DE4122948A1 - Fuehrungssystem und schaelmaschine mit fuehrungssystem sowie verfahren zum betreiben einer schaelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Führungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, auf eine Schälmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 5 sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Schälmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.

Spitzenlose Schälmaschinen dieser Art dienen hauptsächlich dazu, aus warmgewalztem metallischem Rundmaterial sogenannten Blankstahl herzustellen. Dabei wird das stangenförmige Rundmaterial an seinem zylindrischen Umfang durch einen rotierenden Messerkopf geschält. Die Stange selbst wird gegen ungewollte Rotation gesichert axial durch eine Zentralbohrung im Messerkopf durch die Schälmaschine geführt. Der rotierende Messerkopf trägt 3 oder mehr nach innen gerichtete Messer, die die Stange auf wendelförmiger Bahn schälen. Derartige Schälmaschinen werden bei Draht, Stangen und Rohren eingesetzt. Die derzeit gebräuchlichen Schälmaschinen arbeiten mit einem Einschubapparat einlaufseitig vor dem Messerkopf, der aus zwei Rollenpaaren besteht und mit einem Spannwagen auslaufseitig des Messerkopfes, der den Stab gegen Verdrehen sichert und transportiert, wenn das letzte Ende des Stabes geschält wird. Zusätzlich haben derartige Schälmaschinen unmittelbar vor und hinter dem Messerkopf Führungen, die das Werkstück zentrieren und die vom Schälprozeß ausgehenden Schwingungen dämpfen.

Moderne Schälmaschinen können den Vorschub, die Messerkopfdrehzahl und den Fertigdurchmesser während des Betriebs verändern.

Aus der DE-PS 10 74 360 ist eine Schälmaschine bekannt, bei der das Führungssystem für die geschälte Stange unmittelbar hinter dem Messerkopf der Schälmaschine aus 4 Rollen besteht, die abgefedert sind. Die Vorspannung der Verstellmittel ist nicht verstellbar.

Weiterhin ist aus der DE-AS 11 04 289 ein Führungssystem für eine Schälmaschine bekannt, das einlaufseitig des Messerkopfes angeordnet ist und den besonderen Aufgaben für die zentrische Führung nicht exakt runden, ungeschälten Gutes Rechnung trägt. Die Führung hat 4 Rollen, die paarweise über Kurven radial nach innen/außen verstellt werden. Für gegenüberliegende Rollen ist ein zur Schälmaschinenachse konzentrischer Ring mit den beiden Kurven vorgesehen, an denen sich die zwei gegenüberliegenden Führungsrollen abstützen. Durch Drehung des Rings werden die Führungsrollen verstellt. Der Ring stützt sich federnd gegen seine Verstellmittel ab. Es gibt keine Information über das Maß der Einfederung der Führungsrollen-Paare.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Zentrierverhalten eines Führungssystems einer Schälmaschine unmittelbar vor oder hinter dem Messerkopf zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Der Begriff Einfederung ist nicht an eine "Feder" aus Metall oder anderen geeigneten Materialien gebunden. Auch hydraulische oder pneumatische Lösungen sind denkbar. Die Erfassung kann auch mit Hilfe der Dehnmeßtechnik erfolgen. Entscheidend ist, daß die Position des Führungselements relativ zu der hinter der Feder stehenden Abstüzung des Führungselements erfaßt wird. Mit diesem Meßergebnis kann die Vorspannkraft der Führungselemente optimiert werden. Die Vorspannkraft der Führungselemente ist bei bekannter Federkennlinie ein Äquivalent zu der Einfederung der Führungselemente.

Die Führungselemente sind entweder Halter mit an ihren nach innen gerichteten Enden vorgesehenen nicht angetriebenen Rollen, die am Werkstück anliegen oder die Halter tragen an ihren freien Enden Verschleißplatten, die das zu schälende oder geschälte Gut reibschlüssig führen.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß die Einfederung aller Führungselemente mit ausreichend genauer Genauigkeit gleich ist. Deshalb stellt die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 eine vorteilhafte bauliche Vereinfachung dar.

Bei der Anzeigeeinheit nach Anspruch 3 kann es sich um eine analoge oder digitale Anzeigeeinheit handeln. Sie hat die Aufgabe, das Maß der Einfederung des/der Führungselemente(s) sichtbar zu machen.

