DE3824856A1 - Apparatus for ring forming - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ringförmigen Formgebung durch Kaltwalzen von Werkstücken in eine ring förmige Form gewünschter Gestalt. Die Werkstücke umfassen ein Lager, in welchem eine innere Lauffläche, eine äußere Lauffläche oder eine Lagerschale, ein Gehäuse und eine Buchse geformt werden soll. Die Vorrichtung umfaßt eine Formgebungswalze, einen Dorn und eine Tragwalze. Die Drehrate der Tragwalze wird in Reaktion auf Variationen des Durchmessers eines Werkstücks und in Übereinstimmung mit einer Drehrate der Formgebungswalze gesteuert. Ein Paar von Stützwalzen in Drehberührung mit Umfangsoberflächen des Werkstücks unter einem konstanten Druck ist so ver riegelt, daß es den Variationen des Durchmessers der Werkstücke synchron folgt. Daher kann diese Vorrichtung eine Formgebung der Werkstücke mit hoher Genauigkeit in bezug auf deren Rundheit ausführen. The invention relates to a device for annular Shaping by cold rolling workpieces in a ring shaped shape of desired shape. The workpieces include a bearing in which an inner tread, an outer Tread or a bearing shell, a housing and a Bush to be molded. The device comprises a Shaping roll, a mandrel and a support roll. The Carrier roller rotation rate is in response to variations the diameter of a workpiece and in accordance controlled with a rotation rate of the shaping roller. A Pair of backup rolls in rotary contact with peripheral surfaces of the workpiece under a constant pressure is so ver locks that it is the variations in the diameter of the Workpieces follow synchronously. Therefore, this device shaping the workpieces with high accuracy with respect to their roundness.
Ein Beispiel für eine konventionelle Vorrichtung zur Ring-Formgebung ist in der US-PS 38 03 890 beschrieben.An example of a conventional device for Ring shaping is described in US-PS 38 03 890.
Bei dieser Vorrichtung ist ein zentral in der Vorrichtung angeordneter Dorn dafür vorgesehen, sich durch ein Werkstück hindurch zu erstrecken, und es sind vier Walzen zur Dreh halterung des Werkstückes an dessen Umfangslagen sowie zwei Formgebungswalzen vorgesehen, von denen sich eine an die andere andrückt, um das Werkstück auszuwalzen.In this device, one is central to the device arranged mandrel intended to pass through a workpiece extend through, and there are four rollers to rotate holding the workpiece at its circumferential positions as well two shaping rollers are provided, one of which is presses against the other to roll out the workpiece.
Ein Problem bei dieser bekannten Vorrichtung besteht jedoch darin, daß ein getrennter, komplizierter Mechanismus zur verläßlichen Drehung des Dorns erforderlich ist.There is a problem with this known device however, in being a separate, complicated mechanism is required to reliably rotate the mandrel.
Eine weitere Schwierigkeit der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß diese einen geringen Walzwirkungsgrad aufweist und es schwierig ist, die Werkstücke mit einem hohen Rundheitsgrad auszuformen.Another difficulty of the known device is that this has a low rolling efficiency and it is difficult to work with one to form a high degree of roundness.
In der US-PS 17 20 833 ist ein weiteres Beispiel für eine Vorrichtung zur Ring-Formgebung beschrieben, welche ein Paar von Stützwalzen für einen Druckkontakt während des Drehens mit Umfangsoberflächen eines Werkstückes aufweist. Diese Stützwalzen werden jedoch per Hand und einzeln mittels Handrädern gesteuert, und die beiden Stützwalzen neigen dazu, ungleiche Druckkräfte auf das Werkstück auszuüben. Es ist daher unmöglich, das Werkstück mit einem hohen Rundheitsgrad auszuformen. Bei dieser Vorrichtung muß dem Formgebungsvorgang ein Schlichtvorgang zur Endbearbeitung entweder der Innenseite oder der Außen seite des Werkstücks folgen, damit dieses mit einer gewünsch ten Größe übereinstimmt. Die Schlichtbearbeitung umfaßt ein Einpresssen des Werkstücks mit einer Form und erfordert zur Bearbeitung eines großen Werkstücks eine große Schlicht vorrichtung. Hieraus entsteht das Problem einer geringen Mengenleistung.In US-PS 17 20 833 is another example of describes a device for ring shaping, which a pair of backup rolls for pressure contact during of turning with peripheral surfaces of a workpiece having. However, these back-up rolls are made by hand and individually controlled by handwheels, and the two Back-up rolls tend to apply uneven pressure forces on the The workpiece. It is therefore impossible to remove the workpiece with a high degree of roundness. At this The device must undergo a finishing process during the shaping process for finishing either the inside or the outside Follow the side of the workpiece so that it has a desired th size matches. Finishing includes pressing the workpiece into a mold and requires a large finishing for machining a large workpiece contraption. This creates the problem of a minor one Quantity output.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ring-Formgebung bereitzustellen, welche ein Werkstück mit einem hohen Rundheitsgrad erzeugen kann, und dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß ein Paar von Stützwalzen in Drehberührung mit Umfangs oberflächen des Werkstücks unter konstanten Druck steht und für eine synchrone Bewegung verriegelt ist. Eine derartige Vorrichtung erfordert überhaupt keinen getrennten Schlichtungsbearbeitungsvorgang und ist besonders wirksam bei der Formgebung eines Werkstücks mit großem Durchmesser.The invention has for its object a device to provide ring shaping which is a workpiece can produce with a high degree of roundness, and this is achieved according to the present invention by that a pair of backup rolls in rotational contact with the circumference surfaces of the workpiece is under constant pressure and locked for synchronous movement. A such device does not require a separate one at all Arbitration processing process and is particularly effective when shaping a workpiece with a large diameter.