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Die zu Grunde liegende Erfindung betrifft eine Querwalzvorrichtung, insbesondere eine Querkeilwalzvorrichtung, ein Verfahren zum Betrieb einer Querwalzvorrichtung, sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Querwalzvorrichtung.
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Querwalzen, insbesondere, Querkeilwalzen, unter Verwendung von Rundbackenwalzen ist ein bekanntes Verfahren in der Schmiedeindustrie, mit dem beispielsweise zylindrische Vorformen unter hoher Materialausnutzung erzeugt werden können. Eine Querwalzmaschine mit Rundbackenwalzen ist beispielsweise aus der
EP 1 782 896 B1 bekannt.
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Hinsichtlich der Kosteneffizienz der Herstellung von Walzlingen aus Rohlingen und des Materialdurchsatzes erscheinen bekannte Querwalzmaschinen, insbesondere, Querwalzvorrichtungen durchaus noch verbesserungswürdig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Querwalzvorrichtung, ein neues Verfahren zum Betrieb einer Querwalzvorrichtung, und eine neue Steuereinrichtung zur Steuerung einer Querwalzvorrichtung anzugeben. Insbesondere sollen eine Querwalzvorrichtung, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung angegeben werden, die eine verbesserte Kosteneffizienz bei der Herstellung von Walzlingen durch Querwalzen und/oder einen verbesserten Materialfluss von Rohlingen im Rahmen der Querwalzbearbeitung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung hinsichtlich der Querwalzvorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 13 und hinsichtlich der Steuereinrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Querwalzvorrichtung, insbesondere Querkeilwalzvorrichtung oder Querwalzmaschine mit Rundwalzen, insbesondere Rundbackenwalzen, zur Walzbearbeitung, insbesondere Umformung, von Rohlingen, kann beispielsweise eine in oder an einem Rahmengestell gehalterte Querwalzeinheit mit z.B. zwei zusammenwirkenden Rund(backen)walzen umfassen.
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Im Betrieb der Querwalzvorrichtung wird ein, beispielsweise runder oder rotationssymmetrischer, im Allgemeinen langgestreckter und zwischen den Walzen umformbarer, Rohling im Walzspalt der Walzen positioniert.
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In einem darauffolgendem Walzvorgang, bei dem sich die an den Walzspalt angrenzenden Walzen gleichsinnig drehen, üben die Walzen Umformkräfte auf den Rohling aus, der entsprechend der Werkzeugform der Walzen umgeformt wird. Bei der Walzumformung dreht sich der Rohling gegensinnig zu den Walzen. Nach der Walzumformung wird der aus dem Rohling entstandene Walzling ausgeworfen und der Walzspalt wird mit einem weiteren Rohling zu dessen Walzbearbeitung beladen.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Querwalzvorrichtung, insbesondere eine Querkeilwalzvorrichtung oder Querwalzmaschine, zur Walzbearbeitung von Rohlingen eine Querwalzeinheit mit Rundwalzen, insbesondere Rundbackenwalzen, mit einem in einem Arbeitsraum gelegenen Walzspalt.
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Dabei ist der Arbeitsraum insbesondere als derjenige Raum zu verstehen, in dem sich der Rohling während der Walzumformung befindet und umgeformt wird. Der Walzspalt ist vorzugsweise verstellbar, beispielsweise durch eine entsprechende Zustellung der Walzen, wobei die Größe des Walzspalts üblicherweise in Abhängigkeit des Rohlingdurchmessers und/oder der finalen Geometrie des fertigen Walzlings eingestellt wird oder ist.
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Zumindest eine der Walzen oder Rundwalzen, insbesondere Rundbackenwalzen, kann mit backenförmigen Werkzeugen bestückt sein. Bei der Walzumformung, bei der sich die Rundwalzen gleichsinnig drehen, greifen die Werkzeuge in den Rohling zu dessen Umformung ein. Der Rohling befindet sich während der Walzumformung, insbesondere einem Walz- oder Knetvorgang, in dem zwischen den Rundwalzen gebildeten Walzspalt im Arbeitsraum. Der Rohling kann sich dabei entsprechend der durch die Walzen ausgeübten Kräfte, drehen. Die Drehrichtung des Rohlings ist bei gleichsinniger Rotation der Walzen entgegengesetzt zur Drehrichtung der Walzen.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene Querwalzvorrichtung umfasst eine Beladeeinheit zum Beladen des Walzspalts mit Rohlingen. Die Beladeeinheit umfasst zumindest zwei, jeweils mit einem Rohling in einer außerhalb des Arbeitsraums gelegenen Beladeposition beladbaren Beladebaugruppen zur Beladung des Walzspalts mit Rohlingen.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Beladebaugruppen zur sukzessiven automatisierten Beladung des Walzspalts mit einem Rohling wechselweise (oder: alternierend, getaktet) zwischen der jeweiligen Beladeposition und einer Arbeitsraumposition im Arbeitsraum bewegbar sind.
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Damit kann eine erste Beladebaugruppe in einer Beladeposition mit einem Rohling bestückt werden, während sich eine zweite Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition, d.h. in einer Position im Arbeitsraum der Querwalzvorrichtung, befindet und der zuvor von der zweiten Beladebaugruppe zum Walzspalt transportierte Rohling walzumgeformt wird. Mithin ist eine durch zumindest zwei Beladebaugruppen alternierende Bestückung des Walzspalts mit Rohlingen möglich.
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Ein Vorteil einer derartigen wechselweise oder alternierenden Bestückung liegt beispielsweise in der Möglichkeit, die Taktzeiten der Walzumformung zu reduzieren. Beispielsweise ist es bei ansonsten gleichen Umformbedingungen möglich die Taktzeiten auf bis zu 30 % zu verringern. Dabei wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass trotz verringerter Taktzeit durch die vorgeschlagene alternierende Beladung, die Walzumformung dennoch mit hoher Qualität durchgeführt werden kann. Durch Verringerung der Taktzeiten kann entsprechend der Durchsatz erhöht werden, woraus sich beispielsweise verringerte Herstellungskosten ergeben können.
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Eingesetzt kann die erfindungsgemäße Querwalzvorrichtung beispielsweise zur Warmumformung von Rohlingen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Auch ist die Querwalzvorrichtung für andere Metalle oder Metalllegierungen einsetzbar.
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Nach einer Ausgestaltung ist beiderseits des Walzspalts jeweils eine Beladestation zum Beladen einer Beladebaugruppe mit einem Rohling vorhanden, wobei jeder Beladestation eine Beladebaugruppe zugeordnet ist, und die Beladebaugruppen zwischen der jeweils zugeordneten Beladestation und der Arbeitsraumposition, vorzugsweise kinematisch gekoppelt, bewegbar sind. Damit ist es möglich, die Beladebaugruppen quer, insbesondere senkrecht, zur Walzenebene zu bewegen, was insbesondere hinsichtlich einer kompakten Anordnung der Komponenten der Querwalzvorrichtung, insbesondere innerhalb des Walzengestells, von Vorteil sein kann. Beispielsweise ist es möglich, die Beladebaugruppen kinematisch gekoppelt, z.B. durch einen Verschiebeschlitten, senkrecht zur Walzenebene konstruktiv vergleichsweise einfach umsetzbar zwischen der jeweiligen Beladeposition und der Arbeitsraumposition zu bewegen. Die Beladestationen können symmetrisch und beiderseits zur Walzenebene angeordnet sein.
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Unter der Walzenebene wird dabei insbesondere diejenige Ebene verstanden, die durch die (beiden) Walzenachsen der Walzeinheit definiert ist, respektive. in der die (beiden) Walzenachsen der die Walzumformwerkzeuge tragenden Walzen liegen.
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Die Beladestationen können außerhalb oder innerhalb eines Rahmengestells der Querwalzvorrichtung angebracht sein. Hinsichtlich einer konstruktiven Umsetzung kann eine Anordnung außerhalb, insbesondere im Bereich der Außenseite, des Rahmengestells vorteilhaft sein. Beispielsweise können die Beladestationen, insbesondere die Beladepositionen, an einer Außenseite des Rahmengestells angeordnet oder befestigt sein, die parallel zur Walzenebene verläuft.
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Nach einer Ausgestaltung können die Beladebaugruppen auf einem Verschiebeschlitten angeordnet (insbesondere: befestigt) sein. Der Verschiebeschlitten kann in einer Schlittenführung quer, insbesondere senkrecht zur Walzenebene linear hin- und herbewegbar sein. Eine Bewegung quer oder senkrecht zur Walzenebene kann bei übereinander angeordneten Walzen bei ordnungsgemäßer Installation der Querwalzvorrichtung beispielswiese parallel zu einer horizontalen Ebene verlaufen. Solche Bewegungen ermöglichen beispielsweise einen vergleichsweise einfachen Transport der Rohlinge durch Mitnehmer, an welchen die Rohlinge beim Transport von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition anliegen können.
