DE10056804A1 - Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall, insbesondere eines solchen Vormaterials, welches in regelmäßig wiederkehrenden Abschnitten profiliert ist, und eine Vorrichtung dafür - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall, insbesondere eines solchen Vormaterials, welches in regelmäßig wiederkehrenden Abschnitten profiliert ist, und eine Vorrichtung dafür

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall durch Walzen eines Metallbandes (16) in einem Walzspalt (13), welcher durch eine Walze (12) und durch eine Platte (67) begrenzt wird, in zwei oder mehr als zwei Walzschritten, DOLLAR A durch DOLLAR A (a) Walzen eines Abschnittes des Metallbandes (16) in dem Walzspalt (13), wozu die Walze (12) gedreht und die Platte (67) synchron dazu geradlinig bewegt wird, DOLLAR A (b) Zurückholen des Metallbandes (16), DOLLAR A (c) erneutes Walzen des Metallbandes (16) durch Einwirken derselben Walze (12) in dem Walzspalt (13) auf das Metallband (16) in dem zurückgeholten Abschnitt, DOLLAR A wobei die Schritte (b) und (c) eventuell wiederholt werden, und DOLLAR A (d) Walzen des Metallbandes (16) in einem auf dem bereits gewalzten Abschnitt folgenden Abschnitt unter Anwendung der Schritte (a) bis (c).

Description

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung oder weitere Ausbildung der Erfin­ dung, welche Gegenstand der internationalen Patentanmeldung PCT/EP00/04269 ist. Aus der DE 195 04 711 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall mittels Walzen eines Walzgerüstes bekannt, welche einen Walzspalt begrenzen, indem ein Metallband in zwei oder mehr als zwei Walzschritten gewalzt wird. Es arbeitet so, daß ein Metallband wie­ derholt gewalzt wird, wozu es vom Anfang bis zum Ende kontinuierlich ein Walz­ gerüst durchläuft, dessen Arbeitsrichtung dann umgekehrt wird, so daß das Me­ tallband das Walzgerüst danach ein weiteres Mal auf voller Länge durchläuft, nun aber in umgekehrter Richtung.
Aus der DE-PS 10 48 75 ist es bekannt, zur Herstellung von Röhren in streifen- oder tafelförmige Werkstücke in einem einzigen Schritt ein Profil zu walzen. Ein ähnliches Verfahren offenbart die DE 197 04 300 A1 zum Herstellen von profilier­ ten Platinen, namentlich von Karosserieblechen.
Aus der DE-PS 63 81 95 ist ein Pilgerschrittverfahren zum Herstellen dünner Bän­ der aus einem dicken Ausgangswerkstück bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Ausgangswerkstück schrittweise mit hohem Verformungsgrad verformt und dabei entgegen der üblichen Walzrichtung durch den Walzspalt geschoben.
Aus der US 1,106,172 ist es bekannt, mit einer Anordnung von drei hintereinan­ der angeordneten Walzgerüsten Profile kontinuierlich in ein Band zu walzen.
Die PCT/EP00/04269 zeigt, wie ein abschnittsweise profiliertes bandförmiges Vormaterial und ein bandförmiges Vormaterial mit gleichbleibender Dicke mit gleichmäßig hoher Oberflächengüte wirtschaftlich hergestellt werden können. Zu diesem Zweck wird gemäß der PCT/EP00/04269 das Metallband in aufeinander­ folgenden Abschnitten, welche kürzer als der Umfang der beiden Walzen sind, jeweils zwischen denselben zwei Walzen in zwei oder mehr als zwei Walzschrit­ ten gewalzt, wozu das Metallband zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Walz­ schritten zurückgeholt und dann der zurückgeholte Abschnitt des Metallbandes erneut gewalzt wird.
Das Zurückholen des Metallbandes macht es möglich, daß der letzte Walzschritt in einem jeden der zurückgeholten Abschnitte des Metallbandes zwischen sol­ chen Umfangsabschnitten der beiden Walzen erfolgt, welche in dem einen oder den mehreren vorangegangenen Walzschritten noch nicht auf den betreffenden Abschnitt des Metallbandes eingewirkt haben, so daß der letzte Walzschritt zwi­ schen Umfangsabschnitten der beiden Walzen erfolgt, welche die beste noch vorhandene Oberflächengüte haben, wohingegen die vorhergehenden Walz­ schritte zwischen Umfangsabschnitten der beiden Walzen stattfinden können, welche schon eine größere Anzahl von Walzschritten ausgeführt haben und in ih­ rer Oberflächengüte schlechter sind. Die Oberflächengüte des schließlich er­ zeugten bandförmigen Vormaterials wird dabei durch die Oberflächengüte jener Umfangsabschnitte der beiden Walzen bestimmt, welche in dem betrachteten Ab­ schnitt des Metallbandes den letzten Walzschritt durchführen.
Mit einem erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Mehrschritt - Walzverfahren gelingt es, das bandförmige Vormaterial mit besonders hoher und gleichmäßiger Oberflächengüte und mit geringsten Dickentoleranzen zu erzeugen oder ein Vor­ material mit der aus dem Stand der Technik bekannten Qualität ohne Walzen­ wechsel in größerer Länge als bisher zu erzeugen. Es wurden bereits Dickentole­ ranzen von ±1 µm, Wiederholgenauigkeiten von ±2 µm, Rauhtiefen von nur Rt = 0,18 µm und Mittenrauhwerte (Centre Line Average, CLA) von nur Ra = 0,022 µm erreicht (DIN 4762).
Um mit dem Verfahren wenigstens zwei Walzschritte in einem Abschnitt des Me­ tallbandes durchführen zu können, sollte gemäß PCT/EP00/04269 der Umfang der Walzen mindestens zweimal so groß zu sein wie die Länge der zurückgehol­ ten Abschnitte, wobei der zurückgeholte Abschnitt etwas größer sein soll als die in Längsrichtung des bandförmigen Halbzeuges gemessene Abmessung der aus dem Halbzeug auszustanzenden Werkstücke, so daß der unvermeidbare Stanz­ abfall Berücksichtigung finden kann. Wird das Metallband nicht nur in einer Rich­ tung, sondern mal in der einen Richtung und mal in der anderen Richtung ge­ walzt, dann kann man gemäß PCT/EP00/04269 z. B. auch so vorgehen, daß man das Metallband einige Male zwischen denselben Abschnitten der beiden Walzen vor- und zurückwalzt und den letzten Walzschritt zwischen zwei Umfangsab­ schnitten der Walzen durchführt, welche bis dahin für eine geringere Anzahl von Walzschritten eingesetzt wurden und deshalb noch eine bessere Oberflächengü­ te haben, so daß sie im letzten Walzschritt dem Metallband eine Oberfläche mit ebenfalls optimaler Güte verleihen.
Werden die Abschnitte des Metallbandes mal in der einen Richtung und mal in der anderen Richtung gewalzt, erhält man darüberhinaus eine günstigere Werk­ stoffstruktur, als wenn man das Metallband immer nur in derselben Richtung wal­ zen würde. Dies ist um so mehr von Bedeutung, je stärker die durch das Walzen herbeigeführte Abnahme der Dicke des Metallbandes ist, weil damit auch die von den Walzen bewirkte Materialverdrängung stärker wird. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß der günstige Einfluß auf die Werkstoffstruktur beim abschnittsweise hin- und hergehenden Walzen günstiger ist, als wenn wie beim Stand der Tech­ nik ein Metallband auf voller Länge abwechselnd in der einen und der anderen Richtung gewalzt wird.
Die Anzahl der Walzschritte, mit welchen auf ein- und denselben Abschnitt des Metallbandes eingewirkt wird, wird auf die gewünschte Stichabnahme und Ober­ flächengüte des zu erzeugenden Vormaterials abgestimmt.
Zum Durchführen des Verfahrens offenbart die PCT/EP00/04269 ein Walzgerüst mit einer auf der Einlaufseite des Walzspaltes angeordneten ersten Haspel für das zu walzende Metallband und mit einer auf der Auslaufseite des Walzspaltes angeordneten zweiten Haspel für das Aufwickeln des bandförmigen Vormaterials, wobei für die auf der Einlaufseite des Walzspaltes vorgesehene Haspel ein An­ triebsmotor vorgesehen ist, welcher ein Zurückholen des Metallbandes in Schrit­ ten von vorgebbarer Länge ermöglicht, insbesondere ein Servomotor. Die Länge der Schritte, um die das Metallband jeweils zurückgeholt wird, kann durch eine elektronische Antriebssteuerung, insbesondere programmgesteuert, den Erfor­ dernissen angepaßt werden. Durch eine solche Programmsteuerung kann auch der diskontinuierliche Antrieb der Walzen mit Vorwärtsdrehen, Stillstand und ge­ gebenenfalls mit Rückwärtsdrehen optimal an die einzelne Walzaufgabe ange­ paßt werden.
Beim Walzen von Metallbändern, welche nur auf einer Seite abschnittsweise pro­ filiert, auf der anderen Seite aber eben sein sollen, hat sich nun gezeigt, daß es beim Einstechen der profilierenden Walze in das Metallband passieren kann, daß das nach dem diskontinuierlichen Mehrschrittwalzverfahren hergestellte bandför­ mige Halbzeug auf der Seite, welche eben sein soll, nicht mit der gewünschten Genauigkeit eben erhalten wurde.
Der vorliegenden Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzu­ zeigen, wie ein bandförmiges Halbzeug, welches nach dem diskontinuierlichen Mehrschrittwalzverfahren hergestellt wird und nur auf einer Seite durch eine Wal­ ze abschnittsweise profiliert wird, auf der anderen Seite mit höherer Genauigkeit eben erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den im Patentanspruch 1 an­ gegebenen Merkmalen. Eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens besonders geeignete Vorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 40. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Me­ tall durch Walzen ein Metallband in einem Walzspalt gewalzt, welcher durch eine Walze und durch eine Platte begrenzt wird. Das Walzen erfolgt in zwei oder mehr als zwei Walzschritten durch
  • a) Walzen eines Abschnittes des Metallbandes in dem Walzspalt, wozu die Wal­ ze gedreht und die Platte synchron dazu geradlinig bewegt wird,
  • b) Zurückholen des Metallbandes,
  • c) erneutes Walzen des Metallbandes durch Einwirken derselben Walze in dem Walzspalt auf das Metallband in dem zurückgeholten Abschnitt, wobei die Schritte (b) und (c) eventuell wiederholt werden, und
  • d) Walzen des Metallbandes in einem auf dem bereits gewalzten Abschnitt fol­ genden Abschnitt unter Anwendung der Schritte (a) bis (c).
Erfindungsgemäß wird das Metallband im Walzspalt zwischen einer Walze und einer mit dieser zusammenarbeitenden Platte umgeformt, welche in dem Bereich, in welchem das Metallband der Platte beim Umformen anliegt, eben ausgebildet ist. Die Platte kann als Abschnitt des Mantels einer Walze mit unendlich großem Durchmesser aufgefaßt werden. Mit dieser Besonderheit kann das im Hauptpa­ tent (PCT/EP00/04269) offenbarte Verfahren in entsprechender Anwendung aus­ geführt werden. Zu diesem Zweck wird die Platte beim Walzen eines Abschnittes des Metallbandes geradlinig bewegt, und zwar synchron mit der Walze, mit wel­ cher die Platte zusammenarbeitet. Beim Zurückholen des Metallbandes ist eine Bewegung der Platte synchron mit der Walze und/oder mit dem Metallband nicht unbedingt erforderlich, es sei denn, das Metallband würde auch beim Zurückho­ len gewalzt, was bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Fall sein kann.