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Ring-Formgebung, welche ein Werkstück mit hohem Rundheitsgrad ausformen kann, und dies wird durch Antrieb einer Formgebungswalze und unabhängig hiervon einer Tragwalze bewerkstelligt und durch Ausübung eines Drehmoments auf das Werkstück durch sowohl die Formgebungs walze und einen Dorn, wobei die Drehung der Tragwalze in Übereinstimmung mit der Drehung der Formgebungswalze gesteuert wird.Another advantage of the invention is the provision a device for ring shaping, which is a workpiece can shape with a high degree of roundness, and this will by driving a shaping roller and independently of it accomplished a carrier roller and by exercising a Torque on the workpiece through both the shaping roller and a mandrel, the rotation of the support roller in accordance with the rotation of the shaping roller is controlled.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Bereit stellung einer Vorrichtung zur Ring-Formgebung, bei welcher die Standzeit des Dorns vergrößert ist, und dies wird dadurch erreicht, daß infolge des voranstehend angegebenen unabhängigen Antriebs der Schlupf zwischen dem Dorn und der Tragwalze ausgeschaltet ist.Another advantage of the invention is that it is ready position of a device for ring shaping, in which the service life of the mandrel is increased and this will achieved in that as a result of the above independent drive the slip between the mandrel and the support roller is switched off.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.The invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail, from which further advantages and features emerge.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein Systemschaubild einer Vorrichtung zur Ring-Form gebung; Fig. 1 is a system diagram of a device for ring-shape;
Fig. 2 eine Aufsicht eines Hauptabschnitts der Vorrichtung zur Ring-Formgebung; Fig. 2 is a plan view of a main portion of the ring molding apparatus;
Fig. 3 eine erläuternde Ansicht mit einer Darstellung einer Beziehung bezüglich des Durchmessers und der Drehrate zwischen drei Drehelementen und einem Werkstück; 3 is an explanatory view illustrating a relationship with respect to the diameter and the rate of rotation between three rotational elements and a workpiece.
Fig. 4 eine Aufsicht auf den Hauptabschnitt der Vorrichtung zum Zeitpunkt der Endbearbeitung eines Kaltwalzvor gangs; und Fig. 4 is a plan view of the main portion of the device at the time of finishing a Kaltwalvorvor; and
Fig. 5 eine Seitenansicht des Hauptabschnitts zum Zeitpunkt der Endbearbeitung des Kaltwalzvorgangs. Fig. 5 is a side view of the main portion at the time of finishing the cold rolling process.
Unter Bezug auf die Figuren wird nachstehend eingehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.With reference to the figures, detailed below described an embodiment of the present invention.
Die dargestellte Vorrichtung zur Ring-Formgebung umfaßt eine Preßvorrichtung 1 mit einer Schraube 2 und einem U-förmigen beweglichen Rahmen 3, der linear entlang einer nicht dargestellten Führung hin- und herbewegt werden kann. Der bewegliche Rahmen 3 haltert drehbar eine Formge bungswalze 4.The device for ring shaping shown comprises a pressing device 1 with a screw 2 and a U-shaped movable frame 3 , which can be moved back and forth linearly along a guide, not shown. The movable frame 3 rotatably supports a form roller 4 .
Die Formgebungswalze 4 legt einen Ringformgebungsabschnitt 4 a in einer axialen Mittenposition und Begrenzungsober flächen 4 b in axial gegenüberliegenden Positionen auf ihrer Umfangswandung fest. Die Ringformgebungswalze 4 umfaßt weiterhin eine Walzenwelle 4 c.The shaping roller 4 applies a ring forming portion 4 a in an axial center position and limit Upper surfaces 4 b in axially opposite positions on its peripheral fixed. The ring conformation roll 4 further comprises a roller shaft 4 c.
Ein Dorn 5 ist so angeordnet, daß er zur Formgebungswalze 4 hin und wieder von dieser weg bewegt werden kann. Der Dorn 5 ist ebenfalls in Richtung eines Pfeils b senkrecht zur Richtung der Hin- und Herbewegung des bewegbaren Rahmens 3, die durch einen Pfeil a angedeutet ist, beweglich, dieser Dorn 5 bildet einen Ringformgebungsabschnitt 5 a gegenüberliegend dem Ringformgebungsabschnitt 4 a der Formgebungswalze 4 aus sowie Begrenzungsoberflächen 5 b auf gegenüberliegenden Seiten des Ringsformgebungsabschnitts 5 a. Der Dorn 5 ist drehbar an einem Wellenendabschnitt 5 c an einem Gleitblock durch ein Metallstück 6 befestigt. Es ist ein Dornbewegungszylinder 8 vorgesehen, welcher eine mit dem Gleitblock 7 verbundene Kolbenstange 9 aufweist.A mandrel 5 is arranged so that it can be moved to the shaping roller 4 from time to time. The mandrel 5 is b also in the direction of an arrow perpendicular to the direction of reciprocation of the movable frame 3, which is indicated by an arrow a, mobile, this mandrel 5 forms a ring forming section 5a opposed to the ring shape portion 4 a of the forming roll 4 from and boundary surfaces 5 b on opposite sides of the ring forming section 5 a . The mandrel 5 is rotatably attached to a shaft end portion 5 c on a slide block by a metal piece 6 . A mandrel movement cylinder 8 is provided which has a piston rod 9 connected to the sliding block 7 .
