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Automatisches Mehrdornringwalzwerk Die Erfindung betrifft ein automatisches
Mehrdornringwalzwerk mit einer angetriebenen Tellerwalze und mehreren um die Tellerwalze
herum angeordneten frei drehbaren Walzdornen, deren Abstand von der Tellerwalze
durch einen Antrieb selbsttätig veränderbar ist.
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Derartige Walzwerke, die zum normalerweise mehrstufigen Walzen von
Ringen kleiner bis mittlerer Abmessungen dienen, weisen einen exzentrisch zur Tellerwalze
drehbaren Walztisch auf, auf dem die Walzdorne befestigt sind. Durch die Drehung
des Walztisches durchläuft jeder Walzdorn eine Kreisbahn mit einem größten und einem
kleinsten Abstand von der Tellerwalze, wobei z. B. bei Vierdornwalzwerken der Bereich
von etwa 60-' vor dem kleinsten Abstand bis zum kleinsten Abstand das Walzen der
um die Walzdorne gelegten Ringe dadurch bewirkt, daß sich der Ring unter Kraftschluß
zwischen der umlaufenden Tellerwalze und dem frei drehbaren Walzdorn durch den sich
verengenden Walzspalt dreht. Das Auflegen der rohen Ringe, das Abnehmen der fertigen
Ringe und das gegebenenfalls dazwischenliegende Umlegen des vorgewalzten Ringes
von einem Vorwalzdorn auf einen nachfolgenden Fertigwalzdorn erfolgen an Stellen
außerhalb des Walzbereichs, wobei für diese Werkstückmanipulation selbsttätig wirkende
Greifeinrichtungen eingesetzt werden können. Die selbsttätige Steuerung der Walztischdrehung,
die zwischen jeweils zwei Stillständen für die Werkstückmanipulation mit der Technologie
des Walzprozesses angepaßter veränderlicher Geschwindigkeit erfolgen muß, sowie
die auxomatische Werkstückmanipulation führten zu einer erheblichen Leistungssteigerung
der automatischen Mehrdornringwalzwerke gegegenüber den manuell bedienten. Bei diesen
zogen nämlich einerseits die körperliche Beanspruchung der Bedienungsmannschaft
durch die Werkstückmanipulation, andererseits die Unmöglichkeit, in schnellem Rhythmus
die Walztischdrehung völlig gleichmäßig zu steuern, eine Grenze für die Stückleistung
und für die Gleichmäßigkeit der gewalzten Ringe untereinander, d. h. für die Werkstückquahtät.
Die bekannten automatischen Mehrdornringwalzwerke weisen jedoch Merkmale auf, von
denen zwei besonders wichtig sind. Einerseits führt die Notwendigkeit, den Walztisch
für die Werkstückmanipulation anzuhalten, zu einer nicht befriedigenden Stückleistung
und zu einem langen Verbleiben des Ringes auf dem Walzwerk. Obwohl die Walzzone
für jede Walzoperation nur kurz ist, ergibt sich eine nachteilige Abkühlung des
Ringes vor allem bei zweistufigem Walzen, bei welchem für das Umlegen des vorgewalzten
Ringes vom Vorwalzdorn auf den Fertigwalzdorn mehrere durch Anordnung und Wirkungsweise
der Manipuliereinrichtungen bedingte Werkstückstillstände erforderlich sind. Dabei
ist noch zu bemerken, d'aß das Anhalten und Wiederbeschleunigen des relativ schweren
Walztisches - bei vier Walzdornen jeweils nach 90° - antriebsmäßig ungünstig ist,
da das genaue Anhalten des Tisches Schwierigkeiten macht, und daß zum Wiederanfahren
des stillstehenden Tisches bei der notwendigen Steuerung der Tischgeschwindigkeit
in Abhängigkeit von der Tischdrehung besondere Kunstgriffe erforderlich sind.
