichtung durchlaufen hat, vorzugsweise eine Zwischenformen, wie etwa ein Halbzeug oder Vorformling.
- Die Ablage ist kein Manipulator, da die Ablage keine Greifeinrichtungen aufweist, die eingerichtet sind, um die Werkstücke zu greifen und in einer Vorschub-/Rückzugsrichtung durch den Walzenspalt zu führen. Insbesondere weist die Ablage keine Greifeinrichtungen auf, die in den Walzenspalt eintreten bzw. durch diesen hindurchtreten oder hindurchtreten können. Die Ablage kann passiv eingerichtet sein, indem die Werkstücke zur Übergabe darauf abgelegt werden bzw. die Ablage die Werkstücke abstützt, ohne diese aktiv zu greifen oder zu klammern. Alternativ kann die Ablage Festhaltemittel aufweisen, die eingerichtet sind, um die Werkstücke temporär festzuhalten bzw. zu stabilisieren, beispielsweise zu greifen oder zu klammern.
- Die so konstruierte Reckwalzvorrichtung erlaubt eine Bearbeitung mehrerer Werkstücke gleichzeitig durch eine parallele Belegung aller oder zumindest mehrerer Stufen, beispielsweise jeder zweiten Stufe. Durch die Parallelbelegung lässt sich die Ausbringung der Werkstücke, somit die Produktivität erhöhen. Dies wird erreicht, ohne dass zwei oder mehr Manipulatoren auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitswalzenpaars installiert sind. Der Manipulator auf der Arbeitsseite wird gegebenenfalls lediglich um weitere Greifeinrichtungen, etwa Zangen, erweitert, wodurch die verbesserte Funktionalität ohne erhebliche Erhöhung der baulichen und prozessualen Komplexität der Reckwalzvorrichtung erzielt wird. Die Übergabe der Werkstücke an Greifeinrichtungen im Prozessverlauf nachfolgender Stufen wird in Verbindung mit einer Ablage realisiert. Auf diese Weise wird eine hohe Ausbringung mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Baugruppen realisiert, wodurch sich ferner die Zuverlässigkeit und Wartbarkeit der Reckwalzvorrichtung verbessert.
- Vorzugsweise sind eine oder mehrere Greifeinrichtungen um ihre eigene Achse rotierbar eingerichtet, um eine Drehung der entsprechenden Werkstücke zwischen den einzelnen Stufen zu ermöglichen. Hierbei ist eine Drehung der Werkstücke um deren Längsachse um einen bestimmten Winkel, beispielsweise 90°, gemeint. Die Drehung kann vor oder nach der Umformung an der jeweiligen Stufe erfolgen.
- Gemäß der Erfindung sind die Greifeinrichtungen eingerichtet, um die Werkstücke an einem Ende zu greifen und an einer zugeordneten Stufe durch den Walzenspalt zu führen, während die Werkstücke am anderen Ende nicht gegriffen werden. Es ist nicht erforderlich, dass das "zweite" Ende der Werkstücke von einer zusätzlichen Greifeinrichtung eines Manipulators gegriffen wird, womit nicht nur eine Reduktion der baulichen Komplexität sondern auch der Prozessteuerung einhergeht.
- Vorzugsweise ist die Ablage in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahrbar. Insbesondere kann die Verfahrbarkeit der Ablage genutzt werden, um die Übergabe der Werkstücke durch einen Quertransport derselben durch die Ablage zu realisieren oder zumindest zu unterstützen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ablage in der Hoch-/Runterrichtung verfahrbar eingerichtet sein, beispielsweise um während des Walzens abzutauchen und den Walzprozess nicht zu behindern.
- Vorzugsweise ist die Ablage auf der Arbeitsseite angeordnet. Somit ist die Seite gegenüber der Arbeitsseite, die vorteilhafterweise als Werkzeugwechselseite konzipiert ist, nicht durch die Ablage verbaut oder eingeschränkt zugänglich. Dies verbessert die Wartbarkeit der Reckwalzvorrichtung.
- Vorzugsweise ist die Anzahl der Greifeinrichtungen gleich der Anzahl der Stufen, wobei die Zuordnung Greifeinrichtung zur Stufe eine Eins-zu-eins-Zuordnung ist. Auf diese Weise ist das Arbeitswalzenpaar entlang der Axialrichtung optimal nutzbar, wobei die Beschaffenheit und Steuerung der einzelnen Greifeinrichtungen bestmöglich für die zugehörige Stufe konzipiert sein können.