Der Wellenendabschnitt 5 c des Dorns 5 ist an einer seiner Endstirnflächen an einer Rückplatte 11 über einen Bolzen 10 befestigt. Durch Entfernen des Bolzens 10 kann der Dorn 5 ausgetauscht werden.The shaft end portion 5 c of the mandrel 5 is attached to one of its end faces on a back plate 11 by a bolt 10 . The mandrel 5 can be replaced by removing the bolt 10 .
Weiterhin weist die Vorrichtung zur Ring-Formgebung einen U-förmigen stationären Rahmen 12 auf, welcher drehbar eine Tragwalze 13 haltert.Furthermore, the device for ring shaping has a U-shaped stationary frame 12 which rotatably supports a support roller 13 .
Die Tragwalze 13 bildet Kontaktoberflächen 13 a in Positionen aus, welche den Begrenzungsoberflächen 4 b der Formgebungs walze 4 gegenüberliegen. Diese Kontaktoberflächen 4 b stehen in Berührung mit den Begrenzungsoberflächen 5 b des Dorns 5 vom Bereich hinter dem Dorn 5 aus.The support roller 13 forms contact surfaces 13 a in positions which are opposite the boundary surfaces 4 b of the shaping roller 4 . These contact surfaces 4 b are in contact with the boundary surfaces 5 b of the mandrel 5 from the area behind the mandrel 5 .
Ein ringförmiges Werkstück 14 wird durch Kaltwalzen zwischem dem Ringformgebungsabschnitt 4 a der Formgebungswalze 4 und dem Ringformgebungsabschnitt 5 a des Dorns 5 ausge formt.An annular workpiece 14 is formed by cold rolling between the ring shaping section 4 a of the shaping roll 4 and the ring shaping section 5 a of the mandrel 5 .
Die drei Komponenten, nämlich die Formgebungswalze 4, der Dorn 5 und die Tragwalze 13, sind drehbar gehaltert und in einer Ebene und parallel zueinander angeordnet, wie ebenfalls in Fig. 2 dargestellt ist.The three components, namely the shaping roller 4 , the mandrel 5 and the support roller 13 are rotatably supported and arranged in one plane and parallel to one another, as is also shown in FIG. 2.
Die Formgebungswalze 4 ist mit einer Verbindungswelle 16 verbunden, die eine Teleskopwelle umfaßt, die mit Kugelkalotten an ihren gegenüberliegenden Enden versehen ist. Die Verbindungswelle 16 ist betriebsmäßig an ihrem einem Ende mit einer Zahnradwelle 17 versehen, die ein Eingangszahnrad 18 trägt.The shaping roller 4 is connected to a connecting shaft 16 which comprises a telescopic shaft which is provided with spherical caps at its opposite ends. The connecting shaft 16 is operationally provided at one end with a gear shaft 17 which carries an input gear 18 .
Ein Motor 19 ist zum unabhängigen Antrieb der Formgebungs walze 4 vorgesehen. Der Motor 19 umfaßt eine Drehwelle 20, die ein Ausgangszahnrad 21 trägt, und es ist eine Kette 22 um das Ausgangszahnrad 21 und das Eingangszahn rad 18 herumgewickelt. Auf diese Weise wird das Drehmoment des Motors 19 auf die Formgebungswalze 4 durch die Drehwelle 20, das Ausgangszahnrad 21, die Kette 22, das Eingangs zahnrad 18, die Zahnradwelle 17 und die Verbindungswelle 16 übertragen.A motor 19 is provided for independently driving the shaping roller 4 . The motor 19 includes a rotary shaft 20 which carries an output gear 21 , and there is a chain 22 around the output gear 21 and the input gear 18 wound around. In this way, the torque of the motor 19 is transmitted to the forming roller 4 through the rotating shaft 20 , the output gear 21 , the chain 22 , the input gear 18 , the gear shaft 17 and the connecting shaft 16 .
Andererseits ist die Tragwalze 13 mit einer Verbindungs welle 24 verbunden, die an gegenüberliegenden Enden mit Kugelkalotten 23 versehen ist und eine nicht dargestellte Drehmomentbegrenzungseinrichtung umfaßt. Die Verbindungs welle 24 ist betriebsmäßig an ihrem einen Ende mit einer Ausgangswelle 26 eines ersten Servomotors 25 verbunden. Auf diese Weise wird das Drehmoment des ersten Servomo tors 25 an die Tragwalze 13 durch die Ausgangswelle 26 und die Verbindungswelle 24 übertragen.On the other hand, the support roller 13 is connected to a connecting shaft 24 , which is provided at opposite ends with spherical caps 23 and includes a torque limiting device, not shown. The connection shaft 24 is operatively connected at one end to an output shaft 26 of a first servo motor 25 . In this way, the torque of the first Servomo gate 25 is transmitted to the support roller 13 through the output shaft 26 and the connecting shaft 24 .
