DE2551944A1

DE2551944A1 - Numerisch gesteuerte formgebungsmaschine

Info

Publication number: DE2551944A1
Application number: DE19752551944
Authority: DE
Inventors: Gene B Foster
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1975-11-19
Publication date: 1976-05-26
Also published as: JPS5174968A

Description

Numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Maschine, insbesondere eine numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine für extrudierte Werkstoffteile und Metallbleche. Formgebungsmaschinen zum Formen von Bauelementen oder Bauteilen aus extrudierten Werkstoffen oder Metallblechen, beispielsweise von Aufbaurahmen, Versteifungsteilen und Stützteilen, die beispielsweise bei Blugzeugen verwandt werden, sind allgemein in zwei Klassen, Streckforinmaschinen oder Streckziehmaschinen und Walzformmaschinen oder Walzmaschinen, einzuordnen.
Streckforinmaschinen bewirken ein Nachgeben der Werkstücke unter einer Spannung, wobei die t[erkstücke im plastischen Zustand gehalten werden. Die Werkstücke werden um einen Borsklotz der gewünschten Form geschlagen, bis die gewünschte Form des Werkstückes erreicht ist. Da für jedes Werkstück ein individueller Formklotz erforderlich ist, hat das Streckformen den Nachteil, daß eine beträchtliche Vorbereitungszeit zur Herstellung und Prüfung des Formklotzes erforderlich ist. Bei den meisten hochfesten Materialien müssen die Rückfederungsfaktoren experimentell ermittelt und in die Form des Formklotzes eingearbeitet werden. Zusätzlich zu den Kosten, die sich aus der Entwicklung der einzelnen Formklötze ergeben und zusätzlich zu der damit verbundenen beträchtlichen Vorbereitungszeit, hat das Streckformen den weiteren Nachteil, daß ein teur#er Lagerbestand grosser und ziemlich komplizierter IZerkzeuge gewartet und gelagert werden muß. Das Streckformen hat darüberhinaus den mechanischen Nachteil, daß ein Werkstück beim Formen unter Spannungen stark zu INaterialverdiinnungen und Materialverdickungen neigt, wodurch die Aufbaufestigkeit verloren geht. Um das zu vermeiden, werden häufig Einlegeklötze und die verschiedensten Dehnungssteuerungseinrichtungen verwandt, die weiter die Kosten der Formgebung bei Verwendung dieses Verfahrens erhöhen.
Bei Walzformmaschinen wird das Werkstück durch eine Anordnung von Walzen geleitet, die fortschreitend versetzt sind, um eine immer stärkere Formgebung zu erreichen. Die Betriebsperæon für die WalzBormmaschine setzt die Verstärkung der Formgebung des Werkstückes durch eine Einstellung der Tijalzen so lange fort, bis sie durch einen häufigen Vergleich mit einer Schablone oder einer Kontrollehre feststellt, daß die gewünschte Formgebung erzielt ist. Da auf einmal die Formgebung des '9ferkstUckes nur wenig zunimmt und infolge der geometrischen Anordnung der Walzen, die einen beträchtlichen Einflußfaktor darstellt, sind Walzformvorrichtungen kleiner als vergleichbare Streckformvorrichtungen.
Walzformmaschinen sind darüberhinaus wesentlich preiswerter als entsprechende Streckformmaschinen. Bisher erfolgte die Bormgebung unter Verwendung von Walzformmaschinen nur bei einflächigen Formen und nicht bei mehrflächigen Formen. Es hat sich darüberhinaus in der Vergangenheit herausgestellt, daß die Formgebung von Werkstücken mit komplizierten Querschnitten nicht leicht ist. Weiterhin war in der Vergangenheit eine manuelle Einstellung der Walzenposition entsprechend der Erfahrung der Betriebsperson erforderlich, um das resultierende Werkstück zu formen und das in verschiedener Stärke auftretende Zurückfedern zu kompensieren. Infolge des zuletzt genannten Nachteils hängen die zum Formen eines bestimmten Werkstückes und die Qualität des Formteiles stark von der Erfahrung der Betriebsperson ab.
Da die Erfahrung der Betriebsperson erforderlich ist, stiegen die Kosten für die Werkstückformgebung gleichzeitig mit dem Steigen der erforderlichen kritischen Toleranzen stark an.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß Streckformvorrichtungen im allgemeinen eher für die Massenproduktion geeignet sind, da für sie weniger Fachkenntnis und Erfahrung der Petriebsperson erforderlich ist, obwohl eine teure lagerhaltung von äußerst komplizierten Werkzeugen erforderlich ist. Walzformvorrichtungen sind andererseits unter bestimmten Umständen besser zur Entwicklung von Prototypen geeignet, obwohl die Arbeitskosten infolge der erforderlichen hohen Fachkenntnis und Erfahrung der Betriebsperson beträchtlich höher sind. Es ist daher wünschenswert, wenn auf die erforderliche Fachkenntnis der Betriebsperson bei lfalzformvorrichtungen verzichtet werden könnte, und der Kostenvorteil von Vorrichtungen zur Massenproduktion ausgenutzt werden könnte. Eine Schwierigkeit bei einer solchen Verwendung von Walzformvorrichtungen liegt darin, daß das Zurückfedern der Werkstücke nach dem Durchlaufen durch die Bormw1alzen auftritt.
Daher können diese Walzen nicht nur in irgendeiner Weise numerisch gesteuert werden. Vielmehr muß die Steuerung die Möglichkeit der Kompensation des Zurückfederns beinhalten. Da das Zurückfedern außer innerhalb relativ großer Bereiche kaum voraussagbar ist, muß die Steuerung ziemlich hohen Ansprüchen genügen, um eine adäquate Kompensation des Zurückfederns liefern zu können.
Die Erfindung ist auf die Lieferung einer solchen Steuerung gerichtet.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine, insbesondere eine numerisch gesteuerte Walzformmaschine zu liefern, die eine Einrichtung zur änderung der Steuersignale aufweist, die an einer solchen Maschine liegen, um den Effekt des Zurückfederns zu kompensieren.
Die erfindungsgemäße numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine kann Elemmralzen und Bormnsalzen sowie eine Adaptivsteuerung aufweisen, die die Anordnung der Formwalzen entlang einer Vielzahl von Achsen steuert.
Durch die Erfindung wird somit eine numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine mit Adaptivsteuerung geliefert. Ein zu verformendes 1Terkstoffteil oder Werkstück wird durch zwei Klemmwalzen geleitet, die zwischen rechtseitig und linksseitig angeordneten Bormwxalzen angeordnet sind. Wenn das Werkstück durch die Maschine geführt wird, wird die Lage der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen nach einem numerischen Steuerprogramm verstellt. Die Verstellung der Bornrtalzen erfolgt derart, daß das Werkstück in der gewünschten Weise einflächig oder mehrflächig verformt wird. Wenn das Werkstück die Maschine verläßt, läuft es durch einen Einflächen- oder Mehrflächenmeßfühler, der seine Form einschließlich eines Zurückfederns abtastet, das anschließend an die tEalzverLormung auftritt. Die abgetastete Information über die Form des Werkstückes wird dazu verwandt, die numerischen Steuersignale, die die Lage der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen steuern, in der erforderlichen Weise zu ändern.
Eine Steuersignaiquelle erzeugt Achsensteuersignale und liefert sie einer Steuerung. Die Steuerung empfängt auch ein Geschwindigkeitssignal, das zu der Geschwindigkeit der Bewegung des zu formenden Werkstückes durch die Klemmwalzen in Beziehung steht.
Die Steuerung empfängt weiterhin ein Adaptivsteuersignal vom Einflächenmeßfühler oder mehrere Signale vom Mehrflächenmeßfühler, falls dieser verwandt wird. Diesen Signalen entsprechend steuert die Steuerung die Lage und die Geschwindigkeit der Lageänderung der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen entlang einer Vielzahl von Achsen.
Die rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen sind beide verstellbar und getrennt von den Klemmwalzen angeordnet. Zusätzlich sind die rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen drehverstellbar: (1) um die Achse, die die t4ittellinie in Längsrichtung des Werkstückes bildet, wenn die Formwalzen ausgerichtet sind und (2) um Achsen, die so definiert werden können, daß sie entweder parallel zur vertikalen Mittellinie der Klemmwalzen oder parallel zu einer dazu schräg verlaufenden Achse liegen, wobei die besondere schräg verlaufende Achse durch die genaue Stellung der Formwalzen zueinander bestimmt ist.
Die Steuerung ändert die Adaptivsteuersignale oder das Adaptivsteuersignal,das dievcm-##,'inflächenmeßfühler oder von den Mehrflächenmeßfühlern erzeugt wird bzw. werden, indem sie zunächst dieses Signal oder diese Signale integriert. Die integrierten Signale für jede Achse werden nach dem Algorithmus weiteryertarbeitet, wobei ko den vorhergehenden Korrekturfaktor, q0 einen Formvergleichswert, der von der numerischen Steuersignalquelle geliefert wird, und q1 den Formme#iert einschließlich des Zurückfederns bedeuten, der vom Meßfühler bestimmt wird.
Jede Formwalze ist drehbar in einem in seiner Lage verstellbaren Joch angebracht. Die Joche sind so ausgelegt, daß sie um eine Achse schwenken können, die rechtwinklig zu der Mittellinie verläuft, die durch die Drehachse der zugehörigen Porrmiralee bestimmt ist. Zusätzlich weist jedes Joch eine halbkugelförmige Außenfläche auf, die in ihrer Lage verstellbar ist und wird jedes Joch von einer Einrichtung gehalten, die in ihrer Lage längs zweier zueinander rechtwinklig verlaufender I~angsachsen verstellbar ist.
Es ist ein Satz von sich drehenden Schuhen vorgesehen, die das zu verformende Werkstück fest gegen die Formwalzen drücken.
Die Klemmwalzen sind in ihrer Lage derart verstellbar, daß sie den Winkel eines Schenkels eines erlrstückes während der Formgebung ändern können, falls es erforderlich ist. Die Meßfühler werden von einer Einrichtung gehalten, die sie zur linksseitigen Formwalze zentriert. Die Meßfühler enthalten wenigstens einen linear regelbaren Differentialtransformator, der die Krümmung des Werkstückes unmittelbar nach dem Verlassen der linksseitigen Formwalze messen kann. Weiterhin sind als Teil des Einflächenmeßfühlers Einrichtungen zur seitlichen Ausrichtung vorgesehen, die den Meßfühler seitlich bezüglich der Gestalt des geformten Werkstückes ausrichten können, so daß ein genaues Adaptivsteuersignal erzeugt wird.
Aus der obigen kurzen Zusammenfassung ist zu ersehen, daß durch die Erfindung eine numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine geliefert wird. Insbesondere liefert die Erfindung eine numerisch gesteuerte Walzformmaschine, die die Vorteile der bekannten von Hand betätigten Walzformmaschinen,nicht jedoch deren Nachteile, aufweist. Erfindungsgemäß wird dieses erwünschte Ergebnis hauptsächlich dadurch erhalten, daß sie sozusagen programmierbar ist und ihre Steuersignale zur Kompensation nicht vorhersehbarer Fehler verändert werden können. Die erfindungsgemäße Maschine kann somit Formteile liefern, die sehr engen Toleranzbestimmungen genügen. Dieses Ergebnis wird erhalten, ohne daß diejenige übermäßige Fachkenntnis der Betriebsperson erforderlich ist, die bei den bekannten manuell gesteuerten Einrichtungen ähnlicher Art erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Maschine liefert Produkte, die gleich gut oder besser als diejenigen Produkte sind, die unter Verwendung der Streckforntechnik erhalten werden, ohne daß ein teurer lagerbestand von Bauteilen gewartet werden muß. Durch die Erfindung werden somit die oben genannten Nachteile sowohl der Streckformanlagen als auch der Walzenformanlagen überwunden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden beschrieben. Ein Werkstück oder ein Werkstoffteil mit einer vorgeformten Querschnittsgestalt wird durch zwei Klemmwalzen geleitet, die zwischen rechtsseitigen und linksseiten Formwalzen angeordnet sind. Jede Formwalze ist in ihrer ~lage sowohl seitlich als auch was ihren Abstand von den Klemmwalzen anbetrifft, entlang zweier Längsachsen verstellbar. Zusätzlich ist jede Forim#ialze um zwei Drehachsen drehverstellbar. Wenn das Werkstück durch die Maschine läuft, werden die rechtsseitigen und linksseitigen Sorm>alzen einem numerischen Programm entsprechend angeordnet. Die Anordnung ist derart, daß das Werkstück in der gewünschten Weise einflächig oder mehrflächig geformt wird. Wenn das Formteil die Maschine verläßt, läuft es durch einen Einflächen- oder Mehrflächenmeßfühler, der die Form des Werkstückes einschließlich eines nach der Walzformgebung auftretenden Zurückfederns abtastet. Die abgetastete Information wird dazu verwandt, adaptiv die Steuersignale zum Steuern der Lage der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen zu ändern.
Das Ausgangssignal oder die Ausgangssignale des Einflächenmeßfühlers oder der Mehrflächenmeßfühler wird bzw. werden integriert, um seine bzw. ihre Stabilität zu verbessern. Die integrierten Signale oder das integrierte Signal wird bzw. werden dazu verwandt, Korrektursignale k für jede steuerbare Langs-oder Drehachse nach dem folgenden Algorithmus zu entwickeln: wobei ko den vorhergehenden Korrekturfaktor, g0 den Formvergleichswert, der aus der Geometrie des Werkstückes berechnet wird und von der numerischen Steuersignalquelle geliefert wird, und q1 den Formmeßwert bezeichnen, der vom Meßfühler längs der Achse abgetastet wurde, deren Korrekturfaktor berechnet werden soll. Die Achsensteuersignale werden mit den auf diese Weise i se ermittelten Achsenkorrektursignalen multipliziert, um richtige Achsensteuersignale zu erhalten, die zur Steuerung der Bewegung der Formwalzen über ihrer jeweiligen Langs- und Drehachsen verwandt werden.
