DE19847233A1 - Richtmaschine für ein langgestrecktes, zylindrisches Werkstück - Google Patents

Abstract

Richtmaschine für langgestreckte, zylindrische Werkstücke, insbesondere von Drähten, Rohren oder Profilen, mit Richtkörpern, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Werkstückes ausgerichtet und bewegbar sind und zwischen denen das Werkstück in Richtung seiner Längsachse bewegt wird und die eine Einstellvorrichtung mit Steuereinheit aufweist, welche die Kräfte in Abhängigkeit von den Meßwerten eines Sensors regelt, der Erhöhungen und Vertiefungen der Oberfläche des Werkstückes erfaßt, mindestens zwei Richtkörper vorhanden sind, die in Bewegungsrichtung des Werkstückes hintereinander angeordnet sind, der Richtkörper eine Platte (1 bis 4) ist, in der sich eine Öffnung (5) befindet, die das Werkstück durchgreift.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Richtmaschine für langgestreckte, zylindrische Werkstücke, insbe­ sondere von Drähten, Rohren oder Profile, mit Richtkörpern, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Werkstückes ausgerich­ tet und bewegbar sind und zwischen denen das Werk­ stück in Richtung seiner Längsachse bewegt wird und die eine Einstellvorrichtung mit Steuereinheit auf­ weist, welche die Kräfte in Abhängigkeit von den Meßwerten eines Sensors regelt, der Erhöhungen und Vertiefungen der Oberfläche des Werkstückes erfaßt.

Langgestreckte Werkstücke aus hinreichend flexiblem Material, wie z. B. Drähte und Rohre werden häufig für Transport und Lagerung spiralförmig zu einem "Coil" zusammengerollt. In Abhängigkeit von den Elastizitätseigenschaften des Materials, aber auch von der Dauer der Deformation ist es vor der Wei­ terverarbeitung häufig erforderlich, zur Wiederher­ stellung einer geraden Achse einen Richtvorgang durchzuführen, insbesondere dann, wenn die nachfol­ genden Bearbeitungsvorgänge eine präzise Einhaltung der geometrischen Parameter der Rohlinge erfordern. Für Blechbänder wurde eine Richtmaschine durch die DE 34 14 486 vorgeschlagen, bei der Welligkeiten und Unregelmäßigkeiten der Oberfläche dadurch be­ seitigt werden, daß das Band zwischen Paaren gegen­ überliegender, kreiszylindrischer Rollen hindurch­ geführt ist, die als Richtkörper wirken und aufein­ ander zu gerichtete und senkrecht zur Längsachse des Bandes Kräfte ausüben. Zur Aussteuerung wird die Welligkeit des Bandes erfaßt und entsprechend die Position der Rollen geändert.

Zum Richten von Drähten oder Rohren sind diese Richtmaschinen jedoch ungeeignet, da sie Deforma­ tionen lediglich in Richtung senkrecht zur Ebene des Bandes auszugleichen vermögen, hier jedoch Aus­ richtungen in beiden Achsen senkrecht zur Transpor­ trichtung der Werkstücke erforderlich sind. Insbe­ sondere bei kreisförmigen Querschnitt besteht zu­ sätzlich die Gefahr der Abplattung und demzufolge einer erheblichen Beschädigung.

Aus der 196 51 422.3 ist eine Richtmaschine für Drähte und Rohre bekannt, bei der Richtkörper kom­ plementär zur Oberfläche des Werkstückes geformt sind, mindestens drei Richtkörper das Werkstück in eine Ebene umgreifen, die jeweils mit einer motor­ betätigten Einstellvorrichtung versehen sind, die entsprechend den durch Sensoren erfaßten Erhöhungen und Vertiefungen der Werkstückoberfläche angesteu­ ert werden. Der entscheidende Nachteil dieser Vor­ richtung ist, daß die Richtkörper stets synchron und zwar so zu verfahren sind, daß das Werkstück während jeder Arbeitsphase von den Richtkörpern allseitig umgeben ist. Aufgrund der Notwendigkeit der Verfahrbarkeit der Richtkörper in mehreren Richtungen aber auch aufgrund der Notwendigkeit der synchronen Ansteuerung der Richtkörper sind sowohl im Hinblick auf den baulichen Aufwand als auch auf die Steuerung erhebliche Schwierigkeiten zu über­ winden und ein entsprechender Aufwand zu betreiben.

