DE2126325C3 - Vorrichtung zur Axialführung von zwei Prägewerkzeugen - Google Patents

Description

gezahnt sind und mit einer ebenfalls gezahnten, als ₅₀ genannten Beispiele gefordert wird, erreicht wird,

Widerlager (12, 22) dienenden Rolle in Eingriff stehen und damit synchronisiert angetrieben sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Axialführung von zwei in Achsrichtung relativ zueinander in einem Rahmen beweglich gelagerten, mit profilgebenden, austauschbaren Oberflächen ausgestatteten Prägewerkzeugen an Prägewerken, Prägekalandern, Stechwalzwerken oder Kaliberwalzwerken, wobei die Prägewerkzeuge je mit einer als Referenzebene dienenden Seitenfläche ausgestattet sind, die als Führungsfläche wirkt und an einer Widerlagerfiäche bündig entlanggleitet.

Bei Prägekalandern oder Stechwalzwerken ist es wünschenswert, daß die Walzen, die an dem eigentlichen Präeeprozeß formgebend beteiligt sind, völlig würde aus der notgedrungen vorhandenen Gleitpassung für den Lagerschlitten allein bereits eine Deckungstoleranz resultieren, die um Zehnerpotenzen höher liegt als die für die genannten Beispiele maximal zulässige. Es kommt hinzu, daß jede Einstellmöglichkeit naturgemäß die Gefahr einer Fehleinstellung oder einer unbeabsichtigten Verstellung während des Betriebes beinhaltet.

Beide Nachteile vermeidet die vorliegende Erfindung prinzipiell.

Aus der GB-PS 12 29 817 ist bekannt, Kalanderwalzen axial zu führen bzw. zu positionieren, indem man schrägverzahnte, paarig angeordnete Zahnräder zum Antrieb der Walzen verwendet und die im Eingriff stehenden Walzen wechselweise mit Nuten bzw. Federn ausrüste».

Abgesehen davon, daß die als Führungsmittel verwendeten Federn und Nuten eine Gleitpassung erfordern, die mindestens in der Größe der Gleitpas-

sung für die Lagerschlitten nach der DT-OS 20 18 488 liegt, gehen bei der Vorrichtung nach der GB-PS 12 29 817 weitere Toleranzen, nämlich die Fertigungsund Montagetoleranzen für die Walzen sowie für die Walzenführung selbst, ein.

Allein die Tatsache, daß das zwischen Nut und Feder der Walzenführung vorhandene, ursprünglich schon unzulässig große Führungsspiel infolge Abriebs sich fortlaufend weiter vergrößert, zeigt die Unzulänglichkeit der Vorrichtung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung.

Weiter ist aus der GB-PS 6 65 186 eine Führung von Kalanderwalzen bekannt, bei der die Kalanderwalzen axial-schwimmend gelagert sind, wobei diese axialschwimmenden Radial-Lager beidseitig von zwei Drucklagern gegeneinander verspannt und somit positioniert werden.

Aus dieser Druckschrift ist zwar zu erke.inen, daß bei Walzwerken mit walzenförmigen Werkzeugen diese je mit einer als Referenzebene dienenden Seitenfläche ausgestattet sind, welche als Führungsfläche wirkt, wobei die Widerlagerfläche zugleich auf beide Walzwerkzeuge einwirkt und sich ihrerseits an feststehenden Teilen abstützt und wobei die Walzwerkzeuge auf die Widerlagerfläche offensichtlich vorgespannt sind, je- _2S doch befinden sich bei dieser bekannten Vorrichtung die ' Referenzebenen an den Achsstummeln der Walzwerkzeuge, und es sind zwischen die Referenzebenen und die zugehörigen Widerlagerflächen Distanzglieder oder Drucklager eingeschaltet, so daß sich eine Reihe von ,₀ Toleranzen überlagern.