Die mit Anspruch 4 verfolgte Weiterbildung der Erfindung erlaubt einen Vergleich zwischen dem Positions-Sollwert der Führungselemente und der tatsächlichen Position unter Berücksichtigung der Einfederung/Vorspannkraft der Führungselemente.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 vorgesehen, bei der das Meßergebnis der Einfederung der Führungselemente in die Steuerung der Schälmaschine einbezogen wird. Das von der Meßeinrichtung ausgesandte Signal kann mit Hilfe einer Lampe oder einer Hupe ausgegeben werden oder in einen Befehl zum Stillsetzen der Maschine oder Blockieren gewisser Funktionen umgesetzt werden. Wenn eine Fehlermeldung ausgegeben wird, signalisiert diese entweder einen Verschleiß der Führungselemente oder eine falsche Durchmesser-Vorgabe des zu schälenden oder geschälten Gutes.

Bevorzugt ist an die Verwendung einer Warneinrichtung, entweder in Form einer Anzeige am Steuerpult der Maschine oder in Form einer Warnlampe oder Hupe gedacht.

Zusätzlich oder alternativ kann das Meßergebnis der Einfederung der Führungselemente vor oder hinter dem Messerkopf der Schälmaschine auch zur Steuerung der Maschine benutzt werden. Unabhängig von der Sicherheitsfunktion, die die ausgewerteten Meßergebnisse des oder der Führungssystem(e) haben, kann automatisch und ohne Zutun des Bedienungspersonals die Schälmaschine mit einer veränderlichen und auf vorgegebene Werte für die Vorspannkraft eingestellten Führung betrieben werden. Insbesondere beim Schälen von konischem (Feder-)Draht können die Führungssysteme vorspannkraftabhängig betrieben werden.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen bevorzugten Anwendung auf eine Schälmaschine erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Gesamtansicht einer Schälmaschine, teilweise im Schnitt;

Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 nach Linie II-II zur Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Führungssystems;

Fig. 1 zeigt eine Stange 21, die in einer Schälmaschine 1 geschält wird. Die Schälmaschine besteht aus einem Einschubaggregat 2 mit darin drehbar gelagerten und in nicht dargestellter Weise drehangetriebenen Transportrollen 31, 32, einem Messerkopf 26 an einer Hohlwelle 6, die in einem Maschinengestell 7 auf bekannte Weise in Lagern 17, 18 drehangetrieben aufgenommen ist, einer hinteren Führung 10, die mit ihren Rollen 16 die weiter fortgeschritttene Stange am geschälten Abschnitt einspannt und einem Spannwagen 12, der gemäß Pfeil 27 verfahrbar ist und gegen Ende der Bearbeitung mit seinen Spannbacken 19, 20 die Stange 21 gegen Verdrehen sichert und aus der Schälmaschine herauszieht. Der Arbeitsablauf der Schälmaschine 1 wird von einer Steuereinrichtung 25 bestimmt, an die u. a. das Einschubaggregat 2, und ein Stellmotor 9 für die Messer 15 und der Spannwagen angeschlossen sind.

Der Messerkopf 26 befindet sich in einem erweiterten Absatz an der einlaufseitigen Stirnseite der Hohlwelle 6, in der eine Konushülse 8 in Durchlaufrichtung der Stange 21, wie mit dem Pfeil 22 angezeigt, von einem Stellmotor 9 bei umlaufender Hohlwelle 6 verschoben werden kann, mehreren Messerhaltern 14, die sich innen an dem Konus der Konushülse 8 radial abstützen und die bei axialer Verschiebung der Konushülse 8 in radialer Richtung zur Stange 21 verstellt werden. Messer 15 an den Messerhaltern 14 schälen entsprechend der Position der Messerhalter und der Konushülse eine Schicht einstellbarer Dicke von der Stange 21 ab. Die Schwingungen des Zerspanungsprozesses am Messerkopf werden von den Rollen 13 und 16 der vorderen und hinteren Führung 5 bzw. 10 gedämpft.

Einlaufseitig der Schälmaschine 1 befindet sich ein offener Rollgang mit von Motoren 23, 24 angetriebenen Zuführrollen 3, 4, die die Stange 21 in den Bereich des Einschubaggregates 2 transportieren.

Das Einschubaggregat 2 sichert die Stange 21 gegen Verdrehen unter dem Schnittmoment, das im Messerkopf 26 in die Stange eingeleitet wird. Zusätzlich bringt es aufgrund eines nicht gezeigten Antriebs der Rollen 31, 32 die Vorschubkraft auf, um die Stange durch den Messerkopf 26 zu schieben. Am Einschubapparat ist eine Wegmeßeinrichtung 11 vorgesehen, die mit einer Impulszählung die gewünschten Weglängen beim Schälen der Stange 21, sicherstellt.