Die Erfindung steht zu dem Mehrflächenmeßfühler und der Steuerung zur Verwendung bei Walzformmaschinen gemäß DT-OS 2 436 133 in Beziehung.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert: Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung, die zur Verwendung bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel geeignet ist.
Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung für die Achsenverstellgeschwindigkeit, die zur Verwendung bei der in Figur 2 dargestellten Steuerung geeignet ist.
Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Befehlseinrichtung für die Achsenlage, die bei der in Figur 2 dargestellten Steuerung verwandt werden kann.
Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung für die Achsenlage, die bei der in Figur 2 dargestellten Steuerung verwandt werden kann.
Figur 6 zeigt ein-Wellenformendiagramm, das zur Beschreibung der Arbeitsweise der Adaptivkorrektursteuerung verwandt wird.
Figur 7 zeigt in einem schematischen Diagramm die verschiedenen Bewegungsachsen der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalzen.
Figur 8 zeigt in einem schematischen Diagramm die Orientierung der Drehachsen für die Bewegung der Formwalzen.
Figur 9 zeigt in einem isometrischen Diagramm schematisch die Einrichtung zur Positionierung einer der Foriin#ialzen.
Figur 10 zeigt die Einrichtung zum Positionieren der linksseitigen Formwalze in einer Vorderansicht.
Figur 11 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 11-11 in Figur 10.
Figur 12 zeigt eine Teilquerschnittsansicht längs der Linie 12-12 in Figur 11.
Figur 13 zeigt in einem schematischen Diagramm einen Satz von Schuhen, die das zu formende Werkstück fest gegen die Formwalzen drücken.
Figur 14 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 14-14 in Figur 13.
Figur 15 zeigt eine Querschnittsansicht längs der ~linie 15-15 in Figur 14.
Figur 16 zeigt eine Querschnittsansicht zweier I#eirniitqalzen, die den Winkel eines Schenkels eines zu formenden Werkstückes während der Formgebung verändern können.
Figur 17 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Einflächenmeßfühlers und der Einrichtung zum Halten des Meßfühlers und des zu formenden Werkstückes im Bereich des Meßfühlers.
Figur 18 zeigt in einer schematischen Ansicht die verschiedenen Größenverhältnisse eines Einflächenmeßfühlers der in Figur 17 dargestellten Art.
Figur 19 zeigt die Querschnittsansicht eines Einflächenmeßfühlers, der dann verwandt werden kann, wenn das zu formende Werkstück Z-förmig im Querschnitt ist.
Figur 20 zeigt eine Querschnittsansicht eines Einflächenmeßfühlers, der dann verwandt werden kann, wenn das zu formende Werkstück ein umgekehrtes, mit einem Flansch versehenes Hutprofil aufweist.
Figur 21 zeigt eine Querschnittsansicht eines Einflächenmeßfühlers, der dann verwandt werden kann, wenn das zu formende Werkstück ein rechtwinkliges Profil aufweist.
Das in Figur t dargestellte Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen numerisch gesteuerten Formgebungsmaschine umfaßt eine Steuersignalquelle 51, eine Steuerung 53, eine rechtseitige Formwalze 55, Kleinin#'iaIzen 57, eine linksseitige Formwalze 59 und einen Formmeßfühler 61.
Die Steuersignalquelle 51 erzeugt mehrere Steuersignale und liefert sie der Steuerung 53. Die Steuersignalquelle kann beispielsweise aus einem Lesegerät bestehen, das Lochstreifen oder lOgnetbänder liest. Andererseits kann die Steuersignalquelle auch ein Speicher sein, der von Hand eingegebene Steuersignale speichert und sie im Bedarfsfall ausgibt.
Die Steuerung 53 empfängt weiterhin Signale für die Achsenlage, die mit der lage der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalze bezüglich Nullpunkten auf jeder Achse,entlang der sie in Stellung gebracht werden können, in Beziehung stehen und ein Geschwindigkeitssignal von den Klemmnsalzen, das die Bewegungsgeschwindigkeit des zu formenden Werkstückes durch die Maschine längs der durch die unterbrochene Linie 63 dargestellten Bewegungsbahn angibt. Die Steuerung 53 empfängt weiterhin Adaptivsteuersignale vom Fo#eßfühler 61. Wenn der Formmeßfühler ein Einflächenmeßfühler ist, wird ein einziges Ausgangssignal erzeugt, das von der Steuerung ausgewertet wird. Wenn andererseits der Meßfühler ein Mehrflächenmeßfühler der in der DT-OS 2 436 133 (US-PA 3 83 374) beschriebenen Art ist, wird das Adaptivsteuersignal von einer Vielzahl von Signalen gebildet.
Was den Mehrflächenmeßftshler anbetrifft, wird auf diese Druckschrift Bezug genommen. Unabhängig von der Art des verwandten Meßfühlers nutzt die Steuerung die durch den Formmeßfühler abgetastete Information dazu aus, die an der rechtsseitigen und an der linksseitigen Formwalze 55 und 59 liegenden Steuersignale zu verändern.
Das in Figur 2 dargestellte Blockschaltbild zeigt mehr im einzelnen eine Steuerung, die bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verwandt werden kann. Diese Steuerung umfaßt eine Steuerung 65 für die Achsenverstellgeschwindigkeit, eine BeSehlseinrichtung 67 für die Achsenlage und eine Achsenlagesteuerung 69. Das Geschwindigkeitssignal, das von den Kleinirnialzen 57 erhalten wird und beispielsweise von einer Codierscheibe erzeugt werden kann, wird von der Steuerung 65 für die Achsenverstellgeschwindigkeit empfangen. Zusätzlich empfängt die Steuerung für die Achsenverstellgeschwindigkeit ein Vorschubgeschwindigkeitssignal von der Steuersignalquelle 51. Dementsprechend liefert die Achsenverstellgeschwindigkeitssteuerung Achsenverstellgeschwindigkeitssignale der Befehlseinrichtung 67 für die Achsenlage. Die Achsenverstellgeschwindigkeitssignale steuern die Geschwindigkeit der Bewegung der rechtsseitigen und linksseitigen Bornazalze 55 und 59 längs ihrer verschiedenen Bewegungsachsen in der im folgenden beschriebenen Weise.
Die Befehlseinrichtung 67 für die Achsenlage empfängt zusätzlich zu den Achsenverstellgeschwindigkeitssignalen auch Achsenlagesteuersignale von der Steuersignalquelle 51. Dementsprechend erzeugt die Befehlseinrichtung 67 für die Achsenlage analoge Achsenbefehlssignale, die sie der Achsenlagesteuerung 69 liefert.
Anschließend an die Veränderung der analogen Achsenbefehlssignale durch die Achsenlagesteuerung 69 können die analogen Achsenbefehlssignale die Bewegung der rechtsseitigen und links sei tigen Formwalze 55 und 59 längs ihrer verschiedenen Achsen steuern.
Die Achsenlagesteuerung 69 empfängt zusätzlich zu den analogen Ächsenbefehlssignalen die Adaptivsteuersignale oder diejenigen Signale, die vom Formmeßfühler 61 erzeugt werden, sowie Lagesignale, die von geeigneten Meßfühlern, beispiel#;eise Potentiometern erzeugt werden, die so angeordnet sind, daß sie die Lage der rechtsseitigen und linksseitigen Fo##alze längs der verschiedenen, im folgenden beschriebenen steuerbaren Achsen bestimmen. Die Achsenlagesteuerung 69 empfängt weiterhin von der Steuersignalquelle ein Verhältnissteuersignal und qg-Signal für jede Achse. Die Bedeutung des Verhältnissteuersignals und des qO-Signals wird sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Achsenlagesteuerung 69 ergeben.
Figur 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Steuerung für die Achsenverstellgeschwindigkeit, die bei der in Figur 2 dargestellten Steuerung verwandt werden kann und einen digitalen Geschwindigkeitsmultiplikator 71, einen Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikator 73 und Achsenteiler 75 aufweist. Zusätzlich zeigt Figur 3 eine Codierscheibe 77 für eine Klemmwalze, die das Geschwindigkeitssignal erzeugen kann, das durch die Steuerung 65 für die Achsenverstellgeschwindigkeit empfangen werden kann, sowie einen Positionsindikator 79, der die Position des zu formenden Werkstückes während es durch die Formgebungsmaschine läuft, anzeigt. Wie es in Figur 7 dargestellt ist, und später im einzelnen beschrieben wird, ist die Position des Werkstückes an irgendeinem bestimmten Punkt zu einem Zeitpunkt als Position längs der X-Achse definiert, wobei die X-Achse durch die längs verlaufende Mittellinie des Werkstückes bestimmt ist, wenn die rechtsseitige und die linksseitige Formwalze zum Mittelpunkt der Klemmwalzen ausgerichtet sind.
Wie oben erwähnt, erzeugt die Codierscheibe 77 der Klemmwalze ein Geschwindigkeitssignal. Das Geschwindigkeitssignal wird dem digitalen Geschwindigkeitsmultiplikator 71 geliefert, der dem Durchmesser der Klemmwalzen entsprechend eingestellt ist. Vorzugsweise liegt der Multiplikationsfaktor in Abhängigkeit von dem spezifischen Durchmesser der glemmwfalsen zwischen 0,0001 und 0,9999. Der digitale Geschwindigkeitsmultiplikator ist vorzugsweise so eingestellt, daß er einen Impuls pro 0,0025 cm (0,001 inch) des Weges des TJerkstückes abgibt. Diese Sinstellung ist durch die folgende Gleichung bestimmt: C = 1000 D/R, wobei C den Eich- oder Multiplikationsfaktor, D den Durchmesser der der Codierscheibe zugehörigen ElenmnYalze in cm oder Inch und R die Impulsgeschwindigkeit der Codierscheibe der #eiinm#ialze in Impulsen pro Sekunde bezeichnen. Wenn die Codierscheibe somit beispielateise 36 000 Impulse pro Umdrehung erzeugt und der Durchmesser der Klemmwalze 26,7 cm (10,5 inch) beträgt, ist der digitale Geschwindigkeitsmultiplikator so eingestellt, daß er mit einem Faktor 0,9163 multipliziert, wobei angenommen wird, daß die marginale Drehzahl der Elemmsalsen 10 Umdrehungen pro Minute beträgt.
Das Ausgangssignal. des digitalen Geschwindigkeitsmultiplikators liegt am Positionsindikator, der einen Akkumulator zum Aufsummieren der Zahl der erzeugten Impulse und eine Anzeigeeinrichtung aufweist, um den aufaddierten Gesamtwert anzuzeigen. Das Ausgangssignal des digitalen Geschwindigkeitsmultiplikators liegt ebenfalls am Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikator 73.
Der Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikator empfängt auch ein Vorschubgeschwindigkeitssignal, das von der Steuersignalquelle 51 erzeugt wird. Dieses Vorschubgeschwindigkeitssignal ist effektiv ein Begrenzungssignal, das durch die Parameter der zu steuernden numerisch gesteuerten Formgebungsmaschine bestimmt ist. Eine derartige Maschine weist bestimmte Grenzwerte für die Geschllindigkeit auf, mit der seine Formwalzen längs jeder Bewegungsachse bewegt werden können. In Jfbhängigkeit von der gewünschten Formgebung legt daher eine Achse den Grenzwert für alle Bewegungsachsen fest. Das Vorschubgeschwindigkeitssignal bildet ein Eingangssignal, das die Bewegung der Formwalze längs der Bewegungsachse auf diesen Maximalwert beschränkt.
Der Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikator verringert somit das Ausgangssignal des digitalen Geschwindigkeitsmultiplikators auf einen solchen Wert, daß es über die Achsenteiler dazu verwandt werden kann, die rechtsseitige und die linksseitige Formwalze entlang ihrer verschiedenen Bewegungsachsen so zu bewegen, daß alle Walzen die gewünschte Lage auf den verschiedenen Achsen gleichzeitig und möglichst schnell erreichen, was im allgemeinen durch den Gesch##iindigkeitsgren##ert einer Achse gesteuert wird, die durch die gewünschte spezielle Form des Werkstückes bestimmt ist. Vorzugaleise multipliziert der Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikator das Ausgangssignal des digitalen Geschwindigkeitsmultiplikators mit einem Faktor, der im Bereich zwischen 0,001 und 0,999 liegt.
Das Ausgangssignal des Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikators liegt an den Achsenteilern 75, wo es entweder mit Hilfe einer geeigneten Kette von digitalen Multiplikatoren oder durch mehrere getrennte Teiler aufgeteilt wird. In beiden Fällen können die Teiler je nach Wunsch voreingestellt sein oder über die Steuersignalquelle gesteuert werden. Die Achsenteiler 75 teilen das digitale Ausgangssignal des Vorschubgeschwindigkeitsmultiplikators in Stufen auf, die zum Steuern der Geschwindigkeit der Bewegung der Formwalze längs jeder gesteuerten Achse geeignet sind.
Die Achsenverstellgeschwindigiceitssignale liegen, wie es in Figur 2 dargestellt ist und oben erwähnt wurde, an einer Befehlseinrichtung für die Achsenlage, die vorzugaJeise aus mehreren Schaltungen der in Form eines Blockschaltbildes in Figur 4 dargestellten Art besteht.
