DE2231490A1 - PRECISION ROLLING MILL FOR THE PRODUCTION OF SPRING CONTAINERS - Google Patents
PRECISION ROLLING MILL FOR THE PRODUCTION OF SPRING CONTAINERSInfo
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Description
Institut Dr. Ing. Reinhard Straumann AG, Waidenburg (Schweiz) Institute Dr. Ing.Reinhard Straumann AG, Waidenburg (Switzerland)
Präzisionswalzwerk für die Herstellung für FederbändchenPrecision rolling mill for the manufacture of spring strips
In der Feinmechanik verwendete Federbändchen müssen auf ihrer ganzen Länge eine konstante Dicke aufweisen, weil nur so über die ganze Bandlänge die physikalischen Eigenschaften konstant sind und es nur auf diese Art und Weise möglich ist, eine Produktion mit Einzelteilen konstanter Qualität zu erhalten. Spring strips used in precision engineering must have a constant thickness over their entire length, because only so that the physical properties are constant over the entire length of the tape and this is the only way to to maintain a production with individual parts of constant quality.
Federbändchen werden nun nicht nur für die Herstellung von Federn aller Art, wie beispielsweise für die Herstellung von Spannfedern, Rückstellfedern, Biegefedern und Torsionsfedern, sondern auch für die Herstellung von Sperrklinken, Biegelamellen für elektrische Mikroschalter u.a.m. verwendet.Spring strips are now not only used for the production of springs of all kinds, such as for the production of tension springs, return springs, spiral springs and torsion springs, but also for the production of pawls, Bending lamellas are used for electrical microswitches, etc.
Bei all diesen Anwendungen^ bei denen die Banddicke etwa zwischen 0,005 mm und 0,3 mm liegt, muss diese Dicke mit einer Genauigkeit von 0,5 bis 5#o eingehalten werden, während die Abweichungen vom Soll-Wert der 0,05 mm bis 2 mm betragenden Lamellenbreite nicht mehr als 0,5 bis 2#o von diesem Wert betragen darf.In all these applications, where the tape thickness is about is between 0.005 mm and 0.3 mm, this thickness must be adhered to with an accuracy of 0.5 to 5 # o, while the deviations from the target value of the lamella width, which is 0.05 mm to 2 mm, are not more than 0.5 to 2 # o from this value may be.
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Ed/br 309808/0751 Ed / br 309808/0751
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Solche Federbändchen werden üblicherweise durch Flachwalzen eines runden Drahtes hergestellt, wobei der Querschnitt des Ausgangsmateriales natürlich möglichst rund und über die ganze Drahtlänge konstant sein muss. Die Qualität, d.h. die Gleichmässigkeit des Walzproduktes hängt nun zu einem wesentlichen Teil von der Walzmethode und dem verwendeten Walzwerk ab. Zur Vermeidung von Schwankungen in der Dicke und Breite des Bandes, die beispielsweise durch fast unmessbare Unebenheiten oder Unrundheiten der Walzen verursacht werden können, hat man schon die verschiedensten Steuervorrichtungen an den Walzwerken ersonnen, sowohl solche, die die Grosse des Walz~ Spaltes oder auch den Walzdruck ändern wie auch solche, die die mechanische Spannung des Walzgutes in seiner Längsrichtung beeinflussen. Zur Messung im Durchlauf der Dicke und Breite des gewalzten Gutes werden unter anderem elektrische, pneumatische, hydraulische, piezo-elektrische und magnetostriktive Mess- und Übertragungsverfahren benützt. Es wird dabei die Dicke und Breite der Federbändchen mechanisch oder elektrisch abgetastet oder kontaktlos mittels pneumatischer oder optischer Hilfsmittel oder auch durch eine Partikelstrahlung überprüft und mit einem Soll-Wert verglichen, wobei dann die Arbeitsdaten des Walzwerkes nötigenfalls geändert werden. Obwohl die Literatur über dieses Gebiet der Technik fast unübersehbar ist, gibt es doch keine Vorrichtung, die die eingangs verlangte Genauigkeit bei Endprodukten der genannten Abmessungen einhalten können, falls die Laufunrundheiten der verwendeten Walzen nur in den besten Fällen 0,0001 mm betragen und allgemein in der Grössenordnung von 0,0003. mm liegen und weil eine Laufunrundheit von 0,0001 mm schon Dickenschwankungen