EP0041248B1 - Device for burnishing cylindrical workpiece surfaces using a burnishing tool - Google Patents

Device for burnishing cylindrical workpiece surfaces using a burnishing tool Download PDF

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EP0041248B1
EP0041248B1 EP81104118A EP81104118A EP0041248B1 EP 0041248 B1 EP0041248 B1 EP 0041248B1 EP 81104118 A EP81104118 A EP 81104118A EP 81104118 A EP81104118 A EP 81104118A EP 0041248 B1 EP0041248 B1 EP 0041248B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cone
desired value
burnishing
tool
pressure
Prior art date
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Expired
Application number
EP81104118A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0041248A3 (en
EP0041248A2 (en
Inventor
Heinz Rottleuthner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Madison Industries GmbH
Original Assignee
Madison Industries GmbH
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6103911&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0041248(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Madison Industries GmbH filed Critical Madison Industries GmbH
Publication of EP0041248A2 publication Critical patent/EP0041248A2/en
Publication of EP0041248A3 publication Critical patent/EP0041248A3/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0041248B1 publication Critical patent/EP0041248B1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/023—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/06—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent requiring comparison of the workpiece with standard gauging plugs, rings or the like

Definitions

  • the invention relates to a device for smooth rolling a cylindrical workpiece surface with a smooth rolling tool, which can be designed as a tool for smooth rolling inner cylinder surfaces or as a tool for smooth rolling outer cylinder surfaces, the smooth rolling tool having a shank with a cone which is hollow in the outer smooth rolling tool, and one to the taper coaxially and axially relative to this displaceable cage with radially displaceable in the cage slots and on the conical surface of the taper facing the cylindrical workpiece surface of the tapered roller bearings, with a drive device which causes a relative rotation and axial displacement of taper and workpiece, and with a cone and cage automatically as a function of a predetermined, constant rolling pressure axially displacing adjusting device, the cone of the inner smooth rolling tool is also hollow and the dimensioning of the wall thickness of the cone allows the wall to be deformed by the rolling pressure up to slightly beyond the cone side facing away from the cylindrical workpiece surface, a deformation sensor is arranged on this cone side, the output variable of which is fed to
  • DE-A-2 935 601 which does not belong to the prior art, it has been proposed to automatically measure the rolling pressure of the smooth rolling device during rolling and to regulate it automatically by comparison with an adjustable setpoint to this setpoint.
  • the surface to be smoothed has a predetermined degree of completeness (the degree of completeness indicates how completely the space between the envelope surface and the base of the "surface rock" is filled with material) and a predetermined roughness in order to achieve the desired smoothness at a predetermined rolling pressure to achieve the workpiece surface. Since the preprocessing of the workpieces carried out before smooth rolling is often not carried out uniformly for all workpieces, a correspondingly different rolling pressure setpoint would have to be selected in order to achieve a predetermined smoothness of the respective workpiece. This requires a measurement of the surface and readjustment of the setpoint device before each smooth rolling of a workpiece. However, manual measurement and readjustment is labor-intensive and time-consuming, especially for series production.
  • the invention has for its object to improve the device according to the mentioned DE-A-2 935 601 in such a way that a manual measurement of the workpiece surface and corresponding adjustment of the rolling pressure setpoint is not necessary.
  • this object is achieved in that the plug is connected to a displacement transducer, that the setpoint generator has a setpoint correction unit and a basic setpoint generator for a basic setpoint of the rolling pressure, and that the output of the displacement transducer is connected to an input of the setpoint correction unit that the output of the setpoint correction unit is connected to the setpoint input of the comparator, that the setpoint correction unit corrects the basic setpoint depending on the distance traveled by the cone since the beginning of the rolling process until the basic setpoint is reached and feeds it to the comparator as a corrected setpoint.
  • This solution is based on the knowledge that the distance traveled by the cone from the start of the smooth rolling process until the basic setpoint has been reached can be used as a measure of the initial degree of completeness or the roughness of the workpiece surface for adjusting or correcting the basic setpoint.
  • the smaller this path the greater the initial degree of completeness and the higher the rolling pressure setpoint would have to be selected in order to achieve a desired smoothness.
  • the larger the basic setpoint that is set the greater the distance. If the ratio of path to basic setpoint therefore exceeds a predetermined value, the required setpoint is lower, and vice versa. Accordingly, the basic setpoint is automatically lowered or raised so that the required corrected setpoint results.
  • the setpoint correction unit can form an electronic computer which automatically carries out all necessary correction calculations depending on the measured path of the cone and the set basic setpoint and corrects the setpoint accordingly.
  • the drive device has a rotary drive acting on the workpiece and the non-rotatably held cone and the shaft of the inner smooth rolling tool are pierced.
  • the measured variable of the deformation sensor can be taken off in a simple manner via a line which is led out through the cone bore, because the cone does not rotate and consequently the line is not twisted.
  • the deformation sensor can have a pressure load cell. This is a special one compact component that can be easily attached to the side of the cone facing away from the smooth rolling rollers.
  • the deformation sensor preferably has a strain gauge. This is particularly sensitive to the smallest changes in deformation or pressure.
  • the device shown in FIG. 1 has a smooth rolling tool 3 for smooth rolling the cylindrical inner surface 4 of a hollow cylindrical workpiece 5.
  • the smooth rolling tool 3 has a cone 6 with a conical surface 7 on the outside.
  • tapered smooth rolling rollers 10 are rotatably and radially displaceable.
  • the smooth rolling rolls 10 lie on the conical surface 7 so that the envelope surface of the smooth rolling rolls 10 is cylindrical.
  • the cage 9 is rotatably supported by means of a radial ball bearing 11 in a carriage 12 which can be displaced on guide rails 13 by means of a drive device shown schematically as a double arrow 14.
  • the workpiece 5 is rotated by a drive device shown schematically as an arrow 15, which can also provide for an axial displacement of the workpiece 5 instead of the drive device 14, as is indicated by the double arrow 16.
  • the displacement of the carriage 12 or the workpiece 5 causes an axial relative displacement of the workpiece 5 and the cage 9 with the roller rolls 10, while the drive device 15 ensures the relative rotation of the workpiece 5 and the tool 3, the cone 6 in a manner not shown is held in a rotationally fixed manner so that the rolling rollers 10 roll on the inner surface 4 of the workpiece 5 and on the conical surface 7 of the cone 6 in order to smoothly roll the inner surface 4 of the workpiece 5.
  • the cone 6 is also provided on its side facing away from the workpiece before the engagement of the tool and workpiece with a shaft 17, which at the same time forms the piston rod of a piston 18 in a cylinder 19.
  • a deformation sensor 24 is arranged in a coaxial bore of the cone 6 in such a way that it bears against the inside 25 of the cone 6.
  • the wall thickness of the cone 6 is dimensioned such that it essentially withstands the rolling pressure, but nevertheless allows the wall to be deformed up to the inside 25, so that during operation the rolling pressure can be measured through the cone wall by means of the deformation sensor 24.
  • the deformation sensor 24 can have a pressure or load cell, preferably with a strain gauge, in which a resistance wire, metal film, semiconductor, piezoelectric, magnetoelastic or inductive resistor is embedded, the resistance value of which is dependent on the strain or pressure. The change in resistance that occurs then represents a measure of the rolling pressure formed and can be measured in a measuring bridge.
  • a device suitable for controlling the rolling pressure as a function of the measured rolling pressure is shown schematically in FIG. 2.
  • An amplifier 28 then connects to line 26.
  • the output signal of the amplifier 28 is fed to one input of an electrical comparator 29.
  • the comparator 29 can be a differential amplifier of high gain with negative feedback (negative feedback), the feedback allowing adjustment of the control behavior of the control device.
  • a rolling pressure setpoint generator 30 supplies a rolling pressure setpoint to the second input of the comparator 29.
  • the comparator output signal is fed to an actuating device which has a power amplifier 31, a controllable magnetic pressure reduction valve 32, the piston-cylinder arrangement 18, 19, an adjustable pressure reduction valve 33 and two pressure fluid pumps 34, 35.
  • the output of the comparator 29 via the power amplifier 31 with the control input of the pressure reducing valve 32, the output of the pump 34 with the input of the pressure reducing valve 32 and the cylinder chamber 22, the output of the pump 35 with the input of the pressure reducing valve 33 and the cylinder chamber 20 and the outputs of the pressure reducing valves 32, 33 are connected to a pressure fluid container 36.
  • the maximum pressures that can be output by the pumps 34, 35 are approximately the same and are dimensioned such that the pump 35 strives to have at least one form as high a pressure as can be set on the pressure reducing valve 33, so that the pressure in the supply line to the cylinder chamber 20 is always limited and kept constant at the value set on the pressure reducing valve 33, this pressure being lower than the maximum pressure of the pumps in the unloaded state .