Abgesehen davon, daß eine derartige Anordnung relativ aufwendig ist, kann sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung aus folgenden Gründen nicht verwendet werden:

- Die Anordnung ist für fliegend gelagerte Kalander- " walzen - wie sie z. B. in F i g. 4 dargestellt sind - nicht brauchbar, weil die Drucklager naturgemäß keine axialen Zugkräfte übertragen können.

. Die Anordnung kann bei nichtrotierenden Prägewerkzeugen, wie sie nach der Erfindung vorgesehen sind, aus ähnlichen Gründen nicht verwendet werden.

- Es ist praktisch unmöglich, die Kalanderwalzen im ausgebauten Zustand mit neuen Profilen zu versehen und anschließend im eingebauten Zustand die vorher vorhandene, paarweise Deckungsgleichheit wieder zu gewährleisten, da die Referenz- bzw. Widerlagerflächen nicht an den Walzenkörpern selbst, sondern an den Achsstummeln angreifen.

Schließlich ist aus der DT-OS 19 22 786 eine Vorrichtung bekannt, bei der nichtrotierende Druckwerkzeuge in der Form von feststehenden Walzen bzw. Kufen oder gewölbten Stempeln zum Verpressen von Schichtwerkstoffen benutzt werden. Das zugehörige Verfahren kommt aber offenbar ohne nennenswerte Präzision aus. Daher wird das Problem der genauen Führung der Druckwerkzeuge nicht angesprochen.

Der vorstehend diskutierte Stand der Technik muß als repräsentativ für die konventionellen, einschlägigen Maschinen und Apparate angesehen werden. Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung war es erforderlich, in bezug auf die geforderte Präzision in neue Größenordnungen der Maßhaltigkeit vorzustoßen, denn es erwies sich als unmöglich, mit konventionellen Maßnahmen die Forderungen nach erhöhter _fi5 Präzision zu erfüllen.

Produkte, wie eingangs beschrieben, erfordern Walzwerke, Rollen, Räder oder auch Kufen, deren Mantel die eigentlichen Prägewerkzeuge sind, welche leicht auszuwechseln sein müssen. Es wäre unerschwinglich teuer und von der erforderlichen Rüstzeit her nicht vertretbar, wollte man bei jedem neuen Kabeltyp z. B. einen kompletten Walzensatz, einschließlich Lager, austauschen.

Es kommt hinzu, daß zahlreiche Walzenmantel im Laufe der Zeit angefertigt werden müssen, um für jeden speziellen Kabeltyp aufgrund von vorausberechneten Daten die passenden Prägewerkzeuge zu haben. Solche Walzenmantel werden in der Regel auf Präzisionsdrehbänken dem Kabelprofil entsprechend profiliert und auf Walzenkerne montiert

Ganze Kalanderwalzen, wie sie gemäß GB-PS 6 65 186 mit ihren Drucklagern vorgeschlagen sind, können allein wegen ihrer Ausmaße nicht mehr mit der erforderlichen Präzision profiliert werden.

Die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik lassen es nicht zu, die axiale Ungenauigkeit eines Kalanders restlos zu eliminieren, weil einerseits die Toleranzen bei der Herstellung und Montage der als Prägewerkzeuge ausgebildeten Walzenmantel weit größer sind als die theoretisch zulässigen Werte und weil andererseits eine häufig erforderliche Walzenbeheizung ein bestimmtes axiales Lagerspiel sogar zwingend erfordert.

