DE19719312A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Kugeln durch Walzen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Kugeln durch WalzenInfo
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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.
Priority Applications (2)
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DE19719312A DE19719312C2 (de) | 1996-05-11 | 1997-05-08 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von insbesondere kleinen Metallkugeln aus einem zylindrischen Strangmaterial |
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1997
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