  • the same reduced pressure is then also effective in the cylinder chamber 20. It therefore determines the desired rolling pressure which is exerted on the inner surface 4 of the workpiece 5 via the piston 18, the cone 6 and the rolling rollers 10.
  • the same rolling pressure is set on the setpoint generator 30 and on the pressure reducing valve 33.
  • the comparator 29 and / or the amplifier 31 are designed such that even the slightest positive or negative output signal of the comparator 29 is sufficient to completely close the pressure reducing valve 32 or to open it completely.
  • the setpoint generator 30 contains a displacement transducer 37 connected to the shaft 17 of the cone 6, which measures the feed path covered by the cone 6 and converts it into an electrical signal.
  • the setpoint generator 30 contains an adjustable basic setpoint generator 38 for a basic setpoint Sg of the rolling pressure, a setpoint correction unit 39 connected to the output of the displacement transducer 37, to the output of the actual value amplifier 28 and to the output of the basic setpoint generator 38, which corrects the setpoint input of the comparator 29 Setpoint S k supplies.
  • the correction unit 39 contains a functional unit 40 and an adjustment unit 41.
  • the functional unit 40 detects the path W measured from the beginning of the rolling process until the set basic setpoint Sg is reached and forms the ratio of the basic path Wg to path W, ie Wg / W.
  • the basic path Wg is the path to be covered by the cone 6 in order to radially readjust the smooth rolling rolls on a workpiece with predetermined pre-processing from the moment of the tool engagement until the desired basic setpoint Sg of the rolling pressure is reached.
  • the start of the rolling process is signaled to the functional unit 40 by the onset of the actual pressure value signal x supplied to it by the amplifier 28.
  • the actual value signal x begins as soon as the cone 6 has brought the smooth rolling rolls (somewhat further than) to the surface of the workpiece to be smoothed.
  • the ratio Wg / W determines the correction value which is fed to the adjustment unit 41 and which, as a function thereof, increases or decreases the basic setpoint Sg, so that a corrected setpoint S k results. Furthermore, the transmission factor of the adjustment unit 41 is adjustable.
  • FIG. 3 represents a possible embodiment of the functional unit 40 and the matching unit 41.
  • the displacement transducer 37 generates a pulse with each increment of the path covered by the cone 6, which is a measure of the deformation or smoothing of the workpiece surface caused during rolling. Its output is connected to the one input of a gate 42 in the form of an AND gate, to the output of which the pulse counting input of a counter 43 is connected.
  • the other input of the gate 42 is connected to the set output of a flip-flop 44 (also called bistable flip-flop), which is also connected to a reset input of the counter 43.
  • the set input of the flip-flop 44 is with the Set output of a further flip-flop 45 connected, the set input of which is at the output of the actual value amplifier 28.
  • the output of the counter 43 is connected to the one input of a further gate 46, the output of which is at the input of a divider 47.
  • the output of amplifier 28 is also connected to one input and the output of basic setpoint generator 38 to the other input of a further comparator 48.
  • the output of the comparator 48 is monitored by a zero detector 49 which, when the output signal of the comparator 48 is zero, supplies a 1 signal to the other input of the gate 46 and via an OR gate 50 to the reset input of the flip-flop 44.
  • the output of the basic setpoint generator 38 is then connected to an input of a multiplier 51 in the matching unit 41 and the output of a basic displacement sensor 47a is connected to the second input of the divider 47.
  • the basic path Wg previously measured on a workpiece with a defined surface preprocessing can be set by means of the basic path sensor 47a.
  • the matching unit 41 also contains a transmission element 52 connected downstream of the multiplier with an adjustable transmission factor. The output of this transmission element 52 is connected to the setpoint input of the comparator 29. This link 52 enables the automatically corrected desired value S k to be changed by hand in order, if desired, to set an even better or worse surface smoothness.
  • a reset input 53 is also connected to the reset input of flip-flop 44 via OR gate 50 and directly to the reset input of flip-flop 45.
  • the reset input 53 is supplied with a 1 signal as a reset signal by actuating a switch (not shown), which resets the two flip-flops 44 and 45.
  • a signal indicating the rolling pressure insert appears at the output of the amplifier 28, which sets the flip-flop 45 so that it in turn sets the flip-flop 44.
  • the 1 signal thus occurring at the set output of the flip-flop 44 resets the counter 43 to zero and simultaneously gates the gate 42.
  • the feed path pulses generated by the displacement transducer 37 from now on due to the further feed of the cone 6 during the rolling are therefore switched through the opened gate 42 to the pulse counting input of the counter 43.
  • the divider 47 forms the ratio of Wg / W and transmits it to the multiplier 51, which multiplies it by the basic setpoint Sg, and the product is fed to the comparator 29 via the transmission element 52 with a transmission factor V r , which is normally chosen to be 1 is. This means that the corrected setpoint applies
  • the input variables Sg and Wg of the multiplier 51 and the divider 47 can also be interchanged.
  • An analog or digital electronic computer can be used to carry out the required arithmetic operations, including the comparison operations, the digital computer being a microprocessor and being connected on the input or output side to corresponding analog / digital converters or digital / analog converters .
  • the flip-flop 45 can also be replaced by a differentiating element which only responds to the rising edge of the actual value signal x.
  • a magnetic changeover valve can be used, which connects the output of the pump 34 or the input of the pressure reducing valve 33, controlled by the output signal of the comparator 29, to the cylinder chamber 20 or the cylinder chamber 22, e.g. B. with a positive output signal of the comparator 29 with the cylinder chamber 22 and with a negative or balanced (zero) output signal with the cylinder chamber 20th
  • actuating device instead of the actuating device 18, 19, 31-35 shown, which converts the output signal of the comparator 29 into a proportional number of negative or positive pulses and feeds this to a stepper motor which adjusts the cone 6 axially causes a lead screw or pinion and rack and in the rest position, when the output signal of the comparator 29 is zero, assumes a position which corresponds to the rolling pressure setpoint specified by the setpoint generator 30.
  • cone 6 can also be conical on the inside, so that the inner surface 25 and the Outer surface 7 are parallel.
  • the cone 6 can also be coupled with a rotary drive.
  • the measurement signal of the sensor 24, in order to avoid twisting the line 26, via sliding contacts or contactless, for. B. via optical, electromagnetic or acoustic waves, are transmitted to the control device.
  • the sensor 24 can also be supplied with power in the same way.
  • the same rolling pressure control principle can be used with an external smooth rolling tool, i. H. can be applied to a tool of the generic type for the smooth rolling of workpiece outer surfaces.
  • a tool of the generic type for the smooth rolling of workpiece outer surfaces With such a tool, the cone engages over the workpiece, i. H. it is hollow from the start, and the roller rolls are stored in a cage between the taper and the workpiece.
  • the deformation sensor is designed and arranged so that it surrounds the cone on the outside.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Glattwalzen einer zylindrischen Werkstückfläche mit einem Glattwalzwerkzeug, das als Werkzeug zum Glattwalzen von Zylinderinnenflächen oder als Werkzeug zum Glattwalzen von Zylinderaußenflächen ausgebildet sein kann, wobei das Glattwalzwerkzeug einen Schaft mit einem Kegel, der beim Außenglattwalzwerkzeug hohl ausgebildet ist, und einen zum Kegel koaxialen und axial relativ zu diesem verschiebbaren Käfig mit in den Käfigschlitzen radial verschiebbar und auf der der zylindrischen Werkstückfläche zugekehrten kegeligen Fläche des Kegels abwälzbar gelagerten konischen Walzrollen aufweist, mit einer Antriebseinrichtung, die eine relative Drehung und Axialverschiebung von Kegel und Werkstück bewirkt, und mit einer Kegel und Käfig selbsttätig in Abhängigkeit von einem vorgegebenen, konstanten Walzdruck axial relativ zueinander verschiebenden Stelleinrichtung, wobei auch der Kegel des Innenglattwalzwerkzeugs hohl ist und die Bemessung der Wandstärke des Kegels eine Verformung der Wand durch den Walzdruck bis etwas über die der zylindrischen Werkstückfläche abgekehrte Kegelseite hinaus zuläßt, an dieser Kegelseite ein Verformungsfühler angeordnet ist, dessen Ausgangsgröße dem einen Eingang eines am anderen Eingang durch einen einstellbaren Sollwertgeber beaufschlagten Vergleichers zugeführt ist, und sich die Größe der relativen Axialverschiebung von Kegel und Käfig durch die Stelleinrichtung in Abhängigkeit vom Vergleicherausgangssignal aus dem Abgleich von Verformungsfühler-Ausgangsgröße und Sollwert ergibt.The invention relates to a device for smooth rolling a cylindrical workpiece surface with a smooth rolling tool, which can be designed as a tool for smooth rolling inner cylinder surfaces or as a tool for smooth rolling outer cylinder surfaces, the smooth rolling tool having a shank with a cone which is hollow in the outer smooth rolling tool, and one to the taper coaxially and axially relative to this displaceable cage with radially displaceable in the cage slots and on the conical surface of the taper facing the cylindrical workpiece surface of the tapered roller bearings, with a drive device which causes a relative rotation and axial displacement of taper and workpiece, and with a cone and cage automatically as a function of a predetermined, constant rolling pressure axially displacing adjusting device, the cone of the inner smooth rolling tool is also hollow and the dimensioning of the wall thickness of the cone allows the wall to be deformed by the rolling pressure up to slightly beyond the cone side facing away from the cylindrical workpiece surface, a deformation sensor is arranged on this cone side, the output variable of which is fed to one input of a comparator acted upon by an adjustable setpoint generator at the other input, and the Magnitude of the relative axial displacement of the cone and cage by the actuating device as a function of the comparator output signal from the comparison of the deformation sensor output variable and the setpoint.