Es hat sich gezeigt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren einseitig ab­ schnittsweise profilierte Bänder hergestellt werden können, bei welchen von der Einwirkung der Walze auf die eine Seite des Bandes herrührende Unebenheiten auf der anderen Seite des Bandes gegenüber der bisherigen Vorgehensweise deutlich vermindert oder sogar völlig vermieden werden.
Beim Walzen dient die Platte der auf das Metallband einwirkenden Walze, wel­ che auch als Arbeitswalze bezeichnet wird, als Widerlager. Sie nimmt die Walz­ kräfte auf und leitet sie zweckmäßigerweise in den Ständer des Walzgerüstes ein, in welchem auch die Arbeitswalze und zweckmäßigerweise vorhandene Stützwalzen gelagert sind. Vorzugsweise wird die Platte schwimmend gelagert, was eine leichte, reibungsarme Beweglichkeit in Verbindung mit einer zuverlässi­ gen Krafteinleitung erlaubt.
Am besten geht man so vor, daß die Walze den Walzspalt von oben her begrenzt und daß die Platte unter der Walze waagerecht liegt und durch eine Stützwalze unterstützt wird, welche ihrerseits in üblicher Weise im Walzgerüst gelagert ist. In diesem Fall können die Walzkräfte von der Platte auf die Stützwalze übertragen und von dieser in bekannter Weise in den Ständer des Walzgerüstes eingeleitet werden. Um eine waagerechte Lage der Platte zu gewährleisten, ist diese neben der Stützwalze noch zusätzlich zu unterstützen, vorzugsweise zu beiden Seiten des Walzspaltes, wobei die Tragfähigkeit der Unterstützungsmittel kleiner sein kann als die der Stützwalze, welche unmittelbar unter der mit der Platte zusam­ menarbeitenden Arbeitswalze liegt.
Eine schwimmende Lagerung der Platte erreicht man mit Vorteil dadurch, daß man die Platte durch Wälzkörper unterstützt. Dabei kann es sich um Rollen oder Walzen handeln, welche am besten zu beiden Seiten des Walzspaltes ein Feld bilden, welches die Platte an einer Mehrzahl von Stellen oder Linien unterstützt, welche über die gesamte Breite und Länge der Platte verteilt sein können. Die Wälzkörper können angetrieben sein, müssen aber nicht angetrieben sein, son­ dern können freilaufend ausgebildet sein. Besonders bevorzugt als Wälzkörper sind freilaufend gelagerte Kugeln, auf welchen die Platte mit ihrer Unterseite liegt.
Die Platte kann direkt angetrieben werden, z. B. mittels einer hydraulischen Kol­ ben-Zylinder-Einheit oder mittels einer durch einen Elektromotor angetriebenen Spindel, insbesondere einer reibungsarmen und präzisen Kugelumlaufspindel. Vorzugsweise wird die Platte beim Walzen jedoch nicht direkt, sondern nur indi­ rekt angetrieben, indem sie durch das Antreiben der Arbeitswalze und/oder des Metallbandes mitgenommen wird. Dafür besteht wegen des zwischen der Arbeits­ walze und der Platte auftretenden Walzdruckes ein hinreichender Reibungsschluß.
Mit Vorteil wird zum Mitnehmen der Platte auch ihre Stützwalze angetrieben.
Ein großer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sie sich auf weitere Anwendun­ gen übertragen läßt. Eine Anwendung betrifft das Herstellen von Metallbändern, welche Nuten haben, die sich nicht in Längsrichtung vom Bandanfang bis zum Bandende erstrecken, sondern sich vom einen Längsrand durchgehend bis zum anderen Längsrand des Metallbandes quer über dessen gesamte Breite erstrec­ ken und in dem Metallband in Abständen wiederkehren. Aus solchen genuteten Metallbändern kann man durch Teilen der Metallbänder z. B. Kontaktfedern oder Stromwendelamellen für Elektromotoren, insbesondere für Servomotoren herstel­ len. Fortschrittliche Servomotoren werden immer schneller und immer genauer. Das stellt steigende Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Stromwendelamel­ len in diesen Motoren. Die Maßgenauigkeit der Breite der Nut sollte besser sein als 0,02 mm. Wenn man eine solche Nut in ein Metallband walzen will, sind dazu mehrere Walzstiche erforderlich.
Nach herkömmlicher Technik fräst man die Nut in das Metallband, jedoch erzielt man dabei keine hohe Oberflächengüte. Das Fräsen von Nuten, welche sich quer über das Metallband erstrecken, ist schwierig. Man hat auch schon versucht, eine längs verlaufende Nut in mehreren Walzstichen in ein Metallband zu walzen. Da­ bei bleiben beidseits der Nut Seitenstege im Metallband erhalten, welche die Nut begrenzen. Da das Metallband im Bereich der Nut durch die Materialverdrängung beim Walzen entsprechend stark gelängt wird, im Bereich der Seitenstege aber nicht, müssen die Seitenstege zum Ausgleich gereckt werden, z. B. mit Haspeln, welche eine starke Zugkraft entwickeln. Selbst wenn man die Seitenstege reckt, ist es nicht möglich, Nuten zu walzen, deren Tiefe ca. 10% der Dicke des Metall­ bandes übersteigt. Außerdem ist das Verfahren aufwendig und führt nicht zu der gewünschten Genauigkeit, weil das Metallband bei jedem Walzstich einen Ver­ zug erleidet, der dazu führt, daß die Nut von Walzstich zu Walzstich mit größer werdenden Schwankungen etwas breiter wird. Auch die in der DE-PS 10 48 75 und in der DE 197 04 300 A1 beschriebenen Arbeitsweisen erlauben keine hohen Maßgenauigkeiten.
Durch erfindungsgemäßes schrittweises und abschnittsweises Walzen kann man jedoch allgemein profilierte Metallbänder, in welchen sich das Profil über die gesamte Breite des Metallbandes erstreckt, sowohl mit hoher Maßgenauigkeit als auch mit hoher Oberflächengüte walzen, insbesondere dann, wenn bei dem erfin­ dungsgemäßen Mehrschritt - Walzverfahren das Metallband nicht nur in einer Richtung gewalzt und in der Gegenrichtung zurückgeholt, sondern in beiden Richtungen gewalzt wird, also auch beim Zurückholen.
Die Erfindung eignet sich besonders dazu, ein regelmäßig wiederkehrendes Pro­ fil diskontinuierlich in ein Metallband zu walzen; aus einem solchen Metallband lassen sich durch Teilen des Metallbandes untereinander gleiche Massenteile wie z. B. Stromwendelamellen oder Kontaktfedern für elektrische Zwecke mit ho­ her Genauigkeit gewinnen. Das Teilen des Metallbandes geschieht zweckmäßi­ gerweise durch Stanzen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Vorteil auch anwendbar auf beschichtete Bänder; deren Beschichtung wird durch das Walzen nicht entfernt, im Gegensatz zum Herstellen von genuteten Bändern durch Fräsen.
Die Genauigkeit und Oberflächengüte, die sich erfindungsgemäß erreichen las­ sen, sind größer als beim Fräsen, größer auch als wenn das Metallband wie im Stand der Technik zum Erzeugen einer längs verlaufenden Nut wiederholt auf voller Länge gewalzt wird, was wegen der dabei auftretenden ungleichmäßigen Längung nur bis zu Dickenabnahmen von höchstens 10% möglich ist.
Die diskontinuierliche Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens leistet ei­ nen wesentlichen Beitrag zur Maßgenauigkeit des Profils von profilierten Metall­ bändern. Wegen der diskontinuierlichen Arbeitsweise beginnt jeder Walzschritt aus dem Stillstand des Metallbandes, der Walze und der Platte heraus. Deshalb setzt in der Anfangsphase eines jeden Walzschrittes die sich aus dem Eingriff der Walze in das Metallband ergebende Längung des Metallbandes anders als bei einem kontinuierlichen Profilwalzverfahren nicht schlagartig, sondern so sanft ein, daß eine für die Maßhaltigkeit des Profils wichtige konstante Zugspannung im Metallband aufrechterhalten werden kann, z. B. durch Regelung des Antriebs von Haspeln, welche für das Aufrechterhalten der Zugspannung vorgesehen sind. Zu diesem Zweck erfolgen das Beschleunigen und Bremsen der Walze und des Metallbandes beim Walzen in gleichem Maße und synchron.
Soll ein Profil abschnittsweise in ein Metallband gewalzt werden, so kann die Walze einen zylindrischen Mantel oder einen profilierten Mantel aufweisen. Mit einem zylindrischen Mantel läßt sich ein Profil in das Metallband walzen, indem insbesondere durch Verlagern der Walze die Höhe des Walzspaltes während des Walzens verändert wird.
Um von oben und von unten ein Profil in das Band zu walzen, kann das Metall­ band zunächst auf seiner einen Seite profiliert, dann gewendet und danach, ge­ gebenenfalls nach Austauschen der Arbeitswalze, auf seiner anderen Seite profi­ liert werden. Dazu kann es zweckmäßig sein, die Platte mit einem Aufsatz zu ver­ sehen, dessen Gestalt der Gestalt des auf der einen Seite bereits gewalzten Pro­ fils entspricht und den Aufsatz in dieses eingreifen zu lassen.
Die Maßgenauigkeit und die Oberflächengüte sind um so besser, je kürzer die Walzschritte sind. Mit Vorteil werden die Walzschritte kürzer als der halbe Um­ fang der Walze gewählt. In diesem Fall erstreckt sich das Profil nur über einen Teil des Umfangs der Walze. Den verbleibenden Teil der Mantelfläche der Walze kann man zylindrisch ausbilden; das macht es möglich, mit dem zylindrischen Ab­ schnitt der Walzenoberfläche den jeweiligen Abschnitt des Metallbandes in einem ersten Walzschritt noch nicht zu profilieren, sondern zu egalisieren, um dadurch die Maßgenauigkeit des gewalzten Bandes zu erhöhen.
Ein Anwendungsfall, für welchen die Erfindung vorteilhaft eingesetzt werden kann, um ein bandförmiges Vormaterial aus Metall herzustellen, welches in regel­ mäßig wiederkehrenden Abschnitten profiliert ist, betrifft Schreibfedern für Füllfederhalter.
Schreibfedern für Füllfederhalter haben über ihre Länge eine unterschiedliche Dicke. Im hinteren Bereich sind Schreibfedern typisch 0,2 mm dick. Zur Spitze hin wird die Feder dicker, um an der Schreibspitze schließlich ein Maximum von etwa 0,6 mm zu erreichen. Es ist bekannt, Schreibfedern herzustellen, indem ein Me­ tallband durch Walzen abschnittsweise, nämlich in Schritten, deren Länge der Länge der späteren Schreibfedern entspricht, zunächst mit einem entsprechen­ den Längsprofil versehen wird, welches sich über die gesamte Breite des Metall­ bandes erstreckt. Dieses profilierte Metallband ist ein Vormaterial, aus welchem später die Schreibfedern ausgestanzt und in die gewünschte gebogene Form um­ geformt werden.
