DE102009041340A1

DE102009041340A1 - Schäleinrichtung und Schälmaschine

Info

Publication number: DE102009041340A1
Application number: DE102009041340A
Authority: DE
Inventors: Michael Diethert; Dieter Diesinger; Alfred Bartz
Original assignee: SMS Schumag GmbH and Co KG
Current assignee: SMS Schumag GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2010-04-29
Also published as: US20100162861A1; ITBZ20090041A1; IT1395580B1

Abstract

Um eine Schäleinrichtung bzw. eine Schälmaschine bereitzustellen, bei welchen eingestellte Schäldurchmesser selbst unter Last verändert werden können, schlägt die Erfindung eine Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln vor, wobei der Stellantrieb eine mit dem Schälkopf umlaufende Baugruppe umfasst, die durch eine bezüglich des Schälkopfs vorgenommene Relativbewegung in Umlaufrichtung ein Stellgetriebe anstellt.

Description

Die Erfindung betrifft einerseits eine Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln. Andererseits betrifft die Erfindung eine Schälmaschine mit einer derartigen Schäleinrichtung.
Schälmaschinen und dementsprechend auch gattungsgemäße Schäleinrichtungen sind aus dem Stand der Technik gut bekannt, wobei sie zur spanenden Bearbeitung von runden und stangenförmig ausgebildeten Halberzeugen eingesetzt werden können. Beispielsweise werden mittels gattungsgemäßer Schälmaschinen Zunderschichten von einem warmgewalzten Rundmaterial spanend entfernt, wobei die Zunderschicht von der Mantelfläche des warmgewalzten Rundmaterials geschält wird. Um eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit und damit eine sehr hohe Güte eines derart geschälten Rundmaterials zu erhalten, ist nicht nur ein präziser Axialvorschub hinsichtlich des zu schälenden Rundmaterials bzw. Halbzeugs erforderlich. Vielmehr kommt es im Wesentlichen auch auf eine hohe Durchmessergenauigkeit sowie eine hohen Längengenauigkeit des geschälten Rundmaterials bzw. Halbzeugs an. Gerade um letztere Eigenschaften erzielen zu können, ist es besonders wichtig, dass die Schälmaschinen außergewöhnlich exakt arbeitende Schäleinrichtungen umfassen, welche wiederum jeweils mit einem besonders präzise arbeitenden Schälkopf ausgestattet sind, mittels welchem die eigentliche Schälbearbeitung des zu schälenden Rundmaterials bzw. Halbzeugs bewerkstelligt wird.
Eine solche gattungsgemäße Schälmaschine ist beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 2004/037471 A2 bekannt. Die dort beschriebene Schälmaschine umfasst einen Werkzeugkopf, der einem rotierenden Schälkopf zum Abschälen etwa einer Zunderschicht gleichkommt. Der Werkzeugkopf verfügt über zu einer Drehachse verstellbare Werkzeughalter, bei welchem die verstellbaren Werkzeughalter und eine geeignete Anstelleinrichtung jeweils über speziell geformte Gleitflächen miteinander korrespondieren, wobei die Gleitflächen im Wesentlichen eben ausgebildet sind oder parallel zu der Drehachse des Werkzeugkopfes einen konstanten Krümmungsradius aufweisen. Hierdurch kann zwar sehr gut die Gefahr eines kritischen Verschleißes im Bereich des Werkzeugkopfes verringert werden, sodass einerseits aufwändige Montage- und Wartungsarbeiten möglichst lang vermieden und heraus gezögert werden können. Andererseits kann der Werkzeugkopf auf Grund eines geringeren Verschleißes längere Zeit auch präziser arbeiten. Nachteilig hierbei ist es jedoch, dass eine Einstellung des Werkzeugkopfes hinsichtlich eines Schäldurchmessers während eines Schälens eines Halbzeuges nicht oder nur unzulänglich gut vorgenommen werden kann. Dieser Nachteil betrifft im Übrigen auch andere bekannte Schälmaschinen bzw. deren Schäleinrichtungen und tritt insbesondere bei Schälmaschinen mit großen Nenndurchmessern für das Werkstück, insbesondere mit Nenndurchmessern über 100 mm, auf.
Insofern ist es die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Schäleinrichtung bzw. eine entsprechend geeignete Schälmaschine mit großen Nenndurchmessern bereitzustellen, welche unter Last hinsichtlich Schäldurchmesser präzise und betriebssicher verstellt werden können.