Ausgelöst wird die Wegmessung durch einen Initiator 28 auslaufseitig des ersten Rollenpaares des Einschubag­ gregates 2.

Fig. 2 zeigt die vordere Führung 5 in Stirnansicht mit einem Rahmen 34, in den ein Stellring 43 drehbar eingelassen ist und vier Schiebern 35, 36, 37, 38, die sternförmig um das zu schälende Werkstück angeordnet sind und im Rahmen 34 in radialer Richtung verstellt werden können. Die Verstellung erfolgt mittels eines verzahnten Umfangsabschnittes 69 am Stellring 43 und einem Verstellrad 60, das durch Drehung in Richtung des Pfeiles 62 den Stellring 43 relativ zum Rahmen 43 verschwenkt. Hinter den Schiebern 35 bis 39 sind Spiralnuten 44, 45, 46, 47 im Stellring 43 vorgesehen, in die an den Schiebern angeformte Zapfen eingreifen. Durch Drehung am Verstellrad 60 wird der Stellring 43 verschwenkt und alle vier Schieber 35 bis 39 werden synchron und um gleiche Wegstrecken in radialer Richtung zur zu schälenden Stange 21 verstellt.

Die vier Schieber 35 bis 39 sind im wesentlichen von gleicher Bauart. An den Schiebern sind Gleitsteine 56, 57, 58 und 59 in radialer Richtung zur Stange 21 gleitend geführt. Die Gleitsteine sind in den Schiebern 35 bis 39 mit Federpaketen 52, 53, 54 und 55 vorgespannt. Die Spannung der Federpakete kann, wie am Beispiel des Schiebers 36 gezeigt, mit Hilfe einer Stellmutter 63 variiert werden.

Am Schieber 37 befindet sich eine Anzeigeeinheit 64, mit der das Maß der Einfederung des Gleitsteins 57 relativ zum Schieber 37 gemessen und angezeigt wird. Zusätzlich wird die Position des Stellrings 43 von der Anzeigeeinheit 288 gemessen.

Bevor eine Stange 21 in die Schälmaschine eingeführt wird, werden alle Rollen 39, 40, 41, 42 der vorderen Führung 5 mit Hilfe des Verstellrades 60 und der Anzeige an der Anzeigeeinheit 288 auf einen Durchmesser eingestellt, der etwas kleiner ist, als der Rohdurchmesser der Stange 21. Sobald die Stange in die vordere Führung einläuft, drückt sie alle Rollen 39 bis 42 minimal auseinander. Dieses Auseinanderdrücken ändert nichts an der Position der Schieber 35 bis 39, das Zurückweichen der Gleitsteine 56 bis 59 geht vielmehr in die Federpakete, da die Position des Stellrings 43 als durch Reaktionskräfte der Federpakte technisch unverrückbar zu betrachten ist. Da alle Federpakte von gleicher Art und Größe sind wird davon ausgegangen, daß alle Federpakete um das gleiche Maß einfedern. Deshalb wird die Einfederung durch die Anzeigeeinheit 64 nur an einem Schieber 37 gemessen. Sollte diese einfache Messung nicht ausreichen, ist vorgesehen, alle 4 oder ausgesuchte Schieber mit der oder den Meßeinrichtungen auszurüsten. Diese Einfederung der Gleitsteine 56 bis 59 in die Schieber 35 bis 39 bestimmt sich zum einen nach der Durchmessertoleranz der Stange 21 und zum anderen nach dem Verschleißzustand der Rollen 39 bis 42. Das nach der Erfindung vorgeschlagene Meßverfahren und die dazu insbesondere in Fig. 2 gezeigte vordere Führung 5 mit den Meß- und Anzeigeeinheiten 64, 288 erlaubt somit das frühzeitige Erkennen eines kritischen Verschleißzustandes der Führungselemente, d. h. im vorliegenden Falle der Rollen 39 bis 42.

Darüber hinaus erlaubt die Messung der Einfederung der Gleitsteine 56 bis 59 in die Schieber 35 bis 39 oder jedenfalls die Messung einer einzelnen Einfederung einen Rückschluß, ob die Stange 21 mit der richtigen Vorspannkraft geführt wird.