Es ist nun ersichtlich, daß die Steuerung für die Achsenverstellgeschwindigkeit Geschwindigkeitssteuersignale liefert, die die Geschwindigkeit der Bewegung der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalze längs ihrer verschiedenen Bewegungsachsen derart steuert, daß eine koordinierte Bewegung erzielt wird;##odurch die gewünschten Lagen der Walzen gleichzeitig erreicht werden, ohne daß ein Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten auftritt, an dem die beiden Lagen erreicht werden Figur 4 zeigt in einem Blockschaltbild eine Befehlssehaltung für die Achsenlage, die bei der Steuerung verwandt werden kann, die in Figur 2 dargestellt ist. Es ist hervorzuheben, daß die Befehlsschaltung für die Achsenlage der in Figur 4 dargestellten Art für jede zu steuernde Achse erforderlich ist, wohingegen nur eine einzige Steuerung für die Achsenverstellgeschwindigkeit der in Figur 3 dargestellten Art benötigt wird. Lediglich zum Zweck der näheren Erläuterung ist die dargestellte Befehlsschaitung für die Achsenlage so ausgelegt, daß sie die Bewegung längs der Y-Achse, die im folgenden definiert wird, steuern kann.
Die in Figur 4 dargestellte lagebefehlsschaltung 67 umfaßt einen Befehlsspeicher 81, einen Komparator 83, ein UNI>-Glied 85, einen lagespeicher 87 und einen Digitalanalogalandler 89. Das Ausgangssignal des Achsenteilers 75 für die Verstellgesch##jindigkeit der Y-Achse liegt an einem Eingang des UND-Gliedes 85. Zusätzlich liegt das Steuersignal für die Y-Achsenlage, das von der Steuersignalquelle 51 erzeugt wird, am Befehlsspeicher 81. Im einzelnen werden Steuersignalblöcke der Reihe nach durch die Steuersignalquelle auf einer intermittierenden Basis unter Verwendung bekannter digitaler Datenverarbeitungseinrichtungen erzeugt. Die in diesen Steuersignalblöcken enthaltenen Daten werden zunächst in einen nicht dargestellten geeigneten Pufferspeicher eingegeben.
Wenn die in jedem Steuer gnalblock enthaltene Information benötigt wird, werden die Daten vom Pufferspeicher auf den Befehlsspeicher übertragen, wofür ein der Deutlichkeit halber nicht dargestelltes Zeitsteuerungssystem verwandt wird. Die im Befehlsspeicher enthaltenen Daten stellen einen Befehl für die Lage auf der Y-Achse dar.
Der Komperator vergleicht jeden neuen im Speicher gespeicherten Befehl für die lage auf der Y-Achse mit der tatsächlichen Lage auf der Y-Achse, wie sie im Iagespeicher 87 gespeichert ist. Wenn die befohlene Lage und die tatsächliche Lage nicht übereinstimmen, erzeugt der Komperator zwei Signale. Das eine Signal ist ein Auf/Ab-Steuersignal, das an den Lagespeicher gelegt wird, um die Richtung anzugeben, in der die Lage der Formwalze längs der Y-Achse zu ändern ist, d.h. anzugeben, ob die Lage bezüglich des Lagespeichers in Aufwärtsrichtung oder in Abwärtsrichtung zu ändern ist. Es ist hervorzuheben, daß der Lagespeicher ein vorprogrammierter Speicher ist, in dem jeder programmierte Speicherplatz eine Lage auf der Y-Achse bezeichnet.
Der Bagespeicher kann beispielsweise ein Festkb.rper##Festwertspeicher (ROM) sein.
Das zweite Ausgangssignal des Komperators ist ein Gleich/Ungleichsignal, das am zweiten Eingang des UND-Gliedes 85 liegt. T.!enn der Komparator feststellt, daß der Iagebefehl und die Lagesignale ungleich sind, gibt dieses Ausgangssignal das UND-Glied 85 frei. Die Feststellung, daß beide Werte gleich sind, sperrt das UNI>-Glied. Im freigegebenen Zustand läßt das UND-Glied das Verstellgescii#jindigkeitssignal für die Y-Achse, das eine Impulskette ist, durch. Diese Impulskette bewirkt, daß sich der Lagespeicher nauf"- oder "ab"-bewegt, was durch das Auf/Ab-Steuersignal geleitet wird. Das heißt, daß der Tagespeicher mit der Impulsrate des Verstellgeschwindigkeitssignals für die Y-Achse und in eine Richtung, die durch das Ergebnis des Vergleiches bestimmt ist, abgesucht wird. Wenn der lagespeicher abgesucht ist, gibt er eine Reihe von digitalen Befehlen für die Y-Achse aus. Diese digitalen Befehle werden vom Digitalanalogwandler 89 empfangen und in analoge Befehle für die Y-Achse umgewandelt. Die analogen Befehle für die Y-Achse werden einer Achsenlagesteuerung 69 der in Figur 5 dargestellten und im folgenden beschriebenen Art geliefert.
Aus der Darstellung in Figur 4 und den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß der Komperator so lange ein den Gleichzustand angebendes Ausgangs signal und kein #uf/Ab-Steuersignal erzeugt, wie sich die zugehörige Formwalze an der richtigen Stelle entlang der zugeordneten Achse befindet. Somit wird das UND -Glied 85 nicht freigegeben. Wenn die Lage der Formwalze längs der zugehörigen Achse verändert werden soll, wird ein den ungleichen Zustand bezeichnendes Ausgangssignal erzeugt, das das UND-Glied 85 freigibt. lrenn die neue Lage oberhalb der vorliegenden Lage liegt, wird ein Steuersignal für die Aufwärtsbewegung an den lagespeieher 87 gelegt. Wenn andererseits die neue lage unterhalb der vorliegenden Lage liegt, wird ein Steuersignal für die Abwärtsbewegung an den Lagespeicher 89 gelegt. Da das UND-Glied 85 freigegeben ist, werden die Impulse für die Verstellgeschwindigkeit auf der Y-Achse auch dem Lagespeicher 87 geliefert. Entsprechend der Impulsrate des Verstellgeschwindigkeitssignals für die Y-Achse erzeugt der Lagespeicher digitale Befehle für die Y-Achse. Die digitalen Befehle erzeugen ihrerseits analoge Befehle für die Y-Achse, die eine Bewegung der zugehörigen Formwalze längs der entsprechenden Achse bewirken können. Vor einer solchen Bewegung werden die analogen Befehle für die Y-Achse jedoch in der im folgenden beschriebenen Weise verankert, falls es erforderlich ist.
Figur 5 zeigt in einem Blockschaltbild eine Achsenlagesteuerung, die für die in Figur 2 dargestellte Steuerung verwandt werden kann. Wie bei der Befehlseinrichtung 67 für die Achsenlage, ist für jede zu steuernde Achse eine Achsenlagesteuerung 69 erfor-Bereich. Die in Figur 5 dargestellte Achsenlagesteuerung 69 umfaßt einen ersten Multiplikator 91, einen zweiten BIultiplikator 93, einen Integrator 95, einen Normierungsverstärker 97, eine Adaptivkorrektursteuerung 99, einen Hilfsverstärker 101, ein Potentiometer 103 und einen Pufferverstärker 105. In Figur 5 sind außerdem ein Servoventil 107, ein Achsenstellglied 109 und ein Beseverstärker 111 dargestellt.
Das analoge Befehlssignal für die Y-Achse liegt an einem Eingang des ersten Multiplikators 91. Ein Verhältnissteuersignal für die Y-Achse liegt am zweiten Eingang des Multiplikators 91.
Das Verhältnissteuersignal wird durch die Steuersignalquelle 51 erzeugt. Das Verhältnissteuersignal erhöht den Ubertragungsfaktor in der Achsenschleife, d.h. in der dargestellten Schaltung der Y-Aohsenschleife um einen innerhalb eines bestimmten Bereiches, beispielsweise zwischen 1 und 3, unbegrenzt veränderlichen Faktor. Das Verhältnissteuersignal liefert eine grobe Steuerung für das Zurückfedern, indem es eine Überbiegung des I«rerkstickes verursacht. Das heißt im einzelnen, daß der analoge Achsenbefehl eine gewünschte Form repräsentiert. Die meisten T[erkstucke federn jedoch bei der Verformung in einem gewissen Maße nach dem Verlassen der letzten Formwalze zurück. Die Stärke des Zurückfederns kann innerhalb eines breiten Bereiches in Wbhängigkeit von der Art des Materials und dem Radius der Form längs der zu steuernden Achse vorhergasagt werden. Das Verhältnissteuersignal ist ein-Multiplikationswert, der das Zurii.ckfedern innerhalb des vorhersagbaren Bereiches kompensiert. Die Feinkompensation des Zurückfederns liefert der Adaptivsteuerungsteil der Achsenlagesteuerung auf die im folgenden beschriebenen Weise. Das Ausgangssignal des ersten Multiplikators 91 ist mit W bezeichnet und liegt an einem Eingang des zweiten Multiplikators 93.
Das Adaptivsteuersignal bezüglich der gesteuerten Achse (Y) liegt am Eingang des Integrators 95. Der Integrationsschritt des Integrators ist veränderbar, so daß eine Beeinflussung des Systems durch aufgenommene, von äußeren Quellen erzeugte Formänderungen ausgeschlossen ist, wodurch die Stabilität des Systems verbessert wird. Der Integrator erreicht das dadurch, daß er die abgetasteten Formwerte über wählbare Abschnitte des Werkstückes mittelt und nicht momentan ausgelesene Werte liefert, die alle kleineren Unstimmigkeiten im Werkstück wiedergeben.
Das Ausgangssignal des Integrators 95 wird durch den Normierungsverstärker 97 verstärkt und einem Eingang der Adaptivkorrektursteuerung 99 geliefert. Dieses Eingangssignal ist mit q1 bezeichnet. Die Adaptivkorrekturschaltung empfängt ein zweites Eingangssignal, das mit q0 bezeichnet ist. q0 ist ein Signal eines Formvergleichswertes, das von der Steuersignalquelle 51 erzeugt wird. Dieses Signal wird aus der gewünschten Geometrie des WerkstUtckes berechnet und gibt das zur Zeit erwartete Ausgangssignal des Meßfühlers an einem bestimmten Punkt an. Die Adaptivkorrektursteuerung berechnet ein mit k bezeichnetes Ausgangssignal nach dem folgenden Algorithmus: wobei qO und q1die bereits genannten Werte bezeichnen und ko den Anfangskorrekturfaktor oder den vorhergehenden Korrekturfaktor bezeichnet. Somit enthält die Adaptivkorrektursteuerung 99 einen Speicher, der ein Signal eines Korrekturfaktors speichert und kontinuierlich erzeugt, das immer dann geändert wird, wenn sich rechnerisch eine Änderung des Korrekturfaktors ergibt.
Ersichtlich werden die Formvergleichswerte q0, die von der Steuersignalquelle 51 geliefert werden, um einen Betrag verschoben, der gleich der Transportverzögerung in der Anlage, d.h. gleich der Zeit ist, die erforderlich ist, damit das Formteil den Formmeßfühler 61 erreicht. Somit erscheint der Bormvergleichn1ert q0 zu dem Zeitpunkt in der Leistung, zu dem der entsprechende Abschnitt des Werkstückes den Meßfühler erreicht und abgetastet wird.
da Anfang berechnet die Adaptivkorrektursteuerung das qo:q1-Verhältnis.Wenn kein frühere Korrekturfaktor im Speicher gespeichert ist, wird das Verhältnis qo q1 als Anfangskorrekturwert verwandt. Wenn ein k-Wert bereits im Speicher gespeichert ist, wird der Wert Wert ko nach dem oben genannten zu dem Algorithmus zuaddiert. Der neue Korrektur#aktor k wird als Multiplikationsfaktor auf den nächsten Block aktiver Befehle angewandt. D.h. im einzelnen, daß der zweite Xultiplikator 93 den Wert KY mit dem Wert k multipli -ziert und den mit kKY bezeichneten Ausgangsbefehl für die Y-Achse erzeugt. Ersichtlich wird der Wert KY erhöht, wenn k größer als 1 ist und erniedrigt, wenn k kleiner als 1 ist.
Die Adaptivkorrektursteuerung 99 setzt die Berechnung neuer k-Werte fort, bis der Wert qg gleich q1 ist. Wenn dieser Zustand auftritt, ist dem Werkstück die gewünschte Form gegeben. Der letzte k-Wert wird als geeigneter Faktor für den verbleibenden Teil und bei einer Speicherung für eine künftige Verwendung für nachfolgende Werkstücke beibehalten, es sei denn, daß anschließende Änderungen der gewünschten Form die Ermittlung eines neuen k-Wertes erforderlich machen.
Fig. 6 erläutert die Arbeitsweise der Adaptivkorrektursteuerung 99 in einem Dreistufenbetrieb. Auf der ersten Linie in Fig. 6 ist das Ausgangssignal des Meßfühlers längs der betreffenden Achse dargestellt. Die zweite Linie zeigt das Ausgangssignal des Integrators, d.h. den Wert q1, und auf der dritten Linie ist der Korrekturfaktor k dargestellt.
Während des ersten Zeitintervalls A T, von To bis T1, hat, was das Ausgangssignal des zugehörigen Meßfühlers anbetrifft, der verformte Teil des Werkstückes den Meßfühler noch nicht erreicht. Daher erscheint kein Ausgangssignal des Meßfühlers.
Während dieser Zeitspanne ist q1 ebenfalls gleich Null.
Zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 erreicht ein verformter Bereich des Werkstückes des Meßfühler und erzeugt der Integrator ein linear ansteigendes Ausgangssignal, das der Uberbiegung des Werkstückes entspricht, und wird weiterhin ein erster Korrekturfaktor berechnet. Zum Zeitpunkt T2 wird dem zweiten Multiplikator 93 ein Korrekturfaktor k geliefert, der eine leichte Unterbiegung verursacht. Zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 wird weiterhin eine Uberbiegung des Werkstückes ermittelt, so daß keine Änderung im k-Wert auftritt. Zum Zeitpunkt T3 erreicht das Werkstück mit einer Unterbiegung den Meßfühler, so daß zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 diese neue Entwicklung integriert und ein neuer k-Wert zur Korrektur in die entgegengesetzte Richtung ermittelt wird. Zum Zeitpunkt T4 wird der neue k-Wert dem Multiplikator 93 geliefert. Diese neuer k-Wert ist jedoch etwas unzureichend. Zwischen den Zeitpunkten T5 und T6 wird ein neuer k-Wert berechnet und angewandt.