Eine erste Lösung der Aufgabe schlägt eine Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln vor, wobei sich die Schäleinrichtung dadurch auszeichnet, dass der Stelltrieb eine mit dem Schälkopf umlaufende und separat angetriebene Baugruppe umfasst, die durch eine bezüglich des Schälkopfs vorgenommene Relativbewegung in Umlaufrichtung ein mit dem Schälkopf umlaufendes Stellgetriebe anstellt.
Vorteilhafter Weise lassen sich hierdurch selbst bei einem sehr kleinen zur Verfügung stehenden Bauraum verhältnismäßig große Stellkräfte aufbringen, mittels welchen auch ein Verstellen des rotierenden Schälkopfes bzw. der entsprechenden zustellbaren Schälmeißel auch unter Last möglich ist. Hierbei ermöglicht der separate Antrieb insbesondere, dass das Stellgetriebe auf baulich einfache Weise präzise angesteuert werden kann, wobei vorzugsweise eine genaue Regelung der separat angetriebenen Baugruppe auf elektronische Weise erfolgt. Komplexe Mechaniken, die insbesondere zusätzliches Gewicht bedingen und durch ihr unvermeidliches Spiel auch Verluste in der Präzision bedingen können, sind nicht zwingend notwendig.
Eine genaue Regelung der umlaufenden und separat angetriebenen Baugruppe lässt sich besonders einfach umsetzen, wenn diese mit einem feststehenden Stelltriebsmotor in Drehantriebsverbindung steht.
Es versteht sich, dass ein diesbezüglich geeignetes Stellgetriebe vielfältiger Gestalt sein kann. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei ein Wälzgetriebe erwiesen.
Somit schlägt eine weitere Lösung der Aufgabe der Erfindung eine Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln vor, wobei sich die Schäleinrichtung dadurch auszeichnet, dass der Stelltrieb ein mit dem Schälkopf umlaufendes Stellgetriebe umfasst, welches als Wälzgetriebe ausgebildet ist.
Vorteilhafter Weise kann der Stelltrieb außerordentlich kompakt bauen, wenn er ein Wälzgetriebe umfasst. Zudem kann eine Zustellung der Schälmeißel mittels eines Wälzgetriebes sehr präzise und auch unter enormer Last erfolgen, so dass insbesondere die Schäleinrichtung unter Last hinsichtlich ihres Schäldurchmessers präzise und betriebssicher verstellt werden kann.
Ist insbesondere das Wälzgetriebe von einer umlaufenden Baugruppe des Stelltriebs angetrieben, die mit einem feststehenden Stelltriebsmotor in Drehantriebsverbindung steht, kann der vorliegende rotierende Schälkopf besonders kompakt bauen. Beispielsweise sind hierbei vorteilhafter Weise weitere Antriebs- bzw. Getriebebauteile zwischen dem Stelltriebsmotor und dem Wälzgetriebe zum Betreiben des Wälzgetriebes nicht erforderlich.
Vorteilhaft ist es weiter, wenn die Umlaufgeschwindigkeit des feststehenden Stelltriebsmotors in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit des Schälkopfs geregelt wird. Hierdurch kann sich eine besonders einfache Steuermöglichkeit insbesondere hinsichtlich der zustellbaren Schälmeißel ergeben, da lediglich eine Relativbewegung bezüglich der Umlaufgeschwindigkeit des feststehenden Stelltriebsmotors steuernd geändert werden muss, wenn der Stelltrieb wirksam werden soll. Alternativ hierzu kann der Antrieb des Schälkopfes in seiner Umfangsgeschwindigkeit nach der Umfangsgeschwindigkeit des feststehenden Stelltriebsmotors bzw. der umlaufenden Baugruppe geregelt werden. Dies ist jedoch prozesstechnisch aufwändiger umzusetzen, kann jedoch trotzdem als eine interessante, wenn auch nicht so elegante, Alternative angesehen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Wälzgetriebe von einem auf dem Schälkopf mitlaufenden Stelltriebsmotor angetrieben wird. Hierbei kann der mitlaufende Stelltriebsmotor direkt mit dem Stelltrieb der zustellbaren Schälmeißel Wechselwirken. Insofern kann der rotierende Schälkopf weitere wesentliche Bauteile mit sich führen und vorteilhafter Weise nochmals kompakter bauen.
Je nach konkreter Ausführungsform kann vorliegend bereits ein einziger mitlaufender Stelltriebsmotor ausreichen, um alle zustellbaren Schälmeißel in einem ausreichenden Maße anzutreiben.
Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn je zustellbaren Schälmeißel ein mitlaufender Stelltriebsmotor vorgesehen ist, wodurch besonders erfolgversprechend erzielt werden kann, dass die Einzelleistungen je Stelltriebsmotor nicht zu groß ausgelegt werden müssen. Insofern können die einzelnen Stelltriebsmotoren relativ klein gewählt werden, wodurch sie platzsparend realisiert werden können. Diese Lösung hat neben ihren Vorteilen allerdings auch den Nachteil, dass verhältnismäßig viel Energie auf dem rotierenden Schälkopf übertragen werden muss, wobei diesem Nachteil durch langsamere Verstellgeschwindigkeiten Rechnung getragen werden kann, was wiederum hinsichtlich spezieller Ausführungsformen hinsichtlich der Schäleinrichtung problemlos umsetzbar sein kann.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung von einer Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln gelöst, wobei zwischen den Schälmeißeln und dem Stelltrieb ein selbsthemmendes Stellgetriebe vorgesehen ist. Vorteilhafter Weise kann es mittels eines solchen selbsthemmenden Stellgetriebes gut gelingen, dass lediglich zum Zustellen der Schälmeißel Verstellkräfte aufgebracht werden müssen. Positionier- bzw. Haltekräfte, etwa zum Halten der zugestellten Schälmeißel, in einer vorgesehenen Arbeitsposition brauchen dann von einem oder mehreren Stelltriebsmotoren zusätzlich nicht aufgebracht werden. Auch hierdurch kann insbesondere die Schäleinrichtung unter Last hinsichtlich ihres Schäldurchmessers präzise und betriebssicher verstellt werden.
Darüber hinaus sieht eine weitere Lösung der Aufgabe der Erfindung eine Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißel vor, wobei sich die Schäleinrichtung durch wenigstens eine mit dem Schälkopf mitrotierende Messeinrichtung zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen auszeichnet.
Läuft eine solche Messeinrichtung unmittelbar mit dem Schälkopf um, können die Schälmeißelpositionen sehr exakt gemessen werden, wodurch einem zu schälenden Halbzeug bzw. Werkzeug folglich auch die einzelnen Schälmeißel außergewöhnlich präzise zugestellt werden können. Insbesondere kann mittels der mitrotierenden Messeinrichtung auch ein sehr genauer Regelkreis zum Anstellen der Schälmeißel gewährleistet werden.
Nicht nur in diesem Zusammenhang kann kumulativ mittels einer gesonderten Messprüfung des geschälten Halbzeuges bzw. Werkstückes, welche aus Platzgründen bzw. aus Kontaminationsgründen vorzugsweise erst weiter entfernt von dem rotierenden Schälkopf und damit auch zeitlich erst wesentlich später erfolgt, die vorgenommene Messung hinsichtlich der Meißelpositionen überprüft werden. Beispielweise kann hierdurch vorteilhaft auf eine Abnutzung, welche letzteres Messergebnis verfälschen würden, der zustellbaren Schälmeißel reagiert werden.
Auch mittels einer derartigen Messmethode kann eine Verstellung der Schäleinrichtung hinsichtlich ihres Schäldurchmessers unter Last präzise und betriebssicher erfolgen.
Gegebenenfalls kann eine derartige gesonderte Messprüfung auch über ein mitrotierendes Messsystem erfolgen, wenn im Bereich des Schälkopfes genügend Platz verbleibt, um dort ein derartiges, mitrotierendes Messsystem unterzubringen, und wenn weiter gleichzeitig gewährleistet werden kann, dass dieses Messsystem selbst unter widrigsten Bedingungen, wie beispielsweise starken Bauteilschwingungen, Schmutzpartikeln und/oder Arbeitsemulsionen, etwa Wasser, dennoch zuverlässig arbeitet.
Kumulativ wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln gelöst, wobei sich die Schäleinrichtung durch wenigstens eine absolute Messeinrichtung zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen auszeichnet.
Vorteilhafter Weise kann mittels einer derartigen absoluten Messeinrichtung stets die genaue Position der zustellbaren Schälmeißel angegeben werden, beispielsweise auch unmittelbar nach einem Stromausfall. Dieses ist insbesondere hinsichtlich der widrigen Umstände beim Schälen vorteilhaft, durch welche es durchaus und kurzzeitig zu Stromausfällen hinsichtlich des Schälkopfes kommen kann, auch wenn andere Bereiche der Schäleinrichtung bzw. einer Schälmaschine hiervon nicht unmittelbar betroffen sind. Dieses ist bis zu einem gewissen Grad unkritisch, da eine Verstellung der Schälmeißel an dem Schälkopf in der Regel ohnehin nicht sehr kurzzeitig und kurzfristig erfolgt. Gegebenenfalls kann sogar die Stromversorgung für elektrisch und/oder elektronisch arbeitende Komponenten auf dem Schälkopf bzw. für die Messeinrichtungen ohne weiteres bewusst unterbrochen werden, um hierdurch Energie einzusparen.