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Das zweite Merkmal der bekannten Mehrdornringwalzwerke ist darin zu
sehen, daß die besonders beim Walzen von in axialer Richtung hohen Ringen wünschenswerte
Abstützung des oberen Walzdorrendes durch einen Gegenhalter praktisch unmöglich
ist. Derartige Gegenhalter, die zum Beladen und Entladen der Walzdorne lösbar sein
müssen, würden die umlaufenden Massen wesentlich erhöhen, wegen ihrer Anordnung
am umlaufenden Walztisch für Antrieb und Steuerung sehr konstruktiven Aufwand erfordern
und darüber hinaus aus räumlichen Gründen eine verwickelte Bauart der Werkstückmanipuliereinrichtungen
ergeben bzw. bei Handbedienung sehr hinderlich sein.
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Demgegenüber ermöglicht das erfindungsgemäße Mehrdornringwalzwerk
einfache Antriebs- und Steuerungsverhältnisse bei geringen, ohne Stillstand umlaufenden
Massen, läßt die Anordnung von Walzdorngegenhaltern ohne Schwierigkeiten zu und
gestattet durch Aufbau und Wirkungsweise die Anwendung antriebs- und gestaltungsmäßig
besonders einfacher Werkstückmanipuliereinrichtungen. Es lassen sich daher mit verhältnismäßig
geringem konstruktivem
Aufwand in kontinuierlichem Ablauf Ringe
hoher Genauigkeit in großer Stückzahl herstellen. Erreicht werden diese Vorteile
dadurch, daß nach der Erfindung die Walzdorne nicht - wie bei Mehrdornringwalzwerken
bisher üblich - um die Tellerwalze umlaufen, sondern jeder Walzdorn - wie bei Eindornringwalzwerken
mit manuell gesteuerter hydraulischer Zustellung für den Walzdorn an sich bekannt
- auf einer besonderen ortsfesten Führung, von einem Schieber getragen, gegenüber
der Tellerwalze beweglich ist. Nach einem weiteren Vorschlag soll ein gemeinsamer
Antrieb die Bewegung aller Walzdorne bewirken. Obwohl dieser Antrieb während des
ganzen Walzprozesses mit gleicher Geschwindigkeit arbeitet, ist es dabei zweckmäßig,
zur Erzielung von jeweils optimalen Walzbedingungen bei höchstmöglicher Stückleistung
einen regelbaren, insbesondere stufenlos regelbaren Antrieb vorzusehen. Der gemeinsame
Antrieb kann auf einfachste Weise dadurch für alle Walzdorne wirksam gemacht werden,
daß erfindungsgemäß mindestens eine umlaufende Steuerkurve über Hebelgestänge od.
dgl. die radiale Bewegung der Schieber mit den Walzdornen gegenüber der Tellerwalze
bewirkt. Nach einem weiteren Vorschlag sollen für mehrstufige Walzung in an sich
bekannter Weise Vorwalzdorne, Zwischenwalzdorne und/oder Fertigwalzdorne am Umfang
der Tellerwalze in zyklischer Folge aufeinanderfolgen, wobei zweckmäßig je eine
gemeinsame Steuerkurve für je zwei gegenüberliegende Walzdorne vorgesehen wird und
die einander gleichen Steuerkurven um den Winkelabstand zweier benachbarter Walzdorne
gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird erreicht, daß die einander benachbarten
Walzdorne zugleich entweder einen Walzprozeß durchführen oder in Ruhe sind und mit
einfachsten Mitteln sowie kürzesten Transportwegen be- oder entladen werden können.
