EP0259508B1 - Verfahren und Einrichtung zum Walzen von Werkstücken aus duktilem Werkstoff - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Walzen von Werkstücken aus duktilem Werkstoff Download PDF

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EP0259508B1
EP0259508B1 EP19860112447 EP86112447A EP0259508B1 EP 0259508 B1 EP0259508 B1 EP 0259508B1 EP 19860112447 EP19860112447 EP 19860112447 EP 86112447 A EP86112447 A EP 86112447A EP 0259508 B1 EP0259508 B1 EP 0259508B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
tool
rolling
feed
spacing
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19860112447
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP0259508A1 (de
Inventor
Garri Dr.-Ing. Berstein
Günter Felgentreu
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.)
Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Original Assignee
Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Wilhelm Hegenscheidt GmbH filed Critical Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Priority to DE8686112447T priority Critical patent/DE3680539D1/de
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Priority to JP7052487A priority patent/JPS6376731A/ja
Publication of EP0259508A1 publication Critical patent/EP0259508A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0259508B1 publication Critical patent/EP0259508B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls

Definitions

  • the invention relates to a method for rolling workpieces made of ductile material, in which a rolling tool is fed to the workpiece and acts on it with a rolling force, and a device for carrying out this method.
  • the method described at the outset and a device for carrying out this method have already become known through a prospectus from the Zahnradfabrik Friedrichshafen AG from 1982 with the title "ZF rolling machines”.
  • the workpiece to be rolled according to this brochure is in one case an internally toothed and in the other case an externally toothed gear.
  • the machining to be carried out on the workpiece goes beyond the microgeometric range and is therefore more than leveling surface roughness. Rather, the machining produces a change in shape of the workpiece, the finished shape of the workpiece usually having to have a very high degree of dimensional accuracy.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a method with which higher working accuracy is achieved. Furthermore, a machine for performing the method is to be proposed.
  • this object is achieved in that at least a certain distance and / or the change in the distance between the workpiece and the tool is detected from a predetermined point in the workflow and is used to control or regulate the further machining process.
  • the accuracy of the finished workpiece it is not the duration of the rolling action that is decisive, but rather essentially the distance between the workpiece and the tool.
  • This distance between workpiece and tool should therefore be detected according to the invention.
  • the further processing sequence is then controlled or regulated depending on this distance or also on the change in distance. For example, it is conceivable that a certain distance between the workpiece and the tool is first detected.
  • This can be, for example, the distance at which, as expected, the earliest possible contact between the workpiece and the tool.
  • a suitable feed speed and a suitable rolling pressure, as well as a suitable rotation speed and direction of rotation can now be provided via a machine control.
  • a finished dimension of the workpiece can be retracted and then the rolling process can be carried out will. In this way, a workpiece with high dimensional accuracy can be achieved.
  • the feed speed and / or the feed direction and / or the rolling speed is controlled or regulated depending on the distance mentioned or the change in the distance mentioned.
  • the decisive influencing variables for the accuracy of the finished workpiece influencing these variables depending on the distance or the change in distance between workpiece and tool is particularly suitable for achieving high workpiece accuracies.
  • the change in the distance is determined from the corresponding relative path between the workpiece and the tool.
  • the indirect measurement which is otherwise customary in such methods is switched off, as a result of which a further improvement in accuracy is achieved.
  • the predetermined point in time is determined by reaching at least one predetermined working parameter. This simplifies the entire procedure. For example, it is particularly easy to record the rolling force or the rolling pressure as the working parameter and then, when the predetermined rolling force or the predetermined rolling pressure has been reached, to use this size to control or regulate the further processing sequence. From this point in time, for example, the rolling force or the feed speed or the rolling speed or rolling direction can be controlled or regulated depending on the change in path or in another suitable dependency. It should be noted here that the term rolling speed also includes the rolling direction because the speed is a vector.
  • the predetermined point in time is determined by the achievement of a defined rolling force.
  • This is a particularly suitable one Size because, before reaching a certain rolling force, the workpiece is not machined relevant to the invention, and therefore regulation or control of the machining sequence as such is not necessary.
  • the feed speed and / or rolling speed be changed in steps.
  • the feed speed and / or the rolling speed can be adapted to the machining situation or to the proximity to the finished dimension of the workpiece using simple control means.
  • the feed speed and / or the rolling speed is kept constant on the respective step level.
  • the relative path between the workpiece and the tool takes place through a position detection of defined locations on the surface of the workpiece and the tool.
  • a direct measurement is hereby achieved, whereby all measurement errors which arise in the case of an indirect measurement are avoided.
  • the distance and / or the change in the distance between the workpiece and the tool is carried out by detecting the positions defined on the surface of components interacting with the workpiece and with the tool.
  • machines for rolling workpieces made of ductile material in which a rolling tool is fed to the workpiece and acts on it with a rolling force, have means for receiving a workpiece, means for rotatably receiving a tool and means around workpiece and tool to perform the rolling processing relative to each other and at least to rotate during the rolling processing.
  • these machines have at least elements of a position measuring system for detecting the positions of the workpiece and tool relative to one another.
  • attempts are made to determine the finished dimension of the workpiece over the rolling time.
  • this method does not provide satisfactory dimensional accuracy of the workpiece.
  • the machine according to the invention has means for activating the position measuring system.
  • the position measuring system works continuously when the machine is switched on.
  • the work of the measuring system can rather be limited to the time period important for the machining of the workpiece itself.
  • the means detect at least one defined size of at least one working parameter and, depending on this, activate the displacement measuring system.
  • a suitable working parameter can be selected.
  • the means mentioned are suitable for detecting the rolling force or the working pressure of a pressure medium generating the rolling force.
  • a strain gauge for detecting the rolling force or a pressure switch for detecting the pressure of a pressure medium with which the rolling force is generated could be considered as a specific embodiment of the means.
  • buttons for probing the defined locations on the surfaces mentioned.
  • buttons in particular facilitates the direct probing of the defined locations mentioned.
  • These can be both physically trained probe fingers that are physically in contact with the defined locations to carry out the measurement, as well as non-contact probes, such as laser beams, which, for example, light at the specified surfaces provided for this purpose in the event of axial or tangential contact remit, which is registered by corresponding receiving optics. From this, the location of the light-emitting location can then be determined and, if necessary. track the laser beam.
  • the tracking can then be carried out, for example, in such a way that the source of the laser light is moved as quickly as possible until there is no remit at the expected point. Then the laser source is stopped and it must be expected that due to the continued movement of the defined location to be probed, the laser beam remit by touching the defined location immediately after the laser source has stopped, so that the new location of the defined location is also known. At the same time, the necessary speed of displacement of the laser light source can be used Calculate a feed rate by averaging. This is possible with linear as well as with rotating displacement.
  • a further embodiment of the invention provides that a programmable control device is provided for programming at least one defined variable or a function of at least one working parameter. In this way, it is possible to program suitable workflows and suitable sequences of workflows and thus achieve fully automatic operation, even taking different workpieces into account.
  • the position measuring system is connected to the control device.
  • feedback to the control device is achieved in a simple manner and the necessary control loop is closed.