In der nicht zum Stand der Technik gehörenden DE-A-2 935 601 ist vorgeschlagen worden, den Walzdruck der Glattwalzvorrichtung beim Walzen selbsttätig zu messen und selbsttätig durch Vergleichen mit einem einstellbaren Sollwert auf diesen eingestellten Sollwert konstant zu regeln.In DE-A-2 935 601, which does not belong to the prior art, it has been proposed to automatically measure the rolling pressure of the smooth rolling device during rolling and to regulate it automatically by comparison with an adjustable setpoint to this setpoint.

Hierbei ist vorausgesetzt, daß die zu glättende Oberfläche einen vorbestimmten Völligkeitsgrad (der Völligkeitsgrad gibt an, wie völlig der Raum zwischen Hüllfläche und Grundfläche des »Oberflächengebirges« mit Werkstoff ausgefüllt ist) und eine vorbestimmte Rauheit aufweist, um bei einem vorbestimmten Walzdruck die gewünschte Glätte an der Werkstückoberfläche zu erzielen. Da die vor dem Glattwalzen durchgeführte Vorbearbeitung der Werkstücke häufig nicht bei allen Werkstücken gleichmäßig erfolgt, wäre zur Erzielung einer vorbestimmten Glätte des jeweiligen Werkstücks jeweils ein entsprechend anderer Walzdruck-Sollwert zu wählen. Dies setzt vor jedem Glattwalzen eines Werkstücks eine Vermessung der Oberfläche und Nachstellung des Sollwertgebers voraus. Ein manuelles Vermessen und Nachstellen ist jedoch arbeits- und zeitaufwendig, insbesondere bei Serienanfertigungen.It is assumed that the surface to be smoothed has a predetermined degree of completeness (the degree of completeness indicates how completely the space between the envelope surface and the base of the "surface rock" is filled with material) and a predetermined roughness in order to achieve the desired smoothness at a predetermined rolling pressure to achieve the workpiece surface. Since the preprocessing of the workpieces carried out before smooth rolling is often not carried out uniformly for all workpieces, a correspondingly different rolling pressure setpoint would have to be selected in order to achieve a predetermined smoothness of the respective workpiece. This requires a measurement of the surface and readjustment of the setpoint device before each smooth rolling of a workpiece. However, manual measurement and readjustment is labor-intensive and time-consuming, especially for series production.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach der erwähnten DE-A-2 935 601 dahingehend zu verbessern, daß ein manuelles Vermessen der Werkstückoberfläche und entsprechendes Nachstellen des Walzdruck-Sollwertes entfällt.The invention has for its object to improve the device according to the mentioned DE-A-2 935 601 in such a way that a manual measurement of the workpiece surface and corresponding adjustment of the rolling pressure setpoint is not necessary.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kegel mit einem Wegmeßumformer in Verbindung steht, daß der Sollwertgeber eine Sollwert-Korrektureinheit und einen Grundsollwertgeber für einen Grundsollwert des Walzdrucks aufweist, daß der Ausgang des Wegmeßumformers mit einem Eingang der Sollwert-Korrektureinheit verbunden ist, daß der Ausgang der Sollwert-Korrektureinheit mit dem Sollwerteingang des Vergleichers verbunden ist, daß die Sollwert-Korrektureinheit den Grundsollwert in Abhängigkeit von dem vom Kegel seit Beginn des Walzvorgangs bis zum Erreichen des Grundsollwerts zurückgelegten Weg korrigiert und als korrigierten Sollwert dem Vergleicher zuführt.According to the invention, this object is achieved in that the plug is connected to a displacement transducer, that the setpoint generator has a setpoint correction unit and a basic setpoint generator for a basic setpoint of the rolling pressure, and that the output of the displacement transducer is connected to an input of the setpoint correction unit that the output of the setpoint correction unit is connected to the setpoint input of the comparator, that the setpoint correction unit corrects the basic setpoint depending on the distance traveled by the cone since the beginning of the rolling process until the basic setpoint is reached and feeds it to the comparator as a corrected setpoint.

Dieser Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der vom Kegel vom Beginn des Glattwalzvorgangs bis zum Erreichen des Grundsollwerts zurückgelegte Weg als ein Maß für den anfänglichen Völligkeitsgrad bzw. die Rauheit der Werkstückoberfläche zur Nachstellung bzw. Korrektur des Grundsollwerts herangezogen werden kann. Je kleiner dieser Weg ist, um so größer ist der anfängliche Völligkeitsgrad und um so höher müßte der Walzdruck-Sollwert gewählt werden, um eine gewünschte Glätte zu erzielen. Andererseits ist dieser Weg auch um so größer, je größer der eingestellte Grundsollwert ist. Wenn das Verhältnis von Weg zu Grundsollwert daher einen vorbestimmten Wert überschreitet, liegt der erforderliche Sollwert niedriger, und umgekehrt. Entsprechend wird der Grundsollwert selbsttätig abgesenkt oder angehoben, so daß sich der erforderliche korrigierte Sollwert ergibt.This solution is based on the knowledge that the distance traveled by the cone from the start of the smooth rolling process until the basic setpoint has been reached can be used as a measure of the initial degree of completeness or the roughness of the workpiece surface for adjusting or correcting the basic setpoint. The smaller this path, the greater the initial degree of completeness and the higher the rolling pressure setpoint would have to be selected in order to achieve a desired smoothness. On the other hand, the larger the basic setpoint that is set, the greater the distance. If the ratio of path to basic setpoint therefore exceeds a predetermined value, the required setpoint is lower, and vice versa. Accordingly, the basic setpoint is automatically lowered or raised so that the required corrected setpoint results.

