DE10141783A1

DE10141783A1 - Drückmaschine mit Hilfssupport

Info

Publication number: DE10141783A1
Application number: DE2001141783
Authority: DE
Inventors: Mario Anton
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-25
Filing date: 2001-08-25
Publication date: 2003-03-13
Also published as: EP1316372A3; EP1316372A2

Abstract

Bei einer Drückmaschine (100) mit Obersupport (40) und Untersupport (50) ist ein zusätzlicher Hilfssupport (30) vorgesehen, der parallel zum Obersupport (40) ausgerichtet ist und an dem ein Drückrollenhalter (20) mit Drückrolle (22) angeordnet ist. Der Hilfssupport (30) besitzt einen eigenen aktiven Antrieb (32) und einen Wegaufnehmer (34), mit dem die Verschiebung der Drückrolle (22) gegenüber dem Obersupport (40) erfassbar ist. Es erfolgt eine Verrechnung der Lageinformationen der parallelen Achsen von Hilfs- und Obersupport (30, 40), deren Summe dann in die Lageregelung bzw. -steuerung als X-Koordinate einfließt. Durch die Verknüpfung der Messwerte der parallelen Achsen von Ober- und Hilfssupport (30, 40) wird eine Überbestimmung des Systems vermieden. Die Regelungseinrichtung für die X-Koordinate erhält so stets die tatsächliche Position der Drückrolle (22), selbst wenn diese geringfügig innerhalb des Hilfssupports (30) verschoben worden ist. Über den Hilfssupport (30) kann an jeder Stelle eines Werkstücks (1) die dort vorgesehene Umformkraft der Drückrolle (22) eingeregelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drückmaschine mit

- einem Drückfutter,
- einem in wenigstens zwei Koordinatenrichtungen verfahrbaren Drückrollen-Kreuzsupport mit Obersupport und Untersupport, die jeweils wenigstens mit einer Antriebsvorrichtung und einem Wegaufnehmer versehen sind,
- mindestens einer Drückrolle, die an einem Drückrollenhalter gehaltert ist, der mit dem Obersupport über einen Hilfssupport verbunden ist und in einer Richtung parallel zum Obersupport verschiebbar ist, und mit
- einer Steuereinheit.

Mit solchen Drückmaschinen wird eine rotierende Metallronde mit Hilfe einer Drückrolle zunächst an das ebenfalls rotierende Drückfutter angelegt, dessen Kontur die Innenkontur des zu fertigenden Werkstücks vorgibt. Anschließend erfolgt ein weiterer Überlauf der Drückrolle, um das Werkstück mit großer Kraft an das Drückfutter anzudrücken und damit eine besonders glatte Oberfläche bei der Werkstückinnenkontur zu erhalten, beispielsweise bei Reflektoren aus Aluminium mit hochglänzenden Oberflächen. Bei diesem Glättüberlauf ist eine sehr feine Abstimmung der Bewegung der Drückrolle mit den auf die Rolle wirkenden Kräften erforderlich. Für Drückmaschinen sind sogenannte Teach-In-Steuerungen üblich, bei denen die Maschinenparameter eines ersten, manuell durchgeführten Arbeitsgangs in einer Speichereinheit abgelegt werden und später automatisch durch die Maschine reproduziert werden können. Damit können Erfahrung und Geschick eines geübten Bedieners bei der Werkstückumformung auf die Maschinensteuerung übertragen werden.

Aus der EP 405 720 B1 ist eine gattungsgemäße Drückmaschine bekannt, bei der die Drückrolle in ihrem Drückrollenhalter über eine Feder mit dem Obersupport gekoppelt ist. Hierdurch wird ein lokales Ausfedern der Drückrolle in denjenigen Bereichen des am Drückfutter anliegenden Werkstücks ermöglicht, in denen die Wandstärke des Werkstücks über dem Sollwert liegt. Damit kann die in der Steuereinheit abgelegte Soll-Werkstückkontur durch eine interpolierte Bewegung des Untersupports und des rechtwinklig dazu angeordneten Obersupports abgefahren werden, auch wenn Unebenheiten in der Wanddickenverteilung des Werkstücks vorliegen. Wird die Drückrolle gegen die Kraft der Feder ausgelenkt, so baut sich eine Gegenkraft auf, die die von der Drückrolle ausgeübte Umformkraft ansteigen lässt. Damit die Umformkraft nicht soweit ansteigt, dass ein Fließen des Werkstoffes bewirkt wird, ist eine Messeinrichtung zur Erfassung des Federwegs vorgesehen. Wird ein bestimmter Federweg, der bei konstanter Federrate proportional zu der auf die Drückrolle wirkenden Kraft ist, überschritten, so wird der Obersupport durch die Steuereinheit so weit zurückgezogen, dass der Drückrollenhalter wieder ausfedern und in seine Ausgangsstellung zurückfedern kann.