Um das profilierte Vormaterial herzustellen, ist es bekannt, von zwei einen Walz­ spalt begrenzenden Walzen, welche in einem Walzgerüst gelagert sind, die obe­ re Walze in Umfangsrichtung mit einer empirisch ermittelten Kontur zu versehen, welche auf den vorgesehenen Verlauf der Dicke der Schreibfedern komplementär abstimmt ist. Außerhalb dieser abgestimmten Kontur hat die Mantelfläche der oberen Walze einen so geringen Abstand von ihrer Achse, daß es in diesem Be­ reich nicht zu einem Eingriff mit dem Metallband im Walzspalt kommt. Mit dem Anfang des die abgestimmte Kontur aufweisenden Umfangsabschnittes sticht die Walze in das Metallband ein und nimmt es dann für die Dauer eines Walzschrit­ tes, nämlich solange wie sie mit dem Metallband im Eingriff ist, mit und bewirkt dadurch sowohl einen Vorschub als auch eine Profilierung des Metallbandes. Dabei wird das Metallband von einer ersten Haspel abgerollt und das aus dem Walzspalt austretende profilierte Metallband von einer zweiten Haspel aufgerollt. Da der Vorschub des Metallbandes durch die beiden Walzen bewirkt wird, ergibt sich zwischen ihnen und der zweiten, aufwickelnden Haspel zwangsläufig eine gewisse Loslänge des Metallbandes, welche es erforderlich macht, eine Band­ schleife mit einer Bandspanneinrichtung vorzusehen, welche einen Ausgleich schafft zwischen dem diskontinuierlichen Bandvorschub durch die Walzen und der kontinuierlichen Aufwickelbewegung der zweiten Haspel. Das ist mit einigem apparativem Aufwand verbunden, der nachteilig ist.
Da die obere Walze etwa 3 mm vor der Ebene, welche die Längsachsen der bei­ den Walzen durchsetzt, in das zu walzende Metallband einsticht, ist es ferner be­ kannt, das Metallband vor dem Einstechen der oberen Walze mittels einer mit der Walzendrehung synchronisierten Zange jedesmal vor dem Einstechen der obe­ ren Walze um 1 bis 2 mm zurückzuziehen, um beim späteren Ausstanzen der Schreibfedern den Verschnitt möglichst klein zu halten.
Auf die bekannte Weise hergestellte Schreibfedern weisen unerwünschte Dicken­ schwankungen auf. Diese rühren einerseits daher, daß bereits das Metallband, von welchem man zur Herstellung des Vormaterials ausgeht, mit Dickenschwan­ kungen behaftet ist, welche sich verstärkt in das durch Walzen profilierte Vorma­ terial fortsetzen, und zwar insbesondere bei großen Stichabnahmen, wobei hin­ zukommt, daß große Stichabnahmen bei harten Metallbändern schwierig zu errei­ chen sind. Angesichts einer für das Herstellen von Schreibfedern erforderlichen Stichabnahme von 60% bis 70% steht der Fachmann hier vor einem schwerwie­ genden Problem. Die Dickenschwankungen, die sich bereits im Ausgangsmateri­ al befinden, betragen typisch ±0,02 mm. Weitere Dickenschwankungen werden dadurch verursacht, daß bei der bekannten Art und Weise der Herstellung des Vormaterials die Walzen andauernd mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlau­ fen, wodurch das Einstechen der profilierten Walze und damit der Bandvorschub schlagartig einsetzen und auch wieder beendet werden. Eine gleichmäßige Zug­ kraft im Metallband während des Profilierens, welche für ein gleichmäßiges Ar­ beitsergebnis mit hoher Maßgenauigkeit günstig wäre, ist bei der bekannten Ar­ beitsweise nicht möglich.
Die vorliegende Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg auf, wie ein profilier­ tes bandförmiges Vormaterial z. B. für Schreibfedern mit größerer Genauigkeit, nämlich mit weniger Abweichungen des tatsächlichen Verlaufs der Dicke vom Soll-Verlauf der Dicke hergestellt werden kann.
Dazu wird das Metallband in zwei oder mehr als zwei Walzschritten bis zum Er­ reichen der Tiefe des gewünschten Profils des Vormaterials gewalzt, so daß die Gesamtverformung nicht nur durch eine einzige, sondern durch zwei oder mehre­ re Stichabnahmen erreicht wird. Zu diesem Zweck wird das Metallband zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Walzschritten zurückgeholt und dann der zurückge­ holte Abschnitt des Metallbandes zwischen der Walze und der Platte erneut ge­ walzt. Erst wenn in einen zu profilierenden Abschnitt des Metallbandes in zwei oder mehr als zwei Walzschritten und nach einem oder mehreren Rückholschrit­ ten das gewünschte Profil gewalzt worden ist, wird zur Profilierung des nächsten Bandabschnittes des Metallbandes dieser nächste Bandabschnitt in den Walz­ spalt gefördert.
Es wäre allerdings auch möglich, nach einem ersten Walzschritt in einem ersten Bandabschnitt gegebenenfalls nach Wiederherstellung der Ausgangslage der Walzen z. B. durch Zurückdrehen der Walzen einen gleichen ersten Walzschritt in einem anschließenden Bandabschnitt durchzuführen, dann das Band um zwei Schritte zurückzuholen, danach im ersten Bandabschnitt den zweiten Walzschritt und dann im zweiten Bandabschnitt den zweiten Walzschritt durchzuführen.
Die sich mit der Herstellung von profiliertem Vormaterial befassende Weiterbil­ dung der Erfindung hat wesentliche Vorteile:
  • - Dadurch, daß das Profil des Metallbandes nicht in einem, sondern in zwei oder mehr als zwei Walzschritten erzeugt wird, erzielt man eine größere Maßhaltig­ keit als bisher, was sich bei Schreibfedern insbesondere im späteren Schaft­ bereich auswirkt.
  • - Da das gewünschte Profil in einem Abschnitt des Metallbandes nicht durch ei­ nen einzigen, sondern durch zwei oder mehr als zwei Walzschritte erzeugt wird, können auch härtere Metallbänder profiliert werden, auch federharte Bänder.
  • - Das eröffnet der Erfindung Anwendungen, die über den Schreibfederbereich hinausgehen und eine Vielzahl von profilierten Teilen erfaßt, die aus einem bandförmigen Halbzeug gebildet und durch Stanzen des Bandes vereinzelt werden können. Anwendungsbeispiele sind elektrische Leiterstrukturen wie z. B. Kontaktfedern, Stromwendelamellen für elektrische Motoren, ferner Lead­ frames sowie Kettenglieder für Uhrarmbänder und für Schmuckketten.
  • - Durch die Möglichkeit, das Profilieren in mehreren Walzschritten vorzuneh­ men, lassen sich sehr vielgestaltige Profile erzeugen. Es ist sogar möglich, das Profil nicht nur von einer Seite her, vorzugsweise von oben her, in das Me­ tallband zu walzen, sondern auch von beiden Seiten her. Dazu können beide Walzen, die den Walzspalt begrenzen, mit einer entsprechenden, abschnitts­ weise nicht zylindrischen Kontur versehen werden und/oder eine der Walzen zum Ändern der Höhe des Walzspaltes während des Walzens verlagert werden.
  • - Zur Vielseitigkeit der Erfindung trägt bei, daß das Metallband nicht in jedem Walzschritt profiliert werden muß, sondern in einem ersten Walzschritt ledig­ lich gleichmäßig in seiner Dicke reduziert werden kann, wozu die Walze jeden­ falls auch einen zylindrischen Abschnitt hat, wenn sie nicht ohnehin zylindrisch ist.
  • - Der Fortschritt, den die Erfindung bringt, wird durch minimalen apparativen Aufwand erreicht. Ausgehend von einem an sich bekannten Walzgerüst ist in diesem im wesentlichen nur eine Arbeitswalze durch eine Platte zu ersetzen und die Arbeitsweise zu modifizieren, welche zu der Profilierung führt. Ist die Walze in Umfangsrichtung profitiert, dann wird sie so gestattet, daß sie in Um­ fangsrichtung aufeinanderfolgend Abschnitte mit unterschiedlicher Kontur hat, welche insbesondere durch Freisparungen voneinander getrennt sind und in Verbindung mit dem vorgesehenen Rückholen des Metallbandes ein wieder­ holtes Walzen ein und desselben Abschnittes des Metallbandes erlauben.
  • - Es ist auch möglich, die Walze zylindrisch auszubilden und die für ein Profilie­ ren erforderliche Veränderung der Höhe des Walzspaltes beim Walzen da­ durch zu erzielen, daß man die Walze und/oder die Platte, vorzugsweise die Walze, welche vorzugsweise über der Platte liegt, im Walzgerüst verlagert. Das kann z. B. mit einem Elektromotor geschehen, welcher Spindeln antreibt, welche auf die zu verlagernde Walze und/oder Platte einwirken und mit ei­ nem eine wiederholbare Einstellung ermöglichenden inkrementalen Drehgeber gekoppelt sind, mit dessen Hilfe der Elektromotor gesteuert wird. Es ist ferner möglich, die Walze und/oder die Platte hydraulisch zu verlagern, indem man mit kurzen - der Hub beträgt z. B. 50 mm - Hydraulikzylindern auf die Platte oder auf eine Traverse des Walzgerüstes und mit der Traverse auf die zu ver­ lagernde Walze einwirkt. Die Kolbenstangen der Hydraulikzylinder sind mit in­ krementalen Weggebern verbunden, die ihrerseits Bestandteil eines Regel­ kreises sind, der die Stellung der Kolbenstangen auf einen vorgegebenen Wert bzw. auf einen vorgegebenen Kurvenverlauf - abhängig von dem zu wal­ zenden Profil - regelt. Gegenüber der Verwendung eines elektronischen Ser­ voantriebes hat ein hydraulischer Servoantrieb den Vorteil, schneller und prä­ ziser zu sein.
Mit einem solchen Servoantrieb für das Verlagern der Walze und/oder der als ihr Widerlager dienenden Platte ist es möglich, auch mit einer zylindrischen Walze in einem oder mehreren Schritten ein Profil in das Metallband zu wal­ zen. Es hängt von der gewünschten Profilierung ab, wie die Walze gegenüber der Platte in Abhängigkeit vom Bandvorschub zu verlagern ist. Eine entspre­ chende, von dem zu walzenden Profil abgeleitete Steuerkurve für den Antrieb, der die Walze relativ zur Platte verlagern soll, kann als Steuerkurve in einem programmierbaren elektronischen Steuergerät gespeichert sein. Durch Abspei­ chern mehrerer Steuerkurven kann erfindungsgemäß mit einem Walzgerüst ohne Austausch der Walze eine entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Profilieraufgaben in Metallbändern bewältigt werden.
Es ist außerdem möglich, das Verlagern der Walze während des Walzens an­ zuwenden bei einem Walzgerüst, welches eine profilierte Walze hat. Durch ei­ ne solche Kombination von zwei verschiedenen Möglichkeiten, die Höhe des Walzspaltes im Verlauf des Walzens zu verändern, nämlich durch Verwenden einer profilierten Walze in Kombination mit dem Verlagern der Walze relativ zur Platte, läßt sich die vielseitige Verwendbarkeit des Walzgerüstes zum Her­ stellen von abschnittsweise profilierten Bändern noch steigern.
Wird mit einer zylindrischen Walze gearbeitet, ist es vorteilhaft, sie mit einem achsparallelen Einschnitt zu versehen, um auf diese Weise eine Referenz für die Drehwinkelstellung der Walze zu erhalten.
  • - Für das Zurückholen des Metallbandes kommt der Rückholvorrichtung, z. B. ei­ ner ersten Haspel, von welcher das zu profilierende Metallband abgewickelt wird, eine besondere Bedeutung zu, weil sie die Länge des Schrittes, um wel­ chen das Metallband zurückgeholt wird, hinreichend genau reproduzieren kön­ nen muß. Dazu versieht man diese erste Haspel vorzugsweise mit einem Ser­ vomotor, welcher einen inkrementalen Drehgeber aufweist, der eine genaue Festlegung der gewünschten Schrittlänge beim Abwickeln und auch beim Auf­ wickeln ermöglicht.