Zum Zeitpunkt T7 ist qo = q1 und wird die Erzeugung des zuletzt berechneten k-Wertes fortgesetzt, es sei denn, daß anschließende Änderungen der Form oder des Materials zum Auftreten einer Unterbiegung oder Uberbiegung führen, dieser Zustand auftritt, wird der Betriebszyklus wiederholt und ein neuer k-Wert berechnet.
Obwohl es in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ist in der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ein Begrenzer für die Adaptivsteuerung enthalten, um zu verhindern, daß ungewöhnlich große, äußere Signaländerungen zur Berechnung eines fehlerhaften k-Wertes führen. Der Begrenzer ist in Reihe zum Integrator geschaltet und so eingestellt, daß er das Neßfühlersignal auf einen bestimmten Pegel begrenzt.
Auf diese Weise werden alle Signalspitzen ignoriert, die durch vereinzelt auftretende große Fehler in der Form hervorgerufen werden.
Das Ausgangssignal des zweiten Multiplikators kKY liegt an einem Eingang einer Summierungsverbindung 100. Der Ausgang der Summierungsverbindung 100 steht mit dem Eingang eines Servoverstärkers 101 in Verbindung. Das Ausgangssignal des Servoverstärkers 101 wird dem Servoventil 107 geliefert. Das Servorventil 107 betätigt ein hydraulisches Achsenstellglied 109. Das hydraulische Achsenstellglied 109 bewirkt seinerseits die Bewegung längs der Y-Achse. Zusätzlich steuert das hydraulische Achsenstellglied 109 die Lage des Abgriffs des Potentiometers 103.
Somit wirkt das Potentiometer als Anzeigeeinrichtung für die Achsenlage.
Das Ausgangssignal des Potentiometers, das der Lage des Achsenstellgliedes entspricht, die ihrerseits mit der Lage der zugehörigen Formwalze auf der Y-Achse in Beziehung steht, wird einem Eingang eines Pufferverstärkers 105 geliefert. Der Ausgang des Pufferverstärkers 105 steht mit dem zweiten Eingang der Summierungsverbindung 100 und mit dem Eingang des Verstärkers 111 in Verbindung. Das Ausgangssignal des Verstärkers 111 ist ein die Lage der Formwalze auslesendes Signal, das einer geeigneten, nicht dargestellten Anzeigevorrichtung für die Lage der Formwalze geliefert wird.
Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 5 dargestellte Achsenlagesteuerung eine Servosteuerung mit geschlossenem Wirkungskreis darstellt. Die Summierungsverbindung 100 vergleicht das kKY-Signal mit dem Ausgangssignal des Potentiometers, das die tatsächliche Lage der Formwalze auf der zu steuernden Achse,in diesem Fall der Y-Achse, repräsentiert. Der korrigierte analoge Befehl kKY für die Y-achse kann beispielsweise von 0 bis +10 V variieren, und das Potentiometerausgangssignal kann von 0 bis -10V variieren.
Wenn diese Signale im absoluten Wert nicht gleich sind, wird ein Fehlersignal erzeugt, das gleich dem Unterschied zwischen diesen beiden Spannungen ist. Das Vorzeichen des Fehlersignals gibt die Richtung an, in der das Achsenstellglied sich bewegen muß, um das Fehlersignal zum Verschwinden zu bringen.
Der Servoverstärker 101 empfängt das Fehlersignal und liefert einen dem Fehler proportionalen Strom. Dieser Strom wird auf den Motor mit konstantem Drehmoment des Servorventils übertragen, wodurch dessen Tauchspule der Höhe des Stromes und seiner Polarität entsprechend versiien wird, wie es allgemein bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen bekannt ist. Wenn das Servoventil seine Position ändert, bewirkt das hydraulische Fluid eine Bewegung des Achsenstellgliedes. Das Potentiometer kontrolliert die Lage der Formwalze auf der Y-Achse, wenn diese durch das Achsenstellglied verändert wird. Das Potentiometersignal wird fortlaufend zur Summierungsverbindung rückgekoppelt, wo es mit dem korrigierten analogen Befehl für die Y-Achse kKY verglichen wird. Wenn die Formwalze die gewünschte Lage auf der gesteuerten Y-Achse erreicht, fällt das Fehlersignal auf Null und wird die Stärke des dem Motor des Servoventils gelieferten Stromes kleiner, wodurch eine Verschiebung der Ventilspule zu ihrer mittleren geschlossenen Lage verursacht wird. Wenn die abgetastete Achsenlage gleich der gewünschten Lage wird, sind die Eingangsspannungen an der Summierungsverbindung gleich groß, jedoch im Vorzeichen entgegengesetzt. Daher ist das Ausgangssignal der Summierungsverbindung 100=Null.Da dieses Ausgangssignal gleich Null ist, wird auch das Servoventil auf Null gestellt und die Achsenbewegung angehalten. Die Servoschleife hält die Formwalze in ihrer Lage auf der Achse, bis ein neuer Block von Lagesteuersignalen eine Lageänderung befiehlt. Die Beibehaltung der Lage der Formwalze auf ihrer Achse erfolgt vorzugsweise dadurch, daß dem Stellglied geringe Fluidmengen zugeteilt werden, die zum Kompensieren von auftretenden Leckverlusten und anderen mechanischen Abweichungen erforderlich sind.
Im Obigen wurde eine elektronische Steuerung zum Steuern der Bewegung der Formwalzen einer Welzformmaschine längs verschiedener Achsen beschrieben. Fig. 7 zeigt schematisch die verschiedenen Achsen, die - falls erforderlich -gesteuert werden können. Natürlich werden unter gewissen Umständen statt der dargestellten acht Achsen nur eine oder zwei dieser Achsen gesteuert.
Wie bereits oben erwähnt, ist die X-Achse die Hauptvergleichsachse und als Achse definiert, die längs der Mittellinie des Werkstückes verläuft, wenn die rechtsseitige und die linksseitige Formwalze mit den Klemmwalzen ausgerichtet sind. Zusätzlich zu dieser Achse sind in Fig. 7 vier Bewegungsachsen für jede der Formwalzen dargestellt. Diese acht Achsen sind wie folgt definiert: Linksseitige Formwalze: Y-Achse: vertikale Bewegung der linksseitigen Formwalze entlang einer Linie, die entweder parallel zur vertikalen Mittellinie zwischen den Formwalzen oder schräg dazu verläuft (diese Achse ist schräg verlaufend dargestellt).
Z-Achse: seitliche Bewegung der linksseitigen Formwalze in Hinblick auf die Klemmwalzen.
a-Achse: Drehung der linksseitigen Formwalze um die Mittellinie des Werkstückes.
b-Achse: Drehung der linksseitigen Formwalze um die Y-Achse oder um eine senkrecht zur X-Achse verlaufende vertikale Achse. (Die Achse ist als Drehung um die Y-Achse dargestellt) Rechtsseitige Formwalze: V-Achse: vertikale Bewegung der rechtsseitigen Formwalze entlang einer Linie, die entweder parallel zur vertikalen Mittellinie der Klemmwalzen oder schräg dazu verläuft (die dargestellte Achse verläuft schräg).
W-Achse: seitliche Bewegung der rechtsseitigen Formwalze in Hinblick auf die Klemmwalzen.
d-Achse: Drehung der rechtsseitigen Formwalze um die Mitzellinie des Werkstückes.
e-Achse: Drehung der rechtsseitigen Formwalze um die V-Achse oder um eine senkrecht zur X-Achse verlaufende vertikale Achse (die Achse ist als Drehung um die V-Achse dargestellt).
Ersichtlich wird bei der forgeschrittensten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mechanische Energie zum Steuern der Bewegung der Formwalzen um jede der oben beschriebenen Achsen verwandt. Die mechanische Energie kann durch hydraulische Stellglieder der oben beschriebenen und schematisch in Fig. 5 dargestellten Art oder durch elektrische Schrittmotoren oder andere geeignete Vorrichtungen geliefert werden. In allen Fällen stehen die Energiequellen unter einer Steuerung mit geschlossenem Wirkungskreis, um eine genaue Anordnung der Formwalzen auf den zugeordneten Achsen sicherzustellen.
In Abhängigkeit von der Größe, der Form und der erforderlichen Genauigkeit des zu formenden Werkstückes ist es möglich, eine oder mehrere der Bewegungsachsen einer oder mehrerer Formwalzen auszuschließen. In manchen Fällen, z.B.
dann, wenn die zu formenden Werkstücke eine ausreichende Dicke aufweisen, daß sie während des Walzbetriebes eine Art Rollbewegung um die b- und e-Achsen auf die Lage der geringsten Energie voU9ühre#,ist es wünschenswert, die Bewegung um die b- und e-Achsen ohne Kraftantrieb zu lassen. Die nicht kraftbetriebene Bewegung um die b- und e-Achsen wird durch die Verwendung von Einrichtungen mit geringer Reibung, beispielsweise von Druck oder Luftlagern an geeigneten Zwischenflächen verstärkt. Vorzugsweise sind somit bei einer praktischen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derartige Einrichtungen vorgesehen.
Die Bewegung längs der linear verlaufenden Achsen Y,Z,V und W der linksseitigen und rechtsseitigen Formwalzen erfolgt vorzugsweise unter Verwendung herkömmlicher Führungseinrichtungen und Führungsleisten. Im Gegensatz dazu ist für jedes Paar von Drehachsen a und b, d und e eine Einrichtung erforderlich, die eine Bewegung mit zwei Freiheitsgraden um einen gemeinsamen Punkt ermöglicht. Eine geeignete Vorrichtung, die die Bewegung sowohl der rechtsseitigen als auch der linksseitigen Formwalze längs aller dargestellten Achsen ermöglicht, ist in den Fig. 9 bis 10 dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Vorher ist Jedoch zu erwähnen, daß die Drehachsen jeder Formwalze in einer Ebene liegen müssen, die durch die längsverlaufende Mittellinie des Werkstückes senkrecht zu einer horizontalen Bezugsebene verläuft, die die Mittellinien der unteren Klemmwalze und der Wellen der Formwalzen enthält, wenn die Walzen ausgerichtet sind. Zur Erleichterung der Programmierung der Steuerung sollte der Schnittpunkt zweier Achsen mit der normalen Lage des Flächenmittelpunktes des Werkstückes zusammenfallen, wie es in Fig. 8 dargestellt ist und im folgenden beschrieben wird.
In Fig. 8 ist schematisch ein Joch 121 dargestellt. Zwischen den Schenkeln des Joches 121 befindet sich eine Welle 123.
An der Welle 123 ist eine Formwalze 125 drehbar angebracht. Die Welle 123 kann andererseits auch drehbar im Joch 121 befestigt sein. In Fig. 8 ist zusätzlich ein zu formendes Werkstück 127 dargestellt. Das spezielle dargestellte Werkstück hat ein umgekehrtes, mit Flanschen versehenes Hutprofil. Der Flächenmittelpunkt oder Schwerpunkt 129 eines Werkstückes mit einem derartigen Profil befindet sich zwischen den Seitenteilen des U-förmigen mittleren Abschnitts. Die b- oder e-Achse ist um die Symmetrieachse Y oder V gebildet, die durch die Formwalze 125 verläuft, und die a- oder d-Achse fällt mit dem Mittelpunkt des Werkstückes zusammen. Die gewünschte Bewegung längs der a- oder d-Achse wird dadurch erhalten, daß die Außenfläche 131 des Querteiles des Joches 121 halbkugelförmig ausgebildet ist und - wie es in Fig. 9 dargestellt ist - in einer Konstruktion gehalten ist, die eine Bewegung um den Mittelpunkt des Werkstückes an einer Stelle erlaubt, an der, je nachdem, die Y- oder V-Achse schneidet.
Fig. 9 zeigt eine bildliche Darstellung des Joches 121 mit seiner halbkugelförmigen Außenfläche 131, das sich in einer Konstruktion befindet, die die Bewegung um den Mittelpunkt des Werkstückes an einer Stelle erlaubt, an der die V-oder Y-Achse schneidet. Im Mittelpunkt der halbkugelförmigen Fläche 131 befindet sich ein Drehzapfen 133, der radial nach außen vorsteht. Die Kugelfläche ist am Drehzapfen 133 drehbar angebracht, wodurch das Joch 121 um die V-oder Y-Achse, d.h. in der durch die d- oder e-Achse definierten Bewegungsbahn drehbar ist.
Auf beiden Seiten des Drehzapfens ist eine Achse 135 vorgesehen, die vom Drehzapfen senkrecht nach außen verläuft und zwei Kurvenrollen 197 an ihren äußeren Enden trägt.
Der Drehzapfen 133 und die Kurvenrollen 137 sind in einer Ausnehmung 139 angeordnet, die in einem Block 141 ausgebildet ist, der längs der W- oder Z-Achse bewegbar ist.
Der Block 141 ist seinerseits zwischen zwei Armen 143 gehalten, die längs der V- oder Y-Achse bewegbar sind. Aus der folgenden Beschreibung der Fig. 10 bis 12 wird sich ergeben, daß der Block 141 und die Arme 143 lediglich Grobdarstellungen des Mechanismus zum Bewegen der zugehörigen Walze längs der beschriebenen Achsen darstellen.
