EP0259508B1

EP0259508B1 - Method and device for rolling work pieces of ductile material

Info

Publication number: EP0259508B1
Application number: EP19860112447
Authority: EP
Inventors: Garri Dr.-Ing. Berstein; Günter Felgentreu
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1991-07-24
Anticipated expiration: 2006-09-09
Also published as: DE3680539D1; EP0259508A1; JPS6376731A

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.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.

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.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. Under the heading "Machine sequence" it can be seen from the brochure mentioned that the roller spindle is rotated at an assigned pressure level and time span in direction of rotation 1 and after the set time the roller pressure is reduced and the rotation of the roller spindle is switched into direction of rotation 2 and a corresponding one Pressure stage and time span is switched on. This means that the dimensions of the finished workpiece cannot be controlled with sufficient accuracy. With the same rolling pressure and the same rolling time, the workpiece deformation and thus also the finished dimension of the workpiece, does not depend on the flow resistance of the workpiece structure, on the actual dimension of the blank, on the machine deformation and on various others controllable influences. In addition to the actual position of the blank and the property of the workpiece, which varies from workpiece to workpiece, with regard to its resistance to deformation, the deformation behavior of the machine itself has a decisive influence on the accuracy of the workpiece. This applies to the elastic deformation of various cooperating parts of the machine which occurs on the machine due to the reaction force resulting from the rolling force, and also to the accumulation of bearing and guide games.

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.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.

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.Starting from a method of the type described at the outset, 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. For 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. Starting with this specific distance, 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. With simultaneous detection of the change in distance between the workpiece and the tool, 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.

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.So it is proposed in an embodiment of the invention that 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. As 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.

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.In addition, it is proposed according to the invention that the change in the distance is determined from the corresponding relative path between the workpiece and the tool. As a result, 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.

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.Another refinement of the innovation provides that 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.

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.It is therefore also proposed in a supplementary embodiment of the invention that 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.

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.In a supplementary embodiment of the invention, it is proposed that the feed speed and / or rolling speed be changed in steps. In this way, 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.

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.In addition, it is therefore proposed according to the invention that the feed speed and / or the rolling speed is kept constant on the respective step level. On the one hand, this results in a further simplification of the necessary control means and, on the other hand, the workpiece can be rolled out in an end position while simultaneously observing the distance between the workpiece and the tool.

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.Furthermore, it is proposed according to the invention that 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.

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.Alternatively, it is also proposed according to the invention that 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. These measures do not achieve the high accuracy of the direct measurement. By restricting it to components that interact with the workpiece and the tool, however, the possible measurement error is very narrowed and sufficient accuracy is still achieved with certain requirements. In addition, the measurement on with workpiece and tool facilitates interacting components very much the construction of the measuring device when the workpiece and tool are gear-like.

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.In the prior art, 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. In order to be able to carry out a method according to the invention with such machines, it is proposed that these machines have at least elements of a position measuring system for detecting the positions of the workpiece and tool relative to one another. In the case of machines of the prior art cited at the beginning, attempts are made to determine the finished dimension of the workpiece over the rolling time. However, this method does not provide satisfactory dimensional accuracy of the workpiece. It has therefore also been proposed on various occasions to move the workpiece and tool towards one another with a rolling force suitable for the rolling operation until, for example, the slide of the tool and / or workpiece reach a fixed stop. But this method has also not led to satisfactory results. However, if the positions of the workpiece and tool relative to one another are detected using a suitable position measuring system, of which at least elements for the position detection mentioned on the machine are to be present, the machining parameters can be controlled as a function of the detected quantities during the rolling so that Adequate dimensional accuracy of the workpiece is achieved. The elastic behavior of the processing machine itself can no longer have an uncontrollable influence on the rolling result and the dimensional accuracy of the workpiece.

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.Furthermore, it is proposed according to the invention that the machine according to the invention has means for activating the position measuring system. In this way it can be avoided that 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.

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.It is further proposed according to the invention that the means detect at least one defined size of at least one working parameter and, depending on this, activate the displacement measuring system. Depending on certain special features of the workpiece, a suitable working parameter can be selected. For this purpose, it is proposed according to the invention that the means mentioned are suitable for detecting the rolling force or the working pressure of a pressure medium generating the rolling force. For example, 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.

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.In a further embodiment of the invention it is proposed with respect to the measuring system that elements of the displacement measuring system are designed as buttons for probing the defined locations on the surfaces mentioned. The use of 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.

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.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.

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 addition, it is proposed according to the invention that the position measuring system is connected to the control device. As a result, feedback to the control device, also to the programmed control device, is achieved in a simple manner and the necessary control loop is closed.

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.In a further embodiment of the invention it is proposed to provide an infinitely variable feed drive which has a rolling force sensor in a kinematic chain, which in turn is connected to the control device. This is an advantageous arrangement for recording the respectively desired sizes and for utilizing these sizes in the control device.