Die Breite des Metallbandes kann so bemessen sein, daß aus jedem der aufein­ anderfolgend angeordneten Bandabschnitte ein einziges profiliertes Teil, z. B. ei­ ne einzelne profilierte Schreibfeder ausgestanzt werden kann. Die Wirtschaftlich­ keit des Verfahrens und eines nach dem Verfahren arbeitenden Walzgerüstes kann leicht vervielfacht werden, wenn breitere Bänder bearbeitet werden, die so breit sind, daß aus jedem profilierten Abschnitt des Vormaterials zwei oder mehr als zwei nebeneinander liegende Schreibfedern oder dergleichen profilierte Ge­ genstände gebildet werden können.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des An­ spruchs 13. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung wird das Metallband vor dem Walzen des Profils egalisiert. Unter einem Egalisieren wird ein Walzen des Metallbandes in einem Walzgerüst mit hochkonstantem Walzspalt verstanden, wodurch die Dickenschwankungen des Metallbandes vermindert werden. Walz­ gerüste mit zwei Arbeitswalzen zum Egalisieren sind aus der DE 25 41 402 C2 bekannt, worauf wegen weiterer Einzelheiten verwiesen wird. Bei einem für Zwec­ ke der Erfindung geeigneten Walzgerüst wird ein hochkonstanter Walzspalt dadurch erreicht, daß an den über die Walzenzapfenlager hinaus nach außen verlängerten Walzenzapfen von zwei Stützwalzen, von denen die eine die Platte von unten stützt und die andere die Arbeitswalze von oben stützt, senkrecht zu den Walzenachsen vom Walzgut weg gerichtete Vorspannkräfte ausgeübt wer­ den, welche lotrecht ausgerichtet sein können und vorzugsweise in einer um den Walzwinkel von der Walzenachsebene abweichenden, durch das einlaufende Metallband gehenden Wirkungslinie wirken. Auf diese Weise wird das Arbeits­ spiel der Walzen in den Walzenzapfenlagern verringert.
Erfindungsgemäß ist es deshalb nicht erforderlich, zum Zwecke des Egalisierens dem für das Profilieren des Metallbandes vorgesehenen Walzgerüst ein weiteres, der Egalisierung dienendes Walzgerüst voranzustellen. Vielmehr werden das Egalisieren und das Profilieren in ein und demselben Walzgerüst durchgeführt, wozu das Metallband nicht nur in den der Profilierung dienenden Arbeitsschritten in Vorschubrichtung durch den Walzspalt bewegt wird. Vielmehr wird das Metall­ band zunächst in Schritten, die mindestens so lang sind wie der Schritt beim Pro­ filieren, unter mäßiger Abnahme seiner Dicke egalisiert. Danach wird das Band um einen Schritt von mindestens der für das Profilieren benötigten Länge und höchstens der beim Egalisieren vorgeschobenen Länge zurückgeholt und danach wird in den zurückgeholten Abschnitt des Metallbandes das Profil gewalzt. In ei­ nem Walzgerüst, in welchem die Arbeitswalze profiliert ist und einen Umfangsab­ schnitt mit der Kontur hat, welche auf den gewünschten Verlauf der Dicke z. B. ei­ ner Schreibfeder abgestimmt ist, welche aus dem Metallband hergestellt werden soll, hat die Walze zu diesem Zweck zusätzlich noch einen zylindrischen Um­ fangsabschnitt, welcher von dem die Kontur aufweisenden Umfangsabschnitt ge­ trennt ist (Anspruch 25). Mit dem zylindrischen Umfangsabschnitt wird der Egali­ sierschritt durchgeführt. Der zylindrische Umfangsabschnitt ist im Hinblick auf sei­ ne Bestimmung und unter Berücksichtigung der beim Walzen auftretenden Län­ gung des Metallbandes so lang gewählt, daß der egalisierte Abschnitt des Metall­ bandes mindestens die Länge der Schreibfeder hat, vorzugsweise etwas länger ist, so daß der Anfang und/oder das Ende des Profilierschrittes einen Abstand vom Anfang und vom Ende des egalisierten Abschnittes einhalten können.
Mit Vorteil ist das der Profilierung dienende Walzgerüst also gleichzeitig als ein Walzgerüst zum Egalisieren ausgebildet und mit einem schrittweise vorwärts und rückwärts arbeitenden Bandvorschub ausgestattet.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 19 und gemäß Anspruch 25 hat wesentliche Vorteile:
  • - Die Dickenschwankungen von ±20 µm im Vormaterial und damit auch in den daraus herzustellenden Werkstücken, z. B. Schreibfedern, können auf weniger als ±2 µm, z. B. auf ±1 µm in einer einzelnen Schreibfeder verringert werden, insbesondere im späteren Schaftbereich der Schreibfedern.
  • - Die Reproduzierbarkeit des Verlaufs der Dicke von Schreibfeder zu Schreibfe­ der kann auf weniger als ±4 µm, z. B. auf ±2 µm verbessert werden.
  • - Das sind Genauigkeiten, die bei der Herstellung von Schreibfedern durch Wal­ zen bisher nicht erreicht wurden. Entsprechende Genauigkeiten sind auch bei bandförmigem Vormaterial für andere profilierte Erzeugnisse als Schreibfedern erreichbar.
  • - Der große Fortschritt an Genauigkeit wird durch minimalen apparativen Auf­ wand erreicht. Ausgehend von einem an sich bekannten Walzgerüst ist in die­ sem gegebenenfalls die der Profilierung dienende Arbeitswalze zu modifizie­ ren, indem sie mit einem geeigneten zylindrischen Abschnitt versehen wird, es ist eine Arbeitswalze gegen eine Platte auszutauschen und es sind die Wal­ zenzapfen von zwei Stützwalzen zur Verringerung des Lagerspiels vorzuspan­ nen, z. B. auf eine der in der DE-25 41 402 C2 offenbarten Weisen. Außerdem benötigt man Mittel, die nicht nur ein schrittweises Vorschieben, sondern auch ein schrittweises Zurückholen des Metallbandes in Schritten erlauben, die un­ gefähr so lang sind wie die Schritte beim Egalisieren. Das kann, wie schon er­ wähnt, einfach dadurch geschehen, daß man mindestens eine erste Haspel, von welcher das zu profilierende Metallband abgewickelt wird, mit einem Elek­ tromotor versieht, welcher sich mit hinreichender Genauigkeit in Schritten von der gewünschten Länge steuern und in der Drehrichtung umsteuern läßt. Das geschieht vorzugsweise mit einem Servomotor, welcher einen inkrementalen Drehgeber aufweist, der eine genaue Festlegung der gewünschten Schrittlän­ ge beim Abwickeln und Aufwickeln ermöglicht. Ein Servomotor ist normalerwei­ se mit einem nachgeordneten Getriebe verbunden. Wenn nachstehend von Servomotoren geredet wird, wird unterstellt, daß sie normalerweise ebenfalls mit einem nachgeordneten Getriebe verbunden sind.
Vorzugsweise wird auch eine zweite Haspel, welche das profilierte Metallband aufwickelt, mit einem solchen Servomotor versehen.
  • - Das hat den weiteren Vorteil, daß durch das Zusammenspiel der Servomoto­ ren in allen Phasen, nicht nur beim Egalisieren, sondern auch beim Profitieren und beim Rückholen des Metallbandes auf dieses ein definierter Zug ausgeübt werden kann, welcher das Erreichen eines gleichmäßigen Vormaterials mit ge­ ringen Dickenschwankungen begünstigt. Dieser Zug soll möglichst gleichblei­ bend sein und eine gewisse Grundzugkraft nicht unterschreiten, welche beim Herstellen von Schreibfedern z. B. 500 N betragen kann. Beim Zurückholen zieht deshalb die erste Haspel das Metallband mit größerer Kraft gegen die kleinere Aufhaspelkraft der zweiten Haspel. Durch das Aufrechterhalten einer möglichst gleichbleibenden Grundzugkraft im Metallband in allen Phasen der Bearbeitung des Metallbandes erzielt man eine verbesserte Gleichmäßigkeit des gewalzten Vormaterials und vermeidet man das Auftreten eines Bandver­ laufs, d. h., das Metallband verzieht sich nicht.
  • - Ein weiterer Vorteil des Antriebs der Haspeln mit Servomotoren besteht darin, daß der Bandvorschub und der Antrieb der Walze so gut aufeinander abge­ stimmt werden können, daß anders als beim Stand der Technik anstelle eines kontinuierlichen Antriebs der Walze ein diskontinuierlicher Walzenantrieb er­ folgen kann. Insbesondere kann die Geschwindigkeit, bei der der Einstich der profilierten Walze in das Metallband erfolgt, auf die Bandvorschubgeschwin­ digkeit so abgestimmt werden, daß beim Einstechen keine abrupte Beschleu­ nigung des Metallbandes erfolgt. Insbesondere kann das Einstechen der profi­ lierten Walze in das Metallband zunächst bei langsamem Bandvorschub und bei langsamer Walzendrehung erfolgen, gefolgt von einer beschleunigten Bandvorschubbewegung und Walzendrehung. Dies ist für das Erreichen von geringen Dickentoleranzen besonders vorteilhaft.
  • - Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Servomotoren zum Antrieb der Has­ peln besteht darin, daß besondere Bandspanneinrichtungen, wie sie im Stand der Technik erforderlich sind, nicht benötigt werden.
  • - Ein weiterer Vorteil der Verwendung der Servomotoren zum Antrieb der Has­ peln besteht darin, daß der Bandvorschub durch ein programmierbares elek­ tronisches Steuergerät sehr exakt auf die Länge und Lage der profilierten Bandabschnitte und auf die Walzendrehung abgestimmt werden kann, vor­ zugsweise auch auf die vertikale Verlagerung der Walze, um insbesondere bei einem durch einen zylindrischen Walzenmantel oder Walzenmantelabschnitt begrenzten Walzspalt dessen Höhe zu verändern und dadurch eine bestimmte Profilierung zu erzeugen.
Das Zurückholen des Metallbandes kann nicht nur durch eine auf der Einlaufseite des Walzspaltes angeordnete Haspel geschehen, sondern auch durch eine als Zangenvorschubvorrichtung ausgebildete Rückholvorrichtung. Diese Ausfüh­ rungsform eignet sich besonders für das Bearbeiten kürzerer oder steiferer Bän­ der. Ist die Rückholvorrichtung eine Zangenvorschubeinrichtung, kann sie dar­ über hinaus benutzt werden, um das Metallband vorzuschieben und dem Walz­ spalt zuzuführen.
Anstelle einer auf der Auslaufseite des Walzspaltes angeordneten Haspel kann als Ziehvorrichtung für das beim Walzen aus dem Walzspalt austretende Band ebenfalls eine Zangenvorschubvorrichtung verwendet werden. Auch diese Ausführungsform eignet sich vor allem für das Bearbeiten kürzerer oder steiferer Bänder.