Die Ausnehmung 139 im Block 141 wird von zwei nach oben vorragenden Schenkeln 145 begrenzt. In der Nähe der oberen Enden der Innenflächen der nach oben stehenden Schenkel 145 befinden sich halbkugelförmige Halteglieder 147. Die Oberflächen der halbkugelförmigen Halteglieder 147 weisen einen Krümmungsradius auf, der gleich dem Krümmungsradius der halbkugelförmigen Oberfläche 131 des Joches 121 ist, und stehen mit dieser in Eingriff. Unmittelbar neben den halbkugelförmigen Haltegliedern 147 sind gekrümmte Führungen 149 vorgesehen. Die Kurvenrollen folgen den gekrümmten Führungen oder laufen auf den gekrummten Führungen, die einen Krümmungsradius aufweisen, der gleich dem Krirmmungsradius der halbkugelförmigen Oberfläche 131 zuzüglich des Abstandes ist, der die gekrümmten Führungen von den halbkugelförmigen Oberflächen der halbkugelförmigen Halteglieder 147 trennt. Wenn somit die Kurvenrollen der Krümmung der gekrümmten Führungen 149 folgen, bewirken sie eine Bewegung des Joches 121 um ihre kugelförmige Oberfläche entlang der Drehachsen a oder d. Auf diese Weise ermöglicht der in Fig. 9 dargestellte Mechanismus eine Bewegung längs der beiden entweder der rechtsseitigen oder der linksseitigen Formwalze zugeordneten Drehachsen. Bei manchen Formgebungen ist eine Bewegung längs der b- oder e-Achsen nicht erwünscht. Dazu kann eine Anschlagplatte 151 am Joch 121 angebracht sein, die mit der Außenfläche eines der Schenkel 145 wechselwirkt. Die Anschlagplatte 151 verhindert eine Drehung des Joches um den Drehzapfen 133.
In den Fig. 10 bis 12 ist mehr im einzelnen eine kraftbetriebene Einrichtung dargestellt, die zur Bewegung der linksseitigen Formwalze um die Y-, Z- und a-Achse geeignet ist. Obwohl die Bewegung längs der b-Achse nicht kraftbet#rieben ist, d.h. bezüglich dieser Achse eine freie Bewegung möglich ist, kann natürlich ein geeigneter Kraftantrieb zusätzlich vorgesehen sein, falls es erwünscht ist.
Es ist weiterhin ersichtlich, daß eine ähnliche Einrichtung zur Steuerung der Bewegung der rechtsseitigen Formwalze verwandt werden kann.
In den Fig. 10 und 11 ist eine Halteplatte 153 dargestellt.
An der Halteplatte 153 sind zwei L-förmige Halteglieder 155 angebracht, die längs Achsen verlaufen, die parallel zur Y-Achse liegen. Die L-förmigen Halteglieder sind so angebracht, daß sie zusammen mit der Halteplatte 153 zwei einander gegenüberliegende Rinnen begrenzen. Ein Halteblock 157 für die Y-Achse befindet sich zwischen den L-förmigen Haltegliedern und weist äußere Vorsprünge auf, die in den Rinnen liegen, die durch diese Halteglieder begrenzt werden. Ein erstes hydraulisches Stellglied 159 befinder sich ebenfalls zwischen den L-förmigen Haltegliedern 155,im allgemeinen längs einer Achse, die parallel zur Y-Achse verläuft oder mit dieser Achse zusammenfällt.
Das erste hydraulische Stellglied ist an der Halteplatte 153 mit Hilfe von Bolzen 161 befestigt. Das äußere Ende der Stange 163 des ersten hydraulischen Stellgliedes 153 ist am Halteblock 157 für die Y-Achse angebracht.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, daß das erste hydraulische Stellglied 159 den Halteblock 157 für die Y-Achse in beide Richtungen längs einer Achse bewegen kann, die parallel zur Y-Achse verläuft oder damit zusammen fällt. Wie es aus der folgenden Beschreibung hervorgehen wird, wird durch diese Bewegung die linksseitige Formwalze längs der Y-Achse bewegt, da sie immer definiert auf dieser Achse liegt. Die seitliche Ausrichtung des Halteblockes für die Y-Achse erfolgt mit Hilfe der äußeren Vorsprünge der Halteblöcke 157 für die Y-Achse und mit Hilfe der zugeordneten Rinnen.
Der Halteblock 157 für die Y-Achse weist eine in etwa ebene Oberfläche 165 auf, die in einer Ebene senkrecht zur Y-Achse liegt. An beiden Seiten der ebenen Oberfläche 165 und in parallelen Ebenen, die parallel zu der Y-Achse verlaufen, stehen Führungsarme 167 nach oben vor. Die Führungsarme arbeiten mit den Führungsbahnen 171 zusammen, die im Halteblock 173 für die Z-Achse ausgebildet sind. Der Halteblock 173 für die Z-Achse weist eine im allgemeinen ebene Oberflache 175 auf, die durch ein Abstandsglied 176 im Abstand von der im allgemeinen ebenen Oberfläche 165 des Halteblocks 157 für die Y-Achse gehalten ist. Die Anordnung der Fuhrungsarme 167 und der ebenen Oberflächen ist derart, daß der Halteblock 173 für die Z-Achse im rechten Winkel zur Y-Achse, d.h. in den Ebenen bewegbar ist, die durch die ebenen Oberflächen definiert sind. Somit ist der Halteblock für die Z-Achse längs einer Achse bewegbar, die parallel zur Z-Achse verläuft oder mit dieser Achse zusammenfällt.
An der im allgemeinen ebenen Oberfläche 165 des Halteblockes für die Y-Achse ist mit Hilfe von Bolzen 178 ein zweites hydraulisches Stellglied 177 befestigt. Die Stange des zweiten hydraulischen Stellgliedes 177 ist mit ihrem äußeren Ende al Halteblock 173 für die Z-Achse befestigt und längs einer zur Z-Achse parallel verlaufenden Achse bewegbar. Wenn somit das zweite hydraulische Stellglied 177 betätig wird, bewegt es den Halteblock 173 für die Z-Achse im rechten Winkel zum Halteblock 157 für die Y-Achse und längs einer Achse, die parallel zur Z-Achse verläuft oder ait dieser Achse zusamsenfäLlt.
Das obere Ende des Halteblocks 173 für die Z-Achse ist im Querschnitt, d.h. in einer Ebene, die senkrecht zur Z-achse verläuft, etwa U-förmig ausgebildet und enthält somit eine Aussparung 179, wie es am besten in Fig. 12 dargestellt ist. Ein Drehzapfen 181, der an einem Joch 183 befestigt ist, an dem die linksseitige Formwalze 59 drehbar angebracht ist, liegt in der Aussparung 179. Das Joch 183 weist eine kugelförmige untere Außenfläche 185 auf.
Die Stirnflächen der Seitenwände 186, die die Aussparung 179 begrenzen, sind kugelförmig ausgebildet und stehen mit der kugelförmigen unteren Außenfläche 185 des Joches in Eingriff. In den Seitenwänden 186, die die Aussparung 179 begrenzen, sind zusätzlich einander gegenüberliegende, gekrUmmte Ftihrungsbahnen 187 ausgebildet. Wie bei Fig. 9 weisen die gekrümmten Führungsbahnen einen Krümmungsradius auf, der gleich dem Krtimmungsradius der kugelförmigen Außenfläche 185 des Joches 183 zuzüglich des Abstandes ist, durch den die gekrümmten Führungsbahnen von dieser Oberfläche getrennt sind. An dem Drehzapfen 181 ist eine im rechten Winkel dazu angeordnete Achse 189 befestigt, die Kurvenrollen 191 an beiden Enden trägt. Die Kurvenrollen liegen in den gekrümmten Führungsbahnen 187. Das Joch 183 ist somit ebenfalls, wie das Joch 121, das in Fig. 9 dargestellt ist und oben beschrieben wurde, um zwei Achsen drehbar. Die Art der Bewegung ist die gleiche. Im folgenden wird die kraftbetriebene Drehung um die a-Achse beschrieben.
Die kraftbetriebene Bewegung um die a-Achse wird von einem dritten hydraulischen Stellglied 193 bewirkt, das an einem Flansch 195 befestigt ist, der von einer der Seitenwände 186, die die Aussparung 179 begrenzen, nach außen vorragt. Das äußere Ende der Stange 197 des dritten hydraulischen Stellgliedes 193 ist drehbar mit Hilfe eines Joches 194 an der Achse 199 befestigt, an der drehbar der Drehzapfen 181 angebracht ist. Die Bewegung der Stange 197 des dritten hydraulischen Stellgliedes 193 bewirkt eine Bewegung der Kurvenrollen 171 längs der gekürmmten Führungsbahnen 187. Diese Bewegung führt zu einer Drehbewegung des Joches 181 um die X-Achse. Somit wird die linksseitige Formwalze 149 längs der X-Achse bewegt. In Fig. 11 ist ebenfalls dargestellt, daß die linksseitige Formwalze an einer Achse 200 angebracht ist, die durch Lager 201 gelagert ist, die in den Schenkeln des Joches 181 angeordnet sind. Die Lager ermöglichen eine freie Drehung der linksseitigen Formwalze bezüglich des Joches 181.
Im Vorhergehenden wurde ein passender Mechanismus für die kraftbetriebene Bewegung der linksseitigen Formwalze um die Y-, Z- und a-Achsen beschrieben. Die Bewegung um die b-Achse ist nicht kraftbetrieben. Die linksseitige Formwalze ist jedoch in ihrer Bewegung längs dieser Achse frei, es sei denn, daß sie an einer solchen Bewegung durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine Halteplatte 151 (Fig. 9) gehindert wird. Wie oben erwähnt, kann ein ähnlicher Mechanismus dazu verwandt werden, eine kraftbetriebene Bewegung der rechtsseitigen Formwalze um die V-, W- und d-Achsen zu bewirken, wobei erforderlichenfalls die Bewegung um die e-Achse frei ist. Falls nötig, kann ein zusätzliches hydraulisches Stellglied oder eine andere mechanische Einrichtung vorgesehen sein, um auch längs der d- oder e-Achsen eine kraftbetriebene Bewegung zu bewirken.
Während in den Fig. 10 bis 12 hydraulische Stellglieder dargestellt sind,und derartige Stellglieder oben beschrieben wurden, können natürlich auch andere Mechanismen verwandt werden. Falls erwünscht, kann beispielsweise auch ein elektrischer Schrittmotor verwandt werden. Die in den Figuren dargestellten Einrichtungen zeigen somit lediglich ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung.
Es hat sich herausgestellt, daß einige Werkstücke sich unter den Biegekräften von den Formwalzen fortbewegen, die während einer starken Verdrehung oder bei einer Formgebung mit einer großen Krümmung am Werkstück liegen. Solch ein Lösen von den Formwalzen führt ersichtlich zu einem nicht einwandfreien Formteil, da dadurch unkontrollierbare Verformungen des Werkstückes auftreten können. Durch die Erfindung wird jedoch eine Einrichtung geliefert, die verhindern kann, daß ein derartiges Lösen auftritt. Diese Einrichtung ist in den Fig. 13 bis 15 dargestellt und hält das zu formende Werkstück unter allen Umständen mit den Formwalzen in Berührung. Aus Gründen der Klarheit ist in Fig. 13 lediglich der dazu erforderliche Mechanismus schematisch dargestellt. Natürlich können die anderen, zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden und beschriebenen Einrichtungen in Kombination mit den in den Fig. 13 bis 15 dargestellten Einrichtungen verwandt werden, die eine Trennung zwischen den Formwalzen und dem Werkstück, und somit eine Verformung des Werkstückes verhindert. Kleinere mechanische Abänderungen können notwendig sein, um den schematisch dargestellten Mechanismus an die anderen erfindungsgemäß vorgesehenen Einrichtungen anzupassen.
Die in den Fig. 13 bis 15 dargestellte Einrichtung zum Verhindern von Verzerrungen und Verformungen umfaßt zwei Stellgabeln 211, von denen Je eine der rechtsseitigen und der linksseitigen Formwalze 55 und 59 zugeordnet ist. Jede Gabel 211 enthält zwei im Abstand voneinander befindliche Arme 214. Ein Ende jeder Stellgabel steht über ein Kreuzgelenk 213 mit einer festen Halterung 215 in Verbindung. Die anderen Enden der Arme 214 der Stellgabel umfassen im wesentlichen eine Hälfte einer Laufbuchse 215 (Fig. 14), die die Achse 217 umgibt, die die zugeordnete Formwalze 55 trägt. An jeder Seite der Formwalze 55 ist eine Laufbuchse 215 vorgesehen. Eine umgekehrt U-förmige Befestigungsgabel 221 für einen Schuh umgibt die Formwalze 55 auf der den Armen der Stellgabel diagonal gegenüberliegenden Seite. Die Schenkel 219 der Befestigungsgabel 212 für den Schitweisen halbkreisförmige Ausnehmungen auf, die die andere Hälfte der Laufbuchse 215 umgeben, und stehen mit der Stellgabel 211 mit Hilfe von Bolzen 223 in Verbindung. Die Laufbuchse ist drehbar auf der Achse 217 angeordnet, an der die Formwalze 55 fest angebracht ist.
Mit Hilfe von Bolzen 229 ist ein nach innen vorragender Schuh 231 am querverlaufenden Teil der Befestigungsgabel 221 angebracht. Der Schuh 231 für einen Z-förmigen Querschnitt 233 des Werkstücks ist in Fig. 14 dargestellt. Der dargestellte Schuh ist im Querschnitt L-förmig und weist einen nach innen vorragenden Schenkel 235 auf. Eine Seite des Schenkels 235 ist coplanar mit dem Hauptabschnitt des Z-förmigen Querschnittes und drückt diesen Abschnitt gegen eine mit dem Schuh zusammenarbeitende Oberfläche der Formwalze 55. Der vordere Ende des nach innen vorragenden Schenkels 235 liegt in einem nach außen vorragenden Flansch des Z-förmigen Querschnitts,und der andere Schenkel des Schuhs 231 drückt gegen den anderen, nach außen vorragenden Flansch des Z-förmigen Querschnitts. Eine Kantenplatte 237 drückt gegen den rückwärtigen Flansch des nach außen vorragenden Flansches des Z-Querschnittes, gegen den das vordere Ende des Schenkels 235 drückt. Auf diese Weise drückt der Schuh den -Z-Querschnitt gegen die Formwalze 55, die entsprechende Oberflächen aufweist, wie es allgemein bekannt ist.
