DE19719312A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Kugeln durch Walzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Gattungsbe­ griff des Anspruchs 1 und eine zugehörige Vorrichtung.

Aus der DE 3 36 151 ist ein Kugelwalzwerk bekannt mit zwei relativ zueinander verlagerbaren Walzbacken. Die Walzbacken werden dort einerseits von einer Walzrolle ausgebildet und andererseits von einem stationären Segment, welches die Walzrolle bereichsweise umgreift. Die Unformnuten sind auf der Umfangsfläche der Walzrol­ le und auf der Hohlfläche des Segmentes angebracht. Die beiden Backen liegen derart verschieblich zueinan­ der, daß sich die U-förmigen Umformnuten öffnungsseitig gegenüberliegen. Hierdurch wird ein Umformkanal ausge­ bildet, durch welchen ein Rohling zufolge einer Relativ­ verlagerung der Kanalwände zueinander hindurchgewalzt wird. Die bekannte Vorrichtung besitzt ferner eine Zuführeinrichtung, um die mit einem Schneidwerkzeug von einem Drahtstrang abgeschnittenen Rohlinge über einen Zuführkanal einer Öffnung des Umformkanales zuzufüh­ ren. In der bekannten Vorrichtung werden die in einer Führungsrinne hintereinander liegenden zylindrischen Rohlinge über ein Speichenrad vereinzelt und zufolge Schwerkraft in die Öffnung des Umformkanales zuge­ führt. Das Walzen des zylindrischen Rohlinges zur Kugelform erfolgt durch einen sich in Walzenrichtung höhenverjüngenden Umformkanal.

Ans der DE 2 02 032 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Kugeln aus einem zylindrischen Metall­ stab ohne Abfall und eine zugehörige Vorrichtung be­ kannt. Dort wird mittels eines Messers ein mit einer V-förmigen Nut versehener Rohling von einem Drahtstrang abgeschnitten und dann mittels einer nicht näher be­ schriebenen Zuführungseinrichtung in einen Umformkanal zugeführt. Bei dieser Schrift wird der Umformkanal von dem Spaltzwischenraum zweier in gleicher Drehrichtung angetriebener Walzen gebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuführung der Rohlinge zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch das in den Ansprüchen angegebene Verfahren und die in den Ansprüchen angegebe­ ne Vorrichtung.

Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Zufolge des erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ist ein verbessertes und stö­ rungsfreies Zuführen der zylinderförmigen Rohlinge gegeben. Durch die quer in den Zuführkanal mündende Scher-Öffnung ragt das Strangende des Drahtes bis gegen einen der Scher-Öffnung gegenüberliegenden Anschlag. Durch diese Scher-Öffnung wird das Strangende einge­ steckt. Der Scher-Öffnung ist ein in Richtung des Verlaufes des Zuführkanales verlagerbares Schermesser zugeordnet. Dieses Schermesser wird an der Scheröff­ nung vorbeigeführt und trennt dabei einen zylinderförmi­ gen Abschnitt vom Strangende ab. Dieser zylinderförmi­ ge Abschnitt wird sodann vom Scher-Messer in den Zuführ­ kanal eingeführt. Das Scher-Messer wird dabei im Takt der Walzenverlagerung angetrieben. Im Zuführkanal liegen sodann in Parallellage hintereinander eine Viel­ zahl von zylinderförmigen Rohlingen, welche durch die Bewegung des Scher-Messers weiter verschoben wird. Bei jedem Scherhub wird durch diese Verlagerung ein Rohling in die Mündung des Umformkanales zugeführt. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit relativ geringem mechanischen Aufwand eine einwandfreie geome­ trische Kugel sehr schnell erzeugt werden kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Walzbacken die Form gemäß der DE 3 36 151 besitzen, die Walzrolle konti­ nuierlich angetrieben wird und zufolge einer Nocken­ steuerung von der Hauptantriebswelle der Walzrolle das Scher-Messer angetrieben wird. Das Verfahren verarbei­ tet als Halbzeug einen Runddraht, der als Coil gelie­ fert wird. Der Draht wird von einer Einzugsmechanik durch eine Scherbuchse in das Kugelwalzwerk bis vor die Anschlagplatte eingezogen. Das Scher-Messer schneidet einen zylinderförmigen Drahtabschnitt ab, dessen Länge durch die Lage der Anschlagplatte bestimmbar ist. Mit jedem Scherhub wird ein Drahtabschnitt am Ende des Zuführkanales in den Walzspalt eingestoßen. Damit beginnt der Umformvorgang. Die maximale Schergeschwin­ digkeit entspricht der Umfangsgeschwindigkeit der Walz­ rolle. Nach dem Rückhub des Scherhebels durch die Antriebskurbel schiebt die Einzugsmechanik erneut den Draht bis vor die Anschlagplatte. Die U-förmigen Nuten des Umformkanales sind so ausgebildet, daß sich die Geometrie kontinuierlich von einem Rechteckquerschnitt zu einem Kreisquerschnitt verändert, um somit den zylin­ drischen Drahtabschnitt zu einer Kugel umzuformen. Nach ca. 60° ist die Geometrie des Werkzeuges kreisför­ mig und der Umformvorgang abgeschlossen. Die verblei­ benden 30° des insgesamt 90° Umformweges dienen zur Glättung der Kugeloberfläche. Der Segmenthalter kann über eine Stellschraube in seiner Horizontallage beein­ flußt werden. Es ist ferner ein Abstreifer vorgesehen, welcher die fertig gewalzte Kugel aus dem Profil der Walzrolle schieben kann. Das Profil der Umformnuten ist vorzugsweise so gewählt, daß der Rohling während des Umformens möglichst flächenförmig belastet wird.