Nachteilig bei der bekannten Umformmaschine ist aber, dass die Feder angesichts der hohen Umformkräfte und des sehr kleinen auftretenden Federwegs eine sehr hohe Federkonstante aufweisen muss; andererseits ist keine Dämpfung vorgesehen, so dass sich das durch die Feder bewegte System aus Drückrolle und Drückrollenhalter stark aufschwingen kann. Auch ist die tatsächliche momentane Position der Drückrolle nicht bekannt, da durch die Maschinensteuerung nur für die Achsen des Unter- und Obersupports eine Lageregelung in einem geschlossenen Regelkreis erfolgt, jedoch der Federweg der Drückrolle nicht in die Lageregelung einfließt. Es ist damit auch nicht möglich, die Ist-Kontur des Werkstücks zu erfassen und eventuellen Unregelmäßigkeiten in der Wanddickenverteilung durch gezielte Umformoperationen entgegen zu wirken. Ist die Wandstärke lokal zu gering, so kann die Drückrolle der bekannten Drückmaschine, die entlang der gespeicherten Soll-Kontur verfährt, sogar von dem Werkstück abheben, so dass der Glättvorgang unterbrochen ist und das Werkstück in diesem Bereich eine schlechte Oberflächenqualität aufweist.

Aus der EP 491 240 B1 ist eine weitere Drückmaschine bekannt, bei der die Drückrolle gegen die von einer Kolben- ZylinderEinheit, beispielsweise einem Pneumatikzylinder, ausgeübte Kraft verschiebbar gelagert ist. Die Umformkraft der Drückrolle wird konstant gehalten; im Falle eines Druckanstiegs wird ein Teil des Fluids aus dem Zylinder abgelassen. Zwar ist hier im Vergleich zu der erstgenannten Drückmaschine durch den Verzicht auf Stahlfedern die Schwingungsanfälligkeit geringer. Es besteht aber auch hier der Nachteil, dass die wahre momentane Position der Drückrolle durch die Maschinensteuerung nicht zu erfassen ist, wenn ein Zurückweichen der Drückrolle gegen die pneumatische oder hydraulische Kraft erfolgt ist. Die Umformkräfte an der momentanen Drückrollenposition werden durch die Maschinensteuerung nicht erfasst.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Drückmaschine anzugeben, mit der lokale Wanddickenabweichungen, insbesondere bei einem abschließenden Glättüberlauf, kompensierbar sind, und bei der eine ständige Erfassung der gegebenen Position und der Andrückkraft der Drückrolle möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Drückmaschine der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

- dass der Hilfssupport mit dem Obersupport über eine Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden ist;
- dass zwischen dem Hilfssupport und dem Obersupport ein Wegaufnehmer vorgesehen ist, mit dem die Position des Hilfssupports relativ zum Obersupport als elektrisches Meßsignal aufnehmbar und an die Steuereinheit weiterleitbar ist; und
- dass die Steuereinheit eine Additionseinrichtung enthält, in der die Messsignale des Wegaufnehmers des Hilfssupports und die Messsignale des Wegaufnehmers des Obersupports addierbar und durch welche die so erhaltene Summe der Messwerte als X-Koordinate an eine Lageregelungseinrichtung für den Obersupport weitergeleitet wird.

Da moderne Linearführungen sich aus einer Einheit aus einer unteren Führungseinheit, gegebenenfalls mit Motor und Kugelumlaufspindel, einem Pneumatikzylinder oder dgl., und einem linear dazu verschiebbaren Schlitten zusammensetzen, sei darauf hingewiesen, dass nachfolgend mit "Support" der jeweilige verfahrbare Schlitten einer der Achsen bezeichnet wird, soweit nicht anders beschrieben.