Vorzugsweise werden zwei oder mehr mit dem Schälkopf mitrotierenden Messeinrichtungen zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen vorgesehen, um hierdurch die Messgenauigkeit der mitrotierenden Messeinrichtungen vorteilhaft weiter erhöhen zu können. Darüber hinaus kann mittels des Vorhandenseins mehrerer Messeinrichtungen eine Redundanz von funktional besonders wichtigen Komponenten an der vorliegenden Schäleinrichtung bereitgestellt werden, wodurch die Gefahr eines Ausfalls der gesamten Schälmaschine, beispielsweise auf Grund einer kritischen Verschmutzung einer mitrotierenden Messeinrichtung, verringert werden kann. Es versteht sich, dass die verwendeten Messeinrichtungen identisch ausgeführt sein können, um insbesondere die erläuterte Redundanz baulich einfach gewährleisten zu können.
Vorteilhaft können an dem mitrotierenden Schälkopf aber auch unterschiedlich arbeitende Messeinrichtungen vorgesehen werden.
Im Speziellen kann eine bevorzugte Ausführungsvariante somit auch vorsehen, dass die Schäleinrichtung wenigstens zwei mit dem Schälkopf mitrotierenden Messeinrichtungen zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen aufweist, wobei eine der beiden mitrotierenden Messeinrichtungen eine Absolut-Messeinrichtung und eine weitere der beiden mitrotierenden Messeinrichtungen eine Inkrementell-Messeinrichtung umfasst. Durch eine derartige Kombination unterschiedlich arbeitender Messeinrichtungen lässt sich die Messgenauigkeit an der Schäleinrichtung nochmals wesentlich erhöhen.
Eine Absolut-Messeinrichtung kann, wie bereits geschildert, hierbei nahezu immer sofort die genauen Positionen der Schälmeißel messen, vorteilhafter Weise auch nach einer Unterbrechung der elektrischen Versorgung der jeweiligen mitrotierenden Messeinrichtung. Eine derartige Unterbrechung kann beispielsweise unbeabsichtigt durch einen entsprechenden Ausfall eines elektrischen Netzwerkes erfolgen oder beabsichtigt durch ein gezieltes Abschalten der diesbezüglichen elektrischen Versorgung, etwa wenn ein Messen der Schälmeißelpositionen nicht erforderlich ist, herbei geführt werden.
Eine Inkrementell-Messeinrichtung kann beispielsweise zur Verifizierung und/oder zur Korrektur der mittels der Absolut-Messeinrichtung vorgenommen Messungen heran gezogen werden, wodurch auch eine Verbesserung der Betriebssicherheit an der Schäleinrichtung erzielt werden kann. Hierbei kann die Inkrementell-Messeinrichtung von einem Referenzpunkt ausgehend eine Lageänderung der einzelnen Schälmeißel messen. Insbesondere ist dies vorteilhaft, wenn mittels der Absolut-Messeinrichtung keine ausreichende Messauflösung erzielt werden kann.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn sich die Schäleinrichtung durch eine drahtlose Übertragung der ermittelten Messwerte von der mitrotierenden Messeinrichtung zu einer feststehenden Einheit auszeichnet. Eine diesbezüglich geeignete drahtlose Übertragung kann vielfältig ausgestaltet sein. So kann eine geeignete drahtlose Messwerteübertragung beispielsweise mittels Licht oder induktiv erfolgen, wobei ja nach konkreter mitrotierender Messeinrichtung auch eine bidirektionale drahtlose Übertragung vorgesehen sein kann. Beispielsweise kann die feststehende Einheit mittels einer Steuereinrichtung eines Messsystems der Schäleinrichtung oder durch einen externen Computer an einer Schälmaschine umgesetzt sein. Ebenso können auch Messwerte anderer auf dem Schälkopf befindlicher Messeinrichtungen drahtlos übertragen werden.
Auch wird die Aufgabe der Erfindung von einer Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln gelöst, bei welcher wenigstens eine unmittelbare Messeinrichtung zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen vorgesehen ist. Mittels unmittelbar messender Messeinrichtungen lassen sich sehr genaue Messwerte hinsichtlich der Schälmeißelpositionen ermitteln.