Weiter schlägt die Erfindung vor, auf den Führungen für die Walzdorne oder auf einem
Teil derselben in an sich bekannter Weise ausgebildete und bewegbare Gegenhalter
für die Walzdorne gemeinsam mit diesen gegenüber der Tellerwalze beweglich anzuordnen,
wobei zweckmäßigerweise die Gegenhalter auf dem Schieber für die Walzdorne gelagert
sind. Zur Ausnutzung der durch die bisherigen Vorschläge der Erfindung sich ergebenden
baulichen Eigenarten des Walzwerkes für die Gestaltung einfacher, besonders zweckmäßiger
und in einem Teil ihrer Bewegungen gemeinsam antreib- und steuerbarer Manipuliereinrichtungen
für die Werkstücke schlägt die Erfindung vor, insbesondere durch pneumatischen Druck
äffen- und schließbare, heb- und senkbare sowie von einem Walzdorn in den Bereich
eines benachbarten Walzdornes oder einer Werkstückzuführ- bzw. Werkstückabtransporteinrichtung
schwenkbare Greifer zu verwenden, die gemeinsam um den Drehpunkt der Tellerwalze
schwenkbar sind. Diese Anordnung ermöglicht kürzeste Manipulierzeiten bei einfachstem
Aufbau, wenn erfindungsgemäß auf eine Werkstückzuführeinrichtung in bezug auf den
Tellerwalzenumfang in jeweils gleichem Winkelabstand ein Vorwalzdorn, ein Zwischenwalzdorn
und/oder ein Fertigwalzdorn sowie eine Werkstückabtransporteinrichtung folgen, die
Greifer um den dem Winkelabstand gleichen Winkel hin- und herschwenkbar sind und
jeweils eine Greifergruppe, die einen Greifer mehr aufweist als Walzdorne aufeinanderfolgen,
gemeinsam vermittels einer in der hohlen Achse der Tellerwalze angeordneten Säule
heb- und senkbar ist. Dabei sollen nach weiteren Vorschlägen die Säulen mehrerer
Greifergruppen auf einem gemeinsam, z. B. durch eine pneumatisch bewegte Zahnstange
schwenkbaren Teller angeordnet und voneinander unabhängig heb- und senkbar sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt nach der Schnittlinie A-B der Fig.
3 (die Zentrierrollen sind im Interesse der übersieht fortgelassen), Fig. 2 einen
Teilschnitt nach der Schnittlinie C-D der Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht, bei der
nur die zum Verständnis der Wirkungsweise wichtigsten Teile symbolisch dargestellt
wurden.
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Auf der im Maschinengestell 1 befestigten hohlen Königssäule 2 ist
eine zylindrische Trommel 3 drehbar gelagert, welche am oberen Ende als Walzenkopf
4 zur Aufnahme und Befestigung der Tellerwalze 5 ausgebildet ist und auf deren unterem
Ende ein Zahnkranz 6 befestigt ist. Der Zahnkranz 6 kämmt mit dem Ritzel 7 einer
Ritzelwelle 8, die durch einen nicht dargestellten Antrieb mit gleichbleibender
Drehzahl drehbar ist. Weiter ist auf der Königssäule 2 eine Hülse 9 drehbar gelagert,
welche eine Schneckenradverzahnung 10 aufweist. Die Schneckenradverzahnung 10 steht
über die Schnecke 11 in Antriebsverbindung mit einem nicht dargestellten, stufenlos
drehzahlregelbaren Antrieb, z. B. Elektromotor mit Ölgetriebe. Auf der Hülse 9 sind
die Steuerkurven 12, 13 befestigt, deren Ausbildung später noch beschrieben wird.
In bezug auf den Tellerwalzenmittelpunkt einander gegenüberliegend sind eine Werkstückzuführeinrichtung
14 mit Werkstückanschlägen 15 und eine Werkstückabtransporteinrichtung 16,
z. B. in Fig. 3 nur durch Pfeile symbolisierte Transportbänder oder Rutschen, angebracht.
