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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Profilwalzmaschine
zum Einstellen der Steigungs-Referenz zwischen den Profilwalzen
einer Profilwalzmaschine, die zumindest zwei parallel im Gleichlauf über ein
Verteilergetriebe und einen gemeinsamen Antriebsmotor angetriebene Walzspindeln
aufweist und zum Umformen der Mantelfläche rotationssymetrischer Werkstücke, insbesondere
zum Walzen von Gewinden, Schneckenprofilen, Verzahnungen, Rändeln und
Kordeln eingesetzt wird.
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Bekannte
Profilwalzmaschinen der hier interessierenden Art umfassen zumindest
zwei parallel angeordnete Rollspindeln mit je einer Profilwalze
zur Bearbeitung eines zwischen den Profilwalzen angeordneten Werkstücks, insbesondere
zum Walzen von Werkstücken
mit Gewinde oder vergleichbaren Steigungsprofilen. Beim Einstechverfahren
sind die Achsen der Walzwerkzeuge parallel angeordnet, wobei die
Rillen der Walzwerkzeuge eine Steigungsgeometrie besitzen, die sich
während
des Walzvorganges im Werkstück
abbildet. Beispielsweise beim Gewindewalzen im Einstechverfahren
ist es erforderlich, daß die
gegenüberliegenden
Profilspitzen der beiden Walzwerkzeuge genau gegenüber stehen.
Wenn ein Werkstück
mit einem Gewinde mit einer ungeraden Gangzahl gewalzt werden soll,
müssen
die Profilspitzen des einen Walzwerkzeugs zu den Profilspitzen des
jeweils anderen Walzwerkzeugs mittig versetzt eingestellt werden.
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Aus
der
CH 650 174 A5 ist
beispielsweise eine Gewindewalzmaschine bekannt, bei der jedem Walzwerkzeug
zum Einstellen der Steigungs-Referenz beziehungsweise zum Synchronisieren
eine Synchronisierungseinrichtung an der Walzspindel zugeordnet
ist. Da die beiden Walzspindeln miteinander synchronisiert sind,
und sich diese Synchronisation nicht verändert, werden die Profilwalzen
bei ihrer Montage auf den Walzspindeln miteinander synchronisiert.
Die beiden Profilwalzen sind hierbei zentrisch auf den Walzspindeln
angeordnet. Durch einen Synchronisierbolzen und mit Synchronisierbohrungen
in einem Flansch der Walzspindel wird eine feste Beziehung zwischen
der Walzspindel und der zugehörigen Profilwalze
hergestellt. Durch die Lage der Synchronisierbolzen auf den Spindelflanschen
einerseits und durch die Lage der Synchronisierbohrungen in den Profilwalzen
andererseits ist die Steigungs-Referenz zwischen den beiden Profilwalzen
gewährleistet.
Somit überträgt sich
die Synchronisation der Walzspindeln direkt und unkompliziert auf
die Profilwalzensynchronisation, wenn die Synchronisierbolzen in
den entsprechenden Synchronisierbohrungen sauber sitzen.
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Um
die bereits erwähnte
Verstellbarkeit bei einem Gewinde mit ungerader Gangzahl zu gewährleisten,
ist außerdem
in den Profilwalzen noch je eine weitere Synchronisierbohrung vorgesehen.
Die Bohrung ist um einen Zentriwinkelbetrag versetzt. Ein ähnlicher
Versatz hinsichtlich einer geraden und ungeraden Verzahnung am Werkstück kann
auch mit einem exzentrischen Synchronisierbolzen erreicht werden.
Da erkennbar ist, daß ein
erheblicher konstruktiver Aufwand für die Synchronisation der Bewegung
beider Walzwerkzeuge betrieben werden muss, konnte sich dieses Verfahren
in der Praxis nicht durchsetzen. Der wesentliche Nachteil dieses
Steigungs-Referenz-Systems ist darin zu sehen, daß die Walzwerkzeuge
nicht austauschbar und mit einer beliebigen Profilwalzmaschine kombinierbar
sind.