Erfindungswesentlich ist, dass die Q-Achse, als die der bewegliche Teil des Hilfssupports hier auch bezeichnet wird, sowohl einen eigenen aktiven Antrieb erhält, der steuer- bzw. regelbar ist, wie auch einen Wegaufnehmer, mit dem die Verschiebung des Drückrollenhalters gegenüber der nachgeordneten X-Achse, also des verschiebbaren Teils des Obersupports, erfassbar ist und dass eine Verrechnung der Lageinformationen von X- und Q-Achse erfolgt, deren Summe dann in die Lageregelung als X-Koordinate einfließt. Durch die Verknüpfung der Werte der parallelen Achsen X und Q wird eine Überbestimmung des Systems vermieden. Die Regelungseinrichtung für die X-Achse erhält stets die tatsächliche Koordinate der Drückrolle, selbst wenn diese geringfügig innerhalb des Hilfssupports verschoben worden ist.

Zugleich kann an jedem Koordinatenpaar X, Z der Druck P (X, Z) in der Kolben-Zylinder-Einheit beim Teach-In gemessen und beim nachfolgenden Automatikablauf wieder eingestellt werden, so dass an jedem Ort der Drückrolle die hierfür vorgesehene Umformkraft einregelbar ist.

Vorteilhafterweise ist der Wegaufnehmer ein absoluter Wegaufnehmer, der unabhängig von seiner Stellung im Einschaltzustand einen Messwert für die Stellung des Hilfssupports relativ zum Obersupport erzeugt. Damit muss nach dem Einschalten der Maschine und der Steuereinheit keine Referenzfahrt mehr durchgeführt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung vorgesehen, mit der in wenigstens einer Riegelposition eine lösbare Verbindung des Hilfssupports mit dem Obersupport herstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, die erfindungsgemäß ausgebildete Drückmaschinen auch für solche Anwendungszwecke einzusetzen, bei denen statt einer präzisen Kraft- und Wegsteuerung der Drückrolle vor allem eine Übertragung großer Kräfte notwendig ist, beispielsweise beim Drücken von Stahlronden. Der Hilfssupport wird so mit dem Obersupport zu einer starren Einheit verbunden.

Vorzugsweise ist der Hilfssupport gegenüber dem Obersupport um 2 bis 5 mm verschiebbar. Mit diesem vergleichsweise kleinen Verfahrweg im Verhältnis zum Obersupport werden die erfindungsgemäßen Vorteile bereits erreicht. Durch den geringen Hub ist aber eine kompakt Bauform des Hilfssupports möglich, und es kann eine kurze Ausführungsform des hierbei bevorzugt als Antrieb verwendeten Pneumatikzylinders gewählt werden.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachglätten eines Werkstücks mittels der erfindungsgemäßen Drückmaschine gemäß Anspruch 5.

Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Drückmaschine in schematischer Draufsicht; und
Fig. 2 die Steuereinheit in einem Blockschaltbild.
In Fig. 1 ist eine Drückmaschine 100 in einer Ansicht von oben dargestellt. Zwischen einem rotierbaren Drückfutter 2 und einer Andrückscheibe 3 ist eine Metallronde 1eingespannt. Schräg zur Rotationsachse 4 der Hauptspindel ist ein Kreuzsupport 10 angeordnet, der sich zunächst aus einem Untersupport 50 und einem Obersupport 50 zusammensetzt. Der Kreuzsupport kann je nach Werkstückkontur auch parallel zur Rotationsachse 4 der Hauptspindel angeordnet sein.
Am Untersupport 50 wird über an sich bekannte Antriebsmechanismen, insbesondere durch eine Kombination eines Elektromotors mit einer Kugelumlaufspindel oder durch einen Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder, ein Schlitten angetrieben, auf dem der Obersupport 40 montiert ist, so dass dieser in einer Richtung Z verfahrbar ist. Die Lage des bewegten Teils des Untersupports 50 wird über einen Wegaufnehmer 54 (vgl. Fig. 2), insbesondere über einen absoluten Wegaufnehmer, erfasst und an eine Steuereinheit weitergeleitet. Durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb der Z-Achse des Untersupports 50 und die Rückführung der Lage durch den Wegaufnehmer in Form eines Messwerts Z wird ein geschlossener Regelkreis ausgebildet.
Der Obersupport 40 ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der Untersupport 50; ein Unterteil ist fest auf dem Schlitten des Untersupports 50 montiert und bildet mit diesem eine bewegliche Einheit. Auf dem angetriebenen Schlitten des Obersupports 40 ist ein Hilfssupport 30 montiert; beide zusammen sind gegenüber dem Untersupport 50 bzw. dem Unterteil des Obersupports 40 in einer Richtung X verfahrbar. Die Lage des Schlittens des Obersupports 40 wird durch einen weiteren Wegaufnehmer 44 erfasst und fließt als Messwert X_H in die Steuereinheit ein.
Der Hilfssupport 30 trägt einen Drückrollenhalter 20, in dem eine Drückrolle 22 rotierbar eingespannt ist. Der Hilfssupport 30 ist so auf dem Obersupport 40 montiert, dass er relativ zu diesem entlang einer Richtung Q, die parallel zur Richtung X ist, verschiebbar ist.
Zwischen Ober- und Hilfssupport 50, 40 kann eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung 60 vorgesehen sein, mit der eine mechanische Kopplung von Obersupport 40 und Hilfssupport 30 herzustellen ist, beispielsweise für das Drücken von Stahlronden ohne Glättüberlauf.
Der Verschiebeweg des Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40 in Richtung der Koordinate Q beträgt vorzugsweise 2 bis 5 mm, beispielsweise 3 mm, also in jedem Fall ein Vielfaches der zu erwartenden Dickensprünge im Werkstück, welche durch die Q-Achse auszugleichen sind. Der Verschiebeweg wird von einem Wegaufnehmer 34 erfasst und fließt als Messwert X_Q in die Steuereinheit ein.
Die Koordinaten X und Q sind an parallel ausgerichteten Achsen definiert. Auch ist die Definition vorzugsweise so vorgenommen, dass eine gleiche Richtung beim Verfahren des Ober- und Hilfssupports 40, 30 auch zu gleichen Vorzeichen bei den Messwerten X_Q und X_H führt.
Der Schlitten des Hilfssupports 30 wird in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform durch eine Kolben-Zylinder- Einheit 32 gegenüber dem Obersupport 40 bewegt.
In einer Steuereinheit 200, die schematisch in Fig. 2 abgebildet ist, ist eine Lageregelungseinrichtung 210 für die Lage des bewegten Teils des Untersupports 50 enthalten. Der Steuereinheit 200 wird der Ist-Wert der Lage des bewegten Teils des Untersupports 50 relativ zu seinem Unterteil, das ortsfest auf einem Maschinenbett befestigt ist, als Z- Koordinate zugeführt. Der Soll-Wert der Lage wird aus einer Speicher- und Recheneinrichtung 250 abgerufen, wo er zuvor beispielsweise durch Ausführen eines Teach-In-Durchlaufs abgelegt worden ist. Der Zugriff der Lageregelungseinrichtung 210 auf die Speicher- und Recheneinrichtung 250 kann über einen schnellen Gerätebus 240 oder andere an sich bekannte Verknüpfungseinrichtungen erfolgen. Entsprechend der ermittelten Regeldifferenz wird der Antrieb 52 des Untersupports 50 beeinflusst.