Gegen die Werkstückzuführeinrichtung 14 um 60° versetzt weist das Maschinengestell
l zur Tellerwalze 5 radial verlaufende Führungen 17, 18 für Schieber 19, 20 auf,
in denen je ein Vorwalzdorn 21, 22 frei drehbar gelagert ist. In den Schiebern 19,
20 ist je mit Hilfe einer im einzelnen nicht dargestellten Einstelleinrichtung 23,
z. B. Gewindespindel, der obere Arm eines zweiarmigen, im Maschinengestell 1 schwenkbar
gelagerten Hebels 24 angelenkt. Das untere Ende des Hebels 24 ist über einen Schwenkhebel
25 an einer Schubstange 26 angelenkt, die in einem Lagerbock 27 des Maschinengestells
1 radial zur Tellerwalze 5 geführt und durch eine nicht dargestellte Feder mit ihrer
drehbaren Rolle 28 in Anlage an den Steuerkurven gehalten wird, wobei die auf den
Schieber 19 wirkende Rolle 28 an der Steuerkurve 13, die auf den Schieber 20 wirkende
Rolle an der Steuerkurve 12 anliegt. Auf den Schiebern 19, 20 ist je ein
Walzdomgegenhalter 29 mit Hilfe eines nicht dargestellten pneumatischen Antriebs
um den Lagerbolzen 30 des Lagerbocks 31 schwenkbar. Gegen die Werkstückabtransporteinrichtung
16 um 60° versetzt weist das Maschinengestell 1 zur Tellerwalze 5 radial laufende
Führungen 32, 33 für Schieber 34, 35 auf, auf denen je ein Fertigwalzdorn 36, 37
frei drehbar gelagert ist. Die Schieber 34, 35 entsprechen in ihrem Aufbau
und in ihrem Antriebsmechanismus den Schiebern 19, 20. Für den Schieber 34 ist die
Steuerkurve 12, für den Schieber 35 die Steuerkurve 13 maßgebend. Am Maschinengestell
1 sind beiderseits
der Führungen 17, 18, 32, 33 nur in Fig. 3 symbolisch
dargestellte Schwenkhebel 38 schwenkbar gelagert, an deren Enden Zentrierrollen
39 frei drehbar sind. Nicht dargestellte, an den Schiebern befestigte Steuerkurven
sind so ausgebildet, daß sich der Abstand der Zentrierrollen 39 von den Walzdornen
21, 22, 36, 37 mit deren Abstand von der Tellerwalze 5 ändert. In der hohlen Königssäule
2 ist ein außen verzahnter Teller 40 durch Hin- und Herbewegen einer Zahnstange
41 mit Hilfe eines nicht dargestellten pneumatischen Antriebs um 60° schwenkbar.
Mit dem Teller 40 sind zwei Säulen 42, 43 schwenkbar, die mit Hilfe nicht dargestellter
pneumatischer Antriebe unabhängig voneinander heb- und senkbar sind. Die Säule 42
trägt drei Greifer 44, 45, 46, die um jeweils 60J gegeneinander versetzt angeordnet
sind, wobei in der einen Schwenkstellung des Tellers 40 der Greifer 44 symmetrisch
zur Werkstückzuführeinrichtung 14, in der anderen Schwenkstellung der Greifer 46
symmetrisch zur Werkstückabtransporteinrichtung 16 liegt. Jeder Greifer 44, 45,
46 besteht aus zwei Winkelarmen, die im Kopf 47 der Säule 42 gelagert und durch
nicht dargestellte, insbesondere pneumatische Antriebe zueinander und auseinander
schwenkbar sind. Die Säule 43 trägt die Greifer 48, 49, 50, die den Greifern 44,
45, 46 entsprechend gestaltet und bewegbar sind. 51 und 52 sind Ringrohlinge, 53
und 54 vorgewalzte Ringe, 55 und 56 fertiggewalzte Ringe. Die Form der Steuerkurven
12, 13 ist in Fig. 3 vergrößert angedeutet. Jede Steuerkurve besteht aus einem fast
den halben Umfang ausmachenden Stück mit gleichbleibendem geringstem Abstand von
der Drehachse. Im Uhrzeigersinn folgend schließt sich ein etwa halbkreisbogenlanges