Die Qualität des erzeugten bandförmigen Vormaterials wird gesteigert, wenn so­ wohl beim Walzen als auch beim Rückholen des Bandes in diesem ein definierter Zug aufrecht erhalten wird, wobei dieser günstige Einfluß um so stärker auftritt, je dünner das Metallband ist. Aber auch bei dickeren Bändern ist es vorteilhaft, das Band während des Walzens und Zurückholens zwischen der Rückholvorrichtung und der Ziehvorrichtung durch ein aufeinander abgestimmtes Bewegen dieser beiden Vorrichtungen unter Spannung zu halten und exakt zu führen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die optimale Bandspannung in allen Phasen eines Walzschrittes aufrechterhalten werden, insbesondere auch in der kritischen Phase des Einstechens einer profilierten Walze in das Metallband, denn weil jeder Walzschritt wegen der Natur des erfindungsgemäßen diskontinu­ ierlichen Mehrschritt - Walzverfahrens aus dem Stillstand der Walze, der Platte und des Metallbandes heraus beginnt, erfolgt der Eingriff der profilierten Walze in das Metallband nicht schlagartig, sondern so sanft, daß in dieser kritischen Pha­ se des Einstechens der profilierten Walze in das Metallband und in dem gesam­ ten Walzschritt die Zugkraft der Bandspanneinrichtung, z. B. der Haspeln, auf ei­ nen für das jeweilige Band optimalen konstanten Wert geregelt werden kann. Da­ zu werden die Haspeln und die Walze beim Beschleunigen und Bremsen des Metallbandes und der Walze mit Vorteil mit ihren jeweiligen Antriebsmotoren syn­ chron und in gleichem Maße beschleunigt bzw. gebremst.
Die optimale Vorspannung, mit welcher das Lagerspiel der Stützwalzen wegge­ spannt wird, kann für den jeweiligen Anwendungsfall empirisch ermittelt werden und bleibt dann für den Anwendungsfall konstant. Die Optimierung erfolgt vor­ zugsweise so, daß die im jeweiligen Anwendungsfall auftretende Dehnung des Walzgerüstes beim Egalisieren ermittelt und durch passende Einstellung der Vor­ spannung kompensiert wird.
Die im Patentanspruch 40 angegebene Vorrichtung zum Herstellen eines band­ förmigen Vormaterials aus Metall durch Walzen eines Metallbandes nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren hat ein Walzgerüst, in welchem eine Walze und ei­ ne geradlinig verschiebbare, der Walze zugewandte Platte einen Walzspalt be­ grenzen, sowie eine auf der Einlaufseite des Walzspaltes angeordnete Rückhol­ vorrichtung für das Metallband, für welche ein Antriebsmotor vorgesehen ist, wel­ cher ein Zurückholen des Metallbandes in Schritten von vorgebbarer Länge er­ möglicht, insbesondere ein Servomotor, wobei die Platte synchron mit der Walze und/oder mit dem Metallband in der vorgegebenen Bewegungsrichtung, die das Metallband im Walzspalt hat, antreibbar und auch unabhängig von dem Metall­ band antreibbar und rückholbar ist. Die Möglichkeit, die Platte synchron mit der Walze und/oder mit dem Metallband zu bewegen, gewährleistet, daß das Metall­ band beim Walzen auf der Platte unmittelbar im Walzspalt keinen Schlupf erfährt. Darüberhinaus ist die Platte unabhängig von dem Metallband antreibbar und rückholbar, um nach dem Abschluß eines Walzvorganges in einem ausgewählten Abschnitt des Metallbandes die Platte zurückholen zu können, ohne das Metall­ band zurückholen zu müssen, so daß das Metallband in einem nachfolgenden Abschnitt gewalzt werden kann. Das Antreiben der Platte kann direkt erfolgen, er­ folgt aber vorzugsweise indirekt, indem die Platte beim Walzen von der angetrie­ benen Walze und von dem angetriebenen Metallband, vorzugsweise auch von ei­ ner unter der Platte angeordneten und die Platte stützenden, angetriebenen Stützwalze mitgenommen wird. Letztare kann die Platte zwischen zwei aufeinan­ derfolgenden Walzschritten auch zurückholen; dazu reicht der Reibungsschluß zwischen der Stützwalze und der auf ihr liegenden Platte aus, wobei die vom Ei­ gengewicht der Platte bewirkte Reibungskraft erforderlichenfalls noch durch An­ drückelemente, welche die Platte zusätzlich gegen die Stützwalze drücken, ver­ stärkt werden kann. Bei solchen Andrückelementen kann es sich beispielsweise um Rollen handeln, welche durch Druckmittelzylinder auf die Platte gedrückt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten schematischen Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Maschine ge­ mäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Maschine,
Fig. 3 zeigt einen gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Ausschnitt aus der Maschine, nämlich den Hauptteil des Walzgerüstes der Maschine,
Fig. 4 zeigt einen gegenüber der Fig. 2 vergrößerten Ausschnitt aus der Maschine, nämlich das Walzgerüst, die
Fig. 5-10 zeigen ein Ablaufschema eines ersten mit der Maschine ausführba­ ren Arbeitsverfahrens, die
Fig. 11-16 zeigen ein Ablaufschema eines zweiten mit der Maschine ausführ­ baren Arbeitsverfahrens, die
Fig. 17 zeigt ein schematisches Diagramm zum Durchführen der Erfindung mit zwei zylindrischen Walzen, und die
Fig. 18 zeigt eine abgewandelte Maschine gemäß der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung.
Einander entsprechende Teile sind in den Beispielen mit übereinstimmenden Be­ zugszahlen bezeichnet.
Die in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Maschine hat ein Fundament 1, auf wel­ chem in der Mitte ein Walzgerüst 2 aufgebaut ist, vor welchem und hinter wel­ chem jeweils eine Aufnahmeeinrichtung 3 und 4 für eine Haspel 5 und 6 befestigt ist, welche durch einen als elektrischer Servomotor ausgebildeten Antriebsmotor 7, 8 antreibbar ist.
In seitlichen Einbauteilen 9 und 9a des Walzgerüsts ist eine Arbeitswalze 12, nachfolgend einfach als Walze, bezeichnet, gelagert, welche gemeinsam mit einer darunter angeordneten ebenen Platte 67 einen Walzspalt 13 begrenzt. Oberhalb der Walze 12 und unterhalb der Platte 67 ist jeweils eine Stützwalze 14 bzw. 15 in Einbauteile 10 und 10a eingebaut, welche im Durchmesser größer ist als die Walze 12. Die Einbauteile 9, 9a der Arbeitswalze 12 sind jeweils in einem Aus­ schnitt der Einbauteile 10, 10a der Stützwalzen 14, 15 angeordnet.
Ein zu bearbeitendes Metallband 16 läuft von der Haspel 5 über eine Überlaufrol­ le 17 hinweg in den Walzspalt 13 hinein, tritt durch diesen hindurch und gelangt über eine weitere Überlaufrolle 18 auf die zweite Haspel 6, welche das im Walz­ gerüst 2 bearbeitete Metallband 16 aufwickelt. Zwischen dem Walzspalt 13 und der zweiten Überlaufrolle 18 ist noch eine Einrichtung 19 zum Absaugen von Walzöl vorgesehen, in welcher das Metallband 16 von dem Walzöl gereinigt wird.
Der Aufbau des Walzgerüstes 2 ist eingehender in den Fig. 3 und 4 darge­ stellt. Daraus ergibt sich, daß die Walzen 12, deren Durchmesser nur ungefähr 1/3 des Durchmessers der Stützwalzen 14 und 15 beträgt, mit ihren Walzenzap­ fen 20 und 21 in Walzenzapfenlagern 22 gelagert sind, welche als Rollenlager ausgebildet sind. Ein Walzenzapfen 21 der Walze 12 ist über sein Walzenzap­ fenlager 22 hinaus verlängert und als Teil einer kardanischen Aufhängung 23 ausgebildet, welche den Antrieb der Walze 12 mittels einer Kardanwelle 24 er­ möglicht. Ein die Walze 12 über die Kardanwelle 24 synchron antreibender Elek­ tromotor 41 ist in Fig. 2 dargestellt. Er treibt die Walze 12 und die untere Stütz­ walze 15 über ein sich verzweigendes Getriebe 48 an. Es ist aber auch möglich, die Walze 12 und die Stützwalze 15 durch zwei getrennte Motoren anzutreiben.
Die Stützwalzen 14 und 15 haben Walzenzapfen 25, welche in als Rollenlager ausgebildete Walzenzapfenlager 26 der seitlichen Einbauteile 10 und 10a gela­ gert sind. Die Walzenzapfen 25 sind über die Walzenzapfenlager 26 hinaus ver­ längert und stecken in Lagerschalen 27, von denen die Lagerschalen der unteren Stützwalze 14 mit dem Fundament 1 verspannt sind, während die Lagerschalen 27 der oberen Stützwalze 15 mit einer darüber angeordneten Traverse 28 ver­ spannt sind. Das Verspannen geschieht jeweils mit einer von der Lagerschale 27 ausgehenden Gewindestange 29, auf welcher ein Satz Tellerfedern 30 angeord­ net ist, der durch eine Mutter 31 gespannt wird. Das ist nur oberhalb der Traverse 28 dargestellt, am Fundament 1 aber in gleicher Weise vorgesehen. Durch diese Vorspannung wird das Lagerspiel der Stützwalzen 14 und 15 und damit dessen Einfluß auf die Abweichungen der Dicke des gewalzten Metallbandes von seiner Solldicke verkleinert. Damit erreichen die Walze 12 und die Stützwalzen 14 und 15 eine Rundlaufgenauigkeit von ±1 µm.
Die Platte 67 ist nicht allein durch die untere Stützwalze 15 abgestützt, sondern zusätzlich durch zwei Felder von Kugellagern 65, von denen ein Feld auf der Ein­ laufseite des Walzspaltes 13 und ein Feld auf der Auslaufseite des Walzspaltes 13 angeordnet ist. Die Kugellager bestehen jeweils aus einem Topf 69, welcher durch einen balligen Deckei 70 fest verschlossen ist. Der Deckel 70 hat eine kreisrunde mittig angeordnete Öffnung, durch welche eine unter dem Deckel an­ geordnete Kugel 71, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des mit­ tigen Loches, mit einem Teil ihrer Kugeloberfläche hindurchgreift. Die Kugel 71 wird durch eine in dem Topf 69 angeordnete Feder 72 gegen den balligen Deckel 70 gedrückt. Auf diese Weise ist die Kugel 71 zwischen dem Rand der mittigen Öffnung des Deckels 70 und der Feder 72 federnd und im übrigen frei beweglich gelagert. Die Kugellager 65 sind in den beiden Feldern so angeordnet, daß ihre Kugeln mit ihrer Oberseite in einer gemeinsamen Ebene liegen, in welcher sie die die Unterseite der Platte 67 federnd und leichtgängig, das heißt reibungsarm, un­ terstützen. Die Kugellager sind in Halterungen 66 angeordnet, welche in der Hö­ he justierbar am Walzgerüst 2 angebracht sind. Die Höhenlage der Kugellager 65 wird so justiert, daß die Platte 67 beim Walzen, wenn sie gegen die untere Stütz­ walze 15 gedrückt ist, die Kugeln 71 geringfügig vom Rand der mittigen Öffnung im Deckel 70 nach unten drückt.
