EP1454685B1 - Method for forming a workpiece - Google Patents

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EP1454685B1
EP1454685B1 EP20040002972 EP04002972A EP1454685B1 EP 1454685 B1 EP1454685 B1 EP 1454685B1 EP 20040002972 EP20040002972 EP 20040002972 EP 04002972 A EP04002972 A EP 04002972A EP 1454685 B1 EP1454685 B1 EP 1454685B1
Authority
EP
European Patent Office
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rollers
rotation
axes
relative position
roller
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20040002972
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP1454685A2 (en
EP1454685A3 (en
Inventor
Günther Hofmann
Stelios Katsibardis
Siegfried Hausdörfer
Henry Zwilling
Günther Vogler
Herbert Rüger
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.)
Langenstein and Schemann GmbH
Original Assignee
Langenstein and Schemann GmbH
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Publication date
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Application filed by Langenstein and Schemann GmbH filed Critical Langenstein and Schemann GmbH
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Publication of EP1454685A2 publication Critical patent/EP1454685A2/en
Publication of EP1454685A3 publication Critical patent/EP1454685A3/en
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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
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/18Making articles shaped as bodies of revolution cylinders, e.g. rolled transversely cross-rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • 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
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a workpiece.
  • longitudinal rolling the workpiece is moved perpendicular to the axes of rotation of the rollers in a translatory movement and usually without rotation through the gap between the rollers (nip).
  • transverse rolling the workpiece does not translate with respect to the rollers or their axes of rotation, but rotates only about its own axis, which is usually a main axis of inertia, in particular the axis of symmetry in a rotationally symmetrical workpiece.
  • the rollers are usually at an angle to each other and to the workpiece, which is translationally and rotationally moved.
  • Profile transverse rolling machines in which two rollers with wedge-shaped profile tools arranged on the outer circumference rotate in the same direction about axes of rotation parallel to one another, are sometimes referred to as transverse wedge rolling.
  • the tools have a wedge-shaped or triangular in cross-section geometry and can increase along the circumference in its axial dimension in one direction and / or extend obliquely to the axis of rotation of the rollers.
  • cross wedge or cross-profile rollers allow a variety of forming workpieces in high precision or dimensional accuracy.
  • the wedge-shaped tools can create circumferential grooves and other tapers in the rotating workpiece.
  • the outer diameter of the tool wedges when passing around the axis of rotation can be generated in combination with the oblique arrangement axially extending slopes and continuous transitions between two tapers of different diameters in the workpiece.
  • the wedge shape of the tools allows the production of fine structures through the wedge outer edges or outer surfaces.
  • Particularly suitable are cross wedge rollers for producing elongate, rotationally symmetrical workpieces with constrictions or elevations such as cams or ribs.
  • the forming pressure and the forming temperature depend on the material of which the workpiece is made, as well as the dimensional accuracy and surface quality requirements after forming.
  • the forming is usually carried out at elevated temperatures during rolling in order to achieve the formability or flowability of the material required for forming.
  • These temperatures, in particular occurring during forging, can be in the range of room temperature in the case of so-called cold forming, or between 550 ° C. and 750 ° C. in the case of warm forging, and above 900 ° C. in the case of so-called hot forming.
  • Cross wedge rolling machines are known, in which the workpieces at the beginning of the rolling process by means of a positioning device comprising two positioning supports (so-called guide rulers), in an initial position between the two rollers, which usually corresponds to the geometric center or the center of the nip , positioned.
  • the position of the rollers and their distance from each other are fixed in advance.
  • the positioning carriers of the positioning pulled back so that the workpiece rotates freely between the rollers and is kneaded between the tools in the desired shape.
  • the workpiece is detected and ejected via a recess in the rotating rolling tool.
  • Out DE 1 477 088 C is a cross wedge rolling machine for the transverse rolling of bodies of revolution or flat workpieces with two rotating in the same direction of rotation work rolls on the roll surfaces wedge tools are arranged interchangeable.
  • the wedge tools each have a wedge-shaped or triangular, rising from the roll shell to the workpiece to be produceddonnendlage rising, roughened or otherwise roughened reduction strips and extending at the same distance from the roll shell, wedge-shaped smooth form surfaces with calibration effect.
  • the wedge tools are formed as deformation segments and extend only over a partial circumference of the associated roll surface.
  • the mutually facing surfaces and tools of the two work rolls move in opposite directions or in opposite directions to each other.
  • the EP 1 256 399 A1 discloses a cross rolling machine with two parallel operated modules of two rollers rotating in the same direction of rotation, the half-shell-shaped tools having radially projecting tool wedges on its peripheral surface, wherein the deformation of a workpiece requires only the rotation of half the circumference of a pair of rollers. All four rollers are driven by only one drive motor via an interposed gear unit and drive shaft.
  • the RU 2106223 C1 and the associated Derwent Abstract disclose a rolling machine in which the distance between two drive shafts of the rollers is regulated to a predetermined value.
  • the US 3,358,485 discloses a control of the distance between an upper roll and a lower roll of a rolling machine during the rolling process.
  • a rolling machine in which, during a rolling operation, the rolling distance is adjusted according to a predetermined program to produce tapers in the workpiece. After a number of workpieces, a calibration measurement is made at which the rollers are brought into contact, whereby the roller spacing becomes zero, and the output of a transducer distance measuring transducer is recalibrated to match the zero roller gap.
  • the JP 03151133 A and the related Patent Abstract of Japan disclose a rolling system for rolling leaf springs in which, depending on a measured longitudinal position, the distance between the rolls is adjusted according to a predetermined control program. The roll distance is not measured and thus not regulated.
  • the US 4,020,664 discloses a cross wedge rolling machine in which an angular distance between the two rolls is adjusted by means of a gear transmission. The distance between the roll surfaces can be adjusted mechanically. A measurement of the roll spacing is not disclosed.
  • the US 4,186,583 discloses a cross wedge rolling machine with guide bars in the central axis to keep the workpiece centered in the nip of the two rolls. To change the diameter of the rolled workpiece, the roll spacing between the rolls is changed by means of a plug drive. A measurement or regulation of the roll spacing is not disclosed.
  • the DE 23 54 036 A1 discloses a rolling process for continuously maintaining the thickness of a rolled product to a desired level, in which based on the change of the rolling pull force resulting nip width based function curve is recorded, the rolling pressure force is continuously measured and the functional curve, the corresponding nip width is determined and when the roll gap width deviates from a distance dimension of the rolls specified for the respective rolling process, these changes are determined on the basis of the function curve and corrected accordingly.
  • the US 2001/0039820 A1 discloses a cross rolling machine for producing screws, driving pinions, shafts, pipes and the like means of a linear scale, the distance between the tool drive blocks is measured, which corresponds directly to the gap distance between the tools, so that the rolling distance can be determined during the rolling process and an expansion between The tools can be corrected by an actuator.
  • the US 2001/0039820 A1 is currently considered as the closest prior art with reference to the alternative of claim 1, according to which the workpiece is formed during a forming phase between tools of at least two rollers rotating about a rotation axis, respectively.
  • the invention is based on the object of specifying a new method for forming workpieces.
  • forming is understood here as any conversion of the shape of a workpiece into another form, as also described above, including preforming and finish forming.
  • the axes of rotation of the rollers are to be understood as geometric or mathematical axes in the (Euclidean, three-dimensional) space around which the rollers rotate. Power transmitting or mechanical axes are referred to in this application, however, as waves.
  • the invention is based on the consideration to make an automatic or automatic (or: automatic) adjustment of the relative position of the axes of rotation of the rolls of the rolling machine, wherein generally at least one actuator is used. It is thus carried out according to the invention, in particular a control, regulation or correction whose control, control or correction variable is the relative position of the axes of rotation of the rollers.
  • rollers or tools it is not the rotational position of the rollers or tools about their axes of rotation, which is relevant for the deformation of the workpiece, influenced, but the spatial position of the rollers or tools, which can be defined by the position of the axes of rotation of the rollers or a stationary or translationally invariant spatial point ,
  • the relative position of the roller rotation axes also determines the position of the rollers or the tools relative to the workpiece at predetermined rotational positions of the rollers.
  • the invention is also based on the recognition that during the forming process of a workpiece or a process with several successive forming processes when machining multiple workpieces expansions or contractions within the rolling machine, especially in the support means of the rollers or within the rollers and tools themselves occur.
  • These changes in shape and volume are caused in particular by the forces acting during forming (mechanical Expansion or contraction) and by introducing the workpiece at relatively high temperatures during hot or hot working and the associated temporal and spatial temperature changes which result in thermal expansion or contraction.
  • These changes in shape or volume in the rolling machine are thus disturbances of the process and adversely affect the optimal or preset relative positions of the rolls or tools for the forming process.
  • the compensation (or compensation or correction) of said thermal and mechanical shape or volume changes determines (or: determines) the relative position of the rollers or tools in space relative to each other , and adapted in an adjustment or correction step, if impermissible or intolerable deviations from a predetermined or optimal for the forming process or relative position of the rotational axes occur.
  • the method according to claim 1 further comprises the step of determining the relative position of the axes of rotation of the rolls during the forming phase, namely at a predetermined angular position of at least one of the rolls and / or a predetermined force load of the roll (s) or forming force.
  • a rotation angle sensor device for determining the roll rotation angle and / or a force sensor device for determining the deformation force can then be provided.
  • certain actual position of the relative position of the roll rotation axes only after or before the forming and / or after ejection of the workpiece from the space between the tools or the Rolling and / or corrected in a formertruckentlasteten condition of the rollers to a desired relative position.
  • the desired relative position is then optionally adjusted to a desired position in the loaded state or during the forming phase. It can then be omitted during the forming phase, a change in the relative position by the at least one actuator.
  • the relative position is controlled according to a predetermined control course or algorithm without feedback or relative position determination, generally on the basis of preset manipulated variable values as setpoint values for the actuator.
  • the rolling machine preferably also contains at least one means for determining the relative position of the axes of rotation of the rollers relative to one another during control or correction in addition to the forming rollers, the rotary drive (s) and the at least one actuator, in particular during the forming phase, and at least a control device, which is connected to the means for determining the relative position of the axes of rotation and with each actuator or is operatively connected to correct the relative position of the axes of rotation to a desired relative position by means of the one or more actuators (s).
  • control device compares the determined values or signals to the relative position of the axes of rotation with the desired relative position and changed upon detection of an impermissible deviation from the desired relative position, the relative position of the roller rotation axes via the actuator or (e) until the deviation again within a permissible tolerance range.
  • the rollers are generally rotatable or rotatably mounted in two storage facilities.
  • the positions of the axes of rotation of both rollers for correcting or changing the relative position of their axes of rotation are adjustable or variable and can be regulated or corrected to associated desired positions. It can now be either independent of each other, ie without a coupling of their movement, with its own actuators or dependent on each other, ie be adjusted or adjusted with a control technology or mechanical coupling, the rollers.
  • the movements and positions of the axes of rotation of the two rollers can be coupled to one another in such a way that the axes of rotation of both rollers are simultaneously movable, preferably also at the same speed, to a reference position lying between the rollers, preferably the central axis, to or away from said rollers or be moved.
  • Such a synchronous movement can be realized in particular with independent actuators by a common control or by a mechanical coupling with gear (s).
  • each determined distance can be compared for itself with an associated desired distance and corrected for a deviation from the desired distance outside a predetermined tolerance range to the desired distance.
  • the central axis (or: geometric center, central position) in the intermediate space between the rollers or tools provided for receiving the workpiece can be defined in particular by a positioning device for positioning the workpiece between the rollers, the central axis being movable relative to one another within a movement plane or on a movement axis of two Positioning parts of the positioning for holding the workpiece between the two positioning parts can be.
  • This determination of the roll positions or of the roll spacing relative to the workpiece has the advantage that a reliable reference position is established by the positioning device that is stationary in relation to the workpiece, which position defines the position of the workpiece.
  • the distances between the axes of rotation to the central axis are also in clear relation to the distances of the axes of rotation to each other.
  • the determination of the relative position of the axes of rotation to each other can thus take place in only one dimension or projection on a coordinate direction (spatial direction) or in two or even three dimensions or coordinate directions.
  • the rolling machine In order to measure the position (s) or the distance (s) between the axes of rotation of the rolls, the rolling machine generally comprises a measuring device, in particular at least one non-contact sensor, in particular an ultrasonic sensor and / or an optical sensor and / or an inductive sensor and / or a magnetic sensor, and / or a contacting sensor, for example a cable driver.
  • a measuring device in particular at least one non-contact sensor, in particular an ultrasonic sensor and / or an optical sensor and / or an inductive sensor and / or a magnetic sensor, and / or a contacting sensor, for example a cable driver.
  • the distances between the storage devices and the positioning device can be measured, whereby the sensors can be attached to their outer sides.
  • one of the two bearing devices or both bearing devices of at least one roller is moved via at least one actuator in an advantageous embodiment.
  • the adjustable roller (s) or their bearing device (s) for correcting or adjusting the relative position to the desired relative position or for adjusting the position (s) of its axis of rotation (s) or the distance of the axes of rotation Rolls moved linearly (or: straight, translationally).
  • a linear, purely translatory movement is easy to implement in terms of drive technology.
  • the direction of movement of the linear movement or displacement of the roller (s) is preferably directed substantially perpendicularly (or orthogonally) to the axes of rotation of the rollers. Further, the movement may be particularly in a vertical direction, i. parallel to the gravitational force, done.
  • Another type of movement for the rolls may also be advantageous, especially in the case of asymmetrical thermal or mechanical changes in shape or volume in the rolling machine, such as a rotational or tilting movement or a compound composed of translational and rotational movement or along a predetermined, non-rectilinear trajectory (or : Movement path) taking place movement of the rotary axes.
  • the movement of the axes of rotation of the rollers can thus be done with one, two or even three degrees of freedom of movement.
  • an axis of rotation to be adjusted is preferably moved in two points of attack outside the roller, which can lie in particular in storage facilities of the roller.
  • the axes of rotation of the rollers are generally set to an at least approximately parallel position to each other and are usually also main axes of inertia of the rollers, in particular cylinder or central axes in cylindrical rolls.
  • the rollers and their axes of rotation viewed in the direction of gravity, are arranged one above the other or vertically relative to one another. But it is also a horizontal or oblique arrangement of the rollers and their axes of rotation possible.
  • the desired relative position, desired position (s) or desired distances of the axes of rotation of the rollers are dependent on the material and / or shape (or: geometry) of the workpiece to be reshaped or of the desired shape or desired Dimensions of the workpiece adjusted after forming.
  • shape of the current workpiece can be measured before the forming phase.
  • parameters of a workpiece can also be entered in advance by means of a pattern.
  • the forming process performed by the method according to the invention is a hot forming process or a hot forming process.
  • the correction of the roll positions according to the invention to compensate for or compensate for thermal changes is particularly advantageous.
  • the material of the workpiece may be ferrous, such as iron itself or a steel, or may be a non-ferrous metal material, such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the rolling machine is designed as a profile transverse machine or cross wedge rolling machine whose basic structure has been described in the introduction.
  • the rollers have corresponding profile or wedge tools and rotate in the same direction with each other, wherein the workpiece rotates only about its own axis and is not transported translationally by the rollers.
  • the tools on the rollers are in particular wedge-shaped or triangular in cross-section and increase in their radial dimension in one direction along the circumference and / or extend obliquely to the axis of rotation of the associated roller.
  • the invention is also applicable to longitudinal rolling methods and machines, for example for stretch rolling, except in the case of cross rolling methods and machines.
  • At least one actuator can now be a hydraulic drive.
  • at least one or each actuator is an electric motor drive, in particular a spindle drive.
  • the accuracy of the adjusting movement of the actuators is preferably in the range of a few tenths of mm or even a few hundredths of a mm, preferably at least 0.1 mm, and / or one-thousandth of Verstellweges or -hubs.
  • the tolerance range for the correction or deviation of the relative position of the axes of rotation can be selected to the desired relative position in this order of magnitude.
  • a fixed, not mitrot Schlierende with the rollers or not mitrotierbare support means is provided on which the or the actuator (s) is mounted or carried or are.
  • two respective holding devices which can be connected or connected to the roller with end faces of the roller and rotatable or co-rotating with the roller are provided for each roller.
  • the connection of the holding means with the rollers is preferably releasable to allow or facilitate a change of the tools or the rollers.
  • a bearing device in which the holding device is rotatably mounted is provided for each holding device.
  • the bearing devices with the retaining devices of at least one roller mounted in them are coupled or couplable to the actuator (s) associated with this roller and can be moved via the actuator (s) to change the position of the axis of rotation of the associated roller.
  • each bearing device is connected to an actuator and the control device controls the actuators of both storage facilities of a roller according to the desired movement of the axis of rotation of the roller.
  • the carrier device has guide regions for guiding the bearing devices during their movement.
  • the leadership of the storage facilities can be supported by plain bearings or bearings.
  • the rollers with the associated rotary drives each form a unit which is adjustable together by the actuators.
  • the relative arrangement or position of the rotary drive associated with the roller with respect to the roller thus remains unchanged or translationally invariant.
  • the non-rotating or rotatable parts of the associated rotary drive for rotating this roller are attached to one of the bearing devices of each roller and the co-rotating or mitrotierbaren drive parts of the rotary drive are rotatably mounted on or in the bearing device.
  • the carrier device comprises in a special structural design four carrier elements, wherein between two of the four carrier elements one of the bearing means of a first of the two rollers and one of the bearing means of the second of the two rollers and between the other two of the four support elements, the other bearing means of the first roller and the arranged other bearing means of the second roller and are preferably guided movably.
  • the actuators for the rollers are generally arranged on opposite sides of the rollers in order to leave space between the rollers and laterally for the workpieces and other machine parts.
  • the illustrated rolling machine according to 1 to 5 is designed as a cross wedge roller or cross wedge rolling machine and comprises a first work roll 2, which is rotatable or rotating about a rotation axis A, and a second work roll 3, which is rotatable about a rotation axis B or rotating.
  • the sense of rotation of both work rolls 2 and 3 is illustrated and the same with the arrows shown.
  • the rotation axes A and B are arranged substantially parallel to each other and perpendicular to the direction of gravity or gravitational force (gravitational force) indicated by the arrow so that the work rolls 2 and 3 are stacked.
  • the work rolls have a substantially cylindrical outer surface.
  • the distance W between the two axes of rotation A and B of the work rolls 2 and 3 is referred to below as the roll spacing.
  • the distance between the cylindrical outer surfaces of the two work rolls 2 and 3 is clearly linked to the distance W via the roll diameter.
  • a center axis (or center position) running parallel to the axes of rotation A and B between the two work rolls 2 and 3 and defining the geometric center is denoted by M.
  • M In symmetrical position of the two axes of rotation A and B to the central axis M, the distance between the two axes of rotation A and B to the central axis M is equal to W / 2.
  • wedge-shaped tools 20 and 21 or 30 and 31 are respectively fixed in cross-section, in particular braced or screwed.
  • the tools 20 and 21 of the first work roll 2 and the tools 30 and 31 of the second work roll 3 are each arranged obliquely and at an angle to the respective rotation axis A and B, wherein the tools 20 and 21 of the work roll 2 with respect to the central axis M axially in are arranged in substantially the same positions.
  • FIG. 2 shown position of the work rolls 2 and 3 are the tools 20 and 21 or 30 and 31 closer to each other on the inside facing each other than on the opposite outer side.
  • the tools 20 and 21 and 30 and 31 also increase in cross-section as viewed in the circumferential direction, with the increase in cross-section in the tools 20 and 21 being in the same direction of rotation or orientation and opposite in the tools 30 and 31 of the second working roller 3 or in the opposite direction to that of the tools 20 and 21 of the first work roll 2.
  • Each of the two work rolls 2 and 3 is now rotatably supported at its two front ends via a respective shaft extension in two storage devices 16 and 17 or 18 and 19 about the respective axis of rotation A and B.
  • Distance sensors are arranged on the bearing devices, specifically a first distance sensor 51 for measuring the distance w1 substantially between the bearing device 16 and the center axis M (or else one arranged in the region of the center axis M) FIG. 1 not shown positioning means for positioning the workpiece), a second distance sensor 52 for measuring the distance w2 substantially between the bearing means 17 and the central axis M, a third distance sensor 53 for measuring the distance w3 substantially between the bearing means 18 and the central axis M and a Fourth distance sensor 54 for measuring the distance w4 substantially between the bearing means 19 and the center axis M.
  • the distance sensors 51 to 54 may be in particular ultrasonic sensors, optical, magnetic or inductive sensors or other known distance sensors.
  • the storage facilities 16 to 19 are also each adjustable in position or position and that the storage device 16 of an associated Actuator 22, the bearing device 17 of an associated actuator 23, the bearing means 18 of an associated actuator 32 and the bearing means 19 of an associated actuator 33.
  • By adjusting the position (s) of the storage device (s) 16 and / or 17 or 18 and / or 19 is now the axis of rotation A or B of the work roll 2 and 3 adjusted in position.
  • the axis of rotation A is moved parallel.
  • the distances w1 and w2 thus both increase by the same amount.
  • control device 55 is provided, which is connected via, preferably electrical, control lines to the actuators 22, 23, 32 and 33 and via, generally electrical, measuring lines for transmitting the measurement signals or measured values with the distance sensors 51, 52, 53 and 54 is connected.
  • the control device 55 now holds the axes of rotation A and B of the work rolls 2 and 3 in a predetermined relative position to each other, in particular the parallel position at the predetermined distance W, by the measured distances w1 to w4 with predetermined target intervals, preferably all equal to a common Desired distance are, compares and regulates to the desired distances or corrected by driving the actuators 22, 23, 32 and / or 34.
  • the control device 55 preferably includes at least one digital microprocessor or signal processor and at least one memory with a stored control or regulating algorithm for the Processor as well as stored or re-storable setpoints or command values for the control or regulation.
  • FIGS. 2 to 5 show an embodiment of a rolling machine 1 in various representations.
  • the FIG. 2 shows a longitudinal section along a cutting plane containing the longitudinal direction of the rolling machine and the direction of gravity.
  • the FIG. 3 and 4 show side views of the rolling machine on the two front or narrow sides.
  • the cut of the FIG. 5 is in FIG. 2 . 3 and 4 marked with the arrows VV.
  • Each work roll 2 and 3 is detachably held between two holding devices 12A and 12B and 13A and 13B arranged axially to the respective rotation axis A and B, respectively, and can be taken out of the holding devices 12A and 12B or 13A and 13B in their unlocked state for exchanging the tools 20 and 21 or 30 and 31 or the entire work rolls 2 and 3 with the tools 20 and 21 or 30 and 31.
  • the holding device 12A in the storage device sixteenth and the holding means 12B are rotatably supported in the bearing means 17 about the rotation axis A of the first work roll 2, respectively, and the holding means 13A in the bearing means 18 and the holding means 13B are rotatably supported in the bearing means 19 about the rotation axis B of the second work roll 3, respectively.
  • a first rotary drive 42 for the first work roll 2 and a second, independent of the first rotary drive 42 rotary drive 43 for the second work roll 3 are provided.
  • Each rotary drive 42 and 43 includes an associated rotary drive motor 44 and 45 and a - not shown - rotary drive gear 46 and 47, for example, one, in particular three-stage, gear transmission, for transmitting the torque of the rotary drive motor 44 and 45 to the associated work roll 2 and 3.
  • the rotation axis C of the output shaft of the rotation drive motor 44 of the first rotation drive 42 and the rotation axis D of the output shaft of the rotation drive motor 45 of the second rotation drive 43 are orthogonal to the rotation axes A and B of the respective work rolls 2 and 3.
  • left arranged holding means 12A for the upper work roll 2 and 13A for the lower work roll 3 are each as solid waves (or hollow shafts) axially to the axes of rotation A and B through the associated storage facilities 16 and 18 continued and are with the - not closer shown - rotary drive gears 46 and 47 of the associated rotary drives 42 and 43 coupled or engaged.
  • An operation of the rotary drive motors 44 and 45 thus leads to the transmission of a rotational movement via the rotary drive gear 46 and 47 on the holding device 12A and 13A and thus on the work roll 2 and 3 and the co-rotating second holding means 12B and 13B.
  • the rotary drive motors 44 and 45 are preferably permanent magnet motors, in particular so-called torque motors.
  • the high dynamics or rotational acceleration and the high torque of the torque motor allows a very dynamic control or regulation of the rotational speed of the rotating work rolls 2 and 3 in adaptation to the rolling process.
  • Each of the permanent magnet motors 44 and 45 is controlled electronically, in particular via a converter.
  • the rolling machine 1 further comprises a support means (or a rolling stand or frame) 6.
  • the support means 6 comprises four columnar support members 6A to 6D arranged in a rectangular arrangement and on a common floor panel 6E supported on the floor 50 , mounted or attached.
  • the support members 6A to 6D extend vertically or vertically in a longitudinal direction, i. parallel to the gravitational force G.
  • an associated tie rod 7A to 7B is vertically arranged in the longitudinal direction of the respective support member which is fixed to the bottom of the support plate 6E and is biased at the top by means of an associated locknut, not specified, preferably a hydraulically operated locknut ,
  • an associated locknut not specified, preferably a hydraulically operated locknut
  • a split Unterlagsringsegment is preferably placed under the hydraulic nut when the hydraulic nut is in the pressurized state, and then pressed by relaxing the hydraulic pressure, the nut on the Unterlagsringsegment.
  • the support members 6A to 6D can be under a certain Tension is set and stiffened. This leads to a stiffening of the roll stand of the rolling machine. 1
  • the bearing device 16 is height-adjustable via a drive spindle (or adjusting spindle) 26 from a first actuator 22 disposed above along a vertical, i.
  • the axis E is parallel to the direction of gravity G and the bearing device 17 is height-adjustable via a drive spindle 27 from a second actuator 23 arranged above a vertical axis F.
  • the bearing device 18 is vertically adjustable via a drive spindle 36 from a third actuator 32 disposed below Axis E and the bearing device 19 is height-adjustable via a drive spindle 37 from a below arranged fourth actuator 33 along the vertical axis F.
  • Each actuator 22, 23, 32, 33 includes a drive motor 24, 25, 34, 35, via a drive shaft 28, 29, 38, 39 and an unspecified check gear with high reduction the drive spindle 26, 27, 36, 37 and so that the bearing device 16, 17, 18, 19 drives.
  • the maximum adjustment or Verstellhübe the actuators 22, 23, 32, 33 are typically 50 mm to 150 mm, the adjustment accuracy or Verstell suitse are typically in adaptation to the thermal expansion in the rolling machine some 1/100 mm.
  • the drive motors 24, 25, 34, 35 may be geared motors and / or three-phase asynchronous motors or synchronous motors and / or permanent magnet motors (e.g., servomotors) with an electronic drive and are applied only with current pulses in the millisecond range for the high adjustment accuracy when adjusting.
  • asynchronous motors or synchronous motors and / or permanent magnet motors e.g., servomotors
  • the two storage devices 16 and 18 are guided vertically for their adjustment via guides 8B of the support member 6B and 8C of the support member 6C in or on the two support members 6B and 6C.
  • the two further bearing devices 17 and 19 are guided vertically for their adjustment via guides 8A of the support member 6A and 8D of the support member 6D in or on the two support members 6A and 6D.
  • working units each consisting of a work roll 2 or 3, two holding devices 12A and 12B or 13A and 13B, two storage devices 16 and 17 or 18 and 19 and a rotary drive 42 and 43 formed on each of two on the support means 6 fastened actuators 22 and 23 or 32 and 33 are suspended in height adjustable and are movable towards one another or away from each other and in or on the support means 6.
  • the bearing means 16 and 17 - and thus the entire working unit including the associated work roll 2 - by means of the actuators 22 and 23 in the same direction and by the same amount, ie simultaneously by the same stroke up or simultaneously by the same stroke down, the axis of rotation A of the first work roll 2 is moved parallel up or down.
  • the bearing means 18 and 19 and associated work unit with work roll 3 via the actuators 32 and 33 in the same direction and by the same amount the axis of rotation B of the second work roll 3 is moved parallel up or down.
  • the roll spacing W between the axes of rotation A and B of the two work rolls 2 and 3 or the tool spacing w can be varied.
  • the three process phases form a work cycle.
  • a plurality of such work cycles are usually carried out in succession.
  • the workpiece 10 is positioned between the rollers 2 and 3.
  • the workpiece 10 is according to FIG. 4 by means of two guide rulers or positioning parts 61 and 62 one only in FIG. 4
  • Positioning device 60 shown brought into a position on the central axis M between the work rolls 2 and 3.
  • the two positioning parts 61 and 62 are movable along a positioning axis P perpendicular to the central axis M, as indicated by the double arrows, in particular by means of rollers.
  • the positioning parts 61 and 62 can be moved back in a long guide so that the work roll 2 and / or 3 can be changed without the positioning parts 61 and 62 must be dismantled.
  • the workpiece 10 is detected by the tools of the work rolls 2 and 3 and formed between the rotating tools of the rolls.
  • the distances w1, w2, w3 and w4 are measured as a measure of the distances between the axes of rotation A and B and the center axis M.
  • the formed workpiece is removed from the space between the rollers or ejected.
  • the distances w1 and w2 as well as w3 and w4 are now compared in particular with a common setpoint distance, so that a parallel position of the rotation axes A and B is therefore desired. If too great a deviation of one of the distances w1 to w4 from the nominal distance, the axes of rotation A and B are changed in their position as described until the deviation is eliminated or within a tolerance range.
  • the distances w1, w2, w3 and w4 can also be varied during the forming phase in a targeted manner according to a predetermined or temporal progression depending on the angular position of the roll (n) in order to influence the deformation of the workpiece.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes.The invention relates to a method for forming a workpiece.