- Vorzugsweise sind die Greifeinrichtungen durch den Manipulator in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahrbar, wobei zu diesem Zweck besonders bevorzugt der Manipulator selbst relativ zum Arbeitswalzenpaar in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahrbar ist. Insbesondere kann die Verfahrbarkeit der Greifeinrichtungen bzw. des Manipulators genutzt werden, um den Quertransport, d.h. Transport der Werkstücke für die Übergabe in Axialrichtung, entweder in Verbindung mit einer stationären Ablage oder durch Kombination mit einer ebenfalls verfahrbaren Ablage zu realisieren.
- Am Ende des Walzvorgangs haben die Werkstücke der verschiedenen Stufen normalerweise unterschiedliche Längen. Um diese unterschiedliche Längung auszugleichen, ist vorzugsweise zumindest eine Greifeinrichtung relativ zum Manipulator in der Vorschub-/Rückzugsrichtung verstellbar. Dies kann mittels eines Längenausgleichsabschnitts realisiert werden, der das Greifmittel, etwa die Klammern, der entsprechenden Greifeinrichtung zum Längenausgleich in der Vorschub-/Rückzugsrichtung verstellen kann. Vorzugsweise weisen zumindest N-1 (hierbei bezeichnet N die Anzahl der Stufen) Greifeinrichtungen einen solchen Längenausgleichsabschnitt auf. Die Längenzunahme und/oder die Geschwindigkeit der Längenzunahme können von Stufe zu Stufe unterschiedlich sein. Somit sind die Greifeinrichtungen vorzugsweise individuell beweglich. Die individuelle Beweglichkeit bzw. Verfahrbarkeit in Vorschub-/Rückzugsrichtung kann zu diesem Zweck passiv, beispielsweise gefedert, oder aktiv, beispielsweise pneumatisch, elektromotorisch usw., realisiert werden.
- Vorzugsweise weist die Ablage Festhaltemittel auf, die eingerichtet sind, um die Werkstücke temporär zur Übergabe an die jeweils benachbarte Greifeinrichtung der nächsthöheren Stufe festzuhalten, vorzugsweise zu klammern, während die Greifeinrichtungen umgreifen. Auf diese Weise lässt sich die Zuverlässigkeit der Übergabe verbessern. Hierbei sind die Festhaltemittel vorzugsweise im Wesentlichen, d.h. beispielsweise bis auf eine Klemmbewegung, relativ zur Ablage stationär.
- Die Aufgabe wird ferner durch ein Reckwalzverfahren zum Druckumformen von Werkstücken mittels einer Reckwalzvorrichtung gemäß der obigen Beschreibung gelöst. Das Verfahren weist auf: Greifen mehrerer Werkstücke durch jeweils eine Greifeinrichtung des Manipulators; Führen der Werkstücke durch den Walzenspalt, gebildet von dem Arbeitswalzenpaar, an einer zugeordneten Stufe in der Vorschub-/Rückzugsrichtung; Rotieren der Walzen, vorzugsweise gegensinnig, und Ausüben von Druck auf die Werkstücke durch die Walzen, wodurch die Werkstücke entsprechend ihrer Stufe umgeformt werden; Transportieren der Werkstücke an eine Übergabeposition und Abstützen der Werkstücke durch die Ablage, vorzugsweise Ablegen der Werkstücke auf die Ablage; Freigeben der Werkstücke durch die Greifeinrichtungen; und Greifen von Werkstücken durch eine andere Greifeinrichtung, vorzugsweise die benachbarte Greifeinrichtung der nächsthöheren Stufe. Die Greifeinrichtungen des Manipulators greifen die Werkstücke an einem Ende und führen sie an der zugeordneten Stufe durch den Walzenspalt, während die Werkstücke am anderen Ende nicht gegriffen werden.
- Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Reckwalzvorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Reckwalzverfahren.
- So werden vorzugsweise ein oder mehrere Werkstücke zwischen den einzelnen Stufen um deren Längsachsen, beispielsweise um 90°, gedreht. Die Drehung kann vor oder nach der Umformung an der jeweiligen Stufe erfolgen.