Auf eine linien- oder punktförmige Anlage soll mög­ lichst verzichtet werden. Der Zuführkanal mündet vor­ zugsweise tangential oder spitzwinklig zum Eintrittsab­ schnitt der Umformnuten. Die Umformnuten können aber auch einen Querschnitt besitzen, der über die gesamte Nutlänge konstant bleibt. Ferner kann vorgesehen sein, daß es sich bei den Walzbacken um flache Walzbacken handelt mit darin eingebrachten Umformnuten. Es ist dann keine kontinuierliche Bewegung einer der beiden Walzbacken möglich. Bei dieser Variante der Erfindung ist vielmehr vorgesehen, daß eine der beiden Walzbacken gegenüber einer feststehenden anderen Walzbacken hin und her verlagerbar ist. Die Walzbacken können horizon­ tal übereinanderliegend angeordnet sein. Im weiteren kann vorgesehen sein, daß sich im Zuge der Relativverla­ gerung der Walzbacken der gegenseitige Abstand der Nutgründe im Bereich der Lage des Werkstückes verklei­ nert. Bevorzugt ist die bewegliche Walzbacke eine Walzrolle mit auf der Umfangsseite angeordneter Umfangs­ nut. Diese kann einen gleichbleibenden Nutquerschnitt besitzen. Die ruhende Walzbacke kann dann von einem Kreissegment ausgebildet sein, welches sich vorzugswei­ se über 90° erstreckt. Die Kanalbreite ist im Bereich des Anschlages einstellbar, so daß die Lange des zylin­ drischen Rohlinges optimierbar ist. Das Schermesser sitzt vorzugsweise auf einem Arm eines zweiarmigen Hebels. Der andere Arm des Hebels tastet eine Steuer­ kurve der Walzrolle ab.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol­ gend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ansicht eines erfindungsgemäßen Kugelwalzwerkes,

Fig. 2 schematisch perspektivisch die Walzbacken nebst Mündung des Umformkanales und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit hin- und herbewegbaren Walzenbacken.

Der Draht 1 wird von einem Coil abgezogen und mittels einer nicht dargestellten Einzugsvorrichtung dem Kugel­ walzwerk zugeführt. Dabei tritt der Draht 1 durch eine Scherbuchse 2 in einen Zuführkanal 7 ein. Im Ausfüh­ rungsbeispiel verläuft der Zuführkanal 7 horizontal. Es ist aber auch denkbar, daß der Zuführkanal in einem Winkel zur Horizontalen verlaufen kann. Gegenüberlie­ gend zur Scherbuchse 2 liegt eine Anschlagplatte 3. Die Anschlagplatte 3 ist mittels einer Stellschraube 12 verlagerbar, so daß sich die Weite des Zuführkanales im Bereich der Scherbuchse 2 einstellen läßt und damit die axiale Lange des Rohlinges 6, welcher mittels eines Scher-Messers 5 abgeschnitten und in den Zuführkanal 7 geschoben wird. Zur Einstellung des Abstandes der Anschlagplatte 3 von der Maschinenkörperwand 20 dient eine Stellschraube 12. Weiter sind zwei Haltestifte 13 vorgesehen, welche als Gelenkpunkt bzw. als Lager für die Anschlagplatte 3 dienen.