Zum Umformen von Werkstücken aus einer Ausgangsform in eine gewünschte Zwischenform (Halbzeug, Vorformen) oder Endform (Fertigprodukt, Fertigformen) sind neben vielen anderen Verfahren auch Walzverfahren bekannt, die zu den Druckumformverfahren gezählt werden. Beim Walzen wird das Werkstück (Walzgut) zwischen zwei rotierenden Walzen angeordnet und durch Ausüben eines Umformdrucks durch die rotierenden Walzen in seiner Form verändert. Beim Profilwalzverfahren sind Werkzeugprofile am Umfang der Walzen angeordnet, die die Erzeugung entsprechender Profile im Werkstück ermöglichen. Beim Flachwalzen wirken die zylindrischen oder kegeligen Außenflächen der Walzen unmittelbar auf das Werkstück.For forming workpieces from a starting shape into a desired intermediate shape (semifinished product, preforming) or final shape (finished product, finished forms), there are, among many other processes, also rolling processes which are counted among the pressure forming processes. During rolling, the workpiece (rolling stock) is placed between two rotating rolls and changed in shape by exerting a forming pressure by the rotating rolls. When profile rolling process tool profiles are arranged on the circumference of the rollers, which allow the production of corresponding profiles in the workpiece. In flat rolling, the cylindrical or tapered outer surfaces of the rollers act directly on the workpiece.