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Dabei ist der Verschiebeschlitten vorzugsweise derart hin- und herbewegbar, dass in einer ersten Arbeitsposition eine erste Beladebaugruppe an einer ersten Beladestation, insbesondere Beladeposition, und eine zweite Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition positioniert sind, und dass in einer zweiten Arbeitsposition die erste Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition und die zweite Beladebaugruppe an einer zweiten Beladestation, insbesondere Beladeposition, positioniert sind.
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Ein solcher Bewegungsablauf ermöglicht es beispielsweise, die eine Beladebaugruppe mit einem Rohling zu beladen während sich die andere Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition befindet und der im Walzspalt befindliche Rohling umgeformt wird. Die Umformzeit kann dabei in vorteilhafter Weise zur Beladung einer der Beladebaugruppen verwendet werden, so dass im Wesentlichen unmittelbar nach Abschluss des Umformvorgangs ein weiterer Rohling zum Walzspalt zugeführt werden kann. Ein solcher Bewegungs- und Beladeablauf ermöglicht insbesondere vergleichsweise kurze Taktzeiten.
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Nach einer Ausgestaltung kann jede Beladebaugruppe zumindest ein Führungselement aufweisen, wobei das Führungselement dazu ausgebildet und eingerichtet ist, den Rohling zumindest während des Transports zur Arbeitsraumposition, insbesondere zum Walzspalt, zu führen. Das Führungselement kann so ausgebildet sein, dass dieses zumindest in der Arbeitsraumposition parallel zum Walzspalt ausgerichtet ist. Das Führungselement kann beispielsweise Führungsflächen, Führungsrollen, Führungsstäbe, Anschlagflächen, Anschlagelemente, Mitnehmer und dergleichen umfassen, die dazu eingerichtet sind, den Rohling in einer schiebenden oder rollenden Bewegung von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition kontrolliert zu führen.
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In einer Ausgestaltung kann die Beladebaugruppe zwei Führungselemente aufweisen, die bei Positionierung in der Arbeitsraumposition beiderseits des Walzspalts angeordnet sind oder zu liegen kommen.
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Beispielsweise können das oder die Führungselemente derart ausgebildet und angeordnet sein, dass der Rohling beim Transport von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition bei der Beladung des Walzspalts in Transportrichtung vor, hinter, unterhalb und/oder oberhalb des Rohlings durch Komponenten des oder der Führungselemente oder durch das oder die Führungselemente selbst geführt wird oder ist. Ferner können seitlich des Bewegungspfads des Rohlings Führungskomponenten vorhanden sein.
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Mit geeignet ausgebildeten Führungselementen kann eine sichere Überführung des Rohlings zum Walzspalt und/oder eine sichere und genaue Positionierung des Rohlings relativ zu den Walzen im Walzspalt erreicht werden.
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Nach einer Ausgestaltung kann das Führungselement, insbesondere ein oder mehrere Führungselemente, eine Mitnehmereinheit aufweisen. Die Mitnehmereinheit kann beispielsweise als eine Mitnehmerplatte, insbesondere nach Art einer Platte ausgebildet sein. Plattenartige Mitnehmereinheiten können insbesondere vorteilhaft sein bei der Warmumformung von Rohlingen, da diese durch eine vergleichsweise große Oberfläche durch die Rohlinge eingetragene Wärme gut ableiten und abgeben können, beispielsweise nach Art eines Kühlkörpers. Ferner können plattenartig ausgebildete Mitnehmereinheiten stabil und verkippungsfrei montiert werden. Mithin kann ein sicherer Transport der Rohlinge, selbst bei vergleichsweise kurzen Taktzeiten, beispielsweise im Bereich von 1,5s, erreicht werden.
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Nach einer Ausgestaltung kann die Mitnehmereinheit, insbesondere Mitnehmerplatte, einen Aufnahmespalt zur Aufnahme des Rohlings umfassen. In dem Aufnahmespalt kann der Rohling positionssicher platziert und ausreichend sicher zum Walzspalt transportiert werden, insbesondere in Zusammenwirken mit entsprechenden Führungskomponenten und/oder Auflage- und/oder Führungsflächen.
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In Ausgestaltungen ist die Mitnehmereinheit derart hin- und herbewegbar ausgebildet, dass einerseits der Aufnahmespalt zur Aufnahme eines Rohlings an der Beladeposition positionierbar ist, und dass andererseits der Aufnahmespalt in der Arbeitsraumposition, insbesondere symmetrisch zum Walzspalt, für eine Walzbearbeitung des Rohlings positionierbar ist. Die Hin- und Herbewegbarkeit kann beispielsweise dadurch gegeben sein, dass die Mitnehmereinheit an oder auf einem Verschiebeschlitten angeordnet oder montiert ist.
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In einer Ausgestaltung kann die Mitnehmereinheit so ausgestaltet sein, dass diese einen an der Beladeposition vom Aufnahmespalt aufgenommenen Rohling parallel zur Bewegung der Mitnehmereinheit zur Arbeitsraumposition mitnimmt. Die Mitnahmebewegung des Rohlings kann dabei eine Verschiebebewegung und/oder Rollbewegung umfassen.
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Nach einer Ausgestaltung können an einander zugewandten Seiten oder Flächen des Aufnahmespalts in den Aufnahmespalt ragende, insbesondere einander zugewandte und/oder vorspringende, Translationselemente vorhanden sein. Die Translationselemente sind zumindest dazu eingerichtet, den Rohling bei der Bewegung von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition translatorisch zu führen und/oder den Rohling beim Beladen des Aufnahmespalts zu führen. Die Translationselemente können beispielsweise Rollen, Rollenstäbe und/oder Stäbe und dgl. umfassen. Translationselemente können beispielsweise an Längsseiten des Aufnahmespalts angeordnet und parallel zur Längsrichtung des Aufnahmespalts ausgerichtet sein. An einer Längsseite können eine oder mehrere der Translationselemente, insbesondere unterschiedlicher Länge, angeordnet sein. Ferner können Translationselemente derart angeordnet sein, dass diese dem Rohling bei dessen geführtem Transport von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition vor- oder nachlaufen, und in der Arbeitsraumposition beiderseits des Walzspalts angeordnet sind.
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Darüber hinaus können Translationselemente vorgesehen oder dazu eingerichtet sein, den Rohling bei der Beladung des Aufnahmespalts zu führen und/oder zu positionieren.
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Ebenso können Translationselemente vorgesehen oder dazu eingerichtet sein, den Rohling bei einer parallel, senkrecht oder quer zur Längsrichtung des Aufnahmespalts erfolgenden Beladung des Aufnahmespalts zu führen. Erfolgt die Beladung des Aufnahmespalts beispielsweise dadurch, dass der Rohling in dessen Längsrichtung in den Aufnahmespalt eingeschoben wird, können Translationselemente vorgesehen oder dazu eingerichtet sein, den Rohling in Längsrichtung des Aufnahmespalts zu führen.
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Entsprechende Translationselemente können insoweit eine Doppelfunktion aufweisen - einerseits zum Führen des Rohlings bei der Beladung oder Bestückung der Beladebaugruppe, z.B. des Aufnahmespalts, und andererseits zum Führen des Rohlings bei der Bewegung von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition.
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Nach einer Ausgestaltung umfasst die Querwalzvorrichtung zumindest eine, vorzugsweise mehrere, sich von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition erstreckende Auflage- und/oder Führungsflächen. Die Auflage- und/oder Führungsfläche(n) definiert für den Rohling einen Führungsweg für die Bewegung zwischen der Beladeposition und der Arbeitsraumposition.
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Beispielsweise können eine, zwei oder mehrere Auflage- und/oder Führungsflächen unterhalb des Führungswegs des Rohlings angeordnet sein, d.h. eine untere Ebene oder den unteren Verlauf des Führungspfads definieren. In diesem Fall kann die Auflage- und/oder Führungsfläche dazu eingerichtet sein, den Rohling auf dem Führungsweg gegen die Schwerkraft zu haltern, und als Auflage oder Auflagefläche, den Rohling zur Arbeitsraumposition hin zu führen. Der Rohling kann sich bei der Bewegung längs einer solchen Führungsfläche beispielsweise durch eine Roll- und/oder Schiebebewegung über die Auflagefläche bewegen.