oberhalb der verlangten Genauigkeit verursachen kann. Einer der Gründe dafür besteht darin, dass die Steuereinrichtungen eine Zeitkonstante aufweisen, die zwischen 50 ms und 500 ms liegt, während die Dauer für eine Dickenschwankung in der Grössenordnung von 10 ms liegt. Abgesehen davon ist es auch an sich schon mehr als nur schwierig, bei einem beispielsweise 0,03 mm dicken und 0,2 mm breiten Federband, das sich mit einerSuch spring strips are usually made by flat rolling made of a round wire, the cross-section of the starting material of course as round as possible and over the whole Wire length must be constant. The quality, i.e. the evenness of the rolled product depends to a large extent on the rolling method and the rolling mill used. To avoid fluctuations in the thickness and width of the tape, for example due to almost immeasurable unevenness or out-of-roundness of the rollers can be caused, you already have a wide variety of control devices on the Rolling mills devised, both those which are the size of the rolling mill Gap or the rolling pressure as well as those that change the mechanical tension of the rolling stock in its longitudinal direction influence. To measure the thickness and width of the rolled goods include electrical, pneumatic, hydraulic, piezo-electric and magnetostrictive measuring and Transmission method used. The thickness and width of the spring strips are scanned mechanically or electrically or checked contactless by means of pneumatic or optical aids or by particle radiation and compared with a target value, the working data of the rolling mill then being changed if necessary. Even though the literature on this field of technology is almost impossible to miss, as there is no device that supports the can maintain the required accuracy for end products of the specified dimensions if the running irregularities of the The rollers used are only in the best cases 0.0001 mm and generally in the order of magnitude of 0.0003. mm and because a runout of 0.0001 mm can cause fluctuations in thickness above the required accuracy. One the reasons for this are that the control devices have a time constant that is between 50 ms and 500 ms is, while the duration for a thickness fluctuation is in the order of 10 ms. Other than that, it is too in itself more than difficult, for example with a 0.03 mm thick and 0.2 mm wide spring band that is connected to a
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Geschwindigkeit, von 50 cm/s bewegt, grobe Dickenschwankungen von 0,0002 mm und grobe Breitenschwankungen von 0,0005 mm überhaupt festzustellen; falls dies möglich ist, ergibt sich daraus immer noch nicht die Möglichkeit, Massnahmen zu treffen, um solche Schwankungen innert nützlicher Frist zu kompensieren.Speed, moved by 50 cm / s, rough fluctuations in thickness of 0.0002 mm and gross variations in width of 0.0005 mm at all; if this is possible, it arises this still does not give the opportunity to take action, to compensate for such fluctuations within a reasonable period of time.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Präzisionswalzwerk für die Herstellung von Federbändchen, im speziellen von Federbändchen mit einer Dicke von 0,3 mm bis hinab zu 0,005 mm und einer Breite von 2 mm bis hinab zu 0,05 mm, mit dem es möglich ist, die eingangs verlangten Genauigkeiten in der Grössenordnung von 5$o in der Dicke und 2?io in der Breite einzuhalten, vorausgesetzt, dass als Ausgangsmaterial ein Draht mit hinreichend konstanter Kalibrierung, wie er derzeit ohne weiteres herstellbar oder käuflich ist, verwendet wird. Dieses Präzisionswalzwerk ist dadurch gekennzeichnet, dass die eine Arbeitswalze nicht direkt, sondern über ein elastisches Hydraulik-System am Walzgestell abgestützt ist. Dieses Hydraulik Syst kann dabei sehr einfach aufgebaut sein, also beispielsweise ein Gehäuse mit einem mit einer kompressiblen Flüssigkeit gefüllten Hohlraum sowie mindesten zwei mit ihm verbundene, je einen verschiebbaren Kolben enthaltende ZyIinderbohrungen aufweisen, so dass durch die auf die Kolben von der Lagern der Walze her einwirkenden Kräften die