Das Scher-Messer 5 ist dem einen Ende eines zweiarmigen Scherhebels 4 zugeordnet, welcher um eine Drehachse A3 schwenkbar ist. Der andere Arm des Scherhebels 4 trägt eine Tastrolle 11, welche eine Steuerkurve 8 der Haupt­ welle abtastet. Auf der Hauptwelle 9, welche von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben wird, sitzt eine Walzrolle 14. Die Walzrolle 14 besitzt auf ihrer Umformfläche eine U-förmige Umfangsnut, welche eine Umformnut ausbildet.

Um einen 90° Abschnitt ist die Walzrolle 14 von einem stationären Segment 15 umgeben, welches in seiner Hohl­ seite eine Umformnut ausbildet. Die beiden Umformnuten liegen öffnungsseitig gegenüber und bilden einen Umform­ kanal aus. Mittels einer Stellschraube 18 und einem Bolzen 19 kann die Umformkanal-Weite eingestellt werden.

Es ist zusätzlich ein Abstreifer 22 vorgesehen, welcher in die Umformnut der Walzrolle 14 eingreift, um die Kugeln abzustreifen. Der Querschnitt der U-förmigen Umformnut der Walzrolle 14 ist vorzugsweise durchgängig gleich. Es ist aber auch vorgesehen, daß der U-Quer­ schnitt von einem rechteckigen Querschnitt kontinuier­ lich übergeht zu einem halbrunden Querschnitt. Entspre­ chend ausgebildet kann auch die Umformnut des stationä­ ren Segmentes 15 sein. Bei einer derartigen Nutgestal­ tung erfolgt die Zuführung der Rohlinge 6 in dem Mo­ ment, wo der rechteckige Nutabschnitt der Walzrolle 14 in Gegenüberlage liegt zum rechteckigen Nutabschnitt des stationären Segmentes 15. Dies ist dann der Fall, wenn beide rechteckigen Nutabschnitte im Mündungsbe­ reich des Umformkanales liegen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Zuführung der von dem Scher-Messer 5 abgescherten Rohlinge durch den Zuführka­ nal 7 dadurch, daß im Zuführkanal eine Vielzahl von Drahtabschnitten 6 in Parallellage zueinander liegen. Die Drahtabschnitte 6 berühren sich dabei gegenseitig an ihren Mantelflächen und werden zufolge der Hubbewe­ gung des Scher-Messers 5 schrittweise in ihrer Rollrich­ tung weiter transportiert, so daß immer der zuvorderst liegende Drahtabschnitt 6, geschoben von den übrigen Drahtabschnitten, in die Mündung des Umformkanales geschoben wird. Im Ausführungsbeispiel verläuft der Zuführkanal 7 horizontal und mündet nahezu fluchtend mit der Walzrichtung im Bereich der Eingangsmündung des Umformkanales. Sind die Walzbacken - anders als im Ausführungsbeispiel - als ebene Platten ausgebildet, so kann vorgesehen sein, daß der Zuführkanal 7 in einem spitzen Winkel zur Walzrichtung mündet. Auch bei die­ ser Anordnung der Walzbacken sollen die Drahtabschnitte 6 geschoben von den vorher liegenden Drahtabschnitten in den Umformkanal eingebracht werden, wobei die Ursa­ che der schrittweisen Weiterverlagerung der Drahtab­ schnitte 6 im Zuführkanal 7 die Hubbewegung des Scher-Messers 5 ist, welche von der Hauptantriebswelle 9 abgegriffen wird. Die Tastrolle 11 kann dabei mittels einer Feder auf die Antriebskurve 8 gedrückt werden, so daß die Feder 10 die Wirkung einer Rückverlagerungsfe­ der für das Scher-Messer 5 besitzt.

Die Kanalweite des Zuführkanales 7 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß darin die Drahtabschnitte 6 nicht selbsttätig rollen können, sondern nur durch Schubbewe­ gung weitergeschoben werden können und auch nicht über­ einandertreten können.