Die Preßvorrichtung 1 umfaßt eine Antriebsverzahnung 29, die auf einer Ausgangswelle 28 eines zweiten Servo motors 27 angebracht ist, und ein angetriebenes Zahn rad 30, welches auf der Schraube 2 angebracht ist und in dauerndem Eingriff mit der Antriebsverzahnung 29 steht. Das Drehmoment des zweiten Servomotors 27 wird auf die Schraube 2 durch das Getriebe 29, 30 übertragen. Die sich hieraus ergebende Drehung der Schraube 2 veranlaßt eine Vorwärts- und Zurückbewegung des bewegbaren Rahmens 3.The pressing device 1 comprises a drive toothing 29 which is mounted on an output shaft 28 of a second servo motor 27 , and a driven toothed wheel 30 which is attached to the screw 2 and is in permanent engagement with the drive toothing 29 . The torque of the second servo motor 27 is transmitted to the screw 2 through the gear 29 , 30 . The resulting rotation of the screw 2 causes the movable frame 3 to move back and forth.
Ein Berührungssensor 31 ist vorgesehen, um eine Lage des Außenumfangs des Werkstücks 14 festzustellen, die sich mit einer Erhöhung des Durchmessers des Werkstücks 14 infolge eines Walzvorgangs nach außen bewegt. Der Sensor 31 gibt ein Nachweissignal über einen Kodierer 32 an eine CPU 40 ab.A touch sensor 31 is provided to determine a position of the outer circumference of the workpiece 14 that moves outward with an increase in the diameter of the workpiece 14 as a result of a rolling process. The sensor 31 outputs a detection signal to a CPU 40 via an encoder 32 .
In Reaktion auf Eingangswerte von dem zweiten Servomotor 27 und dem Kodierer 32 steuert die CPU 40 den Dornbewegungs zylinder 8, den Motor 19, den zweiten Servomotor 25 und einen nachstehend noch genauer beschriebenen Hydraulik zylinder 59, auf der Grundlage eines in einem ROM 33 gespeicherten Programms. Ein RAM 34 dient zum Speichern unterschiedlicher Daten, die nachstehend noch erläutert werden.In response to input values from the second servo motor 27 and the encoder 32 , the CPU 40 controls the mandrel movement cylinder 8 , the motor 19 , the second servo motor 25 and a hydraulic cylinder 59 described in more detail below, based on a program stored in a ROM 33 . A RAM 34 is used to store different data, which will be explained below.
Der Kodierer 32 umfaßt einen Absolutwert-Drehkodierer und kodiert Information bezüglich des Werkstückdurch messers, die vom Berührungssensor 31 empfangen wird, als Eingangsgröße für die CPU 40.The encoder 32 comprises an absolute value rotary encoder and encodes information relating to the workpiece diameter, which is received by the touch sensor 31 , as an input variable for the CPU 40 .
Unter der Annahme, daß N 1 die Drehrate der Formgebungs walze 4 N 2 die Drehrate der Tragwalze 13 darstellt, ergibt sich die folgende Gleichung:Assuming that N 1 represents the rotation rate of the shaping roller 4 N 2 represents the rotation rate of the support roller 13 , the following equation results:
wobei D 1 der Durchmesser des Ring-Formgebungsabschnitts 4 a der Formgebungswalze 4 ist, D 2 der Durchmesser der Kontaktoberflächen 13 A der Tragwalze 13, D 3 der Durchmesser des Ringformgebungsabschnitts 5 a des Dorns 5, D 4 der Durchmesser der Begrenzungsoberflächen 5 b des Dorns 5, D i ein Innendurchmesser des Werkstücks 14 und D o ein Außendurchmesser des Werkstücks 14.whereby D 1 is the diameter of the ring shaping section 4 a of the shaping roller 4 , D 2 the diameter of the contact surfaces 13 A of the supporting roller 13 , D 3 the diameter of the ring shaping section 5 a of the mandrel 5 , D 4 the diameter of the boundary surfaces 5 b of the mandrel 5 , D i an inner diameter of the workpiece 14 and D o an outer diameter of the workpiece 14 .
Das RAM 34 speichert verschiedene Daten entsprechend den voranstehend genannten Werten N 1, D 1, D 2, D 3 und D 4.The RAM 34 stores various data corresponding to the above-mentioned values N 1 , D 1 , D 2 , D 3 and D 4 .
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, stehen die äußeren Umfangs oberflächen des Werkstücks 14 in Berührung mit einem Paar von Stützwalzen 41 und 42 unter einem konstanten Druck. Die Stützwalzen 41 und 42 sind voneinander derart beabstandet, daß die Walzen 41 und 42 jeweils einen gleichen Winkel mit einer Linie ausbilden, welche sich zwischen den Achsen der Walzenwelle 4 c und des Dorns 5 erstreckt.As shown in Fig. 2, the outer peripheral surfaces of the workpiece 14 are in contact with a pair of backup rollers 41 and 42 under a constant pressure. The support rollers 41 and 42 are spaced apart from one another such that the rollers 41 and 42 each form an equal angle with a line which extends between the axes of the roller shaft 4 c and the mandrel 5 .