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Ferner ist es möglich, dass eine, zwei oder mehrere Auflage- und/oder Führungsflächen oberhalb des Führungswegs des Rohlings, insbesondere zwischen der Beladeposition und der Arbeitsraumposition, angeordnet sind. In diesem Fall erfüllt die Auflage- und/oder Führungsfläche im Wesentlichen eine Führungs- und/oder Haltefunktion. Beispielsweise können mit einer oder mehreren oberhalb des Führungswegs angeordneten Auflage- und/oder Führungsflächen nach oben gerichtete Ausweichbewegungen des Rohlings beim Transport hin zur Arbeitsraumposition unterbunden, zumindest jedoch beschränkt oder gedämpft werden. Solche Bewegungen können z.B. verursacht sein durch Unrundheiten oder (Schnitt-)Grate des Rohlings oder sonstige Unebenheiten.
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Die Auflage- und/oder Führungsflächen sind vorzugsweise dem Führungsweg zugewandt ausgerichtet, so dass der Rohling bei der Bewegung zur Arbeitsraumposition hin an den Auflage- und/oder Führungsflächen entlang bewegt werden kann.
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Nach einer Ausgestaltung sind die Auflage- und/oder Führungsflächen paarweise beiderseits des Führungswegs angeordnet. Beispielsweise kann einer unterhalb des Führungswegs angeordneten, und als insbesondere Auflagefläche dienenden Auflage- und/oder Führungsfläche eine oberhalb des Führungswegs angeordnete, und insbesondere als Führungsfläche dienende Auflage- und/oder Führungsfläche zugeordnet sein. Dabei können jeweilige Flächen zur Auflage und/oder Führung einander zugewandt ausgerichtet sein. Jeweils beiderseits des Führungswegs angeordnete Auflage- und/oder Führungsflächen können im Wesentlichen deckungsgleich ausgebildet sein, wobei beispielsweise die quer oder senkrecht zum Führungsweg gemessenen Breiten der jeweiligen Auflage- und/oder Führungsflächen zumindest lokal gleich sein können. Auch ist es möglich, dass beiderseitige Auflage- und/oder Führungsflächen unterschiedlich breit sind. Beispielsweise kann die Breite der Auflage- und/oder Führungsfläche unterhalb des Führungswegs größer sein als diejenige der jeweils oberhalb des Führungswegs angeordneten Auflage- und/oder Führungsfläche.
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Bevorzugt sind die eine oder mehreren Auflage- oder Führungsflächen ortsfest angeordnet, insbesondere relativ zu den hin- und herbewegbaren Beladebaugruppen. Möglich ist jedoch auch, dass die eine oder mehreren Auflage- oder Führungsflächen zumindest teilweise mit der Beladebaugruppe mitbewegt werden.
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In einer beispielhaften Ausgestaltung können die eine oder mehreren Auflage- oder Führungsflächen, vorzugsweise alle Auflage- oder Führungsflächen horizontal ausgerichtet sein, insbesondere bei einer Querwalzvorrichtung, bei der die Walzenebene im normalen Betrieb vertikal verläuft. Entsprechend kann ein die Beladebaugruppen tragender Führungsschlitten horizontal verschiebbar ausgebildet sein, beispielsweise durch horizontal verlaufende Schlittenführungen oder Laufschienen geführt sein. Bei dieser Ausgestaltung verläuft der Führungsweg von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition im Wesentlichen horizontal geradlinig. Jedoch sind auch schräg oder gekrümmte Führungswege möglich, mit entsprechend schräg oder gekrümmt verlaufenden Auflage- oder Führungsflächen, insbesondere mit entsprechend schräg oder gekrümmt geführten Beladebaugruppen.
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Nach einer Ausgestaltung kann die Auflage- und/oder Führungsfläche an einem, vorzugsweise plattenartigen Führungskörper ausgebildet sein, der gegenüber der Beladebaugruppe vorzugsweise ortsfest angeordnet oder befestigt ist.
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In Ausgestaltungen kann der Führungskörper sich kammartig von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition erstreckende Führungsschienen umfassen. Dabei können die Auflage- und/oder Führungsflächen an der dem Führungsweg zugewandten Seite der Führungsschienen ausgebildet sein.
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In Ausgestaltungen kann beiderseits des Führungswegs des Rohlings jeweils zumindest eine Auflage- und/oder Führungsfläche ausgebildet sein, beispielsweise an einer oder mehreren Führungsschienen. Insbesondere können zumindest zwei, insbesondere genau zwei, Auflage- und/oder Führungsflächen mit paarweise einander zugewandten Auflage- und/oder Führungsflächen ausgebildet oder vorhanden sein, die insbesondere den Führungsweg begrenzen oder definieren. Wie bereits erwähnt, können entsprechende Flächen oberhalb und unterhalb des Führungswegs vorhanden sein. Der gegenseitige Abstand der Auflage- und/oder Führungsflächen, kann beispielsweise im Wesentlichen der Dicke, insbesondere dem Durchmesser, des Rohlings entsprechen, oder geringfügig größer sein, damit der Rohling verklemmungsfrei geführt werden kann.
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Nach einer Ausgestaltung umfasst die Querwalzvorrichtung des Weiteren zumindest eine Fördereinheit, insbesondere zumindest einen Kettenförderer, zum Fördern der Rohlinge hin zur Querwalzvorrichtung. Die Querwalzvorrichtung kann ferner zumindest eine Manipulatoreinheit umfassen, die eingerichtet und ausgebildet ist zur Überführung der Rohlinge von der Fördereinheit zur Beladeposition einer Beladebaugruppe.
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Vorzugsweise ist jeder Beladeposition eine separate Fördereinheit und/oder eine separate Manipulatoreinheit zugeordnet. Ist jeder Beladeposition eine Fördereinheit und Manipulatoreinheit zugeordnet, kann jede Beladeposition separat mit Rohlingen beschickt oder bestückt werden. Durch jeweils separate Förder- und Manipulatoreinheiten kann beispielsweise die Bestückung der Beladebaugruppen mit Rohlingen hinsichtlich Materialfluss vereinfacht werden. Insbesondere können separate Förder- und Manipulatoreinheiten vorgesehen sein, wenn sich die Beladepositionen senkrecht zur Walzenebene außerhalb oder im äußeren Bereich des Gestells der Querwalzvorrichtung, beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Gestells der Querwalzvorrichtung, befinden.
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In Ausgestaltungen kann die Fördereinheit eine im Wesentlichen parallel zur Walzenebene verlaufende Förderrichtung aufweisen.
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Nach Ausgestaltungen kann die Fördereinheit dazu eingerichtet sein, die Rohlinge auf einer oberhalb oder unterhalb einer Beladeebene der Beladeeinheit, insbesondere der Beladeposition, gelegenen Förderebene zuzuführen. Dabei kann die Manipulatoreinheit dazu eingerichtet sein, den Rohling an der Förderebene aufzunehmen und in die Beladeebene zu überführen, insbesondere zu senken oder zu heben. Entsprechende Manipulatoreinheiten können insbesondere dann verwendet werden, wenn die Beladebaugruppen der Beladeeinheit dazu eingerichtet sind die Rohlinge in einer horizontal verlaufenden Bewegung dem Walzspalt zuzuführen.
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Nach einer Ausgestaltung kann die Manipulatoreinheit einen, insbesondere linear und vorzugsweise quer zur Förderrichtung der Fördereinheit, verfahrbaren Manipulatorschlitten aufweisen. Die Manipulatoreinheit kann beispielsweise Linearführungen aufweisen, entlang derer der Manipulatorschlitten geführt bewegt werden kann, beispielsweise in einer vertikalen Auf- und Abbewegung.
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Ein Manipulatorschlitten ermöglicht eine vergleichsweise einfache und dennoch sichere Überführung der Rohlinge von der Förderebene zur Beladeebene, insbesondere zur Beladeposition.
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In Ausgestaltungen kann der Manipulatorschlitten einen in Förderrichtung der Fördereinrichtung ausgerichteten Aufnahmeraum umfassen. Der Aufnahmeraum kann beispielsweise durch eine muldenförmige Ausnehmung gebildet sein. Der Aufnahmeraum kann durch oder im Zusammenhang mit einer Rollenführung für Rohlinge umgesetzt sein. Dabei kann die Rollenführung entsprechend geformte Rollen aufweisen, die eine muldenartige Vertiefung oder Ausnehmung bilden, die wiederum den Aufnahmeraum bildet.
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Die Rollenführung kann beispielsweise nach Art einer Rollenbahn ausgebildet sein.
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Der Aufnahmeraum kann beispielsweise U- oder V-förmig, insbesondere als eine entsprechend geformte Mulde, ausgebildet sein, und ist bevorzugt an die Form und Größe des umzuformenden Rohlings angepasst. Auf diese Weise kann der Rohling in definierter Ausrichtung platziert werden.