Dies macht dieser Richtmaschine aufwendig und teuer.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung zur Auf­ gabe gemacht, eine Richtmaschine für langge­ streckte, zylindrische Werkstücke, insbesondere Drähte und Rohre zu schaffen, die mit einem Minimum an baulichen Aufwand realisiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei Richtkörper vorhanden sind, die in Bewegungsrichtung des Werkstückes hintereinander angeordnet sind, der Richtkörper eine Platte ist, in der sich eine Öffnung befindet, die das Werk­ stück durchgreift.

Zur Ausrichtung wird das drahtförmige Werkstück in die in den Platten befindlichen Öffnungen gefädelt, was zur Voraussetzung hat, daß der Durchmesser der Öffnung größer ist als der des Werkstückes. In der Regel sind mehr als zwei Platten in Bewegungsrich­ tung des Werkstückes hintereinander angeordnet. Je größer deren Zahl, vorzugsweise vier bis acht, de­ sto präziser und "feiner" wird die Ausrichtung des Werkstückes. Hierbei werden die Platten in der senkrecht zu der durch das Werkstück definierten Ebene mit einer Einstellvorrichtung verschoben. Durch die Bewegung der Platten in unterschiedlichen Raumrichtungen sind die Öffnungen, bezogen auf die Bewegungsrichtung des Werkstückes in radialer Rich­ tung um unterschiedliche Abstände/Strecken und in unterschiedlichen Richtungen gegeneinander ver­ setzt. Richtung und Verschiebeweg der Platten haben so zu erfolgen, daß man als Ergebnis ein Werkstück mit in die Gerade übergeführte Achse erhält.

Zur Erreichung einer optimalen Ausrichtung ist es erforderlich, Erhöhungen und Vertiefungen der Ober­ fläche und damit Krümmungen und Welligkeiten zu er­ fassen. In dem hier interessierenden Fall eines eindimensional langgestreckten Werkstück ist die Erfassung von mindestens zwei unterschiedlichen Raumkoordinaten erforderlich, die in einer Ebene senkrecht der Längsachse des Werkstückes ausgerich­ tet sind. Der Begriff "im wesentlichen" meint im Sinne der Erfindung, daß die Mittelachse des Werk­ stückes aufgrund der unterschiedlichen Positionen der einzelnen Platten von der Hauptachse abweicht und in bestimmten Abschnitten demzufolge die Ebenen nicht exakt senkrecht zur Längsachse sondern zur Mittelachse verlaufen. Im speziellen kann hierbei in den beiden Raumrichtungen jeweils ein Sensor an­ gebracht sein, die dabei ebenfalls senkrecht zuein­ ander stehen. Bei Werkstücken größeren Querschnit­ tes, etwa Rohren, erweist sich eine erhöhte Zahl von Sensoren als zweckmäßig. Im konkreten eignen sich optische oder mechanische Abstandsmesser als Sensoren.

Die die langgestreckten, zylindrischen Werkstücke aufnehmenden Öffnungen liegen mit einem Teil ihres innenseitigen Randes am Werkstück an.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Richtmaschine be­ steht zunächst in der Einfachheit ihres Aufbaues, aber auch in der Möglichkeit des optimalen Ausrich­ tens langgestreckter Werkstücke konstanten Quer­ schnittes, wobei Wellungen und Krümmungen der Ober­ fläche nahezu vollständig beseitigt sind.

Die von den Werkstücken durchgriffenen Öffnungen können im allgemeinsten Fall Bohrungen sein. Auf­ grund der im Kontaktbereich zwischen Werkstück und Platte auftretenden hohen Verschleißkräfte, ist es empfehlenswert, die Öffnung mit einer Buchse zu versehen, die bei Einsatz entsprechend vergüteter Materialqualitäten lange Lebensdauer versprechen und optimal an das Material des Werkstückes ange­ paßt werden können.

In der Regel werden die Richtmaschinen für Werk­ stücke unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt. Es empfiehlt sich dann, die Buchse austauschbar zu gestalten, wobei der in Kontakt mit der Platte tre­ tende Außendurchmesser zum problemlosen Einlassen gleichbleibt, der Inndurchmesser der Buchse jedoch in Anpassung an den Durchmesser des konkreten Werk­ stückes gewählt wird, wobei der Außendurchmesser des Werkstückes in optimaler Weise etwas geringer als der Innendurchmesser der Buchse zu wählen ist.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind Rollen in­ nerhalb der Öffnung vorgesehen, um bei minimalen Verschleiß und geringsten Beschädigungen auf der Oberfläche des Werkstückes abzurollen. Die Form der Rolle bestimmt hierbei die Kontur der Oberfläche des Werkstückes. Im speziellen Fall eines kreis- oder ellipsenförmigen Querschnittes des Werkstückes haben die Rollen einen hohlkehlförmigen, d. h. kon­ kaven, kreissegmentförmig eingewölbten Umfang auf.