Eine der Stützwalzen 41 umfaßt ein Lager, welches auf eine Achse 45 aufgepaßt ist, welche sich von einem ersten Arm 44 aus erstreckt, der drehbar an der Walzenwelle 4 c über ein Abstandsstück 43 befestigt ist. Auf ähnliche Weise umfaßt die andere Stützwalze 42 ein Lager, welches auf eine Achse 47 aufgepaßt ist, die sich von einem zweiten Arm 46 aus erstreckt, der drehbar an der Walzenwelle 4 c über das Abstandsstück 43 befestigt ist.One of the support rollers 41 includes a bearing which is fitted on an axis 45 which extends from a first arm 44 which is rotatably attached to the roller shaft 4 c via a spacer 43 . Similarly, the other backup roller 42 includes a bearing which is fitted on an axle 47 which extends from a second arm 46 which is rotatably attached to the roller shaft 4 c via the spacer 43 .
Der erste Arm 44 legt eine erste Verzahnung 48 auf deren bogenförmiger Oberfläche benachbart der Schraube 2 fest, und der zweite Arm 46 legt eine zweite Verzahnung 49 auf deren bogenförmiger Oberfläche benachbart der Schraube 2 fest.The first arm 44 defines a first set of teeth 48 on its arcuate surface adjacent the screw 2 , and the second arm 46 defines a second set of teeth 49 on its arcuate surface adjacent the screw 2 .
Der bewegliche Rahmen 3 trägt Zahnradwellen 50, 51, 52 und 53, die jeweils ein drittes Zahnrad 54, ein viertes Zahnrad 55, ein fünftes Zahnrad 56 beziehungsweise ein sechstes Zahnrad 57 tragen, die miteinander in Eingriff stehen. Das dritte Zahnrad 54 steht in Eingriff mit der ersten bogenförmigegen Verzahnung 48, während das sechste Zahnrad 57 in Eingriff mit der zweiten bogenförmigen Verzahnung 49 steht.The movable frame 3 carries gear shafts 50 , 51 , 52 and 53 , each of which carries a third gear 54 , a fourth gear 55 , a fifth gear 56 and a sixth gear 57 , which are in engagement with one another. The third gear 54 meshes with the first arcuate toothing 48 , while the sixth gear 57 meshes with the second arcuate toothing 49 .
Weiterhin ist der erste Arm 44 an einer unteren Fläche der Position, in welcher sich die Achse 45 befindet, über einen Verbindungsteil 58 mit einer Kolbenstange 60 des Hydraulikzylinders 59 verbunden. Daher übt der Hydraulikzylinder 59 eine konstante Druckkraft auf die Stützwalzen 41 und 42 aus, wobei die Teile 44 bis 57 eine Verriegelungseinrichtung 61 zur synchronen Betätigung der Stützwalzen 41 und 42 bilden, um Änderungen des Durch messers des Werkstücks 14 zu folgen.Furthermore, the first arm 44 is connected to a piston rod 60 of the hydraulic cylinder 59 on a lower surface of the position in which the axis 45 is located, via a connecting part 58 . Therefore, the hydraulic cylinder 59 exerts a constant compressive force on the support rollers 41 and 42 , the parts 44 to 57 forming a locking device 61 for synchronously actuating the support rollers 41 and 42 to follow changes in the diameter of the workpiece 14 .
Ein wichtiger Punkt hierbei liegt darin, daß die beiden Stützwalzen 41 und 42 in perfekter Symmetrie um eine Linie betrieben werden können, welche sich durch die Achsen der Walzenwelle 4 c und einer Welle erstrecken, an welcher die Tragwalze 13 gehaltert ist. Es ist selbst verständlich möglich, das vierte Zahnrad 55 und das fünfte Zahnrad 56 wegfallen zu lassen und das dritte Zahnrad 54 und das sechste Zahnrad 57 in direkten Eingriff mit einander zu bringen.An important point here is that the two support rollers 41 and 42 can be operated in perfect symmetry about a line which extends through the axes of the roller shaft 4 c and a shaft on which the support roller 13 is held. It is of course possible to omit the fourth gear 55 and the fifth gear 56 and to bring the third gear 54 and the sixth gear 57 into direct engagement with one another.
Die dargestellte Ausführungsform weist den voranstehend beschriebenen Aufbau auf. Wie diese Ausführungsform arbeitet wird als nächstes beschrieben.The illustrated embodiment has the above described structure on. How this embodiment works will be described next.