Der Querschnitt des Schuhes ist so geformt, daß er mit einem Spielraum für die Materialdicke des zu formenden Querschnittes mit dem Profil der Formwalze zusammenpaßt. Somit wird durch den Schuh 231 und die Formwalze 55 ein Zwischenraum begrenzt, durch den das Werkstück laufen muß. Dieser Zwischenraum verhindert ein Lösen des Werkstückes von der Formwalze und eine Verzerrung oder Verformung unter der Biegebelastung. Wie es am besten in Fig. 15 dargestellt ist, sind die Oberflächen der Formwalze 55 und des Schuhs 231, die mit dem Werkstück in Beruhrung stehen, in Längsrichtung zur kleinsten zu erwartenden Werkstückverformung abgerundet, so daß nur ein Teil des Schuhes mit dem Werkstück in BerUhrung steht. Es ist unbedingt erforderlich, daß sich der Schuh drehen kann, so daß er dem Berührungspunkt zwischen dem Werkstück und der Formwalze folgen kann, wenn die Formwalze zur Herstellung des Formteiles verschoben wird. Wenn diese Bedingung nicht erfUilt ist, füift eine Fehlanordnung der Berührungspunkte des Schuhes und der Walze entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer Beseitigung der Form des bereits geformten Werkstückes. Umgekehrt führt eine Fehlanordnung im Uhrzeigersinn zu einer Uberformung des Werkstückes. Diesem Erfordernis wird dadurch Genüge getan, daß die Befestigungsgabel für den Schuh und die Stellgabel für die Achse über die die Achse umgebende Laufbuchse und das Kreuzgelenk drehbar angebracht sind.
Alternativ zur Verwendung einer gelenkig angeordneten Stellgabel, die eine Befestigungsgabel für den Schuh trägt, kann auch ein programmierbares, mechanisches Stellglied verwandt werden, um die in den Fig. 13 bis 15 und oben beschriebenen Funktionen zu erfüllen.
In den meisten Fällen besteht die von der numerisch gesteuerten Maschine geforderte Formgebung nur in einer einflächigen oder einer mehrflächigen Formgebung. In einigen Fällen jedoch kann es wünschenswert sein, die Beziehung eines Teiles des zu formenden Werkstückes zu den anderen Teilen zu ändern. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, den Winkel des Schenkels eines T-förmigen Querschnittes während der Formgebung zu ändern. Eine Einrichtung, mit der dieses Ergebnis erreichbar ist, ist in Fig. 16 dargestellt.
Die in Fig. 16 dargestellte Einrichtung zum Ändern des Winkels des Schenkels eines T-förmigen Querschnittes umfaßt zwei Klemmwalzen 241 und 243. Die Klemmwalzen treffen sich längs einer Linie, die in einer Ebene liegt, die die Drehachsen der Klemmwalzen schneidet und nicht längs einer Linie, die in einer Ebene parallel zu diesen Achsen liegt. Durch eine Steuerung der Lage einer Klemmwalze, beispielsweise der oberen Klemmwalze bezüglich der anderen Klemmwalze und dadurch, daß der Schenkel, dessen Winkel verändert werden soll, zwischen den beiden Walzen hindurchläuft, kann der Winkel des Schenkels gesteuert verändert werden. Wenn beispielsweise die Klemmwalzen näher zueinander bewegt werden, wird der Winkel des Schenkels stärker geändert, als es der Fall sein würde, wenn sie weiter voneinander getrennt werden. Zusätzlich zu der oberen und unteren Klemmwalze 141 und 143 ist ein Flansch 245 vorgesehen, der drehbar oder nicht drehbar sein kann und verhindert, daß sich der Schenkel, dessen Winkel zu verändern ist, aus dem Zwischenraum zwischen der oberen und der unteren Klemmwalze 241 und 243 bewegt.
Wie bereits erwähnt, kann der Formmeßfühler 61 (Fig. 1) ein Vielflächen- oder Einflächenformmeßfühler sein. Da ein geeigneter Mehrflächenmeßfühler in der DT-OS 2 436 133 ? 33 beschrieben wird, wird diesbezüglich auf diese Drukschrift Bezug genommen und ein solcher Meßfühler nicht näher beschrieben. Im folgenden wird jedoch ein geeigneter Einflächenmeßfuhler beschrieben.
Dia Fig. 17 und 18 zeigen einen erfindungsgemäß ausgebildeten Einflächenmeßfühler, und in den Fig. 19 bis 21 ist die Form des Querschnittes eines solchen Meßfühlers dargestellt. Diese Neßfühlerformen können bei Werkstücken unterschiedlicher Querschnittsgestalt verwandt werden, um eine seitliche Bewegung des Meßfühlers zu verhindern. Der in den Figuren dargestellte Einflächenmeßfühler umfaßt einen langgestreckten Meßfühlerkörper 251, der aus einem Aluminiumstab bestehen kann und so maschinell bearbeitet ist, daß er in das Innere des Querschnittes der dem Werkstück zu gebenden Form paßt, wie es in den Fig. 19 bis 21 dargestellt ist. Eine kleine Rolle 253 ist an jedem Ende des Meßfühlerkörpers an der unteren Ecke derart angebracht, daß der Körper frei auf dem Werkstück 250 laufen kann, ohne di e die Oberflächenbeschaffenheit zu beeinträchtigen. Die Rollen sind durch einen bestimmten Abstand von beispielsweise 25,5 cm (10 inch) getrennt. Dieser Abstand bildet eine Sehnenlinie L. Genau im Mittelpunkt des Meßfühlerkörpers befindet sich ein linear regelbarer Differentialtransformator (LVDT) 255. Der Taster des Differentialtransformators ist senkrecht zur Sehnenlinie L angeordnet und schneidet den Mittelpunkt des Werkstückes unmittelbar neben den Walzen. Eine nicht dargestellte geeignete Feder drückt den Taster gegen das Werkstück, und eine geeignete Begrenzungseinrichtung verhindert, daß sich der Taster vom linear regelbaren Differentialtransformator löst, wenn der Meßfühler nicht in Benutzung ist.
Das Signal vom linear regelbaren Differentialtransformator steht mit dem Radius des Werkstückes durch die folgende Gleichung in Beziehung: wobei H die Bogenlänge der Sehne, die die beiden Rollen verbindet, L die Sehnenlänge und R der Radius der Form sind.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß die Spannweite des Meßfühlerkörpers nicht notwendigerweise 25,5 cm (10 inch) betragen muß. Eine längere Spannweite führt zu einer verbesserten Empfindlichkeit jedoch auch zu einer höheren Totzeit und umgekehrt für eine kürzere Spannweite. Es ist somit ein Kompromiß zwischen der Totzeit und der Empfindlichkeit zu schliessen.
In Fig. 17 sind gleichfalls eine den Berührungspunkt festlegende Einrichtung 259 und eine Halteeinrichtung 261 für den Meßfühler dargestellt. Da diese Konstruktionen den in der DT-OS 2 436 133 beschriebenen Konstruktionen entsprechen, wird darauf nicht näher eingegangen. Es ist lediglich zu erwähnen, daß die Anordnung derartiger Einrichtungen notwendig ist, um den Einflächenmeßfühler genau bezüglich eines Vergleichspunktes durch die Einrichtung 259, die den Berührungspunkt festlegt, anzuordnen und mit Hilfe der Halterung 261 für den Meßfühler zu verhindern, daß der EinflächenmeßfUhler das ihn erregende Werkstück übermäßig beschädigt. Was die Halterung für den Meßfühler anbetrifft, so steht die Konstruktion mit dem Körper 251 des Meßfühlers über einen umgekehrt T-fo-rmigen Arm 252 in Verbindung, der unmittelbar mit dem Meßfühlerkörper zusammenhängen kann. Zusätzlich zu diesen Einrichtungen ist in Fig. 17 weiterhin eine in Laufrichtung hinter dem Meßfühler angeordnete Halterung 263 vorgesehen. Diese Halterung 263 umfaßt eine Rolle 262, die am Ende eines Armes 264 angebracht ist. Der Arm befindet sich hinter der letzten, d.h. der linken Formwalze, und wird von einer Feder beaufschlagt, so daß er die Rolle 262 gegen die Unt#erfläche des Werkstückes drückt. Der Arm kann auch ortsfest angeordnet sein. In jedem Fall unterstützt diese Halterung die Halterung für den Meßfühler darin, eine Beschädigung des austretenden Werkstückes durch das Gewicht des Meßfühlers zu verhindern.
Während der in den Figuren 17 und 18 dargestellte Ein#lächenineßiühler den Radius der Form adäquat anzeigt, kann er ein gestörtes Ausgangssignal liefern, wenn er nicht durch eine geeignete Einrichtung seitlich in Stellung gebracht wird. Eine derartige Einrichtung ist in den Figuren 19, 20 und 21 fiir Werkstücke mit unterschiedlicher Querschnittgestalt dargestellt.
Allgemein ist ZU sagen, daß das seitliche Instellungbringen dadurch erreicht wird, daß federbeaufschlagte Puffer vorgesehen sind, die gegen die gegenüberliegenden Oberflächen des zu formenden Werkstickes drücken.
Figur 19 zeigt eine derartige Einrichtung für ein Werkstück 250a mit Z-förmigem Querschnitt, die einen Arm 301 aufweist, der am Meßfühlerkörper 251 angebracht ist. Der Arm verläuft senkrecht vom Meßfühlerkörper nach außen und weist eins nach unten ragenden Vorsprung 303 auf. Ein erster federbeaufschlagter Ausrichtungspuffer 305 befindet sich am nach unten ragenden Vorsprung 303 und drückt gegen einen nach hinten führenden Flansch des Werkstückes 250a. Ein zweiter federbeaufschlagter Puffer 309 erstreckt sich vom Meßfühlerkörper 51 nach außen und drückt gegen den Hauptteil 310 des Werkstückes. Da die federbeaufschlagten Puffer gegen das Werkstück in einander entgegengesetzte Richtungen drücken, die senkrecht zur Hauptachse des langgestreckten Meßf'uhlerköreers verlaufen, halten sie den Meßfühlerkörper in seiner seitlichen Lage.
Figur 20 zeigt eine Einrichtung zur seitlichen Anordnung des Meßfühlers, die zur Verwendung bei einem Werkstück geeignet ist, das ein Hutprofil mit einem nach hinten führenden Flansch hat.
In diesem Fall sind m ei federbeaufschlagte Puffer 311 und 313 vorgesehen, die sich lediglich von den gegenüberliegenden Seiten des Meßfühlerkörpers 251 nach außen erstrecken. Da die federbeaufschlagten Puffer in entgegengesetzter Richtung nach außen vorragen, stützen sie sich an die gegenüberliegenden Seiten des Hutprofiles ab und halten somit den Meßfühlerkörper in der seitlich ausgerichteten Lage.
Figur 21 zeigt eine ninrichtung zur seitlichen Anordnung des Neßfühlers, die dann verwandt werden kann, wenn das zu formende Werkstück ein winkel oder L-Förmiges Profil hat. Bei dieser Einrichtung verläuft ein Arm 315 mit einem nach unten vorragenden Vorsprung 317 senkrecht vom Meßfühlerkörper 251 nach außen. Der Arm trägt einen ersten federbeaufschlagten Puffer 319, der sich an einer Seite des nach oben vorragenden Plansches des Winkels befindet. Ein zweiter federbeaufschlagter Puffer 321 erstreckt sich vom Meßfühlerkörper 251 auf der gegenüberliegenden Seite des nach oben vorragenden Flansches des Winkels nach außen. Die federbeaufschlagten Puffer drücken gegen den Flansch in entgegengesetzten Richtungen und halten somit den Meßfühlerkörper seitlich ausgerichtet. Ifatürlich können andere Einrichtungen zur seitlichen Ausrichtung des Meßfutk' lers bei der erfindungsgemäßen Maschine verwandt werden, was von dem speziellen Querschnitt des zu formenden Werkstückes abhängt.
Falls erforderlich, können darüberhinaus eine Reihe von Armen und eine Reihe von ausgerichteten Paaren von federbeaufschlagten Puffern entlang der gesamten Stange des Meßfühlerkörpers und nicht nur ein einziges Paar vorgesehen werden.
Aus der vorhergehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt sich, daß die Erfindung eine numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine liefert, die zwei numerisch gesteuerte Formwalzen enthält, die an gegenüberliegenden Seiten von Klemmwalzen angeordnet sind. Einschließlich der Anordnung der Klemmwalzen sind neun steuerbare Achsen vorgesehen, die sich zum Walzformen von dreidimensionalen Formen eines Werkstückes eignen. Um die gewünschte Formgebung zu erhalten, kann das Werkstück einmal oder mehrmals die Amlage durchlaufen.
Wenn das Werkstück die Anlage mehrmals durchläuft, was insbesondere am besten dann erfolgt, wenn besonders stark zusammen gesetzte Formen gebildet werden sollen, wird vorzugsweise die Laufrichtung unter Verwendung sämtlicher Achsen jeder Formwalze in wechselnder Lage umgekehrt. Während des ersten Laufes in eine Richtung nimmt eine Formwalze eine Lage ein, die erforderlich ist, um die gewünschte dreidimensionale Vorformung des Werkstückes zu erzeugen, während die andere Formwalze in einer Linie mit den Klemmwalzen bleibt. Beim zweiten Durchlauf in die entgegengesetzte Richtung vollzieht die erste falze ihre Bewegung koordiniert mit dem Lauf des llerksttickes nach, um eine Beschädigung des Werkstückes zu verhindern, während die zweite Walze eine zweite Vorformung des Werkstückes bewirkt. Diese Reihenfölge der Vor- und Zunickbe.zegungen mit steigender Versetzung der Walzen bei jedem Lauf wird solange fortgesetzt, bis die endgültige Form des Werkstückes erreicht ist.