  • a continuously variable main drive which is connected to the control device in such a way that the feed drive and the main drive can be operated in mutual dependence.
  • FIGS 1 to 3 only show the components of the device according to the invention relevant to the invention in a basic representation, because essentially a machine of the prior art described at the outset can be assumed. A detailed description of the machine structure is therefore not necessary.
  • FIG. 1 shows a workpiece 1 that is to be rolled by the tool 2 on its outer surface.
  • the workpiece 1 is to be rolled to size by the rolling process.
  • the thick solid contour in FIG. 1 shows the position of workpiece 1 and tool 2 at the time when workpiece 1 has reached its finished dimension.
  • the original dimension of the workpiece 1 is shown in dashed lines in an exaggerated representation.
  • the position of the workpiece 1 and the tool 2 are also shown in FIG. 1 as seen in the direction of arrow I.
  • the starting position of the tool 2 is also shown in dashed lines.
  • the workpiece 1 is rotatably mounted about an associated axis of rotation 9.
  • the tool 2 is one
  • the axis of rotation 10 is rotatably supported, the axis of rotation 10 preferably being held by a fork-shaped carrier 11.
  • the fork-shaped carrier 11 is carried and moved by a roller carriage 4 shown only schematically in FIG. 1.
  • the roller carriage 4 is rigidly connected to a feed drive 5, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is designed as a hydraulic cylinder, and a continuous movement of the roller carriage 4 and thus of the Carrier 11 for the tool 2 allows.
  • the speed of movement and the quantity of movement generated by the feed drive 5 are monitored and regulated by the machine control 7.
  • the tool 2 is moved radially from a retraction position (not shown) onto the workpiece 1 by actuating the feed drive 5 until the axes of rotation 9 and 10 of the workpiece 1 and tool 2 are at a distance A.
  • the tool 2 has thus moved in the direction S1.
  • a distance sensor 6 detects that the distance A has been reached and sends a corresponding pulse to the machine controller 7. This is symbolized by the line 13.
  • the machine control 7 is now initiated if necessary. to carry out the machining of the workpiece 1 with fixed or preprogrammed values in accordance with a preprogramming. Such values can be preprogrammed or entered via the input device 12, so that the machine controller 7 can interrogate the necessary information from the input device 12 as required or receive it directly from the input device 12. This is symbolized by the arrows 14.
  • the feed drive 5 receives via the machine control 7 the instruction to move the feed S2. This is the instruction to adhere to a specific feed rate or a speed function, depending on the program of the machine control 7.
  • the exchange of information between the feed drive 5 and the machine control 7 is symbolized by the arrows 15.
  • the machine control requires information about the path change Delta A, which it receives from the path sensor 6, depending on the program.
  • the information path is symbolized by line 16.
  • the axes of rotation 9 and 10 have the end distance A1, upon reaching which the feed movement S2 stops, and if necessary. after a break in movement, can be reversed towards S3.
  • the finished dimension of workpiece 1 may already be available when distance A1 is reached. But it is also possible that e.g. depending on the oversize of the blank and the modulus of elasticity of the material of the workpiece 1, the reversing movement S3 from position A 1 is required to achieve the finished size.
  • the feed rate of the feed S3 can increase with increasing distance from the starting distance A l. It may can be converted into a rapid traverse retraction even before distance A is reached.
  • the displacement measuring device which consists of the displacement sensor and of means that process the signals of the displacement sensor, the latter preferably being integrated in the machine control 7, can with the help of the machine control and if necessary.
  • the associated programming via the feed drive 5 a feed movement of different and changing speed functions are generated.
  • the feed force and thus the rolling force can also be changed, for example depending on the path.
  • FIG 2 shows a device which is constructed essentially the same as the device according to Figure 1. However, there is still one between the roller slide 4 and the feed drive 5 Rolling force sensor 3 installed.
  • This rolling force sensor 3 can have different structures. It can react directly to the rolling force, for example by means of a piezo crystal, or to the deformation generated by the rolling force in the rolling slide 4, which can be detected, for example, by a dimming measuring strip. It could also be designed as a pressure switch that monitors the pressure of the pressure medium generating the rolling force. Other facilities would also be conceivable. For example, optical means could be provided that react to the change in tension in the components that transmit the rolling force.
  • the specified place of use of the rolling force sensor 3 should also not be determined by the arrangement according to Figure 2. For example, when using a strain gauge, it could be useful to arrange it in the axis of rotation of tool 2.
  • the rolling force sensor 3 should in any case supply its information to the machine control 7, which is symbolized by the arrow 17.
  • the tool 2 can then be moved against the workpiece 1 in the direction S1 via the feed drive 5 and it can then, for example when a certain rolling pressure or a certain rolling force is reached, that the rolling control sensor 3 communicates to the machine controller 7 that it has been reached.
  • the intended processing sequence can be processed by the machine controller 7. It is conceivable that both the information from the rolling force sensor and the information from the displacement sensor represent a criterion for the processing of the machining process or for the start of this process.
  • FIG. 3 shows a device which corresponds in principle to the devices according to FIGS. 1 and 2, but is designed for internal machining.
  • the devices according to FIGS. 1 and 2 can be used to roll annular or disk-shaped bodies on their outer circumference
  • a device according to FIG. 3 can be used to machine an annular body on the inner surface of the ring.
  • the bodies mentioned do not necessarily have to have a smooth surface, but rather, and this is indicated in FIG. 3, must be toothed on the surface to be rolled.
  • the rolling of toothed bodies also shows the prior art described at the beginning. Similar to what has already been shown there, a workpiece holder 8 is provided, which can rest on a support (not specified) and can be freely rotated.
  • the workpiece 1 ⁇ designed as an internally toothed gearwheel is inserted into this workpiece holder 8.
  • the workpiece holder 8 is also designed as a ring and can be brought into contact with a thrust washer 18, which is rotatably mounted about an axis 20 parallel to the workpiece axis.
  • the axis 20 is arranged on a roller carriage 4 ⁇ , which is displaceable in the direction of arrow 19.
  • the rolling slide 4 is moved by a feed spindle 21.
  • the feed spindle 21 is driven via a gear 22 by a feed drive 5 ⁇ .
  • a rolling force sensor 3 of the type already described is arranged in the kinematic chain of the feed drive.
  • the feed drive 5 ⁇ and the rolling force sensor 3 are connected to the machine control 7, which is symbolized by the arrows 15 ⁇ and 17 ⁇ .
  • a gear wheel as a tool 2 ⁇ is rotatable on the axis 23 in the inner free space of the workpiece 1 ⁇ and is rotatably supported by a main drive (not shown in more detail).
  • flying storage act as a storage, in which the axis 23 is supported at both ends, as is symbolically shown in the embodiment of Figure 3.
  • a displacement sensor 6 is also provided in the exemplary embodiment according to FIG. 3, which monitors the distance between the axes 20 and 23 arranged parallel to one another.
  • the axis of rotation 23 of the tool 2 ⁇ is arranged in a stationary manner, while the axis of rotation 9 ⁇ of the workpiece 1 ⁇ can be displaced parallel to the axis of rotation 23.