Zunächst wird der Hydraulikzylinder 59 betätigt, um die beiden Stützwalzen 41 und 42 synchron in Positionen zurück zuziehen, die von den Außenumfangsflächen des Werkstücks entfernt sind. Das Werkstück 14 wird durch eine nicht dargestellte Werkstück-Zuführungseinrichtung zugeführt in eine Position zwischen der Formgebungswalze 4 und der Tragwalze 13. Dann veranlaßt die CPU 40 den Dornbe wegungszylinder 8 dazu, aus einer Leerlaufposition in eine in Fig. 1 dargestellte Formgebungsposition vorzugehen, wodurch sich der Dorn 5 durch eine in dem Werkstück 14 ausgebildete Bohrung erstreckt und der Ringformgebungs abschnitt 5 a in eine Lage gegenüberliegend dem Ringform gebungsabschnitt 4 a der Formgebungswalze 4 quer über das Werkstück 14 gebracht wird.First, the hydraulic cylinder 59 is operated to synchronously retract the two support rollers 41 and 42 to positions distant from the outer peripheral surfaces of the workpiece. The workpiece 14 is fed into a position between the shaping roller 4 and the support roller 13 by a workpiece feed device, not shown. Then the CPU 40 causes the Dornbe movement cylinder 8 to proceed from an idle position to a shaping position shown in Fig. 1, whereby the mandrel 5 extends through a hole formed in the workpiece 14 and the ring forming portion 5 a in a position opposite the ring shape gebungsabschnitt 4 is brought a shaping roller 4 across the workpiece fourteenth
Im nächsten Schritt treibt die CPU 40 den Motor 19, um die Formgebungswalze 4 zu drehen, und den ersten Servo motor 25, um gesteuert die Tragwalze 13 und den Dorn 5 zu drehen.In the next step, the CPU 40 drives the motor 19 to rotate the shaping roller 4 and the first servo motor 25 to control the support roller 13 and the mandrel 5 to rotate.
Daraufhin treibt die CPU 40 den zweiten Servomotor 27, um mittels der Schraube 2 die Formgebungswalze 4 in Richtung auf die Tragwalze 13 hin zu bewegen. Die CPU 40 treibt ebenfalls den Hydraulikzylinder 59, um die beiden Stütz walzen 41 und 42 synchron nach vorn zu den Umfangsoberflächen des Werkstücks 14 zu bewegen, um gleichförmig einen kon stanten Druck über die Umfangsoberflächen des Werkstücks 14 auszuüben.Thereupon, the CPU 40 drives the second servo motor 27 in order to move the shaping roller 4 in the direction of the support roller 13 by means of the screw 2 . The CPU 40 also drives the hydraulic cylinder 59 to the two support rollers 41 and 42 synchronously move forward to the peripheral surfaces of the workpiece 14 to uniformly apply a constant pressure across the peripheral surfaces of the workpiece 14 .
Der voranstehend angegebene Betriebsablauf plaziert den Ringformgebungsabschnitt 4 a der Formgebungswalze 4 so, daß dieser in Berührung mit dem Außenumfang des Werkstücks 14 steht, um so das Werkstück 14 zu drehen.The above operation places the ring forming portion 4 a of the forming roller 4 so that it is in contact with the outer periphery of the workpiece 14 so as to rotate the workpiece 14 .
Mit fortschreitendem Druck der Formgebungswalze 4 wird das Werkstück 14 während der Drehung ausgewalzt durch den Ringformgebungsabschnitt 4 a der Formgebungswalze 4 und den Ringformgebungsabschnitt 5 a des Dorns 5. Schließ lich wird das Werkstück 14 in eine Form ausgewalzt, wie sie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. With continued pressure of the forming roller 4, the workpiece 14 during the rotation rolled through the ring forming portion 4 a of the forming roll 4 and the ring forming portion 5 a of the mandrel. 5 Finally, the workpiece 14 is rolled into a shape as shown in FIGS. 4 and 5.
Mit fortschreitendem Walzvorgang vom Start bis zur Fertig stellung steigt der Wert von D i/Do allmählich auf einen Wert in der Nähe von 1 an. Die CPU 40 führt Betriebsab läufe für eine Dicke t und den Außendurchmesser D o des in Fig. 3 dargestellten Werkstücks 14 aus auf der Grundlage eines Werkstückdurchmesser-Meßsignals, welches von dem Berührungssensor 31 und dem Kodierer 32 erhalten wurde, und eines Druckbetragssignals (Schraubvorschubsignal) vom zweiten Servomotor 27, und bestimmt D i/Do (D i=D o-2t) aus den Ergebnissen der Betriebsabläufe. Daraufhin steuert die CPU 40 die Drehrate des ersten Servomotors 25 so, daß sie der folgenden Gleichung genügt:As the rolling process progresses from start to completion, the value of D i / D o gradually increases to a value close to 1. The CPU 40 executes operations for a thickness t and the outer diameter D o of the workpiece 14 shown in FIG. 3 based on a workpiece diameter measurement signal obtained from the touch sensor 31 and the encoder 32 and a pressure amount signal (screw feed signal) from the second servo motor 27 , and determines D i / D o ( D i = D o -2 t ) from the results of the operations. The CPU 40 then controls the rotation rate of the first servo motor 25 so that it satisfies the following equation:
Wenn sich daher der Durchmesser des Werkstückes 14 ändert, ändert sich die Drehrate N 2 der Tragwalze 13 in Überein stimmung mit der voranstehend angebenen Gleichung und in korrespondierender Beziehung zur Drehrate N 1 der Form gebungswalze 4. Zum selben Zeitpunkt wird auf das Werk stück 14 sowohl von der Formgebungswalze 4 als auch dem Dorn 5 ein Drehmoment ausgeübt. Aus diesem Merkmal ergibt sich der Vorteil, daß eine Verlängerung des Werkstücks tangential zur Walze 4 vermieden wird, und daß eine Form gebung des Werkstückes mit hoher Genauigkeit bezüglich der Rundheit erreicht wird.Therefore, when the diameter of the workpiece 14 changes, the rotation rate N 2 of the support roller 13 changes in accordance with the above equation and in correspondence to the rotation rate N 1 of the forming roller 4th At the same time, a torque is exerted on the workpiece 14 by both the shaping roller 4 and the mandrel 5 . This feature has the advantage that an extension of the workpiece tangential to the roller 4 is avoided, and that a shaping of the workpiece is achieved with high accuracy in terms of roundness.