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In
der Praxis wird zum gegenseitigen Ausrichten der Walzwerkzeuge eine
Gewindelehre benutzt, wobei die Walzwerkzeuge mit herkömmlichen Paßfedern
drehfest auf der Walzspindel angeordnet sind. Die Gewindelehre wird
unter gegenseitigem Profileingriff radial angelegt und zwischen
den Walzwerkzeugen gehalten. Zum Verstellen der Walzwerkzeuge ist
für die
Walzspindel eine lösbare
Einstellkupplung mit rastbarer Zahnteilung vorhanden, die zum Einstellen
der Steigungs-Referenz stufenweise um einen Zentriwinkelbetrag gedreht
werden kann, bis eine annähernd übereinstimmende
Profildeckung erreicht worden ist.
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Nach
diesem Verfahren ist es nachteilig, daß eine einmal vorgenommene
Einstellung der Walzwerkzeuge verloren geht, wenn ein Werkzeugwechsel
vorgenommen oder die Walzwerkzeuge zu einer Nachbearbeitung ausgebaut
werden. Solche Werkzeugwechsel fallen vergleichsweise häufig an,
da beispielsweise Walzwerkzeuge zum Gewinderollen nur für ein ganz
bestimmtes Gewinde vorgesehen sind, so daß üblicherweise den entsprechenden
Profilwalzmaschinen eine ganze Reihe verschiedener Werkzeugsätze zugeordnet
ist, die vergleichsweise vielfach zu wechseln sind.
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Um
die erneute Einstellarbeit zu erleichtern wurde in der
EP 296 594 A2 vorgeschlagen,
zur einfachen Reproduzierbarkeit der Steigungs-Referenz an jedem
Walzwerkzeug eine Markierung anzubringen, die sich in der ausgerichteten
Stellung der Walzwerkzeuge in Deckung mit einem vorbestimmten ortsfesten
Punkt befindet. Zum späteren
Ausrichten der Walzwerkzeuge ist es lediglich erforderlich, die Markierungen
in Deckung mit dem zugeordneten ortsfesten Punkt zu bringen. Bei
einer Ausgestaltung des Standes der Technik sind zum Anzeigen der
Stellung der Walzwerkzeuge an der Profilwalzmaschine ortsfeste Fühler angebracht,
die auf die Markierungen ansprechen und bei Erreichen der Deckungsstellung
ein optisches oder akustisches Signal geben. Zum Einstellen der
Steigungs-Referenz
weist die bekannte Profilwalzmaschine nach einer weiteren Ausgestaltung
einen Fühler
mit Schalter auf, der bei Erreichen der Deckungsstellung einen zur
Einstellung vorgesehenen Einzelverstellantrieb des betreffenden Walzwerkzeugs
abschaltet. Das Einstellen der Steigungs-Referenz nach diesem bekannten
Verfahren setzt daher voraus, daß jede Walzspindel mit einem separaten
CNC-Antrieb versehen ist. Für
die Synchronisation der Bewegung der beiden Walzspindeln muß daher
zusätzlicher
Aufwand mit zwei CNC-Antrieben
betrieben werden. Der wesentliche Nachteil besteht auch hier darin,
daß die
Profilwalzwerkzeuge nicht beliebig austauschbar sind.
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Die
Erfindung bezweckt ein einfaches und wirtschaftliches Steigungs-Referenz-System,
zum Einstellen der Profilwalzen einer Profilwalzmaschine, die zumindest
zwei parallel im Gleichlauf angetriebene Walzspindeln aufweist,
die über
ein Verteilergetriebe mit einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben
sind.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Verfahren gelöst,
das die im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmale aufweist. Durch
das vorgeschlagene Verfahren wird ein von der Profilwalzmaschine
nicht abhängiges
Steigungs-Referenz-System geschaffen, mit dem der Aufwand bei der
Synchronisation der Profilwalzen herabgesetzt wird. Insbesondere
im Zusammenhang mit einer numerischen Steuerung kann die Synchronisation
sehr einfach durchgeführt
werden kann.