- Vorzugsweise verfährt die Ablage zur Übergabe der Werkstücke an eine andere Greifeinrichtung in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung und/oder Hoch-/Runterrichtung, um so die Übergabe zu realisieren oder zumindest zu unterstützen. Alternativ oder zusätzlich verfahren die Greifeinrichtungen durch den Manipulator zur Übergabe der Werkstücke an eine andere Greifeinrichtung in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung. Besonders bevorzugt bewegt sich zu diesem Zweck im Wesentlichen nur der Manipulator selbst relativ zum Arbeitswalzenpaar in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung.
- Um eine unterschiedliche Längung der Werkstücke an den verschiedenen Stufen auszugleichen, wird vorzugsweise zumindest eine Greifeinrichtung gemäß der Länge des zugeordneten Werkstücks relativ zum Manipulator in der Vorschub-/Rückzugsrichtung verstellt. Vorzugsweise werden die Greifeinrichtungen während des Walzens individuell bewegt, da die Längenzunahme und/oder die Geschwindigkeit der Längenzunahme von Stufe zu Stufe unterschiedlich sein können. Dies kann passiv, beispielsweise gefedert, oder aktiv, beispielsweise pneumatisch, elektromotorisch usw., realisiert werden.
- Vorzugsweise ist die Anzahl der zu walzenden Werkstücke kleiner als die Anzahl der zur Verfügung stehenden Stufen, beispielsweise etwa halb so groß. Eine reduzierte Belegung der Stufen kann gegebenenfalls zur Einhaltung von Maschinengrenzen bezüglich Kraft oder Energieentnahme günstig oder erforderlich sein.
- Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
-
- Die
Figuren 1a bis 1c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer Ausführungsform. - Die
Figuren 2a bis 2c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer weiteren Ausführungsform. - Die
Figuren 3a bis 3c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer weiteren Ausführungsform. - Die
Figuren 4a bis 4c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer weiteren Ausführungsform. - Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
- Die
Figuren 1a bis 1c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung 1 in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer Ausführungsform. Die Reckwalzvorrichtung 1 ist zum Druckumformen von Werkstücken W durch Walzen eingerichtet. - Zunächst werden die Komponenten der Reckwalzvorrichtung 1 und im Anschluss daran ein damit durchführbares Reckwalzverfahren erläutert.
- Die Reckwalzvorrichtung 1 weist ein Arbeitswalzenpaar mit einer oberen und einer unteren Walze 10 auf. Die obere Walze ist in den Figuren weggelassen, um die Manipulation sowie den Transport der Werkstücke W besser sichtbar zu machen. Die Walzen 10 sind entgegengesetzt rotierbar. Ihr Drehsinn kann umkehrbar vorgesehen sein, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Die Walzen 10 umfassen in Axialrichtung mehrere Stufen S1 bis S4, die auch als Stiche, Kaliber oder Segmente bezeichnet werden. Vorzugsweise unterscheidet sich das Walzprofil der Arbeitswalzen an den unterschiedlichen Stufen S1 bis S4. Die Stufen S1 bis S4 dienen der schrittweisen Umformung der Werkstücke W, wobei ein solches Werkstück W zu diesem Zweck sukzessive die Stufen S1 bis S4 durchläuft. In den Figuren sind beispielhaft vier Stufen S1 bis S4 gezeigt.
- Zwischen den Stufen S1 bis S4 werden die Werkstücke W vorzugsweise um einen Winkel, beispielsweise 90°, gedreht, wie es durch Pfeile in der
Figur 1b angedeutet ist. Die Drehung kann vor oder nach der Umformung an der jeweiligen Stufe S1 bis S4 erfolgen. - Die Reckwalzvorrichtung 1 weist ferner einen Manipulator 20 mit mehreren Greifeinrichtungen 21 auf. Die Greifeinrichtungen 21 sind entsprechend den Stufen S1 bis S4 zugeordnet, wobei nicht unbedingt eine Eins-zu-eins-Zuordnung erforderlich ist. Beispielsweise kann eine Greifeinrichtung 21 zur Bedienung mehrerer Stufen eingerichtet sind. Allerdings ist die Anzahl der Greifeinrichtungen 21 vorzugsweise gleich der Anzahl der Stufen S1 bis S4, wie in den Figuren gezeigt, wobei in diesem Fall die Zuordnung eine Eins-zu-eins-Zuordnung ist. Die Seite, auf der sich der Manipulator 20 mit den Greifeinrichtungen 21 relativ zum Arbeitswalzenpaar befindet, wird hierin als Arbeitsseite AS bezeichnet. Die Greifeinrichtungen 21 weisen beispielsweise verstellbare Klemmbacken auf, um die Werkstücke W sicher greifen und zur Übergabe loslassen zu können.