Flüssigkeit komprimiert wird, die zweckmässigerweise im Druckbereich von 1 - 500 kp/cm2 und bei der Raumtemperatur eine isothermische Kompressibilität von beispielsweise 5*10"^ bis 7 t 10"^ cm2/kp besitzt.The present invention relates to a precision rolling mill for the production of spring strips, in particular spring strips with a thickness of 0.3 mm down to 0.005 mm and a width of 2 mm down to 0.05 mm, with which it is possible The accuracy required at the beginning of the order of magnitude of 5 o in thickness and 2 o in width must be adhered to, provided that the starting material used is a wire with a sufficiently constant calibration, as it can currently be easily manufactured or purchased. This precision rolling mill is characterized in that one of the work rolls is not supported directly on the rolling frame, but rather via an elastic hydraulic system. This hydraulic system can be constructed very simply, so for example have a housing with a cavity filled with a compressible liquid as well as at least two cylinder bores connected to it, each containing a displaceable piston, so that through the on the piston from the bearings of the roller acting forces the liquid is compressed, which expediently in the pressure range of 1 - 500 kp / cm2 and at room temperature has an isothermal compressibility of, for example, 5 * 10 "^ to 7 t 10" ^ cm 2 / kp.
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigtAn exemplary embodiment is shown below with reference to the accompanying drawing of the invention described. In the drawing shows
die Flg. 1 einen Vertikalschnitt durch die Achsen eines Zwei-Walzen-Walzwerkes undthe Flg. 1 shows a vertical section through the axes of a two-roll rolling mill and
die Fig. 2 einen Vcrtikalschnjtt senkrecht dazu, also nach der Linie II - II der Fip. 1.FIG. 2 shows a vertical section perpendicular to it, that is to say after the line II - II of the Fip. 1.
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In einem Walzwerkgestell, das in der Zeichnung rein schematisch durch das Fundament 1, vier Säulen 2 und einem Joch 3 gebildet wird, ist in einem Lager 4 eine Walze 5 drehbar gelagert. Einer ihrer beiden Achszapfen 5a ist über eine Kupplung 6 mit einer Antriebswelle 7 verbunden. Auf dieser Unterwalze 5 liegt eine Oberwalze 8, deren Achszapfen 8a in den beiden Lagern eines Lagerblockes 9 geführt sind, der seinerseits zwischen den Säulen 2 vertikal verschiebbar gelagert ist. Auf dem Lagerblock 9 befindet sich das als Ganzes mit 10 bezeichnete, nachfolgend noch näher beschriebene Hydraulik-System. Auf diesem befindet sich eine Einstellvorrichtung 11 mit einem Keil lla, der durch eine Schraube 11b entgegen der Kraft einer Feder lic parallel zu den Achsen der Walzen 5 und 8 verschiebbar ist, wodurch die Höhe der Einstellvorrichtung geändert werden kann. Diese Einstellvorrichtung stützt sich an Schrauben 12 ab, die im Joch 3 eingeschraubt sind. Mit Ausnahme des Hydraulik-Systems 10 sind alle andern Teile an sich bekannt und daher nur sehr schematisch dargestellt und nicht im Detail beschrieben.In a rolling mill frame, which is purely schematic in the drawing by the foundation 1, four columns 2 and a yoke 3 is formed, a roller 5 is rotatably mounted in a bearing 4. One of their two stub axles 5a is about one Coupling 6 connected to a drive shaft 7. On this lower roller 5 lies an upper roller 8, the axle journal 8a of which are guided in the two bearings of a bearing block 9, which in turn is mounted vertically between the columns 2 is. On the bearing block 9 there is what is designated as a whole with 10 and is described in more detail below Hydraulic system. On this there is an adjusting device 11 with a wedge 11a, which is secured by a screw 11b against the force of a spring lic parallel to the axes of the rollers 5 and 8 is displaceable, whereby the height of the Adjustment device can be changed. This adjustment device is supported on screws 12 which are screwed into the yoke 3 are. With the exception of the hydraulic system 10, all other parts are known per se and are therefore only very schematic shown and not described in detail.