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Der Manipulatorschlitten, insbesondere der Aufnahmeraum oder die Rollenführung, kann beispielsweise einen zugeordneten Anschlag aufweisen, der dazu eingerichtet ist, den Rohling bei der Einführung in den Aufnahmeraum abzubremsen und eine Bewegung über den Aufnahmeraum hinaus zu verhindern. Der Anschlag kann am Manipulatorschlitten, an einem beladungsseitigen Ende des Aufnahmeraums, an der Rollenführung oder an der Querwalzvorrichtung angebracht sein.
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In Ausgestaltungen kann der Manipulatorschlitten dazu eingerichtet sein, die Rollenführung respektive den Aufnahmeraum durch Bewegen des Manipulatorschlittens in der Förderebene derart zu positionieren, dass ein Rohling durch den Vorschub der Fördereinrichtung in den Aufnahmeraum, insbesondere, auf die Rollenführung überführbar ist. Auf diese Weise kann der Aufnahmeraum unter Ausnutzung des Vorschubs der Fördereinrichtung, und beispielsweise ohne weitere Zusatzmanipulatoren, vergleichsweise einfach mit einem Rohling beladen werden.
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Nach Ausgestaltungen kann der Manipulatorschlitten dazu eingerichtet sein, den Aufnahmeraum, insbesondere die Rollenführung, durch Bewegen, insbesondere gemäß einer linearen Bewegung, des Manipulatorschlittens derart in der Beladeebene zu positionieren, dass ein Rohling vom Aufnahmeraum, insbesondere von der Rollenführung, in die Beladeposition überführbar ist.
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Die Manipulatoreinheit kann insoweit dazu eingerichtet sein, einerseits den Aufnahmeraum, insbesondere die Rollenführung, fluchtend zur Förderebene der Fördereinheit zu positionieren und andererseits den Aufnahmeraum, insbesondere die Rollenführung, fluchtend zur Beladeposition oder Beladeebene der Beladebaugruppen zu positionieren.
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Die Taktung des Manipulatorschlittens kann der Taktung der zugeordneten Beladebaugruppe entsprechen. Sind zwei Beladebaugruppen vorhanden entspricht die Taktung der Beladebaugruppen der halben Taktung der Querwalzvorrichtung bezüglich der Herstellung von Walzlingen.
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Nach Ausgestaltungen umfasst die Manipulatoreinheit des Weiteren zumindest einen parallel zum Aufnahmeraum, insbesondere parallel zur Längserstreckung des Aufnahmeraums, insbesondere zur Rollenführung, wirkenden Linearaktor, insbesondere einen Einstoßer, der positioniert und eingerichtet ist zur Überführung des Rohlings vom Aufnahmeraum, insbesondere Rollenschlitten des Manipulatoschlittens, zur Beladeposition. Vorzugsweise ist die Wirkrichtung des Linearaktors parallel zur Längsrichtung des Aufnahmeraums, insbesondere parallel zur Rollenführung. Insbesondere kann mit einem solchen Linearaktor bei entsprechender Ausgestaltung und Positionierung des Manipulatorschlittens in der Beladeebene der Rohling aus dem Aufnahmeraum, insbesondere aus dem Rollenschlitten, durch Längsverschiebung in eine mit dem Aufnahmeraum, insbesondere dem Rollenschlitten, fluchtende Rohlingaufnahme in der Beladeebene respektive der Beladeposition überführt werden. Mit einem Linearaktor ist es beispielsweise ferner möglich, den Rohling durch Durchgangslöcher oder Ausnehmungen in Komponenten der Querwalzvorrichtung hindurch zu verschieben. Solche Durchgangslöcher oder Ausnehmungen können beispielsweise konstruktionsbedingt erforderlich sein, um eine vereinfachte Rohlingzuführung zu erreichen. Beispielsweise kann es sein, dass der Zugangsweg zur Beladeposition durch Bauteilkomponenten verdeckt oder schwer zugänglich ist. Ist in einem konkreten Fall die Beladeposition lateral betrachtet auf einer anderen Seite der Schlittenführung als der Aufnahmeraum, insbesondere der Rollenschlitten, verläuft z. B. eine Laufschiene des Verschiebeschlittens auf Höhe der Beladeebene genau zwischen Aufnahmeraum, insbesondere Rollenschlitten, und Beladeposition, so kann der Rohling mittels eines Linearaktors durch eine in der Laufschiene geeignet vorgesehene Ausnehmung hindurch zur Beladeposition längsverschoben werden.
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Die Rohlinge können beispielsweise mit einem der Taktung des Manipulatorschlittens entsprechenden Abstand auf der Fördereinheit, z.B. einem Kettenförderer, positioniert, insbesondere vereinzelt, sein. Möglich ist auch oder zusätzlich, dass die Fördereinheit entsprechend der Taktung des Manipulatorschlittens getaktet betrieben wird.
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Nach einer Ausgestaltung umfasst die Beladeposition eine in der Beladeebene gelegene Ablagefläche. Vorzugsweise ist die Ablagefläche ein Bestandteil der Auflage- und/oder Führungsfläche, beispielsweise einer unterhalb des Führungswegs angeordneten Auflagefläche. Der Rohling kann so beispielsweise von der Manipulatoreinheit auf die Ablagefläche überführt werden wenn sich die Beladebaugruppe in der Beladeposition befindet, und kann dann, geführt durch die Beladebaugruppe, über die Auflage- und Führungsfläche von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition bewegt werden.
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Nach einer Ausgestaltung ist die Manipulatoreinheit dazu eingerichtet, den Rohling vom Aufnahmeraum, insbesondere der Rollenführung, auf die Ablagefläche zu überführen, beispielsweise mittels des Linearaktors, insbesondere eines Linear- oder Axial-Schiebers. Die Verschiebung des Rohlings vom Aufnahmeraum, insbesondere von der Rollenführung, auf die Ablagefläche, kann dabei in einer Richtung parallel zur Walzenebene verlaufen, insbesondere in einem Betriebszustand, in dem sich eine Beladebaugruppe in der Beladeposition befindet.
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Beispielsweise können die Fördereinheit, die Manipulatoreinheit und der Linearaktor derart angeordnet und ausgerichtet sein, dass die Bewegung des Rohlings von der Fördereinheit über die Manipulatoreinheit zur Beladeposition in einer Ebene erfolgt, die im Wesentlichen parallel zur Walzenebene verläuft. Bei einer im Betriebszustand vertikal ausgerichteten Walzenebene kann die Bewegung des Rohlings entsprechend in einer vertikalen Ebene oder Schicht verlaufen, wobei Komponenten der Fördereinheit, der Manipulatoreinheit und des Linearaktors z.B. an vertikal verlaufenden oder ausgerichteten Säulen oder Komponenten des Querwalzengestells befestigt sein können.
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Wie erwähnt kann die Bewegung des Rohlings von der Fördereinheit zur Beladeposition in einer vertikalen Ebene erfolgen. Eine sich daran anschließende Bewegung des Rohlings von der Beladeposition zur Arbeitsraumposition kann dabei in einer horizontalen Ebene verlaufen, insbesondere einer zur Walzenebene im Wesentlichen senkrechten Ebene oder Schicht. Insbesondere kann mit einem vertikalen und horizontalen Bewegungsablauf eine vergleichsweise einfache Bewegung oder Überführung eines Rohlings von der Fördereinheit zum Walzspalt umgesetzt werden.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Querwalzvorrichtung vorgesehen. Die Querwalzvorrichtung kann dabei entsprechend einer hierin beschriebenen Ausgestaltung ausgebildet sein. Das Verfahren umfasst die nachfolgend beschriebenen Schritte.
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In einem ersten Schritt erfolgt ein Beladen einer mit einem Rohling beladbaren ersten Beladebaugruppe mit einem zur Walzbearbeitung vorgesehenen Rohling. Das Beladen erfolgt dabei in einer der ersten Beladebaugruppe zugeordneten ersten Beladeposition.
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Ein nächster Schritt des Verfahrens umfasst ein Beladen des Walzspalts der Querwalzvorrichtung mit dem Rohling durch Überführen der ersten Beladebaugruppe mit Rohling von der ersten Beladeposition in eine dem Walzspalt zugeordnete Arbeitsraumposition der Querwalzvorrichtung. Gleichzeitig erfolgt ein Überführen einer in der Arbeitsposition befindlichen zweiten Beladebaugruppe in eine zweite Beladeposition;
Die Beladebaugruppen können entsprechend der hierin vorgeschlagenen Querwalzvorrichtung dazu eingerichtet sein, den Walzspalt mit einem Rohling zu beladen indem der Rohling an der jeweiligen Beladeposition von der Beladebaugruppe aufgenommen und translatorisch zur Arbeitsraumposition überführt wird. Ist die Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition ist der Rohling im Walzspalt positioniert, d.h. der Walzspalt ist mit dem Rohling beladen.