Die Platte 67 hat keinen eigenen Antrieb, sondern wird durch das synchrone An­ treiben der Walze 12, des Metallbandes 16 und der unteren Stützwalze 15 durch einen Reibungsschluß mitgenommen. Soll die Platte 67 zwischen zwei Walz­ schritten zurückgeholt werden, geschieht das durch Antreiben der unteren Stütz­ walze 15 in entsprechende Richtung, wobei der erforderliche Reibungsschluß zwischen der Stützwalze 15 und der Platte 67 durch das Eigengewicht der Platte 67 bewirkt wird. Sollte das Eigengewicht für einen zuverlässigen Reibungsschluß nicht ausreichen, kann die Platte 67 zusätzlich gegen die Stützwalze 15 gedrückt werden, indem nicht dargestellte Rollen mit Hilfe von Druckmittelzylindern auf die Oberseite der Platte 67 gedrückt werden.
Die erforderliche Vorspannung des Walzgerüstes 2 wird mit Hilfe von zwei Spin­ deln 32 und 33 erzeugt, welche von oben her auf die Traverse 28 und auf die La­ gerschalen 27 drücken und jeweils durch einen eigenen, oben auf dem Walzge­ rüst 2 angeordneten, Elektromotor 34 (siehe Fig. 1) angetrieben werden. Zu die­ sem Zweck haben beide Elektromotoren 34 eine als Ritzel ausgebildete treiben­ de Welle 49, deren Zähne jeweils mit einem Zahnrad 50 kämmen. Die beiden Zahnräder 50 sind drehfest auf der einen Spindel 32 und auf der anderen Spindel 33 befestigt. Die geeignete Vorspannung des Walzgerüstes wird empirisch aus der Dehnung des Walzgerüstes im jeweiligen Anwendungsfall ermittelt und so eingestellt, daß die Dehnung kompensiert wird. Nach dieser Voreinstellung arbei­ tet die erfindungsgemäße Maschine folgendermaßen:
Das zu bearbeitende Metallband 16 wird von der ersten Haspel 5 abgerollt, durch den Walzspalt 13 hindurchgeführt, bis zur zweiten Haspel 6 gezogen und auf die­ ser befestigt.
Die Platte 67 hat eine ebene Oberseite. Die Walze 12 hat eine Mantelfläche ( Fig. 5) mit einem profilierten Umfangsabschnitt 35, welcher in Umfangsrichtung der Walze 12 gemessen eine Länge L1 hat, und einen zylindrischen Umfangsab­ schnitt 36, welcher in Umfangsrichtung der Walze 12 gemessen eine Länge L2 hat, beide voneinander getrennt durch zwei Freisparungen 37 und 38. Der zylin­ drische Umfangsabschnitt 36 der Mantelfläche hat den größten Abstand von der Achse der Walze 12, die Freisparungen 37 und 38 haben den kleinsten Abstand von der Achse der Walze 12. Der profilierte Umfangsabschnitt 35 der Mantelflä­ che hat eine Kontur, deren Verlauf in Umfangsrichtung abgestimmt ist auf den Längsverlauf der Dicke eines Werkstückes, z. B. einer Schreibfeder, die aus dem Metallband 16 schließlich hergestellt werden soll.
In den Fig. 5 bis 16 ist die Platte 67, welche das Metallband 16 beim Walzen unterstützt, nur teilweise dargestellt.
Die Bearbeitung des Metallbandes 16 beginnt damit, daß in das zwischen den beiden Haspeln 5 und 6 gespannte Metallband der zylindrische Umfangsab­ schnitt 36 der Walze 12 einsticht, und zwar sanft bei langsamer, auf die Um­ fangsgeschwindigkeit des zylindrischen Umfangsabschnitts 36 angepaßter Vor­ schubgeschwindigkeit des Metallbandes 16. Diese Einstichphase ist in Fig. 5 dargestellt, jedoch nicht maßstäblich, sondern mit übertrieben dick dargestelltem Metallband 16. Im weiteren Verlauf der Fig. 6 bis 16 sind auch die Stichab­ nahmen des Metallbandes durch den Walzvorgang übertrieben dargestellt, um den Walzvorgang deutlicher werden zu lassen. Der zylindrische Umfangsab­ schnitt 36 rollt auf dem Metallband 16 ab und vermindert dessen Dicke dabei ty­ pisch von 0,66 mm auf 0,60 mm unter gleichzeitiger Egalisierung der Dicke. Das Ende des Egalisierschrittes ist in Fig. 6 dargestellt. Das Metallband 36 gelangt jetzt aus dem Eingriff des zylindrischen Umfangsabschnitts 36 der Walze 12, wel­ che sich noch ein Stückchen weiter dreht, bis die Freisparung 37 dem Metallband 16 zugewandt ist. Vorzugsweise bei stillgesetzter Walze 12 und stillgesetzter Platte 67 wird das Metallband 16 nun durch Umsteuern dar beiden als Servomotoren ausgebildeten Antriebsmotoren 7 und 8 zurückgeholt, und zwar um eine Länge, welche größer als L1, aber kleiner als L2 ist; L2 ist die Länge, auf welcher das Metallband 16 egalisiert wurde. Die Länge, um welche das Metall­ band 16 zurückgeholt wird, wird so gewählt, daß im nächsten Schritt (Fig. 7), wenn die Bewegung der Walze 12 und die Vorschubbewegung des Metallbandes 16 erneut gestartet werden, der profilierte Umfangsabschnitt 35 der Walze 12, welcher die auf die herzustellenden Werkstücke abgestimmte Kontur aufweist, unmittelbar nach dem Beginn des egalisierten Abschnittes des Metallbandes 16 sanft in diesen einsticht (Fig. 7) oder geringfügig, z. B. 2 mm, dahinter. Während die Freisparung 37 dem Metallband 16 zugewandt ist, wird durch Verdrehen der Spindeln 32 und 33 die Walze 12 um ein solches Maß nach unten verlagert, daß mit dem als nächstes in das Metallband 16 einstechenden profilierten Umfangs­ abschnitt 35 der Walze 12 die gewünschte Einstichtiefe erreicht wird. Bei weiterer Drehung der zweiten Walze 12 und darauf abgestimmtem Vorschub des Metall­ bandes 16 mittels der zweiten Haspel 6 wird mit dem profilierten Umfangsab­ schnitt 35 das vorgesehene Profil sich über die gesamte Breite des Metallbandes 16 erstreckend in dessen egalisierten Abschnitt gewalzt (Fig. 7 und 8). Fig. 8 zeigt den Endpunkt des Profilierwalzschrittes. Er endet in geringem Abstand vor dem Ende des egalisierten Abschnittes auf dessen Niveau. Bei fortschreitender Drehung der Walze 12 ist deren Freisparung 38 dem Metallband 16 zugewandt. In dieser Phase wird die obere Walze 12 durch Verdrehen der Spindeln 32 und 33 wieder nach oben verlagert, so daß die für den folgenden Egalisierwalzschritt erforderliche Höhe des Walzspaltes 13 eingestellt wird. Die Lage der Freisparung 38 zwischen dem profilierten Umfangsabschnitt 35 und dem zylindrischen Um­ fangsabschnitt 36 der Walze 12 und die Positionierung des Metallbandes 16 im Walzspalt 13 mittels der Servomotoren 7 und 8 der Haspeln 5 und 6 wird so auf­ einander abgestimmt, daß der nächste Einstich des zylindrischen Umfangsab­ schnitts 36 in einem kleinen, etwa 2 mm betragenden Abstand hinter dem Ende des zuvor egalisierten Abschnittes des Metallbandes 16 erfolgt (Fig. 9), womit ein weiterer Egalisierschritt, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, eingeleitet wird.
Während des Egalisierens, Profilierens und Zurückholens sorgen die Servomoto­ ren 8 und 9 für eine möglichst gleichmäßige Zugspannung im Metallband 16.
Das in den Fig. 11 bis 16 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 5 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel darin, daß die obere Walze 12 nicht nur mit zwei Umfangsabschnitten, sondern mit drei Um­ fangsabschnitten 35, 36 und 40, welche durch Freisparungen 37, 38 und 39 von­ einander getrennt sind, auf das zu bearbeitende Metallband 16 einwirkt. Das da­ für vorgesehene Walzgerüst 2 hat denselben Aufbau, wie er in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, mit der Maßgabe, daß als Walze 12 die in den Fig. 11 bis 16 dargestellte Walze 12 eingesetzt ist, wobei die Profilierung der Walze 12 über­ trieben stark dargestellt ist.
Der Umfangsabschnitt 36 ist zylindrisch, wohingegen die beiden Umfangsab­ schnitte 35 und 40 ein nicht - zylindrisches Profil haben. Wie im Beispiel der Fig. 5 bis 10 hat der zylindrische Umfangsabschnitt 36 durchgehend den größ­ ten Abstand von der Achse der Walze 12, was vorteilhaft ist, wenn es darum geht, den zylindrischen Umfangsabschnitt, welcher dem Egalisieren dient, nach Bedarf nachzuschleifen.
Das in den Fig. 11 bis 16 dargestellte Arbeitsverfahren entspricht dem in den Fig. 5 bis 10 dargestellten Arbeitsverfahren mit der Besonderheit, daß nach dem Egalisieren der betreffende Abschnitt des Metallbandes 16 nicht in einem einzigen, sondern in zwei aufeinanderfolgenden Walzschritten profiliert wird, zwi­ schen denen das Metallband 16 noch einmal zurückgeholt wird.
Fig. 11 zeigt analog der Fig. 5 das Einstechen des zylindrischen Umfangsab­ schnittes 36 der Walze 12 in das Metallband 16. Fig. 12 zeigt analog der Fig. 6 das Ende des Egalisierwalzschrittes. Durch Weiterdrehen der Walze 12 ge­ langt das Metallband 16 aus deren Eingriff und kann durch die Haspel 5 zurückgeholt werden. Während dieser Phase wird die Walze 12 mittels der Spin­ deln 32 und 33 nach unten verlagert, um die Höhe des Walzspaltes 13 für den nachfolgenden ersten Profilierwalzgang einzustellen, dessen Beginn in Fig. 13 dargestellt ist. Fig. 13 entspricht der Fig. 7 und zeigt das Einstechen des er­ sten nicht zylindrischen, profilierten Umfangsabschnittes 35 der Walze 12. Fig. 14 entspricht der Fig. 8 und zeigt das Ende des ersten Profilierwalzschrittes.
Beim Weiterdrehen der Walze 12 gelangt das Metallband 16 erneut aus dessen Eingriff heraus und in dieser Phase, während die Freisparung 39 dem Metallband 16 zugewandt ist, wird dieses ein weiteres Mal zurückgeholt und durch Betätigen der Spindeln 32 und 33 der Walzspalt 13 für den zweiten Profilierwalzschritt ein­ gestellt dessen Beginn mit dem Einstechen des profilierten Umfangsabschnittes 40 in Fig. 15 dargestellt ist.
Fig. 16 zeigt das Ende des zweiten Profilierwalzschrittes. Durch Weiterdrehen der Walze 12 wird das Metallband 16 erneut frei und kann für das Egalisieren im nachfolgenden Bandabschnitt positioniert werden, unter gleichzeitiger Einstellung der für das Egalisieren vorgesehenen Höhe des Walzspaltes 13. Es wiederholt sich dann die in den Fig. 11 bis 16 dargestellte Schrittfolge.
Diese Arbeitsweise eignet sich besonders für das Herstellen von profilierten Ab­ schnitten in Bändern, bei denen die gewünschte Stichabnahme nicht oder nur schwer oder nicht mit der gewünschten Genauigkeit in einem einzigen Profilier­ walzschritt erzielt werden kann.
Die Erfindung kann auch mit mehr als zwei Profilierwalzschritten durchgeführt werden. Um die erforderliche Anzahl von Umfangsabschnitten unterbringen zu können, welche am Walzvorgang teilnehmen, kann der Durchmesser der Walze 12 nach Bedarf vergrößert werden.