Bezüglich der Relativbewegung der Werkzeuge oder Walzen einerseits und des Werkstückes andererseits unterteilt man Walzverfahren in Längswalzen, Querwalzen und Schrägwalzen. Beim Längswalzen wird das Werkstück senkrecht zu den Drehachsen der Walzen in einer translatorischen Bewegung und meist ohne Drehung durch den Zwischenraum zwischen den Walzen (Walzenspalt) bewegt. Beim Querwalzen bewegt sich das Werkstück nicht translatorisch bezüglich der Walzen oder deren Drehachsen, sondern dreht sich nur um seine eigene Achse, die üblicherweise eine Hauptträgheitsachse, insbesondere die Symmetrieachse bei einem rotationssymmetrischen Werkstück, ist. Bei Kombination beider Bewegungsarten beim Längswalzen und beim Querwalzen spricht man von Schrägwalzen. Die Walzen stehen dabei in der Regel schräg zueinander und zum Werkstück, das translatorisch und rotatorisch bewegt wird.With regard to the relative movement of the tools or rollers on the one hand and the workpiece on the other hand, one divides rolling processes in longitudinal rolls, transverse rolls and oblique rolls. During longitudinal rolling, the workpiece is moved perpendicular to the axes of rotation of the rollers in a translatory movement and usually without rotation through the gap between the rollers (nip). During transverse rolling, the workpiece does not translate with respect to the rollers or their axes of rotation, but rotates only about its own axis, which is usually a main axis of inertia, in particular the axis of symmetry in a rotationally symmetrical workpiece. When combining both types of movement during longitudinal rolling and cross rolling, one speaks of inclined rolls. The rollers are usually at an angle to each other and to the workpiece, which is translationally and rotationally moved.

Profilquerwalzmaschinen, bei denen zwei Walzen mit am Außenumfang angeordneten keilförmigen Profilwerkzeugen um zueinander parallele Drehachsen gleichsinnig rotieren, bezeichnet man mitunter auch als Querkeilwalzen. Die Werkzeuge weisen dabei eine keilförmige oder im Querschnitt dreieckförmige Geometrie auf und können entlang des Umfangs in ihrer axialen Abmessung in einer Richtung zunehmen und/oder schräg zur Drehachse der Walzen verlaufen.Profile transverse rolling machines, in which two rollers with wedge-shaped profile tools arranged on the outer circumference rotate in the same direction about axes of rotation parallel to one another, are sometimes referred to as transverse wedge rolling. The tools have a wedge-shaped or triangular in cross-section geometry and can increase along the circumference in its axial dimension in one direction and / or extend obliquely to the axis of rotation of the rollers.

Diese Querkeilwalzen oder Profilquerwalzen erlauben ein vielfältiges Umformen von Werkstücken in hoher Präzision oder Maßgenauigkeit. Infolge der von den keilförmigen Werkzeugen auf das Werkstück ausgeübten Druckkraft wird dabei die Materialverteilung im Werkstück während des Umlaufs der Walzen durch einen Fließvorgang im Werkstück verändert. Die keilförmigen Werkzeuge können umlaufende Nuten und andere Verjüngungen in dem rotierenden Werkstück erzeugen. Durch den axialen Versatz in Umfangsrichtung oder die schräge Anordnung der Werkzeugkeile relativ zur Drehachse können beispielsweise axial zur Drehachse sich ändernde Strukturen und Verjüngungen im Werkstück erzeugt werden. Durch die Zunahme oder Abnahme des Außendurchmessers der Werkzeugkeile beim Verlauf um die Drehachse können in Kombination mit der schrägen Anordnung axial verlaufende Schrägen und kontinuierliche Übergänge zwischen zwei Verjüngungen unterschiedlichen Durchmessers im Werkstück erzeugt werden. Die Keilform der Werkzeuge erlaubt die Herstellung feiner Strukturen durch die Keilaußenkanten oder -außenflächen. Besonders geeignet sind Querkeilwalzen zum Herstellen von langgestreckten, rotationssymmetrischen Werkstücken mit Einschnürungen oder Erhöhungen wie Nocken oder Rippen.These cross wedge or cross-profile rollers allow a variety of forming workpieces in high precision or dimensional accuracy. As a result of the compressive force exerted by the wedge-shaped tools on the workpiece while the material distribution in the workpiece during the rotation of the rollers is changed by a flow in the workpiece. The wedge-shaped tools can create circumferential grooves and other tapers in the rotating workpiece. By the axial offset in the circumferential direction or the oblique arrangement of the tool wedges relative to the axis of rotation, for example, axially changing structures and tapers can be produced in the workpiece to the rotation axis. By the increase or decrease of the outer diameter of the tool wedges when passing around the axis of rotation can be generated in combination with the oblique arrangement axially extending slopes and continuous transitions between two tapers of different diameters in the workpiece. The wedge shape of the tools allows the production of fine structures through the wedge outer edges or outer surfaces. Particularly suitable are cross wedge rollers for producing elongate, rotationally symmetrical workpieces with constrictions or elevations such as cams or ribs.

Die Umformdruckkraft sowie die Umformtemperatur sind abhängig von dem Werkstoff, aus dem das Werkstück besteht, sowie von den Anforderungen an die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität nach der Umformung. Insbesondere bei Eisen- oder Stahlwerkstoffen wird üblicherweise die Umformung beim Walzen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, um die zum Umformen erforderliche Umformbarkeit oder Fließfähigkeit des Werkstoffes zu erreichen. Diese, insbesondere beim Schmieden auftretenden, Temperaturen können bei einer sogenannten Kaltumformung im Bereich von Raumtemperatur, bei einer Halbwarmumformung zwischen 550°C und 750°C und bei einer sogenannten Warmumformung oberhalb 900°C liegen.The forming pressure and the forming temperature depend on the material of which the workpiece is made, as well as the dimensional accuracy and surface quality requirements after forming. In particular, in iron or steel materials, the forming is usually carried out at elevated temperatures during rolling in order to achieve the formability or flowability of the material required for forming. These temperatures, in particular occurring during forging, can be in the range of room temperature in the case of so-called cold forming, or between 550 ° C. and 750 ° C. in the case of warm forging, and above 900 ° C. in the case of so-called hot forming.

Es sind Querkeilwalzmaschinen (oder: Profilquerwalzmaschinen) bekannt, bei denen die Werkstücke zu Beginn des Walzprozesses mittels einer Positioniereinrichtung, die zwei Positionierträger (sogenannte Leitlineale) umfasst, in eine Ausgangsposition zwischen den beiden Walzen, die üblicherweise der geometrischen Mitte oder der Mitte des Walzenspaltes entspricht, positioniert. Die Position der Walzen und ihr Abstand zueinander werden dabei vorab fest eingestellt. Nun werden die Positionierträger der Positioniereinrichtung zurückgezogen, so dass sich das Werkstück frei zwischen den Walzen dreht und zwischen den Werkzeugen in die gewünschte Form geknetet wird. Nach diesem Walz- oder Knetvorgang und der entsprechenden Fertigstellung des Werkstückes wird das Werkstück über eine Aussparung im rotierenden Walzwerkzeug erfasst und ausgeworfen.Cross wedge rolling machines are known, in which the workpieces at the beginning of the rolling process by means of a positioning device comprising two positioning supports (so-called guide rulers), in an initial position between the two rollers, which usually corresponds to the geometric center or the center of the nip , positioned. The position of the rollers and their distance from each other are fixed in advance. Now, the positioning carriers of the positioning pulled back so that the workpiece rotates freely between the rollers and is kneaded between the tools in the desired shape. After this rolling or kneading process and the corresponding completion of the workpiece, the workpiece is detected and ejected via a recess in the rotating rolling tool.

Aus DE 1 477 088 C ist eine Querkeilwalzmaschine bekannt zum Querwalzen von Rotationskörpern oder flachen Werkstücken mit zwei in gleicher Drehrichtung rotierenden Arbeitswalzen, auf deren Walzenflächen Keilwerkzeuge austauschbar angeordnet sind. Die Keilwerkzeuge weisen jeweils keiloder dreieckförmig verlaufende, vom Walzenmantel aus bis zu einer dem herzustellenden Werkstück angepassten Höhenendlage ansteigende, durch Rändelung oder auf andere Weise aufgeraute Reduktionsleisten und im gleichen Abstand zum Walzenmantel verlaufende, keilförmige glatte Formflächen mit Kalibriereffekt auf. Die Keilwerkzeuge sind als Verformungssegmente ausgebildet und verlaufen nur über einen Teilumfang der zugehörigen Walzenoberfläche. Am Werkstück bewegen sich die einander zugewandten Oberflächen und Werkzeuge der beiden Arbeitswalzen gegenläufig oder gegensinnig zueinander.Out DE 1 477 088 C is a cross wedge rolling machine for the transverse rolling of bodies of revolution or flat workpieces with two rotating in the same direction of rotation work rolls on the roll surfaces wedge tools are arranged interchangeable. The wedge tools each have a wedge-shaped or triangular, rising from the roll shell to the workpiece to be produced Höhenendlage rising, roughened or otherwise roughened reduction strips and extending at the same distance from the roll shell, wedge-shaped smooth form surfaces with calibration effect. The wedge tools are formed as deformation segments and extend only over a partial circumference of the associated roll surface. On the workpiece, the mutually facing surfaces and tools of the two work rolls move in opposite directions or in opposite directions to each other.

Die EP 1 256 399 A1 offenbart eine Querwalzmaschine mit zwei parallel betriebenen Modulen von jeweils zwei in gleicher Drehrichtung rotierenden Walzen, die halbschalenförmig ausgebildete Werkzeuge mit radial vorstehenden Werkzeugkeilen auf ihrer Umfangsfläche aufweisen, wobei die Umformung eines Werkstücks nur die Drehung um den halben Umfang eines Walzenpaares erfordert. Alle vier Walzen werden von nur einem Antriebsmotor über jeweils eine dazwischengeschaltete Getriebeeinheit und Antriebswelle angetrieben.The EP 1 256 399 A1 discloses a cross rolling machine with two parallel operated modules of two rollers rotating in the same direction of rotation, the half-shell-shaped tools having radially projecting tool wedges on its peripheral surface, wherein the deformation of a workpiece requires only the rotation of half the circumference of a pair of rollers. All four rollers are driven by only one drive motor via an interposed gear unit and drive shaft.

Die RU 2106223 C1 und der zugehörige Derwent Abstract offenbaren eine Walzmaschine, bei der der Abstand zwischen zwei Antriebsschäften der Walzen auf einen vorgegebenen Wert geregelt wird.The RU 2106223 C1 and the associated Derwent Abstract disclose a rolling machine in which the distance between two drive shafts of the rollers is regulated to a predetermined value.

Die US 3,358,485 offenbart eine Regelung des Abstandes zwischen einer oberen Walze und einer unteren Walze einer Walzmaschine während des Walzvorgangs.The US 3,358,485 discloses a control of the distance between an upper roll and a lower roll of a rolling machine during the rolling process.

Aus der US 4,044,580 ist eine Walzmaschine für Metallblech oder Papier oder Gummi bekannt, bei der durch Messkontakte ein fester Endanschlag oder fester Abstand zwischen den Walzen eingestellt wird.From the US 4,044,580 is a metal sheet or paper or rubber rolling machine known in which a fixed end stop or fixed distance between the rollers is set by measuring contacts.

Aus WO 90/15679 A1 ist eine Walzmaschine bekannt, bei der während eines Walzvorgangs der Walzabstand gemäß einem vorbestimmten Programm angepasst wird, um Verjüngungen in dem Werkstück zu erzeugen. Nach einer Anzahl von Werkstücken wird eine Kalibriermessung durchgeführt, bei der die Walzen in Kontakt gebracht werden, wodurch der Walzenabstand Null wird, und das Ausgangssignal eines Wandlers zum Messen eines Walzenabstands rekalibriert wird in Anpassung an den Null-Walzenabstand.Out WO 90/15679 A1 For example, a rolling machine is known in which, during a rolling operation, the rolling distance is adjusted according to a predetermined program to produce tapers in the workpiece. After a number of workpieces, a calibration measurement is made at which the rollers are brought into contact, whereby the roller spacing becomes zero, and the output of a transducer distance measuring transducer is recalibrated to match the zero roller gap.

Die JP 03151133 A und der zugehörige Patent Abstract of Japan offenbaren ein Walzsystem zum Walzen von Blattfedern, bei dem abhängig von einer gemessenen longitudinalen Position der Abstand zwischen den Walzen gemäß einem vorgegebenen Steuerprogramm eingestellt wird. Der Walzenabstand wird nicht gemessen und damit nicht geregelt.The JP 03151133 A and the related Patent Abstract of Japan disclose a rolling system for rolling leaf springs in which, depending on a measured longitudinal position, the distance between the rolls is adjusted according to a predetermined control program. The roll distance is not measured and thus not regulated.

Die US 4,020,664 offenbart eine Querkeilwalzmaschine, bei der ein Winkelabstand zwischen den beiden Walzen mittels eines Zahnradgetriebes eingestellt wird. Der Abstand zwischen den Walzenflächen kann mechanisch eingestellt werden. Eine Messung des Walzenabstandes ist nicht offenbart.The US 4,020,664 discloses a cross wedge rolling machine in which an angular distance between the two rolls is adjusted by means of a gear transmission. The distance between the roll surfaces can be adjusted mechanically. A measurement of the roll spacing is not disclosed.

Die US 4,186,583 offenbart eine Querkeilwalzmaschine mit Führungsstäben in der Mittelachse, um das Werkstück zentriert in dem Walzenspalt der beiden Walzen zu halten. Um den Durchmesser des gewalzten Werkstücks zu ändern, wird der Walzenabstand zwischen den Walzen geändert mittels eines Steckenantriebs. Eine Messung oder Regelung des Walzenabstandes ist nicht offenbart.The US 4,186,583 discloses a cross wedge rolling machine with guide bars in the central axis to keep the workpiece centered in the nip of the two rolls. To change the diameter of the rolled workpiece, the roll spacing between the rolls is changed by means of a plug drive. A measurement or regulation of the roll spacing is not disclosed.

Aus US 3,208,251 ist eine Walzmaschine bekannt, bei der der Abstand zwischen den Drehachsen der beiden Walzen gemessen und geregelt wird, um eine gewünschte Materialdicke möglichst konstant zu halten.Out US 3,208,251 a rolling machine is known in which the distance between the axes of rotation of the two rolls is measured and controlled to keep a desired material thickness as constant as possible.