Ergänzend oder alternativ ist nicht die Anzeige der Meßwerte an der vorderen Führung wie vorbeschrieben vorgesehen, sondern die Weiterleitung der Meßergebnisse mit Hilfe der Meßwertgeber 33 und 65 an die zentrale Steuereinrichtung 25 der Schälmaschine 1. Hierzu sind die Meßwertgeber 33, 65 mit den Leitungen 29, 30 mit der Steuereinheit 25 der Schälmaschine verbunden. Der Meßwertgeber 33 mißt die relative Position des Gleitsteins 56 im Schieber 35 und der Meßwertgeber 65 erfaßt mit Hilfe des am Verstellrad 60 angreifenden Meßschiebers 61 die Drehlage des Stellrings 43 und somit die radiale Stellung sämtlicher vier Führungsrollen 39 bis 42 bzw. deren Schieber 37 bis 40. Somit können an der Steuereinrichtung 25 oder einem mit dieser verbundenen Steuerpult die Verschleißzustände der vorderen Führung oder die effektive Vorspannung angezeigt oder in die Steuerung der Maschine durch eine schaltungsmäßige Verriegelung integriert werden, so daß z. B. bei einer Einfederung null, gemessen am Meßwertgeber 33 und bei Laststromaufnahme des Antriebes des Messerkopfes 26 die Maschine automatisch stillgesetzt wird, weil die vordere Führung nicht führt. Alternativ kann eine Warnung durch eine blinkende Warnlampe oder durch ein blinkendes Display an dem Steuerpult oder dem Pendel vorgesehen sein.

Die meßtechnische Erfassung insbesondere der Spannkraft erlaubt reproduzierbare Einstellungen des erfindungsgemäßen Führungssystems und eine Optimierung der Führungseigenschaften.

Die Erfindung, so wie vorstehend am Beispiel der vorderen Führung 5 beschrieben, kann gleichermaßen bei der hinteren Führung 10 angewandt werden.

Claims (7)

1. Führungssystem für ein Werkstück einer spitzenlosen Schälmaschine, die die folgenden Merkmale aufweist:
a) das Führungssystem (5) besteht aus mehreren, sternförmig um die Maschinenmitte angeordneten Führungselementen,
b) die Führungselemente (Rollen 39 bis 42) sind federnd abgestützt,
gekennzeichnet durch
c) eine Meßvorrichtung (64) zum Messen der Einfederung der Führungselemente (Rollen 39 bis 42).

2. Führungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
d) nur eines der Führungselemente (Rolle 39) ist mit der Meßvorrichtung (64) ausgerüstet.

3. Führungssystem nach Anspruch 1 mit Verstellmitteln Einstellung des Führungssystems auf unterschiedliche Durchmesser des zu schälenden Gutes, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
e) eine Meßvorrichtung (33) und eine Anzeigeeinheit (64), zur Erfassung der Einfederung der Führungselemente.

4. Führungssystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
f) eine zweite Anzeigeeinheit (288), die mit den Verstellmitteln (60, 43, 44-51) gekoppelt ist und den Sollwert der Führungselemente anzeigt.

5. Schälmaschine mit einem Führungssystem nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, mit der nachstehenden Merkmalskombination:
g) mindestens ein Führungssystem (5, 10) unmittelbar vor oder hinter dem Messerkopf (26),
h) eine Steuereinheit (25) mit Anzeigen für Parameter der Maschine oder des Schälprozesses,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
i) eine Verbindungsleitung (30) zwischen der Meßvorrichtung (33) an mindestens einem Führungselement (Rolle 41) und der Steuereinheit (25).

6. Schälmaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das nachstehende Merkmal:
j) eine Warneinrichtung, die bei vorgegebenem Stellwert des Führungssystems (5) und vom Sollwert unzulässig abweichender Einfederung der Führungselemente (39-42) ein Signal ausgibt.

7. Verfahren zum Betreiben einer Schälmaschine nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden:
k) das zu schälende Gut (Stange 21) wird unmittelbar vor und/oder nach dem Schälen zentrisch geführt,
l) die Führungselemente (Rollen 39-42) werden nachgiebig abgestützt,
m) die Führungselemente (Rollen 39-42) werden voreingestellt
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
n) die elastische Einfederung der Führungselemente wird gemessen,
o) das Meßsignal wird ausgegeben oder bei der Steuerung der Schälmaschine verwendet.