Aus dieser Zwangslage ist z.T. zu erklären, daß Produkte, wie vorstehend genannt, bislang nur mit erheblichen Schwierigkeiten und entsprechend hohen Ausschußquoten erzeugt werden konnten.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie mil einfachen mechanischen Mitteln den ungewöhnlich liohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Prägewerkzeuge gegeneinander in axialer Richtung genügen, wobei die Maßhaltigkeit auch noch nach einem Auswechseln der profilgebenden Mäntel der Prägewerkzeuge gewährleistet bleiben soll. Außerdem sollen alle Toleranzen, die sich aus der Montage, den Wärmeausdehnungen, der Abnutzung von Laufflächen, den Fertigungstoleranzen der Walzenkerne, der Lagerzapfen und der Lager ergeben, eliminiert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Referenzebenen auf den Prägewerkzeug-Körpern selbst und im unmittelbaren Spaltbereich derselben angeordnet sind, daß die Widerlagerfläche zugleich auf beide Prägewerkzeuge einwirkt und sich ihrerseits an feststehenden Teilen abstützt und daß die Prägewerkzeuge je für sich in Richtung auf die Widerlagerfläche federnd vorgespannt sind und ihre Lager in Richtung dieser Vorspannung ein Spiel aufweisen.

Es ist leicht einzusehen, daß bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung die Prägewerkzeuge als profiltragende Walzenmantel ausgebildet sein können und in herkömmlicher Weise (z. B. mittels Federkonus) auf die zugehörigen Walzenkerne, welche fliegend gelagert sein mögen, nachgiebig aufgespannt werden können. Da die profiltragenden Walzenmäntel erfindungsgemäß auch die Referenzebene aufweisen, wobei alle Profile auf diese maßlich bezogen sind, und da weiter die Referenzebenen von gepaarten Prägewerkzeugen an einem gemeinsamen Widerlager abrollen oder anliegen, können sich weder Schlagfehler, noch Monlagetoleranzen, noch Fertigungstoleranzen der übrigen Kalanderteile, nicht einmal hohe Wärmedehnungen, auf die Relativlage der Walzenprofile auswirken.

Ferner ist von Vorteil, daß die l.ape der Werk7eiii?e

bzw. ihrer Profile zueinander eine Relativlage, bezogen auf ihre Referenzebene und die gemeinsame Widerlagerfläche, ist, so daß beliebige Einflüsse, wie Temperaturerhöhungen oder Wälzlagerspiele, ohne Einfluß auf die Paßgenauigkeit paariger Profile bleiben.

Sodann ergeben sich Vorteile dadurch, daß 'die axial-schwimmend gelagerten Gleitlager der Werkzeugträger, die in der Regel nur schleichende Bewegungen ausführen, zweckmäßig mit Gleitwerkstoffen ausgelegt sind, deren molekulare Bindungsenergien überwiegend oder ausschließlich auf Van-der-Waal'sche Kräfte zurückzuführen sind (z. B. Polytetrafluoräthylen), so daß auch bei geringen Bewegungstendenzen der Lagerstellen keine Haftreibung und damit kein Werkzeugversatzauftreten kann.

Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe sieht vor, daß die Werkzeuge, z. B. Kalanderwalzen, beliebig beheizt, gekühlt oder — z. B. im Sinne einer Vibration — bewegt sein können.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, düß die Vorspannkraft sowohl auf die Werkzeugkörper (z. B. Walzenkerne) als auch auf die Werkzeuge (z. B. Walzenmäntel) wirken kann, indem entweder die Werkzeugkörper in herkömmlicher Weise vorgespannt werden oder z. B. mit Federn oder hydraulisch bzw. pneumatisch vorgespannte Rollen die Mäntel der Prägewalzen gegen die Widerlagerfläche drücken.