Stück mit zunächst allmählich wachsendem und zum Schluß gleichbleibendem Abstand
von der Drehachse an. Eine kurze übergangsschräge verbindet die Kurvenstücke größten
und kleinsten Abstands von der Drehachse. Die Steuerkurve 13 zur Steuerung der Walzdorne
21, 37 läuft gegen die Steuerkurve 12 zur Steuening der Walzdorne 22, 36 bei Drehung
gegen den Uhrzeigersinn um 600 vor.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die Tellerwalze 5 dreht sich mit gleichbleibender
Drehzahl in beliebiger Richtung. Die Steuerkurven 12, 13 drehen sich mit konstanter,
den technologischen Voraussetzungen und der gewünschten Stückleistung angepaßter
Drehzahl entgegen dem Uhrzeigersinn. Beim in Fig.3 dargestellten Zustand liegt ein
Ringrohling 51 an den Werkstückanschlägen 15 der Werkstückzuführeinrichtung 14,
ein vorgewalzter Ring 53 um den von der Tellerwalze 5 ganz zurückgezogenen Vorwalzdorn
21, ein fertiggewalzter Ring 55 um den ganz von der Tellerwalze zurückgezogenen
Fertigwalzdorn 36 und ein fertiggewalzter Ring 56 auf der Werkstückabtransporteinrichtung
16 zum Abtransport. Die Walzdorngegenhalter 29 der Walzdorne 21 und 36 sind durch
Hochschwenken aus dem Bereich der Ringe 53, 55 entfernt. Der Ringrohling 52 des
durch den heruntergeschwenkten Walzdorngegenhalter auch an seinem oberen Ende drehbar
abgestützten Vorwalzdorns 22 befindet sich in Kraftschluß zwischen der angetriebenen
Tellerwalze 5 und dem sich frei drehenden Vorwalzdorn 22 und erfährt eine Abwalzung
dadurch, daß die an der Steuerkurve 12 ablaufende Rolle der Schubstange 26 für den
Antrieb des Schiebers 20 bei der Drehung der Steuerkurve 12 entgegen dem Uhrzeigersinn
nach außen gedrängt wird. Der Hebel 24 schiebt dementsprechend den Schieber
20 auf seiner Führung 18 gegen die Tellerwalze 5, wodurch sich der Walzspalt
zwischen Tellerwalze 5 und dem Vorwalzdorn 22 verengt. Die Zentrierrollen für den
Vorwalzdorn 22 ändern abhängig von der Bewegung des Schiebers 20 ihren Abstand von
dem Vorwalzdorn 22 entsprechend der Durchmesservergrößerung des Ringes, so daß der
Ring immer seine runde Form behält und nicht flattert. Wenn der Abschnitt der Steuerkurve
12 erreicht wird, der gleichbleibend größten Abstand vom Drehpunkt hat, ändern Vorwalzdorn
und Zentrierrollen ihre Lage nicht mehr, wobei der vorgewalzte Ring ohne Durchmesseränderung
egalisiert wird. Am ebenfalls durch seinen heruntergeschwenkten Walzdorngegenhalter
abgestützten Fertigwalzdorn 37 mit dem vorgewalzten Ring 54 läuft infolge der Versetzung
der Steuerkurven 12 und 13 gleichzeitig der Fertigwalzprozeß dementsprechend ab,
wobei lediglich für die Verschiebung des Schiebers 35 mit dem Fertigwalzdorn 37
die Steuerkurve 13 maßgebend ist. Während dieser Walzvorgänge, während denen der
Vorwalzdorn 21 und der Fertigwalzdorn 36 ihren größten Abstand von der Tellerwalze
5 beibehalten, geht die Säule 42 nach unten, und die Winkelarme der Greifer 44,
45, 46 bewegen sich danach aufeinander zu, ergreifen also die Ringe 51, 53, 55,
wobei die Steuerung der verschiedenen Greiferbewegungen ebenso wie die der Walzdorngegenhalter
in Abhängigkeit von der Steuerkurvendrehung mit bekannten, nicht dargestellten Mitteln,