  • This displacement is brought about by a corresponding displacement of the axis 20 with the thrust washer 18, this axis 20 being able to be moved in the manner already described by the roller carriage 4 in the direction of the arrow 19.
  • the axes 9 ⁇ and 23 can overlap.
  • the feed drive 5 ⁇ is then actuated by the machine control and thus the feed spindle 21 is moved via the transmission 22, as a result of which the rolling slide 4 is displaced depending on the direction of rotation of the feed spindle 21.
  • This distance A 1 can be determined by the displacement sensor 6 and reported to the machine control 7. But it is also possible not to specify this distance A l as a fixed distance measure, but to define it as the measure at which the tool 2 ⁇ and the workpiece 1 ⁇ have come into such mutual contact that the presence of a certain rolling force is present via the rolling force sensor 3 the machine control 7 is reported. The machine controller 7 can then interrogate, save and further use the associated distance A 1 on the displacement sensor 6.
  • Amount A 1 can be increased by the amount of delta A by a corresponding displacement of the thrust washer 18 and thus the workpiece holder 8, the distance A 1 + delta A then resulting should correspond to an end position.
  • the travel distance Delta A can again be determined by the travel sensor 6 and forwarded to the machine control 7.
  • the machine control on the feed drive 5 ⁇ specifies a certain feed speed, the compliance of which is monitored by the displacement sensor 6 via the resultant displacement change as a function of the time required for this. Possibly. Deviations are immediately recognized and corrected by the machine control 7.
  • the tool 2 ⁇ is driven by a main drive motor, not shown, whose direction of rotation is reversible.
  • Main drive motor and feed drive 5 ⁇ can advantageously be linked to one another via the machine control 7, so that the drive speed of the main drive motor and the speed of the feed are coupled to one another. This simplifies workpiece machining because it allows a specific feed size to be set depending on the rotation of the workpiece or tool and thus the material properties can be dealt with.At the same time, such a link is machine-safe, because if the main drive fails, the feed drive is automatically shut down and thus one Destruction of workpiece, tool and machine is prevented.
  • the measuring sensor 6 was arranged so that it could measure the distance between the tool axis and the workpiece axis or the distance between the tool axis and another reference component, in FIG. 3 the axis 20.
  • This is already a favorable arrangement of the displacement sensor.
  • a certain elastic deformation between the components measured in their spacing position must be accepted during machining, which also results in a certain measurement inaccuracy with regard to the workpiece dimensions.
  • the size of this measurement inaccuracy is small and can usually be accepted. Therefore it is It is conceivable that the displacement sensor 6, for example, measures the position of the components carrying the axes 23 and 20 in the exemplary embodiment according to FIG.
  • FIG. 1 a displacement sensor to be understood as an alternative embodiment is shown and designated A ⁇ .
  • This displacement sensor directly probes the workpiece and tool on their peripheral surface.
  • the position sensor designated A ⁇ is preferably not fixed itself but suspended free-floating, so that it can move freely in the direction of the relative movement of the workpiece and tool. In this position, very specific predefined points on the surface can then be touched during the movement of the two parts mentioned relative to one another.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Walzen von Werkstücken aus duktilem Werkstoff, bei dem ein Walzwerkzeug dem Werkstück zugeführt wird und auf dieses mit einer Walzkraft einwirkt, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Das eingangs beschriebene Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind bereits bekannt geworden durch ein Prospekt der Firma Zahnradfabrik Friedrichshafen AG aus dem Jahre 1982 mit dem Titel "ZF-Einwalzmaschinen". Das nach diesem Prospekt zu walzende Werkstück ist in einem Fall ein innenverzahntes und im anderen Fall ein außenverzahntes Zahnrad. Die am Werkstück durchzuführende Bearbeitung geht über den mikrogeometrischen Bereich hinaus, ist also mehr als die Einebnung von Oberflächenrauhigkeiten. Mit der Bearbeitung wird vielmehr eine Gestaltsänderung des Werkstückes erzeugt, wobei die fertige Gestalt des Werkstückes üblicherweise eine recht hohe Maßgenauigkeit aufweisen muß. Unter der Überschrift "Maschinenablauf" ist dem genannten Prospekt zu entnehmen, daß die Walzspindel bei einer zugeordneten Druckstufe und Zeitspanne in Drehrichtung 1 in Rotation gebracht und nach Ablauf der eingestellten Zeit der Walzdruck zurückgenommen und die Rotation der Walzspindel in die Drehrichtung 2 umgeschaltet und eine entsprechende Druckstufe und Zeitspanne zugeschaltet wird. Dies bedeutet, daß die Abmessungen des fertigen Werkstückes nicht mit ausreichender Genauigkeit beherrschbar sind. Bei gleichem Walzdruck und gleicher Walzzeit hängt die Werkstückverformung und damit auch das Fertigmaß des Werkstückes, vom Fließwiderstand des Werkstückgefüges, vom Ist-Maß des Rohlings, von der Maschinenverformung und von verschiedenen weiteren, nicht kontrollierbaren Einflüssen ab. Auf die Genauigkeit des Werkstückes haben somit neben der Ist-Lage des Rohlings und der von Werkstück zu Werkstück wechselnden Eigenschaft des Werkstückes hinsichtlich seines Verformungswiderstandes insbesondere noch das Verformungsverhalten der Maschine selbst entscheidenden Einfluß. Dies betrifft die aufgrund der aus der Walzkraft resultierenden Reaktionskraft an der Maschine auftretende elastische Verformung verschiedener zusammenarbeitender Teile der Maschine, als auch die Aufsummierung von Lagerspielen und Führungspielen.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem eine höhere Arbeitsgenauigkeit erzielt wird. Weiterhin soll eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.
  • Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von einem vorgegebenen Zeitpunkt des Arbeitsablaufes an mindestens ein bestimmter Abstand und/oder die Änderung des Abstandes zwischen Werkstück und Werkzeug erfaßt und zur Steuerung oder Regelung des weiteren Bearbeitungsablaufes verwertet wird. Für die Genauigkeit des fertigen Werkstückes ist nicht die Dauer der Walzeinwirkung entscheidend, sondern vielmehr im wesentlichen der Abstand zwischen Werkstück und Werkzeug. Dieser Abstand zwischen Werkstück und Werkzeug soll daher erfindungsgemäß erfaßt werden. In Abhängigkeit von diesem Abstand oder auch von der Abstandsänderung wird dann der weitere Bearbeitungsablauf gesteuert oder geregelt. So ist es z.B. denkbar, daß ein bestimmter Abstand zwischen Werkstück und Werkzeug zunächst erfaßt wird. Dies kann beispielsweise der Abstand sein, bei dem erwartungsgemäß frühestens zwischen Werkstück und Werkzeug Arbeitskontakt entsteht. Beginnend mit diesem bestimmten Abstand kann nun eine geeignete Vorschubgeschwindigkeit und ein geeigneter Walzdruck, sowie eine geeignete Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung über eine Maschinensteuerung bereitgestellt werden. Bei gleichzeitiger Erfassung der Abstandsänderung zwischen Werkstück und Werkzeug, kann recht genau ein Fertigmaß des Werkstückes eingefahren und danach der Walzvorgang ausgeleitet werden. Auf diese Art und Weise kann ein Werkstück hoher Maßgenauigkeit erreicht werden.