Der Begriff „unmittelbare Messung” beschreibt eine Einrichtung und/oder eine Methode zum Messen einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen, bei welcher die Schälmeißelpositionen direkt ermittelt werden können, wodurch die Messwerte möglichst unverfälscht vorliegen können.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die unmittelbare Messung über ein starres Zwischenglied, vorzugsweise einen Schälmeißelschaft, erfolgt. Erfolgt die unmittelbare Messung über ein solches starres Zwischenglied, kann auch hierdurch die Messgenauigkeit wesentlich erhöht werden, da in sich bewegliche Zwischenglieder auf Grund der hierdurch bedingten Toleranzen zu größeren Messungenauigkeiten für können.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb zustellbaren Schälmeißeln gelöst, wobei sich die Schäleinrichtung durch eine kontaktfreie Energieversorgung von auf dem Schälkopf mitlaufenden Verbrauchern auszeichnet.
Mittels einer derartigen induktiven Energieversorgung kann eine Versorgung der elektrischen Verbraucher selbst bei sehr widrigen Umgebungsbedingungen, wie insbesondere Schmutz und Feuchtigkeit, betriebssicher erfolgen. Insofern kann die Schäleinrichtung selbst bei einer starken Verschmutzung im Betrieb stets präzise und betriebssicher eingestellt werden.
Als kontaktfreie Energieversorgung kommt insbesondere eine induktive Energieversorgung in Frage. Die entsprechend einfach umzusetzen ist und über welche gegebenenfalls auch weitere Informationen drahtlos zwischen dem rotierenden Schälkopf und den darauf angebrachten Baugruppen und den feststehenden Baugruppen der Schäleinrichtung übertragen werden können. Die Datenübertragung kann aber auch elektromagnetisch bzw. optisch oder auf sonstige Weise erfolgen.
Kumulativ oder alternativ kann die Energieversorgung der elektrischen Verbraucher, welche mit dem rotierenden Schälkopf umlaufen, mittels einer mit umlaufender Energiequelle, wie eines wiederaufladbaren Akkumulators und/oder einer Batterie, sichergestellt werden. Hierbei können der wiederaufladbare Akkumulator bzw. die Batterie unmittelbar auf dem rotierenden Schälkopf befestigt sein.
Letztendlich wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Schälmaschine mit einer Schäleinrichtung gelöst, wobei die Schäleinrichtung wenigstens eines der vorstehenden beschriebenen Merkmale bzw. eine der vorstehend beschriebenen Merkmalskombinationen aufweist.
Insbesondere an Schälmaschinen mit einer Bearbeitungskapazität hinsichtlich eines Halbzeugdurchmessers von bis zu 600 mm und darüber kann die vorliegende Schäleinrichtung besonders vorteilhaft eingesetzt werden. Andererseits versteht es sich, dass unter besonderen Umständen die vorliegende Erfindung auch bei Schälmaschinen mit kleineren Nenndurchmessern zur Anwendung kommen kann.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schäleinrichtung mit einem rotierenden Schälkopf sowie eine hiermit ausgerüstete Schälmaschine dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine perspektivische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Schäleinrichtung;
2 schematisch eine weitere perspektivische Detailansicht der Schäleinrichtung nach 1;
3 schematische eine rückwärtige perspektivische Detailansicht der Schäleinrichtung nach den 1 und 2;
4 schematisch eine Ansicht einer mit der Schäleinrichtung nach den 1 bis 3 ausgerüsteten Schälmaschine
5 eine schematische Darstellung der Messsysteme der Schäleinrichtung; und
6 eine schematische Darstellung der Regelung und Ansteuerung der Schäleinrichtung.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Schäleinrichtung 1 kann in eine Schälmaschine 2 (siehe 4) integriert werden, wobei die Schäleinrichtung 1 in einem entsprechenden Maschinengestell 3 der Schälmaschine 2 festgelegt ist.
Die Schäleinrichtung 1 umfasst einen rotierenden Schälkopf 4, durch welchen ein zu schälendes Werkstück 5 hindurch linear bewegt werden kann, und insgesamt vier zustellbare Schälmeißel 6 (der übersichtlichkeithalber hier nur exemplarisch beziffert), welche mit dem rotierenden Schälkopf 4 umlaufen können.