Eine weitere Lageregelungseinrichtung 220 ist für die Positionierung des bewegten Teils des Obersupports 40 vorgesehen und beeinflusst den Antrieb 42 des Obersupports 40. Der Soll-Wert der X-Koordinate der momentanen Drückrollenposition bei der Koordinate X wird ebenfalls über den Gerätebus 240 von der Speicher- und Recheneinrichtung 250 abgerufen und mit dem Ist-Wert der X-Koordinate verglichen. Dieser Ist-Wert X wird in einer Additionseinrichtung 222 durch Addition der Lageinformationen X_Q des Wegaufnehmers 34 des Hilfssupports 30 und X_H des Wegaufnehmers 44 des Obersupports 40 ermittelt.
Bevorzugt wird der Nullwert der Q-Koordinate in einer Ausgangsstellung des Hilfssupports 30 definiert, in der sich dieser etwa in der Mitte des möglichen gesamten Verfahrwegs gegenüber dem Obersupport 40 befindet. Der Wert X_Q nimmt ein negatives Vorzeichen an, wenn der Hilfssupport 30 mit der Drückrolle 22 gegen die Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 32, also vom Drückfutter 2 weg, zurückgedrückt wird und dabei relativ zum Obersupport 40 verschoben wird. Um den Wert von X_Q sinkt dann, gleiche Richtungsdefinition vorausgesetzt, das Resultat der Verknüpfung mit dem Wert X_H, nämlich die X-Koordinate, die in die Lageregelungseinrichtung 220einfließt. Es kann sich demnach bei der erfindungsgemäßen Drückmaschine durch die Überbestimmung ein X-Koordinatenwert aus verschiedenen Kombinationen von X_H und X_Q zusammensetzten. Liegt hingegen ein positives Vorzeichen der Koordinate X_Q vor, so ist dies im Betrieb ein Indiz dafür, dass der Hilfssupport 30 dem Obersupport 40 vorauseilt, weil die Drückrolle noch keinen Kontakt mit dem Werkstück 1 oder dem Drückfutter 2 hatte, was auf eine lokal zu geringe Wandstärke des Werkstücks 1 hindeutet.
Die Steuereinheit führt entsprechend den gespeicherten Werten aus dem Teach-In eine Lageregelung der Kombination von Hilfs- und Obersupport 30, 40 aus, wobei der Antriebsmotor 42 des Obersupports 40 durch die Lageregelungseinrichtung 220 beeinflusst wird. Gleichzeitig kann über die Variation der Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 32 eine Anpassung der Umformkraft erfolgen, ohne die Wegsteuerung der Drückrolle 20 nachteilig zu beeinflussen.
Nachfolgend wird das Herstellen eines rotationssymmetrischen Werkstücks 1 durch Drückwalzen mit der erfindungsgemäßen Drückmaschine 100 beschrieben:
Zum Einlesen der Werkstückkontur in die Steuerungseinrichtung 200 wird die Supportverriegelungsvorrichtung 60 gelöst, so dass der Hilfssupport 30 gegenüber dem Obersupport 40 beweglich ist. Der Hilfssupport 30 wird durch eine Druckbeaufschlagung der zwischen Hilfssupport 30 und Obersupport 40 wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung 32 in eine vordere Ausgangsstellung, also maximal in Richtung des Drückfutters 2, bewegt. Der Wert X_Q nimmt dort bei bevorzugter Definition der X-Achse einen positiven Wert an, z. B. +1,5 mm.
Der Druck wird über eine Druckregelungseinrichtung 230 innerhalb der Steuereinheit 200 und eine Ventileinheit 36, die vorzugsweise mit elektrischen Druckaufnehmern und elektrisch betätigbaren Druckventilen versehen ist, auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Die Ventileinheit 36 kann an sich bekannte Druckregelvorrichtungen wie Proportionalventile etc. aufweisen.