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Die Beladebaugruppen können, wie weiter oben beschrieben, beispielsweise im Falle einer wie bei Querwalzvorrichtungen üblicherweise vertikal verlaufenden Walzenebene in einer dazu im Wesentlichen senkrechten horizontalen Beladeebene zwischen der jeweiligen Beladeposition und dem Walzspalt hin- und herbewegt werden. Vorzugsweise werden die Beladebaugruppen synchronisiert bewegt, was z.B. durch eine kinematische Kopplung, z.B. mit einem Verschiebeschlitten, umgesetzt werden kann. Wird die erste Beladebaugruppe von der ersten Beladeposition zur Arbeitsraumposition bewegt, bewegt sich bei synchroner Kopplung die zweite Beladebaugruppe von der Arbeitsraumposition zur zweiten Beladeposition und umgekehrt. Die Beladepositionen und diesen zugeordnete Förder- und Manipulatoreinheiten können insoweit symmetrisch beiderseits des Walzspalts angeordnet sein.
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In einem nächsten Verfahrensschritt erfolgt ein Walzbearbeiten des Rohlings wobei zumindest teilweise zeitgleich zur Walzbearbeitung des Rohlings die in der zweiten Beladeposition befindliche zweite Beladebaugruppe mit einem weiteren Rohling beladen wird. Das bedeutet, die erste Beladebaugruppe wird zur Beladung des Walzspalts in die Arbeitsraumposition verfahren und verbleibt dort während der Walzumformung des Rohlings. Die zweite Beladebaugruppe wird entsprechend in die zweite Beladeposition überführt und befindet sich während der Walzumformung in der zweiten Beladeposition.
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Die zur Walzumformung benötigte Zeit kann zur Bestückung, insbesondere zum Beladen, der zweiten Beladebaugruppe mit einem weiteren Rohling genutzt werden.
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Ein weiterer Verfahrensschritt kann ein Beladen des Walzspalts der Querwalzvorrichtung mit dem weitern Rohling durch Überführen der zweiten Beladebaugruppe mit dem weiteren Rohling von der zweiten Beladeposition in die Arbeitsraumposition, und ein Überführen der in der Arbeitsposition befindlichen ersten Beladebaugruppe in die erste Beladeposition umfassen. Die Beladebaugruppen können wie bereits erwähnt kinematisch gekoppelt, synchron bewegt werden, beispielsweise synchron gekoppelt hin- und herbewegt werden.
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Das Verfahren sieht des Weiteren vor, dass die genannten verfahrensgemäßen Schritte ein oder mehrmals wiederholt werden. Dabei kann beim Wiederholen während des Beladens der ersten Beladebaugruppe ein Walzbearbeiten des weiteren Rohlings erfolgen.
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Mithin kann der Walzspalt kontinuierlich getaktet mit Rohlingen beladen werden, wobei die Beladung des Walzspalts alternierend oder abwechselnd durch jeweils eine Beladebaugruppe erfolgt. Dabei kann während der Walzumformung eines im Walzspalt befindlichen Rohlings die jeweils in der Beladeposition befindliche Beladebaugruppe mit einem Rohling beladen werden. Mithin ist ein getaktet kontinuierlicher Betrieb möglich. Wie oben erwähnt, ermöglicht ein solcher Betrieb der Querwalzvorrichtung eine Verkürzung der die Walzumformung betreffenden Taktzeiten der Querwalzvorrichtung.
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Bei dem Verfahren kann eine oder die Walzumformung des Rohlings oder des weiteren Rohlings durch Betrieb einer Walzeneinheit getaktet mit der Positionierung der ersten oder zweiten Beladebaugruppe in der Arbeitsraumposition erfolgen. Durch die alternierende Beladung mit Rohlingen durch synchron bewegte beladebaugruppen kann ein (getakteter) quasi-kontinuierlicher Betrieb der Querwalzvorrichtung umgesetzt werden, mit entsprechend vergleichsweise hoher Durchsatzrate und geringen Taktzeiten.
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Nach einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren ein Überführen des Rohlings oder des weiteren Rohlings von einer zum Zuführen von Rohlingen zur Querwalzvorrichtung eingerichteten Fördereinheit in die Beladeposition. Der Schritt des Überführens eines Rohlings von der Fördereinheit in die Beladeposition kann beispielsweise durch eine Manipulatoreinheit ausgeführt werden, was weiter oben bereits näher erläutert wurde.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann der Schritt des Überführens des Rohlings von der Fördereinheit zur Beladeposition, insbesondere zur Beladeebene, eine parallel zur Walzenebene der Querwalzvorrichtung verlaufende Hub- oder Senkbewegung umfassen. Mit einer solchen Bewegung kann der Rohling vom Niveau der Fördereinheit, insbesondere der Förderebene, auf das Niveau der Beladeebene gebracht werden.
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Ferner kann der genannte Schritt des Überführens eine parallel zur Walzenebene erfolgende Linearverschiebung des Rohlings oder weiteren Rohlings in dessen Axialrichtung umfassen. Damit kann der Rohling auf dem Niveau der Beladeebene verschoben werden, beispielsweise vom Aufnahmeraum, der z.B. in Form einer Aufnahmemulde oder dergleichen und/oder in Form einer Rollenführung, ausgebildet sein kann, der Manipulatoreinheit auf eine Ablagefläche der Beladeposition.
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Mit der vorgeschlagenen Hub- oder Senkbewegung und Axialverschiebung kann eine aus konstruktiver Sicht platzsparende und kompakt umsetzbare Zufuhr von Rohlingen umgesetzt werden, beispielsweise in Ebenen seitlich am oder an einem Gestell der Querwalzvorrichtung.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist zur Steuerung einer Querwalzvorrichtung, die beispielsweise nach einem der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen ausgebildet sein kann. Die Steuereinrichtung, beispielsweise eine Maschinensteuerung mit einem oder mehreren Steuer- und/oder Rechnereinheiten, ist eingerichtet zur Steuerung der Querwalzvorrichtung nach einem hierin vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren.
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Aus den obigen und vorangehenden Ausführungen wird insbesondere deutlich, dass mit der hierin vorgeschlagenen Querwalzmaschine, dem hierin vorgeschlagenen Verfahren und der Steuereinrichtung die zugrundeliegende Aufgabenstellung gelöst werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der anhängenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 Eine perspektivische Ansicht einer Querwalzvorrichtung oder Querwalzmaschine;
- 2 eine Schnittansicht durch die Querwalzeinheit in einer Ebene senkrecht zur Walzenebene;
- 3 die Schnittansicht der 2 mit weiteren Bauteilkomponenten;
- 4 bis 12 perspektivische Teilansichten der Querwalzvorrichtung der 1, und
- 13 Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Querwalzvorrichtung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Querwalzvorrichtung 1 oder einer Querwalzmaschine.
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Die Querwalzvorrichtung 1 umfasst eine Querwalzeinheit 2 zur Querwalzbearbeitung von Rohlingen 3. Die Querwalzeinheit 2 umfasst ein Walzenpaar mit einer oberen Walze 4 und einer unteren Walze 5. Die Walzen 4, 5 sind bei der in 1 gezeigten Querwalzvorrichtung vertikal (d.h. in einer Richtung parallel zur Erdanziehungskraft) übereinander angeordnet, mit einer entsprechenden vertikalen Walzenebene E (siehe 2).
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Die Querwalzeinheit 2, sowie weitere Komponenten, wie beispielsweise Walzenantriebe 6 und Walzenlager 7, Verstellmechanismen 8 zur Verstellung der Lage der Walzen 4, 5 in vertikaler Position zueinander und zur Einstellung des Walzspalts usw. sind auf einem Gestell 9 angebracht, insbesondere befestigt. Das Gestell 9 ist in üblicher Weise aufgebaut und umfasst ein unteres und oberes Querhaupt, sowie vier vertikale Ständer 10, die sich zwischen den Querhaupten erstrecken, und diese gegeneinander abstützen.
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Mittig zwischen den Walzen 4, 5 befindet sich, wie in 2 zu sehen ist, ein mittels der Verstellmechanismen 8 in der vertikalen Höhe einstellbarer Walzspalt 11, in dem sich bei der Darstellung nach 2 ein Rohling 3 befindet.
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Im Betrieb der Querwalzvorrichtung 1 werden die Walzen 4, 5 gleichsinnig gedreht (siehe Rundpfeile in 2), so dass sich der im Walzspalt 11 befindliche Rohling 3 durch Einwirkung der Querwalzwerkzeuge 43 dreht. Wie bei Querwalzvorrichtungen mit Rundwalzen üblich, dreht sich der Rohling 3 um seine Längsachse und wird durch die Querwalzwerkzeuge 43 bei der gemeinsamen Drehung mit den Walzen 4, 5 umgeformt. Querwalzvorrichtungen eignen sich insbesondere zur Warmumformung, können aber auch zur Kaltumformung zum Einsatz kommen.