Die Sollwert-Korrektureinheit kann einen elektronischen Rechner bilden, der selbsttätig alle erforderlichen Korrekturrechnungen in Abhängigkeit vom gemessenen Weg des Kegels und dem eingestellten Grundsollwert ausführt und den Sollwert entsprechend korrigiert.The setpoint correction unit can form an electronic computer which automatically carries out all necessary correction calculations depending on the measured path of the cone and the set basic setpoint and corrects the setpoint accordingly.

Günstig ist es, wenn die Antriebseinrichtung einen am Werkstück angreifenden Drehantrieb aufweist und der drehfest gehaltene Kegel und der Schaft des Innenglattwalzwerkzeugs durchbohrt ist. Hierbei kann die Meßgröße des Verformungsfühlers auf einfache Weise über eine durch die Kegelbohrung herausgeführte Leitung abgenommen werden, weil sich der Kegel nicht dreht und mithin die Leitung nicht verdreht wird.It is expedient if the drive device has a rotary drive acting on the workpiece and the non-rotatably held cone and the shaft of the inner smooth rolling tool are pierced. In this case, the measured variable of the deformation sensor can be taken off in a simple manner via a line which is led out through the cone bore, because the cone does not rotate and consequently the line is not twisted.

Der Verformungsfühler kann in einfacher Ausgestaltung eine Druckmeßdose aufweisen. Hierbei handelt es sich um ein besonders kompaktes Bauelement, das leicht an der den Glattwalzrollen abgekehrten Seite des Kegels angebracht werden kann.In a simple embodiment, the deformation sensor can have a pressure load cell. This is a special one compact component that can be easily attached to the side of the cone facing away from the smooth rolling rollers.

Vorzugsweise weist der Verformungsfühler einen Dehnungsmeßstreifen auf. Dieser ist besonders empfindlich auf kleinste Verformungs- bzw. Druckänderungen.The deformation sensor preferably has a strain gauge. This is particularly sensitive to the smallest changes in deformation or pressure.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Darin ist

  • Fig. 1 ein Längsschnitt durch den mechanischen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Werkzeug mit einem Werkstück in Eingriff steht,
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Walzdruck-Regelkreises in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
  • Fig. ein ausführlicheres Blockschaltbild des den Vergleicher beaufschlagenden Sollwertgebers.
A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the schematic drawing. In it
  • 1 shows a longitudinal section through the mechanical part of the device according to the invention, the tool being in engagement with a workpiece,
  • Fig. 2 is a block diagram of a rolling pressure control circuit in the device according to the invention, and
  • Fig. A more detailed block diagram of the setpoint generator acting on the comparator.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt ein Glattwalzwerkzeug 3 zum Glattwalzen der zylindrischen Innenfläche 4 eines hohlzylindrischen Werkstücks 5. Das Glattwalzwerkzeug 3 hat einen Kegel 6 mit kegeliger Fläche 7 auf der Außenseite. In axialen Schlitzen 8 eines Käfigs 9 sind kegelige Glattwalzrollen 10 drehbar und radial verschiebbar gelagert. Die Glattwalzrollen 10 liegen auf der kegeligen Fläche 7 so auf, daß die Hüllfläche der Glattwalzrollen 10 zylindrisch ist. Der Käfig 9 ist mittels eines Radial-Kugellagers 11 in einem Schlitten 12 drehbar gelagert, der auf Führungsschienen 13 mittels einer schematisch als Doppelpfeil 14 dargestellten Antriebseinrichtung verschiebbar ist. Das Werkstück 5 wird von einer schematisch als Pfeil 15 dargestellten Antriebseinrichtung gedreht, die außerdem anstelle der Antriebsvorrichtung 14 für eine Axialverschiebung des Werkstücks 5 sorgen kann, wie es durch den Doppelpfeil 16 angedeutet ist. Durch die Verschiebung des Schlittens 12 oder des Werkstücks 5 wird eine axiale Relativverschiebung von Werkstück 5 und Käfig 9 mit den Walzrollen 10 bewirkt, während die Antriebsvorrichtung 15 für die relative Verdrehung von Werkstück 5 und Werkzeug 3 sorgt, wobei der Kegel 6 in nicht dargestellter Weise drehfest gehalten wird, so daß sich die Walzrollen 10 an der Innenfläche 4 des Werkstücks 5 und auf der kegeligen Fläche 7 des Kegels 6 abwälzen, um die Innenfläche 4 des Werkstücks 5 glatt zu walzen.The device shown in FIG. 1 has a smooth rolling tool 3 for smooth rolling the cylindrical inner surface 4 of a hollow cylindrical workpiece 5. The smooth rolling tool 3 has a cone 6 with a conical surface 7 on the outside. In axial slots 8 of a cage 9, tapered smooth rolling rollers 10 are rotatably and radially displaceable. The smooth rolling rolls 10 lie on the conical surface 7 so that the envelope surface of the smooth rolling rolls 10 is cylindrical. The cage 9 is rotatably supported by means of a radial ball bearing 11 in a carriage 12 which can be displaced on guide rails 13 by means of a drive device shown schematically as a double arrow 14. The workpiece 5 is rotated by a drive device shown schematically as an arrow 15, which can also provide for an axial displacement of the workpiece 5 instead of the drive device 14, as is indicated by the double arrow 16. The displacement of the carriage 12 or the workpiece 5 causes an axial relative displacement of the workpiece 5 and the cage 9 with the roller rolls 10, while the drive device 15 ensures the relative rotation of the workpiece 5 and the tool 3, the cone 6 in a manner not shown is held in a rotationally fixed manner so that the rolling rollers 10 roll on the inner surface 4 of the workpiece 5 and on the conical surface 7 of the cone 6 in order to smoothly roll the inner surface 4 of the workpiece 5.

Der Kegel 6 ist ferner an seiner vor dem Eingriff von Werkzeug und Werkstück vom Werkstück abgekehrten Seite mit einem Schaft 17 versehen, der zugleich die Kolbenstange eines Kolbens 18 in einem Zylinder 19 bildet. Der Druck eines Druckfluids, hier Öl, das der Zylinderkammer 20 über einen Anschluß 21 zugeführt wird, bestimmt zusammen mit dem Gegendruck eines der Zylinderkammer 22 über einen Anschluß 23 zugeführten Druckfluids die axiale Lage des Kegels 6 relativ zum Werkstück 5 und damit die radiale Lage der Walzrollen 10 und den von diesen auf die Werkstück-Innenfläche 4 ausgeübten Walzdruck.The cone 6 is also provided on its side facing away from the workpiece before the engagement of the tool and workpiece with a shaft 17, which at the same time forms the piston rod of a piston 18 in a cylinder 19. The pressure of a pressure fluid, here oil, which is supplied to the cylinder chamber 20 via a connection 21, together with the back pressure of a pressure fluid supplied to the cylinder chamber 22 via a connection 23, determines the axial position of the cone 6 relative to the workpiece 5 and thus the radial position of the Rollers 10 and the rolling pressure exerted by them on the inner surface 4 of the workpiece.