Das zu schälende Werkstück 5 kann hierbei axial entlang einer Bearbeitungsstrecke 7 durch die Schälmaschine 2 hindurch transportiert werden, sodass das Werkstück 5 letztendlich auch linear durch den rotierenden Schälkopf 4 hindurch in Transportrichtung 8 transportiert werden kann.
Die zustellbaren Schälmeißel 6 können jeweils in radialer Richtung 9 (nur exemplarisch eingezeichnet) auf die Bearbeitungsstrecke 7 zu bewegt werden, wobei speziell bei diesem Ausführungsbeispiel insgesamt vier Schälmeißel 6 konzentrisch um die Bearbeitungsstrecke 7 an dem rotierenden Schälkopf 4 beweglich gelagert sind.
Jeder der zustellbaren Schälmeißel 6 ist mittels eines Stelltriebs 10 verstellbar. Der Stelltrieb 10 umfasst Schneckenräder 11 und Schneckenwellen 12, wobei insbesondere die jeweilige Schneckenwelle 12 mit einer Innerverzahnung 13 eines Zahnkranzes 14 des Stelltriebs 10 wirkverbunden ist. Der Zahnkranz 14 besitzt weiter noch eine Außenverzahnung 15, über welcher ein Stellantriebsmotor 16 mit dem Zahnkranz 14 im Eingriff steht. Wird der Stellantriebsmotor 16 aktiviert, können die einzelnen zustellbaren Schälmeißel 6 entweder auf die Bearbeitungstrecke 7 zu oder von der Bearbeitungsstrecke 7 weg bewegt werden.
Vorliegend können nicht nur die jeweiligen Schneckenräder 11 und Schneckenwellen 12 mit dem rotierenden Schälkopf 4 umlaufen, sondern vorteilhafter Weise auch der Zahnkranz 14, sodass der Stelltrieb 10 eine mit dem rotierenden Schälkopf 4 umlaufende Baugruppe 17 umfasst, die durch eine bezüglich des rotierenden Schälkopfes 4 vorgenommene Relativbewegung in Umlaufrichtung 18 ein Stellgetriebe 19 anstellt, wobei das Stellgetriebe 19 mindestens aus einer der Schneckenwellen 12 und einem der Schneckenräder 11 besteht. Insofern ist ein solches umlaufendes Stellgetriebe 19 als Wälzgetriebe ausgebildet, sodass es komplex und zugleich robust ausgestaltet ist.
Die Umlaufgeschwindigkeit des feststehenden Stelltriebsmotors 16 wird bei diesem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit des rotierenden Schälkopfes 4 geregelt, wobei der rotierende Schälkopf 4 hierbei über eine Hohlwelle 20 mittels eines Hauptantriebsmotors 21 der Schaleinrichtung 1 angetrieben wird.
Der feststehende Stelltriebsmotor 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Maschinengestell 3 befestigt, wobei er alternativ auch mit dem rotierenden Schälkopf 4 umlaufen kann, wenn ein genügend großer Bauraum im Bereich des rotierenden Schälkopfes 4 vorgesehen ist.
Mittels einer derartigen Relativbewegung können dann die jeweiligen Schälmeißelschäfte 22, an welchen die zustellbaren Schälmeißel 6 gehalten sind, mittels des jeweiligen Stellgetriebes 19 radial gegenüber der Bearbeitungsstrecke 7 verlagert werden, wodurch ein besonders exaktes Zustellen der zustellbaren Schälmeißel 6 in radialer Richtung 9 gewährleistet werden kann.
Um eine derartige Zustellbewegung besonders exakt messen zu können, weist die Schäleinrichtung 1 wenigstens eine mit dem rotierenden Schälkopf 4 mitrotierende Messeinrichtung 30 zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen auf. Die mitrotierende Messeinrichtung 30 verfügt hierbei über einen Messwertaufnehmer 31, der die genaue Position eines Schälmeißels sowohl absolut als auch inkrementell messen kann. Es versteht sich, dass derartige Messwertaufnehmer 31 für jeden Schälmeißel vorgesehen sein können, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn jeder Schälmeißel individuell anstellbar ist. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ist dieses nicht notwendig, das sämtliche Schälmeißel über die Innenverzahnung 13 und den Zahnkranz 14 mechanisch gekoppelt sind.
Das Messsystem 33 verfügt darüber hinaus über eine Durchmessermesseinrichtung 34 (siehe 4), mittels welcher ein Werkstückdurchmesser des Werkstückes 5 exakt gemessen werden kann, insbesondere im Zusammenhang mit der mitrotierenden Messeinrichtung 30. Diesbezüglich kann beispielsweise ein Laservorhang zur Anwendung kommen, mit welchem sich Durchmesser auf nm(Nanometer)-Genauigkeiten bestimmen können, wobei durch den rotierenden Schälvorgang davon ausgegangen werden kann, dass eine Durchmessermessung ausreichend ist und nicht mehrere Durchmesser in verschiedenen Anstellwinkeln gemessen werden müssen.