- Der Manipulator 20 ist gemäß der Ausführungsform der
Figuren 1a bis 1c in Axialrichtung der Walzen 10 (hierin als "Axialrichtung" oder "Querrichtung" bezeichnet) und in der horizontalen Radialrichtung derselben (hierin als "Radialrichtung" oder "Vorschub-/Rückzugsrichtung" bezeichnet) verfahrbar eingerichtet, wie es in den Figuren durch Pfeile angezeigt ist. Allerdings können ein oder mehrere der Freiheitsgrade alternativ oder zusätzlich auch individuell durch die Greifeinrichtungen 21 realisiert werden. Eine individuelle Beweglichkeit der Greifeinrichtungen 21 oder eines Teils der Greifeinrichtungen 21 (vorzugsweise zumindest drei von vier) in Vorschub-/Rückzugsrichtung, ebenfalls durch Pfeile in den Figuren dargestellt, ist besonders bevorzugt vorgesehen, um eine Längenausgleichsfunktion zur Kompensation einer Längenänderung des Werkstücks W durch die unterschiedlichen Stufen S1 bis S4 zu realisieren. Die individuelle Verfahrbarkeit in Vorschub-/Rückzugsrichtung kann zu diesem Zweck passiv, beispielsweise gefedert, oder aktiv, beispielsweise pneumatisch, elektromotorisch usw., realisiert werden. Zudem können die Greifeinrichtungen 21 um ihre eigene Achse rotierbar eingerichtet sein, um eine Drehung der Werkstücke W zwischen den einzelnen Stufen S1 bis S4 zu ermöglichen. - Die Reckwalzvorrichtung 1 weist ferner eine Ablage 30 auf, die gemäß der Ausführungsform der
Figuren 1a bis 1c auf der der Arbeitsseite AS gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die Ablage 30 kann stationär oder entlang einer oder mehrerer Freiheitsgrade verfahrbar eingerichtet sein. Die Ablage 30 kann passiv vorgesehen sein, so dass die Werkstücke W in einer Vorschubstellung (Figur 1b , weiter unten im Detail beschrieben) darauf abgelegt werden bzw. die Ablage 30 die Werkstücke W abstützt, ohne diese aktiv zu greifen oder zu klammern. Alternativ kann die Ablage 30 Festhaltemittel 31 aufweisen, die eingerichtet sind, um die Werkstücke W temporär festzuhalten, beispielsweise zu greifen oder zu klammern. - Indem die Ablage 30 und/oder der Manipulator 20 bzw. dessen Greifeinrichtungen 21 in Axialrichtung verfahrbar eingerichtet sind, kann eine gesonderte Transfereinrichtung für die Übergabe der Werkstücke W an benachbarte Greifeinrichtungen 21 entfallen.
- In den
Figuren 1a bis 1c ist die Reckwalzvorrichtung 1 in Stellungen unterschiedlicher Verfahrensstadien zeigt. - Die Reckwalzvorrichtung 1 gemäß der
Figur 1a befindet sich in einer zurückgezogenen Stellung, in der alle in Bearbeitung befindlichen Werkstücke W, gehalten von den entsprechenden Greifeinrichtungen 21, vollständig aus dem durch das Arbeitswalzenpaar gebildeten Walzenspalt heraus- bzw. zurückgezogen sind. - Anschließend fährt der Manipulator 20 die Werkstücke W in die vollständig vorgeschobene Stellung, dargestellt in der
Figur 1b . Dabei treten die Greifeinrichtungen 21 in den Walzenspalt ein und gegebenenfalls mit ihren Vorderenden durch diesen hindurch. Vorzugsweise findet während dieses Transfers kein Walzen, d.h. keine plastische Verformung der Werkstücke W durch die Walzen 10 statt. Stattdessen dient der Transfer der Ausrichtung der Werkstücke W, unter Positionierung auf der Ablage 30, und gegebenenfalls mit Drehung eines oder mehrerer der Werkstücke W um deren eigene Achsen, vorzugsweise 90°. Der Transfer in die vollständig vorgeschobene Stellung weist eine axiale Komponente auf, d.h. die Werkstücke werden quer in die jeweils höhere Stufe S2 bis S4 verschoben (in den Figuren nach oben), wodurch sich auf der ersten Stufe S1 am Ende das Transfers kein Werkstück W befindet. - Während oder nach dem Transfer in die vollständig vorgeschobene Stellung wird durch eine Zufuhreinrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) ein neues Werkstück/Rohling Wn der ersten Stufe S1 zugeführt, indem dieses auf der entsprechenden Position der Ablage 30 positioniert wird. Die Zufuhr eines neuen Werkstücks Wn ist in der