Durch die Erfindung wird die Venaendbarkeit von Walzformmaschinen dadurch vergrößert, daß sie zur Herstellung von dreidimensionalen Formen verwandt werden können. Im Endergebnis ergibt sich eine Verbesserung des allgemeinen Arbeitswirkungsgrades und der Vielseitigkeit dieser Maschinen. Diesbezüglich wurden in der Vergangenheit die beim Walzformen ventandten Formwalzen gewöhnlich nur manuell längs einer einzigen vertikalen Bewegungsachse verstellt. In einigen Fällen waren die Walzen über eine oder zwei zusätzliche Bewegungsachsen in einem sehr begrenzten Bereich manuell verstellbar, was der Betriebsperson half, Verdrehungen und Biegungen des Werkstlekes zu entfernen. Während diese Anordnung dazu geeignet war, Formteile zu erzeugen, die in einer einzigen Ebene geformt sind, hat sie eine Vielzahl von Nachteilen, namlich hauptsächlich die erforderliche lästige manuelle Einstellung der Walzen. Durch die Erfindung werden diese Schwierigkeiten überwunden. Zusätzlich wird die Verwendbarkeit solcher I>Sschinen stark erweitert.
In ihrer fortgeschrittensten Ausbildung ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung über eine Vielzahl von Achsen. Falls erforderlich, kann jedoch auch eine geringere Anzahl gesteuerter Achsen verwandt werden. Darüberhinaus zeigt die erfindungsgemäße Maschine eine Vielzahl verschiedener Betriebsweisen. Beispielsweise können Eingangsdaten manuell in die Maschiene eingelesen und bei der Erzeugung einfacher einflächiger Formen verwandt werden. Bei einer etwas weiter entwickelten Ausbildung können vorgefertigte Informationen auf einem digitalen Lochstreifen, IIagnetkarten usw. dazu verwandt werden, Informationen auf einer Basis zu erzeugen, wie sie benötigt wird.
Bei der Betriebsweise mit Adaptivsteuerung werden die Grundinformationen durch die Informationen über das Zurückfedern des Werkstückes vor ihrer Verwendung verändert, um die Lage der Formwalzen längs der steuerbaren Achsen zu steuern. Somit ist die erfindungsgemäße Maschine außerordentlich vielseitig.
Obwohl nicht ausdrücklich erwähnt, können die Klemmmwalzen natürlich, beispielsweise unter Verwendung eines regulierbaren Druckes, hydraulisch betätigt werden. Es wird gewöhnlich ein verstellbarer Bewegungsanschlag verwandt, um den Slischenraum zwischen den Kleiniit##alzen so festzulegen, daß er gleich der Dicke des zu formenden Materials ist. T#;#nn jedoch Werkstücke mit unter schiedlicher Dicke durch die Maschine laufen sollen, kann der Anschlag weggedreht werden und kann der Druck der hydraulischen Anlage soweit herabgesetzt werden, daß die auf das Material durch die Klemmwalzen ausgeübte Kraft kleiner als die Druckfestigkeit des Materials ist. Bei dieser Einstellung folgt eine KlemImsalze dem Profil der Dicke des Werkstückes während des Formgebungsvorganges. Die Druckfestigkeit des Materials des Werkstückes ist ausreichend, diese Walze von der anderen Walze wegzudrücken, wenn die Dicke des Werkstückes ansteigt. Die Kraft der Walze muß jedoch ausreichend sein, um das Werkstück gegen die durch die Formwalze ausgeübte Biegekraft festzuhalten, um eine ungenaue Arbeitsweise zu verhindern. Die hydraulische Betätigung der Klemmwalzen ermöglicht auch eine Steuerung der Klemmwalzen mit geschlossenem Wirkungskreis. Für eine genaue Steuerung des Zwischenraums zwisehen den Walzen, was insbesondere wichtig ist, wenn äußerst weiche Materialien gewalzt werden, kann die Einstellung des Abstandes zwischen den Walzen unter einer numerischen Steuerung erfolgen. Eine solche Steuerung kann zusätzlich dazu verwandt werden, den Winkel eines Schenkels des Werkstückes zu verändern, wie es oben anhand von Figur 16 beschrieben wurde.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Merkmalen kann vorzugsweise der Nullpunkt jeder Achse über den gesamten Bewegungsbereich längs der Achse verschoben werden. Das wird dadurch erreicht, daß ein Vorspannungssignal, nämlich das gleitende Nullsignal in Figur 2, an die Summierungsverbindung 100 gelegt wird.
Das Vorspannungssignal erhöht oder senkt lediglich die Spannung an der Verbindung auf eine Höhe, die der gewünschten Lage des Nullpunktes auf der zugeordneten Achse entspricht. Dieses Signal und das Verhältnissteuersignal können einzeln oder kombiniert verwandt werden, um empirisch die elastische Erholung, d.h. das Zurückfedern im Formteil, zu kompensieren. Eine derartige Eompensation wird durch ein derart starkes Dberbiegen des Werkstückes erreicht, daß das Werkstück beim Erholen nach dem Verlassen der Formwalzen die gewünschte Form erreicht. Insgesamt wird somit die Kompensation des Zurückfederns empirisch auf drei verschiedenen grundsätzlichen Wegen erreicht, nämlich durch das Vorspannungssignal zur Einstellung des Nullpunktes, das Verhältnissteuersignal oder beide, was davon abhängt, welche empirischen Informationen über das Zurückfedern erhältlich sind, um den Achsenbefehlen die Überbiegungszugabe hinzuzuaddieren.
Noch ein anderer Weg besteht darin, Zurückfederungsdaten in Form von Karten, Tabellen, Graphiken usw. für jede Achse zu erstellen. Diese Daten sollten die Parameter der Form des Werkstückes in Form von Radien oder Verdrehungsltinkeln beschreiben. Ein Datensatz sollte zur jedes Material, jede Dicke und jeden Querschnitt des Werkstückes entwickelt werden. Diese empirisch ermittelten Daten ermöglichen eine Änderung der Befehle für jede einzelne Achse, während der Progrannierung des Datenbandes, um verschiedene Uberbiegungsgerade aufzunehmen, die dem Material und der Form des Werkstückes entsprechen. Das Endergebnis sind Formteile, die der gewünschten Form sehr nahe kommen, denen jedoch die Genauigkeit fehlt, die durch Ve#iendung einer Adaptivsteuerung erreichbar ist.
Zusammendfassend heißt das, daß dann, wenn die Formgebung des Werkstückes überzogen ist, die Höhe der Überbiegung, die in einer Steuersignalquelle, beispielsweise einem Magnetband enthalten ist, durch eine Verschiebung des Nullpunktes auf den Achsen oder durch eine Verstellung des Verhältnissteuersignals auf einen Wert kleiner als 1 herabgesetzt werden kann, so daß eine geringere Achsenverschiebung bei einem gegebenen Befehl bewirkt wird. Wenn andererseits dem Werkstück eine bberbiegung verliehen werden soll, kann entweder die Lage des Nullpunktes auf de#r Achse verschoben werden oder das Verhältnissteuersignal auf einen Faktor größer als 1 erhöht werden, so daß eine größere Achsenverschiebung bei einem gegebenen Achsenbefehl die Folge ist.
Grundsätzlich ist das Verfahren der Verschiebung des Nullpunktes bevorzugt, wenn die Zura.ckfederungsdaten im Programm enthalten sind und das resultierende Werkstück sich nahe an der gewünschten Form befindet. Wenn die Rückfederungsdaten nicht im Bandprogramm enthalten sind, kann ein größerer Korrekturfaktor (300 bis 400 #) erforderlich sein, und ist die Verhältnissteuerung am geeignetsten, einen derartigen Korrekturfaktor einzu#diiren. Alle Abweichungen, die infolge allmählicher Änderungen in den Materialeigenschaften auftreten, werden mit Hilfe des Adaptivsteuersignals, das das Befehlssignal verändert, ausgeschlossen. Auf diese Weise wird der gewünschte Qualitätsstandard beibehalten.
Im obigen wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das noch in verschiedenster Hinsicht abgeändert werden kann. Es können beispielsweise andere Arten von Positionsdetektoren als die oben für ninflächen- und Mehrflächenmeßfühler beschriebenen Differentialtransformatoren mit linearer Charakteristik verwandt werden. Beispiela.¢eise kann die Lage eines bestimmten Werkstückes in Form der #Z-Koordinaten unter Verwendung von linearen Tastern, die von festen Bezugspunkten aus arbeiten, unter Verwendung von Annäherungsdetektoren, Lichtstrahlen und ähnlichem gemessen werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

============================= Numerisch gesteuerte Formgebungsmaschine mit Adaptivsteuerung, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h Klemmwalzen (57) zum Transportieren enes zu formenden ~Werkstückes durch die Maschine, wenigstens eine Formwalze (55,59),die in ihrer Lage längs wenigsins einer A XevrsteL-bar ist, wobei die Lage dieser Formwalze (-55,59) die Form eines Werkstückes steuert, während das Werkstück durch die Klemmwalzen (57) durch die Maschine transportiert wird, einen Formmeßfühler (61), der die Form des Werkstückes abtastet, wenn es aus der Maschine austritt, und wenigstens ein Adaptivsteuersignal erzeugt, das der abgetasteten Form entspricht, und eine Steuerung, die numerische Steuersignale zum Steuern der Lage der Formwalze (55,59) auf der Achse, längs der die Lage der Formwalze verstellbar ist, sowie das wenigstens eine Adaptivsteuersignal empfängt, das durch den Formmeßfühler (61) erzeugt wird und die die empfangenen numerischen Steuersignale dadurch verändert, daß sie diese Signale mit einem Multiplikationsfaktor (k) multipliziert, der dem folgenden Algorithmus entsprechend bestimmt ist: wobei ko den vorherigen Korrekturfaktor, qo einen Formvergleichswert, der mit der Form des zu formenden Werkstückes in Beziehung steht und aus der Geometrie des Werkstückes berechnet wird, wobei der Formvergleichswert einen Teil der empfangenen numerischen Steuersignale bildet und q1 die vom Formmeßfühler (61) abgetastete Form bezeichnen.
2. Formgebungsmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens eine Formwalze (55, 59) in ihrer Lage längs einer Vielzahl von Achsen verstellbar ist, und daß die Steuerung (53) numerische Steuersignale.empfängt, die zur Steuerung der Lage der wenigstens einen Formwalze (55,59) auf der Vielzahl von Achsen, längs der ihre Lage verstellbar ist, geeignet sind, und die empfangenen numerischen Steuersignale dadurch verändert,daß sie die numerischen Steuersignale mit einem Multiplikationsfaktor (k) multipliziert, der für jede Achse nach dem Algorithmus bestimmt ist: wobei kg den vorhergehenden Korrekturfaktor für die zugehörige Achse, qo einen Formvergleichswert für die zugehörige Achse, der aus der Geometrie des Werkstückes berechnet ist, wobei der Formvergleichswert einen Teil der empfangenen numerischen Steuersignale bildet, und q1 die durch den Formmeßfühler (61) abgetastete Form bezüglich derjenigen Achse, deren Multiplikationsfaktor bestimmt werden soll, bezeichnen.
3. Formgebungsmaschine nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die wenigstens eine Formwalze eine linksseitige Formwalze (59) ist, und daß weiterhin eine rechtsseitige Formwalze (55) vorgesehen ist, deren Lage längs einer Vielzahl von Achsen verstellbar ist, wobei die Lage der rechtsseitigen Formwalze (55) die linksseitige Formwalze (59) in der Steuer q der Form eines Werkstückes unterstützt, wenn es mit Hilfe der Klemmwalzen (57) durch die Maschine transportiert wird, und daß die Steuerung (53) numerische Steuersignale zum Steuern der Lage der rechtsseitigen Formwalze (55) auf der Anzahl von Achsen, längs der ihre Lage verstellbar ist, empfängt, und die empfangenen numerischen Steuersignale dadurch ändert, daß sie die empfangenen numerischen Steuersignale für die rechtsseitige Formwalze (55) mit einem Multiplikationsfaktor (k) multipliziert, der für jede Achse nach dem folgenden Algorithmus bestimmt ist: wobei ko den vorhergehenden Korrekturfaktor für die zugehörige Achse, qo einen Formvergleichswert für die zugehörige Achse, der aus der Geometrie des Werkstückes berechnet ist, wobei der Formvergleichswert einen Teil der empfangenen numerischen Steuersignale bildet, und q1 die von dem Formmeßfühler (61) abgetastete Form bezüglich der zugehörigen Achse bezeichnen, deren Multiplikationsfaktor bestimmt werden soll.
4. Formgebungsmaschine nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diejenige Achse, längs der sich die Mittellinie des Werkstückes bewegt, wenn die rechtsseitige und die linksseitige Formwalze (55,59) in einer Linie mit den Klemmwalzen (57) liegen, die X-Achse bildet, daß die linksseitige Formwalze in ihrer Lage längs Y-, Z-, a- und b-Achsen verstellbar ist, wobei die Y-Achse definiert ist als die Bewegung der linksseitigen Formwalze (59) längs einer Linie quer zur X-Achse, wobei die Z-Achse definiert ist als seitliche Bewegung der linksseitigen Formwalze (59) in Bezug auf die Klemmwalzen (57), wobei die a-Achse als Drehung der linksseitigen Formwalze (59) um die Mittellinie des Werkstuckes definiert ist, und wobei die b-Achse als Drehung der linksseitigen Formwalze (59) um die Y-Achse definiert ist, und daß die rechtsseitige Formwalze (55) in ihrer Lage längs V-, W-., d- und e-Achsen verstellbar ist, wobei die V-Achse definiert ist als Bewegung der rechtsseitigen Formwalze (55) längs einer Linie quer zur X-Achse, wobei die W-Achse definiert ist als seitliche Bewegung der rechtsseitigen Formwalze (55) in Bezug auf die Klemmwalzen (57), wobei die d-Achse definiert ist als Drehung der rechtsseitigen Formwalze (55) um die Mittellinie des Werkstückes, und wobei die e-Achse als Drehung der rechtsseitigen Formwalze (55) um die V-Achse definiert ist.
5. Formgebungsmaschine nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lage der linksseitigen Formwalze (59) längs wenigstens einer der Y-, Z-, a- und b-Achsen steuerbar ist, und daß die Lage der rechtsseitigen Formwalze (55) längs wenigstens einer der Y-, W-, d- und e-Achsen steuerbar ist.
6. Formgebungsmaschine nach Anspruch 5, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine erste Antriebseinrichtung zum Steuern der Lage der linksseitigen Formwalze (59) längs der wenigstens einen steuerbaren Achse, und durch eine zweite Antriebseinrichtung zum Steuern der Lage der rechtsseitigen Formwalze (55) längs der wenigstens einen steuerbaren Achse.
7. Formgebungsmaschine nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerung (53) einen Geschwindigkeitsmeßfühler, der die Drehgeschwindigkeit der Klemmwalzen (57) mißt und ein entsprechen des Geschwindigkeitssignal erzeugt, eine Steuerung (65) für die Achsenverstellgeschwindigkeit, die das Geschwindigkeitssignal und ein Vorschubgeschwindigkeitssignal empfängt und dementsprechende Achsenverstellgeschwi ndigkeitssignale, und zwar je eines für jede steuerbare Achse erzeugt, wobei die Vorschubgeschwindigkeitssignale einen Teil der numerischen Steuersignale bilden, eine Befehlsschaltung (67) für die Achsenlage für jede steuerbare Achse der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalze (55,59), wobei jede Steuerschaltung für die Achsenlage so geschaltet ist, daß sie die Verstellgeschwindigkeitssignale für die zugehörige Achse, die von der Achsenverstellgeschwindigkeitssteuerung (65) erzeugt werden, und Achsenlagesteuerungssignale empfängt, die der gewünschten Lage der zugehörigen Formwalze längs der zugehörigen Achse entsprechen, und einen dementsprechenden Achsenlagebefehl für die zugehörige Achse erzeugt, wobei die Steuersignale für die Achsenlage einen Teil der numerischen Steuersignale bilden, und eine Achsenlagesteuerung (69) für jede steuerbare Achse der rechtsseitigen und linksseitigen Formwalze (55,59) aufweist, wobei jede der Achsenlagesteuerungen (67) so geschaltet ist, daß sie das Befehlssignal für die zugehörige Achse empfängt, das durch die Befehlsschaltung für die Lage auf der zugeordneten Achse erzeugt wurde, und dieses Achsenbefehlssignal dadurch ändert, daß sie es mit einem Multiplikationsfaktor (k) für die zugehörige Achse multipliziert und das Ergebnis dem zugehörigen Antrieb liefert.
8. Formgebungsmaschine nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jede Achsenlagesteuerung (69) eine Servorschleife mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Signales aufweist, die ein Ausgangssignal erzeugen kann, das zu der Lage der zugehörigen Formwalze längs der zugehörigen Achse in Beziehung steht.
9. Formgebungsmaschine nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß jede der Befehlsschaltungen (67) für die Achsenlage einen Lagespeicher (87), dessen Ausgangssignal zu der Lage der zugehörigen Formwalze längs der zugehörigen Achse in Beziehung steht, und einen Komparator enthält, der das Ausgangssignal des Lagespeichers (87) mit dem Achsenlagebefehl für die zugehörige Achse vergleicht und Ausgangssignale erzeugt, wenn beide Signale ungleich sind, wobei die Ausgangssignale ein Absuchen des Lagespeichers (87) bewirken, bis die Gleichheit der Signale erreicht ist.
10. Formgebungsmaschine nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß sowohl die rechtsseitige als auch die linksseitige Formwalze (55,59) in ihrer Lage durch eine Einrichtung verstellbar sind, die ein Joch (121) mit einer halbkugelförmigen Außenfläche (131), in dem die zugehörige Formwalze angebracht ist, und eine orthogonale Einstelleinrichtung umfaßt, die das zugehörige Joch (121) derart hält, daß das Joch sich frei um die kugelförmige Oberfläche (131) längs der a- oder d-Achse des zugehörigen Werkstückes drehen kann, wobei die orthogonale Einstelleinrichtung das Joch (121) längs der Y-/Z-Achsen oder V-/W-Achsen der zugehörigen Formwalzen (55,59) in Stellung bringen kann.
11; Formgebungsmaschine nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Bewegung der Joche (121) sich bezüglich der orthogonalen Einstelleinrichtung und die Bewegung der orthogonalen Einstelleinrichtung längs ihrer beiden orthogonalen Achsen durch den zugehörigen Antrieb kraftbetrieben ist.
12. Formgebungsmaschine nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß alle kraftbetriebenen Bewegungen der Joche (121) und der orthogonalen Einstelleinrichtung durch hydraulische Stellglieder(159) erzeugt werden.
13. Formgebungsmaschine nach Anspruch 12, 2 , g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h je einen jeder Formwalze (55, 59) zugeordneten Schuh (231), der so angeordnet ist, daß er die zugehörige Formwalze mit einem Zwischenraum tangiert, durch den das zu formende Werkstück laufen kann.
14. Formgebungsmaschine nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Meßfühler (61) ein Mehrflächenmeßfühler ist.
15. Formgebungsmaschine nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Meßfühler (61) ein Einflächenmeßfühler ist.
16. Formgebungsmaschine nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einflächenmeßfühler Seitenstelleinrichtungen aufweist, die eine seitliche Bewegung des Meßfühlers bezüglich des zu formenden Werkstückes verhindern.
17. Formgebungsmaschine nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Klemmwalzen (57) in ihrer Lage längs einer Achse quer zur X-Achse verstellbar sind und eine Einrichtung aufweisen, die die Lage der Klemmwalzen längs der Achse quer zur X-Achse verstellen kann.
18. Klemm- und Walzformvorrichtung für eine Walzformmaschine, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h drehbare Klemmwalzen (57) zum Transportieren eines zu formenden Werkstückes hinter wenigstens eine in ihrer Lage verstellbare Formwalze, durch wenigstens eine drehbare, in ihrer Lage verstellbare Formwalze (55,59) und durch eine Halterung (121) für die wenigstens eine in ihrer Lage verstellbare Formwalze (55,59), wobei die Halterung die Lage der wenigstens einen Formwalze längs einer ersten Längsachse, die quer zur Bewegungsbahn des Werkstückes liegt, und längs einer ersten Drehachse verstellen kann, wobei die erste Drehachse um die Längsachse und ebenfalls quer zur Bewegungsbahn des Werkstückes verläuft.
19. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 18, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mittellinie des zu formenden Werkstückes längs der Bewegungsbahn des Werkstückes verläuft, daß die erste Längsachse eine Linie ist, die quer zur Mittellinie des Werkstückes und quer zur Drehachse der in ihrer Lage verstellbaren Formwalze liegt, und daß die erste Drehachse durch die Drehung um die Mittellinie des Werkstückes definiert ist.
20. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 19, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die wenigstens eine in ihrer Lage verstellbare Formwalze ebenfalls längs einer zweiten Längsachse, die durch eine Linie gebildet ist, die im allgemeinen parallel zur Drehachse der Klemmwalzen (57) verläuft und um eine zweite Drehachse verstellbar ist, die um die erste Längsachse herum verläuft.
21. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 20, g e -k e n n z e i c h n e t. d u r c h einen ersten Antrieb (159) zum Verstellen der Lage der wenigstens einen in ihrer Lage verstellbaren Formwalze längs wenigstens einer der ersten und zweiten Längsachsen und durch einen zweiten Antrieb (193) zum Verstellen der Lage der wenigstens einen in ihrer Lage verstellbaren Formwalze längs wenigstens einer der beiden Drehachsen.
22. Klemm- und Walzformvorrichtung für eine Walzformmaschine, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zwei Klemmwalzen (57) zum Transportieren eines zu formenden Werkstückes hinter eine in ihrer Lage verstellbare Formwalze, durch eine erste in ihrer Lage verstellbare Formwalze (55,59) und durch eine Stelleinrichtung zum Verstellen der Lage der ersten in ihrer Lage verstellbaren Formwalze, wobei die Stelleinrichtung ein erstesJoch (121) mit einer halbkugelförmigen Außenfläche (133), wobei die in ihrer Lage verstellbare Formwalze drehbar zwischen den Schenkeln des Joches (121) angebracht ist, eine erste Halterung (141) für das Joch, die so angeordnet ist, daß sie das Joch (121) derart hält, daß das Joch (121) längs wenigstens eines Bogens bewegbar ist, der durch die halbkugelförmige Außenfläche (131) bestimmt ist, eine erste Winkeleinstelleinrichtung, die mit dem Joch (121) in Verbindung steht und das Joch (121) längs wenigstens eines Bogens bewegt, der durch die halbkugelförmige Außenfläche (131) bestimmt ist, und eine erste Einstelleinrichtung (159) für die Einstellung in Längsrichtung aufweist, die mit der Halterung (141) für das Joch (121) in Verbindung steht und die Halterung (141) sowie das Joch (121) längs wenigstens einer Längsachse bewegen kann.
23. ~Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 22, g e -k e n n z e i c h n e t d u r ch eine zweite in ihrer Lage verstellbare Formwalze, wobei die erste und die zweite in ihrer Lage verstellbare Formwalze auf beiden Seiten der beiden Klemmwalzen angeordnet sind, und durch eine zweite Einstelleinrichtung für die Lage der zweiten, in ihrer Lage verstellbaren Formwalze, wobei die zweite Einstelleinrichtung ein zweites Joch mit einer halbkugelförmigen Außenfläche, zwischen deren Schenkel die zweite in ihrer Lage verstellbare Formwalze drehbar angebracht ist, eine zweite Halterung für das Joch, die das Joch derart hält, daß das Joch längs wenigstens eines Bogens bewegbar ist, der durch die halbkugelförmige Außenfläche bestimmt ist, eine zweite Winkeleinstelleinrichtung, die mit dem Jveh in Verbindung steht, um das Joch längs wenigstens eines Bogens zu bewegen, der durch die halbkugelförmige Außenfläche bestimmt ist, und eine zweite Einstelleinrichtung zum Verstellen in Längsrichtung aufweist, die mit der Halterung für das Joch in Verbindung steht und die Halterung sowie das Joch längs wenigstens einer Längsachse bewegen kann.
24. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste in ihrer Lage verstellbare Formwalze die linksseitige Formwalze, und daß die zweite in ihrer Lage verstellbare Formwalze die rechtsseitige Formwalze ist, daß die Achse, längs der sich die Mittellinie des Werkstückes bewegt, wenn die beiden Formwalzen mit den Klemmwalzen ausgerichtet sind, als X-Achse definiert ist, daß die linksseitige Formwalze längs Y-, Z-, a- und d-Achsen in ihrer Lage verstellbar ist, wobei die Y-Achse als Bewegung der linksseitigen Formwalze um eine Linie quer zur X-Achse definiert ist, wobei die Z-Achse als eine seitliche Bewegung der linksseitigen Formwalze im Hinblick auf die Klemmwalzen definiert ist, wobei die a-Achse als Drehung der linksseitigen Formwalze um die Mittellinie des Werkstückes definiert ist, und wobei die b-Achse als Drehung der linksseitigen Formwalze um die Y-Achse definiert ist, und daß die rechtsseitige Formwalze in ihrer Lage längs V-, W-, d- und e-Achsen verstellbar ist, wobei die V-Achse als Bewegung der rechtsseitigen Formwalze längs einer Linie quer zur X-Achse definiert ist, wobei die W-Achse als seitliche Bewegung der rechtsseitigen Formwalze in bezug auf die Klemmwalzen definiert ist, wobei die d-Achse als Drehung der rechtsseitigen Formwalze um die Mittellinie des Werkstückes definiert ist, und wobei die e-Achse als Drehung der rechtsseitigen Formwalze um die V-Achse definiert ist.
25. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 24, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste Einstelleinrichtung zum Einstellen der linksseitigen Formwalze in Längsrichtung die linksseitige Formwalze längs einer der Y- und Z-Achsen verstellt, daß die erste Winkeleinstelleinrichtung die linksseitige Formwalze längs einer der a- und b-Achsen verstellt, daß die zweite Einstelleinrichtung für die Einstellung in Längsrichtung die rechtsseitige Formwalze längs einer der V- und W-Achsen verstellt, und daß die zweite Winkeleinstelleinrichtung die rechtsseitige Formwalze längs einer der d- und e-Achsen verstellt.
26. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 25, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste Einstelleinrichtung zum Einstellen in Längsrichtung die linksseitige Formwalze sowohl längs der Y- als auch der Z-Achse verstellt, und daß die zweite Einstelleinrichtung zum Einstellen in Längsrichtung die rechtsseitige Formwalze längs sowohl der V- als auch der W-Achse verstellt.
27. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 26, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Bewegung der Joche durch die Einstelleinrichtungen zum Einstellen in Längsrichtung und durch die Winkeleinstelleinrichtungen mit Hilfe hydraulischer Stellglieder bewirkt wird.
28. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 27, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h einen jeder Formwalze zugeordneten Schuh, der so angebracht ist, daß er die zugehörige Formwalze mit einem Zwischenraum tangiert, durch den das zu formende Werkstück laufen kann.
29. Klemm- und Walzformvorrichtung nach Anspruch 28, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die beiden Klemmwalzen in ihrer Lage längs einer Achse quer zur X-Achse verstellbar sind und eine Einrichtung aufweisen, die Lage der Klemmwalzen längs dieser quer zur X-Achse verlaufenden Achse zu verstellen.