Die Vorrichtung bzw. das Verfahren eignet sich beson­ ders zum Herstellen von Kugeln, deren Durchmesser klei­ ner als 2 mm ist. Durch die Verstellmöglichkeit der Breite des Zuführkanales 7 im Bereich der Anschlagplat­ te 3 kann die Lange des Drahtabschnittes 6 eingestellt werden. Dies erfolgt durch Drehung an der Stellschrau­ be 12. Zwei Stangen 13 übernehmen die Führung der Anschlagplatte 3. Der Scherhebel 4, dessen Antriebskur­ ve 8 auf der Hauptwelle 9 sitzt, wird durch die Feder 10 so belastet, daß die Rolle 11 des Scherhebels 4 spielfrei dem Weg-Zeit-Gesetz der Antriebskurve 8 folgt. Durch den Zuführkanal 7 gelangen die Drahtab­ schnitte 6 so positioniert vor das Walzwerkzeug, daß die Drahtabschnitte 6 über ihre zylindrische Außenform in den Walzspalt der Umformwerkzeuge eingestoßen wer­ den. Mit jedem Scherhub wird dadurch ein Drahtab­ schnitt 6 am Ende des Zuführkanales 7 in den Walzspalt eingestoßen und der Umformvorgang eingeleitet. Die maximale Schergeschwindigkeit entspricht dabei der Umfangsgeschwindigkeit der Walzrolle 14. Nach dem Rückhub des Scherhebels 4 durch die Antriebskurve 8 schiebt die Einzugsmechanik erneut den Draht 1 bis vor die Anschlagplatte 3.

Die Fig. 2 zeigt eine kontinuierlich umlaufende Walzrol­ le 14 und ein stationäres Segment 15, die durch ihre Werkzeuggeometrie den Umformvorgang ermöglichen. Durch das Abwälzen zwischen dem Segment 15 und der Walzrolle 14 durchläuft der Drahtabschnitt 6 eine spezielle Werk­ zeugkontur, wenn die Geometrie sich kontinuierlich von einem Rechteckquerschnitt zu einem Kreisquerschnitt verändert. Dadurch wird der im wesentlichen zylindri­ sche Drahtabschnitt 6 durch Flächenbelastung bzw. im Querschnitt Linienbelastung zu einer Kugel 16 umge­ formt. Während des gesamten Umformvorganges wird die Rotationsachse A1 des Drahtabschnittes 6 beibehalten. Nach ca. 60° ist die Geometrie des Werkzeuges kreisför­ mig und der Umformvorgang abgeschlossen. Die verblei­ benden 30° dienen zur Glättung der Kugeloberfläche.

Die Horizontallage des Segmentes 15 ist wie in Fig. 1 verdeutlicht- durch die Möglichkeit der Horizontalver­ stellung des Segmenthalters 17 über eine Stellschraube 18 beeinflußbar. Die Stellschraube 18 stützt sich dabei auf einem Bolzen 19 ab, der an der Maschinenkör­ perwand 20 befestigt ist. Ein Anschlagstift 21 positio­ niert das Segment 15 an dem Segmenthalter 17.

In der Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Walzbacken 14, 15 sind jetzt hin- und herverschiebbare Platten mit einer nicht dargestellten Umformnut. Der Zuführkanal 7 verläuft geneigt zu der Verschieberichtung der Platten. In dem Zuführkanal 7 liegen in Parallellage hintereinander die abgeschnittenen Drahtabschnitte. Das Scher-Messer 5 wird mittels eines Schiebers 4, auf welchem eine Tast­ rolle 11 sitzt, gegen die Feder 10 hin- und herverla­ gert, wobei die Bewegungsrichtung des Scher-Messers fluchtet zur Erstreckungsrichtung des Zuführkanales 7 und spitzwinklig verläuft zur Verschieberichtung der Walzbacken 14, 15.