Die US 3,208,251 bildet den nächstliegenden Stand der Technik mit Bezug auf die Alternative des Anspruchs 1 gemäß der das Werkstück während einer Umformphase zwischen den Oberflächen von wenigstens zwei um jeweils eine Drehachse rotierenden Walten umgeformt wird, und offenbart:

  • ein Verfahren zum Warmumformen oder Heißumformen eines Werkstücks aus einem metallischen Werkstoff,
    1. a) bei dem das Werkstück während einer Umformphase zwischen den Oberflächen von wenigstens zwei um jeweils eine Drehachse rotierenden Walzen umgeformt wird und
    2. b) bei dem die relative Lage der Drehachsen der Walzen zueinander auf eine Soll-Relativlage geregelt wird,
    3. c) wobei zum Einhalten einer möglichst konstanten Materialstärke
      • c1) die relative Lage der Drehachsen der Walten zueinander während der Umformphase ermittelt wird,
      • c2) die ermittelte Lage der Drehachsen mit der Soll-Relativlage verglichen wird und festgestellt wird, ob eine außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegende Abweichung der ermittelten relativen Lage der Drehachsen von der Soll-Relativlage vorliegt,
      • c3) und, wenn eine solche außerhalb des Toleranzbereiches liegende Abweichung der ermittelten relativen Lage der Drehachsen von der Soll-Relativlage festgestellt wird, die relative Lage der Drehachsen der Walzen, derart verändert oder korrigiert wird, dass die Abweichung wieder innerhalb des Toleranzbereiches liegt.
The US 3,208,251 forms the closest prior art with reference to the alternative of claim 1, according to which the workpiece is deformed during a forming phase between the surfaces of at least two rolls rotating about a respective axis of rotation, and discloses:
  • a method of hot forming or hot working a workpiece of a metallic material,
    1. a) in which the workpiece is formed during a forming phase between the surfaces of at least two rollers rotating about a respective axis of rotation, and
    2. b) in which the relative position of the axes of rotation of the rollers relative to one another is regulated to a desired relative position,
    3. c) wherein to maintain a constant material thickness as possible
      • c1) the relative position of the axes of rotation of the columns relative to one another is determined during the deformation phase,
      • c2) the determined position of the rotary axes is compared with the desired relative position and it is determined whether there is a deviation of the determined relative position of the rotary axes from the desired relative position lying outside a predetermined tolerance range,
      • c3) and, if such a deviation of the determined relative position of the axes of rotation from the desired relative position is determined outside the tolerance range, the relative position of the axes of rotation of the rollers is changed or corrected such that the deviation is again within the tolerance range.

Aus US 3,397,566 ist eine weitere Walzmaschine bekannt, bei der ein Metallstreifen mit gleichmäßiger Dicke und Flachheit erzeugt wird und der Wal-zenabstand zwischen den Walzen durch einen Stellantrieb in Abhängigkeit von der Dickenmessung geregelt wird.Out US 3,397,566 another rolling machine is known in which a metal strip of uniform thickness and flatness is produced and the roller-zenabstand is controlled between the rollers by an actuator in dependence on the thickness measurement.

Die DE 23 54 036 A1 schließlich offenbart ein Walzverfahren zum kontinuierlichen Aufrechterhalten der Dicke eines Walzerzeugnisses auf ein gewünschtes Maß, bei dem eine auf der Veränderung der sich als Funktion der Walzzugkraft ergebenden Walzenspaltweite beruhende Funktionskurve aufgenommen wird, die Walzdruckkraft ständig gemessen wird und über die Funktionskurve die entsprechende Walzenspaltweite festgestellt wird und bei Abweichen der Walzenspaltweite von einem für den betreffenden Walzvorgang festgelegten Abstandsmaß der Walzen diese Änderungen anhand der Funktionskurve festgestellt und entsprechend korrigiert wird.The DE 23 54 036 A1 Finally, discloses a rolling process for continuously maintaining the thickness of a rolled product to a desired level, in which based on the change of the rolling pull force resulting nip width based function curve is recorded, the rolling pressure force is continuously measured and the functional curve, the corresponding nip width is determined and when the roll gap width deviates from a distance dimension of the rolls specified for the respective rolling process, these changes are determined on the basis of the function curve and corrected accordingly.

Die US 2001/0039820 A1 offenbart eine Querwalzmaschine zum Herstellen von Schrauben, Antriebsritzeln, Schaften, Rohren und ähnlichem Mittels einer linearen Skala wird der Abstand zwischen den Werkzeugsantriebsblöcken gemessen, der direkt im Spaltabstand zwischen den Werkzeugen entspricht, so dass der Walzabstand währen dem Walzvorgang bestimmt werden kann und eine Ausdehnung zwischen den Werkzeugen korrigiert werden kann durch einen Stellantrieb. Die US 2001/0039820 A1 wird derzeit als nächstliegender Stand der Technik mit Bezug auf die Alternative des Anspruchs 1, gemäß der das Werkstück während einer Umformphase zwischen Werkzeugen von wenigstens zwei um jeweils eine Drehachse rotierenden Walzen umgeformt wird, angesehen.The US 2001/0039820 A1 discloses a cross rolling machine for producing screws, driving pinions, shafts, pipes and the like means of a linear scale, the distance between the tool drive blocks is measured, which corresponds directly to the gap distance between the tools, so that the rolling distance can be determined during the rolling process and an expansion between The tools can be corrected by an actuator. The US 2001/0039820 A1 is currently considered as the closest prior art with reference to the alternative of claim 1, according to which the workpiece is formed during a forming phase between tools of at least two rollers rotating about a rotation axis, respectively.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Umformen von Werkstücken anzugeben.The invention is based on the object of specifying a new method for forming workpieces.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Umformen eines Werkstücks umfasst zunächst die folgenden Verfahrensschritte:

  1. a) Umformen des Werkstücks während einer Umformphase (oder: eines Umformschrittes, eines Umformprozesses) zwischen den Oberflächen oder Werkzeugen wenigstens zweier um jeweils eine Drehachse (oder: Rotationsachse) rotierender Walzen,
  2. b) Steuern, Regeln oder Korrigieren der ermittelten relativen Lage (oder: Relativlage, Relativposition) auf wenigstens eine Soll-Relativlage, insbesondere mit Hilfe wenigstens einer Kontrolleinrichtung und wenigstens eines wenigstens einer der Walzen zugeordneten und von der Kontrolleinrichtung angesteuerten Stellantriebes.
The method according to claim 1 for forming a workpiece initially comprises the following method steps:
  1. a) forming the workpiece during a forming phase (or: a forming step, a forming process) between the surfaces or tools of at least two rotating about each axis of rotation (or: axis of rotation) rolling,
  2. b) controlling, regulating or correcting the determined relative position (or: relative position, relative position) to at least one target relative position, in particular by means of at least one control device and at least one at least one of the rollers associated and controlled by the control device actuator.

Unter dem Begriff "Umformen" wird dabei jede Umwandlung der Form eines Werkstückes in eine andere Form verstanden, wie auch eingangs beschrieben, einschließlich Vorformen und Fertigformen. Die Drehachsen der Walzen sind als geometrische oder mathematische Achsen im (euklidischen, dreidimensionalen) Raum zu verstehen, um die sich die Walzen drehen. Kraftübertragende oder mechanische Achsen werden in dieser Anmeldung dagegen als Wellen bezeichnet.The term "forming" is understood here as any conversion of the shape of a workpiece into another form, as also described above, including preforming and finish forming. The axes of rotation of the rollers are to be understood as geometric or mathematical axes in the (Euclidean, three-dimensional) space around which the rollers rotate. Power transmitting or mechanical axes are referred to in this application, however, as waves.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine automatisierte oder automatische (oder: selbsttätige) Einstellung der relativen Lage der Drehachsen der Walzen der Walzmaschine vorzunehmen, wobei im Allgemeinen wenigstens ein Stellantrieb verwendet wird. Es wird also gemäß der Erfindung insbesondere eine Steuerung, Regelung oder Korrektur durchgeführt, deren Steuer-, Regel bzw. Korrekturgröße die relative Lage der Drehachsen der Walzen ist.The invention is based on the consideration to make an automatic or automatic (or: automatic) adjustment of the relative position of the axes of rotation of the rolls of the rolling machine, wherein generally at least one actuator is used. It is thus carried out according to the invention, in particular a control, regulation or correction whose control, control or correction variable is the relative position of the axes of rotation of the rollers.

Dabei wird nicht die Drehposition der Walzen oder Werkzeuge um ihre Drehachsen, die für die Umformung des Werkstücks maßgeblich ist, beeinflusst, sondern die Raumposition der Walzen oder Werkzeuge, die durch die Position der Drehachsen der Walzen oder eines dazu ortsfesten oder translationsinvarianten Raumpunktes definiert werden kann. Die relative Lage der Walzendrehachsen bestimmt auch die Position der Walzen oder der Werkzeuge relativ zum Werkstück bei vorgegebenen Drehpositionen der Walzen.It is not the rotational position of the rollers or tools about their axes of rotation, which is relevant for the deformation of the workpiece, influenced, but the spatial position of the rollers or tools, which can be defined by the position of the axes of rotation of the rollers or a stationary or translationally invariant spatial point , The relative position of the roller rotation axes also determines the position of the rollers or the tools relative to the workpiece at predetermined rotational positions of the rollers.

Die Erfindung beruht ferner auf der Erkenntnis, dass während des Umformprozesses eines Werkstückes oder eines Prozesses mit mehreren aufeinanderfolgenden Umformprozessen beim Bearbeiten mehrerer Werkstücke Ausdehnungen oder Kontraktionen innerhalb der Walzmaschine, insbesondere in der Trägereinrichtung der Walzen oder auch innerhalb der Walzen und Werkzeuge selbst, auftreten. Verursacht werden diese Form- und Volumenänderungen insbesondere durch die beim Umformen wirkenden Kräfte (mechanische Ausdehnung oder Kontraktion) und durch das Einbringen des bei Warm- oder Heißumformung auf relativ hohen Temperaturen befindlichen Werkstückes und die damit verbundenen zeitlichen und räumlichen Temperaturänderungen, die zu thermischer Ausdehnung oder Kontraktion führen. Diese Veränderungen der Form oder des Volumens in der Walzmaschine sind somit Störgrößen des Prozesses und verändern nachteilig die für den Umformprozess optimalen oder voreingestellten Relativpositionen der Walzen oder Werkzeuge zueinander.The invention is also based on the recognition that during the forming process of a workpiece or a process with several successive forming processes when machining multiple workpieces expansions or contractions within the rolling machine, especially in the support means of the rollers or within the rollers and tools themselves occur. These changes in shape and volume are caused in particular by the forces acting during forming (mechanical Expansion or contraction) and by introducing the workpiece at relatively high temperatures during hot or hot working and the associated temporal and spatial temperature changes which result in thermal expansion or contraction. These changes in shape or volume in the rolling machine are thus disturbances of the process and adversely affect the optimal or preset relative positions of the rolls or tools for the forming process.

In einem Kompensationsmodus werden nun beim Verfahren gemäß der Erfindung diese, insbesondere während der Umformphase auftretenden, thermischen und/oder mechanischen Form- oder Volumenänderungen in den Walzen oder deren Werkzeugen oder anderen Bereichen einer die Walzen umfassenden Walzmaschine, insbesondere Lagereinrichtungen für die Walzen und Trägereinrichtungen für die Lagereinrichtungen, durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Korrektur oder Regelung der relativen Lage der Drehachsen der Walzen auf die Soll-Relativlage im Wesentlichen kompensiert oder ausgeglichen. Gemäß der Erfindung wird also mit anderen Worten zum automatisch oder selbsttätig durchführbaren Ausgleich (oder: zur Kompensation oder Korrektur) der genannten thermischen und mechanischen Form- oder Volumenveränderungen die relative Lage der Walzen oder Werkzeuge im Raum zueinander bestimmt (oder: ermittelt), insbesondere gemessen, und in einem Anpass- oder Korrekturschritt angepasst, wenn unzulässige oder nicht tolerierbare Abweichungen von einer für den Umformprozess vorgegebenen oder optimalen Soll-Relativlage der Drehachsen auftreten. Das Verfahren gemäß Anspruch 1 umfasst ferner den Verfahrensschritt, dass die relative Lage der Drehachsen der Walzen während der Umformphase ermittelt wird und zwar bei einer vorgegebenen Drehwinkelstellung wenigstens einer der Walzen und/oder einer vorgegebenen Kraftbelastung der Walze(n) oder Umformkraft. Es kann dann insbesondere eine Drehwinkelsensoreinrichtung zum Bestimmen des Walzendrehwinkels und/oder eine Kraftsensoreinrichtung zur Bestimmung der Umformkraft vorgesehen sein.In a compensation mode, in the method according to the invention, these thermal and / or mechanical changes in shape or volume in the rolls or their tools or other areas of a rolling machine comprising the rolls, in particular bearing arrangements for the rolls and carrier devices, are now being used the storage facilities, compensated or compensated by the provided according to the invention correction or regulation of the relative position of the axes of rotation of the rollers to the desired relative position substantially. In other words, according to the invention, in other words, the compensation (or compensation or correction) of said thermal and mechanical shape or volume changes, in other words, determines (or: determines) the relative position of the rollers or tools in space relative to each other , and adapted in an adjustment or correction step, if impermissible or intolerable deviations from a predetermined or optimal for the forming process or relative position of the rotational axes occur. The method according to claim 1 further comprises the step of determining the relative position of the axes of rotation of the rolls during the forming phase, namely at a predetermined angular position of at least one of the rolls and / or a predetermined force load of the roll (s) or forming force. In particular, a rotation angle sensor device for determining the roll rotation angle and / or a force sensor device for determining the deformation force can then be provided.

Weiterhin wird beim Verfahren nach Anspruch 1 die, insbesondere während der Umformphase, bestimmte Istlage der relativen Lage der Walzendrehachsen erst nach oder auch vor der Umformung und/oder nach Auswerfen des Werkstücks aus dem Zwischenraum zwischen den Werkzeugen oder den Walzen und/oder in einem umformkraftentlasteten Zustand der Walzen auf eine Soll-Relativlage korrigiert. Die Soll-Relativlage ist dann gegebenenfalls auf eine Solllage im belasteten Zustand oder während der Umformphase abgestimmt. Es kann dann während der Umformphase eine Änderung der relativen Lage durch den wenigstens einen Stellantrieb unterbleiben.Furthermore, in the method according to claim 1, in particular during the forming phase, certain actual position of the relative position of the roll rotation axes only after or before the forming and / or after ejection of the workpiece from the space between the tools or the Rolling and / or corrected in a formertruckentlasteten condition of the rollers to a desired relative position. The desired relative position is then optionally adjusted to a desired position in the loaded state or during the forming phase. It can then be omitted during the forming phase, a change in the relative position by the at least one actuator.

Bei einer reinen Steuerung (oder: open-loop control im Englischen) wird die relative Lage gemäß einem vorgegebenen Steuerverlauf oder -algorithmus ohne Rückkopplung oder Bestimmung der relativen Lage gesteuert, im Allgemeinen aufgrund voreingestellter Stellgrößenwerte als Sollwerte für den Stellantrieb.In a pure control (or: open-loop control in English), the relative position is controlled according to a predetermined control course or algorithm without feedback or relative position determination, generally on the basis of preset manipulated variable values as setpoint values for the actuator.

Bei einer Regelung (closed-loop control) oder auch Korrektur wird dagegen eine Rückkopplung vorgesehen, d.h. die relative Lage wird gemessen und dann wird durch Verringerung der Abweichung von der Soll-Relativlage die aktuelle relative Lage immer möglichst nahe an dem Sollwert gehalten. Soweit in dieser Anmeldung von Sollwerten oder Sollgrößen gesprochen wird, wird darunter neben einer Konstanten auch eine Variable oder eine Führungsgröße verstanden, die während des Steuer-, Regel- oder Korrekturprozesses nachgeführt oder gemäß einem vorgegebenen oder vorgebbaren Verlauf verändert werden kann oder wird.In closed-loop control, however, feedback is provided, i. E. the relative position is measured and then, by reducing the deviation from the desired relative position, the current relative position is always kept as close as possible to the desired value. As far as reference is made in this application of setpoint values or setpoint variables, this is understood not only to include a constant but also a variable or a reference variable which can be tracked during the control, regulation or correction process or changed according to a predefined or specifiable course.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sowie der Walzmaschine ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.Advantageous embodiments and further developments of the method and the rolling machine emerge from the claims dependent on claim 1.