Figur 1b durch einen Pfeil dargestellt. Die Zufuhreinrichtung kann beispielsweise durch einen Roboter realisiert werden, der das Werkstück Wn einem Vorratsbehälter, Ofen oder dergleichen (ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt) entnimmt und auf der Ablage 30 an der Stufe S1 ablegt. Die Zufuhreinrichtung kann Teil der Reckwalzvorrichtung oder eine separate Komponente sein. - Nach dem Transfer in die vollständig vorgeschobene Stellung wird ferner durch eine Abgabeeinrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) das fertige Werkstück Wf, das den Walzprozess vollständig durchlaufen hat, gegriffen und aus dem Prozess ausgeschleust bzw. entfernt. Dieser Verfahrensschritt ist in der
Figur 1c gezeigt, wobei die Abgabe des fertigen Werkstücks Wf durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Abgabeeinrichtung kann beispielsweise durch einen Roboter realisiert werden, der das Werkstück Wf greift und an eine nachfolgende Einrichtung, beispielsweise eine Transporteinrichtung oder einen Aufbewahrungsbehälter, übergibt. Die Abgabeeinrichtung kann Teil der Reckwalzvorrichtung oder eine separate Komponente sein. Die Entfernung des fertigen Werkstücks Wf durch die Abgabeeinrichtung und die Zufuhr eines neuen Werkstücks Wn durch die Zufuhreinrichtung können gleichzeitig, im Wesentlichen gleichzeitig oder nacheinander erfolgen. - Indem die Werkstücke W in der vollständig vorgeschobenen Stellung durch die Ablage 30 gehalten werden, können die Greifeinrichtungen 21 ihre zugeordneten Werkstücke W loslassen, und der Manipulator 20 fährt die Greifeinrichtungen 21 im Wesentlichen in Axialrichtung in Richtung der ersten Stufe S1 (in den Figuren nach unten), wo die erste Greifeinrichtung 21 das neu zugeführte Werkstück Wn greift und die anderen Greifeinrichtungen 21 jeweils das benachbarte Werkstück W der vorangegangenen Stufe S2 bis S4 greifen. Die Übergabe der Werkstücke W geht aus einem Vergleich der
Figuren 1b und 1c hervor. - Nachdem das fertige Werkstück Wf abgegeben ist und alle Werkstücke W, inklusive des neuen Werkstücks/Rohlings Wn, durch die Greifeinrichtungen 21 gegriffen sind - dieses Verfahrensstadium kann als Beginn eines Arbeitstakts angesehen werden -, werden die Werkstücke W gewalzt. Dazu werden die Werkstücke W von den Walzprofilen der entsprechenden Stufen S1 bis S4 der Walzen 10 erfasst, durch Drehung der Walzen 10 (im umgekehrten Drehsinn zum Transfer in die vorgeschobene Stellung) transportiert und plastisch verformt. Die Walzrichtung (in den Figuren nach links) ist hierin mit dem Bezugszeichen WR bezeichnet. Anschließend kommt die Reckwalzvorrichtung erneut in die Stellung der
Figur 1a . Es sind verschiedene Betriebsmodi zur Durchführung eines Arbeitstakts möglich. So kann der Antrieb der Walzen 10 beispielsweise kontinuierlich mit konstanter oder veränderlicher Drehzahl erfolgen. Alternativ können die Walzen 10 in einem Start/Stopp-Modus betrieben werden, etwa mittels eines Direktantriebs und/oder unter Verwendung einer Kupplung und/oder Bremse. - Die
Figuren 2a bis 2c sind schematische Draufsichten auf eine Reckwalzvorrichtung 1 in unterschiedlichen Verfahrensstadien gemäß einer weiteren Ausführungsform. Da der Aufbau und die Verfahrensabläufe zu großen Teilen mit denen der Ausführungsform derFiguren 1a bis 1c übereinstimmen, werden nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede dargelegt. Dies gilt gleichermaßen für die Ausführungsform derFiguren 3a bis 3c sowie Ausführungsform derFiguren 4a bis 4c . - Die Reckwalzvorrichtung gemäß den