Es ist auch möglich, zusätzlich oder an Stelle eines Egalisierwalzschrittes einen Reduzierwalzschritt vorzusehen, in welchem die Dicke des Metallbandes 16 ab­ schnittsweise zunächst gleichmäßig vermindert wird, bevor sie in einem späteren Walzschritt profiliert wird.
Die Erfindung ist nicht nur anwendbar auf das Herstellen von Vormaterial für Schreibfedern, sondern auch für das Herstellen anderer bandförmiger Vormate­ rialien, welche in einer Folge von regelmäßig wiederkehrenden Abschnitten über die gesamte Breite des Metallbandes 16 profiliert sind, z. B. zur Herstellung eines bandförmigen Vormaterials für die Herstellung von elektrischen Leiterstrukturen wie z. B. Kontaktfedern oder Leadframes oder zur Herstellung von genuteten Bändern mit quer zur Längsrichtung des Metallbandes 16 verlaufenden Nuten, welche sich durchgehend vom einen bis zum anderen Längsrand des Metallban­ des erstrecken und aus welchen z. B. Kommutatorlamellen, elektrische Steckver­ binder oder sonstige elektrische Kontaktteile ausgestanzt werden können. Jede mit Hilfe von gegebenenfalls profilierten Walzen herstellbare Profilform kann durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildet werden.
Fig. 17 zeigt in einem schematischen Diagramm, wie die Servomotoren 7 und 8 der beiden Haspeln 5 und 6, vorzugsweise ebenfalls als Servomotoren ausgebil­ dete Elektromotoren 41 und 42, für den Antrieb der Walze 12 und der Stützwalze 15, sowie die beiden Elektromotoren 34, bei welchen es sich vorzugsweise eben­ falls um Servomotoren mit nachgeordnetem Getriebe 34a handelt und mit wel­ chen mittels der Spindeln 33 und 32 die Walze 12 verlagert werden kann, über ein einheitliches elektronisches Steuergerät 43 miteinander verknüpft sind. Damit können in Abhängigkeit von einer dem Steuergerät 43 vorgegebenen und vor­ zugsweise in digitaler Form gespeicherten Profilform, welche in das Metallband 16 gewalzt werden soll, durch Steuern der Servomotoren 7 und 8 der Vorschub des Metallbandes 16 beim Walzen und beim Rückholen gesteuert, darauf abge­ stimmt die Walze 12 und die Stützwalze 15 gedreht, angehalten und gegebenen­ falls zurückgedreht und in Abhängigkeit vom Vorschub des Metallbandes 16 und der in das Steuergerät 43 eingegebenen Profilform die Walze 12 durch Betätigen der Elektromotoren 34 verlagert werden. Dabei werden die aktuellen Positionen jeweils durch inkrementale Drehgeber an das Steuergerät 43 zurückgemeldet. Diese Drehgeber sind Bestandteil der Servomotoren 7, 8, 41 und 42. Zwischen den Spindeln 32 und 33 und den beiden Servomotoren 34 ist jeweils ein inkre­ mentaler Drehgeber 44 beispielhaft gesondert dargestellt.
Fig. 17 zeigt eine zylindrische Walze 12, welche einen radialen, achsparallelen Einschnitt 45 hat, um eine Referenz für ihre Drehwinkellage zu gewinnen. Für den Fall, daß die Walze 12 einen nicht-zylindrischen Umfangsabschnitt hat, wie in den vorhergehenden Beispielen dargestellt, kann eine Verlagerung der Walze 12 während des Walzens entfallen; sie würde dann bedarfsweise nur zwischen den einzelnen Walzschritten stattfinden.
Die Kurve, nach welcher die Walze 12 verlagert wird, kann nicht nur softwaremä­ ßig im Steuergerät abgelegt werden. Grundsätzlich ist vielmehr auch eine mecha­ nische Kurvensteuerung mit Hilfe einer mit dem Bandvorschub synchron laufen­ den Kurvenscheibe möglich.
Mit der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung können auch quer zu ihrer Längs­ richtung genutete Metallbänder oder Metallbänder mit einem anderen sich durch­ gehend über die gesamte Breite des Metallbandes 16 erstreckendem Profil her­ gestellt werden, wenn die Walze 12 mit einer sich in Umfangsrichtung erstrecken­ den entsprechenden Profilierung versehen ist.
Fig. 18 zeigt ein gegenüber den Fig. 1 bis 4 abgewandeltes Ausführungs­ beispiel. Es unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß anstelle von Haspeln 5 und 6 Zangenvorschubeinrichtungen 52 und 53 vorgesehen sind. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für kür­ zere oder dickere Metallbänder 16, welche nicht so leicht gewickelt werden können.
Die Zangenvorschubeinrichtungen 52 und 53 haben einen Schlitten 56, 57, wel­ cher mittels eines Servomotors 54, 55 in waagerechter Richtung dem Walzspalt 13 angenähert und von ihm entfernt werden kann. Zu diesem Zweck ist an der Unterseite des Schlittens 56, 57 eine schwalbenschwanzförmige Feder 58 vorge­ sehen, welche in eine dazu passende schwalbenschwanzförmige Nut 59, 60 ein­ greift, welche an einem Ansatzteil 61, 62 des Walzgerüstes 2 ausgebildet ist. Durch den Eingriff von Nut 59, 60 und Feder 58 wird eine genaue Waagerecht­ führung der Schlitten 56, 57 erreicht. Andere Arten der Führung sind möglich. Auf jedem Schlitten 56, 57 befindet sich ein starr mit dem Schlitten befestigter unterer Backen 63 und ein oberer Backen 64, dessen Abstand vom unteren Backen ver­ änderlich ist, vorzugsweise mittels eines Druckmittelzylinders. Zwischen den bei­ den Backen 63 und 64, welche eine Zange oder Klemme bilden, wird das Metall­ band 16 hindurchgeführt und nach Bedarf eingespannt. Die Zangenvorschubein­ richtungen 52 und 53 können einzeln aber auch gemeinsam aufeinander abge­ stimmt betätigt und verschoben werden. Im zweiten Falle ist es möglich, sowohl beim Walzen als auch beim Zurückholen in dem zwischen den beiden Zangen­ vorschubeinrichtungen 52 und 53 eingespannten Abschnitt des Metallbandes 16 eine definierte Zugspannung aufrechtzuerhalten.
Die beiden Zangenvorschubeinrichtungen 52 und 53 sind, wie in Fig. 18 darge­ stellt, dem Walzspalt 13 benachbart angeordnet. An der Auslaufseite des Walz­ spaltes 13 ist in der Walzrichtung auf die Zangenvorschubeinrichtung 53 folgend die Einrichtung 19 zum Absaugen von Walzöl angeordnet, an welche sich ein Dickenmeßgerät 51 anschließt, welche die Dicke des gewalzten Metallbandes 16 mit einem Tastkopf oder berührungslos erfaßt und meldet, so daß bei Abweichun­ gen von der gewünschten Dicke steuernd oder regelnd eingegriffen werden kann, um die Höhe des Walzspaltes 13 in geeigneter Weise zu verändern.
Bezugszahlenliste
1
Fundament
2
Walzgerüst
3
Aufnahmeeinrichtung
4
Aufnahmeeinrichtung
5
Haspel
6
Haspel
7
Antriebsmotor (Servomotor)
8
Antriebsmotor (Servomotor)
9
Einbauteil für Arbeitswalzen
9
a Einbauteil für Arbeitswalzen
10
Einbauteil für Stützwalzen
10
a Einbauteil für Stützwalzen
12
Walze (Arbeitswalze)
13
Walzspalt
14
Stützwalze
15
Stützwalze
16
Metallband
17
Überlaufrolle
18
Überlaufrolle
19
Einrichtung zum Absaugen von Walzöl
20
Walzenzapfen
21
Walzenzapfen
22
Walzenzapfenlager (Rollenlager)
23
kardanische Aufhängung
24
Kardanwelle
25
Walzenzapfen
26
Walzenzapfenlager (Rollenlager)
27
Lagerschale
28
Traverse
29
Gewindestange
30
Tellerfedern
31
Mutter
32
Spindel
33
Spindel
34
Elektromotor
34
a nachgeordnetes Getriebe
35
profilierter Umfangsabschnitt
36
zylindrischer Umfangsabschnitt
37
Freisparung
38
Freisparung
39
Freisparung
40
profilierter Umfangsabschnitt
41
Elektromotoren
42
Elektromotoren
43
elektronisches Steuergerät
44
Drehgeber
45
Einschnitt
48
Getriebe
49
Welle
50
Zahnrad
51
Dickenmeßgerät
52
Zangenvorschubvorrichtung
53
Zangenvorschubvorrichtung
54
Motor für
52
55
Motor für
53
56
Schlitten
57
Schlitten
58
Feder
59
Nut
60
Nut
61
Ansatzteil
62
Ansatzteil
63
unterer Backen
64
oberer Backen
65
Kugellager
66
Halterungen
67
Platte
69
Topf
70
Deckel
71
Kugel
72
Feder

Claims (62)

1. Verfahren zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall durch Walzen eines Metallbandes (16) in einem Walzspalt (13), welcher durch eine Walze (12) und durch eine Platte (67) begrenzt wird, in zwei oder mehr als zwei Walzschritten, durch
  • a) Walzen eines Abschnittes des Metallbandes (16) in dem Walzspalt (13), wozu die Walze (12) gedreht und die Platte (67) synchron dazu geradlinig be­ wegt wird,
  • b) Zurückholen des Metallbandes (16),
  • c) erneutes Walzen des Metallbandes (16) durch Einwirken derselben Walze (12) in dem Walzspalt (13) auf das Metallband (16) in dem zurückgeholten Abschnitt,
wobei die Schritte (b) und (c) eventuell wiederholt werden, und
  • a) Walzen des Metallbandes (16) in einem auf dem bereits gewalzten Ab­ schnitt folgenden Abschnitt unter Anwendung der Schritte (a) bis (c).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) während des Zurückholens nicht gewalzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) auch während des Zurückholens gewalzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platte (67) schwimmend gelagert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Walze (12) den Walzspalt (13) von oben her begrenzt und daß die Platte (67) waagerecht liegt und durch eine Stützwalze (15) unterstützt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platte (67) zu beiden Seiten des Walzspaltes (13) unterstützt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (67) zu beiden Seiten des Walzspaltes (13) durch Wälzkörper () unterstützt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die der Walze (12) zugewandte Oberfläche () der Platte (67) eben ausgebildet ist.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platte (67) beim Walzen dadurch bewegt wird, daß sie durch An­ treiben der Walze (12) und/oder des Metallbandes (16) mitgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (67) dadurch bewegt wird, daß sie durch Antreiben ihrer Stützwalze (15) von dieser mitgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallband (16) um eine Länge zurückgeholt wird, welche kür­ zer ist als der Umfang der Walze (12).