In einer koaxialen Bohrung des Kegels 6 ist ein Verformungsfühler 24 so angeordnet, daß er an der Innenseite 25 des Kegels 6 anliegt. Die Wandstärke des Kegels 6 ist so bemessen, daß sie dem Walzdruck im wesentlichen standhält, aber dennoch eine Verformung der Wand bis zur Innenseite 25 zuläßt, so daß während des Betriebs der Walzdruck durch die Kegelwand hindurch mittels des Verformungsfühlers 24 gemessen werden kann. Zu diesem Zweck kann der Verformungsfühler 24 eine Druck- oder Kraftmeßdose, vorzugsweise mit einem Dehnungsmeßstreifen, aufweisen, in den ein Widerstandsdraht, Metallfilm, Halbleiter, piezoelektrischer, magnetoelastischer oder induktiver Widerstand eingebettet ist, dessen Widerstandswert dehnungs- bzw. druckabhängig ist. Die auftretende Widerstandsänderung stellt dann ein Maß für den ausgebildeten Walzdruck dar und kann in einer Meßbrücke gemessen werden. In dieser kann gleichzeitig eine Temperaturkompensation temperaturabhängiger Verformungen des Kegels mittels eines temperaturabhängigen Widerstands erfolgen. Die Meßgröße wird über eine Leitung 26 herausgeführt, die durch eine koaxiale Bohrung 27 in der Seite 45 des Kegels 6 und des Schafts 17 verlegt ist, und steuert den auf den Kolben 18 wirkenden Druck so, daß die Lage des Kolbens bzw. Kegels 6 stets einem Sollwert des Walzdrucks entspricht.A deformation sensor 24 is arranged in a coaxial bore of the cone 6 in such a way that it bears against the inside 25 of the cone 6. The wall thickness of the cone 6 is dimensioned such that it essentially withstands the rolling pressure, but nevertheless allows the wall to be deformed up to the inside 25, so that during operation the rolling pressure can be measured through the cone wall by means of the deformation sensor 24. For this purpose, the deformation sensor 24 can have a pressure or load cell, preferably with a strain gauge, in which a resistance wire, metal film, semiconductor, piezoelectric, magnetoelastic or inductive resistor is embedded, the resistance value of which is dependent on the strain or pressure. The change in resistance that occurs then represents a measure of the rolling pressure formed and can be measured in a measuring bridge. In this temperature compensation of temperature-dependent deformations of the cone can be carried out at the same time by means of a temperature-dependent resistor. The measured variable is led out via a line 26, which is laid through a coaxial bore 27 in the side 45 of the cone 6 and the shaft 17, and controls the pressure acting on the piston 18 so that the position of the piston or cone 6 is always corresponds to a nominal value of the rolling pressure.

Eine zur Regelung des Walzdrucks in Abhängigkeit vom gemessenen Walzdruck geeignete Einrichtung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Danach schließt sich an die Leitung 26 ein Verstärker 28 an. Das Ausgangssignal des Verstärkers 28 wird dem einen Eingang eines elektrischen Vergleichers 29 zugeführt. Bei dem Vergleicher 29 kann es sich um einen Differenzverstärker hoher Verstärkung mit negativer Rückführung (Gegenkopplung) handeln, wobei die Rückführung eine Einstellung des Regelverhaltens der Regeleinrichtung gestattet. Dem zweiten Eingang des Vergleichers 29 wird von einem Walzdruck-Sollwertgeber 30 ein Walzdruck-Sollwert zugeführt. Das Vergleicherausgangssignal wird einer Stelleinrichtung zugeführt, die einen Leistungsverstärker 31, ein steuerbares magnetisches Druckminderungsventil 32, die Kolben-Zylinder-Anordnung 18, 19, ein einstellbares Druckminderungsventil 33 und zwei Druckfluid-Pumpen 34, 35 aufweist. Dabei sind der Ausgang des Vergleichers 29 über den Leistungsverstärker 31 mit dem Steuereingang des Druckminderventils 32, der Ausgang der Pumpe 34 mit dem Eingang des Druckminderventils 32 und der Zylinderkammer 22, der Ausgang der Pumpe 35 mit dem Eingang des Druckminderventils 33 und der Zylinderkammer 20 und die Ausgänge der Druckminderventile 32, 33 mit einem Druckfluidbehälter 36 verbunden.A device suitable for controlling the rolling pressure as a function of the measured rolling pressure is shown schematically in FIG. 2. An amplifier 28 then connects to line 26. The output signal of the amplifier 28 is fed to one input of an electrical comparator 29. The comparator 29 can be a differential amplifier of high gain with negative feedback (negative feedback), the feedback allowing adjustment of the control behavior of the control device. A rolling pressure setpoint generator 30 supplies a rolling pressure setpoint to the second input of the comparator 29. The comparator output signal is fed to an actuating device which has a power amplifier 31, a controllable magnetic pressure reduction valve 32, the piston-cylinder arrangement 18, 19, an adjustable pressure reduction valve 33 and two pressure fluid pumps 34, 35. The output of the comparator 29 via the power amplifier 31 with the control input of the pressure reducing valve 32, the output of the pump 34 with the input of the pressure reducing valve 32 and the cylinder chamber 22, the output of the pump 35 with the input of the pressure reducing valve 33 and the cylinder chamber 20 and the outputs of the pressure reducing valves 32, 33 are connected to a pressure fluid container 36.

Die von den Pumpen 34, 35 maximal abgebbaren Drücke seien etwa gleich und so bemessen, daß die Pumpe 35 bestrebt ist, mindestens einen so hohen Druck auszubilden, wie er am Druckminderventil 33 einstellbar ist, so daß der Druck in der Zuleitung zur Zylinderkammer 20 stets auf den am Druckminderventil 33 eingestellten Wert begrenzt und konstant gehalten wird, wobei dieser Druck niedriger als der Maximaldruck der Pumpen im unbelasteten Zustand ist. Der gleiche geminderte Druck ist dann auch in der Zylinderkammer 20 wirksam. Er bestimmt daher den gewünschten Walzdruck, der über den Kolben 18, den Kegel 6 und die Walzrollen 10 auf die Innenfläche 4 des Werkstücks 5 ausgeübt wird. Dabei wird am Sollwertgeber 30 und am Druckminderventil 33 der gleiche Walzdruck eingestellt. Ferner sind der Vergleicher 29 und/oder der Verstärker 31 so ausgebildet, daß schon das geringste positive oder negative Ausgangssignal des Vergleichers 29 ausreicht, das Druckminderventil 32 vollständig zu schließen oder vollständig zu öffnen.The maximum pressures that can be output by the pumps 34, 35 are approximately the same and are dimensioned such that the pump 35 strives to have at least one form as high a pressure as can be set on the pressure reducing valve 33, so that the pressure in the supply line to the cylinder chamber 20 is always limited and kept constant at the value set on the pressure reducing valve 33, this pressure being lower than the maximum pressure of the pumps in the unloaded state . The same reduced pressure is then also effective in the cylinder chamber 20. It therefore determines the desired rolling pressure which is exerted on the inner surface 4 of the workpiece 5 via the piston 18, the cone 6 and the rolling rollers 10. The same rolling pressure is set on the setpoint generator 30 and on the pressure reducing valve 33. Furthermore, the comparator 29 and / or the amplifier 31 are designed such that even the slightest positive or negative output signal of the comparator 29 is sufficient to completely close the pressure reducing valve 32 or to open it completely.

Wenn daher die dem Vergleicher 29 zugeführte Druckmeßgröße den am Sollwertgeber 30 eingestellten Sollwert überschreitet, z. B. weil sich der Innendurchmesser des Rohres im Verlauf des Vorschubs des Werkstücks 5 oder des Schlittens 12 geringfügig aufgrund von Herstellungstoleranzen verringert, dann bewirkt das daraufhin auftretende (positive) Ausgangssignal des Vergleichers 29, daß das Druckminderventil 32 vollständig geschlossen wird. Die Folge ist, daß der Druck in der Zylinderkammer 22 sehr rasch bis auf den Maximaldruck der Pumpe 34 ansteigt und den am Druckminderventil 35 eingestellten Sollwert überschreitet. Dadurch wird der Kolben 18 und damit der Kegel 6 relativ zum Werkstück nach rechts in Fig. 1 verschoben, so daß der Walzdruck und damit die Druckmeßgröße unter den am Sollwertgeber 30 eingestellten Wert abnimmt. Gleichzeitig wird das Druckminderventil 32 sofort wieder vollständig geöffnet und der Druck in der Zylinderkammer 22 über das Druckminderventil 32 vollständig abgebaut, so daß wieder allein der Druck in der Zylinderkammer 20 den Walzdruck bestimmt.Therefore, if the pressure measurement quantity supplied to the comparator 29 exceeds the setpoint set on the setpoint generator 30, e.g. B. because the inner diameter of the tube decreases slightly in the course of the feed of the workpiece 5 or the carriage 12 due to manufacturing tolerances, then the (positive) output signal of the comparator 29 which then occurs causes the pressure reducing valve 32 to be closed completely. The result is that the pressure in the cylinder chamber 22 rises very quickly up to the maximum pressure of the pump 34 and exceeds the setpoint set on the pressure reducing valve 35. As a result, the piston 18 and thus the cone 6 are displaced relative to the workpiece to the right in FIG. 1, so that the rolling pressure and thus the pressure measurement variable decrease below the value set on the setpoint generator 30. At the same time, the pressure reducing valve 32 is immediately completely opened again and the pressure in the cylinder chamber 22 is completely reduced via the pressure reducing valve 32, so that again the pressure in the cylinder chamber 20 alone determines the rolling pressure.

Wenn dagegen der Walzendruck weiter unter den vom Sollwertgeber 30 vorgegebenen Sollwert abnimmt, z. B. weil der Innendurchmesser des Werkstücks 5 im Verlaufe der axialen Relativbewegung von Werkstück und Werkzeug zunimmt, bleibt zwar das Druckminderventil 32 geöffnet, doch verstellt der in der Zylinderkammer 20 herrschende Druck den Kegel 6 dann solange weiter nach links in Fig. 1 und 2, bis die Walzrollen 10 wieder mit den am Druckminderventil 33 eingestellten Druck an der glattzuwalzenden Werkstück-Innenfläche 4 anliegen.On the other hand, if the roller pressure continues to decrease below the setpoint given by setpoint 30, e.g. B. because the inside diameter of the workpiece 5 increases in the course of the axial relative movement of the workpiece and the tool, the pressure reducing valve 32 remains open, but the pressure prevailing in the cylinder chamber 20 then adjusts the cone 6 further to the left in FIGS. 1 and 2, until the roller rolls 10 rest against the inner surface 4 of the workpiece to be smoothed again with the pressure set on the pressure reducing valve 33.

Auf diese Weise wird der Istwert des Walzdrucks selbsttätig auf dem eingestellten Sollwert konstant gehalten.In this way, the actual value of the rolling pressure is automatically kept constant at the setpoint.

Nach Fig. 2 enthält der Sollwertgeber 30 einen am Schaft 17 des Kegels 6 angeschlossenen Wegmeßumformer 37, der den vom Kegel 6 zurückgelegten Vorschubweg mißt und in ein elektrisches Signal umformt. Ferner enthält der Sollwertgeber 30 einen einstellbaren Grundsollwertgeber 38 für einen Grundsollwert Sg des Walzdrucks, eine am Ausgang des Wegmeßumformers 37, am Ausgang des Istwert-Verstärkers 28 und am Ausgang des Grundsollwertgebers 38 angeschlossene Sollwert-Korrektureinheit 39, die dem Sollwerteingang des Vergleichers 29 einen korrigierten Sollwert Sk zuführt.According to FIG. 2, the setpoint generator 30 contains a displacement transducer 37 connected to the shaft 17 of the cone 6, which measures the feed path covered by the cone 6 and converts it into an electrical signal. In addition, the setpoint generator 30 contains an adjustable basic setpoint generator 38 for a basic setpoint Sg of the rolling pressure, a setpoint correction unit 39 connected to the output of the displacement transducer 37, to the output of the actual value amplifier 28 and to the output of the basic setpoint generator 38, which corrects the setpoint input of the comparator 29 Setpoint S k supplies.

Die Korrektureinheit 39 enthält eine Funktionseinheit 40 und eine Angleicheinheit 41. Die Funktionseinheit 40 erfaßt den vom Beginn des Walzvorgangs bis zum Erreichen des eingestellten Grundsollwerts Sg gemessenen Weg W und bildet daraus das Verhältnis von Grundweg Wg zu Weg W, d. h. Wg/W. Der Grundweg Wg ist der vom Kegel 6 zurückzulegende Weg, um die Glattwalzrollen bei einem Werkstück mit vorbestimmter Vorbearbeitung soweit vom Augenblick des Werkzeugeingriffs an radial nachzustellen, bis der gewünschte Grundsollwert Sg des Walzdrucks erreicht ist. Für ein Werkstück mit anderer Vorbearbeitung ist dann eine Sollwertkorrektur nach der Beziehung

Figure imgb0001
erforderlich, wenn der Zusammenhang zwischen Weg und Walzdruckänderung als angenähert umgekehrt proportional angenommen wird. Ist der dann bei dem neu eingespannten Werkstück gemessene Weg W gleich Wg, dann bleibt der eingestellte Grundsollwert unverändert, d. h. Sk = Sg.The correction unit 39 contains a functional unit 40 and an adjustment unit 41. The functional unit 40 detects the path W measured from the beginning of the rolling process until the set basic setpoint Sg is reached and forms the ratio of the basic path Wg to path W, ie Wg / W. The basic path Wg is the path to be covered by the cone 6 in order to radially readjust the smooth rolling rolls on a workpiece with predetermined pre-processing from the moment of the tool engagement until the desired basic setpoint Sg of the rolling pressure is reached. For a workpiece with a different preprocessing, a setpoint correction is then based on the relationship
Figure imgb0001
 required if the relationship between path and change in rolling pressure is assumed to be approximately inversely proportional. If the path W measured for the newly clamped workpiece is Wg, the set basic setpoint remains unchanged, ie S k = Sg.

Der Beginn des Walzvorgangs wird der Funktionseinheit 40 durch das Einsetzen des ihr vom Verstärker 28 zugeführten Druckistwertsignals x signalisiert. Das Istwertsignal x setzt ein, sobald der Kegel 6 die Glattwalzrollen (etwas weiter als) bis an die zu glättende Oberfläche des Werkstücks herangeführt hat.The start of the rolling process is signaled to the functional unit 40 by the onset of the actual pressure value signal x supplied to it by the amplifier 28. The actual value signal x begins as soon as the cone 6 has brought the smooth rolling rolls (somewhat further than) to the surface of the workpiece to be smoothed.

Das Verhältnis Wg/W bestimmt den Korrekturwert, der der Angleicheinheit 41 zugeführt wird und die in Abhängigkeit davon den Grundsollwert Sg erhöht oder verringert, so daß sich ein korrigierter Sollwert Sk ergibt. Ferner ist der Übertragungsfaktor der Angleicheinheit 41 einstellbar.The ratio Wg / W determines the correction value which is fed to the adjustment unit 41 and which, as a function thereof, increases or decreases the basic setpoint Sg, so that a corrected setpoint S k results. Furthermore, the transmission factor of the adjustment unit 41 is adjustable.

Das ausführlichere Blockschaltbild nach Fig. 3 stellt eine mögliche Ausführungsform der Funktionseinheit 40 und der Angleicheinheit 41 dar.The more detailed block diagram according to FIG. 3 represents a possible embodiment of the functional unit 40 and the matching unit 41.