Figuren 2a bis 2c unterscheidet sich von der vorangegangenen Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Ablage 30 auf der Arbeitsseite AS angeordnet ist. Die Ablage 30 kann ebenfalls passiv vorgesehen sein, so dass die Werkstücke W darauf abgelegt werden bzw. die Ablage 30 die Werkstücke W abstützt, ohne diese aktiv zu greifen oder zu klammern. Alternativ kann die Ablage 30 Festhaltemittel 31 aufweisen, die eingerichtet sind, um die Werkstücke W temporär festzuhalten, beispielsweise zu greifen oder zu klammern. Die Zufuhr und Abgabe der Werkstücke W wird gemäß dieser Ausführungsform auf der Arbeitsseite AS realisiert, wie es aus denFiguren 2b und 2c hervorgeht. Zur Unterstützung der Übergabe der Werkstücke W an benachbarte Greifeinrichtungen 21 kann die Ablage 30 in Axialrichtung verfahrbar eingerichtet sein. Auch eine Verfahrbarkeit in der Vorschub-/Rückzugsrichtung und/oder Hoch-/Runterrichtung (=Richtung senkrecht zur Axialrichtung und Vorschub-/Rückzugsrichtung) kann implementiert werden, beispielsweise um den Transfer der Werkstücke W durch den Walzenspalt zu unterstützen oder nicht zu behindern. - Zusätzlich zu den technischen Wirkungen, die für alle hierin dargelegten Ausführungsformen gelten und weiter unten beschrieben sind, liegt ein Vorteil der vorliegenden Ausführungsform der
Figuren 2a bis 2c darin, dass die Seite gegenüber der Arbeitsseite AS, die vorteilhafterweise als Werkzeugwechselseite konzipiert ist, nicht durch die Ablage 30 verbaut oder eingeschränkt zugänglich ist. Somit kann die Reckwalzvorrichtung einfacher und schneller gewartet werden. - Die beiden Ausführungsformen der
Figuren 1a bis 1c und2a bis 2c realisieren das Umsetzen der Werkstücke W an die nächsthöhere Stufe S2 bis S4 im Wesentlichen dadurch, dass der Manipulator 20 und/oder dessen Greifeinrichtungen 21 in Axialrichtung verfahren werden. Die nachfolgenden beiden Ausführungsformen derFiguren 3a bis 3c und4a bis 4c realisieren das Umsetzen der Werkstücke W im Wesentlichen durch ein Verfahren der Ablage 30 in Axialrichtung. - Die Ablage 30 ist zu diesem Zweck zumindest in Axialrichtung verfahrbar eingerichtet. Sie kann passiv vorgesehen sein, so dass die Werkstücke W darauf abgelegt werden bzw. die Ablage 30 die Werkstücke W abstützt, ohne diese aktiv zu greifen oder zu klammern. Alternativ kann die Ablage 30 Festhaltemittel 31 aufweisen, die eingerichtet sind, um die Werkstücke W temporär festzuhalten, beispielsweise zu greifen oder zu klammern.
- Die Ablage 30 kann auf der Arbeitsseite AS installiert sein, wie in den
Figuren 3a bis 3c gezeigt. Alternativ kann die Ablage auf der der Arbeitsseite AS gegenüberliegenden Seite angeordnet sein, wie es aus denFiguren 4a und 4b hervorgeht. - Es sei darauf hingewiesen, dass die Ablage 30 alternativ oder zusätzlich in der Vorschub-/Rückzugsrichtung zwischen den beiden Seiten, d.h. der Arbeitsseite AS und der der Arbeitsseite AS gegenüberliegenden Seite, verfahrbar eingerichtet sein kann. Ferner können mehrere Ablagen 30 vorgesehen sein, wie es beispielhaft aus der
Figur 4c hervorgeht, etwa wenn dies die Handhabung der Werkstücke W verbessert oder vereinfacht, oder um verschiedene Verfahrensabläufe mit ein und derselben Reckwalzvorrichtung 1 ohne erhebliche Umbaumaßnahmen realisieren zu können. - Am Ende des Walzvorgangs haben die Werkstücke W der Stufen S1 bis S4 normalerweise leicht unterschiedliche Längen. Um diese unterschiedliche Längung auszugleichen, weisen zumindest einige, vorzugsweise zumindest N-1 (hierbei bezeichnet N die Anzahl der Stufen), Greifeinrichtungen 21 einen Längenausgleichsabschnitt 22 auf. Die Längenausgleichsabschnitte 22 können beispielsweise durch eine Federung realisiert werden, die zum Längenausgleich der Greifeinrichtungen 21 unterschiedlich weit einfedern können.