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die zurückgeholten Abschnitte des Metallbandes (16) höchstens halb so lang wie der Umfang der Walze (12) gewählt werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallband (16) durch das Walzen zugleich egalisiert wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß mit der Walze (12) in die Abschnitte des Metallbandes (16) ein Profil gewalzt wird, welches sich über die gesamte Breite des Metallbandes (16) er­ streckt, so daß das Metallband (16) eine sich über seine Länge ändernde Dic­ ke aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich peri­ odisch wiederholendes Profil in das Metallband (16) gewalzt wird.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Walze (12), die Platte (67) und das Metallband (16) in den Walz­ schritten synchron und in gleichem Maße beschleunigt und gebremst werden.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials mit einem ausge­ wählten Profil, welches in aufeinanderfolgenden Abschnitten des Vormaterials wiederkehrt, das Metallband (16) mit seinen zu profilierenden Abschnitten wiederholt in Schritten von vorgegebenen Längen (21) durch den Walzspalt (13) geführt und von Walzschritt zu Walzschritt die Höhe des Walzspaltes (13) verkleinert wird, bis in den betreffenden Abschnitten des Metallbandes (16) die gewünschte Tiefe des ausgewählten Profils des Vormaterials erreicht ist.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) in einem er­ sten Walzschritt nur in seiner Dicke reduziert, aber noch nicht profiliert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) in dem ersten Walzschritt egalisiert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Reduzierwalzschritt ein oder mehrere Profilierwalzschritte in ein- und densel­ ben Walzspalt (13) folgen.
21. Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L2) des Reduzierwalzschrittes größer als die Länge (L1) des als näch­ stes anschließenden Profilierwalzschrittes ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) nach dem Reduzierwalzschritt um eine Länge zu­ rückgeholt wird, welche kleiner ist als die Länge (L2) des Reduzierwalzschrit­ tes und größer ist als die Länge (L1) des als nächstes anschließenden Profi­ lierwalzschrittes in demselben Abschnitt des Metallbandes (16).
23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit An­ spruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Walzgerüstes (2), in welchem die Walze (12) in ihrer Mantelfläche einen profilierten Abschnitt (35, 40) mit einer Kontur hat, welche zusammen mit der Platte (67) den Walz­ spalt (13) begrenzt.
24. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Walze (12) eine zylindrische Mantelfläche hat.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23 in Verbindung mit Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Walzen eines Profils das Metall­ band (16) im Walzspalt (13) zwischen der Walze (12) und der Platte (67) zu­ nächst in Schritten von einer Länge (L2), welche die Länge (L1) des ersten Profilwalzschrittes nicht unterschreitet, unter mäßiger Abnahme seiner Dicke egalisiert, danach um einen Schritt von mindestens der Länge (L1) des ersten Profilwalzschrittes und höchstens der zweiten Länge (L2) zurückgeholt und danach in den zurückgeholten Abschnitt des Metallbandes (16) das Profil ge­ walzt wird, und daß die Walze (12) zum Egalisieren des Metallbandes (16) auf ihrer Mantelfläche einen zylindrischen Umfangsabschnitt (36) hat, welcher von dem oder den eine nicht zylindrische Kontur aufweisenden, profilierten Um­ fangsabschnitten (35, 40) getrennt ist.
26. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Walzens des Metallbandes (16) die Walze (12) des Walzgerüstes (2) zur Änderung der Höhe des Walzspaltes (13) verlagert wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12) durch einen Servoantrieb (32, 34, 44) verlagert wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß für den Servo­ antrieb ein oder zwei Elektromotoren (34) oder ein oder zwei kurze Hydrau­ likzylinder verwendet werden.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlagern der Walze (12) mittels eines programmgesteuerten Antrie­ bes (32, 33, 34, 44) erfolgt, wobei in einem programmierbaren Steuergerät (43) das im jeweiligen Walzschritt zu erzeugende Profil als Steuerkurve für den die Verlagerung der Walze (12) bewirkenden Antrieb (32, 33, 34, 44) ge­ speichert ist.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12), einen achsparallelen Einschnitt (45) hat.
31. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Walze (12) schrittweise und synchron mit dem Vorschub des Me­ tallbandes (16) angetrieben wird.
32. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit An­ spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mantelfläche der Walze (12) zwischen den beim Walzen wirksamen Umfangsabschnitten (35, 36, 40) eine Freisparung (37, 38, 39) vorgesehen ist, welche sich über einen solchen Um­ fangswinkel erstreckt, daß der jeweils folgende, beim Walzen wirksame Um­ fangsabschnitt (35, 36,40) erst dann in das Metallband (16) eingreift, nachdem der vorhergehende beim Walzen wirksame Umfangsabschnitt das Metallband (16) freigegeben hat.
33. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das zu walzende Metallband (16) von einer ersten Haspel (5) abge­ wickelt und das gewalzte Metallband (16) auf eine zweite Haspel (6) aufge­ wickelt wird und daß die Drehgeschwindigkeit der Walze (12) und die Um­ fangsgeschwindigkeit der zweiten Haspel (16) aufeinander abgestimmt wer­ den, insbesondere in der Phase des Einstechens der Walze (12) in das Me­ tallband (16).
34. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einstechen der Walze (12) bei verminderter Drehgeschwindig­ keit der Walze (12) und dementsprechend bei geringerer Vorschubgeschwin­ digkeit des Metallbandes (16) erfolgt und daß die Bewegungen darauffolgend beschleunigt werden.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) mit einer ersten Zange (52) zurückgeholt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) mit der ersten Zange (52) auch zum Walzen vorgeschoben wird.
37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (16) beim Walzen mit einer zweiten Zange (53) gezogen wird, welche an einem Abschnitt des Metallbandes (16) angreift, welcher den Walz­ spalt (13) verläßt.
38. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß während des Walzens ebenso wie während des Zurückholens des Metallbandes (16) in diesem ständig eine Zugspannung aufrechterhalten wird.
39. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metallband (16) so breit gewählt wird, daß von Gegenständen, die bestimmungsgemäß aus dem durch Walzen gebildeten Vormaterial ge­ stanzt werden sollen, zwei oder mehr als zwei der Gegenstände nebeneinan­ der liegend ausgestanzt werden können.
40. Vorrichtung zum Herstellen eines bandförmigen Vormaterials aus Metall durch Walzen eines Metallbandes (16) nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1,
mit einem Walzgerüst (2), in welchem eine Walze (12) einen Walzspalt (13) begrenzt,
und mit einer auf der Einlaufseite des Walzspaltes (13) angeordneten Rück­ holvorrichtung (5, 52) für das Metallband (16),
dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückholvorrichtung (5, 52) ein An­ triebsmotor (7, 54) vorgesehen ist, welcher ein Zurückholen des Metallbandes (16) in Schritten von vorgebbarer Länge ermöglicht, insbesondere ein Servo­ motor,
und daß der Walzspalt (13) außerdem durch eine geradlinig verschiebbare, der Walze (12) zugewandte Platte (67) begrenzt ist, welche synchron mit der Walze (12) und/oder mit dem Metallband (16) in der vorgegebenen Bewe­ gungsrichtung des Metallbandes (16) im Walzspalt (13) antreibbar und auch unabhängig von dem Metallband (16) antreibbar und rückholbar ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (16) unter der Walze (12) angeordnet ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Walzspaltes (13) veränderlich ist.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42 zum Herstellen eines bandförmigen Vormateri­ als aus Metall mit einem ausgewählten Profil, welches in aufeinanderfolgen­ den Abschnitten des Vormaterials wiederkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12) und/oder die Platte (67) im Walzgerüst (2) während des Walzens kontrolliert auf und ab verlagerbar sind, und zwar um einen durch das ausgewählte Profil bestimmten Weg in Abhän­ gigkeit vom Vortrieb des Metallbandes (16).
44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12) eine zylindrische Mantelfläche hat.
45. Vorrichtung nach Anspruch 42 zum Herstellen eines bandförmigen Vormateri­ als aus Metall mit einem Profil, welches in aufeinanderfolgenden Abschnitten des Vormaterials wiederkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12) auf ihrer Mantelfläche zwei oder mehr als zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende, getrennte Um­ fangsabschnitte (35, 36, 40) hat, die nicht alle in ihrer Kontur übereinstimmen.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, in welcher die Rückholvor­ richtung für das Metallband (16) eine erste Haspel (5) ist.
47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, in welcher die Rückholvor­ richtung für das Metallband (16) eine erste Zangenvorschubvorrichtung (52) ist.
48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 47, in welcher auf der Auslauf­ seite des Walzspaltes (13) eine Ziehvorrichtung (6, 53) für das bandförmige Vormaterial vorgesehen ist.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, in welcher die Ziehvorrichtung eine zweite Haspel (6) für das Aufwickeln des bandförmigen Vormaterials ist.
50. Vorrichtung nach Anspruch 48, in welcher die Ziehvorrichtung eine zweite Zangenvorschubvorrichtung (53) ist.
51. Vorrichtung nach Anspruch 45, in welcher die Walze (12) einen zylindrischen Umfangsabschnitt (36) hat.
52. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 51, in welcher das Walzgerüst (2) als Egalisierwalzwerk ausgebildet ist.
53. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 52, in welcher der Antriebsmo­ tor (7, 52) für die an der Einlaufseite des Walzspalts (13) vorgesehene Rück­ holvorrichtung (5, 52) ein elektrischer Servomotor ist.
54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 53, in welcher die an der Aus­ laufseite des Walzspalts (13) vorgesehene Ziehvorrichtung (6, 53) durch ei­ nen elektrischen Servomotor (8, 55) angetrieben ist.
55. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 54, in welcher die Walze (12) und die Platte (67) an ihrer vom Walzspalt (13) abgewandten Seite durch je eine Stützwalze (14, 15) beaufschlagt werden, deren Walzenzapfen (25) in ihren Walzenzapfenlagern (26) zur Verringerung ihres Lagerspieles vorzugs­ weise vorspannbar sind.
56. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 55, in welcher die Walze (12) diskontinuierlich angetrieben ist, und zwar so, daß sie beim Vortrieb des Me­ tallbandes (16) synchron mit der auf der Auslaufseite des Walzspalts (13) vorgesehenen Ziehvorrichtung (6, 53) angetrieben ist, wohingegen sie zeit­ weise stillsteht und/oder durch Vorwärtsdrehung oder Rückwärtsdrehung po­ sitioniert wird, wenn die auf der Einlaufseite des Walzspalts (13) vorgesehene Rückholvorrichtung (5, 52) zum Rückholen des Metallbandes (16) umgekehrt angetrieben ist.
57. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 56, in welcher die Umfangsge­ schwindigkeit der Walze (12) und die Geschwindigkeit der Ziehvorrichtung (6, 53), vorzugsweise auch die der Rückholvorrichtung (5, 52), willkürlich steuer­ bar sind.
58. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, in welcher zum Verlagern der Walze (12) ein oder mehrere Servoantriebe (32, 33, 34, 44) vorgesehen sind.
59. Vorrichtung nach Anspruch 58, in welcher die Servoantriebe (32, 33, 34, 44) je einen Elektromotor (34) oder einen oder zwei kurze Hydraulikzylinder umfaßt.
60. Vorrichtung nach Anspruch 54, in welcher ein elektronisches Steuergerät (43) vorgesehen ist, in welchem die für ein vorgesehenes Profil erforderliche Ver­ lagerung der Walze (12) als Kurve gespeichert ist, und zwar vorzugsweise di­ gital, und daß mit diesem Steuergerät (43) die Servomotoren (7, 8; 54, 55) der Rückholvorrichtung (5, 52) und der Ziehvorrichtung (6, 53), ein Servomo­ tor (42) für das Drehen der Walze (12) und ein oder mehrere mit einem inkre­ mentalen Drehgeber (44) gekoppelte Verstellantriebe (32, 33, 34) für die Wal­ ze (12) verbunden sind.
61. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 60, in welcher zum Walzen in beiden Richtungen die Drehrichtung der Walze (12) umkehrbar ist.
62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 61, in welcher die Walze (12) einen achsparallelen Einschnitt (45) hat.
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