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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und Nachkontrolle des Einsatzgewichtes
von hohlzylindrischen oder ringförmigen Körpern Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Bestimmung und beliebigen Nachkontrolle des ordnungsgemäßen Einsatzgewichtes
einer Vielzahl von aus Einzelrohlingen serienmäßig in geschlossenem Kaliber zu walzenden
Körpern von hohlzylindrischer oder ringförmiger Gestalt und will die Nachteile der
bisher angewendeten Verfahren vermeiden.
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Bisher hat man sich damit begnügt, am Ende des Walzvorganges den Innen-
bzw. Außendurchmesser des gewalzten Formlings zu bestimmen und die Endbearbeitung
in weiteren Bearbeitungsvorgängen vorzunehmen. Beim Walzen von zylindrischen oder
ringförmigen Körpern wird der gewogene Rohling auf einer vor der Walze angeordneten
Presse gedrückt und gelocht, wobei das überschüssige Gewicht durch verschieden tiefes
Eindrücken des Lochdornes beseitigt wird. Bei diesem Verfahren werden jedoch verschiedene;
das Einsatzgewicht des Rohlings für die Walze wesentlich beeinflussende Faktoren
nicht berücksichtigt. So ändert sich beispielsweise im Laufe des Betriebes die Temperatur
der Rohlinge, so daß bei gleich weitem Eindrücken des Lochdornes zwar gleiche Volumina,
aber verschiedene Gewichte gelocht werden. Ferner
wird die Ablesung
der Eindringtiefe des Dorns nicht dauernd gleichmäßig durchgeführt oder ist infolge
von Ablesfehlern des: Arbeiters, die teils auf ihn zurückgehen und zum anderen von
ihm gar nicht in Rechnung zu stellen sind, für die Dauer nicht gleichmäßig durchführbar.
Auch der Verschleiß des Lochdornes wird bis jetzt nicht berücksichtigt. Als weitere
Faktoren sind die Änderung des Niveaus des Pressentisches und die Zunderbildung
auf dem Rohling zu berücksichtigen, was ebenfalls bisher außer Ansatz geblieben
ist.
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Eine theoretische Berücksichtigung dieser Faktoren ist durch entsprechendes
Lochen infolge der Veränderlichkeit der verschiedenen sie beeinflussenden Bedingungen
nicht möglich.
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Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, das es ermöglicht,
im Zuge eines Walzvorganges das Einsatzgewicht der Einzelrohlinge im wesentlichen
konstant zu halten, so daß zwangläufig im Rahmen der gegebenen Toleranzen die Innen-
und Außendurchmesser des Endproduktes konstant gehalten werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß im
Zuge eines Walzvorganges nach Walzen des Außen- oder Innendurchmessers auf Sollmaß
die Differenz zwischen Innen- und Außendurchmesser eines oder mehrerer der Walzkörper
bestimmt, der hierdurch ermittelte Wert in Gewichten abgelesen und das so ermittelte
Gewicht der Ausformung des Rohlings in der vorhergehenden Bearbeitungsstufe zugrunde
gelegt wird. Durch diese Sollmaßwalzung des Außen- bzw. Innendurchmessers wird eine
dieser Veränderlichen zur Konstanten, und es verbleibt, da ja die Walzung im geschlossenen
Kaliber erfolgt, nur noch eine Variable, nämlich der Außen- oder Innendurchmesser,
dessen Abweichung vom Sollmaß dann als Differenz zwischen Außen- und Innendurchmesser
der Gewichtsbestimmung der künftigen Einsatzstücke zugrunde gelegt wird. Mit diesem
Verfahren ist es möglich, den oben aufgeführten, bisher nicht bewältigten und auch
theoretisch nicht zu bewältigenden Faktoren Rechnung zu tragen. Durch den Abgriff
der Messungen am Innen- und Außendurchmesser des Formkörpers kann man darüber hinaus
nach Belieben die gegebene Toleranz am Innen- oder Außendurchmesser vorsehen oder
aber auf Innen- und Außendurchmesser mitteln.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in Fig. x eine Draufsicht
und in Fig. 2 eine Seitenansicht.
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Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips soll vorab eine mathematische
Darstellung der Vorgänge beim Walzen gegeben werden. Es sei angenommen, daß ein
Ring mit rechteckigem Profil gewalzt werden soll, dessen Breite b beträgt und der
den Innendurchmesser di sowie den Außendurchmesser da aufweist.