Der Wegmeßumformer 37 erzeugt mit jedem Inkrement des vom Kegel 6 zurückgelegten Weges, der ein Maß für die beim Walzen bewirkte Verformung bzw. Glättung der Werkstückoberfläche ist, einen Impuls. Sein Ausgang ist mit dem einen Eingang eines Tors 42 in Form eines UND-Verknüpfungsgliedes verbunden, an dessen Ausgang der Impulszähleingang eines Zählers 43 angeschlossen ist. Der andere Eingang des Tors 42 ist mit dem Setzausgang eines Flipflop 44 (auch bistabiles Kippglied genannt) verbunden, der außerdem mit einem Rücksetzeingang des Zählers 43 verbunden ist. Der Setzeingang des Flipflop 44 ist mit dem Setzausgang eines weiteren Flipflop 45 verbunden, dessen Setzeingang am Ausgang des Istwert-Verstärkers 28 liegt. Der Ausgang des Zählers 43 ist mit dem einen Eingang eines weiteren Tors 46 verbunden, dessen Ausgang am einen Eingang eines Dividierers47 liegt.The displacement transducer 37 generates a pulse with each increment of the path covered by the cone 6, which is a measure of the deformation or smoothing of the workpiece surface caused during rolling. Its output is connected to the one input of a gate 42 in the form of an AND gate, to the output of which the pulse counting input of a counter 43 is connected. The other input of the gate 42 is connected to the set output of a flip-flop 44 (also called bistable flip-flop), which is also connected to a reset input of the counter 43. The set input of the flip-flop 44 is with the Set output of a further flip-flop 45 connected, the set input of which is at the output of the actual value amplifier 28. The output of the counter 43 is connected to the one input of a further gate 46, the output of which is at the input of a divider 47.

Der Ausgang des Verstärkers 28 ist ferner mit dem einen Eingang und der Ausgang des Grundsollwertgebers 38 mit dem anderen Eingang eines weiteren Vergleichers 48 verbunden. Der Ausgang des Vergleichers 48 wird von einem Null-Detektor 49 überwacht, der dann, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 48 null ist, ein 1-Signal dem anderen Eingang des Tors 46 und über ein ODER-Verknüpfungsglied 50 dem Rücksetzeingang des Flipflop 44 zuführt.The output of amplifier 28 is also connected to one input and the output of basic setpoint generator 38 to the other input of a further comparator 48. The output of the comparator 48 is monitored by a zero detector 49 which, when the output signal of the comparator 48 is zero, supplies a 1 signal to the other input of the gate 46 and via an OR gate 50 to the reset input of the flip-flop 44.

Sodann ist der Ausgang des Grundsollwertgebers 38 mit einem Eingang eines Multiplizierers 51 in der Angleicheinheit 41 und der Ausgang eines Grundweggebers 47a mit dem zweiten Eingang des Dividierers 47 verbunden. Mittels des Grundweggebers 47a ist der zuvor an einem Werkstück mit definierter Oberflächen-Vorbearbeitung gemessene Grundweg Wg einstellbar. Die Angleicheinheit 41 enthält ferner ein dem Multiplizierer nachgeschaltetes Übertragungsglied 52 mit einstellbarem Übertragungsfaktor. Der Ausgang dieses Übertragungsgliedes 52 ist mit dem Sollwerteingang des Vergleichers 29 verbunden. Dieses Glied 52 ermöglicht eine Änderung des selbsttätig korrigierten Sollwerts Sk von Hand, um gewünschtenfalls eine noch bessere oder schlechtere Oberflächenglätte einzustellen.The output of the basic setpoint generator 38 is then connected to an input of a multiplier 51 in the matching unit 41 and the output of a basic displacement sensor 47a is connected to the second input of the divider 47. The basic path Wg previously measured on a workpiece with a defined surface preprocessing can be set by means of the basic path sensor 47a. The matching unit 41 also contains a transmission element 52 connected downstream of the multiplier with an adjustable transmission factor. The output of this transmission element 52 is connected to the setpoint input of the comparator 29. This link 52 enables the automatically corrected desired value S k to be changed by hand in order, if desired, to set an even better or worse surface smoothness.

Ein Rücksetzeingang 53 ist ebenfalls mit dem Rücksetzeingang des Flipflop 44 über das ODER-Verknüpfungsglied 50 und direkt mit dem Rücksetzeingang des Flipflop 45 verbunden.A reset input 53 is also connected to the reset input of flip-flop 44 via OR gate 50 and directly to the reset input of flip-flop 45.

Vor Beginn eines Walzvorgangs wird dem Rücksetzeingang 53 durch Betätigung eines nicht dargestellten Schalters ein 1-Signal als Rücksetzsignal zugeführt, das die beiden Flipflops 44 und 45 zurücksetzt. Sowie dann das Glattwalzwerkzeug mit den Glattwalzrollen bis an das Werkstück herangefahren ist, erscheint am Ausgang des Verstärkers 28 ein den Walzdruckeinsatz anzeigendes Signal, das das Flipflop 45 setzt, so daß es seinerseits das Flipflop 44 setzt. Das dadurch am Setzausgang des Flipflop 44 auftretende 1-Signal setzt den Zähler 43 auf null zurück und tastet gleichzeitig das Tor 42 auf. Die von jetzt an vom Wegmeßumformer 37 durch den weiteren Vorschub des Kegels 6 beim Walzen erzeugten Vorschubwegimpulse werden daher über das aufgetastete Tor 42 zum Impulszähleingang des Zählers 43 durchgeschaltet. Dieser zählt die Impulse solange, bis der Vergleicher 48 feststellt, daß das Istwertsignal x gleich dem Grundsollwert Sg ist. Denn in diesem Augenblick stellt der Null-Detektor 49 durch Abgabe eines 1-Signals fest, daß das Ausgangssignal des Vergleichers 48 null ist. Dieses 1-Signal wird dem Rücksetzeingang des Flipflop 44 über das ODER-Verknüpfungsglied 50 zugeführt, so daß das Flipflop 44 zurückgesetzt wird und an seinem Setzausgang ein 0-Signal erscheint, das das Tor 42 und mithin die Zufuhr weiterer Vorschubwegimpulse zum Zähler 43 sperrt. Der im Zähler 43 nunmehr gespeicherte Zählwert entspricht dem Weg W, den der Kegel 6 vom Beginn des Walzvorgangs an bis zu dem Zeitpunkt zurückgelegt hat, in dem der Istwert des Walzdrucks den Grundsollwert erreicht. Dieser Weg W wird jetzt durch das vom 1-Signal des Null-Detektors 49 aufgetastete Tor 46 auf den einen Eingang des Dividierers 47 durchgeschaltet.Before the start of a rolling process, the reset input 53 is supplied with a 1 signal as a reset signal by actuating a switch (not shown), which resets the two flip-flops 44 and 45. As soon as the smooth rolling tool with the smooth rolling rollers has moved up to the workpiece, a signal indicating the rolling pressure insert appears at the output of the amplifier 28, which sets the flip-flop 45 so that it in turn sets the flip-flop 44. The 1 signal thus occurring at the set output of the flip-flop 44 resets the counter 43 to zero and simultaneously gates the gate 42. The feed path pulses generated by the displacement transducer 37 from now on due to the further feed of the cone 6 during the rolling are therefore switched through the opened gate 42 to the pulse counting input of the counter 43. This counts the pulses until the comparator 48 determines that the actual value signal x is equal to the basic setpoint t Sg. Because at this moment the zero detector 49 determines by emitting a 1 signal that the output signal of the comparator 48 is zero. This 1 signal is fed to the reset input of the flip-flop 44 via the OR gate 50, so that the flip-flop 44 is reset and a 0 signal appears at its set output, which blocks the gate 42 and thus the supply of further feed path pulses to the counter 43. The count value now stored in the counter 43 corresponds to the distance W which the cone 6 has traveled from the beginning of the rolling process to the point in time at which the actual value of the rolling pressure reaches the basic setpoint. This path W is now switched through to the one input of the divider 47 by the gate 46 which is sensed by the 1 signal of the zero detector 49.

Der Dividierer 47 bildet das Verhältnis von Wg/W und überträgt dieses zum Multiplizierer 51. Dieser multipliziert es mit dem Grundsollwert Sg, und das Produkt wird dem Vergleicher 29 über das Übertragungsglied 52 mit einem Übertragungsfaktor Vr bewertet zugeführt, der im Normalfalle gleich 1 gewählt ist. Das heißt, für den korrigierten Sollwert gilt

Figure imgb0002
The divider 47 forms the ratio of Wg / W and transmits it to the multiplier 51, which multiplies it by the basic setpoint Sg, and the product is fed to the comparator 29 via the transmission element 52 with a transmission factor V r , which is normally chosen to be 1 is. This means that the corrected setpoint applies
Figure imgb0002

Anstelle der in der Angleicheinheit 41 vorgesehenen Multiplikation des Grundsollwerts Sg mit dem Verhältnis Wg/W kann auch eine Vertauschung der Eingangsgrößen Sg und Wg von Multiplizierer 51 und Dividierer 47 erfolgen.Instead of the multiplication of the basic setpoint Sg by the ratio Wg / W provided in the adjustment unit 41, the input variables Sg and Wg of the multiplier 51 and the divider 47 can also be interchanged.