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Der Walzspalt 11 ist in einem durch die Walzen 4, 5 und deren Umformbearbeitung definierten Arbeitsraum 12 angeordnet.
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Im Betrieb der Querwalzvorrichtung 1 ist es erforderlich, die Rohlinge 3 im Walzspalt 11 zu platzieren, damit diese durch die Querwalzwerkzeuge 43 umgeformt werden können. Zu diesem Zweck weist die Querwalzvorrichtung 1 eine nachfolgend noch genauer beschriebene, in 1 mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnete Beladeeinheit auf, mit welcher der Walzspalt 11 mit Rohlingen 3 beladen werden kann.
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Die Beladeeinheit 13 des gezeigten Beispiels umfasst, wie weiter unten noch genauer beschrieben wird, einen Verschiebeschlitten 14, auf dem zwei Beladebaugruppen 15 befestigt oder angeordnet sind. Der Verschiebeschlitten 14, und damit die Beladebaugruppen 15, sind senkrecht zur Walzenebene E hin- und herbewegbar (siehe strichpunktierte Doppelpfeile in 3). Konkret sind die Beladebaugruppen 15 zwischen einer außerhalb des Arbeitsraums 12 gelegenen Beladeposition BP und einer Arbeitsraumposition AP im Arbeitsraum 12 bewegbar, derart, dass der Walzspalt 11 mit einem Rohling 3 bestückt werden kann. Dabei wird der Rohling 3 geführt durch eine der Beladebaugruppen 15 von der Beladeposition BP zur Arbeitsraumposition AP in den Walzspalt 11 gebracht, insbesondere befördert.
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Wie in 3 gezeigt ist, umfasst die Querwalzvorrichtung 1 zwei, symmetrisch beiderseits der Walzenebene E gelegene Beladepositionen BP mit entsprechenden Beladestationen, insbesondere Beladeeinheiten 13. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Beladebaugruppen 15 wechselweise zwischen einer jeweils zugeordneten Beladeposition BP und der Arbeitsraumposition AP zu bewegen, so dass der Walzspalt 11 sukzessiv alternierend durch die Beladebaugruppen 15 automatisiert mit Rohlingen 3 beladen werden kann.
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Nach erfolgter Walzumformung wird der Walzling über eine Auswurfausnehmung 115 der unteren Walze 5 ausgeworfen und kann über eine Entladebaugruppe, umfassend z.B. einen Kettenförderer, abtransportiert werden.
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Die Funktionsweise zur Beladung des Walzspalts 11 mit Rohlingen wird nun anhand der 4 bis 12 noch genauer beschrieben.
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Wie aus 4 ersichtlich ist, ist der Verschiebeschiebeschlitten 14 in zwei am Gestell 9 befestigten Laufschienen 16 verschiebbar gehaltert. An den Laufschienen 16 sind oben und, wie aus 7 ersichtlich, entsprechend unten mehrere Halterungen 17 befestigt. An den Halterungen 17 sind Führungskörper 18 angebracht und relativ zum Verschiebeschlitten 14 ortsfest gehaltert.
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Die Führungskörper 18 des Ausführungsbeispiels umfassen jeweils zwei sich von der Beladeposition BP zur Arbeitsraumposition AP erstreckende Führungsschienen 19, die sich von einem Kopfende 20 aus kammartig zur Arbeitsraumposition AP erstrecken.
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Wie in Zusammensicht der 4 mit der 2 und 3 ersichtlich ist, erstrecken sich die Führungsschienen 19 von der Beladeposition BP zur Arbeitsraumposition AP, insbesondere dem Walzenspalt 11, und definieren, wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, einen Führungsweg 21, der in 2 durch Doppelpfeile zwischen den Führungskörpern 18 dargestellt ist. Der Führungsweg 21 wird insbesondere durch die oben und unten liegenden Führungsschienen 19 des Führungskörpers 18 definiert, wobei dem Führungsweg 21 zugewandte Flächen der Führungsschienen 19 als Auflage- und/oder Führungsflächen 22 dienen.
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In der Darstellung der 3 bildet die nach oben gewandte Fläche der unteren Führungsschiene 19 eine Auflagefläche 22.1, die zugleich zur Führung des Rohlings 3 dient, während die nach unten gewandte Fläche 22.2 der oberen Führungsschiene 19 mehr die Funktion einer Führungsfläche hat.
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5 zeigt eine weitere perspektivische Teilansicht, bei der im Vergleich zur 4 weitere Komponenten weggelassen sind. Wie aus der 5 ersichtlich ist, sind am Führungsschlitten 14 auf einem Niveau zwischen den oben und untenliegenden Führungskörpern 18 zwei Beladebaugruppen 15, die durch den Verschiebeschlitten 14 kinematisch gekoppelt zwischen der jeweiligen Beladeposition BP und der Arbeitsraumposition AP zur Beladung des Walzspalts 11 mit einem Rohling 3 bewegt werden können.
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6 zeigt diesbezüglich eine perspektivische Teilansicht des Verschiebeschlittens 14. Zwei in den Laufschienen 16 gleitend geführte Leisten 23 sind über Riegel 24 quer verbunden, wobei die Beladebaugruppen 15 ebenfalls quer zwischen den Leisten 23 angeordnet sind.
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An einer Unterseite einer der Leisten 23 ist im vorliegenden Beispiel eine Zahnstange angebracht, in die ein durch einen Motor M über eine Welle getriebenes Zahnrad eingreift, wodurch der Verschiebeschlitten 14 in den Laufschienen 16 durch entsprechenden Betrieb des Motors M hin- und herbewegt werden kann.
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7 zeigt den Verschiebeschlitten 14 in einer weiteren perspektivischen Teilansicht. Insbesondere sind in 7 die Beladebaugruppen 15 und deren Positionierung auf dem Verschiebeschlitten 14 zu sehen.
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Bei der Darstellung der 7 ist eine erste Beladebaugruppe 15.1 in der Arbeitsraumposition AP und eine zweite Beladebaugruppe 15.2 ist in der Beladeposition BP.
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Jede Beladebaugruppe 15 umfasst, wie auch aus der Detaildarstellung der 8 ersichtlich ist, zwei über die Leiste 23 verknüpfte Plattensegmente 25, die jeweils eine Mitnehmerplatte respektive eine Mitnehmereinheit bilden.
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Zwischen den Plattensegmenten 25 ist ein Aufnahmespalt 26 vorhanden, der zur Aufnahme eines Rohlings 3 ausgebildet ist, und insbesondere in Breite und Länge dem aufzunehmenden Rohling 3 angepasst ist. Ein im Aufnahmespalt 26 aufgenommener Rohling 3 wird durch die Bewegung des Verschiebeschlittens 14 von der Mitnehmerplatte 25 mitgenommen und, gestützt durch die Auflage- und/oder Führungsflächen 22, parallel zur Laufrichtung des Verschiebeschlittens 14 verschoben.
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Wie insbesondere aus 8 ersichtlich ist, sind an einander zugewandten Seiten des Aufnahmespalts 26 jeweils mehrere Translationselemente 27 vorhanden, die dazu ausgebildet sind, den Rohling 3 beim Transport zwischen der Beladeposition BP und der Arbeitsraumposition AP translatorisch zu führen. Ferner sind die Translationselemente 27 dazu eingerichtet, den Rohling 3 im Walzspalt 11 bei oder während der Umformung in geeigneter oder vorgegebener Weise zu positionieren und/oder zu Haltern.
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Die Translationselemente 27 können mehrere mit einem Plattensegment 25 verbundene oder damit einstückig ausgebildete Vorsprünge 28 aufweisen, die in den Aufnahmespalt 26 ragen. Zwischen den Vorsprüngen 28 können beispielsweise lose drehbare Führungsrollen 29 zur Führung des Rohlings 3 vorgesehen sein. An den Vorsprüngen 28 können jedoch auch fest angebrachte, z. B. damit einstückig ausgebildete, Führungsstäbe 30 vorgesehen sein. Die Führungsstäbe 30 und die Führungsrollen 29 sind dazu geeignet, den Rohling 3 bei einer Bewegung der Plattensegmente 25 parallel mit dem Verschiebeschlitten 14 zu führen und zu positionieren. Ferner sind die Führungsstäbe 30 und die Führungsrollen 29 dazu eingerichtet, den Rohling beim Einführen in den Aufnahmespalt 26 zu führen und mittig zu positionieren. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind insbesondere die Führungsstäbe 30 dazu eingerichtet, den Rohling 3 bei einer in Axialrichtung des Aufnahmespalts 26 erfolgenden Einschubbewegung, die in 8 schematisch durch einen gestrichelten, doppellinierten Pfeil angedeutet ist, zu führen. Jedoch leisten auch die weiteren Elemente 28 und 29 bei einer axialen Einschubbewegung einen Beitrag zur axialen Führung des Rohlings 3.