Während sich der Durchmesser des Werkstücks 14 allmählich von der in Fig. 2 dargestellten Größe zur in Fig. 4 gezeigten Größe vergrößert, drückt das Werkstück 14 die Kolbenstange 60 des Hydraulikzylinders 59 in Richtung auf dessen Kopf. Weiterhin drehen sich das erste bis sechste Zahnrad 48, 49, 54, 55, 56 und 57 in durch Pfeile angegebenen Richtungen, um die synchrone Arbeitsweise der beiden Stützwalzen 41 und 42 aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht eine Arbeitsweise der beiden Stützwalzen 41 und 42 in konstanter perfekter Symmetrie bezüglich der Linie, welche sich zwischen den Achsen der Formgebungs walzenwelle 4 c und der Welle der Tragwalze 13 erstreckt. Demzufolge üben die beiden Stützwalzen 41 und 42 eine gleiche Druckkraft auf das Werkstück 14 während der gesamten Zeit aus, was dem hohen Rundheitsgrad förderlich ist. Daher ist es nicht erforderlich, der Formgebung des Werk stücks einen Nachbearbeitungsvorgang folgen zu lassen.As the diameter of the workpiece 14 gradually increases from the size shown in FIG. 2 to the size shown in FIG. 4, the workpiece 14 presses the piston rod 60 of the hydraulic cylinder 59 toward the head thereof. Furthermore, the first to sixth gears 48 , 49 , 54 , 55 , 56 and 57 rotate in the directions indicated by arrows in order to maintain the synchronous operation of the two support rollers 41 and 42 . This enables operation of the two support rollers 41 and 42 in constant perfect symmetry with respect to the line which extends between the axes of the shaping roller shaft 4 c and the shaft of the support roller 13 . As a result, the two support rollers 41 and 42 exert an equal compressive force on the workpiece 14 during the entire time, which is conducive to the high degree of roundness. It is therefore not necessary to have the post-processing process follow the shape of the workpiece.
Da die Formgebungswalze 4 durch den Motor 19 unabhängig angetrieben wird und die Tragwalze 13 durch den ersten Servomotor 25, nimmt das Werkstück 14 sowohl von der Formgebungswalze 4 als auch von dem durch die Tragwalze 13 angetriebenen Dorn 5 ein Drehmoment auf. Daher ergibt sich keine Möglichkeit, daß ein Schlupf zwischen dem Dorn 5 und der Tragwalze 13 auftritt. Dieses Merkmal führt zu dem Vorteil einer verbesserten Standzeit des Dorns 5.Since the shaping roller 4 is driven independently by the motor 19 and the supporting roller 13 by the first servo motor 25 , the workpiece 14 receives a torque from both the shaping roller 4 and the mandrel 5 driven by the supporting roller 13 . Therefore, there is no possibility that slippage occurs between the mandrel 5 and the support roller 13 . This feature leads to the advantage of an improved service life of the mandrel 5 .
Selbst wenn die Formgebungswalze 4 oder ein anderer Teil nach längeren Walzvorgängen abgenutzt wird, oder wenn eine Formgebungswalze mit einem unterschiedlichen Durchmesser zur Formgebung eines Werkstücks mit einem unterschiedlichen Durchmesser verwendet wird, sind die Drehraten N 1 und N 2 der Formgebungswalze 4 und der Tragwalze 13 unter numerischer Steuerung in Übereinstimmung mit der voranstehend angegebenen Gleichung variabel. Daher wird auch für derar tige Fälle eine zufriedenstellende Genauigkeit der Form gebung sichergestellt.Even if the shaping roller 4 or another part is worn after long rolling operations, or if a shaping roller with a different diameter is used to shape a workpiece with a different diameter, the rotation rates N 1 and N 2 of the shaping roller 4 and the support roller 13 are below numerical control variable in accordance with the above equation. Therefore, a satisfactory accuracy of the design is ensured even in such cases.