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Das Gewicht eines solchen Ringes beträgt
Dabei bedeutet G = das Gesamtgewicht des Ringes, b = seine Breite,
da = seinen Außendurchmesser, di = seinen Innendurchmesser und
y = eine Konstante, nämlich das spezifische Gewicht.
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Ein Ring mit den gewünschten Abmaßen da = Da und di
= Di und b = b, hat somit das Normalgewicht
Wird der Außendurchmesser auf Sollmaß gewalzt, so weist der Innendurchmesser im
allgemeinen eine Abweichung auf und ist demnach di=DizLddi. Daraus folgt
Die Gewichtsabweichung beträgt also
Bei negativem d di, d. h. einer Verringerung des Innendurchmessers, ist d
G positiv;: d. h., der Reifen weist ein zu hohes Gewicht auf. Bei positivem
4 di ist der Innendurchmesser zu groß und damit d G negativ, d. h., der Reifen
weist zu geringes Gewicht auf. Ein gleicher Rechnungsweg ergibt sich, wenn man den
Innendurchmesser konstant hält. Es folgt aus der vorstehenden Berechnung also, daß
man bei Konstanthaltung des Innen- oder Außendurchmessers vom Sollmaß unmittelbar
das Zuviel oder Zuwenig des Gewichts des zu walzenden Körpers ablesen kann.
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Bei der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung sind mit z der
Walzentisch, mit 2, 2' auf dem Walzentisch angeordnete Gleitschienen und mit R der
auszuwalzende Körper, beispielsweise ein Radreifen, bezeichnet. Auf den Schienen
2, 2' des Walzentisches läuft auf Rollen 3, 3' ein Schlitten 4, der die Tragelemente
für die Innenrolle 5 und die Außenrolle
6 aufnimmt. Diese Rollen
laufen auf Rotgußbuchsen und greifen auf den auszuwalzenden Körper, der zwischen
der Druckwalze 7 und dem Walzkaliber 8 läuft. Die Gegengewichte 9, g' drücken das
Tragorgan und damit die Außenrolle 6 gegen die Außenseite des Reifens R, während
die Gegengewichte io, io' den Schlitten q. und damit die Innenrolle 5 gegen den
Innendurchmesser des Reifens R andrücken. Das Tragorgan für die Innenrolle 5 läuft
in einem Rohr ri aus, welches einen Nocken 12 aufweist. Dieser Nocken 12 schlägt
gegen einen Anschlag 13, der mit einem Zahnsegment 14 in Verbindung steht. Dieses
Zahnsegment 1q. überträgt seine Bewegung auf ein Zahnsegment 15 und damit auf den
über der Skala 16 spielenden Zeiger 17. Der Träger für die Außenrolle 6 läuft in
einem im Schlitten q. axial verschieblich gelagerten Rohr 18 mit einem Nocken ig
aus, der auf einen Anschlag 2o treffen kann, welcher den über die Skala 21 spielenden
Zeiger 22 betätigt. Die Skala 16 ist auf Schienen 23, 23' auf dem Walzentisch i
verschiebbar, um derart die Anordnung verschiedenen zu walzenden Innendurchmessern
anpassen zu können. Auch die Skala 21, die an der Traverse 24 angeordnet ist, läßt
sich zusammen mit dieser zur Anpassung an wechselnde Außendurchmesser auf dem Walzentisch
i verschieben und feststellen. Eine Fixierung des Meßwagens relativ zu dem Walzenkaliber,
z. B. durch einen Anschlag, erfolgt nicht, vielmehr läßt sich durch Verstellung
der Traverse 24 bzw. des die Skala 16 tragenden Tisches auf den Schienen 2, 2' bzw.