Das Verfahren wird in einer Ausführungsform mit einer Walzmaschine durchgeführt, die umfasst

  1. a) wenigstens zwei um jeweils eine Drehachse rotierbare oder rotierende, insbesondere mit Werkzeugen bestückbare oder bestückte, Walzen (oder: Arbeitswalzen),
  2. b) wenigstens einen Rotationsantrieb zum Rotieren der Walzen während einer Umformphase zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks,
  3. c) wenigstens einen Stellantrieb zum Einstellen der Position(en) der Drehachse(n) einer der Walzen oder beider Walzen und
  4. d) wenigstens eine mit jedem Stellantrieb verbundene (oder: in Wirkverbindung stehende) Kontrolleinrichtung zum Steuern, Regeln oder Korrigieren der relativen Lage der Drehachsen der Walzen auf eine (konstante oder variable) Soll-Relativlage mittels des oder der Stellantriebe(s).
The method is performed in one embodiment with a rolling machine comprising
  1. a) at least two rollers (or work rolls) rotatable about one axis of rotation or rotating, in particular can be fitted or fitted with tools,
  2. b) at least one rotary drive for rotating the rolls during a forming phase for forming a workpiece which can be arranged or arranged between the rolls,
  3. c) at least one actuator for adjusting the position (s) of the axis of rotation (s) of one of the rolls or both rolls and
  4. d) at least one connected to each actuator (or: operatively connected) control device for controlling, regulating or correcting the relative position of the axes of rotation of the rollers to a (constant or variable) desired relative position by means of the one or more actuators (s).

In der Ausführungsform einer Regelung oder Korrektur kann das Umformverfahren gemäß der Erfindung auch durch die folgenden Verfahrensschritte charakterisiert werden:

  1. a) Umformen des Werkstücks während einer Umformphase zwischen den Oberflächen oder Werkzeugen wenigstens zweier um jeweils eine Drehachse rotierender Walzen,
  2. b) Ermitteln (oder: Erfassen, Bestimmen), insbesondere Messen, der relativen Lage der Drehachsen der Walzen zueinander,
  3. c) Vergleich der ermittelten relativen Lage (oder: Ist-Relativposition, Istwert der relativen Lage) mit wenigstens einer vorgegebenen konstanten oder variablen Soll-Relativlage (oder: Sollwert(e) der relativen Lage),
  4. d) Kompensation oder Ausgleich einer außerhalb eines Toleranzbereiches liegenden (oder: unzulässigen) Abweichung (oder: Differenz) der ermittelten relativen Lage von der Soll-Relativlage durch Stellen (oder: Korrigieren, Steuern) der relativen (Ist-)Lage der Drehachsen.
In the embodiment of a control or correction, the forming process according to the invention can also be characterized by the following process steps:
  1. a) forming the workpiece during a forming phase between the surfaces or tools of at least two rollers rotating about a respective axis of rotation,
  2. b) determining (or: detecting, determining), in particular measuring, the relative position of the axes of rotation of the rollers relative to each other,
  3. c) comparison of the determined relative position (or: actual relative position, actual value of the relative position) with at least one predetermined constant or variable desired relative position (or: desired value (s) of the relative position),
  4. d) compensation or compensation of an out-of-tolerance (or impermissible) deviation (or difference) of the determined relative position from the desired relative position by setting (or: correcting, controlling) the relative (actual) position of the axes of rotation.

Die Walzmaschine enthält vorzugsweise entsprechend bei einer Regelung oder Korrektur zusätzlich zu den Umformwalzen, dem oder den Rotationsantrieb(en) und dem wenigstens einen Stellantrieb auch noch wenigstens eine Einrichtung zum Ermitteln der relativen Lage der Drehachsen der Walzen zueinander, insbesondere während der Umformphase, und wenigstens eine Kontrolleinrichtung, die mit der Einrichtung zum Ermitteln der relativen Lage der Drehachsen und mit jedem Stellantrieb verbunden ist oder in Wirkverbindung steht zum Korrigieren der relativen Lage der Drehachsen auf eine Soll-Relativlage mittels des oder der Stellantriebe(s). Insbesondere vergleicht die Kontrolleinrichtung dann die ermittelten Werte oder Signale zur relativen Lage der Drehachsen mit der Soll-Relativlage und verändert bei Feststellung einer unzulässigen Abweichung von der Soll-Relativlage die relative Lage der Walzendrehachsen über den oder die Stellantrieb(e) solange, bis die Abweichung wieder in einem zulässigen Toleranzbereich liegt.The rolling machine preferably also contains at least one means for determining the relative position of the axes of rotation of the rollers relative to one another during control or correction in addition to the forming rollers, the rotary drive (s) and the at least one actuator, in particular during the forming phase, and at least a control device, which is connected to the means for determining the relative position of the axes of rotation and with each actuator or is operatively connected to correct the relative position of the axes of rotation to a desired relative position by means of the one or more actuators (s). In particular, the control device then compares the determined values or signals to the relative position of the axes of rotation with the desired relative position and changed upon detection of an impermissible deviation from the desired relative position, the relative position of the roller rotation axes via the actuator or (e) until the deviation again within a permissible tolerance range.

In einem typischen Umformprozess werden mehrere Werkstücke in aufeinanderfolgenden Umformphasen nacheinander zwischen den Walzen oder den Werkzeugen der Walzen umgeformt und nach den zugehörigen Umformphasen aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen oder den Werkzeugen ausgeworfen. Es wird nun vorzugsweise in jeder oder jeder n-ten (mit einer natürlichen Zahl n größer 1) Umformphase die relative Lage der Drehachsen der Walzen ermittelt und nach jeder oder jeder n-ten Umformphase und/oder nach Auswerfen des jeweiligen Werkstücks die Korrektur der relativen Lage der Drehachsen der Walzen durchgeführt.In a typical forming process several workpieces are successively formed in successive forming phases between the rolls or the tools of the rolls and ejected from the space between the rolls or the tools after the associated forming phases. It is now preferably in each or every n-th (with a natural number n greater than 1) forming the relative position of the axes of rotation of the rollers determined and after each or every n-th forming phase and / or after ejection of the respective workpiece, the correction of the relative Position of the axes of rotation of the rollers performed.

Die Walzen sind im Allgemeinen in jeweils zwei Lagereinrichtungen rotierbar oder rotierend gelagert.The rollers are generally rotatable or rotatably mounted in two storage facilities.

Es kann nun zur Korrektur oder Einstellung der relativen Lage der Walzen zueinander in einer einfachen Ausführungsform nur die Position der Drehachse einer der Walzen auf eine Sollposition geregelt oder gesteuert werden und die Position der Drehachse der anderen Walze(n) dagegen unverändert oder ortsfest zur Umgebung, insbesondere zum Erdboden, bleiben. Hier kann insbesondere die untere Walze ortsfest bleiben und nur die obere Walze verstellt werden.In order to correct or adjust the relative position of the rollers relative to each other in a simple embodiment, only the position of the axis of rotation of one of the rollers can be controlled or controlled to a desired position and the position of the axis of rotation of the other roller (s) unchanged or stationary relative to the environment. especially to the ground, stay. Here, in particular, the lower roller remain stationary and only the upper roller can be adjusted.

Vorzugsweise sind aber die Positionen der Drehachsen beider Walzen zur Korrektur oder Änderung der Relativposition ihrer Drehachsen verstellbar oder veränderbar und auf zugehörige Sollpositionen regelbar oder korrigierbar. Es können die Walzen nun entweder unabhängig voneinander, d.h. ohne eine Kopplung ihrer Bewegung, mit eigenen Stellantrieben oder auch abhängig voneinander, d.h. mit einer steuerungstechnischen oder mechanischen Kopplung, einstellbar sein oder eingestellt werden. Es können aber auch die Bewegungen und Positionen der Drehachsen beider Walzen derart miteinander gekoppelt sein, dass die Drehachsen beider Walzen gleichzeitig, vorzugsweise auch mit der gleichen Geschwindigkeit, auf eine zwischen den Walzen liegende Referenzposition, vorzugsweise die Mittelachse, zu oder von dieser weg bewegbar sind oder bewegt werden. Eine solche synchrone Bewegung kann insbesondere mit unabhängigen Stellantrieben durch eine gemeinsame Ansteuerung oder auch durch eine mechanische Kopplung mit Getriebe(n) realisiert werden.Preferably, however, the positions of the axes of rotation of both rollers for correcting or changing the relative position of their axes of rotation are adjustable or variable and can be regulated or corrected to associated desired positions. It can now be either independent of each other, ie without a coupling of their movement, with its own actuators or dependent on each other, ie be adjusted or adjusted with a control technology or mechanical coupling, the rollers. However, it is also possible for the movements and positions of the axes of rotation of the two rollers to be coupled to one another in such a way that the axes of rotation of both rollers are simultaneously movable, preferably also at the same speed, to a reference position lying between the rollers, preferably the central axis, to or away from said rollers or be moved. Such a synchronous movement can be realized in particular with independent actuators by a common control or by a mechanical coupling with gear (s).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden zur Ermittlung der relativen Lage der Drehachsen der Walzen ein Abstand an einer Stelle oder zwei Abstände an unterschiedlichen Stellen der Drehachsen von wenigstens zwei Walzen voneinander oder jeweils ein oder zwei Abstände jeder Drehachse zu einer Mittelachse zwischen den beiden Walzen ermittelt und diese(r) ermittelte Abstand/Abstände zur Korrektur der relativen Lage der Drehachsen auf die Soll-Relativlage herangezogen. Insbesondere kann jeder ermittelte Abstand für sich mit einem zugehörigen Sollabstand verglichen werden und bei einer Abweichung von dem Sollabstand außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches auf den Sollabstand korrigiert werden. Es ist aber auch möglich, aus den einzelne Abständen (oder Positionen) eine geometrische Relativlage der Drehachsen rechnerisch zu ermitteln und diese zu korrigieren.In a further advantageous embodiment, to determine the relative position of the axes of rotation of the rollers a distance at one point or two distances at different locations of the axes of rotation of at least two rollers from each other or one or two distances of each axis of rotation to a central axis between the two rollers determined and this (r) determined distance / distances used to correct the relative position of the axes of rotation to the desired relative position. In particular, each determined distance can be compared for itself with an associated desired distance and corrected for a deviation from the desired distance outside a predetermined tolerance range to the desired distance. However, it is also possible to mathematically determine from the individual distances (or positions) a geometric relative position of the axes of rotation and to correct them.

Die Mittelachse (oder: geometrischen Mitte, Mittellage) im zur Aufnahme des Werkstücks vorgesehenen Zwischenraum zwischen den Walzen oder Werkzeugen kann insbesondere durch eine Positioniereinrichtung zum Positionieren des Werkstücks zwischen den Walzen definiert sein, wobei die Mittelachse innerhalb einer Bewegungsebene oder auf einer Bewegungsachse zweier zueinander beweglicher Positionierteile der Positioniereinrichtung zum Festhalten des Werkstücks zwischen den beiden Positionierteilen liegen kann. Diese Bestimmung der Walzenpositionen oder des Walzenabstandes relativ zum Werkstück hat den Vorteil, dass durch die in der Lage relativ zum Werkstück ortsfesten Positioniereinrichtung eine zuverlässige Referenzposition begründet ist, die die Lage des Werkstücks definiert. Die Abstände der Drehachsen zu der Mittelachse stehen überdies in eindeutigem Zusammenhang zu den Abständen der Drehachsen zueinander.The central axis (or: geometric center, central position) in the intermediate space between the rollers or tools provided for receiving the workpiece can be defined in particular by a positioning device for positioning the workpiece between the rollers, the central axis being movable relative to one another within a movement plane or on a movement axis of two Positioning parts of the positioning for holding the workpiece between the two positioning parts can be. This determination of the roll positions or of the roll spacing relative to the workpiece has the advantage that a reliable reference position is established by the positioning device that is stationary in relation to the workpiece, which position defines the position of the workpiece. The distances between the axes of rotation to the central axis are also in clear relation to the distances of the axes of rotation to each other.

Die Ermittlung der relativen Lage der Drehachsen zueinander kann also in nur einer Dimension oder Projektion auf eine Koordinatenrichtung (Raumrichtung) oder in zwei oder sogar drei Dimensionen oder Koordinatenrichtungen erfolgen.The determination of the relative position of the axes of rotation to each other can thus take place in only one dimension or projection on a coordinate direction (spatial direction) or in two or even three dimensions or coordinate directions.

Zum Messen der Position(en) oder des Abstandes/der Abstände der Drehachsen der Walzen umfasst die Walzmaschine im Allgemeinen eine Messeinrichtung, die insbesondere wenigstens einen berührungslosen Sensor, insbesondere einen Ultraschallsensor und/oder einen optischen Sensor und/oder einen induktiven Sensor und/oder einen magnetischen Sensor, und/oder einen berührenden Sensor, beispielsweise einen Seilzuggeber, umfasst. Insbesondere können die Abstände zwischen den Lagereinrichtungen und der Positioniereinrichtung gemessen werden, wobei die Sensoren an deren Auβenseiten angebracht werden können.In order to measure the position (s) or the distance (s) between the axes of rotation of the rolls, the rolling machine generally comprises a measuring device, in particular at least one non-contact sensor, in particular an ultrasonic sensor and / or an optical sensor and / or an inductive sensor and / or a magnetic sensor, and / or a contacting sensor, for example a cable driver. In particular, the distances between the storage devices and the positioning device can be measured, whereby the sensors can be attached to their outer sides.