  • So wird denn auch in Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit des genannten Abstandes oder der genannten Änderung des Abstandes die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Vorschubrichtung und/oder die Walzgeschwindigkeit gesteuert oder geregelt wird. Als entscheidende Einflußgrößen für die Genauigkeit des fertigen Werkstückes ist die Einflußnahme auf diese Größen in Abhängigkeit des Abstandes oder der Abstandsänderung zwischen Werkstück und Werkzeug besonders geeignet zur Erreichung hoher Werkstückgenauigkeiten.
  • Ergänzend ist nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Änderung des Abstandes aus dem entsprechenden Relativweg zwischen Werkstück und Werkzeug ermittelt wird. Hierdurch wird die sonst bei solchen Verfahren übliche indirekte Messung ausgeschaltet, wodurch eine weitere Verbesserung der Genauigkeit erreicht wird.
  • Wiederum eine Ausgestaltung der Neuerung sieht vor, daß der vorgegebene Zeitpunkt durch das Erreichen mindestens eines vorgegebenen Arbeitsparameters bestimmt ist. Hierdurch wird die gesamte Vorgehensweise vereinfacht. So ist es beispielsweise besonders einfach, als Arbeitsparameter die Walzkraft oder den Walzdruck zu erfassen und dann, wenn die vorbestimmte Walzkraft oder der vorbestimmte Walzdruck erreicht ist, das Erreichen dieser Größe zur Steuerung oder Regelung des weiteren Bearbeitungsablaufs zu verwerten. So kann ab diesem Zeitpunkt beispielsweise in Abhängigkeit von der Wegänderung oder in sonstiger geeigneter Abhängigkeit die Walzkraft oder die Vorschubgeschwindigkeit oder die Walzgeschwindigkeit oder Walzrichtung gesteuert oder geregelt werden. Es sei hierbei darauf hingewiesen, daß der Begriff Walzgeschwindigkeit auch die Walzrichtung umfaßt, weil die Geschwindigkeit ein Vektor ist.
  • So ist denn auch in ergänzender Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der vorgegebene Zeitpunkt durch das Erreichen einer definierten Walzkraft bestimmt ist. Dies ist eine besonders geeignete Größe, weil vor Erreichen einer bestimmten Walzkraft eine für die Erfindung relevante Bearbeitung des Werkstückes nicht erfolgt und daher eine Regelung oder Steuerung des Bearbeitungsablaufes als solchem nicht erforderlich ist.
  • In ergänzender Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß die Vorschubgeschwindigkeit und/oder Walzgeschwindigkeit stufenförmig geändert wird. Hierdurch kann mit einfachen steuerungstechnischen Mitteln eine Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit und/oder der Walzgeschwindigkeit an die Bearbeitungssituation oder an die Nähe zum Fertigmaß des Werkstückes erfolgen.
  • Ergänzend ist daher nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Walzgeschwindigkeit auf der jeweiligen Stufenebene konstant gehalten wird. Hierdurch wird einerseits eine weitere Vereinfachung der notwendigen Steuerungsmittel erreicht und es kann andererseits in einer Endlage ein Auswalzen des Werkstückes unter gleichzeitiger Beobachtung des Abstandes zwischen Werkstück und Werkzeug erfolgen.
  • Weiterhin ist nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Relativweg zwischen Werkstück und Werkzeug durch eine Positionserfassung definierter Orte an der Oberfläche von Werkstück und Werkzeug erfolgt. Hierdurch wird eine direkte Messung erreicht, wodurch alle Meßfehler, die bei einer indirekten Messung entstehen, vermieden werden.
  • Alternativ wird nach der Erfindung noch vorgeschlagen, daß der Abstand und/oder die Änderung des Abstandes zwischen Werkstück und Werkzeug durch die Erfassung der Positionen definierten Orte an der Oberfläche von mit dem Werkstück und mit dem Werkzeug zusammenwirkenden Bauteilen erfolgt. Durch diese Maßnahmen wird zwar nicht die hohe Genauigkeit der direkten Messung erreicht. Durch die Beschränkung auf mit dem Werkstück und mit dem Werkzeug zusammenwirkende Bauteile wird jedoch der mögliche Meßfehler sehr stark eingeengt und ausreichende Genauigkeit bei bestimmten Anforderungen noch erreicht. Darüber hinaus erleichtert die Messung an mit Werkstück und Werkzeug zusammenwirkenden Bauteilen sehr die Konstruktion der Meßeinrichtung dann, wenn Werkstück und Werkzeug zahnradartig ausgebildet sind.
  • Im Stand der Technik weisen Maschinen zum Walzen von Werkstücken aus duktilem Werkstoff, bei denen ein Walzwerkzeug dem Werkstück zugeführt wird und auf dieses mit einer Walzkraft einwirkt, Mittel für die Aufnahme eines Werkstückes, Mittel für die drehbare Aufnahme eines Werkzeuges sowie Mittel um Werkstück und Werkzeug zur Durchführung der Walzbearbeitung relativ zueinander zu bewegen und mindestens während der Walzbearbeitung drehanzutreiben auf. Um mit solchen Maschinen ein Verfahren nach der Erfindung durchführen zu können, ist vorgeschlagen, daß diese Maschinen mindestens Elemente eines Wegmeßsystems zur Erfassung der Positionen von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander aufweisen. Bei Maschinen des eingangs zitierten Standes der Technik wird versucht, das Fertigmaß des Werkstückes über die Walzzeit zu bestimmen. Diese Methode erbringt jedoch keine befriedigenden Maßgenauigkeiten des Werkstückes. Es ist daher auch verschiedentlich schon vorgechlagen worden, Werkstück und Werkzeug mit einer für die Walzoperation geeigneten Walzkraft aufeinanderzu zu bewegen, bis beispielsweise die Schlitten von Werkzeug und/oder Werkstück einen Festanschlag erreichen. Aber auch diese Methode hat nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Werden jedoch die Postionen von Werkstück und Werkzeug relativ zueinander über ein geeignetes Wegmeßsystem, von dem mindestens Elemente für die genannte Positionserfassung an der Maschine vorhanden sein sollen, erfaßt, so können in Abhängigkeit von den erfaßten Größen die Bearbeitungsparameter während des Walzens so gesteuert werden, daß eine ausreichende Maßgenauigkeit des Werkstückes erreicht wird. Das elastische Verhalten der Bearbeitungsmaschine selbst kann hierbei keinen unkontrollierbaren Einfluß mehr auf das Walzergebnis und auf die Maßgenauigkeit des Werkstückes ausüben.
  • Weiterhin ist nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die erfindungsgemäße Maschine Mittel zur Aktivierung des Wegmeßsystems aufweist. Hierdurch kann vermieden werden, daß das Wegmeßsystem mit Einschalten der Maschine ständig arbeitet. Die Arbeit des Wegmeßsystems kann vielmehr auf den für die Bearbeitung des Werkstückes selbst wichtigen Zeitraum beschränkt werden.