Die Verwendung von Rollen haben den weiteren Vor­ teil, daß sie jeweils mit einem Antrieb verbunden werden können, so daß das Werkstück durch die Rollen selbst in ihrer Längsachse gefördert wird.

In der konkreten baulichen Ausgestaltung sind die Platten an einem Tragrohr befestigt, das im wesent­ lichen in vertikaler Richtung verläuft. Der Fuß des Tragrohrs hingegen ist in einem Sockel senkrecht zur Achse des Tragrohrs bewegbar. Aufgrund der ver­ schiebbaren Verbindungen zwischen Tragrohr und Platte, die eine Bewegung in vertikaler Richtung zulassen, sowie aufgrund der Verschiebbarkeit des Fußes jedes Tragrohres senkrecht hierzu, läßt sich mit dem als Platte ausgebildeten Richtkörper jeder Punkt in der durch Verschieberichtung von Fuß und der Verschieberichtung der Platte an dem Tragrohr aufgespannten Ebene erreichen. Einzig eine Ver­ schiebung in Richtung der Längsachse des Werkstüc­ kes ist im Falle dieser Anordnung nicht möglich.

Grundsätzlich denkbar ist, daß die Kontur von Öff­ nung oder Buchse so gewählt ist, daß das Werkstück in seinem Querschnitt eine kreisförmige Berandung ergibt. Bevorzugt ist jedoch, die Kontaktfläche von Öffnung, Buchse oder Rollen achsensymmetrisch zur Längsachse anzuordnen. Hierdurch wird nicht nur eine Rotationssymmetrie erzeugt, sondern zudem eine gleichmäßige Ausrichtung des Werkstückes im Sinne einer Zentrierung.

In einer speziellen Ausgestaltung ist vorgesehen, die zwei und mehr jeweils die Richtkörper darstel­ lenden Platten stapelförmig zusammenzufassen, in der Weise, daß die individuelle Verschiebbarkeit der einzelnen Platten relativ zueinander erhalten bleibt. Das Zusammenfassen zu einem Stapel hat den Vorteil, daß die benachbarten Platten jeweils als Führung beim Verschiebevorgang dienen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Richtmaschine zusätzlich zu den Richtkörpern Füh­ rungsrollen für das Werkstück auf, die den Richt­ körpern vor- und/oder nachgeordnet sind. Sie stel­ len eine optimale Orientierung des Werkstückes re­ lativ zu den Richtkörpern und damit eine optimale Ausrichtung sicher. Sofern das Werkstück nicht durch die Richtmaschine gezogen bzw. geschoben wird oder mit einem Antrieb versehene Rollen als Richt­ körper Verwendung finden, dienen die Führungsrollen auch dem Vorschub des Werkstückes.

Neben den Sensoren, die den Richtkörpern vorgeord­ net sind und die Deformationen der Oberfläche des zugeführten Werkstückes zum Zwecke einer optimalen Einstellung der Richtkörper erfassen, sind Sensoren von Vorteil, die den Richtkörpern nachgeordnet sind. Sie gestatten eine Überprüfung des Arbeitser­ gebnisses, wobei sich das Signal der nachgeordneten Sensoren verwenden läßt, um Über- und Unterkompen­ sationen der Oberflächendefekt zu vermeiden.

Die Verwendung nachgeordneter Sensoren ist im Zu­ sammenhang mit einer selbstlernenden Steuereinheit besonders bevorzugt. Hier besteht keine zeitlich konstante Beziehung zwischen den Meßwerten der Sen­ soren und den Einstellwerten der Richtkörper, son­ dern sie wird in Abhängigkeit vom Arbeitsergebnis optimiert, bis das gewünschte Ergebnis eintritt.

Zur beständigen Kontrolle des Arbeitsergebnisses ist es von Vorteil, Sensoren in Bewegungsrichtung des Werkstückes auch vor und zwischen den Richt­ körpern anzuordnen und mit der Steuereinheit in Verbindung zu setzen.