Zur Einstellung der relativen Lage der Drehachsen der Walzen zueinander werden in einer vorteilhaften Ausführungsform eine der beiden Lagereinrichtungen oder beide Lagereinrichtungen wenigstens einer Walze über wenigstens einen Stellantrieb bewegt.In order to adjust the relative position of the axes of rotation of the rollers relative to one another, one of the two bearing devices or both bearing devices of at least one roller is moved via at least one actuator in an advantageous embodiment.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird oder werden die verstellbaren Walze(n) oder deren Lagereinrichtung(en) zur Korrektur oder Einstellung der relativen Lage auf die Soll-Relativlage oder zur Einstellung der Position(en) ihrer Drehachse(n) oder des Abstandes der Drehachsen der Walzen linear (oder: geradlinig, translatorisch) bewegt. Eine lineare, rein translatorische Bewegung ist antriebstechnisch einfach zu realisieren. Die Bewegungsrichtung der linearen Bewegung oder Verschiebung der Walze(n) ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht (oder: orthogonal) zu den Drehachsen der Walzen gerichtet. Ferner kann die Bewegung insbesondere in einer vertikalen Richtung, d.h. parallel zur Gravitationskraft, erfolgen. Auch eine andere Bewegungsart für die Walzen kann vorteilhaft sein, besonders bei asymmetrischen thermischen oder mechanischen Form- oder Volumenänderungen in der Walzmaschine, so beispielsweise eine Rotations- oder Kippbewegung oder eine aus translatorischer und rotatorischer Bewegung zusammengesetzte oder entlang einer vorgegebenen, nicht geradlinigen Trajektorie (oder: Bewegungsweg) erfolgende Bewegung der Drehachsen. Die Bewegung der Drehachsen der Walzen kann also mit einem, zwei oder auch drei Bewegungsfreiheitsgraden erfolgen. Um grundsätzlich sowohl lineare Bewegungen als auch Schwenkbewegungen der Drehachse(n) zuzulassen, wird eine zu verstellende Drehachse vorzugsweise in zwei Angriffspunkten außerhalb der Walze bewegt, die insbesondere in Lagereinrichtungen der Walze liegen können.In a preferred embodiment, the adjustable roller (s) or their bearing device (s) for correcting or adjusting the relative position to the desired relative position or for adjusting the position (s) of its axis of rotation (s) or the distance of the axes of rotation Rolls moved linearly (or: straight, translationally). A linear, purely translatory movement is easy to implement in terms of drive technology. The direction of movement of the linear movement or displacement of the roller (s) is preferably directed substantially perpendicularly (or orthogonally) to the axes of rotation of the rollers. Further, the movement may be particularly in a vertical direction, i. parallel to the gravitational force, done. Another type of movement for the rolls may also be advantageous, especially in the case of asymmetrical thermal or mechanical changes in shape or volume in the rolling machine, such as a rotational or tilting movement or a compound composed of translational and rotational movement or along a predetermined, non-rectilinear trajectory (or : Movement path) taking place movement of the rotary axes. The movement of the axes of rotation of the rollers can thus be done with one, two or even three degrees of freedom of movement. To allow in principle both linear movements and pivotal movements of the axis of rotation (s), an axis of rotation to be adjusted is preferably moved in two points of attack outside the roller, which can lie in particular in storage facilities of the roller.

Die Drehachsen der Walzen werden im Allgemeinen auf eine wenigstens annähernd parallele Stellung zueinander eingestellt und sind in der Regel auch Hauptträgheitsachsen der Walzen, insbesondere Zylinder- oder Mittelachsen bei zylindrischen Walzen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Walzen und ihre Drehachsen, in Schwerkraftrichtung gesehen, übereinander oder vertikal zueinander angeordnet. Es ist aber auch eine horizontale oder auch schräge Anordnung der Walzen und ihrer Drehachsen möglich.The axes of rotation of the rollers are generally set to an at least approximately parallel position to each other and are usually also main axes of inertia of the rollers, in particular cylinder or central axes in cylindrical rolls. In an advantageous embodiment, the rollers and their axes of rotation, viewed in the direction of gravity, are arranged one above the other or vertically relative to one another. But it is also a horizontal or oblique arrangement of the rollers and their axes of rotation possible.

In einer besonderen Weiterbildung des Verfahrens und der Walzmaschine sind die Soll-Relativlage, Sollposition(en) oder Sollabstände der Drehachsen der Walzen abhängig von dem Material und/oder der Gestalt (oder: Geometrie) des umzuformenden Werkstück oder von der gewünschten Gestalt oder den gewünschten Abmessungen des Werkstücks nach der Umformung eingestellt. Dazu kann insbesondere die Gestalt des aktuellen Werkstücks vor der Umformphase vermessen werden. Es können aber auch die Parameter eines Werkstücks vorab anhand eines Musters eingegeben werden.In a particular development of the method and the rolling machine, the desired relative position, desired position (s) or desired distances of the axes of rotation of the rollers are dependent on the material and / or shape (or: geometry) of the workpiece to be reshaped or of the desired shape or desired Dimensions of the workpiece adjusted after forming. For this purpose, in particular the shape of the current workpiece can be measured before the forming phase. However, the parameters of a workpiece can also be entered in advance by means of a pattern.

Der mit dem Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführte Umformprozess ist ein Warmumformprozess oder ein Heißumformprozess. Bei Warm- und Heißumformung ist die Korrektur der Walzenpositionen gemäß der Erfindung zum Ausgleich oder zur Kompensation thermischer Veränderungen besonders vorteilhaft.The forming process performed by the method according to the invention is a hot forming process or a hot forming process. In hot and hot forming, the correction of the roll positions according to the invention to compensate for or compensate for thermal changes is particularly advantageous.

Das Material des Werkstücks kann eisenhaltig sein, beispielsweise Eisen selbst oder ein Stahl sein, oder auch ein nicht eisenhaltiger metallischer Werkstoff sein, beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.The material of the workpiece may be ferrous, such as iron itself or a steel, or may be a non-ferrous metal material, such as aluminum or an aluminum alloy.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Walzmaschine als Profilquerwabmaschine oder Querkeilwalzmaschine ausgebildet, deren grundsätzlicher Aufbau eingangs beschrieben wurde. Insbesondere weisen die Walzen also entsprechende Profil- oder Keilwerkzeuge auf und rotieren gleichsinnig zueinander, wobei das Werkstück sich nur um eine eigene Achse dreht und nicht von den Walzen translatorisch transportiert wird. Die Werkzeuge auf den Walzen sind insbesondere im Querschnitt keilförmig oder dreieckförmig und nehmen entlang des Umfangs in ihrer radialen Abmessung in einer Richtung zu und/oder verlaufen schräg zur Drehachse der zugehörigen Walze.In a particularly preferred embodiment, the rolling machine is designed as a profile transverse machine or cross wedge rolling machine whose basic structure has been described in the introduction. In particular, therefore, the rollers have corresponding profile or wedge tools and rotate in the same direction with each other, wherein the workpiece rotates only about its own axis and is not transported translationally by the rollers. The tools on the rollers are in particular wedge-shaped or triangular in cross-section and increase in their radial dimension in one direction along the circumference and / or extend obliquely to the axis of rotation of the associated roller.

Selbstverständlich ist die Erfindung außer bei Querwalzverfahren und - maschinen auch bei Längswalzverfahren und -maschinen anwendbar, beispielsweise zum Reckwalzen.Of course, the invention is also applicable to longitudinal rolling methods and machines, for example for stretch rolling, except in the case of cross rolling methods and machines.

Wenigstens ein Stellantrieb kann nun ein hydraulischer Antrieb sein. Vorzugsweise ist jedoch wenigstens ein oder jeder Stellantrieb ein elektromotorischer Antrieb, insbesondere ein Spindelantrieb. Die Genauigkeit der Stellbewegung der Stellantriebe liegt vorzugsweise im Bereich von einigen Zehntel mm oder sogar einigen Hunderstel mm, vorzugsweise wenigstens 0,1 mm, und/oder einem Tausendstel des Verstellweges oder -hubs. Damit kann auch der Toleranzbereich für die Korrektur oder Abweichung der relativen Lage der Drehachsen auf die Soll-Relativlage in dieser Größenordnung gewählt werden.At least one actuator can now be a hydraulic drive. Preferably, however, at least one or each actuator is an electric motor drive, in particular a spindle drive. The accuracy of the adjusting movement of the actuators is preferably in the range of a few tenths of mm or even a few hundredths of a mm, preferably at least 0.1 mm, and / or one-thousandth of Verstellweges or -hubs. Thus, the tolerance range for the correction or deviation of the relative position of the axes of rotation can be selected to the desired relative position in this order of magnitude.

In einer Weiterbildung der Walzmaschine ist eine ortsfeste, nicht mit den Walzen mitrotierende oder nicht mitrotierbare Trägereinrichtung (oder: Walzengerüst, Walzengestell) vorgesehen, an der der oder die Stellantrieb(e) gelagert oder getragen ist bzw. sind.In a further development of the rolling machine, a fixed, not mitrotierende with the rollers or not mitrotierbare support means (or: roll stand, roll stand) is provided on which the or the actuator (s) is mounted or carried or are.

In einer Ausgestaltung der Walzmaschine sind für jede Walze jeweils zwei an Stirnseiten der Walze mit der Walze verbindbare oder verbundene und mit der Walze mitrotierbare oder mitrotierende Halteeinrichtungen vorgesehen. Die Verbindung der Halteeinrichtungen mit den Walzen ist vorzugsweise lösbar, um einen Wechsel der Werkzeuge oder der Walzen zu ermöglichen oder zu erleichtern. Für jede Halteeinrichtung ist ferner jeweils eine Lagereinrichtung, in der die Halteeinrichtung drehbar gelagert ist, vorgesehen. Die Lagereinrichtungen mit den in ihnen gelagerten Halteeinrichtungen wenigstens einer Walze sind mit dem oder den dieser Walze zugeordneten Stellantrieb(en) gekoppelt oder koppelbar ist und über den oder die Stellantrieb(e) bewegbar zum Verändern der Position der Drehachse der zugehörigen Walze. Insbesondere ist jede Lagereinrichtung jeweils mit einem Stellantrieb verbunden und die Regeleinrichtung steuert die Stellantriebe beider Lagereinrichtungen einer Walze entsprechend der gewünschten Bewegung der Drehachse der Walze an. Die Trägereinrichtung weist insbesondere Führungsbereiche zum Führen der Lagereinrichtungen bei deren Bewegung auf. Die Führung der Lagereinrichtungen kann durch Gleitlager oder Wälzlager unterstützt werden.In one embodiment of the rolling machine, two respective holding devices which can be connected or connected to the roller with end faces of the roller and rotatable or co-rotating with the roller are provided for each roller. The connection of the holding means with the rollers is preferably releasable to allow or facilitate a change of the tools or the rollers. For each holding device is also in each case a bearing device in which the holding device is rotatably mounted, is provided. The bearing devices with the retaining devices of at least one roller mounted in them are coupled or couplable to the actuator (s) associated with this roller and can be moved via the actuator (s) to change the position of the axis of rotation of the associated roller. In particular, each bearing device is connected to an actuator and the control device controls the actuators of both storage facilities of a roller according to the desired movement of the axis of rotation of the roller. In particular, the carrier device has guide regions for guiding the bearing devices during their movement. The leadership of the storage facilities can be supported by plain bearings or bearings.

In einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die Walzen mit den zugehörigen Rotationsantrieben jeweils eine Einheit, die gemeinsam von den Stellantrieben verstellbar ist. Bei Bewegung einer Walze durch den oder die zugehörigen Stellantrieb(e) bleibt somit die relative Anordnung oder Position des der Walze zugeordneten Rotationsantriebs zur Walze unverändert oder translationsinvariant. Insbesondere sind an einer der Lagereinrichtungen jeder Walze die nicht rotierenden oder rotierbaren Teile des zugehörigen Rotationsantriebs zum Rotieren dieser Walze befestigt und die mitrotierenden oder mitrotierbaren Antriebsteile des Rotationsantriebs an oder in der Lagereinrichtung drehbar gelagert sind.In a preferred embodiment, the rollers with the associated rotary drives each form a unit which is adjustable together by the actuators. When moving a roller through the associated actuator or actuators, the relative arrangement or position of the rotary drive associated with the roller with respect to the roller thus remains unchanged or translationally invariant. In particular, the non-rotating or rotatable parts of the associated rotary drive for rotating this roller are attached to one of the bearing devices of each roller and the co-rotating or mitrotierbaren drive parts of the rotary drive are rotatably mounted on or in the bearing device.

Die Trägereinrichtung umfasst in einer besonderen konstruktiven Ausgestaltung vier Trägerelemente, wobei zwischen zwei der vier Trägerelementen eine der Lagereinrichtungen einer ersten der beiden Walzen und eine der Lagereinrichtungen der zweiten der beiden Walzen und zwischen den anderen zwei der vier Trägerelemente die andere Lagereinrichtung der ersten Walze und die andere Lagereinrichtung der zweiten Walze angeordnet und vorzugsweise beweglich geführt sind.The carrier device comprises in a special structural design four carrier elements, wherein between two of the four carrier elements one of the bearing means of a first of the two rollers and one of the bearing means of the second of the two rollers and between the other two of the four support elements, the other bearing means of the first roller and the arranged other bearing means of the second roller and are preferably guided movably.

Die Stellantriebe für die Walzen sind im Allgemeinen an voneinander abgewandten Seiten der Walzen angeordnet, um zwischen den Walzen und seitlich davon Platz für die Werkstücke und weitere Maschinenteile zu lassen sind.The actuators for the rollers are generally arranged on opposite sides of the rollers in order to leave space between the rollers and laterally for the workpieces and other machine parts.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren

FIG 1
eine Walzmaschine mit zwei Walzen und einer Kontrolleinrichtung zum Überwachen und Korrigieren des Walzenabstandes in einer Prinzipskizze,
FIG 2
eine Walzmaschine mit zwei Walzen mit zugeordneten unabhängigen Rotationsantrieben zum Rotieren der Walzen und Stellantrieben zum Verstellen der Walzen in einem Längsschnitt,
FIG 3
die Walzmaschine gemäß FIG 2 in einer um 90° nach einer Seite gedrehten Seitenansicht,
FIG 4
die Walzmaschine gemäß FIG 2 in einer um 90° nach der anderen Seite gedrehten Seitenansicht und
FIG 5
die Walzmaschine gemäß FIG 2 bis 4 in einer quer zum Längsschnitt gemäß FIG 2 vorgenommenen Schnittdarstellung
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den FIG 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. Reference is made to the drawings, in which
FIG. 1
a rolling machine with two rolls and a control device for monitoring and correcting the roll spacing in a schematic diagram,
FIG. 2
a rolling machine with two rolls with associated independent rotary drives for rotating the rolls and Actuators for adjusting the rolls in a longitudinal section,
FIG. 3
the rolling machine according to FIG. 2 in a side view turned 90 ° to one side,
FIG. 4
the rolling machine according to FIG. 2 in a rotated by 90 ° to the other side and side view
FIG. 5
the rolling machine according to FIGS. 2 to 4 in a transverse to the longitudinal section according to FIG. 2 made sectional representation
are each shown schematically. Corresponding parts and sizes are in the 1 to 5 provided with the same reference numerals.

Die dargestellte Walzmaschine gemäß FIG 1 bis 5 ist als Querkeilwalze oder Querkeilwalzmaschine ausgebildet und umfasst eine erste Arbeitswalze 2, die um eine Rotationsachse A rotierbar oder rotierend ist, und eine zweite Arbeitswalze 3, die um eine Rotationsachse B rotierbar oder rotierend ist. Der Drehsinn beider Arbeitswalzen 2 und 3 ist mit den dargestellten Pfeilen veranschaulicht und gleich. Die Rotationsachsen A und B sind im Wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur mit dem Pfeil gekennzeichneten Richtung der Gravitations- oder Schwerkraft (Erdanziehungskraft) angeordnet, so dass die Arbeitswalzen 2 und 3 übereinander angeordnet sind. Die Arbeitswalzen weisen eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche auf.The illustrated rolling machine according to 1 to 5 is designed as a cross wedge roller or cross wedge rolling machine and comprises a first work roll 2, which is rotatable or rotating about a rotation axis A, and a second work roll 3, which is rotatable about a rotation axis B or rotating. The sense of rotation of both work rolls 2 and 3 is illustrated and the same with the arrows shown. The rotation axes A and B are arranged substantially parallel to each other and perpendicular to the direction of gravity or gravitational force (gravitational force) indicated by the arrow so that the work rolls 2 and 3 are stacked. The work rolls have a substantially cylindrical outer surface.