Um insbesondere Sensoren (hier nicht explizit gezeigt) oder sonstige elektronische oder elektrische Komponenten (hier ebenfalls nicht explizit gezeigt) der mitrotierenden Messeinrichtung 30 zuverlässig mit elektrischer Energie versorgen zu können, verfügt die Schäleinrichtung 1 über eine induktive Energieversorgung von auf dem rotierenden Schälkopf 4 mitlaufenden elektrischen Verbrauchern.
Die vorliegend erläuterte Schäleinrichtung kann, wie eingangs bereits beschrieben, insbesondere vorteilhaft an Schälmaschinen 2 gemäß der Darstellung nach der 4 zum Einsatz kommen.
Die Schälmaschine 2 weist ein Maschinengestell 40 auf, welches an einem Untergrund 41 mittels geeigneter Befestigungsanker 42 (hier nur exemplarisch beziffert) befestigt ist. Das Maschinengestell 40 umfasst eine Traverse 43, an welcher die Schäleinrichtung 1 angeordnet ist. Vor der Schäleinrichtung 1 ist eine Vorschubeinrichtung 44 an der Traverse 43 verlagerbar angeordnet. Die Vorschubeinrichtung 44 umfasst einen Vorschubapparat 45 und eine Einlaufführung 46. Mittels des Vorschubapparates 45 kann das zu schälende Werkstück 5 von einem Einlassbereich 47 durch die Schälmaschine 2 hindurch zu einem Auslassbereich 48 bewegt werden, wobei das zu schälende Werkstück 5 mittels der Einlaufführung 46 der Schäleinrichtung 1 bzw. dem rotierenden Schälkopf 4 besonders exakt zugeführt werden kann.
Dadurch, dass sowohl der Vorschubapparat 45 als auch die Einlaufführung 46 verlagerbar an der Traverse 43 angeordnet ist, kann insbesondere unmittelbar vor der Schäleinrichtung 1 ein Montageraum 49 geschaffen werden, wenn der Vorschubapparat 45 bzw. die Einlaufführung 46 von der Schäleinrichtung 1 weg verlagert sind. Demzufolge können Arbeiten an dem Schälkopf 4 insbesondere hinsichtlich des Messsystems 33 der Schäleinrichtung 1 vorteilhaft vorgenommen werden.
Eine Durchmessermessung des geschälten Werkstücks 5 kann hinter der Schäleinrichtung 1 mittels der Durchmessermesseinrichtung 34 vorgenommen werden, welche hinter einer Auslaufführung 50 der Schälmaschine 2 untergebracht ist.
Der sowohl absolut als inkrementell arbeitende Messwertaufnehmer 31 dieses Ausführungsbeispiels ist derart ausgelegt, dass inkrementell 10 nm aufgelöst werden können, während die Auflösung absolut um einen Faktor 10 höher ist, wie dieses in 5 schematisch angedeutet ist.. Hierbei ist das Absolutgebersystem 36 als Gray-Code ausgestaltet, um Fehlerquellen zu minimieren. Mit einer entsprechenden magnetischen Markierung ist es dann ohne Weiteres möglich, die Absolutposition auf 100 nm genau zu bestimmen. Eine Feinabstimmung erfolgt dann, wie nachstehend näher erläutert, über das Inkrementalgebersystem 35.
Hierzu wird über die Durchmessermesseinrichtung 34 der Durchmesser des geschälten Werkstücks ermittelt und an eine speicherprogrammierbare Steuerung 37, oder an eine sonstige entsprechend geeignete Rechnereinheit, gegeben. Entsprechend der über ein Stellglied 38 dargestellten Vorgabe kann nunmehr ein entsprechender Steuerbefehl an den Stelltriebsmotor 16 gegeben werden.
Durch die Messwerte aus dem Inkrementalgebersystem 35, welche über eine Rotorelektronik 62 an eine Spule 63 der induktiven Energieversorgung übergeben und von einem Pick-up 64 über ein Statorelektronik 61 ausgelesen werden, kann die Ansteuerung des Stelltriebsmotors 16 mit einer Genauigkeit von 10 nm entsprechend der Vorgaben aus Durchmessermesseinrichtung 34 und Stellglied 38 erfolgen.