Es erfolgt laufend eine automatische Messung der Lage des Hilfssupports 30 relativ zum Obersupport 40 durch den Wegaufnehmer 34. Die Messsignale des Wegaufnehmers 34 des Hilfssupports 30 werden an die Steuereinheit 200 weitergeleitet. Dort werden sie in eine Lageinformation umgewandelt, und die Position des Obersupports 40 wird aufaddiert. Die Summe wird an die Lagereglungseinrichtung 220 innerhalb der Steuereinheit 200 weitergeleitet, die die Bahnbewegung der Drückrolle 22 als interpolierte Bewegung aus den kartesischen Koordinaten von Unter- und Obersupport 50, 40 steuert.
Anschließend wird der Obersupport 40 mitsamt des daran angeordneten Hilfssupports 30 in Richtung des Drückfutters 2 verfahren, bis die Drückrolle 22 dieses kontaktiert.
Durch die durch die Steuerungseinheit 200 aufgezwungene Vorwärtsbewegung des Obersupports 40 wird der Hilfssupport 30 beim Kontakt der Drückrolle 20 mit dem Drückfutter 2 gegenüber dem Obersupport 40 zurückgeschoben, so dass der Lagewert X_Q des Hilfssupports 30 sinkt. Es erfolgt eine Nachführung des Obersupports 40 gegenüber dem Hilfssupport 30 derart, dass der Hilfssupport 30 annähernd seine Mittellage einnimmt, dass also der Lagewert X_Q am Nullpunkt innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise ± 0,5 mm liegt. Dieser Toleranzbereich ist vorgesehen, um eine schnelle Einregelung der Lage an dem aufgenommenen Punkt der Werkstückkontur zu gewährleisten. Bei der Drückmaschine 100 der Erfindung kann dieses Toleranzband nahezu beliebig gewählt werden und ist tatsächlich nur durch den mechanisch vorgegebenen Verfahrweg des Hilfssupports 30 begrenzt.
Die Positionsänderung des Hilfssupports 30 wird durch die laufenden Messungen des Wegaufnehmers 34 erfasst und an die Steuerungseinheit 200 weitergeleitet, wo eine Verrechnung des Messwertes X_Q des Hilfssupports 30 mit dem Messwert X_H des Messaufnehmers 44 des Obersupports 40 erfolgt. Durch die Rückwärtsbewegung des Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40 wird eine Q-Koordinate mit negativem Vorzeichen erzeugt bzw. ein elektrisches Messsignal mit einer negativen Spannung.
Die Genauigkeit der X-Koordinate wird durch ein Toleranzband keineswegs beeinträchtigt, da sich erfindungsgemäß der abzuspeichernde und später wieder abzurufende X-Wert aus der Addition der Lagewerte X_H und X_Q ergibt. Die Stellung von Hilfs- und Obersupport 30, 40 zueinander ist also unerheblich, solange der Hilfssupport 30 innerhalb des Toleranzbandes eingeregelt ist.
Die X- und Z-Koordinate des Unter- und Obersupports 40, 50 werden als Stützpunkte für die Bahnsteuerung in der Speicher- und Recheneinrichtung 250 der Steuerungseinheit 200 abgespeichert.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Drückmaschine 100 ist es möglich, während des sogenannten Teach-In, also des Aufnehmens und Speicherns eines von einem Bediener durchgeführten Umformvorgangs, in die Steuereinheit 200 zusätzlich zu den Koordinaten X und Z der Drückrollenposition auch die momentane, von der Drückrolle 22 ausgeübte Kraft durch Messung des Drucks in der Kolben-Zylinder-Einheit 32 während des Teach-In aufzunehmen, in der Speicher- und Recheneinrichtung 250 der Steuereinheit abzuspeichern und später in automatisch ablaufenden Umformvorgängen reproduzierbar wieder abzurufen. Hierzu ist die Kolben-Zylinder-Einheit 32 bzw. die Ventileinheit 36 mit einem Drucksensor ausgerüstet, dessen Messsignale in die Steuereinheit 200 einfließen.
Zur Werkstückherstellung wird in an sich bekannter Weise eine Metallronde 1 an das rotierbare Drückfutter 2 angelegt, durch eine Andrückscheibe 3 fixiert und in eine Drehbewegung versetzt. Durch eine einzige Projizierbewegung oder durch mehrere Bewegungen der Drückrolle 22 wird die rotierende Ronde 1 an das Drückfutter 2 angelegt. Die Bewegung der Drückrolle 22 in dieser Phase kann durch an sich bekannte Teach-In-Steuerungseinrichtungen erfolgen, also durch automatisches Abfahren einer zuvor gespeicherten Bewegung eines manuell durchgeführten Drückwalzvorgangs.