Der Abstand W zwischen den beiden Drehachsen A und B der Arbeitswalzen 2 und 3 ist im Folgenden als Walzenabstand bezeichnet. Der Abstand zwischen den zylindrischen Außenflächen der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 ist über die Walzendurchmesser eindeutig mit dem Abstand W verknüpft. Eine zwischen den beiden Arbeitswalzen 2 und 3 parallel zu den Drehachsen A und B verlaufende, die geometrische Mitte definierende Mittelachse (oder: Mittellage) ist mit M bezeichnet. Bei symmetrischer Lage der beiden Drehachsen A und B zu der Mittelachse M ist der Abstand beider Drehachsen A und B zur Mittelachse M gleich W/2.The distance W between the two axes of rotation A and B of the work rolls 2 and 3 is referred to below as the roll spacing. The distance between the cylindrical outer surfaces of the two work rolls 2 and 3 is clearly linked to the distance W via the roll diameter. A center axis (or center position) running parallel to the axes of rotation A and B between the two work rolls 2 and 3 and defining the geometric center is denoted by M. In symmetrical position of the two axes of rotation A and B to the central axis M, the distance between the two axes of rotation A and B to the central axis M is equal to W / 2.

An der Außenfläche oder Mantelfläche der Arbeitswalzen 2 und 3 sind jeweils im Querschnitt keilförmige Werkzeuge 20 und 21 bzw. 30 und 31 befestigt, insbesondere verspannt oder verschraubt. In den dargestellten Ausführungsformen gemäß FIG 1 bis 5 sind die Werkzeuge 20 und 21 der ersten Arbeitswalze 2 und die Werkzeuge 30 und 31 der zweiten Arbeitswalze 3 jeweils schräg und unter einem Winkel zu der jeweiligen Drehachse A und B angeordnet, wobei die Werkzeuge 20 und 21 der Arbeitswalze 2 bezüglich der Mittelachse M axial in den im Wesentlichen gleichen Positionen angeordnet sind. In der in FIG 2 gezeigten Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 sind die Werkzeuge 20 und 21 bzw. 30 und 31 an der einander zugewandten Innenseite näher beieinander als an der abgewandten Außenseite. Vorzugsweise nehmen die Werkzeuge 20 und 21 sowie 30 und 31 in Umfangsrichtung gesehen auch in ihrem Querschnitt zu, wobei die Zunahme des Querschnittes bei den Werkzeugen 20 und 21 in der gleichen Drehrichtung oder Orientierung ist und bei den Werkzeugen 30 und 31 der zweiten Arbeitswalze 3 entgegengesetzt oder gegensinnig zu der zu den Werkzeugen 20 und 21 der ersten Arbeitswalze 2 ist.On the outer surface or lateral surface of the work rolls 2 and 3 wedge-shaped tools 20 and 21 or 30 and 31 are respectively fixed in cross-section, in particular braced or screwed. In the illustrated embodiments according to 1 to 5 the tools 20 and 21 of the first work roll 2 and the tools 30 and 31 of the second work roll 3 are each arranged obliquely and at an angle to the respective rotation axis A and B, wherein the tools 20 and 21 of the work roll 2 with respect to the central axis M axially in are arranged in substantially the same positions. In the in FIG. 2 shown position of the work rolls 2 and 3 are the tools 20 and 21 or 30 and 31 closer to each other on the inside facing each other than on the opposite outer side. Preferably, the tools 20 and 21 and 30 and 31 also increase in cross-section as viewed in the circumferential direction, with the increase in cross-section in the tools 20 and 21 being in the same direction of rotation or orientation and opposite in the tools 30 and 31 of the second working roller 3 or in the opposite direction to that of the tools 20 and 21 of the first work roll 2.

Jede der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 ist nun an ihren beiden stirnseitigen Enden über jeweils einen Wellenfortsatz in jeweils zwei Lagereinrichtungen 16 und 17 bzw. 18 und 19 um die jeweilige Drehachse A bzw. B drehbar gelagert.Each of the two work rolls 2 and 3 is now rotatably supported at its two front ends via a respective shaft extension in two storage devices 16 and 17 or 18 and 19 about the respective axis of rotation A and B.

An den Lagereinrichtungen sind Abstandssensoren angeordnet und zwar ein erster Abstandssensor 51 zum Messen des Abstandes w1 im Wesentlichen zwischen der Lagereinrichtung 16 und der Mittelachse M (oder auch einer im Bereich der Mittelachse M angeordneten, in FIG 1 nicht gezeigten Positioniereinrichtung zum Positionieren des Werkstücks), ein zweiter Abstandssensor 52 zum Messen des Abstandes w2 im Wesentlichen zwischen der Lagereinrichtung 17 und der Mittelachse M, ein dritter Abstandssensor 53 zum Messen des Abstandes w3 im Wesentlichen zwischen der Lagereinrichtung 18 und der Mittelachse M sowie ein vierter Abstandssensor 54 zum Messen des Abstandes w4 im Wesentlichen zwischen der Lagereinrichtung 19 und der Mittelachse M. Die Abstandsensoren 51 bis 54 können insbesondere Ultraschallsensoren, optische, magnetische oder induktive Sensoren oder andere bekannte Abstandssensoren sein.Distance sensors are arranged on the bearing devices, specifically a first distance sensor 51 for measuring the distance w1 substantially between the bearing device 16 and the center axis M (or else one arranged in the region of the center axis M) FIG. 1 not shown positioning means for positioning the workpiece), a second distance sensor 52 for measuring the distance w2 substantially between the bearing means 17 and the central axis M, a third distance sensor 53 for measuring the distance w3 substantially between the bearing means 18 and the central axis M and a Fourth distance sensor 54 for measuring the distance w4 substantially between the bearing means 19 and the center axis M. The distance sensors 51 to 54 may be in particular ultrasonic sensors, optical, magnetic or inductive sensors or other known distance sensors.

Die Lagereinrichtungen 16 bis 19 sind ferner jeweils in ihrer Lage oder Position verstellbar und zwar die Lagereinrichtung 16 von einem zugehörigen Stellantrieb 22, die Lagereinrichtung 17 von einem zugehörigen Stellantrieb 23 die Lagereinrichtung 18 von einem zugehörigen Stellantrieb 32 und die Lagereinrichtung 19 von einem zugehörigen Stellantrieb 33. Durch Verstellen der Position(en) der Lagereinrichtung(en) 16 und/oder 17 bzw. 18 und/oder 19 wird nun die Drehachse A bzw. B der Arbeitswalze 2 bzw. 3 in ihrer Lage verstellt. Beispielsweise wird bei Verstellen der beiden Lagereinrichtungen 16 und 17 der Arbeitswalze 2 parallel zueinander und senkrecht zur Drehachse A dieser Arbeitswalze 2 um den gleichen Verstellweg in der gleichen Richtung die Drehachse A parallel verschoben. Die Abstände w1 und w2 nehmen also beide um den gleichen Betrag zu. Bei gleichzeitigem Verstellen der Lagereinrichtungen 18 und 19 der anderen Arbeitswalze 3 parallel zueinander und senkrecht zur Drehachse B dieser Arbeitswalze 3 um den gleichen Verstellweg in der gleichen Richtung zueinander aber entgegengesetzt zur Richtung der Verstellung der Lagereinrichtungen 16 und 17 werden die Drehachse B parallel verschoben, die Abstände w1 bis w4 alle um den gleichen Betrag vergrößert und der Abstand W zwischen den Drehachsen A und B vergrößert. Bei Verstellen nur der Lagereinrichtung 16 der Arbeitswalze 2 beispielsweise nach oben werden der Abstand w1 vergrößert und der Abstand w2 im Wesentlichen gleich gehalten und somit die Drehachse A dieser Arbeitswalze 2 gedreht oder geschwenkt.The storage facilities 16 to 19 are also each adjustable in position or position and that the storage device 16 of an associated Actuator 22, the bearing device 17 of an associated actuator 23, the bearing means 18 of an associated actuator 32 and the bearing means 19 of an associated actuator 33. By adjusting the position (s) of the storage device (s) 16 and / or 17 or 18 and / or 19 is now the axis of rotation A or B of the work roll 2 and 3 adjusted in position. For example, when adjusting the two storage facilities 16 and 17 of the work roll 2 parallel to each other and perpendicular to the axis of rotation A of this work roll 2 by the same displacement in the same direction, the axis of rotation A is moved parallel. The distances w1 and w2 thus both increase by the same amount. With simultaneous adjustment of the storage facilities 18 and 19 of the other work roll 3 parallel to each other and perpendicular to the rotation axis B of this work roll 3 by the same adjustment in the same direction to each other but opposite to the direction of adjustment of the storage facilities 16 and 17, the rotation axis B are moved in parallel, the Spaces w1 to w4 all increased by the same amount and the distance W between the axes of rotation A and B increased. When adjusting only the bearing device 16 of the work roll 2, for example, upward w1 are increased and the distance w2 kept substantially the same and thus the axis of rotation A of this work roll 2 is rotated or pivoted.

Es ist nun eine Kontrolleinrichtung 55 vorgesehen, die über, vorzugsweise elektrische, Steuerleitungen mit den Stellantrieben 22, 23, 32 und 33 verbunden ist und über, im Allgemeinen elektrische, Messleitungen zum Übertragen der Messsignale oder Messwerte mit den Abstandssensoren 51, 52, 53 und 54 verbunden ist. Die Kontrolleinrichtung 55 hält nun die Drehachsen A und B der Arbeitswalzen 2 und 3 in einer vorbestimmten relativen Lage zueinander, insbesondere der parallelen Stellung unter dem vorbestimmten Abstand W, indem sie die gemessenen Abstände w1 bis w4 mit vorbestimmten Sollabständen, die vorzugsweise alle gleich einem gemeinsamen Sollabstand sind, vergleicht und auf die Sollabstände regelt oder korrigiert durch Ansteuern der Stellantriebe 22, 23, 32 und/oder 34. Die Kontrolleinrichtung 55 enthält dazu vorzugsweise wenigstens einen digitalen Mikroprozessor oder Signalprozessor und wenigstens einen Speicher mit einem hinterlegten Steuer- oder Regelalgorithmus für den Prozessor sowie gespeicherten oder neu speicherbaren Soll- oder Führungswerten für die Steuerung oder Regelung.There is now a control device 55 is provided, which is connected via, preferably electrical, control lines to the actuators 22, 23, 32 and 33 and via, generally electrical, measuring lines for transmitting the measurement signals or measured values with the distance sensors 51, 52, 53 and 54 is connected. The control device 55 now holds the axes of rotation A and B of the work rolls 2 and 3 in a predetermined relative position to each other, in particular the parallel position at the predetermined distance W, by the measured distances w1 to w4 with predetermined target intervals, preferably all equal to a common Desired distance are, compares and regulates to the desired distances or corrected by driving the actuators 22, 23, 32 and / or 34. The control device 55 preferably includes at least one digital microprocessor or signal processor and at least one memory with a stored control or regulating algorithm for the Processor as well as stored or re-storable setpoints or command values for the control or regulation.

Die FIG 2 bis 5 zeigen eine Ausführungsform einer Walzmaschine 1 in verschiedenen Darstellungen. Die FIG 2 zeigt einen Längsschnitt entlang einer die Längsrichtung der Walzmaschine und die Schwerkraftrichtung enthaltenden Schnittebene. Die FIG 3 und 4 zeigen Seitenansichten der Walzmaschine auf die beiden Stirn- oder Schmalseiten. Der Schnitt der FIG 5 ist in FIG 2, 3 und 4 mit den Pfeilen V-V gekennzeichnet.The FIGS. 2 to 5 show an embodiment of a rolling machine 1 in various representations. The FIG. 2 shows a longitudinal section along a cutting plane containing the longitudinal direction of the rolling machine and the direction of gravity. The FIG. 3 and 4 show side views of the rolling machine on the two front or narrow sides. The cut of the FIG. 5 is in FIG. 2 . 3 and 4 marked with the arrows VV.

Jede Arbeitswalze 2 und 3 ist zwischen zwei axial zur jeweiligen Drehachse A bzw. B an den Stirnseiten angeordneten Halteeinrichtungen 12A und 12B bzw. 13A und 13B lösbar gehalten und kann aus den Halteeinrichtungen 12A und 12B bzw. 13A und 13B in deren entriegelten Zustand herausgenommen werden zum Auswechseln der Werkzeuge 20 und 21 bzw. 30 und 31 oder der gesamten Arbeitswalzen 2 und 3 mit den Werkzeugen 20 und 21 bzw. 30 und 31. Es sind jeweils über nicht näher bezeichnete Drehlager, insbesondere Wälzlager, die Halteeinrichtung 12A in der Lagereinrichtung 16 und die Halteeinrichtung 12B in der Lagereinrichtung 17 jeweils um die Drehachse A der ersten Arbeitswalze 2 drehbar gelagert und die Halteeinrichtung 13A in der Lagereinrichtung 18 und die Halteeinrichtung 13B in der Lagereinrichtung 19 jeweils um die Drehachse B der zweiten Arbeitswalze 3 drehbar gelagert.Each work roll 2 and 3 is detachably held between two holding devices 12A and 12B and 13A and 13B arranged axially to the respective rotation axis A and B, respectively, and can be taken out of the holding devices 12A and 12B or 13A and 13B in their unlocked state for exchanging the tools 20 and 21 or 30 and 31 or the entire work rolls 2 and 3 with the tools 20 and 21 or 30 and 31. There are in each case unspecified pivot bearing, in particular rolling bearings, the holding device 12A in the storage device sixteenth and the holding means 12B are rotatably supported in the bearing means 17 about the rotation axis A of the first work roll 2, respectively, and the holding means 13A in the bearing means 18 and the holding means 13B are rotatably supported in the bearing means 19 about the rotation axis B of the second work roll 3, respectively.

Zum Drehen der Arbeitswalzen 2 und 3 um ihre jeweiligen Drehachsen A und B sind ein erster Rotationsantrieb 42 für die erste Arbeitswalze 2 und ein zweiter, vom ersten Rotationsantrieb 42 unabhängiger Rotationsantrieb 43 für die zweite Arbeitswalze 3 vorgesehen. Jeder Rotationsantrieb 42 und 43 umfasst einen zugehörigen Rotationsantriebsmotor 44 bzw. 45 und ein - nicht näher dargestelltes - Rotationsantriebsgetriebe 46 bzw. 47, beispielsweise ein, insbesondere dreistufiges, Zahnradgetriebe, zum Übertragen des Drehmoments des Rotationsantriebsmotors 44 bzw. 45 auf die zugehörige Arbeitswalze 2 bzw. 3. Es sind die Drehachse C der Abtriebswelle des Rotationsantriebsmotors 44 des ersten Rotationsantriebs 42 und die Drehachse D der Abtriebswelle des Rotationsantriebsmotors 45 des zweiten Rotationsantriebs 43 orthogonal zu den Drehachsen A und B der jeweiligen Arbeitswalzen 2 und 3 gerichtet.For rotating the work rolls 2 and 3 about their respective axes of rotation A and B, a first rotary drive 42 for the first work roll 2 and a second, independent of the first rotary drive 42 rotary drive 43 for the second work roll 3 are provided. Each rotary drive 42 and 43 includes an associated rotary drive motor 44 and 45 and a - not shown - rotary drive gear 46 and 47, for example, one, in particular three-stage, gear transmission, for transmitting the torque of the rotary drive motor 44 and 45 to the associated work roll 2 and 3. The rotation axis C of the output shaft of the rotation drive motor 44 of the first rotation drive 42 and the rotation axis D of the output shaft of the rotation drive motor 45 of the second rotation drive 43 are orthogonal to the rotation axes A and B of the respective work rolls 2 and 3.