Ferner sieht eine weitere Ausführungsform vor, daß namentlich bei Stechwalzen-Werkzeugen eine Synchronisation von paarigen Walzen vorteilhaft über die beiden Referenzebenen der Walzen einerseits und die abrollende Widerlagerfläche andererseits erfolgen kann, indem die Referenzebenen, z. B. Seitenflächen der Walzenmäntel, gezahnt sind und gemeinsam mit einem als gezahnte Rolle ausgebildeten Widerlager im Eingriff stehen. Die notwendige Präzision der Gleitlager wird dadurch erreicht, daß die axialen Gleitlager vorteilhaft schwalbenschwanz- oder keilförmige Gleitflächen haben, die vorgespannt sind, und deren Flächenpressung z. B. bei Verwendung von Polytetrafluoräthylen-Verbundfolien etwa 5 kp/cm² im Ruhezustand und etwa 3000 kp/cm"¹ unter Maximallast bei Raumtemperatur beträgt, so daß sowohl Lagerspiele als auch sogenannte stick-slip-Effekte vermieden werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Vorteile der Erfindung vielfältig sind. Grundsätzlich ergibt sich aus der Tatsache, daß die Seitenkante z. B. von Kalanderwalzen jeweils als Referenzfläche benutzt wird und gegen eine gemeinsame Widerlagerrolle abrollt d. h, daß zwei Kaianderwalzen gegen ein gemeinsames Widerlager anlaufen, der entscheidende Vorteil, daß alle Toleranzen des gesamten Kalanders für die axiale Maßhaltigkeit nunmehr ohne schädliche Bedeutung und Einfluß sind. Beim Herstellen des Walzenprofils, das meist entweder gedreht geschliffen oder gerollt wird, kann entweder die erste Profilrille bzw. der erste Profilreifen der Prägewalzen nach Maßgabe der vorab bearbeiteten Referenzfläche hergestellt werden, oder — umgekehrt — die Referenzfläche wird abschließend nach Maßgabe der zuletzt erzeugten Profilrille bearbeitet In beiden Fallen ist es ohne sonderlichen Aufwand möglich. Toleranzen einzuhalten, die besser sind als die (vom Produkt her) zu fordernde Präzision.

Abnutzungserscheinungen bleiben ebenfalls ohne Einfluß, da zu erwarten ist daß sich zwei Referenzflächea die absolut gleich laufen, auch gleichmäßig abnutzen. Sollte sich trotzdem, z. B. durch Gewalteinwirkung auf eine Referenzfläche allein, eine Verschiebung der Profile gegeneinander ergeben, so genügt ein Nacharbeiten, z. B. Überschleifen der Referenzflächen beider Prägewerkzeuge.

Der Umstand, daß die Referenzfläche — meist eine Seitenfläche der Walzenmäntel — um 90° gegen die Arbeitsrichtung angestellt ist, ergibt beiläufig den Vorteil, daß z. B. der Rahmen eines Kalanders direkt zur Aufnahme der Widerlagerrolle benutzt werden kann.

ίο Auch dort, wo keine rotierenden Rollen oder Walzen, sondern vibrierende Kufen als Prägewerkzeuge verwendet werden, kann eine Seite dieser Kufen als Referenzfläche, die an einem Widerlager entlanggleitct, benutzt werden.

Sodann können die Reaktionskräfte, die die Werkzeuge an das gemeinsame Widerlager drücken, weitgehend beliebig erzeugt werden. Komplizierte Verspannungen von Radiallagern sind nicht erforderlich. Überhaupt ist eine Parallelführung, wie vorgeschlagen, einfach, robust, narrensicher und sehr preisgünstig.

Ferner kann man Profilwerkzeuge benutzen, die z. B.

die Form von Hohlzylindern haben und z. B. mittels Federscheiben, Spannkonen, Federkonen usw. auf dem (meist beheizten) Kern der Kalanderwalzen befestigt werden. Montagetoleranzen bleiben dabei ohne Einfluß, weil die Referenzebenen selbst nicht montiert werden, sondern ein integriertes Teil der Prägewerkzeuge sind.

Weiter können die Referenzflächen zweier paariger Walzen leicht zur Synchronisation, z. B. bei Walzen mit Prägedornen und Prägelöchern, herangezogen werden.

indem z. B. die Widerlagerrolle mit Zähnen versehen wird, welche mit gleichartigen der Referenzflächen in Eingriff stehen.