Zur Durchführung der erforderlichen Rechenoperationen, einschließlich der Vergleichsoperationen, kann ein analoger oder digitaler elektronischer Rechner eingesetzt werden, wobei der digitale Rechner ein Mikroprozessor sein kann und mit entsprechenden Analog/Digital-Umsetzern bzw. Digital/Analog-Umsetzern eingangs- bzw. ausgangsseitig beschaltet ist. Das Flipflop 45 kann auch durch ein Differenzierglied ersetzt werden, das nur auf die Anstiegsflanke des Istwertsignals x anspricht.An analog or digital electronic computer can be used to carry out the required arithmetic operations, including the comparison operations, the digital computer being a microprocessor and being connected on the input or output side to corresponding analog / digital converters or digital / analog converters . The flip-flop 45 can also be replaced by a differentiating element which only responds to the rising edge of the actual value signal x.

Ferner kann anstelle der Pumpe 34 und des Druckminderventils 32 ein magnetisches Umschaltventil benutzt werden, das den Ausgang der Pumpe 34 bzw. den Eingang des Druckminderventils 33, gesteuert durch das Ausgangssignal des Vergleichers 29, mit der Zylinderkammer 20 oder der Zylinderkammer 22 verbindet, z. B. bei positivem Ausgangssignal des Vergleichers 29 mit der Zylinderkammer 22 und bei negativem oder abgeglichenem (Null-)Ausgangssignal mit der Zylinderkammer 20.Furthermore, instead of the pump 34 and the pressure reducing valve 32, a magnetic changeover valve can be used, which connects the output of the pump 34 or the input of the pressure reducing valve 33, controlled by the output signal of the comparator 29, to the cylinder chamber 20 or the cylinder chamber 22, e.g. B. with a positive output signal of the comparator 29 with the cylinder chamber 22 and with a negative or balanced (zero) output signal with the cylinder chamber 20th

Außerdem ist es möglich, anstelle der dargestellten Stelleinrichtung 18, 19, 31-35 eine Stelleinrichtung zu benutzen, die das Ausgangssignal des Vergleichers 29 in eine proportionale Anzahl negativer oder positiver Impulse umsetzt und diese einem Schrittmotor zuführt, der die axiale Verstellung des Kegels 6 über eine Leitspindel oder Ritzel und Zahnstange bewirkt und in der Ruhestellung, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 29 null ist, eine Lage einnimmt, die dem vom Sollwertgeber 30 vorgegebenen Walzdruck-Sollwert entspricht.In addition, it is possible to use an actuating device instead of the actuating device 18, 19, 31-35 shown, which converts the output signal of the comparator 29 into a proportional number of negative or positive pulses and feeds this to a stepper motor which adjusts the cone 6 axially causes a lead screw or pinion and rack and in the rest position, when the output signal of the comparator 29 is zero, assumes a position which corresponds to the rolling pressure setpoint specified by the setpoint generator 30.

Ferner kann der Kegel 6 auch innen konisch sein, so daß die Innenfläche 25 und die Außenfläche 7 parallel sind.Furthermore, the cone 6 can also be conical on the inside, so that the inner surface 25 and the Outer surface 7 are parallel.

Statt das Werkstück 5 mit einem Drehantrieb 15 zu kuppeln, kann auch der Kegel 6 mit einem Drehantrieb kuppelbar sein. In diesem Falle kann das Meßsignal des Fühlers 24, um eine Verdrehung der Leitung 26 zu vermeiden, über Schleifkontakte oder kontaktlos, z. B. über optische, elektromagnetische oder akustische Wellen, in die Regeleinrichtung übertragen werden. Auf die gleiche Weise kann auch die Stromversorgung des Fühlers 24 erfolgen.Instead of coupling the workpiece 5 with a rotary drive 15, the cone 6 can also be coupled with a rotary drive. In this case, the measurement signal of the sensor 24, in order to avoid twisting the line 26, via sliding contacts or contactless, for. B. via optical, electromagnetic or acoustic waves, are transmitted to the control device. The sensor 24 can also be supplied with power in the same way.

Sodann kann das gleiche Walzdruck-Regelprinzip bei einem Außen-Glattwalzwerkzeug, d. h. bei einem Werkzeug der gattungsgemäßen Art zum Glattwalzen von Werkstück-Außenflächen, angewandt werden. Bei einem derartigen Werkzeug übergreift der Kegel das Werkstück, d. h. er ist von vornherein hohl, und die Walzrollen sind in einem Käfig zwischen Kegel und Werkstück gelagert. In diesem Falle ist der Verformungsfühler so ausgebildet und angeordnet, daß er den Kegel außen umgibt.Then the same rolling pressure control principle can be used with an external smooth rolling tool, i. H. can be applied to a tool of the generic type for the smooth rolling of workpiece outer surfaces. With such a tool, the cone engages over the workpiece, i. H. it is hollow from the start, and the roller rolls are stored in a cage between the taper and the workpiece. In this case, the deformation sensor is designed and arranged so that it surrounds the cone on the outside.

Claims (5)

1. Device for burnishing a cylindrical workpiece surface (4) comprising a burnishing tool (3) which may be constructed as tool for burnishing inner cylinder surfaces or as tool for burnishing outer cylinder surfaces, the burnishing tool (3) having a shaft (17) with a cone (6) constructed hollow in a burnishing tool for outer surfaces and with a cage (9) mounted coaxially with respect to the cone (6) and axially moveable relative to the cone, the cage having conical burnishing rollers (10) mounted radially moveable in the slots (8) of the cage and moveable on rolling contact on the conical cone (6) surface (7) facing the cylindrical workpiece surface; comprising a drive system causing a relative rotation and axial movement of cone (6) and workpiece (5); and comprising a positioning system automatically moving cone (6) and cage (9) in accordance with a predetermined constant rolling pressure axially with respect to oneanother, the cone (6) of the burnishing tool for inner sufaces also being hollow and the dimensioning of the wall thickness of the cone (6) allowing for a deformation of the wall by the rolling pressure somewhat beyond the cone side (25) not facing the cylindrical workpiece surface, a deformation sensor (24) being positioned at this cone side (25), the output signal of the sensor being applied to one input terminal of a comparator (29), the other input terminal of which being supplied by an adjustable desired value generator (30) and the magnitude of the relative axial movement of cone (6) and cage (9) by the oositioning system in response tot the comparator output signal results from a balance between the output signal of the deformation sensor and the desired value, characterized in that the cone (6) is connected with a deplacement transducer (37), that the desired value generator (30) includes a desired value correcting unit (39) and a base desired value generator (38) for generating a base desired value of the rolling pressure, that the output terminal of the deplacement transducer (37) is connected to an input terminal of the desired value correcting unit (39), that the output terminal of the desired value correcting unit (39) is connected to the desired value input terminal of the comparator (29), that the desired value correcting unit (39) corrects the base desired value (Sg) and applies the corrected desired value (Sk) to the comparator (29).
2. Device according to claim 1, characterized in that the desired value correcting unit (39) is an electronic computer.
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the drive system (14 to 16) comprises a rotary drive (15) acting upon the workpiece (5) and that the cone (6) maintained non-ratable and the shaft (17) of the tool for burnishing inner surfaces are bored through (27).
4. Device according to anyone of the claims 1 to 3, characterized in that the deformation sensor (24) comprises a pressure pickup.
5. Device according to anyone of the claims 1 to 4, characterized in that the deformation sensor (24) comprises a strain gauge.
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