Das Hydraulik-System 10 weist ein Gehäuse 101 auf, das einen Hohlraum 102 enthält, der mit einer kompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist, deren Kompressibilität bei Raumtemperatur und einem Druck zwischen 1 und 500 kp/cm^ zwischen 5 . 10"-3 und 7 · 10 cm /kp, vorzugsweise zwischen 5»7 * 10 und 6,4 · 10 cm /kp liegt. Des weitern weist das Gehäuse 101 zwei mit dem Hohlraum 102 verbundene zylindrische Bohrungen 103 und 104 auf. In jeder dieser beiden Bohrungen sitzt je eine durch einen Schraubenring 105 gesicherte und durch eine Dichtung 106 abgedichtete, auswechselbare Hülse 107. In diesen beiden Hülsen ist je ein Kolben 108 geführt, wobei durch eine Dichtung 109 das Hindurchtreten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Raum 102 verhindert wird. Dieser Raum 102 ist als Bohrung ausgebildet, die auf einer Seite durch eine Schraube 110 und auf der andern Seite durch einen Kolben 111 abgeschlossen ist, der seinerseits durch eine Schraube 112 festgehaltenThe hydraulic system 10 has a housing 101 which contains a cavity 102 which is filled with a compressible liquid whose compressibility at room temperature and a pressure between 1 and 500 kp / cm ^ between 5. 10 "- 3 and 7 * 10 7 cm / kg, preferably between 5» 7 * 10 and 6.4 * 10 cm / kg. Furthermore, the housing 101 has two cylindrical bores 103 and 104 connected to the cavity 102. In Each of these two bores has an exchangeable sleeve 107 secured by a screw ring 105 and sealed by a seal 106. A piston 108 is guided in each of these two sleeves, with hydraulic fluid being prevented from penetrating from the space 102 by a seal 109. This space 102 is designed as a bore which is closed on one side by a screw 110 and on the other side by a piston 111, which in turn is held in place by a screw 112
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wird. Der Kolben 111 weist eine Bohrung auf und die Schraube 112 ist mit einer Gewindebohrung 113 versehen, so dass mit dem am Ende der in die Gewindebohrung 113 angeschraubten Schraube 114 sitzenden Stift 115 das Volumen des Raumes 102 um Weniges geändert werden kann.will. The piston 111 has a bore and the screw 112 is provided with a threaded bore 113 so that with the pin 115 seated at the end of the screw 114 screwed into the threaded bore 113 increases the volume of the space 102 Little can be changed.
Das Plüssigkeitsvolumen im Raum 102 und die Querschnittsfläche der beiden Kolben 108 gewährleisten nun den für eine konstante Dicke des Walzproduktes nötigen Abstand zwischen den beiden Walzen 5 und 8:The fluid volume in space 102 and the cross-sectional area of the two pistons 108 now ensure that for one constant thickness of the rolled product required distance between the two rollers 5 and 8:
Änderungen in den Walzkräften verursachen Druckschwankungen in der kompressiblen Flüssigkeit, die zum Gesamt-Querschnitt der Kolben wie auch zur Gesamtflüssigkeitsmenge proportional sind. Die Flüssigkeit im Räume 102 vermindert oder vergrössert ihr Volumen, wodurch es möglich ist, bei zweckmässig gewählten Abmessungen die eingangs genannten Walzgenauigkeiten zu erreichen.Changes in the rolling forces cause pressure fluctuations in the compressible liquid, which is proportional to the total cross-section of the piston as well as to the total amount of liquid are. The liquid in the space 102 decreases or increases their volume, which makes it possible, with appropriately chosen dimensions, the rolling accuracies mentioned at the beginning to reach.