Insgesamt ergibt sich noch ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil, weil die vorgeschlagene Führung von Prägewerkzeugen andere aufwendige Maßnahmen eliminiert und zudem noch die Ausschußquote der Produkte bei der Fertigung wegen der stark eingeengten Werkzeugtoleranzen deutlich gesenkt werden kann.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Ausschnitt eines Prägekalanders zum Profilieren von z. B. Drähten. Man erkennt, daß die Prägerillen 1 der Oberrolle 2 mit den Rillen 3 der Unterrolle 4 in Deckung liegen.

F i g. 2 deutet einen Rillenversatz wegen ungenauer Positionierung der Rollen 5 und 6 an.

F i g. 3 deutet das Prinzip der über Referenzebenen positionierten Kalanderrollen an. Man erkennt die beiden Prägewalzen 7 und 8 mit ihren Rillen 9 und 10. Es ist angedeutet daß von den Rillen zur Referenzfläche 11 der einen Seitenfläche ein definierter Abstand besteht und daß beide Referenzflächen 11 gegen das Widerlager 12 anlaufen, welches sich gegen den Rahmen 13 des z. B.

Kalanders abstützen kann.

Die Lagerzapfen 14 sind im Beispiel mit axial verschiebbaren Gleitlagern angedeutet

Die Prägewalzen werden exakt positioniert durch das gemeinsame Widerlager 12 und durch zwei unabhängi ge Druckrollen 15 und 16. die über z. B. Federn 17 und 18 vorgespannt sind. Es ist z. B. unwichtig, ob die beiden Walzen, wie angedeutet 19. unterschiedlich lang sind, solange der Referenzabstand (Profil-Referenzfläche) genau ist

F i g. 4 erläutert einen Prägekalander mit fliegenden Prägewerkzeugen. Die Prägerollen 20 laufen mit ihren Referenzflächen ebenfalls gegen die Widerlagerfläche 22 — eine Rolle — an, die an dem Kalanderrahmen 23

befestigt ist. Die Kalanderwellen 24 sind über Federn 25 vorgespannt und mit Wälzlagern 26 radial gelagert, welche ihrerseits in Gleitlagerbüchsen 27 liegen, die eine axiale Ausgleichsbewegung zulassen. Die Prägewerkzeuge 20 sind als Hohlzylinder ausgebildet. Damit ist gewährleistet, daß die eigentlichen Werkzeuge mit wenigen Handgriffen gewechselt werden können.

Es sei noch vermerkt, daß auf die Darstellung konventioneller Teile, wie Antrieb, Befestigung der Walzenmantel od. dgl., aus Gründen der besseren

Übersicht und zur Verdeutlichung des Prinzips dei relativen Walzenpositionierung mittels Referenzflächt verzichtet wurde und daß die Erfindung den Einsat; herkömmlicher Maschinenelemente grundsätzlich ii zweckdienlichem Umfang ermöglicht. Bei Verwendunj von nichtrotierenden Prägewerkzeugen, z. B. festste henden Walzen, Walzenteilen oder Kufen, ist dii Anordnung von Profilen, Referenzflächen und Widerla gern sinngemäß.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