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Das
vorgeschlagene Verfahren geht von drehfest auf den Walzspindeln
angeordneten Walzwerkzeugen aus, womit der Aufwand für die Herstellung
und die Befestigung der Walzwerkzeuge auf der Walzspindel in Grenzen
gehalten wird. Das vorgeschlagene Steigungs-Referenz-System ermöglicht es,
daß in
der Einzelfertigung vorwiegend manuelle Verfahrensschritte eingesetzt
werden. Bei einer numerisch gesteuerten Profilwalzmaschine können alle Verfahrensschritte
automatisiert werden. Zum Erfassen der Steigungsdifferenz können visuelle
Meßverfahren
eingesetzt werden. In der Massenfertigung und bei großen Serien
kann die Ermittlung der Steigungsdifferenz und das Einstellen der
Steigungs-Referenz vollständig
rechnergestützt
vorgenommen werden.
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Um
eine Änderung
der relativen Drehlage zwischen den Walzspindeln vorzunehmen, ist
es im Rahmen des Verfahrens zweckmäßig, die Stelleinrichtung von
Hand mit einem mechanischen Antrieb oder mit einem elektrisch angetriebenen
Antriebsmotor zu betätigen.
Hierdurch wird gewährleistet,
daß der
Aufwand für
die Profilwalzmaschine auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt
werden kann.
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Wenn
eine numerisch gesteuerte Profilwalzmaschine vorhanden ist, kann
der ermittelte Betrag der Steigungsdifferenz beziehungsweise der
zum Einstellen der Steigungs-Referenz errechnete Drehwinkelbetrag
in das Steuerungsprogramm eingegeben werden, so daß die Steigungs-Referenz
beim Wechsel der Werkzeuge gespeichert und bei einem erneuten Austausch
der Werkzeuge über
die im Steuerungsprogramm gespeicherte Information abrufbar ist.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann die Steigungsdifferenz
beim Wechsel der Werkzeug mit einer digitale Kamera, einer optischen
Meßeinrichtung
oder einer Strahlenmeßeinrichtung
mittels geeigneter Sensoren ermittelt werden. Die Genauigkeit kann
auf diese Weise erhöht werden,
weil die auf diesem Wege erzeugten elektrische Signale für die exakte
Steuerung der Relativlage der Walzspindeln eingesetzt werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Walzwerkzeuge mit
dem ermittelten Betrag der Steigungsdifferenz beziehungsweise dem
zum Einstellen der Steigungs-Referenz errechneten Drehwinkelbetrag
dauerhaft markiert werden. Da die Markierung nur beim erstmaligen
Justieren der Werkzeuge vorgenommen wird, kann der Aufwand beim
Wechsel der Werkzeuge erheblich gesenkt werden, was im nachfolgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels
und der dazu gehörenden
Zeichnungen näher
erläutert
werden soll.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 eine
Draufsicht auf eine Profilwalzmaschine mit zwei Walzspindeln,
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2 die
Seitenansicht der Profilwalzmaschine nach 1 und
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3 eine
Vorderansicht der Profilwalzmaschine nach 1 und 2 in
schematischer Darstellung.
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Die
in 1 dargestellte Profilwalzmaschine zur Durchführung des
Verfahrens weist zwei parallel angeordnete Walzspindeln 1 auf,
die im Gleichlauf über
zu einem Verteilergetriebe 2 führende Gelenkwellen 3 gekuppelt
und von einem gemeinsamen Getriebemotor 4 angetriebene
werden, der in der Seitenansicht in 2 erkennbar
ist. Die Walzspindeln 1 in 1 sind mit
Keilnuten 5 versehen, mit deren Hilfe die Walzwerkzeuge 6 drehfest
mit den Walzspindeln 1 verbunden sind. Die Befestigung
der Walzwerkzeuge 6 ist auf diese Weise problemlos zu bewerkstelligen.
Durch die Art der Befestigung ist wie bekannt keine feste Beziehung
zwischen der Stellung der Walzspindel 1 und dem Profil
des zugehörigen
Walzwerkzeuges 6 gegeben. Aus diesem Grunde ist bei den
sich gegenüberstehenden
Profilspitzen in der Regel eine Steigungsdifferenz gegeben. Diese Steigungsdifferenz
muß durch
das Steigungs-Referenz-System ausgeglichen werden.