Über das Absolutgebersystem 36 kann insbesondere nach einem Stillstand oder aber zu Zeiten, zu denen ein bearbeitetes Werkstück noch nicht die Durchmessermesseinrichtung 34 erreicht hat, eine verhältnismäßig präzise bearbeitung gewährleistet werden, wodurch sich der Ausschuss auf ein Minimum reduzieren lässt.

1: Schäleinrichtung
2: Schälmaschine
3: Schälmaschinengestell
4: rotierender Schälkopf
5: zu schälendes Werkstück
6: zustellbare Schälmeißel
7: Bearbeitungsstrecke
8: Transportrichtung
9: radiale Richtung
10: Stelltrieb
11: Schneckenrad
12: Schneckenwelle
13: Innerverzahnung
14: Zahnkranz
15: Außenverzahnung
16: Stelltriebsmotor
17: umlaufende Baugruppe
18: Umlaufrichtung
19: Stellgetriebe
20: Hohlwelle
21: Hauptantriebsmotor
22: Schälmeißelschaft
30: mitrotierende Messeinrichtung
31: Messwertaufnehmer
32: feststehende Messeinheit
33: Messsystem
34: Durchmessermesseinrichtung
35: Inkrementalgebersystem
36: Absolutgebersystem
37: speicherprogrammierbare Steuerung
38: Stellglied
40: Maschinengestell
41: Untergrund
42: Befestigungsanker
43: Traverse
44: Vorschubeinrichtung
45: Vorschubapparat
46: Einlaufführung
47: Einlassbereich
48: Auslassbereich
49: Montageraum
50: Auslaufführung
61: Statorelektronik
62: Rotorelektronik
63: Spule
64: Pick-up

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/037471 A2 [0003]

Claims

Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Stelltrieb (10) eine mit dem Schälkopf (4) umlaufende und separat angetriebene Baugruppe (17) umfasst, die durch eine bezüglich des Schälkopfs (4) vorgenommene Relativbewegung in Umlaufrichtung (18) ein mit dem Schälkopf umlaufendes Stellgetriebe (19) anstellt.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende und separat angetriebene Baugruppe (17) mit einem feststehenden Stelltriebsmotor (16) in Drehantriebsverbindung steht.
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelltrieb (10) ein mit dem Schälkopf (4) umlaufendes Stellgetriebe (19) umfasst, welches als Wälzgetriebe ausgebildet ist.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzgetriebe von einer umlaufenden Baugruppe (17) des Stelltriebs (10) angetrieben ist, die mit einem feststehenden Stelltriebsmotor (16) in Drehantriebsverbindung steht.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufgeschwindigkeit des feststehenden Stelltriebsmotors (16) in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit des Schälkopfes (4) geregelt wird.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzgetriebe von einem auf dem Schälkopf (4) mit umlaufenden Stelltriebsmotor angetrieben wird.
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schälmeißeln (6) und dem Stelltrieb (10) ein selbsthemmendes Stellgetriebe vorgesehen ist.
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine mit dem Schälkopf (4) mitrotierende Messeinrichtung (30) zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen.
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine absolute Messeinrichtung zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen.
Schäleinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei mit dem Schälkopf (4) mitrotierenden Messeinrichtungen (30) zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen, wobei eine (30) der beiden mitrotierenden Messeinrichtungen eine Absolut-Messeinrichtung und eine weitere der beiden mitrotierenden Messeinrichtungen eine Inkrementell-Messeinrichtung umfasst.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 8 bis 10 gekennzeichnet durch eine drahtlose Übertragung der ermittelten Messwerte von der mitrotierenden Messeinrichtung (30) zu einer feststehenden Einheit (32).
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine unmittelbare Messeinrichtung zur Messung einer oder mehrerer Schälmeißelpositionen.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die unmittelbare Messung über ein starres Zwischenglied, vorzugsweise einen Schälmeißelschaft (22), erfolgt.
Schäleinrichtung (1) mit einem rotierenden Schälkopf (4) und mit an diesem angeordneten, radial über wenigstens einen Stelltrieb (10) zustellbaren Schälmeißeln (6), insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine kontaktfreie Energieversorgung von auf dem Schälkopf (4) mitlaufenden Verbrauchern.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kontaktfreie Energieversorgung induktiv ausgebildet ist.
Schäleinrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die kontaktfreie Energieversorgung eine mit umlaufende Energiequelle umfasst.
Schälmaschine (2) mit einer Schäleinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche.