DE3413969A1

DE3413969A1 - Stuetzrolle(n) fuer eine vorrichtung zum geraderichten zylindrischer werkstuecke

Info

Publication number: DE3413969A1
Application number: DE19843413969
Authority: DE
Inventors: E. Gordon State College Pa. Thompson
Original assignee: Sutton Engineering Co
Current assignee: Sutton Engineering Co
Priority date: 1983-04-14
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1984-12-20
Also published as: JPS59229231A; IT8420522A0; GB2140725B; GB2140725A; IT1176038B; US4565083A; FR2544234A1

Description

Sutton Engineering Company, Four Station Square, Commerce Court, Fourth Floor, Pittsburgh, Pennsylvania 15219-1196 (V.St.A.)

Stützrolle(n) für eine Vorrichtung zum Geraderichten zylindrischer Werkstücke

Die Erfindung betrifft eine Stützrolle bzw. ein Stützrollenpaar zum Abstützen eines zylindrischen Werkstückes beim Geraderichten in einer Geraderichtvorrichtung sowie eine solche Geraderichtvorrichtung.

In der Technologie für Rollen-Geraderichtvorrichtungen ist es hinlänglich bekannt, eine Geraderichtvorrichtung mit Kombinationen von Rollen bestimmter Kontur auszu-

512

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rüsten, um Metall-Werkstücke kreisförmigen Querschnittes, beispielsweise Stahlstangen oder -rohre,zu richten. Derartige Geraderichtvorrichtungen weisen beispielsweise häufig eine Fünf-Rollen-Anordnung auf, wobei ein Paar Stützrollen mit bestimmter Kontur oberhalb bzw. unterhalb des Werkstückes so angeordnet ist, daß ihre Achsen zueinander in parallelen Ebenen winklig angestellt sind, und daß darüber hinaus eine winklige Anstellung der Achse des abzustützenden Werkstückes vorliegt. Ein zweites Paar ähnlich angeordneter Stützrollen ist mit Abstand zu dem vorgenannten Stützrollenpaar längs der Achse des Werkstückes angeordnet, welches hierdurch gestützt wird, und eine nicht mit einer Gegenrolle versehene Druckrolle bestimmter Kontur ist zwischen den beiden Paaren von Stützrollen angeordnet, um mit dem Werkstück in Eingriff zu gelangen und im Zusammenwirken mit den Stützrollen ein Biegemoment auf das Werkstück auszuüben. Eine andere bekannte Maschine besitzt beispielsweise eine Sechs-Rollen-Anordnung ähnlich derjenigen, wie sie vorstehend beschrieben ist, wobei indes ein Paar einander gegenüberliegender Druckrollen zwischen den beiden Paaren von Stützrollen vorgesehen ist.

Typischerweise ist jeweils eine Rolle eines Rollenpaares angetrieben, während es sich bei der anderen Rolle des Paares um eine nichtangetriebene Rolle handeln kann. Das Werkstück kommt bevorzugt mit jeder Stützrolle in Linienberührung längs der Linie des Rollenkörpers, wobei das Werkstück sich - wenn sich die angetriebenen Rollen drehen - axial dreht und in Axialrichtung durch die Geraderichtvorrichtung vorwärtsbewegt wird.

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Diese und andere Ausgestaltungen von Rollen-Geraderichtvorrichtungen benutzten üblicherweise einander gegenüberliegende Paare von mit gegenseitigem Abstand angeordneten Stützrollen zum Abstützen eines zu bearbeitenden Werkstückes, wobei eine geeignete Rollenkontur für die Stützrolle lange Zeit ein wesentlicher Aspekt gewesen ist. So offenbartz.B. die US-PS 1 149 204 ein Rollenoberflächenprofil für Rollen von Geraderichtvorrichtungen im wesentlichen der vorbeschriebenen Art.

Eine notwendige Funktionsweise von Stützrollenpaaren einer Geraderichtvorrichtung mit Konturrollen besteht darin, für das Werkstück in Querrichtung eine Hemmung bzw. Widerlagerkraft zu schaffen, damit das auf das Werkstück ausgeübte Biegemoment das Werkstück nicht in anderen Richtungen biegt als in einer vertikalen Ebene zu seiner eigenen Achse. Darüber hinaus kann es bei einem Fehlen eines ordnungsgemäßen Querwiderlagers bzw. entsprechender Widerlagerkräfte aufgrund der vorhandenen Stützrollenpaare dazu kommen, daß das aufgebrachte Biegemoment das Werkstück durch die Geraderichtvorrichtung längs eines Pfades bewegt, der im Winkel zu dem ordnungsgemäßen vorgesehenen Bewegungspfad steht. Dieses kann zu einer an sich unnötigen negativen Beeinträchtigung der Werkstückoberfläche, zu einem entsprechend hohen Energieverbrauch für eine bestimmte Richtaufgabe und zu einem entsprechend hohen Rollenverschleiß führen.

Um die erforderliche Hemm- bzw. Richtwirkung in Querrichtung zu schaffen, sind zahlreiche Stützrollenausgestaltungen verwendet bzw. probiert worden. Allgemein läßt sich sagen, daß eine ordnungsgemäße Querabstützung bzw. -führung für ein bestimmtes Rollenpaar, welches in

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üblicher Weise ober- und unterhalb des Werkstückes angeordnet ist, unter dem Gesichtspunkt des Winkels gesehen werden kann, unter welchem die sich ergebende Widerlagerkraft zur Vertikalen verläuft, also die Widerlagerkraft, die durch eine Stützrolle in Querschnittsebenen ausgeübt wird, welche rechtwinklig zu der Werkstückachse liegen. Die quergerichtete Widerlagerkraft ist über die Berührungslinie zwischen der Rolle und dem Werkstück verteilt und wirkt rechtwinklig zu der gemeinsamen Tangente zwischen beiden.

Der Winkel zwischen der Vertikalen und der sich ergebenden Widerlagerkraft ist eine Funktion des Rollendurchmessers und des axialen Abstandes vom tiefsten Punkt der Rollenkontur. D.h., daß am tiefsten Punkt der Rollenkontur die von einer Stützrolle eines hier in Rede stehenden Typs einer Geraderichtvorrichtung ausgeübte Kraft vertikal verläuft und keine quergerichtete Komponente aufweist, jedoch mit größer werdenden Abständen vom tiefsten Rollenpunkt längs der Berührungslinie mit dem Werkstück wächst der Winkel der von der Stützrolle ausgeübten Kraft zur Vertikalen auf einen Maximalwinkel an den Rollenenden an. Demgemäß würde die Querkomponente einer konstanten Stützkraft vom Wert O am tiefsten Punkt der Rolle auf ein Maximum an den Rollenenden wachsen.

Um eine ordnungsgemäße Querabstützung des Werkstückes zu schaffen, müssen die Rollen jedes Stützrollenpaares bezüglich ihrer Kontur so ausgebildet und zueinander angeordnet sein, daß die Resultierende der Stützkräfte, die auf das Werkstück ausgeübt wird, eine quergerichtete Vektorkomponente aufweist, die der Querablenkungstendenz entgegenwirkt (und standhält), welche anderen-

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falls bei der Verwendung angestellter, mit Kontur versehener Rollen zum Werkstücktransport vorhanden wäre.

Zahlreiche Ausgestaltungen von Stützrollenpaaren sind bisher verwendet bzw. ausprobiert worden, um die erforderliche Querabstützung zu verwirklichen. So ist beispielsweise ein Paar von gegenseitig mittig angeordneten Rollen unterschiedlicher Durchmesser und Länge vorgesehen worden, um eine Werkstückabstützung und die erforderliche Kraft in Querrichtung zu erzielen. Ein Nachteil dieser Ausgestaltung besteht bereits in der Notwendigkeit, wenigstens zwei unterschiedliche Rollenausgestaltungen für jedes Rollenpaar vorzusehen. Da weiterhin die Rollen jedes Rollenpaares von unterschiedlicher Länge sind, wird die erforderliche Querrückstellkraft nur insoweit von der Berührungslinie jeder Rolle hervorgerufen als eine gegenseitige Überlappung längs der Axialerstreckung des Werkstückes vorhanden ist. Die Länge der Rolle erstreckt sich über die Enden der kürzeren Rolle hinaus und ihr Eingriff mit dem Werkstück in diesen einander nicht überlappenden Bereichen trägt nicht zur Schaffung einer geeigneten Querführungskraft für das Werkstück bei. Es kann statt dessen zu einer unerwünschten Querablenkung des Werkstückes führen.

Bei einer anderen vorbekannten Ausgestaltung hat man ein Rollenpaar verwandt, bei dem die Rollen versetzt zueinander angeordnet sind, so daß längs der Achse des Werkstückes zwischen den größten Tiefen jeder Rolle eines Rollenpaares ein Versatz vorhanden ist. Auch diese Ausgestaltung leidet wie die vorstehend beschriebene daran, daß die erwünschte und erforderliche Querführungskraft lediglich in der Überlappungszone der Berührungslinie

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jeder Bolle mit dem Werkstück erzeugt wird. Demgemäß ist ein beachtlicher Abschnitt jeder Rolle zur Schaffung einer ordnungsgemäßen Querführungskraft auf das Werkstück unwirksam und kann statt dessen eine Querablenkung zur Folge haben.

Im vorbekannten Stand der Technik hat man es als wünschenswert angesehen, daß die Stützrollen einer Rollen-Geraderichteinrichtung mit eine Kontur aufweisenden Rollen eine Rundungswirkung auf das durch die Rollen geführte Werkstück ausüben, da dieses einen Weg darstellte, um die erwünschte Produktqualität zu erhalten bzw. zu verbessern, indem man sich den Vorteil bestimmter vorhandener Eigenschaften bestimmter Ausgestaltungen von Stützrollen zu Nutze machte. Dieses war bisher bei Rollenpaaren nur dann möglich, wenn die tiefsten Stellen der Rollen relativ zueinander zentriert waren. Demgemäß lag ein weiterer Nachteil vorbekannter Rollenpaare in dem Verlust der vorteilhaften Rundungsmöglichkeit.

Demgemäß besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die bekannten Stützrollen bzw. Geraderichtvorrichtungen unter Vermeidung der vorgenannten und weiterer Nachteile zu verbessern, wobei möglichst die Verwendung identischer Rollen möglich sein soll. Die Lösung dieser Aufgabe ist - soweit eine erfindungsgemäße Stützrolle betroffen ist - im Kennzeichen des Anspruches 1 beschrieben, bzw. soweit ein Stützrollenpaar betroffen ist, insbesondere im Kennzeichen des Anspruches 6, und soweit eine entsprechende Geraderichtvorrichtung beschrieben ist, in den Kennzeichen der Ansprüche 12 und 14, während bevorzugte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Die erfindungsgemäßen Rollen schaffen eine auf das Werkstück ausgeübte Querführungs-bzw. Widerlagerkraft über im wesentlichen die gesamte Rollenlänge. Darüber hinaus ist die vorteilhafte Rundungsfähigkeit der Walzen aufrechterhalten, während es bei vorbekannten Zwei-Rollen-Abstützungen nicht möglich war, eine Rundungsmöglichkeit vorzusehen, und eine hinreichende Widerlagerkraft bzw. Führungskraft in Querrichtung, da diese als von gegenseitigen exklusiven Ausgestaltungskriterien abhängig angesehen wurden, einschließlich der relativen Positionierung der tiefsten Stellen der Rollen relativ zueinander.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Fünf-Rollen-Geraderichtvorrichtung mit konventionellen Stützrollensätzen;

Fig. 2 eine insgesamt schematische Darstellung von erfindungsgemäßen Rollensätzen bevorzugter Ausgestaltung;

Fig. 3 eine Teildarstellung der Zwei-Rollensätze gemäß Fig. 2; und

die

Fig. 5, Teilschnittdarstellungen gemäß den Schnitt-

6 und 7

_{linien 4}_4 _bzw>
5__{5 bzw# 6}__{6 bzw>
7}_₇ Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 10 bezeichnete Geraderichtvorrichtung bekannten Typs mit einem Rahmen 12, der ein oberes Rahmenteil 14 und ein unteres Rahmenteil 16 aufweist, die mit mehreren sich zwischen den beiden Rahmenteilen 14, 16 erstreckenden Stangen 18 verbunden sind. Der untere Rahmenteil 16 trägt ein Paar von mit gegenseitigem Querabstand angeordneten Werkstück-Stützrollen 20 und 22, während der obere Rahmenteil 14 ein entsprechendes Paar zugeordneter Stützrollen 24 und 26 trägt, die in entsprechend überlappender Zuordnung zu den Stützrollen 20 und 22 angeordnet sind. Die auf diese Art und Weise vorgesehenen Stützrollenpaare 20 und 24 bzw. 22 und 26 sind mit gegenseitigem Querabstand längs des Bewegungspfades eines (nicht dargestellten) länglichen zylindrischen Werkstückes angeordnet, so daß das Werkstück an mit gegenseitigem Axialabstand liegenden Stellen abgestützt ist, während es durch die Geraderichtvorrichtung bewegt wird.

Zwischen den mit gegenseitigem Abstand angeordneten Stützrollenpaaren 20, 24 und 22, 26 ist eine nicht mit einer Gegenrolle versehene Druckrolle 28 am oberen Rahmenteil 14 befestigt. Die Druckrolle 28 wirkt mit den mit seitlichem Abstand angeordneten Rollenpaaren 20, 24 und 22, 26 zusammen, um ein Biegemoment auf das Werkstück auszuüben, wenn dieses durch die Geraderichtvorrichtung 10 geführt wird. Eine weitere (nicht dargestellte) Druckrolle als Gegenrolle zur Druckrolle 28 kann bei der Geraderichtvorrichtung 10 vorgesehen sein.

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist, sind die Drehachsen der Rollen 24 und 26 in parallelen Ebenen bezüglich der entsprechenden Drehachsen der Rollen 20 und 22 winklig angestellt. Weiterhin sind die Drehachsen sämtlicher Rollen 20, 22, 24, 26 und 28 zur Werkstückachse in be-

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kannter Weise winklig angestellt. Demgemäß gelangt das Werkstück in reibschlüssigen Eingriff mit den Stützrollenpaaren 20, 24 und 22, 26. Wenn eine angetriebene Rolle in jedem Stützrollenpaar gedreht wird, wird das Werkstück axial gedreht und axial durch die Geraderichtvorrichtung 10 vorwärts bewegt, wie dieses bekannt ist. Vorzugsweise sind die Rollen 20, 22, 24, 26 und 28 einstellbar sowohl bezüglich der einzelnen Rollen eines Stützrollenpaares als auch in ihrem Anstellwinkel bezüglich der Werkstückachse, wodurch eine Bearbeitung rohrförmigen Materials oder anderen Materials mit Kreisquerschnitt über einen Durchmesserbereich mittels der Geraderichtvorrichtung 10 ermöglicht wird.

Soweit die Elemente vorstehend beschrieben sind, sind sie im Stand der Technik bekannt, so daß eine weitere ins einzelne gehende Beschreibung nicht erforderlich erscheint, falls dieses nicht mit Blick auf die vorliegende Erfindung zweckmäßig oder notwendig erscheint.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung von Rollen einer Geraderichtvorrichtung ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, jedoch mit erfindungsgemäßen Stützrollenpaaren. Die Rollen gemäß Fig. 2 weisen ein in der Zeichnung links liegendes Paar von Stützrollen 30, 32 auf, welches mit einem länglichen, zylindrischen Werkstück 34 im Eingriff ist. Mit gegenseitigem Querabstand zu dem Stützrollenpaar 30, 32 ist ein zweites Paar von Stützrollen 36 und 38 angeordnet, welches ebenfalls mit dem Werkstück 34 im Eingriff ist. Zwischen den Stützrollenpaaren 30, 32 und 36, 38 ist eine Druckrolle 28 ohne Gegenrolle vorhanden, die ähnlich zu der Druckrolle gemäß Fig. 1 ausgebildet sein kann. Statt der Druckrolle 28 kann auch ein Paar einander gegenüberliegender

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Stützrollen vorgesehen sein.

Es ist ersichtlich, daß die Rollen jedes Stützrollenpaares 30, 32 bzw. 36, 38 gemäß Fig. 2 vorzugsweise identisch ausgebildet sind, wobei jede Rolle einen vergrößerten Durchmesser an einem axialen Ende 40 und einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser am gegenüberliegenden axialen Ende 42 aufweist sowie eine dazwischenliegende, mit einer "zylindrischen Kontur" versehene Oberfläche 44, deren axiales Profil einen in Axialrichtung verlaufenden konkaven Verlauf zeigt. Die Rollenoberfläche 44 ist rotationssymmetrisch; ihre Achse liegt mithin in der Drehachse der betreffenden Rolle. Der konkave Verlauf der Rollenoberfläche 44 erreicht seine maximale Tiefe bei 46, wobei diese Stelle 46 außerhalb der Mitte zwischen den Rollenenden 40 und 42 liegt. Wie aus Fig. erkennbar ist, sind die Rollen jedes Stützrollenpaares 30, 32 bzw. 36, 38 identisch, jedoch eine Rolle (z.B. Rolle 36) ist bezüglich der anderen Rolle (z.B. Rolle 38) umgedreht, so daß das Ende 40 mit vergrößertem Durchmesser mit dem Ende 42 mit relativ kleinerem Durchmesser an der zugeordneten Rolle gegenüberliegt. Die Berührungslinien jeder Rolle 36 und 38 mit dem Werkstück 34 sind im wesentlichen über die Länge der Oberfläche der Walzen 36 und 38 gleich lang, wobei beide Rollen jedes Rollenpaares zur Abstützung des Werkstückes 34 im wesentlichen über die Länge der Oberfläche 44 beitragen. Da die Rollen 36 und 38 identisch ausgebildet und umgekehrt angeordnet sind, wie dieses weiter oben beschrieben worden ist, sind die zur Mitte versetzt angeordneten Stellen 46 maximaler Tiefe zueinander mit gegenseitigem Abstand versetzt zum axialen Mittelpunkt der einander gegenüberliegenden Rollen.

Mit einer derartigen Kontur versehene Rollen 30, 32, 36 und 38 können durch Schleifen sich drehender Halbzeuge mittels eines länglichen, zylindrischen Drehschleifkörpers hergestellt werden, der bezüglich der Drehachse des sich drehenden Halbzeuges in einer hierzu parallelen Ebene im Winkel angestellt ist, um die angestellte Anordnung bezüglich der Rollenachse eines Werkstückes mit dem Durchmesser des zylindrischen Schleifelementes zu duplizieren. Von einer rechtwinklig zu den parallelen Ebenen des Rollenhalbzeuges und der Schleifzeugachse gesehen, bildet der Schnittpunkt dieser Achsen die axiale Stelle der betreffenden Rolle, an welcher die Stelle maximaler Tiefe liegt. Eine auf diese Weise hergestellte Rolle ist in praxi geeignet für eine Abstützung eines Werkstückes mit einem Durchmesser innerhalb eines Durchmesserbereiches, der den Durchmesser des Schleifwerkzeuges einschließt. Eine Einstellung des Rollenanstellwinkels bezüglich des Werkstückes gestattet die Verwendung einer einzigen Walze für einen Bereich von Werkstückdurchmessern.

Die Art und Weise der durch das Rollenpaar 36 und 38 erfolgenden Abstützung des Werkstückes 34 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und die sich hierauf beziehenden Fig. 4 bis 7 weiter beschrieben. Wenn nachstehend im Rahmen von Erläuterungshinweisen beispielhafte Abmessungen der Rollen 36 und 38 angegeben sind, so sind diese beispielhaft angegebenen Dimensionierungen selbstverständlich nicht in einer Weise als beschränkend für die vorliegende Erfindung zu verstehen. Alle beispielhaft gemachten Angaben basieren auf einem beispielhaften Werkstückdurchmesser von 3"(7,62 cm) und einem Anstellwinkel zwischen der Werkstückachse und der Rollenachse

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von 32,5°. Für diese Bedingungen besitzen die Rollen 36 und 38 vorzugsweise vergrößerte Durchmesserenden 40 von 18,380* (46,69 cm) und kleinere Durchmesserenden 42 mit einem Durchmesser von 15,210" (38,63 cm). Die Stelle 46 maximaler Tiefe der Rollen 36 und 38 ist 5,625" (14,29 cm) axial von der Ebene des Endes 42 mit dem kleineren Durchmesser und 10,625" (26,99 cm) axial von der Fläche des vergrößerten Durchmesserendes 40 angeordnet. Wenn demgemäß die Rollen 36 und 38 umgekehrt zueinander und übereinander angeordnet sind, wie dieses weiter oben beschrieben ist, ist ein axialer Versatz A zwischen den Stellen 46 maximaler Tiefe vorhanden, der bei dem vorstehenden Beispiel 5" (12,7 cm) beträgt.

Die Fig. 4 bis 7 zeigen die Art und Weise, auf welche die Rollen 36 und 38 eine querverlaufende Einspannung des Werkstückes 34 im wesentlichen über die Länge jeder Oberfläche 44 mit dem Werkstück 34 schaffen. Die von dem Rollenpaar 30 und 32 geschaffene Abstützung kann in allen wesentlichen Gesichtspunkten als ähnlich angesehen werden. In den Fig. 3 und den insgesamt betrachteten Fig. 4 bis 7 bezeichnet M das von der Druckrolle 28 ausgeübte Biegemoment. Es ist aus den Fig. 4 bis 7 erkennbar, daß bei jeder vorhandener Querschnittsfläche die von den Rollen 36 und 38 ausgeübten Abstützkräfte aufgrund des Biegemomentes M in einer Richtung wirken, die rechtwinklig zu der gemeinsamen Tangente der Rolle und des Werkstückes verläuft, wobei diese gemeinsame Tangente die Berührungslinie zwischen der Rolle und dem Werkstück schneidet. Um demgemäß eine geeignete Stützwirkung einschließlich einer hinreichenden Querhemmung in jeder gegebenen Querschnittsfläche zu schaffen, muß die resultierende Haltekraft der Rollen 36 und 38 in der Ebene

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eine Komponente aufweisen, die jeglicher Tendenz des Werkstückes 34 zu einer Querverschiebung aus der Rollenoberfläche unter dem Einfluß des Biegemomentes M entgegenwirkt.

Aus Fig. 4 ist beispielsweise ersichtlich, daß das Biegemoment Μ, welches auf das Werkstück 34 ausgeübt wird, dazu neigt, das Werkstück 34 rechts nach unten auf der Oberfläche der Walze 38 zu versetzen. Die Widerlagerkraft 38' der Walze 38 allein schafft keine gegenwirkende Kraftkomponente, die nach oben links wirkt; jedoch zusammen mit der Widerlagerkraft 36' der Rolle 36 ergibt sich eine geeignete nach links gerichtete Widerlagerkraftkomponente, die nach oben links gerichtet ist und von den Rollen 36, 38 zusammen ausgeübt wird, um jegliche Querverschiebung des Werkstückes 34 unter dem Einfluß des Biegemomentes M zu verhindern. Eine andere Betrachtung der Querhaltefähigkeit der Rollen 36 und 38 in der Ebene 4-4 (Fig. 4) ist, daß der Spalt 48 zwischen den Rollen und 38, der nach unten rechts vom Werkstück 34 vorhanden ist, sich auf eine Breite verengt, die kleiner als der Werkstückdurchmesser ist, wobei jegliche Kraftvektorkomponente des Biegemomentes M, die dazu neigen würde, das Werkstück 34 in Querrichtung in den sich verengenden Spalt 48 zu versetzen,durch einen gleichgroßen und entgegengesetzten Kraftvektor aufgefangen wird, bei dem es sich um eine Komponente der resultierenden Kräfte 38' und 36' handelt.

Die Darstellung der Querschnittsebene 5-5 fällt mit der Stelle 46 maximaler Tiefe der Rolle 38 zusammen, so daß die Widerlagerkraft 38· demgemäß vertikal nach oben gerichtet ist. Die Komponente 36' ist jedoch nach unten zur linken Seite gerichtet, wobei die Resultierende der

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der Kräfte 36' und 38' wiederum eine Vektorkomponente schafft, die auf das Werkstück 34 einwirkt und ein Gleiten nach unten rechts unter dem Einfluß des Biegemomentes M verhindert.

Die Querschnittsfläche 6-6 gemäß Fig. 6 fällt mit der Stelle 46 maximaler Tiefe der Rolle 30 zusammen, wobei der Kraftvektor 36 vertikal nach unten gerichtet ist und die Kraft 38· nach oben links gerichtet ist. Wenn die Rollen 36 und 38 identisch und umgekehrt übereinander angeordnet sind, ist die resultierende Kraft in der Ebene 6-6 unter allen Gesichtspunkten ähnlich derjenigen in der Ebene 5-5. Gleichermaßen ist die Kraftsituation in der Ebene 7-7 in allen Gesichtspunkten ähnlich derjenigen der Ebene 4-4, wie weiter oben beschrieben ist. An den zueinander fluchtenden Längsmittelpunkten der Rollen 36 und 38 wechselt das Biegemoment M von einer Richtung nach unten in eine Richtung nach oben, so daß die Halte- bzw. Widerlagerkräfte auf die eine Längsseite der zueinander fluchtenden Rollenmittelpunkte umgekehrt zu jenen sind, die auf der anderen Längsseite der zueinander fluchtenden Rollenmittelpunkte wirken.

In allen Querschnittsflächen der miteinander zusammenwirkenden Längen der Oberflächenabschnitte 44 der Rollen 36 und 38 tendiert das Biegemoment M dazu, das Werkstück 34 in den Spalt 48 zu bewegen. Da die Kontur der Rollen 36 und 38 in jeder solcher Querschnittsflächen einen Spalt 48 bildet, der enger ist als der Durchmesser des Werkstückes 34, wirkt einer solchen Querverschiebung des Werkstückes 34 ein Widerstand durch den Kontakt mit den Rollenoberflächen der entsprechenden Berührungslinien zwischen den Rollen entgegen. Das hat zur Folge, daß

das Werkstück 34 einem geraden wahren Bewegungspfad über die Rollenpaare 30, 32 und 36, 38 folgt. Das Nichtvorhandensein einer unerwünschten Querabweichung von einem solchen Pfad schafft eine verläßlichere und genauere Richtoperation.

Ein weiterer zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Stützrollenpaare besteht darin, daß in jenen Bereichen des Werkstückkontaktes, in denen der Durchmesser der einen Rolle beachtlich größer als der Durchmesser der anderen Rolle, die Tangentialgeschwindigkeit des größeren Rollendurchmessers größer ist als diejenige des kleineren Durchmessers, da sich die Rollen mit gleichmäßiger Drehzahl drehen. Diese größere Tangentialgeschwindigkeit ist von dem sich verengenden Spalt 48 weggerichtet, wobei die Berührung der Rolle mit größerer Tangentialgeschwindigkeit mit dem Werkstück 34 die Neigung hat, das Werkstück von dem Spalt 48 wegzudrücken und nicht in diesen hineinzuziehen. Beispielsweise dreht die Rolle 36 in Fig. 4 im Uhrzeigersinne und in dieser Ebene ist sie die Rolle mit dem größeren Durchmesser. Demgemäß hat die Rolle 36 bezüglich der Rollen 36, 38 die größere Umfangsgeschwindigkeit und demgemäß die Neigung, das Werkstück 34 vom Spalt 48 wegzudrücken.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird durch die vorliegende Erfindung eine verbesserte Geraderichtvorrichtung geschaffen, die eine verbesserte Rollenausgestaltung verwendet, welche bei Verwendung in Stützrollenpaaren eine wirksame Querhemmung für ein von den Rollen abgestütztes Werkstück 34 schafft. Die verbesserte Rollenausgestaltung gestattet die Verwendung identischer Rollen bei jedem Stützrollenpaar und zusätzlich, daß die identischen Rollen zueinander so ausgerichtet sind, daß ihre

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Berührungslinien mit dem Werkstück sich gegenseitig axial zum Werkstück erstrecken.

Abgesehen von der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann die Erfindung bei verschiedenen Abwandlungen mit zahlreichen Modifikationen verwandt werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise können selbstverständlich die angegebenen Dimensionen der Walzen erheblich variiert werden; außerdem kann der longitudinale Versatz der Stellen maximaler Tiefe bezüglich der Rollenlänge über alles verändert werden; die Berührungslinie eines Rollenpaares mit dem Werkstück muß nicht notwendigerweise längs der axialen Erstreckung des Werkstückes verlaufen, um eine geeignete laterale Bewegungshemmung über die sich axial überlappende Erstreckung der Berührungslinie zu schaffen. So können beispielsweise Rollen, die im wesentlichen der vorstehenden Beschreibung entsprechen, verwendet werden, selbst wenn sie nicht so positioniert werden, daß ihre Berührungslinie mit dem Werkstück nicht die gleiche Länge besitzt. Beispielsweise kann das Maß A in Fig. 3 durch Versetzen der Rolle 36 nach links bezüglich der Rolle 38 reduziert werden, ohne damit in nachteiliger Weise die erwünschte Hemmung gegen eine Querbewegung auszuschließen, die aufgrund der gegenseitigen Überlappung des Rollenpaares 36, 38 geschaffen wird.

Weiterhin ist es ersichtlich, daß das Ausmaß der Oberfläche 44 axial zum Rollenkörper nicht notwendigerweise mit der Gesamtlänge der Rolle übereinstimmen muß, sondern alternativ kürzer als die Gesamtlänge des Rollenkörpers sein kann. Weiterhin ist erkennbar, daß lediglich ausgewählte Anordnungen von Stützrollenpaaren und Druckrollen vorgesehen sein können. So kann z.B. bei der

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Rollenanordnung gemäß Fig. 2 keine erwünschte Querabstützung erreicht werden, wenn die Positionen der Rollen 36 und 38 vertauscht werden, indem das Rollenpaar um 180° um das Werkstück gedreht wird.

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^ 13. April 1984

BEZUGSZEICHENLISTjB
(LIST OF REFERENCE NUMERALS)

1	■	1
2		?


	Geraderichtvorrichtung	5
6		6
7	Rahmen	7
8		8
	oberes Rahmenteil	9
10		10
11	unteres Rahmenteil	11
12		12
¹5	Stangen	1*
14		14
1?	Werkstück-Stützrolle (an 16)	15
16		16
17	Werkstück-Stützrolle (an 16)	17
18		18
19	Werkstück-Stützrolle (an 14)	19
20		20
21	Werkstück-Stützrolle (an 14)	21
22		22
2?	Druckrolle	25
24-		24
2¹?	Stützrolle	25
	26
27	27
28	28
29	29
30	30

BÜEHMEK1 &

31	Stützrolle	- Widerlagerkraft von	31
32			32
33	Werkstück	- Widerlagerkraft von	33
34			34
35	Stützrolle 36' ■		35
36			( 36)
37	Stützrolle 38' ■		37
33			<?8>
39	Ende (von 32-38)		39
40			40
41	Ende (von 32-38)	ι 44)	41
42			42
43	Oberfläche (von 32-38)		43
44			44
45	Stelle maximaler Tiefe (vor		45
46			46
47	Spalt (36/38)		47
48			48
49			49
50			50
51			51
52			52
53			53
54			54
55			55
56			56
57			57
58			58
59			59
60			60
61		61
62		62
⁶?		63
64		64
65		65

- Leerseite -

Claims

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***** ** * *S Z4 ι 9

13. April 1984

Ansprüche

1. !Stützrolle zum Abstützen eines zylindrischen Werkstückes beim Geraderichten in einer Geraderichtvorrichtung als eine Rolle eines einander gegenüberliegenden Paares von axial drehbaren Rollen, gekennzeichnet durch einen länglichen, im wesentlichen zylindrischen Körper mit einer konkaven, rotationssymmetrischen Oberfläche (44), die sich in Längsrichtung erstreckt und im wesentlichen über ihre gesamte Länge mit einem zylindrischen Werkstück (34) in linienförmige Berührung zu bringen ist, wobei die konkave, rotationssymmetrische Oberfläche (44) eine Stelle (46) größter Tiefe aufweist, die axial zu dem in Längsrichtung gemessenen Mittelpunkt der Oberfläche (44) versetzt ist.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der rotationssymmetrischen Oberfläche (44) an einem Ende (40) größer ist als der Durchmesser der rotationssymmetrischen Oberfläche (44) am gegenüberliegenden Ende (42).

3. Rolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (46) maximaler Tiefe zu dem in Längsrichtung gemessenen Mittelpunkt der Oberfläche (44) zu dem Ende (42) versetzt ist, an dem der Durchmesser kleiner ist.

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4. Rolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden (40, 42) der rotationssymmetrischen Oberfläche (44) in axialer Richtung um den gleichen Abstand zum in Längsrichtung gemessenen Mittelpunkt des Rollenkörpers versetzt sind.

5. Rolle nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser an der Stelle (46) maximaler Tiefe kleiner ist als die Durchmesser an den Enden (40, 42) der rotationssymmetrischen Oberfläche (44).

6. Stützrollenpaar für eine Geraderichtvorrichtung zum Geraderichten eines länglichen, zylindrischen Werkstückes, gekennzeichnet durch eine erste Rolle (z.B. 36) mit einer konkaven, rotationssymmetrischen Oberfläche (44), die einen Abschnitt bzw. eine Stelle eines minimalen Durchmessers aufweist und mit einem zu bearbeitenden zylindrischen Werkstück in Linienberührung zu bringen ist, und eine zweite Rolle (z.B. 38) mit einer rotationssymmetrischen Oberfläche (44), die einen Abschnitt bzw. eine Stelle minimalsten Durchmessers aufweist und mit einem zylindrischen Werkstück (34) in Linienberührung zu bringen ist, wobei die zweite Rolle (38) bezüglich der ersten Rolle (36) so angeordnet ist, daß die Berührungslinien der ersten Rolle (36) und der zweiten Rolle (38) mit dem Werkstück (34) im wesentlichen mit der axialen Erstreckung des Werkstückes(34) zusammenfallen und die Stelle (46) maximaler Tiefe der ersten Rolle (36) und der zweiten Rolle (38) zueinander in axialer Richtung über die axiale Erstreckung des Werkstückes (34) versetzt sind.

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7. Stützrollenpaar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrischen Oberflächen (44) der ersten und zweiten Rolle (36 bzw. 38) mit dem zylindrischen Werkstück (34) im wesentlichen über die gesamte Länge der rotationssymmetrischen Oberflächen (44) in Linienberührung zu bringen sind.

8. Stützrollenpaar nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rotationssymmetrischen Oberflächen (44) jeder der beiden Rollen (36, 38) sich axial zu der betreffenden Rolle im wesentlichen über deren gesamte Länge erstreckt.

9. Stützrollenpaar nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle (46) maximaler Tiefe jeder der beiden Rollen (z.B. 36, 38) axial zu dem in Längsrichtung gemessenen Mittelpunkt der Rolle versetzt ist.

10. Stützrollenpaar nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rolle (36) und die zweite Rolle (38) bezüglich der Ebene der Stelle (46) maximaler Tiefe asymmetrisch sind.

11. Stützrollenpaar nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Rollen (z.B. 36, 38; 30, 32) im wesentlichen identisch ausgebildet sind.

12. Geraderichtvorrichtung zum Geraderichten zylindrischen Materials mit wenigstens einem Stützrollenpaar, welches das zylindrische Material gegen eine Querverschiebung unter Einfluß eines durch ein Druckmittel ausgeübten Biegemomentes abstützt, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Rollen (z.B. 30, 32; 36, 38), welche ein Stützrollenpaar bilden, ein Oberflächenprofil aufweisen, welches mit dem zylindrischen Material zwischen ihnen in Linienberührung zu bringen ist, wobei jedes Oberflächenprofil (44) jeder Rolle (30, 32, 36, 38) eine Stelle minimalsten Durchmessers aufweist, die so angeordnet ist, daß die Stelle (46) geringsten Durchmessers der Rollen zueinander in axialer Erstreckung des zylindrischen Werkstückes (34) versetzt sind, wenn die Berührungslinien der Rollen mit dem zylindrischen Werkstück (34) gegenseitig bezüglich der axialen Erstreckung der zylindrischen Werkstücke im wesentlichen zusammenfallen.

13. Rolle als Rolle eines Paares von Stützrollen zum Abstützen eines zylindrischen Werkstückes in einer Rollen-Geraderichtvorrichtung, gekennzeichnet durch einen länglichen Körper und eine mit einer Kontur versehenen Oberflächenabschnitt (44) , der sich in Längsrichtung des Rollenkörpers erstreckt, wobei der mit einer Kontur versehene Oberflächenabschnitt eine konkave, rotationssymmetrische Ausbildung aufweist, die längs einer Berührungslinie mit dem zylindrischen Werkstück zwischen den beiden Rollen in Eingriff zu bringen ist, welche sich in Längserstreckung zu der rotationssymmetrischen Oberfläche erstreckt, und wobei die rotationssymmetrische Oberfläche eine Stelle (46) geringsten Durchmessers zwischen ihren axialen Enden (40, 42) aufweist und die Stelle (46) geringsten Durchmessers von dem in Längsrichtung gemessenen Mittelpunkt der rotationssymmetrischen Oberfläche (44) in einem axialen Abstand liegt.

14. Geraderichtvorrichtung mit Rollen zum Geraderichten

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zylindrischen Materials, gekennzeichnet durch einen festen Rahmen (12); wenigstens ein Paar von mit Querabstand angeordneten, angetriebenen Rollen (30, 32; 36, 38) zum Abstützen des zylindrischen Materials während dessen Bearbeitung in der Vorrichtung; ein quer zu und zwischen den Rollenpaaren (30, 32; 36, 38) angeordnetes Druckmittel (28), mit dem ein Biegemoment (M) auf das zylindrische Material (34) auszuüben ist; wenigsten ein Rollenpaar über- bzw. nebeneinander angeordneter, geformter Stützrollen (30, 32; 36, 38) aufweist, wobei jede der Stützrollen (30, 32, 36, 38) einen im wesentlichen zylindrischen Körper mit einer im wesentlichen konkaven, sich axial erstreckenden, rotationssymmetrischen Oberfläche aufweist, mittels welcher die Stützrollen (30, 32, 36, 38) mit dem zylindrischen Material (34) zwischen den Stützrollen im wesentlichen über die gesamte Länge der rotationssymmetrischen Oberfläche in Linienberührung zu bringen sind, und wobei jede der Stützrollen (30, 32, 36, 38) eine Stelle (46) geringsten Durchmessers aufweist, die axial zum axialen Mittelpunkt der betreffenden Oberfläche (44) versetzt ist, und wobei ein Paar Stützrollen (z.B. 30, 32; 36, 38) so angeordnet ist, daß die betreffenden Berührungslinien mit dem zylindrischen Material (34) sich gemeinsam über die axiale Erstreckung des zylindrischen Materials (34) erstrecken und die Stellen (46) minimalsten Durchmessers voneinander in Längserstreckung des zylindrischen Materials (34) versetzt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß (wenigstens) zwei im wesentlichen gleich ausgebildete Paare von Stützrollen vorhanden sind.