- In den hierin dargelegten Ausführungsformen werden die Werkstücke W auf dem "Rückweg", d.h. beim Transfer von der vorgeschobenen Stellung in die Ausgangsstellung der
Figuren 1a ,2a ,3a und4a gewalzt. Allerdings kann eine plastische Umformung der Werkstücke durch die Walzen 10 alternativ oder zusätzlich auch beim Vorwärtstransfer, d.h. beim Transfer in die vorgeschobene Stellung, erfolgen. - Das hierin dargelegte Reckwalzkonzept erlaubt eine gleichzeitige Belegung aller oder zumindest mehrerer Stufen S1 bis S4, beispielsweise jeder zweiten Stufe. Eine reduzierte Belegung der Stufen S1 bis S4 kann gegebenenfalls zur Einhaltung von Maschinengrenzen bezüglich Kraft oder Energieentnahme erforderlich sein. Nichtsdestotrotz ermöglicht die Reckwalzvorrichtung 1 durch die Parallelbelegung eine Optimierung der Ausbringung der Werkstücke W. Dies wird erreicht, ohne dass zwei Manipulatoren auf gegenüberliegenden Seiten des Arbeitswalzenpaars erforderlich sind. Der Manipulator auf der Arbeitsseite AS wird lediglich um weitere Greifeinrichtungen 21, etwa Zangen, erweitert, wodurch die verbesserte Funktionalität ohne erhebliche Erhöhung der baulichen und prozessualen Komplexität erzielt wird. Der Quertransport, d.h. Transport der Werkstücke W in Axialrichtung, wird beispielsweise entweder durch eine zusätzliche Quertransportachse im Manipulator 20 in Verbindung mit einer stationären Ablage 30 oder durch Kombination eines in Axialrichtung stationären Manipulators 20 mit einer in Axialrichtung verfahrbaren Ablage 30 realisiert. Es ist hierbei nicht erforderlich, dass das "zweite" Ende der Werkstücke W von einem weiteren Manipulator gegriffen wird. Auf diese Weise wird eine hohe Ausbringung mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Baugruppen realisiert, wodurch sich ferner die Zuverlässigkeit und Wartbarkeit der Reckwalzvorrichtung verbessert.
-
- 1
- Reckwalzvorrichtung
- 10
- Walze
- 20
- Manipulator
- 21
- Greifeinrichtung
- 22
- Längenausgleichsabschnitt
- 30
- Ablage
- 31
- Festhaltemittel
- S1 - S4
- Stufe
- W
- Werkstück
- Wn
- Neues Werkstück/Rohling
- Wf
- Fertiges Werkstück
- AS
- Arbeitsseite
- WR
- Walzrichtung
Claims (15)
- Reckwalzvorrichtung (1) zum Druckumformen von Werkstücken (W) durch Walzen, die aufweist:ein Arbeitswalzenpaar mit zwei Walzen (10), die jeweils um deren Walzenachsen rotierbar sind und zwischen sich einen Walzenspalt ausbilden, wobei die Walzen (10) in Axialrichtung mehrere Stufen (S1 bis S4) realisieren, die zur schrittweisen Umformung der Werkstücke (W) eingerichtet sind, indem die Werkstücke (W) die Stufen (S1 bis S4) sukzessive durchlaufen;einen Manipulator (20) mit mehreren Greifeinrichtungen (21), die auf einer Arbeitsseite (AS) des Arbeitswalzenpaars angeordnet und eingerichtet sind, die Werkstücke (W) zu greifen und an einer zugeordneten Stufe (S1 bis S4) in einer Vorschub-/Rückzugsrichtung durch den Walzenspalt zu führen; undeine Ablage (30), die eingerichtet ist, um Werkstücke (W) temporär zu stützen und in Zusammenwirkung mit dem Manipulator (20) an eine andere Greifeinrichtung (21), vorzugsweise die benachbarte Greifeinrichtung (21) der nächsthöheren Stufe (S2 bis S4), zu übergeben; dadurch gekennzeichnet, dassdie Greifeinrichtungen (21) eingerichtet sind, um die Werkstücke (W) an einem Ende zu greifen und an einer zugeordneten Stufe (S1 bis S4) durch den Walzenspalt zu führen, während die Werkstücke (W) am anderen Ende nicht gegriffen werden.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Greifeinrichtungen (21) rotierbar eingerichtet sind, um eine Drehung des gegriffenen Werkstücks (W) um dessen Längsachse, vorzugsweise um einen Winkel von 90°, zwischen den entsprechenden Stufen (S1 bis S4) zu realisieren.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (30) in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung und/oder Hoch-/Runterrichtung verfahrbar ist, wobei der Manipulator (20) vorzugsweise stationär ist.