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Im Folgenden wird beschrieben, wie ein von außen der Querwalzvorrichtung 1 zugeführter Rohling 3 in die Beladeposition BP, insbesondere den Aufnahmespalt 26, überführt werden kann.
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9 zeigt dazu in einer weiteren Teilansicht der Querwalzvorrichtung 1, dass in einer Ebene unterhalb des Verschiebeschlittens 14 eine Fördereinheit 31, beispielsweise ein Kettenförderer, angeordnet ist. Die Fördereinheit 31 ist an einer zur Walzenebene E parallelen Seite des Gestells 9, 10 angebracht. Die Rohlinge 3 werden in dem gezeigten Beispiel parallel zur Walzenebene E und senkrecht zur Bewegung B des Verschiebeschlittens 14, insbesondere senkrecht zum Führungsweg 21 auf der Fördereinheit 31, zugeführt, was in 10 durch einen Pfeil F angedeutet ist.
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Die Rohlinge 3 werden unter dem Verschiebeschlitten 14 vorbei zu einer am förderseitigen Ende der Fördereinheit 31 angeordneten Manipulatoreinheit 32 transportiert.
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Die Manipulatoreinheit 32 ist in der Teilansicht der 10 deutlicher zu sehen. Die Manipulatoreinheit 32 ist an einer zur Walzenebene E parallelen Seite des Gestells 9,10 angebracht, analog wie die Fördereinheit 31.
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Die Manipulatoreinheit 32 umfasst einen Manipulatorschlitten 33, der über eine Antriebseinheit 34 und Führungsstäbe 35 zwischen der in der in 10 gezeigten oberen Position P1 und einer unteren Position P2 parallel zu der Walzenebene E verfahrbar ist. Die in 10 eingezeichneten Positionen P1 und P2 beziehen sich die Unterkante des Manipulatorschlittens 33 in der jeweiligen Position.
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Der Manipulatorschlitten 33 weist ferner eine Rollenführung 36 auf, die parallel zur Förderrichtung F der Fördereinheit 31 ausgerichtet ist. Die Rollenführung 36 bildet mittig einen Aufnahmeraum, insbesondere eine Aufnahmemulde, zur Aufnahme eines Rohlings 3. In der Darstellung der 10 ist in der Aufnahmemulde ein Rohling 3 aufgenommen.
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Die Manipulatoreinheit 32 ist derart eingerichtet, dass die Rollenführung 36 respektive der Aufnahmeraum in der unteren Position P2 fluchtend zur Fördereinheit 31 und derart an der Fördereinheit 31 positioniert ist, dass ein Rohling 3 durch die Vorschubbewegung der Fördereinheit 31 in den Aufnahmeraum der Rollenführung 36 geschoben werden kann oder wird. Ein an dem von der Fördereinheit 31 abgewandten Ende der Rollenführung 31 vorgesehener Anschlag 37 dient dazu, den Rohling 3 abzubremsen.
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Ferner ist die Manipulatoreinheit 32 derart eingerichtet, dass die Rollenführung 36 respektive der Aufnahmeraum in der oberen Position P1 fluchtend zur der Beladeposition BP, insbesondere einer Ablagefläche 38, gelegen respektive ausgerichtet ist. Die Ablagefläche 38 ist, wie aus 4 und 5 ersichtlich, am Kopfende 20 der Führungskörper 18 ausgebildet, die unterhalb des Führungswegs 21 gelegen sind. Zwar zeigt das Ausführungsbeispiel der Figuren lediglich eine linear bewegbare Manipulationseinheit. Jedoch sind auch andere Manipulationseinheiten möglich, die Drehungen und andere zwei- oder dreidimensionale Bewegungen mit den Rohlingen 3 ausführen können, wie z.B. Greifarme. Solche erweiterten Bewegungsfreiheitsgrade können erforderlich sein, wenn die Fördereinheit an anderer Stelle angeordnet ist und/oder Rohlinge in anderer Richtung zustellt.
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Zurückkommend zu 10 kann in der oberen Position P1 der Rohling 3 auf Grund mit der Rollenführung 36 fluchtenden Ablagefläche 38 durch Längsverschiebung in Längsrichtung des Rohlings 3 von der Rollenführung 36 auf die Ablagefläche 38 geschoben, insbesondere überführt, werden. Dazu kann insbesondere ein Linearaktor 39 vorgesehen sein, der den Rohling 3, beispielsweise mittels eines Stoßzylinders, von der Rollenführung 36 auf die Ablagefläche 38 überführt.
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An der Ablagefläche 38 sind an dem von der Rollenführung 36 abgewandten Ende Anschlagelemente 40 vorhanden, um den Rohling 3 auf der Ablagefläche 38 ordnungsgemäß zu positionieren.
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11 zeigt die Teilansicht der 10 in leicht anderer Perspektive, wobei zusätzlich ein Teil des Verschiebeschlittens 14 gezeigt ist. Wie aus der 11 entnommen werden kann, befindet sich der Aufnahmeraum respektive die Rollenführung 36 in der oberen Position P2 auf Höhe des Verschiebeschlittens 14 und der Laufschiene 16. Die Laufschiene verdeckt den direkten Weg zur Beladeposition BP. Damit der Rohling 3 von der Rollenführung 36 auf die Ablagefläche 38 der Beladeposition BP überführt werden kann, ist in der Laufschiene 16 und der Leiste 23 des Verschiebeschlittens 14 ein Durchgansloch 41 vorgesehen. Das Durchgangloch 41 ist so ausgebildet, dass der Rohling 3 mittels des Linearaktors 39 durch das Durchgangsloch 41 hindurch und auf die Ablagefläche 38 geschoben werden kann.
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Damit der Rohling 3 bei der Verschiebung von der Rollenführung 36 des Manipulators 32 auf die Ablagefläche 38 der Beladeposition BP nicht seitlich von der Ablagefläche 38 entweichen kann, wird der Verschiebeschlittens 14 derart getaktet und betrieben, dass die der Ablagefläche 38 zugeordnete Beladebaugruppe 15 in der zugeordneten Beladeposition BP ist wenn der Rohling 3 vom Linearaktor 39 auf die Ablagefläche 38 geschoben wird. In diesem Fall ist, wie in 5 zu sehen ist, der Aufnahmespalt 26 zwischen den Plattensegmenten 25 fluchtend zur Ablagefläche 38, fluchtend zur Rollenführung 36 und fluchtend zum Aufnahmeraum sowie fluchtend zum Durchgangsloch 41 ausgerichtet und positioniert. Der Linearaktor 39 kann den Rohling 3 also durch Längsverschiebung auf die Ablagefläche 38 und in den Aufnahmespalt 26 schieben. Wird der Rohling 3 durch den Linearaktor 39 in den Aufnahmespalt 26 geschoben wirken, wie aus 8 ersichtlich, die Translationselemente 27 als seitliche Führungen.
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Nach Rückzug des Linearaktors und nach Beendung eines Querwalzvorgangs eines bereits im Walzspalt 11 befindlichen Rohlings 3, kann die, wie vorab beschrieben, mit einem Rohling 3 beladene Beladebaugruppe 15 durch Verschiebung des Verschiebeschlittens 14 von der Beladeposition BP in die Arbeitsraumposition AP bewegt werden, was durch den doppellinierten Pfeil in 11 angedeutet ist. Durch diese Bewegung wird der Rohling 3 im Walzspalt 11 positioniert und kann in einer darauffolgenden Walzumformung umgeformt werden.
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Bei der Verschiebung einer der Beladebaugruppen 15 von der Beladeposition BP zur Arbeitsraumposition AP wird durch die kinematische Kopplung zwischen den beiden Beladebaugruppen 15 die jeweils andere Beladebaugruppe 15 von der Arbeitsraumposition AP in die Beladeposition BP verschoben und kann mit einem Rohling 3 beladen werden. Da beiderseits der Walzenebene E jeweils in symmetrischer Anordnung Beladepositionen BP und zugeordnete Fördereinheiten 31, Manipulatoreinheiten 32 usw. vorhanden sind, ist es grundsätzlich möglich, bei jeder Bewegung einer Beladebaugruppe 15 zwischen Beladeposition BP und Arbeitsposition AP den Walzspalt 11 mit einem Rohling 3 zu beladen. Es können bei geeignet gesteuerter Zuführung von Rohteilen über die Fördereinheiten 31 insoweit vorteilhafte Taktzeiten erreicht werden.