Bei unrunden Querschnitten von Öffnung und/oder Buchse und/oder Rollen wird vorgeschlagen, die An­ ordnung der Richtkörper in unterschiedlichen Ebenen relativ zueinander um die Längsachse des Werkstüc­ kes zu drehen. Auf diese Weise läßt sich mit einer vergleichsweise einfachen Kontur von Öffnung und/oder Buchse eine vergleichsweise komplexe Form des Querschnittes des Werkstückes erreichen. Bei einer Drehung der einen Ebene um einen Winkel von 450 um die Werkstücklängsachse entsteht somit ein
Gebilde von einer im Hinblick auf die radiale Sym­ metrie höhere Zähligkeit als die Zähligkeit der je­ weiligen Öffnungen bzw. Buchsen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert ist. Sie zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsge­ mäße Richtmaschine, mit vier hintereinander ange­ ordneten und als Richtkörper dienenden Platten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Platten (1 bis 4) nach Art eines Stapels in horizontaler Richtung hintereinander angeordnet. Jede der Plat­ ten ist mit einer Öffnung (5) versehen, die mit ei­ ner Buchse (6) ausgekleidet ist. Durch diese Buchse (6) wird das hier nicht dargestellte langgestreckte und zylindrische Werkstück durchgeführt, d. h. daß der lichte Querschnitt der Buchse (6) größer ist als der Außendurchmesser des zu bearbeitenden zy­ lindrischen Werkstückes, das in der Regel ein Draht oder ein Rohr darstellt. Aufgrund der relativen Verschiebung der Platten (1 bis 4) zueinander ent­ steht eine Deformation des Werkstückes in der Weise, daß - überprüft durch hier nicht darge­ stellte Sensoren - das Endprodukt ein exakt ausge­ richtetes Werkstück, in der Regel ein Draht oder ein Rohr, ist.

Zur Verfahrbarkeit der Platten (1 bis 4) in einer im wesentlichen senkrecht zum Werkstück verlaufen­ den Ebene sind diese jeweils an einem Tragrohr (7) befestigt, das eine individuelle vertikale Ver­ schiebung zuläßt. Der Fuß (8) des Tragrohres (7) ist einem Sockel (9) im wesentlichen horizontal re­ lativ zueinander verschiebbar, wobei beide Ver­ schieberichtungen eine Ebene aufspannen, in der die jeweilige Platte (1 bis 4) liegt. Somit lassen sich jede beliebige Verschiebung in einer senkrecht zur Längsachse des Werkstückes verlaufenden Ebene rea­ lisieren. Einzig eine Verschiebung in Richtung der Längsachse des Werkstückes läßt der Aufbau der Vor­ richtung nicht zu.

Im Ergebnis erhält man eine Richtmaschine von ein­ fachem Aufbau, die eine präzise Ausrichtung von Drähten und Rohren bei geringem baulichen Aufwand zuläßt.

Claims (13)

1. Richtmaschine für langgestreckte, zylindrische Werkstücke, insbesondere von Drähten, Rohren oder Profile, mit Richtkörpern, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Werkstüc­ kes ausgerichtet und bewegbar sind und zwischen denen das Werkstück in Richtung seiner Längsachse bewegt wird und die eine Einstellvorrichtung mit Steuereinheit aufweist, welche die Kräfte in Abhän­ gigkeit von den Meßwerten eines Sensors regelt, der Erhöhungen und Vertiefungen der Oberfläche des Werkstückes erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - mindestens zwei Richtkörper vorhanden sind,
• - die in Bewegungsrichtung des Werkstückes hinter­ einander angeordnet sind,
• - der Richtkörper eine Platte (1 bis 4) ist,
• - in der sich eine Öffnung (5) befindet,
• - die das Werkstück durchgreift.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung (5) mit einer Buchse (6) ver­ sehen ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Buchsen (6) von gleichem Außen-, je­ doch unterschiedlichem Innendurchmesser gegeneinan­ der austauschbar sind.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnung (5) mit Rollen ausgestattet sind.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, durch mit einem Antrieb in Verbindung stehen­ den Rollen.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen von Öffnungen (5) oder Buchse (6) mit dem Werkstück achsensymmetrisch zu dessen Längsachse angeordnet sind.

7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten (1 bis 4) nach Art eines Stapels unter Beibehaltung der individuellen Verschiebbarkeit zusammengefaßt sind.

8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß jede Platte (1 bis 4) an einem Tragrohr (7) vertikal und der Fuß (8) des Tragrohres (7) horizontal auf einem Sockel (9) verschiebbar ist, wobei beide Verschieberichtungen, die durch die Platte (1 bis 4) definierte Ebene aufspannen.

9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück durch Führungsrollen geführt ist, die den Richtkör­ pern vor- und/oder nachgeordnet sind.

10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß den Richtkörpern Sensoren nachgeordnet sind.

11. Maschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinheit selbstlernend ist.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren in Bewe­ gungsrichtung des Werkstückes vor oder zwischen den Richtkörpern angeordnet sind.

13. Maschine nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anordnung der Richtkörper in unterschiedlichen Ebenen um die Längsachse des Werkstückes gedreht ist.