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Das
Steigungs-Referenz-System beinhaltet in dem Verteilergetriebe 2 ein
Planetengetriebe 7 mit einem verdrehbar gelagerten Außenrad 8 und
in Eingriff mit dem Außenrad 8 ein
Stellglied 9, was in 3 angedeutet
ist. Mit dem Stellglied 9 ist das Außenrad 8 stufenlos
verstellbar, wobei die relative Drehlage der Walzspindeln 1 zueinander
veränderlich
ist. Durch die Veränderung
der Drehlage der Walzspindeln 1 zueinander wird die Steigung
der Walzwerkzeuge 6 synchronisiert und die Steigungs-Referenz
hergestellt.
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Zum
Verstellen des Außenrades 8 ist
eine mit dem Stellglied 9 verbundene Stelleinrichtung 11 vorgesehen,
die nach 2 mit einem mechanischen Antrieb 12 und
einer Stellspindel 13 ausgerüstet ist. Die Stellspindel 13 wird
mit einem Handantrieb 14 angetrieben, der auf der Vorderseite
der Profilwalzmaschine leicht zugänglich plaziert und mit einer Winkelskala 15 versehenen
ist. Die Lage und Anordnung der Winkelskala 15 ist aus 3 ersichtlich.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Stelleinrichtung 11 einen
elektrisch angetriebenen Antriebsmotor 16 aufweisen, der
mit dem Stellglied 9 verbunden ist. In diesem Fall erfolgt
die Betätigung
der Stelleinrichtung 11 über die numerische Steuerung
und ein nicht weiter dargestelltes Eingabetableau der Profilwalzmaschine.
Der elektrisch angetriebene Antriebsmotor 16 ist bei einer
numerisch gesteuerten Profilwalzmaschine mit der zentralen Rechner-
und Steuerungseinheit verbunden und das Stellglied 9 wird
rechnergestützt
betätigt.
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Zum
Synchronisieren der Walzwerkzeuge 6 kann in vereinfachter
Weise so vorgegangen werden, daß die
Steigungsdifferenz visuell festgestellt wird. Hierzu kann beispielsweise
mit einer Meßlupe
der Profilabstand gemessen oder ein geeignetes Meßverfahren
eingesetzt werden. Der gemessene Profilabstand wird in einen Drehwinkelbetrag
umgerechnet. Zum Einstellen der Steigungs-Referenz wird der errechnete
Drehwinkelbetrag mit dem Handantrieb 14 und der Winkelskala 15 in
die Stelleinrichtung 11 eingegeben und eine Änderung
der relativen Drehlage zwischen den Walzspindeln 1 vorgenommen,
womit die Walzwerkzeuge 6 bei exakter Messung und fehlerfreier
Eingabe des Drehwinkelbetrages synchronisiert sind.
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Um
die bei visueller Messung und manueller Eingabe auftretenden Fehlerquellen
zu eliminieren, kann das Synchronisieren der Walzwerkzeuge 6 rechnergesteuert
vorgenommen werden. Dies kann auf einfache Weise durch Eingabe des
Drehwinkelbetrages in die numerische Steuerung der Profilwalzmaschine
erfolgen, wobei die Änderung
der relativen Drehlage zwischen den Walzspindeln 1 durch
Betätigen
der Stelleinrichtung 11 mit dem elektrisch angetriebenen
Antriebsmotor 16 vorgenommen wird. Die numerische Steuerung
kann desgleichen zur Vereinfachung des Verfahrens eine Recheneinheit
aufweisen, in der die ermittelte Steigungsdifferenz in einen Drehwinkelbetrag
umgerechnet wird.
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Eine
weitere Vereinfachung und eine Erhöhung der Fehlerfreiheit kann
durch eine maschinelle Erfassung der Steigungsdifferenz erzielt
werden. Hierzu sind die bekannten Meßverfahren einsetzbar. Beispielsweise
kann eine digitale Kamera oder eine optische Meßeinrichtung eingesetzt werden.