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Im Zusammenhang mit 12, die insbesondere eine Teilansicht mit Komponenten zum Fördern und Bewegen der Rohlinge 3 zeigt, soll der Bewegungsgang eines Rohlings 3 nochmals erläutert werden.
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In 12 sind konkret gezeigt beiderseits des (nicht gezeigten Gestells) angeordnete erste und zweite Fördereinheiten 31.1 und 31.2, erste und zweite Manipulatoreinheiten 32.1 und 32.2, sowie und erste und zweite Linearaktoren 39.1 und 39.2.
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Der Walzenspalt liegt im Bereich der Arbeitsraumposition AP.
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Ferner zeigt 12 die beiden Beladebaugruppen, wobei das Bezugszeichen 15.1 eine erste Beladebaugruppe, und das Bezugszeichen 15.2 eine zweite Beladebaugruppe bezeichnen. Die Beladebaugruppen 15.1 und 15.2 sind auf dem Verschiebeschlitten 14 angeordnet, der in den Laufschienen 16 senkrecht zur Walzenebene E und parallel zu den Laufschienen 16 hin- und herbewegbar ist.
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Bei dem in 12 gezeigten Betriebszustand ist die erste Beladebaugruppe 15.1 in der Beladeposition BP, und die zweite Beladebaugruppe 15.2 ist in der Arbeitsraumposition AP.
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Es sei angenommen, dass die zweite Beladebaugruppe 15.2. den Walzenspalt mit einem Rohling 3 beladen hat, der somit zur Walzumformung bereit ist.
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Während der Walzumformung dieses Rohlings wir nun die erste Beladebaugruppe 15.1 mit einem Rohling 3 bestückt, insbesondere beladen.
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Der Weg des Rohlings 3 von der ersten Fördereinheit 31.1 zur ersten Beladebaugruppe 15.1 ist wie folgt:
- Die erste Fördereinheit 31.1 fördert durch den von ihr erzeugten Vorschub einen auf der ersten Fördereinheit 31.1 befindlichen Rohling 3 auf die Rollenführung 36, die sich in der unteren Position P2 fluchtend zur ersten Fördereinheit 31.1 befindet.
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Durch Aktivieren der ersten Manipulatoreinheit 32.1 wird die Rollenführung 36 in die obere Position P1 überführt, so dass diese fluchtend mit der ersten Bearbeitungsposition BP.1, insbesondere der Ablagefläche 38, ist.
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Von der Rollenführung 36 wird der Rohling 3 dann durch den ersten Linearaktor 39.1 in Längsrichtung des Rohlings 3 in die erste Bearbeitungsposition BP.1 verschoben, in welcher der Aufnahmespalt 26 der ersten Beladebaugruppe 15.1 fluchtend mit dem Rohling 3 positioniert ist. Mithin wird der Rohling 3 unter Führung durch die Translationselemente 27 in den Aufnahmespalt 26 der ersten Beladebaugruppe 15.1 verschoben.
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Ist die Walzbearbeitung des im Walzspalt gerade befindlichen Rohlings 3 abgeschlossen, wir dieser über die Auswurfausnehmung 115 ausgeworfen und kann mit einer weiteren Fördereinheit 42 abtransportiert werden.
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Zur Wiederbeladung des Walzspalts 11 mit einem Rohling nach Abschluss des vorangehenden Walzvorgangs, wird die mit dem Rohling 3 wie zuvor beschrieben bestückte erste Beladebaugruppe 15.1 durch Verschieben des Verschiebeschlittens 14 in die Arbeitsraumposition AP bewegt. Die Translationselemente 27 wirken dabei als Mitnehmer, wobei der Rohling 3 entlang der Auflage- und Führungsflächen 22 zum Walzspalt geführt, und dort zur Walzumformung positioniert werden kann.
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Bei der Bewegung der ersten Beladebaugruppe 15.1 in die Arbeitsraumposition AP wird die zweite Beladebaugruppe 15.2 in die zweite Bearbeitungsposition BP.2 überführt und kann dort, analog zu oben, währen der Umformung des Rohlings mit einem weiteren Rohling 3 beladen werden usw.
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Eine Bestückung der Beladebaugruppe 15 während eines laufenden Umformvorgangs kann entweder die Überführung des Rohlings 3 von der Fördereinheit 31 über die Manipulatoreinheit 32 unter Einwirkung des Linearaktors 39 umfassen. Möglich ist jedoch auch, dass ein Rohling 3 bereits in der Rollenführung 36 in der oberen Position P1 vorpositioniert ist, so dass die Bestückung der Beladebaugruppe während eines Umformvorgangs lediglich eine Verschiebung des Rohlings 3 von der Rollenführung 36 zur Beladeposition BP erfordert.
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Ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb einer Querwalzvorrichtung ist in 13 gezeigt. Dieses umfasst die Schritte:
- Beladen 121 der mit einem Rohling 3 beladbaren ersten Beladebaugruppe 15.1 mit einem zur Walzbearbeitung vorgesehenen Rohling 3 in der ersten Beladeposition BP.1 der ersten Beladebaugruppe 15.1;
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Beladen 122 des Walzspalts 11 der Querwalzvorrichtung 1 mit dem Rohling 3 durch Überführen der ersten Beladebaugruppe 15.1 mit Rohling 3 von der ersten Beladeposition BP.1 in eine dem Walzspalt 11 zugeordnete Arbeits-raumposition AP der Querwalzvorrichtung 1 und gleichzeitiges Überführen einer in der Arbeitsposition AP befindlichen zweiten Beladebaugruppe 15.2 in eine zweite Beladeposition BP.2;
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Walzbearbeiten 123 des Rohlings 3 wobei zumindest teilweise zeitgleich zur Walzbearbeitung des Rohlings 3 die zweite Beladebaugruppe 15.2 mit einem weiteren Rohling 3 beladen wird;
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Beladen 124 des Walzspalts 11 der Querwalzvorrichtung 1 mit dem weitern Rohling 3 durch Überführen der zweiten Beladebaugruppe 15.2 mit dem weiteren Rohling 3 von der zweiten Beladeposition BP.2 in die Arbeitsraumposition AP und gleichzeitiges Überführen der in der Arbeitsposition AP befindlichen ersten Beladebaugruppe 15.1 in die erste Beladeposition BP.1.
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Wiederholen 125 der Schritte 121 bis 124, wobei ab diesem Zeitpunkt im Schritt 121 zeitgleich zum Beladen der ersten Beladebaugruppe 15.1 mit einem Rohling 3 eine Walzumformung oder eine Walzbearbeitung eines Rohlings 3 in der zweiten Beladebaugruppe 15.2 stattfindet. Mithin ist eine getaktet kontinuierliche Walzumformung von Rohlingen 3 möglich.
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Die Querwalzmaschine 1 kann eine Steuereinheit zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens aufweisen, die beispielsweise Teil der Querwalzmaschinensteuerung sein kann.
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Aus den Ausführungen zum Ausführungsbeispiel ergibt sich insbesondere, dass die zu Grunde liegende Erfindung insbesondere dazu geeignet ist, die Taktzeiten bezüglich der Querwalzumformung zu verbessern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Querwalzvorrichtung
- 2
- Querwalzeinheit
- 3
- Rohling
- 4, 5
- Walzen
- 6
- Walzenantrieb
- 7
- Walzenlager
- 8
- Verstellmechanismus
- 9
- Gestell
- 10
- Ständer
- 11
- Walzspalt
- 12
- Arbeitsraum
- 13
- Beladeeinheit
- 14
- Verschiebeschlitten
- 15
- Beladebaugruppe
- 16
- Laufschienen
- 17
- Halterung
- 18
- Führungskörper
- 19
- Führungsschiene
- 20
- Kopfende
- 21
- Führungsweg
- 22
- Auflage und/oder Führungsfläche
- 23
- Leiste
- 24
- Riegel
- 25
- Plattensegment
- 26
- Aufnahmespalt
- 27
- Translationselement
- 28
- Vorsprung
- 29
- Führungsrollen
- 30
- Führungsstab
- 31
- Fördereinheit
- 32
- Manipulatoreinheit
- 33
- Manipulatorschlitten
- 34
- Antriebseinheit
- 35
- Führungsstab
- 36
- Rollenführung
- 37
- Anschlag
- 38
- Ablagefläche
- 39
- Linearaktor
- 40
- Anschlagelement
- 41
- Durchgangsloch
- 42
- weitere Fördereinheit
- 43
- Querwalzwerkzeug
- 115
- Auswurfausnehmung
- 121 - 125
- Verfahrensschritte
- BP
- Beladeposition
- AP
- Arbeitsraumposition
- E
- Walzenebene
- B
- Bewegung Verschiebeschlitten
- P1
- obere Position
- P2
- untere Position
- F
- Förderrichtung
- M
- Motor