z. B. einer Endschalter betätigenden Steuerwalze, erfolgt. Darauf hebt sich die
Säule 42 wieder, und der Teller 40 wird durch eine Bewegung der Zahnstange 41 um
60° im Uhrzeigersinn geschwenkt. Die Säule 42 senkt sich nun wieder, und die Greifer
44, 45, 46 öffnen sich. Der Ringrohling 51 kommt um den Vorwalzdorn 21, der
vorgewalzte Ring 53 um den Fertigwalzdorn 36 und der fertiggewalzte Ring 55 auf
die Werkstückabtransporteinrichtung 16 zu liegen, worauf die Walzdorngegenhalter
29 der Walzdorne 21 und 36 nach unten in die dargestellte Lage schwenken, in welcher
der konische Sitz des im Walzdorngegenhalter befestigten Lagers am konischen oberen
Ende der Walzdorne fest anliegt. Nach Beendigung dieser Ladebewegung geht die Säule
42 mit den Greifern wieder nach oben. Mit der Schwenkung des Tellers 40 schwenkt
auch die Säule 43 mit den Greifern 48, 49, 50. Der Greifer 48 kommt damit in den
Bereich der Werkstückzuführeinrichtung 14, die inzwischen einen neuen Ringrohling
herangebracht hat, der Greifer 49 in den Bereich des inzwischen vorgewalzten Ringes
52 und der Greifer 50 in den Bereich des inzwischen fertiggewalzten Ringes 54. Durch
die Weiterdrehung der Steuerkurven 12, 13 haben inzwischen die Walzdorne 22, 37
unter Hochschwenken ihrer Walzdorngegenhalter ihren größten Abstand von der Tellerwalze
5 eingenommen, während der Vorwalzdorn 21 mit der Verwalzung des Ringrohlings 51
und der Fertigwalzdorn 36 mit dem Vorwalzen des vorgewalzten Ringes 53 beginnt.
Die Walzprozesse laufen wie beschrieben ab. Während der nun stattfindenden Walzprozesse
führen die Säule 43 die Heb- und Senkbewegungen sowie die Greifer 48, 49, 50 die
gleichen Manipulierbewegungen aus, die vorher für die Säule 42 bzw. die Greifer
44, 45, 46 beschrieben wurden, und umgekehrt. Lediglich die Schwenkung des Tellers
40 erfolgt jetzt entgegen dem Uhrzeiger. Auch die Schwenkbewegungen
der
Walzdorngegenhalter 29 laufen sinngemäß, wie bereits angegeben, ab. Nachdem alle
Greifer wieder die geöffnete und angehobene Stellung erreicht haben, beginnt ein
neues Arbeitsspiel mit dem bereits beschriebenen Verlauf.
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Ohne an der Erfindung etwas zu ändern, können nebeneinanderhegend
zwei Werkstückzuführeinrichtungen 14 angeordnet werden, wobei sich die Winkelabstände
zu und zwischen den Walzdornen sowie die Schwenkbewegung des Tellers 40 entsprechend
verringern. Es können dann z. B. Ringrohlinge von zwei vorgeschalteten Ringrohlingpressen
abwechselnd zugeführt werden. Es können auch im Rahmen der Erfindung zwei nebeneinander
angeordnete Werkstückabtransporteinrichtungen 16 vorgesehen werden, wobei es möglich
ist, durch entsprechende Einstellung der Walzdorne und gegebenenfalls verschiedene
Gravuren der Tellerwalze 5 abwechselnd Ringe mit zwei verschiedenen Abmessungen
herzustellen, welche getrennt voneinander weitertransportiert werden. Auch können
bei sinngemäßer Gestaltung und Anordnung mehr als zwei Walzdornpaare oder einstufige
Verwalzung mit jeweils nur einem Walzdorn angewendet werden. Schließlich ist die
erfindungsgemäße Greifeinrichtung in ihrer Anwendung nicht auf Mehrdornringwalzwerke
beschränkt, sondern kann auch an anderen Werkzeugmaschinen angebracht werden.