Um eine hohe Oberflächengüte bei dem Werkstück 1 zu erreichen, muss ein abschließendes Glätten erfolgen. Hierzu wird durch die Steuerungseinheit 200 ein vollständiger Glättüberlauf der Drückrolle 22 mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten veranlasst:
Zunächst wird, sofern vorhanden und aktiviert, die Supportverriegelungsvorrichtung 60 gelöst, so dass der Hilfssupport 30 gegenüber dem Obersupport 40 parallel verschiebbar ist.
Der Hilfssupport 30 wird in eine vordere Ausgangsstellung geschoben. Bei dieser muss es sich nicht zwangsläufig um einen mechanischen Endanschlag, also beispielsweise ein Ende einer Linearführung halten. Wichtig ist lediglich, dass ein relatives Zurückweichen des Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40, von dem Drückfutter 2 weggerichtet, möglich ist.
Der Wert der Q-Koordinate bzw. des Messwerts X_Q des Hilfssupports 30 wird zu dem gemessenen Weg bzw. dem Messwert X_H des Obersupports 40 addiert und die Summe als X-Koordinate der Drückrollenposition laufend an die Lageregelungseinrichtung 220 für die X-Achse weitergeleitet. Dort erfolgt ein Vergleich mit der abgespeicherten Werkstückkontur anhand der in der Speicher- und Recheneinrichtung 250 hinterlegten Daten und gegebenenfalls eine Nachregelung der X-Achse. Auch die Momentanwerte der Z-Achse werden laufend durch die Lageregelungseinrichtung 210 mit den Soll-Vorgaben aus der Speicher- und Recheneinrichtung 250 verglichen und gegebenenfalls eine entsprechende Nachführung veranlasst.
Trifft die Drückrolle 22 auf das Werkstück 1, so wird der Drückrollenhalter 20 mit dem Hilfssupport 30 gegen die Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 32 zurückgeschoben, wodurch der Wert X_Q sinkt.
Ist die lokale Wandstärke zu gering, so wird der Hilfssupport 30 nicht weit genug in Richtung seiner Null-Lage zurückgeschoben, so dass folglich der am Obersupport 40 gemessene Weg X_H um den Betrag des Wertes X_Q des Hilfssupports 30 erhöht ist. Eine Vorrangschaltung innerhalb der Steuereinheit 200 kann dafür sorgen, dass zunächst die gespeicherten oder voreingestellten Druckwerte durch die Druckregelungseinrichtung 230 eingehalten werden und erst bei einem zu starken Druckanstieg innerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit 32 und einem entsprechend starken Anstieg der Umformkraft der Drückrolle 22 ein Rückzug des Obersupports 40 bis zum Erreichen des Soll-Wertes der X-Koordinate durch die Lageregelungseinrichtung 220 erfolgt.
Damit ist bei einem erfindungsgemäßen Nachglättverfahren mit der Drückmaschine 100 im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren gewährleistet, dass die Drückrolle 22 auch dann Kontakt zum Werkstück 1 hat und eine Umformkraft aufbringt, wenn die lokale Wandstärke des Werkstücks 1 geringer ist als dessen theoretische Soll- Wandstärke.
Ist die lokale Wandstärke des Werkstücks 1 hingegen zu groß, so ist der in die Lageregelungseinrichtung 220 einfließende Wert der X-Koordinate an diesem Punkt kleiner als der Soll- Wert, da der an dem Obersupport gemessene Weg X_H um den Betrag von X_Q vermindert ist.
Entsprechend der Vorrangschaltung veranlasst die Lageregelungseinrichtung 220 daraufhin eine Nachregelung der Lage des Obersupports 40, um den Soll-Wert der X-Koordinate zu erreichen, wodurch ein Nachdrücken mit der Drückrolle 22 bewirkt und die Wandstärke lokal auf den Soll-Wert reduziert wird, oder aber die Einnahme einer solchen Drückrollenposition, bei der ein vorbestimmter Druck in der Kolben- ZylinderEinheit 32 und damit eine vorbestimmte Umformkraft an der Drückrolle 22 gehalten wird.
Der Druck sollte bei einem Glättüberlauf 1,8 bis 2,5 bar betragen, bezogen auf einen Kolbendurchmesser von 40 mm und bei Umformung einer Aluminium-Ronde. Bei einem Drückfutter 2, das mit einem eingeprägten Offset-Muster versehen ist, beträgt der Druck vorzugsweise bis 5 bar, um den Werkstoff in die feinen Rillen des Musters am Futter einzudrücken.