  • Es ist weiterhin nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die Mittel mindestens eine definierte Größe mindestens eines Arbeitsparameters erfassen und in Abhängigkeit hiervon die Aktivierung des Wegmeßsystems vornehmen. In Abhängigkeit von bestimmten Besonderheiten des Werkstückes kann ein geeigneter Arbeitsparameter ausgesucht werden. Hierzu wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die genannten Mittel geeignet sind, die Walzkraft oder den Arbeitsdruck eines die Walzkraft erzeugenden Druckmediums, zu erfassen. Als konkrete Ausbildung der Mittel käme hierzu beispielsweise ein Dehnmeßstreifen für die Erfassung der Walzkraft oder ein Druckschalter für die Erfassung des Druckes eines Druckmediums, mit dem die Walzkraft erzeugt wird, infrage.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bezüglich des Meßsystems vorgeschlagen, daß Elemente des Wegmeßsystems als Taster ausgebildet sind zur Antastung der definierten Orte an den genannten Oberflächen. Durch die Verwendung von Tastern wird insbesondere die direkte Antastung der genannten definierten Orte erleichtert. Hierbei kann es sich sowohl um körperlich ausgebildete Tastfinger handeln, die zur Durchführung der Messung körperlich an den definierten Orten anliegen, als auch um berührungslos arbeitende Taster, wie z.B. Laserstrahlen, die z.B. bei axialer oder tangentialer Berührung hierfür vorgesehener definierter Orte an den genannten Oberflächen Licht remitieren, welches von entsprechenden Empfangsoptiken registriert wird. Hieraus läßt sich dann die Lage des lichtremitierenden Ortes bestimmen und ggfls. der Laserstrahl nachführen. Die Nachführung kann dann beispielsweise so erfolgen, daß die Quelle des Laserlichtes möglichst schnell so lange bewegt wird, bis an der erwarteten Stelle nicht mehr remitiert wird. Danach wird die Laserquelle angehalten und es muß erwartet werden, daß wegen der Weiterbewegung des anzutastenden definierten Ortes unmittelbar nach Stillstand der Laserquelle der Laserstrahl durch Berührung am definierten Ort wieder Licht remitiert, so daß auch die neue Lage des definierten Ortes bekannt ist. Gleichzeitig läßt sich aus der notwendigen Verlagerungsgeschwindigkeit der Laserlichtquelle durch Bildung eines Mittelwertes eine Vorchubgeschwindigkeit errechnen. Dies ist sowohl bei linearer als auch bei drehender Verlagerung möglich.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine programmierbare Steuereinrichtung vorgesehen ist zur Programmierung mindestens einer definierten Größe oder einer Funktion mindestens eines Arbeitsparameters. Auf diese Art und Weise gelingt es, geeignete Arbeitsabläufe und geeignete Folgen von Arbeitsabläufen einzuprogrammieren und damit einen vollautomatischen Betrieb, auch unter Berücksichtigung unterschiedlicher Werkstücke, zu erreichen.
  • Ergänzend wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Wegmeßsystem mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise eine Rückmeldung zur Steuereinrichtung, auch zur programmierten Steuereinrichtung, erreicht und der notwendige Regelkreis geschlossen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, einen stufenlos regelbaren Vorschubantrieb vorzusehen, der in einer kinematischen Kette einen Walzkraftsensor aufweist, der seinerseits mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Dies ist eine vorteilhafte Anordnung zur Erfassung der jeweils gewünschten Größen und zur Verwertung dieser Größen in der Steuereinrichtung.
  • Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, einen stufenlos regelbaren Hauptantrieb zu verwenden, der mit der Steuereinrichtung derart verbunden ist, daß Vorschubantrieb und Hauptantrieb in gegenseitiger Abhängigkeit betriebbar sind. Hierdurch gelingt es mit einfachen Mitteln die Vorschubgeschwindigkeit direkt mit der Walzgeschwindigkeit zu koppeln, so daß beispielsweise ein bestimmter Vorschubbetrag pro Umdrehung des Werkstückes oder des Werkzeuges einstellbar wird, wobei schließlich noch ein Walzkraftübertragungssystem vorgesehen ist.
  • Die Erfindung soll nun anhand verschiedener Prinzipskizzen näher erläutert werden.
  • Es zeigen
  • Figur 1
    schematischer Aufbau einer Walzeinrichtung in Seitenansicht mit Steuerung und Meßsystem für Außenbearbeitung
    Figur 2
    Einrichtung wie Figur 1, jedoch mit Walzkraftsensor in der kinematischen Kette des Vorschubantriebs
    Figur 3
    schematischer Aufbau einer Walzeinrichtung für Innenbearbeitung
  • Die Figuren 1 bis 3 zeigen lediglich die für die Erfindung relevanten Bauteile der erfindungsgemäßen Einrichtung in prinzipieller Darstellung, weil im wesentlichen von einer Maschine des eingangs beschriebenen Standes der Technik ausgegangen werden kann. Eine detaillierte Beschreibung des Maschinenaufbaus ist daher nicht erforderlich.
  • Figur 1 zeigt ein Werkstück 1, das auf seiner Außenfläche vom Werkzeug 2 gewalzt werden soll. Durch den Walzvorgang soll das Werkstück 1 auf Maß gewalzt werden. Hierbei zeigt die dick ausgezogene Kontur in Figur 1 die Stellung von Werkstück 1 und Werkzeug 2 zu dem Zeitpunkt, in dem das Werkstück 1 sein Fertigmaß erreicht hat. Die ursprüngliche Abmessung des Werkstücks 1 ist in übertriebener Darstellung gestrichelt dargestellt. Die Lage des Werkstücks 1 und des Werkzeugs 2 sind in Figur 1 auch noch in Richtung des Pfeils I gesehen dargestellt. Hierbei ist die Ausgangslage des Werkzeugs 2 ebenfalls gestrichelt dargestellt.
  • Zur Durchführung der Walzoperation ist das Werkstück 1 um eine zugeordnete Drehachse 9 drehbar gelagert. Das Werkzeug 2 ist um eine Drehachse 10 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 10 vorzugsweise von einem gabelförmigen Träger 11 gehalten ist. Der gabelförmige Träger 11 wird getragen und bewegt von einem in Figur 1 nur schematisch dargestellten Walzschlitten 4. Der Walzschlitten 4 ist starr verbunden mit einem Vorschubantrieb 5, der im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als Hydraulikzylinder ausgebildet ist und eine stufenlose Bewegung des Walzschlittens 4 und damit des Trägers 11 für das Werkzeug 2 ermöglicht. Die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsgröße, die vom Vorschubantrieb 5 erzeugt wird, wird von der Maschinensteuerung 7 überwacht und geregelt. Da es im Stand der Technik bekannt ist, einen Hydraulikmotor oder eine strömungsmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit nach Weggröße und Geschwindigkeit zu regeln, wird hier auf eine genauere Beschreibung der Art der Verbindung zwischen Vorschubantrieb 5 und Maschinensteuerung 7 verzichtet. Auf die Maschinensteuerung und damit auf deren Steuerungs- oder Regelungsbefehle kann Einfluß genommen werden durch die Eingabeeinrichtung 12, die auch als Programmiereinrichtung für die Maschinensteuerung verwendet werden oder ausgebildet sein kann.