Die Tastrolle 11 tastet eine Antriebskurve 8 ab, die von einer Hauptantriebswelle 9 angetrieben wird. Die Drehzahl der Welle 9 stimmt mit der Hubzahl der bewegli­ chen Walzbacke 14 überein. Die bewegliche Walzbacke 14 sitzt auf einem Walzbackenträger 17′, welcher von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung hin- und herbe­ wegt wird.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Herstellung von insbesondere kleinen Metallkugeln aus einem zylindrischen Strangmaterial, mit zwei relativ zueinander verlagerbaren Walzbacken, von denen jede eine sich in Verlagerungsrichtung er­ streckende Umformnut ausbildet, wobei die Backen so zueinander verschiebbar liegen, daß die sich öffnungs­ seitig gegenüberliegenden U-Nuten einen Umformkanal ausbilden, durch welchen der Rohling zufolge der Rela­ tivverlagerung der Kanalwände zueinander hindurchge­ walzt wird, wobei der Rohling mittels einer Zuführvor­ richtung über einen Zuführkanal einer Öffnung des Un­ formkanales zugeführt wird und zuvor mit einem Schneid­ werkzeug vom Strang abgeschnitten wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Draht (1) durch eine quer in den Zuführkanal (7) mündende Scher-Öffnung (2) eingesteckt wird bis gegen einen der Scher-Öffnung (2) gegenüberlie­ genden Anschlag (3) und von einem der Scher-Öffnung (2) zugeordneten Scher-Messer (5) in Richtung des Verlaufes des Zuführkanals (7) abgeschnitten wird und vom Hub des Scher-Messers (5) eine Vielzahl in Parallellage zueinan­ der liegende Drahtabschnitte (6) in Richtung auf die Mündung des Umformkanales weitergeschoben werden, wobei der zuvorderst liegende Drahtabschnitt (6) bei Beendi­ gung des Scherhubes dem Umformvorgang zugeführt wird.

2. Vorrichtung zum Herstellen von insbesondere kleinen Metallkugeln aus zylindrischen Strangmaterial, mit zwei relativ zueinander verlagerbaren Walzbacken, von denen jede eine sich in Verlagerungsrichtung erstreckende Umformnut ausbildet, wobei die Backen so zueinander verschieblich liegen, daß die sich öffnungsseitig gegen­ überliegenden U-Nuten einen Umformkanal ausbilden, durch welchen der Rohling zufolge der Relativverlage­ rung der Kanalwände zueinander hindurchgewalzt wird, und mit einer Zuführeinrichtung, um die mit einem Schneidwerkzeug vom Strang abgeschnittenen Rohlinge über einen Zuführkanal einer Öffnung des Umformkanales zuzuführen, gekennzeichnet durch eine quer in den Zu­ führkanal (7) mündende Scher-Öffnung (2), durch welche das Strangende bis gegen einen der Scher-Öffnung (2) gegenüberliegenden Anschlag (3) ragend einsteckbar ist und ein der Scher-Öffnung (2) zugeordnetes, in Richtung des Verlaufes des Zuführkanales (7) verlagerbaren Scher-Messer (5), welches beim Abscheren der Rohlinge (6) im Zuführkanal in Parallellage zueinander liegende Rohlinge (6) in Richtung der Öffnung des Umformkanales weiterschiebt.

3. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag von der der Scher-Öff­ nung (2) gegenüberliegenden Kanalwand gebildet ist.

4. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (7) tangential oder spitzwinklig zum Eintrittsabschnitt der Umformnuten verläuft.

5. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutquerschnittsform über die gesamte Nutlänge konstant bleibt.

6. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Zuge der Relativverlagerung der Walzbacken (14, 15) der gegenseitige Abstand der Nutgründe verkleinert.

7. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Walzbacke von einer Walzrolle (14) ausgebildet ist.

8. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die ruhende Walzbacke von einem Kreissegment (15) ausgebildet ist.

9. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalbreite des Zuführkanales (7) im Bereich des Anschlages (3) einstellbar ist.

10. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Scher-Messer (5) auf einem Arm eines zweiarmigen Hebels (4) sitzt, dessen anderer Arm eine Steuerkurve (8) der Antriebswelle (9) der Walzrol­ le (14) abtastet.

11. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Umformnut kontinuier­ lich von einem Rechteckprofil in ein Halbkreisprofil übergeht.

12. Verfahren oder Vorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Walzbacken eine lineare Relativbewegung zueinander machen.

13. Verfahren oder Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine obere Walzbacke (15) und eine untere Walzbacke (14), wobei die untere Walzbacke (14) gegenüber der oberen Walzbacke (15) hin- und herbewegt wird und der Zuführkanal (7) schräg zur Bewegungsrich­ tung der unteren Walzbacke (14) und in Flucht zur Scher­ bewegung des Scher-Messers (5) verläuft.