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (30) auf der Arbeitsseite (AS) oder der der Arbeitsseite (AS) in Walzrichtung gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Greifeinrichtungen (21) gleich der Anzahl der Stufen (S1 bis S4), wobei die Zuordnung Greifeinrichtung (21) zur Stufe (S1 bis S4) eine Eins-zu-eins-Zuordnung ist.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinrichtungen (21) durch den Manipulator (20) in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahrbar sind, vorzugsweise ist der Manipulator (20) relativ zum Arbeitswalzenpaar in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahrbar, und wobei die Ablage (30) vorzugsweise stationär ist.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Greifeinrichtung (21) relativ zum Manipulator in der Vorschub-/Rückzugsrichtung individuell verfahrbar ist, um eine unterschiedliche Längung der Werkstücke (W) an den verschiedenen Stufen (S1 bis S4) auszugleichen.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Verfahrbarkeit der entsprechenden Greifeinrichtungen (21) passiv, vorzugsweise gefedert, oder aktiv, vorzugsweise pneumatisch oder elektromotorisch, realisiert ist.
- Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablage (30) Festhaltemittel (31) aufweist, die eingerichtet sind, um die Werkstücke (W) temporär zur Übergabe an die jeweils benachbarte Greifeinrichtung (21) der nächsthöheren Stufe (S2 bis S4) festzuhalten, vorzugsweise zu klammern.
- Reckwalzverfahren zum Druckumformen von Werkstücken (W) mittels einer Reckwalzvorrichtung (1) nach einem der vorigen Ansprüche, das aufweist:Greifen mehrerer Werkstücke (W) durch jeweils eine Greifeinrichtung (21) des Manipulators (20);Führen der Werkstücke (W) durch den Walzenspalt, gebildet von dem Arbeitswalzenpaar, an einer zugeordneten Stufe (S1 bis S4) in der Vorschub-/Rückzugsrichtung;Rotieren der Walzen (10) und Ausüben von Druck auf die Werkstücke (W) durch die Walzen (10), wodurch die Werkstücke entsprechend ihrer Stufe (S1 bis S4) umgeformt werden;Transportieren der Werkstücke (W) an eine Übergabeposition und Abstützen der Werkstücke (W) durch die Ablage (30);Freigeben der Werkstücke (W) durch die Greifeinrichtungen (21); undGreifen von Werkstücken (W) durch eine andere Greifeinrichtung (21), vorzugsweise die benachbarte Greifeinrichtung (21) der nächsthöheren Stufe (S2 bis S4); wobeidie Greifeinrichtungen (21) die Werkstücke (W) an einem Ende greifen und gemäß der zugeordneten Stufe (S1 bis S4) durch den Walzenspalt führen, während die Werkstücke (W) am anderen Ende nicht gegriffen werden.
- Reckwalzverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Werkstücke (W) zwischen den entsprechenden Stufen (S1 bis S4) um deren Längsachsen, vorzugsweise um einen Winkel von 90°, gedreht werden.
- Reckwalzverfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übergabe der Werkstücke (W) an eine andere Greifeinrichtung (21) die Ablage (30) in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung und/oder Hoch-/Runterrichtung verfährt.
- Reckwalzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übergabe der Werkstücke (W) an eine andere Greifeinrichtung (21) die Greifeinrichtungen (21) durch den Manipulator (20) in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfahren werden, wobei vorzugsweise der Manipulator (20) relativ zum Arbeitswalzenpaar in der Axialrichtung und/oder Vorschub-/Rückzugsrichtung verfährt.
- Reckwalzverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Greifeinrichtung (21) gemäß der Längung des zugeordneten Werkstücks (W) relativ zum Manipulator in der Vorschub-/Rückzugsrichtung individuell verfahren wird.
- Reckwalzverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das individuelle Verfahren der entsprechenden Greifeinrichtungen (21) passiv, vorzugsweise gefedert, oder aktiv, vorzugsweise pneumatisch oder elektromotorisch, erfolgt.
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