  • Zur Durchführung der Bearbeitung des Werkstückes 1 wird das Werkzeug 2 aus einer nicht dargestellten Rückzugslage radial auf das Werkstück 1 durch Betätigung des Vorschubantriebes 5 zu bewegt solange, bis die Drehachsen 9 und 10 von Werkstück 1 und Werkzeug 2 den Abstand A aufweisen. Hierzu hat sich somit das Werkzeug 2 in Richtung S1 bewegt. Ein Wegsensor 6 stellt hierbei das Erreichen des Abstandes A fest und gibt einen entsprechenden Impuls an die Maschinensteuerung 7. Dies ist durch die Linie 13symbolisiert. Die Maschinensteuerung 7 wird veranlaßt nunmehr ggfls. entsprechend einer Vorprogrammierung die Bearbeitung des Werkstückes 1 mit festgelegten oder vorprogrammierten Werten vorzunehmen. Solche Werte können vorprogrammiert oder eingegeben werden über die Eingabeeinrichtung 12, so daß bei Bedarf die Maschinensteuerung 7 die notwendige Information aus der Eingabeeinrichtung 12 abfragen kann oder diese direkt von der Eingabeeinrichtung 12 erhält. Dies wird symbolisiert durch die Pfeile 14.
  • Ausgehend von der Position des Abstands A erhält der Vorschubantrieb 5 über die Maschinensteuerung 7 die Anweisung den Vorschub S2 zu fahren. Hierbei handelt es sich um die Anweisung eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit oder eine Geschwindigkeitsfunktion, je nach Programm der Maschinensteuerung 7, einzuhalten. Der Informationsaustausch zwischen dem Vorschubantrieb 5 und der Maschinensteuerung 7 wird symbolisiert durch die Pfeile 15. Für die Abarbeitung des Programms benötigt die Maschinensteuerung je nach Programm eine Information über die Wegänderung Delta A, die sie vom Wegsensor 6 erhält. Der Informationsweg ist symbolisiert durch die Linie 16.
  • Nachdem der Vorschubweg Delta A zurückgelegt ist, weisen die Drehachsen 9 und 10 den Endabstand Al auf, bei dessen Erreichung die Vorschubbewegung S2 gestoppt, und ggfls. nach einer Bewegungspause, umgekehrt werden kann in Richtung S3. Je nach Arbeitsprogramm und Art des Werkstückes und des Werkstoffes des Werkstückes, kann bei Erreichung des Abstandes A1 bereits das Fertigmaß des Werkstückes 1 vorliegen. Es ist aber auch möglich, daß z.B. abhängig vom Übermaß des Rohlings und vom Elastizitätsmodul des Werkstoffes des Werkstückes 1, die Umkehrbewegung S3 aus der Position A 1 zur Erreichung des Fertigmaßes erforderlich ist. Hierbei kann die Vorschubgeschwindigkeit des Vorschubes S3 mit zunehmendem Abstand zum Ausgangabstand A l durchaus größer werden. Sie kann u.U. sogar vor Erreichen des Abstandes A in eine Eilgangrückzugsbewegung umgewandelt werden.
  • Über die Wegmeßeinrichtung, die aus dem Wegsensor und aus Mitteln die die Signale des Wegsensors verarbeiten besteht, wobei letztere vorzugsweise in die Maschinensteuerung 7 integriert sind, kann mit Hilfe der Maschinensteuerung und ggfls. der zugehörigen Programmierung über den Vorschubantrieb 5 eine Vorschubbewegung unterschiedlicher und wechselnder Geschwindigkeitsfunktion erzeugt werden. Aber auch die Vorschubkraft und damit die Walzkraft kann, beispielsweise wegabhängig, verändert werden.
  • Die Abbildung 2 zeigt eine Einrichtung, die im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die Einrichtung nach Abbildung 1. Dort ist jedoch zwischen dem Walzschlitten 4 und dem Vorschubantrieb 5 noch ein Walzkraftsensor 3 eingebaut. Dieser Walzkraftsensor 3 kann unterschiedlichen Aufbau aufweisen. Er kann direkt auf die Walzkraft, beispielsweise mittels eines Piezokristalls, reagieren, oder aber auf die von der Walzkraft im Walzschlitten 4 erzeugte Verformung, die z.B. von einem Dehmeßstreifen erfaßt werden kann. Er könnte auch als Druckschalter ausgebildet sein, der den Druck des die Walzkraft erzeugenden Druckmediums überwacht. Auch andere Einrichtungen wären denkbar. Es könnten z.B. optische Mittel vorgesehen sein, die auf die Spannungsveränderung in den die Walzkraft übertragenden Bauteilen reagieren. Es soll auch der angegebene Ort des Einsatzes des Walzkraftsensors 3 nicht durch die Anordnung nach Abbildung 2 festgelegt sein. Beispielsweise könnte es sinnvoll sein bei Anwendung eines Dehnmeßstreifens diesen in der Drehachse des Werkzeugs 2 anzuordnen.
  • Unabhängig davon welcher Bauart der Walzkraftsensor 3 ist und wo er -wenn auch in zweckmäßiger Weise- angeordnet ist, so soll auf jeden Fall der Walzkraftsensor seine Information an die Maschinensteuerung 7 liefern, was durch den Pfeil 17 symbolisiert ist. Bei dieser Anordnung kann dann das Werkzeug 2 über den Vorschubantrieb 5 in Richtung S1 gegen das Werkstück 1 gefahren werden und es kann dann, beispielsweise bei Erreichung eines bestimmten Walzdruckes oder einer bestimmtenn Walzkraft, deren Erreichen durch den Walzkraftsensor 3 der Maschinensteuerung 7 mitgeteilt wird, der vorgesehene Bearbeitungsablauf von der Maschinensteuerung 7 abgearbeitet werden. Hierbei ist denkbar, daß sowohl die Information vom Walzkraftsensor, als auch die Information des Wegsensors ein Kriterium für die Abarbeitung des Bearbeitungsablaufs bzw. für den Beginn dieses Ablaufes darstellen. So ist es beispielsweise denkbar daß dann, wenn der Abstand A noch nicht erreicht ist, gleichzeitig aber das Erreichen eines bestimmten Druckes des Druckmediums vom Sensor 3 angezeigt wird, die Maschine stillgesetzt wird, weil dann entweder ein Werkstück 1 mit unzulässiger Aufmaßtoleranz vorliegt oder aber die kinematische Kette des Vorschubantriebs irgendwo einen Defekt aufweist, der die Einrichtung hemmt und einen Druckanstieg im Vorschubantrieb erzeugt.
    Ebenso ist es denkbar daß dann, wenn der Abstand A überschritten ist und eine vorgegebene Überschreitungstoleranz ebenfalls überschritten ist bevor eine ausreichende Walzkraft vom Walzkraftsensor 3 gemeldet wird, das bearbeitete Werkstück als Ausschuß entnommen wird, weil der Aufmaßbetrag des Rohlings zu gering war. Eine Reihe weiterer Funktionskontrollen sind noch möglich.