Zusätzlich weisen die Servomotoren 25 und 27 eine geringe Trägheit auf und zeigen hervorragende Nachlaufeigenschaften, und daher lassen sich ihre Drehraten mit hoher Genauigkeit steuern. Da weiterhin die numerische Steuerung in einem absoluten Modus durchgeführt wird, in welchem die Original lage der Vorrichtung zum Beginn des Programms zugrundegelegt wird, wird die numerische Steuerung auf verläßliche Weise wieder aufgenommen, selbst nachdem einmal der Strom abge schaltet wurde. Dieses Merkmal erleichtert wesentlich Aufbauänderungen.In addition, the servomotors 25 and 27 have a low inertia and show excellent tracking properties, and therefore their rotation rates can be controlled with high accuracy. Furthermore, since the numerical control is carried out in an absolute mode in which the original position of the device at the beginning of the program is taken as a basis, the numerical control is reliably resumed even after the power has been turned off. This feature significantly facilitates changes in structure.
Die voranstehende Ausführungsform wurde in bezug auf die Ausbildung der inneren Lauffläche eines Lagers be schrieben. Allerdings kann dieselbe einzelne Vorrichtung selbstverständlich zur Formgebung zahlreicher unterschied licher Objekte von ringförmiger Form eingesetzt werden, beispielsweise der äußeren Lauffläche oder der Lagerschale eines Lagers ebenso wie eines Gehäuses, einer Muffe und anderer Kraftfahrzeugteile, durch Verwendung entsprechen der Dorne und Formgebungswalzen.The foregoing embodiment has been made with respect to FIG the formation of the inner tread of a bearing wrote. However, the same single device can Of course, there are numerous differences in the design objects of circular shape are used, for example the outer tread or the bearing shell a bearing as well as a housing, a sleeve and other motor vehicle parts, by use of mandrels and shaping rolls.
Der Motor 19 in der beschriebenen Ausführungsform kann durch einen Servomotor ersetzt werden. Dann können beide Drehraten N 1 und N 2 gesteuert variiert werden, um eine numerische Steuerung mit noch weiter erhöhter Genauigkeit zu realisieren.The motor 19 in the described embodiment can be replaced by a servo motor. Then both rotation rates N 1 and N 2 can be varied in a controlled manner in order to implement numerical control with even greater accuracy.
Die im Patentanspruch genannte erste Antriebsquelle ent spricht dem Motor 19 in der voranstehenden Ausführungsform. Entsprechend entspricht die zweite Antriebsquelle dem ersten Servomotor 25, die Steuereinrichtung der CPU 40, und die Verriegelungseinrichtung dem Verriegelungsmechanis mus 61 einschließlich der Zahnräder 48, 49, 54, 55, 56 und 57. Der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt.The first drive source mentioned in the claim speaks to the motor 19 in the above embodiment. Correspondingly, the second drive source corresponds to the first servo motor 25 , the control device of the CPU 40 , and the locking device to the locking mechanism 61, including the toothed wheels 48 , 49 , 54 , 55 , 56 and 57 . However, the scope of the invention is not limited to the described embodiment.
Beispielsweise wird als Schraube 2 eine Kugelumlaufspindel vorgeschlagen.For example, a ball screw is proposed as screw 2 .
Die voranstehend beschriebene Ring-Formgebungsvorrichtung kann selbstverständlich dazu verwendet werden, Ungleichmäßig keiten eines geschmiedeten Rings zu beseitigen, oder den Durchmesser eines durch Preßbearbeitung hergestellten Ringes zu vergrößern.The ring shaping device described above can of course be used, unevenly of a forged ring, or the diameter of a manufactured by press machining To enlarge the ring.
Selbstverständlich ist der Dorn 5 während der voranstehend beschriebenen Betriebsabläufe an seinen gegenüberliegenden Enden drehbar gehaltert.Of course, the mandrel 5 is rotatably supported at its opposite ends during the above-described operations.
Claims (1)
eine erste und eine zweite Antriebsquelle zum individuellen Antrieb der Formgebungswalze beziehungsweise der Tragwalze,
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Drehrate der Tragwalze in Reaktion auf Variationen des Durchmessers eines Werk stücks infolge eines Walzvorgangs und in Übereinstimmung mit einer Drehrate der Formgebungswalze,
ein Paar Stützwalzen, die entlang der Seite der Formge bungswalze gehaltert sind, um in Drehberührung mit Umfangs oberflächen des Werkstücks unter einem konstanten Druck zu stehen, und
eine Verriegelungseinrichtung zur synchronen Betätigung der Stützwalzen, um den Variationen des Durchmessers des Werkstücks zu folgen.Ring shaping device characterized by three rotary elements, namely a shaping roller, in the axial center position of which a ring shaping section is formed on the circumference, a mandrel which is arranged opposite the shaping roller and is movable towards and away from it and forms a ring shaping section in an axial center position and bounding surfaces on opposite sides of the ring forming portion on its periphery, and a support roller which defines contact surfaces for contacting the boundary surfaces of the mandrel, the rotating elements all being rotatably supported in a plane and parallel to each other, and in that the ring forming device comprises :
a first and a second drive source for individually driving the shaping roller or the supporting roller,
a controller for controlling the rate of rotation of the support roller in response to variations in the diameter of a workpiece due to a rolling operation and in accordance with a rate of rotation of the shaping roller,
a pair of back-up rollers supported along the side of the forming roller to be in rotary contact with peripheral surfaces of the workpiece under a constant pressure, and
a locking device for synchronous actuation of the support rollers in order to follow the variations in the diameter of the workpiece.
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