So war es zum Beispiel möglich, mit einem Flüssigkeitsvolumen von 2,2 cnr und zwei Kolben von je I1J mm Durchmesser (also bei.einer totalen Kolbenquerschnittsfläche von 3»O8 cm ),So it was possible, for example, with a liquid volume of 2.2 cm and two pistons each 1 1 J mm in diameter (i.e. with a total piston cross-sectional area of 3 O8 cm),
... . „ ,,.,. . Flüssigkeitsvolumen _ Λ „ΊΠ· „m also bei einem Verhältnis von " °>715 cm» Federbänder mit einer Dicke zwischen O,O4o mm bis 0,018 mm herzustellen, bei denen eine Toleranz von 0,0003 mm, also eine Genauigkeit von O,75#o bis l,67%o eingehalten wurde.... ",,.,. . Liquid volume _ Λ „ ΊΠ ·„ m with a ratio of "°> 715 cm » to produce spring strips with a thickness between 0.04o mm and 0.018 mm, with a tolerance of 0.0003 mm, i.e. an accuracy of 0.75 #o to l, 67% o has been complied with.
ρ Der Flüssigkeitsdruck lag im Bereich von 1,5 - 5 kp/cm .ρ The liquid pressure was in the range of 1.5 - 5 kp / cm.
Zur Herstellung von Federbändchen mit einer Dicke zwischen 0,08 mm und 0,45 mm wurde ein Hydraulik-System verwendet mit einem Flüssigkeitsvolumen von 5 cm bei einem Druck vonA hydraulic system was used to produce spring strips with a thickness between 0.08 mm and 0.45 mm a liquid volume of 5 cm at a pressure of
57 - 275 kp/cm' und zwei Kolben von je 20 mm Durchmesser, also einer totalen Kolbenfl'-'che von 6,28 cm . Es ergibt dies ein Verhältnis von ™£||«§Ifl§Sl| = 0,797 on,.57 - 275 kp / cm 'and two pistons, each 20 mm in diameter, So a total piston area of 6.28 cm. It results this is a ratio of ™ £ || «§Ifl§Sl | = 0.797 on ,.
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. 223U90. 223U90
Die Dickenschwankungen im Endprodukt betragen weniger als 0,0005 nun, es wurde also eine Genauigkeit von 1 %o bis 6 %o erreicht.The thickness fluctuations in the end product are now less than 0.0005, so an accuracy of 1 % o to 6 % o was achieved.
Diese hohe Genauigkeit ist deswegen möglich, weil das beschriebene Hydraulik-System eine sehr kurze Reaktionszeit in der Grössenordnung von nur 1 ms aufweist.This high accuracy is possible because of what has been described Hydraulic system has a very short response time of the order of only 1 ms.
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Claims (5)
1 - 500 kp/cm und bei Raumtemperatur enthält.2
1 - 500 kp / cm and at room temperature.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CH1184571A CH541367A (en) | 1971-08-11 | 1971-08-11 | Precision rolling mill for the production of spring strips |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2231490A1 true DE2231490A1 (en) | 1973-02-22 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0095352A2 (en) * | 1982-05-24 | 1983-11-30 | Kawasaki Steel Corporation | Process and apparatus for the production of rapidly solidified metallic tapes by double-roll system |
Families Citing this family (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0095352A2 (en) * | 1982-05-24 | 1983-11-30 | Kawasaki Steel Corporation | Process and apparatus for the production of rapidly solidified metallic tapes by double-roll system |
| EP0095352A3 (en) * | 1982-05-24 | 1985-09-25 | Kawasaki Steel Corporation | Process and apparatus for the production of rapidly solidified metallic tapes by double-roll system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2148546B1 (en) | 1977-04-01 |
| CH541367A (en) | 1973-09-15 |
| FR2148546A1 (en) | 1973-03-23 |
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