  • Figur 3 zeigt eine Einrichtung, die im Prinzip den Einrichtungen nach den Figuren 1 und 2 entspricht, jedoch ausgelegt ist für eine Innenbearbeitung. Während beispielsweise mit den Einrichtungen nach den Figuren 1 und 2 ringförmige oder scheibenförmige Körper an ihrem äußeren Umfang gewalzt werden können, kann mit einer Einrichtung nach der Figur 3 ein ringförmiger Körper an der inneren Oberfläche des Ringes bearbeitet werden. Die genannten Körper müssen nicht unbedingt eine glatte Oberfläche haben sondern können, und dies ist in Figur 3 angedeutet, an der zu walzenden Oberfläche durchaus verzahnt sein. Insbesondere das Walzen von verzahnten Körpern zeigt auch schon der eingangs beschriebene Stand der Technik. Ähnlich wie dort bereits gezeigt, ist eine Werkstückaufnahme 8 vorgesehen, die auf einer nicht näher bezeichneten Unterlagen aufliegen kann und frei drehbar ist. In diese Werkstückaufnahme 8 ist das als innenverzahntes Zahnrad ausgebildete Werkstück 1ʹ eingelegt. Die Werkstückaufnahme 8 ist ebenfalls als Ring ausgebildet und kann in Anlage gebracht werden an eine Druckscheibe 18, die um eine zur Werkstückachse parallele Achse 20 drehbar gelagert ist. Die Achse 20 ist auf einem Walzschlitten 4ʹ angegordnet, der in Richtung des Pfeiles 19 verchiebbar ist. Der Walzschlitten 4 wird von einer Vorschubspindel 21 bewegt. Hierbei wird die Vorschubspindel 21 über eine Übersetzung 22 von einem Vorschubantrieb 5ʹ angetrieben. Auch hier ist wiederum in der kinematischen Kette des Vorschubantriebs ein Walzkraftsensor 3 der bereits beschriebenen Art angeordnet. Weiterhin steht auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 der Vorschubantrieb 5ʹ sowie der Walzkraftsensor 3 in Verbindung mit der Maschinensteuerung 7, was durch die Pfeile 15ʹ und 17ʹ symbolisiert ist.
  • Im inneren Freiraum des Werkstückes 1ʹ ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ein Zahnrad als Werkzeug 2ʹ auf der Achse 23 drehbar und von einem nicht näher dargestellten Hauptantrieb drehantreibbar gelagert.
  • Bei der Lagerung des Werkzeuges 2ʹ kann es sich sowohl um eine sogen. fliegende Lagerung handeln als auch um eine Lagerung, bei der die Achse 23 an ihren beiden Enden abgestützt ist, wie dies im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 symbolisch dargestellt ist.
  • Auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein Wegsensor 6 vorgesehen, der den Abstand der parallel zueinander angeordneten Achsen 20 und 23 überwacht.
  • Im Ausführungsbeispiel ist die Drehachse 23 des Werkzeuges 2ʹ ortsfest angeordnet, während die Drehachse 9ʹ des Werkstückes 1ʹ parallel zur Drehachse 23 verschoben werden kann. Diese Verschiebung wird bewirkt durch eine entsprechende Verschiebung der Achse 20 mit der Druckscheibe 18, wobei diese Achse 20 in bereits beschriebener Weise vom Walzschlitten 4 in Richtung des Pfeils 19 bewegt werden kann. In Ausgangsstellung können die Achse 9ʹ und 23 übereinanderfallen. Zur Einleitung einer Werkstückbearbeitung wird dann von der Maschinensteuerung der Vorschubantrieb 5ʹ betätigt und damit über die Übersetzung 22 die Vorschubspindel 21 bewegt, wodurch abhängig von der Drehrichtung der Vorschubspindel 21, der Walzschlitten 4 verschoben wird. Sobald durch diese Verschiebung die Druckscheibe 18 zur Anlage an der Werkstückaufnahme 8 kommt, wird auch diese gleichsinnig mit verschoben. Hierdurch entfernen sich die Achsen 9ʹ und 23 voneinander bis der Abstand A 1 erreicht ist. Dieser Abstand A 1 kann vom Wegsensor 6 ermittelt und an die Maschinensteuerung 7 gemeldet werden. Es ist aber auch möglich diesen Abstand A l nicht als festes Abstandsmaß vorzugeben, sondern als das Maß zu definieren, bei dem das Werkzeug 2ʹ und das Werkstück 1ʹ in einer solchen gegenseitigen Anlage gekommen sind, daß über den Walzkraftsensor 3 das Vorhandensein einer bestimmten Walzkraft an die Maschinensteuerung 7 gemeldet wird. Die Maschinensteuerung 7 kann dann bei Bedarf am Wegsensor 6 den dazu gehörigen Abstand A 1 abfragen, speichern und weiterverwerten. Ist also ein Abstand A 1 eingefahren oder nach Vorliegen einer bestimmten Walzkraft festgestellt worden, so können hiervon abhängig bestimmte vorgegebene Arbeitsschritte eingeleitet oder ein vorprogrammiertes Arbeitsprogramm abgefahren werden. Hierbei kann beispielsweise der Betrag A 1 durch entsprechende Verschiebung der Druckscheibe 18 und damit der Werkstückaufnahme 8 um den Betrag Delta A vergrößert werden, wobei der sich dann ergebende Abstand A 1 + Delta A einer Endlage entsprechen soll. Der Verfahrweg Delta A kann hierbei wieder vom Wegsensor 6 ermittelt und an die Maschinensteuerung 7 weitergeleitet werden. Gleichzeitig wird von der Maschinensteuerung am Vorschubantrieb 5ʹ eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit vorgegeben deren Einhaltung vom Wegsensor 6 über die sich ergebende Wegveränderung in Abhängigkeit von der dazu benötigten Zeit überwacht wird. Evtl. Abweichungen werden hierbei von der Maschinensteuerung 7 sofort erkannt und korrigiert.