Andere geeignete Meßeinrichtungen
können
eine Strahlenmeßeinrichtung
mit Sensoren beinhalten, welche die Steigungsdifferenz ermitteln
und elektrische Signale erzeugen, mit denen die Relativlage der
Walzspindeln 1 rechnergestützt einstellbar ist.
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Eine
wesentliche Vereinfachung des Verfahrens kann dadurch erzielt werden,
daß der
ermittelten Betrag der Steigungsdifferenz beziehungsweise der zum
Einstellen der Steigungs-Referenz
errechnete Drehwinkelbetrag in Abhängigkeit von den Walzwerkzeugen 6 abrufbar
ist. Bekanntlich kann eine Änderung
der Steigungs-Referenz nur in dem Fall eintreten, wenn die Walzwerkzeuge 6 getauscht
oder mit einem neuen Profil versehen werden, während die Steigungsdifferenz
in den übrigen
Fällen
konstant ist. Es ist daher äußerst vorteilhaft,
wenn die Walzwerkzeuge 6 mit dem ermittelten Betrag der
Steigungsdifferenz beziehungsweise dem zum Einstellen der Steigungs-Referenz
festgestellten oder errechneten Drehwinkelbetrag dauerhaft markiert
werden und mit einer Winkelmarke 17 ausgestattet sind.
Im Gegensatz zu den im Stand der Technik beschriebenen Marken, die
exakt an einem vorgeschriebenen Punkt anzubringen sind, kann die
Winkelmarke 17 an der Stirnseite des Walzwerkzeuges 6 an
beliebiger Stelle angeordnete werden.
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Bei
einem manuellen Steigungs-Referenz-System genügt es, wenn der Wert des Drehwinkelbetrags
auf der Oberfläche
der Walzwerkzeuge 6 notiert ist. Hierbei genügt es, wenn
beim Synchronisieren der Drehwinkelbetrag mit dem Handbetrieb 14 eingegeben
und mit der Winkelskala 15 kontrolliert wird. Bei einer
numerisch gesteuerten Profilwalzmaschine werden die auf dem Walzwerkzeug 6 enthalten
Steuerungsdaten in das Steuerungsprogramm für die elektromotorisch angetriebene
Stelleinrichtung 11 eingegeben.
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Auch
in diesem Fall können
durch eine Markierung Fehlerquellen vollständig vermeiden werden, wenn
die Steuerungsdaten für
die Profilwalzmaschine in der Winkelmarke 17 gespeichert
sind. Die Winkelmarke 17 kann beispielsweise einen Strichcode aufweisen,
der mit einem Barcode-Leser gelesen werden kann. Auf einen Barcode
soll die Erfindung jedoch nicht beschränkt werden. Vielmehr kann die Profilwalzmaschine
mit Steigungs-Referenz-System mit
jeder geeigneten ortsfest angeordnete Sensoreinheit ausgerüstet werden,
die zum Abtasten der auf der Oberfläche befindlichen Winkelmarke 17 geeignet
ist.
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Insbesondere
kann die Profilwalzmaschine eine Antennen-Transponder-Anordnung
aufweisen, wobei die Walzwerkzeuge 6 oder die Winkelmarke 17 mit
einem programmierbaren Transponder ausgerüstet sind. Die Profilwalzmaschine
ist mit einem dem Transponder zugeordneten Lesegerät versehen
und fragt die Daten des Transponders berührungslos ab, wenn sich der
Transponder im Wirkungsbereich des Lesegerätes befindet. Dies kann durch
eine Antenneneinrichtung erfolgen, wobei die in der Winkelmarke 17 gespeicherte
Steigungsdifferenz induktiv übertragen
wird. Der Transponder enthält
einen Speicher, in dem die Synchronisierungssignale gespeichert sind.
Da beim Lesen der Synchronisierungssignale die Walzwerkzeuge 6 gegebenenfalls
an dem Lesegerät
vorbei bewegt werden müssen,
ist es von Vorteil, wenn das Einstellen der Steigungs-Referenz im Leerlauf
der Profilwalzmaschine vorgenommen wird. Ein weiterer Vorteil ist
durch die automatische Identifizierung der Walzwerkzeuge 6 in
automatischen Regallagern gegeben.