«f Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Axialführung von zwei in Achsrichtung relativ zueinander in einem Rahmen beweglich gelagerten, mit profilgebenden, austauschbaren Oberflächen ausgestatteten Prägewerkzeugen an Prägewerken, z. B. Prägekalandern, Stechwalzwerken oder Kaliberwalzwerken, wobei die Prägewerkzeuge je mit einer als Referenzebene dienenden Seitenfläche ausgestattet sind, die als Führungsfläche wirkt und an einer Widerlagerfläche bündig entlanggleitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzebenen (19, 21) auf den Prägewerkzeug-Körpern (7,8,20) selbst und im unmittelbaren Spaltbereich derselben angeordnet sind, daß die Widerlagerfläche (12, 22) zugleich auf beide Prägewerkzeuge (7, 8, 20) einwirkt und sich ihrerseits an feststehenden Teilen (13, 23) abstützt und daß die Prägewerkzeuge (7, 8, 20) je für sich in Richtung auf die Widerlagerfiäche (12,22) federnd vorgespannt sind (17,18,25) und ihre Lager (14, 26, 27) in Richtung dieser Vorspannung ein Spiel aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzebenen (11, 21) und die gemeinsame Widerlagerfläche (12,22) senkrecht zur Achsrichtung der Prägewerkzeuge (7, 8, 20) ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannmittel (17, 18) an den Seitenflächen (19) der Prägewerkzeuge (7, 8) angreifen, die denjenigen Seitenflächen (11) gegenüberliegen, die in Kontakt mit der Widerlagerfiäche (12) stehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von walzenförmigen Prägewerkzeugen die Referenzebenen (11,21) durch die Stirnflächen der Walzen (7, 8,20) gebildet sind und die Widerlagerfiäche (12,22) aus einer zu den Walzen rechtwinklig angeordneten Rolle besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbaren Lager (27) mit einem Gleitwerkstoff derart ausgelegt sind, daß selbst bei geringen Axialbewegungen die Haftreibung unterdrückt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenstirnflächen (11, 21) sicher und spielfrei in einer gemeinsamen Ebene laufen, so daß die Prägeprofile unter Rotation der Walzen in vollkommener Deckung zueinander abrollen. Bei Stechwalzwerken kommt erschwerend hinzu, daß eine S R0II& Stachel oder Prägestifte trägt, eine andere Prägelöcher aufweist, so daß neben der Parallelführung noch eine Synchronisation der Rotation gewährleistet sein muß.

Zwei Beispiele mögen zeigen, wie hoch die Präzisionsansprüche liegen können:

A. Es ist ein Verfahren bekannt, sogenannte Polymer-Verbundfolien, bestehend aus einem Gewebe aus Bronzedraht und Polymerfolien aus Polytetrafluoräthylen mittels Kalanderrollen herzustellen. Die Drähte des Gewebes haben einen Durchmesser von 0,1 bis 02, mm, die Maschenweite beträgt 0,4 mm. Die Verbundfolie muß so geprägt werden, daß in der Mitte jeder Masche ein quadratisches Loch mit abgerundeten Ecken von 0,15 bis 0,2 mm Weite entsteht, während die restliche Folie die Masciiendrähte des Gewebes vollkommen umschließt.

B. In der Elektronik sind Miniatur-Signal-Bandkabel bekannt, die bei einer Breite von etwa 30 mm bis über 60 Leiter mit einem Durchmesser von 0,125mm bis 0,3 0,3mm —je nach geforderten elektrischen Werten — besitzen. Der nominale Abstand zweier Leiter beträgt z. B. 0,5 mm. Die erforderliche Qualität in Bezug auf die dielektrischen Verhältnisse solcher Kabel lassen nur eine Toleranz von etwa 0,005 mm zu.

Es leuchtet ein, daß die Präzision der Kalanderprofile den o. a. Toleranzen entsprechen muß, wenn die Qualitätsforderungen erfüllt werden sollen. Es sind, wie nachfolgend beschrieben, verschiedene Lösungen bekannt, um Walzen, z. B. von Prägekalandern, in axialer Richtung gegeneinander maßhaltig zu führen. Die erzielbare Präzision ist hierbei jedoch unbefriedigend.

Nach der DT-OS 20 18 488 ist eine Vorrichtung bekannt, um Kaliberwalzwerke, die zusammen mit ihren Einbaustücken im Rahmen eines Gerüstes verschiebbar angeordnet sind, zu positionieren. Aus dem Text ist zu erkennen, daß eine Art Lagerschlitten zwischen zwei schiefen Ebenen gleiten kann und dabei — je nach Position des Lagerschlittens — die axiale Position der zugehörigen Kaliberwalze verändert wird.

Neben der Tatsache, daß für derartige Kaliberwalzwerke nicht die Präzision, wie sie für die oben

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