  • Mindestens während des Walzvorganges wird das Werkzeug 2ʹ von einem nicht näher dargestellten Hauptantriebsmotor, dessen Drehrichtung reversierbar ist, angetrieben. Hauptantriebsmotor und Vorschubantrieb 5ʹ können hierbei vorteilhafterweise über die Maschinensteuerung 7 miteinander verknüpft sein, so daß Antriebsgeschwindigkeit des Hauptantriebsmotors und Geschwindigkeit des Vorschubes miteinander gekoppelt sind. Dies erleichtert die Werkstückbearbeitung, weil hierdurch eine bestimmte Vorschubgröße in Abhängigkeit von der Umdrehung des Werkstückes oder des Werkzeuges eingestellt und damit auf die Werkstoffeigenschaften eingegangen werden kann und es ist eine solche Verknüpfung gleichzeitig maschinensichernd, weil bei Ausfall des Hauptantriebs automatisch der Vorschubantrieb stillgesetzt und damit eine Zerstörung von Werkstück, Werkzeug und Maschine verhindert wird.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen war der Meßsensor 6 so angeordnet, daß er den Abstand der Werkzeugachse und der Werkstückachse oder den Abstand der Werkzeugachse zu einem anderen Bezugsbauteil, bei Figur 3 der Achse 20, messen konnte. Dies ist bereits eine günstige Anordnung des Wegsensors. Hierbei muß jedoch eine gewisse elastische Verformung zwischen den in ihrer Abstandslage gemessenen Bauteilen während der Bearbeitung hingenommen werden, wodurch auch eine gewisse Meßungenauigkeit bezüglich der Werkstückabmessungen entsteht. Die Größe dieser Meßungenauigkeit ist jedoch gering und kann üblicherweise hingenommen werden. Daher ist es auch denkbar, daß der Wegsensor 6 beispielsweise die Lage der die Achse 23 und 20 im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 tragenden Bauteile relativ zueinander mißt, weil hierdurch die hinzunehmende Ungenauigkeit gegenüber der vorher beschriebenen Variante nicht nennenswert wächst. Bei höheren Anforderungen an die Genauigkeit ist jedoch auch eine entsprechend verbesserte Anordnung des Wegsensors 6 möglich, wie dies in Abbildung 1 angedeutet ist. Dort ist ein als alternative Ausführung zu verstehender Wegsensor eingezeichnet und mit Aʹ bezeichnet. Dieser Wegsensor tastet direkt Werkstück und Werkzeug an deren Umfangsfläche an. Hierbei ist der mit Aʹ bezeichnete Wegsensor vorzugswseise selbst nicht fixiert sondern freischwimmend aufgehängt, so daß er sich in Richtung der Relativbewegung von Werkstück und Werkzeug voneinander frei bewegen kann. In dieser Lage können dann ganz bestimmte vordefinierte Punkte an der Oberfläche auch während der Bewegung der beiden genannten Teile relativ zueinander angetastet werden. Dies ist die genaueste Möglichkeit der Abstandsmessung, weil Ungenauigkeiten durch in ihrer Größe unbekannte elastische Verformungen sonstiger Bauteile der Einrichtung eliminiert sind. Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen beschriebenen Einrichtung, deren prinzipieller Aufbau im wesentlichen den bereits bekannten Einrichtungen entsprechen kann, wird es erstmals möglich im Einstich zu walzende Werkstücke mit einem Walzwerkzeug zu walzen und hierbei gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Maßgenauigkeiten des Werkstückes zu erzielen.
  • Liste der verwendeten Bezugszeichen
  • 1
    Werkstück
    Werkstück
    2
    Werkzeug
    Werkzeug
    3
    Walzkraftsensor
    4
    Walzschlitten
    Walzschlitten
    5
    Vorschubantrieb
    Vorschubanrieb
    6
    Wegsensor
    7
    Maschinensteuerung
    8
    Werkstückaufnahme
    9
    Drehachse
    Drehachse
    10
    Drehachse
    11
    gabelförmiger Träger
    12
    Eingabeeinrichtung
    13
    Linie
    14
    Pfeil
    15
    Pfeile
    15ʹ
    Pfeile
    16
    Linie
    17
    Pfeil
    17ʹ
    Pfeil
    18
    Druckscheibe
    19
    Pfeil
    20
    Achse
    21
    Vorschubspindel
    22
    Übersetzung
    23
    Achse

Claims (19)

  1. Verfahren zum Walzen von Werkstücken aus duktilem Werkstoff, bei dem ein Walzwerkzeug dem Werkstück zugeführt wird und auf dieses mit einer Walzkraft wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß von einem vorgegebenen Zeitpunkt des Arbeitsablaufes an mindestens ein bestimmter Abstand (A) und/oder die Änderung des Abstandes (Delta A) zwischen Werkstück (1) und Werkzeug (2) erfaßt und zur Steuerung oder Regelung des weiteren Bearbeitungsablaufes verwertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit des genannten Abstandes (A) oder der genannten Änderung des Abstandes (Delta A) die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Vorschubrichtung (S1, S2, S3) und/oder die Walzgeschwindigkeit gesteuert oder geregelt wird.
  3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Abstandes (Delta A) aus dem entsprechenden Relativweg zwischen Werkstück (1) und Werkzeug (2) ermittelt wird.
  4. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zeitpunkt durch das Erreichen mindestens eines vorgegebenen Arbeitsparameters bestimmt ist.
  5. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zeitpunkt durch das Erreichen einer definierten Walzkraft bestimmt ist.
  6. Verfahren mindestens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Walzgeschwindigkeit stufenförmig geändert wird.
  7. Verfahren mindestens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Walzgeschwindigkeit auf der jeweiligen Stufenebene konstant gehalten wird.
  8. Verfahren mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Relativweg zwischen Werkstück und Werkzeug durch eine Positionserfassung definierter Orte an der Oberfläche von Werkstück (1) und Werkzeug (2) erfolgt.
  9. Verfahren mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) und/oder die Änderung des Abstandes (Delta A) zwischen Werkstück (1) und Werkzeug (2) durch die Erfassung der Positionen definierter Orte an der Oberfläche von mit dem Werkstück (1) und dem Werkzeug (2) zusammenwirkenden Bauteilen erfolgt.
  10. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9, mit Mitteln für die Aufnahme eines Werkstückes, Mitteln für die drehbare Aufnahme eines Werkzeuges, sowie mit Mitteln um Werkstück und Werkzeug zur Durchführung einer Walzbearbeitung relativ zueinander zu bewegen und mindestens während der Walzbearbeitung drehanzutreiben, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens Elemente (6) eines Wegmeßsystems (6,7) zur Erfassung der Positionen von Werkstück (1) und Werkzeug (2) relativ zueinander aufweist.
  11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Mittel zur Aktivierung des Wegmeßsystems (6,7).
  12. Einrichtung mindestens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel mindestens eine definierte Größe mindestens eines Arbeitsparameters erfassen und in Abhängigkeit hiervon die Aktivierung des Wegmeßsystems (6,7) vornehmen.
  13. Einrichtung mindestens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel geeignet sind, die Walzkraft oder den Arbeitsdruck eines die Walzkraft erzeugenden Druckmediums zu erfassen.
  14. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Elemente des Wegmeßsystems (6,7) als Taster ausgebildet sind zur Antastung der definierten Orte an den genannten Oberflächen.
  15. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Steuereinrichtung (7) vorgesehen ist zur Programmierung mindestens einer definierten Größe oder einer Funktion mindestens eines Arbeitsparameters.
  16. Einrichtung mindestens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegmeßsystem (6,7) mit der Steuereinrichtung (7) verbunden ist.
  17. Einrichtung mindestens nach einem der Ansprüche 10 bis 16, gekennzeichnet durch einen stufenlos regelbaren Vorschubantrieb (5), der in einer kinematischen Kette einen Walzkraftsensor (3) aufweist, der seinerseits mit der Steuereinrichtung (7) verbunden ist.
  18. Einrichtung mindestens nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen stufenlos regelbaren Hauptantrieb, der mit der Steuereinrichtung (7) derart verbunden ist, daß Vorschubantrieb (5) und Hauptantrieb in gegenseitiger Abhängigkeit betreibbar sind.
  19. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Walzkraftübertragungssystem vorgesehen ist.
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