23, 23' die Anordnung immer so einstellen, daß für einen gegebenen, mit Hilfe eines
Meßbügels festzulegenden Innen- bzw. Außendurchmesser die Zeiger 17 bzw. 22 über
ihren Skalen 16 bzw.2i spielen. Der auf Kugellagern über den Walzentisch i laufende
Schlitten q wird auf den Gleitschienen 2 herangeführt, wobei sich die Außenrolle
6 an den Außendurchmesser des Körpers R anlegt. Dann wird durch Betätigung des Hebels
25 die Innenrolle 5 über den Reifen R an die Innenseite desselben geschwenkt. Die
Gegengewichte 9, g' bzw. io, io' sorgen dafür, daß die Rollen 6 bzw. 5 ständig unter
Druck außen und innen am Walzkörper R anliegen. Eine Bewegung der Meßrollen 5 und
6 beim Auswalzen des Walzkörpers R wird auf die beiden Rohre ii und 18 übertragen
und damit gleichzeitig auf den Skalen 16 und 21 durch die Zeiger 17 und 22 angezeigt.
Der einzuhaltende Außendurchmesser wird nach Festlegung durch eine Messung bezüglich
des Kalibers mit Hilfe eines Meßbügels auf der Skala 21 im einfachsten Falle durch
einen Kreidestrich angezeichnet. Selbstverständlich muß durch entsprechende Verstellung
der Traverse 24 längs der Schienen 2, 2' dafür Sorge getragen werden, daß der Zeiger
22 auch tatsächlich über der Skala 21 spielt. Das gleiche erfolgt für den Innendurchmesser
auf der Skala 16. Auch hier ist, wie bereits erwähnt, durch Verstellung des Skalentisches
längs der Schienen 23, 23' dafür Sorge zu tragen, daß der Zeiger 17 im gewählten
Bereich des Innendurchmessers über der Skala 16 spielt. Sind so die Innen- und Außenmaße
für den fertigen Körper genau eingestellt, so ist damit auch das Gewicht dieses
fertigen Körpers fixiert. Abweichungen von diesem Gebiet haben also Abweichungen
des Außendurchmessers bzw. Innendurchmessers vom angezeichneten Sollwert zur Folge.
Bei Überschreiten eines dieser Werte ist das Gewicht zu hoch, bei Unterschreiten
zu niedrig. Die Skalen beider Ablesevorrichtungen sind in Gewichten und nicht in
Längeneinheiten geeicht, so daß sich aus der Abweichung des Zeigers von dem angezeichneten
Bereich bei Einhaltung des Sollwertes auf der anderen Skala die Gewichtsabweichung
festlegen läßt. Der derart gewonnene Wert dient nunmehr dazu, um beim vorhergehenden
Arbeitsvorgang die Ausformung des Rohlings entsprechend zu beeinflussen, d. h. dort
durch starkes oder schwaches Eintreiben des Dornes das Gewicht des auf die Wälze
aufzugebenden Rohlings zu erniedrigen oder zu erhöhen. Damit lassen sich aber engste
Toleranzen walzen. Es ist ferner möglich, durch weiteres Walzen bei überschüssigem
Gewicht das zuviel vorhandene Gewicht des Walzkörpers gleichmäßig auf Innen- und
Außendurchmesser zu verteilen. Bei Untergewicht ist es ohne Schwierigkeiten möglich,
vor Erreichen des Sollmaßes, beispielsweise am Außendurchmesser, festzustellen,
daß beim Sollmaß der Innendurchmesser zu groß sein würde, so daß man nicht ganz
bis zum Sollmaß walzt und damit die Gewichtsdifferenz gleichmäßig auf Außen- und
Innendurchmesser verteilt.
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Es liegt auf der Hand, daß man mit einer derartig genauen Auswalzung
gerade von ringförmigen oder zylindrischen Körpern erhebliche Einsparungen an Einsatzmaterial
erzielen kann, ohne daß die Ausschußgefahr wächst. Außer der Einsparung an Einsatzgewicht
fallen in den meisten Fällen auch die kostspieligen Nachbearbeitungen weg.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, daß es einerseits zum Stand der Technik
gehört, während des Walzvorgangs die Abmessungen des Walzgutes laufend mittels Meßvorrichtungen
zu kontrollieren, die mit einem entsprechenden, am Walzgut zur Anlage gebrachten
Abtastorgan und von diesem gesteuerten Meß- bzw. Anzeigevorrichtungen ausgestattet
sind. Diesem Stand der Technik gegenüber ist das Neue in der besonderen Eichung
und darin zu sehen, daß Abtastorgane relativ gegeneinander arbeiten, so daß es ohne
Fixierung der Meßanordnung bezüglich des Walzgutes möglich ist, die Einsatzgewichte
im vorhergehenden Bearbeitungsvorgang zu kontrollieren.