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.Furthermore, it is provided according to the invention to use 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. This makes it possible to couple the feed speed directly to the rolling speed with simple means, so that, for example, a certain feed amount can be set per revolution of the workpiece or the tool, with a rolling force transmission system finally being provided.

Die Erfindung soll nun anhand verschiedener Prinzipskizzen näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with the aid of various sketches.

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

Show it

Figure 1: schematic structure of a rolling device in side view with control and measuring system for external machining
Figure 2: Device as in FIG. 1, but with a rolling force sensor in the kinematic chain of the feed drive
Figure 3: schematic structure of a rolling device for internal machining

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.Figures 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.

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.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. Here, the starting position of the tool 2 is also shown in dashed lines.

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.To carry out the rolling operation, 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. Since it is known in the prior art to regulate a hydraulic motor or a fluid-actuated piston-cylinder unit according to path size and speed, a more detailed description of the type of connection between feed drive 5 and machine control 7 is omitted here. The machine control and thus its control or regulation commands can be influenced by the input device 12, which can also be used or designed as a programming device for the machine control.

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.To carry out the machining of the workpiece 1, 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. For this purpose, 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.

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.Starting from the position of the distance A, 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. For the execution of the program, 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.

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.After the feed path delta A has been covered, 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. Depending on the work program and the type of workpiece and the material of the workpiece, 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. Here, 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.

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.Via 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. However, the feed force and thus the rolling force can also be changed, for example depending on the path.

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.Figure 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.

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.Regardless of the type of construction of the rolling force sensor 3 and where it is arranged — if also in a suitable manner — the rolling force sensor should in any case supply its information to the machine control 7, which is symbolized by the arrow 17. With this arrangement, 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. So it is conceivable, for example, that if the distance A has not yet been reached, but at the same time the sensor 3 indicates that a certain pressure of the pressure medium has been reached, the machine is stopped because then either a workpiece 1 with an impermissible tolerance tolerance is present or else kinematic chain of the feed drive has a defect somewhere, which inhibits the device and generates an increase in pressure in the feed drive.
It is also conceivable that when the distance A has been exceeded and a predetermined tolerance for exceeding has also been exceeded Before a sufficient rolling force is reported by the rolling force sensor 3, the machined workpiece is removed as a scrap because the blank size was too small. A number of other functional controls are still possible.

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.FIG. 3 shows a device which corresponds in principle to the devices according to FIGS. 1 and 2, but is designed for internal machining. For example, while 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. In particular, 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 1ʹ 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 4ʹ, which is displaceable in the direction of arrow 19. The rolling slide 4 is moved by a feed spindle 21. Here, the feed spindle 21 is driven via a gear 22 by a feed drive 5ʹ. Here too, a rolling force sensor 3 of the type already described is arranged in the kinematic chain of the feed drive. Furthermore, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, the feed drive 5ʹ and the rolling force sensor 3 are connected to the machine control 7, which is symbolized by the arrows 15ʹ and 17ʹ.

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.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, a gear wheel as a tool 2ʹ is rotatable on the axis 23 in the inner free space of the workpiece 1ʹ and is rotatably supported by a main drive (not shown in more detail).

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.When storing the tool 2ʹ it can be both a so-called. 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.

Auch im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist ein Wegsensor 6 vorgesehen, der den Abstand der parallel zueinander angeordneten Achsen 20 und 23 überwacht.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.

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.In the exemplary embodiment, the axis of rotation 23 of the tool 2ʹ is arranged in a stationary manner, while the axis of rotation 9ʹ of the workpiece 1ʹ 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. In the starting position, the axes 9ʹ and 23 can overlap. To initiate workpiece machining, the feed drive 5ʹ 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. As soon as the thrust washer 18 comes into contact with the workpiece holder 8 as a result of this displacement, it is also displaced in the same direction. As a result, the axes 9ʹ and 23 move away from each other until the distance A 1 is reached. 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 2ʹ and the workpiece 1ʹ 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. Thus, if a distance A 1 has been traveled in or has been determined after a certain rolling force is present, certain predetermined work steps can be initiated or a preprogrammed work program can be run. Here, for example 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. At the same time, the machine control on the feed drive 5ʹ 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.

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.At least during the rolling process, the tool 2ʹ is driven by a main drive motor, not shown, whose direction of rotation is reversible. Main drive motor and feed drive 5ʹ 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.

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.In the exemplary embodiments described so far, 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. In this case, however, 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. However, 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. 3 relative to one another, because this does not significantly increase the inaccuracy to be tolerated compared to the previously described variant. With higher demands on the accuracy, however, a correspondingly improved arrangement of the displacement sensor 6 is also possible, as indicated in FIG. 1. There, a displacement sensor to be understood as an alternative embodiment is shown and designated Aʹ. This displacement sensor directly probes the workpiece and tool on their peripheral surface. Here, the position sensor designated Aʹ 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. This is the most accurate way of measuring the distance, because inaccuracies are eliminated by elastic deformations of other components of the device which are unknown in their size. With the described method according to the invention and the associated described device, the basic structure of which can essentially correspond to the already known devices, it is possible for the first time to roll workpieces to be rolled in the recess with a rolling tool and to achieve significantly improved dimensional accuracy of the workpiece compared to the prior art achieve.