Claims

1. Drückmaschine (100) mit
einem Drückfutter (2),
einem in wenigstens zwei Koordinatenrichtungen (X, Z) verfahrbaren Drückrollen-Kreuzsupport (10) mit Obersupport (40) und Untersupport (50), die jeweils wenigstens mit einer Antriebsvorrichtung und einem Wegaufnehmer versehen sind,
mindestens einer Drückrolle (22), die an einem Drückrollenhalter (20) gehaltert ist, der mit dem Obersupport (40) über einen Hilfssupport (30) verbunden ist und in einer Richtung Q parallel zum Obersupport (40) verschiebbar ist, und mit
einer Steuereinheit (200),
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hilfssupport (30) mit dem Obersupport (40) über eine Kolben-Zylinder-Anordnung (32) verbunden ist;
dass zwischen dem Hilfssupport (30) und dem Obersupport (40) ein Wegaufnehmer (34) vorgesehen ist, mit dem die Position des Hilfssupports relativ zum Obersupport als elektrisches Meßsignal aufnehmbar und an die Steuereinheit weiterleitbar ist; und
dass die Steuereinheit eine Additionseinrichtung (222) enthält, in der die Messsignale des Wegaufnehmers (34) des Hilfssupports (30) und die Messsignale des Wegaufnehmers (44) des Obersupports (40) addierbar und durch welche die so erhaltene Summe der Messwerte als X- Koordinate an eine Lageregelungseinrichtung (220) für den Obersupport (40) weitergeleitet wird.

2. Drückmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegaufnehmer (34) ein absoluter Wegaufnehmer ist, der unabhängig von seiner Stellung im Einschaltzustand einen der Stellung des Hilfssupports (30) relativ zum Obersupport (40) entsprechenden Messwert erzeugt.

3. Drückmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung (60) vorgesehen ist, mit der in wenigstens einer Riegelposition eine lösbare Verbindung des Hilfssupports (30) mit dem Obersupport (50) herstellbar ist.

4. Drückmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfssupport (30) gegenüber dem Obersupport (50) um 2 bis 5 mm verschiebbar ist.

5. Verfahren zum Nachglätten eines Werkstücks (1) mit einer Drückmaschine (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4:

a) Speichern einer Soll-Kontur des Werkstücks (1) als X, Z-Koordinatenpaare und der zugehörigen an der Kolben-Zylinder-Einheit (32) anliegenden Druckwerte P_X,Z in der Steuereinheit (200);

b) Projizieren eines Halbzeugs auf das Drückfutter (2);

c) Abrufen einer Koordinate Z und Einregeln der Z- Koordinate durch Verfahren des Untersupports (50);

d) Verfahren des Hilfssupports (30) in Richtung des Drückfutters (2) bis zum Erreichen einer vorderen Ausgangsstellung gegenüber dem Obersupport (40);

e) Anfahren der aus der Speicher- und Recheneinrichtung (250) abgerufenen X-Koordinate durch Verfahren des Obersupports (40) mit dem damit verbundenen Hilfssupport (30) in Richtung des Drückfutters (2) unter laufender Messung der Lage X_Q des Hilfssupports (30), bis X_Q infolge Kontakts der Drückrolle (22) mit dem am Drückfutter (2) anliegenden Werkstück (1) und anschließendem Zurückweichens des Hilfssupports (30) sinkt;

f) Einstellen des aus der Speicher- und Recheneinrichtung (250) abgerufenen Druckwertes P_X,Z an der Kolben- ZylinderEinheit (32);

g) Wiederholung der Schritte c) bis f) für alle gespeicherten Koordinatenpunkte.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahren des Hilfssupports (30) die Supportverriegelungsvorrichtung (60) gelöst wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Kontur des Werkstücks (1) als X, Z- Koordinatenpaare und die zugehörigen Druckwerte P_X,Z in der Kolben-Zylinder-Einheit (32) während eines manuell gesteuerten Umformvorgangs ermittelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Kontur des Werkstücks (1) durch Äquidistantenberechnung aus der Kontur des Drückfutters (2) unter Einbeziehung der Wandstärke des Werkstücks (1) ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit (32) mit dem Druckwert P_X,Z der Hilfssupport (30) soweit gegenüber dem Obersupport (40) zurückgedrückt wird, bis die Lage X_Q des Hilfssupports (30) innerhalb eines Toleranzbereichs liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich als zulässige Abweichung von X_Q gegenüber einer Mittenstellung des Verfahrwegs des Hilfssupports in Richtung Q von ±2 mm definiert wird.