List of the reference symbols used

11: Werkstückworkpiece
1ʹ1: Werkstückworkpiece
22nd: WerkzeugTool
2ʹ2ʹ: WerkzeugTool
33rd: WalzkraftsensorRolling force sensor
44th: WalzschlittenRolling slide
4ʹ4ʹ: WalzschlittenRolling slide
55: VorschubantriebFeed drive
5ʹ5ʹ: VorschubanriebFeed drive
66: WegsensorDisplacement sensor
77: MaschinensteuerungMachine control
88th: WerkstückaufnahmeWorkpiece holder
99: DrehachseAxis of rotation
9ʹ9ʹ: DrehachseAxis of rotation
1010th: DrehachseAxis of rotation
1111: gabelförmiger Trägerforked carrier
1212: EingabeeinrichtungInput device
1313: Linieline
1414: Pfeilarrow
1515: PfeileArrows
15ʹ15ʹ: PfeileArrows
1616: Linieline
1717th: Pfeilarrow
17ʹ17ʹ: Pfeilarrow
1818th: DruckscheibeThrust washer
1919th: Pfeilarrow
2020th: Achseaxis
2121: VorschubspindelFeed spindle
2222: Übersetzungtranslation
2323: Achseaxis

Claims

Method for the rolling of workpieces of ductile material, in which a rolling tool is applied to the workpiece and acts on the workpiece with a rolling force, characterised in that, from a predetermined point in time of the working process onwards, at least a defined spacing (A) between workpiece (1) and tool (2) and/or the change in the spacing (△ A) between workpiece and tool is detected and is used to control or adjust the subsequent machining process.
Method according to claim 1, characterised in that the feed speed and/or the feed direction (S1, S2, S3) and/or the rolling speed is controlled or adjusted in dependence upon the said spacing (A) or the said change in the spacing (△ A).
Method according to at least one of claims 1 and 2, characterised in that the change in the spacing ( △ A) is determined from the corresponding relative displacement between workpiece (1) and tool (2).
Method at least according to claim 1, characterised in that the predetermined point in time is determined by the achievement of at least one predetermined operating parameter.
Method at least according to claim 1, characterised in that the predetermined point in time is determined by the achievement of a defined rolling force.
Method at least according to claim 2, characterised in that the feed speed and/or the rolling speed is changed in step-wise manner.
Method at least according to claim 6, characterised in that the feed speed and/or the rolling speed is maintained constant at each particular step level.
Method at least according to claim 3, characterised in that the relative displacement between workpiece and tool follows from a positional determination of defined points on the surface of the workpiece (1) and tool (2).
Method at least according to claim 3, characterised in that the spacing (A) and/or the change of the spacing ( △ A) between workpiece (1) and tool (2) follows from the detection of the positions of defined points on the surface of components cooperating with the workpiece (1) and the tool (2).
Machine for carrying out the method according to claims 1 to 9, comprising means for the mounting of a workpiece, means for the rotatable mounting of a tool and means to move workpiece and tool relative to one another for carrying out a rolling process and to be rotationally driven at least during the rolling process, characterised in that the machine comprises at least components (6) of a displacement measuring system (6, 7) for determining the positions of workpiece (1) and tool (2) relative to each other.
Apparatus according to claim 10, characterised by means for the actuation of the displacement measuring system (6,7).
Apparatus at least according to claim 11, characterised in that the means detects at least one defined magnitude of at least one operating parameter and initiates the actuation of the displacement measuring system (6,7) in dependence thereon.
Apparatus at least according to claim 12, characterised in that the means are suitable for detecting the rolling force or the operating pressure of a pressurised medium which produces the rolling force.
Apparatus according to at least one of claims 10 to 13, characterised in that components of the displacement measuring system (6,7) are formed as sensors for the sensing of the defined points on the said surfaces.
Apparatus according to at least one of claims 10 to 14, characterised in that a programmable control device (7) is provided for the programming of at least one defined magnitude or one function of at least one operating parameter.
Apparatus at least according to claim 15, characterised in that the displacement measuring system (6,7) is connected to the control device (7).
Apparatus at least according to one of claims 10 to 16, characterised by a steplessly adjustable feed drive means (5), which comprises a rolling force sensor (3) in a kinematic chain, with the sensor being connected to the control device (7).
Apparatus at least according to claim 17, characterised by a steplessly adjustable main drive means which is connected to the control device (7) in such manner that the feed drive means (5) and the main drive are drivable in mutual dependence on each other.
Apparatus according to at least one of claims 10 to 18, characterised in that a rolling force transmission system is provided.