Die in FIG 1 links angeordneten Halteeinrichtungen 12A für die obere Arbeitswalze 2 und 13A für die untere Arbeitswalze 3 setzen sich jeweils als Vollwellen (oder auch Hohlwellen) axial zu den Drehachsen A bzw. B durch die zugehörigen Lagereinrichtungen 16 bzw. 18 fort und sind mit den - nicht näher dargestellten - Rotationsantriebsgetrieben 46 bzw. 47 der zugehörigen Rotationsantriebe 42 bzw. 43 gekoppelt oder in Eingriff. Ein Betrieb der Rotationsantriebsmotoren 44 und 45 führt also zur Übertragung einer Rotationsbewegung über das Rotationsantriebsgetriebe 46 bzw. 47 auf die Halteeinrichtung 12A bzw. 13A und damit auf die Arbeitswalze 2 bzw. 3 und die mitrotierende zweite Halteeinrichtung 12B und 13B.In the FIG. 1 left arranged holding means 12A for the upper work roll 2 and 13A for the lower work roll 3 are each as solid waves (or hollow shafts) axially to the axes of rotation A and B through the associated storage facilities 16 and 18 continued and are with the - not closer shown - rotary drive gears 46 and 47 of the associated rotary drives 42 and 43 coupled or engaged. An operation of the rotary drive motors 44 and 45 thus leads to the transmission of a rotational movement via the rotary drive gear 46 and 47 on the holding device 12A and 13A and thus on the work roll 2 and 3 and the co-rotating second holding means 12B and 13B.

Die Rotationsantriebsmotoren 44 und 45 sind vorzugsweise Permanentmagnet-Motoren, insbesondere sogenannte Torque-Motoren. Die hohe Dynamik oder Drehbeschleunigung und das hohe Drehmoment des Torque-Motors erlaubt eine sehr dynamische Steuerung oder Regelung der Drehzahl der rotierenden Arbeitswalzen 2 und 3 in Anpassung an den Walzprozess. Jeder der Permanentmagnet-Motoren 44 und 45 wird elektronisch, insbesondere über einen Umrichter, angesteuert.The rotary drive motors 44 and 45 are preferably permanent magnet motors, in particular so-called torque motors. The high dynamics or rotational acceleration and the high torque of the torque motor allows a very dynamic control or regulation of the rotational speed of the rotating work rolls 2 and 3 in adaptation to the rolling process. Each of the permanent magnet motors 44 and 45 is controlled electronically, in particular via a converter.

Die Walzmaschine 1 umfasst ferner eine Trägereinrichtung (oder: ein Walzengerüst oder -gestell) 6. Die Trägereinrichtung 6 umfasst vier säulenartige Trägerelemente 6A bis 6D, die in einer rechteckigen Anordnung angeordnet sind und auf einer gemeinsamen Bodenplatte 6E, die auf dem Boden 50 abgestützt ist, montiert oder befestigt sind. Die Trägerelemente 6A bis 6D verlaufen in einer Längsrichtung vertikal oder senkrecht, d.h. parallel zur Gravitationskraft G.The rolling machine 1 further comprises a support means (or a rolling stand or frame) 6. The support means 6 comprises four columnar support members 6A to 6D arranged in a rectangular arrangement and on a common floor panel 6E supported on the floor 50 , mounted or attached. The support members 6A to 6D extend vertically or vertically in a longitudinal direction, i. parallel to the gravitational force G.

In jedem der Trägerelemente 6A bis 6D ist ein zugehöriger Zuganker 7A bis 7B vertikal in der Längsrichtung des jeweiligen Trägerelements angeordnet, der unten an der Trägerplatte 6E befestigt ist und oben mittels einer zugehörigen, nicht näher bezeichneten Gegenmutter, vorzugsweise einer hydraulisch betätigten Gegenmutter, vorgespannt ist. Dabei wird unter die Hydraulikmutter vorzugsweise ein geteiltes Unterlagsringsegment gelegt, wenn die Hydraulikmutter im druckbeaufschlagten Zustand ist, und dann durch Entspannen des hydraulischen Druckes die Mutter auf das Unterlagsringsegment gepresst. Dadurch können die Trägerelemente 6A bis 6D unter eine bestimmte Zugspannung gesetzt und versteift werden. Dies führt zu einer Versteifung des Walzengerüstes der Walzmaschine 1.In each of the support members 6A to 6D, an associated tie rod 7A to 7B is vertically arranged in the longitudinal direction of the respective support member which is fixed to the bottom of the support plate 6E and is biased at the top by means of an associated locknut, not specified, preferably a hydraulically operated locknut , In this case, a split Unterlagsringsegment is preferably placed under the hydraulic nut when the hydraulic nut is in the pressurized state, and then pressed by relaxing the hydraulic pressure, the nut on the Unterlagsringsegment. Thereby, the support members 6A to 6D can be under a certain Tension is set and stiffened. This leads to a stiffening of the roll stand of the rolling machine. 1

Die Lagereinrichtung 16 ist über eine Antriebsspindel (oder: Verstellspindel) 26 von einem oberhalb angeordneten ersten Stellantrieb 22 höhenverstellbar entlang einer vertikalen, d.h. parallel zur Gravitationsrichtung G verlaufenden, Achse E und die Lagereinrichtung 17 ist über eine Antriebsspindel 27 von einem oberhalb angeordneten zweiten Stellantrieb 23 höhenverstellbar entlang einer vertikalen Achse F. Die Lagereinrichtung 18 ist über eine Antriebsspindel 36 von einem unterhalb angeordneten dritten Stellantrieb 32 höhenverstellbar entlang der vertikalen Achse E und die Lagereinrichtung 19 ist über eine Antriebsspindel 37 von einem unterhalb angeordneten vierten Stellantrieb 33 höhenverstellbar entlang der vertikalen Achse F.The bearing device 16 is height-adjustable via a drive spindle (or adjusting spindle) 26 from a first actuator 22 disposed above along a vertical, i. The axis E is parallel to the direction of gravity G and the bearing device 17 is height-adjustable via a drive spindle 27 from a second actuator 23 arranged above a vertical axis F. The bearing device 18 is vertically adjustable via a drive spindle 36 from a third actuator 32 disposed below Axis E and the bearing device 19 is height-adjustable via a drive spindle 37 from a below arranged fourth actuator 33 along the vertical axis F.

Jeder Stellantrieb 22, 23, 32, 33 umfasst einen Antriebsmotor 24, 25, 34, 35, der über eine Antriebswelle 28, 29, 38, 39 und ein nicht näher bezeichnetes Scheckengetriebe mit hoher Untersetzung die Antriebsspindel 26, 27, 36, 37 und damit die Lagereinrichtung 16, 17, 18, 19 antreibt. Die maximalen Verstellwege oder Verstellhübe der Stellantriebe 22, 23, 32, 33 betragen typischerweise 50 mm bis 150 mm, die Verstellgenauigkeit oder Verstellschritte betragen typischerweise in Anpassung an die Wärmeausdehnungen in der Walzmaschine einige 1/100 mm. Die Antriebsmotoren 24, 25, 34, 35 können Getriebemotoren sein und/oder Drehstrom-Asynchronmotoren oder Synchronmotoren und/oder Permanentmagnetmotoren (z.B. Servomotoren) mit einer elektronischen Ansteuerung und werden für die hohe Verstellgenauigkeit beim Verstellen nur mit Stromimpulsen im Millisekundenbereich beaufschlagt.Each actuator 22, 23, 32, 33 includes a drive motor 24, 25, 34, 35, via a drive shaft 28, 29, 38, 39 and an unspecified check gear with high reduction the drive spindle 26, 27, 36, 37 and so that the bearing device 16, 17, 18, 19 drives. The maximum adjustment or Verstellhübe the actuators 22, 23, 32, 33 are typically 50 mm to 150 mm, the adjustment accuracy or Verstellschritte are typically in adaptation to the thermal expansion in the rolling machine some 1/100 mm. The drive motors 24, 25, 34, 35 may be geared motors and / or three-phase asynchronous motors or synchronous motors and / or permanent magnet motors (e.g., servomotors) with an electronic drive and are applied only with current pulses in the millisecond range for the high adjustment accuracy when adjusting.

Die beiden Lagereinrichtungen 16 und 18 sind für ihre Verstellbewegung über Führungen 8B des Trägerelements 6B und 8C des Trägerelements 6C in oder an den beiden Trägerelementen 6B und 6C vertikal geführt. Die beiden weiteren Lagereinrichtungen 17 und 19 sind entsprechend für ihre Verstellbewegung über Führungen 8A des Trägerelements 6A und 8D des Trägerelements 6D in oder an den beiden Trägerelementen 6A und 6D vertikal geführt.The two storage devices 16 and 18 are guided vertically for their adjustment via guides 8B of the support member 6B and 8C of the support member 6C in or on the two support members 6B and 6C. The two further bearing devices 17 and 19 are guided vertically for their adjustment via guides 8A of the support member 6A and 8D of the support member 6D in or on the two support members 6A and 6D.

Es sind somit Arbeitseinheiten aus jeweils einer Arbeitswalze 2 bzw. 3, zwei Halteeinrichtungen 12A und 12B bzw. 13A und 13B, zwei Lagereinrichtungen 16 und 17 bzw. 18 und 19 und einem Rotationsantrieb 42 bzw. 43 gebildet, die an jeweils zwei an der Trägereinrichtung 6 befestigten Stellantrieben 22 und 23 bzw. 32 und 33 höhenverstellbar aufgehängt sind und aufeinander zu oder voneinander weg sowie in oder an der Trägereinrichtung 6 geführt bewegbar sind.There are thus working units each consisting of a work roll 2 or 3, two holding devices 12A and 12B or 13A and 13B, two storage devices 16 and 17 or 18 and 19 and a rotary drive 42 and 43 formed on each of two on the support means 6 fastened actuators 22 and 23 or 32 and 33 are suspended in height adjustable and are movable towards one another or away from each other and in or on the support means 6.

Durch Verstellen der Lagereinrichtungen 16 und 17 - und damit der gesamten Arbeitseinheit einschließlich der zugehörigen Arbeitswalze 2 - mittels der Stellantriebe 22 und 23 in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag, also gleichzeitig um denselben Hubweg nach oben oder gleichzeitig um denselben Hubweg nach unten, wird die Drehachse A der ersten Arbeitswalze 2 parallel nach oben bzw. unten verschoben. Ebenso wird durch Verstellen der Lagereinrichtungen 18 und 19 und zugehörigen Arbeitseinheit mit Arbeitswalze 3 über die Stellantriebe 32 und 33 in der gleichen Richtung und um den gleichen Betrag die Drehachse B der zweiten Arbeitswalze 3 parallel nach oben bzw. unten verschoben.By adjusting the bearing means 16 and 17 - and thus the entire working unit including the associated work roll 2 - by means of the actuators 22 and 23 in the same direction and by the same amount, ie simultaneously by the same stroke up or simultaneously by the same stroke down, the axis of rotation A of the first work roll 2 is moved parallel up or down. Likewise, by adjusting the bearing means 18 and 19 and associated work unit with work roll 3 via the actuators 32 and 33 in the same direction and by the same amount, the axis of rotation B of the second work roll 3 is moved parallel up or down.

Somit kann mittels der Stellantriebe 22 und 23 und/oder der Stellantriebe 32 und 33 der Walzenabstand W zwischen den Drehachsen A und B der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 bzw. der Werkzeugabstand w variiert werden.Thus, by means of the actuators 22 and 23 and / or the actuators 32 and 33, the roll spacing W between the axes of rotation A and B of the two work rolls 2 and 3 or the tool spacing w can be varied.

Im Betrieb der Walzmaschine unterscheidet man wenigstens drei Verfahrensschritte oder Prozessphasen. Die drei Prozessphasen bilden einen Arbeitszyklus. In einer Serienfertigung zum Erzeugen mehrerer umgeformter Werkstücke werden in der Regel mehrere solcher Arbeitszyklen hintereinander durchgeführt.In the operation of the rolling machine, a distinction is made between at least three process steps or process phases. The three process phases form a work cycle. In a series production for producing a plurality of converted workpieces, a plurality of such work cycles are usually carried out in succession.

In einer ersten Prozessphase wird das Werkstück 10 zwischen den Walzen 2 und 3 positioniert. Das Werkstück 10 wird dazu gemäß FIG 4 mittels zweier Leitlineale oder Positionierteile 61 und 62 einer nur in FIG 4 dargestellten Positioniereinrichtung 60 in eine Position auf der Mittelachse M zwischen den Arbeitswalzen 2 und 3 gebracht. Die beiden Positionierteile 61 und 62 sind entlang einer Positionierachse P senkrecht zur Mittelachse M beweglich, wie durch die Doppelpfeile angedeutet, insbesondere mittels Rollen. Die Positionierteile 61 und 62 können in einer langen Führung derart zurückgefahren werden, dass die Arbeitswalze 2 und/oder 3 gewechselt werden kann, ohne dass die Positionierteile 61 und 62 demontiert werden müssen.In a first process phase, the workpiece 10 is positioned between the rollers 2 and 3. The workpiece 10 is according to FIG. 4 by means of two guide rulers or positioning parts 61 and 62 one only in FIG. 4 Positioning device 60 shown brought into a position on the central axis M between the work rolls 2 and 3. The two positioning parts 61 and 62 are movable along a positioning axis P perpendicular to the central axis M, as indicated by the double arrows, in particular by means of rollers. The positioning parts 61 and 62 can be moved back in a long guide so that the work roll 2 and / or 3 can be changed without the positioning parts 61 and 62 must be dismantled.

In einer zweiten Prozessphase, der Umformphase, wird das Werkstück 10 von den Werkzeugen der Arbeitswalzen 2 und 3 erfasst und zwischen den drehenden Werkzeugen der Walzen umgeformt. In dieser Umformphase werden nun die Abstände w1, w2, w3 und w4 als Maß für die Abstände zwischen den Drehachsen A und B und der Mittelachse M gemessen.In a second process phase, the forming phase, the workpiece 10 is detected by the tools of the work rolls 2 and 3 and formed between the rotating tools of the rolls. In this forming phase, the distances w1, w2, w3 and w4 are measured as a measure of the distances between the axes of rotation A and B and the center axis M.

In einer dritten Prozessphase wird das umgeformte Werkstück wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen entnommen oder ausgeworfen. Es werden nun die Abstände w1 und w2 sowie w3 und w4 insbesondere mit einem gemeinsamen Sollabstand verglichen, so dass also eine parallele Stellung der Drehachsen A und B angestrebt wird. Bei zu großer Abweichung eines der Abstände w1 bis w4 von dem Sollabstand werden die Drehachsen A und B in der beschriebenen Weise in ihrer Lage verändert, bis die Abweichung beseitigt oder innerhalb eines Toleranzbereichs liegt.In a third process phase, the formed workpiece is removed from the space between the rollers or ejected. The distances w1 and w2 as well as w3 and w4 are now compared in particular with a common setpoint distance, so that a parallel position of the rotation axes A and B is therefore desired. If too great a deviation of one of the distances w1 to w4 from the nominal distance, the axes of rotation A and B are changed in their position as described until the deviation is eliminated or within a tolerance range.

Alternativ oder zusätzlich können die Abstände w1, w2, w3 und w4 auch während der Umformphase gezielt gemäß einem vorgegebenen von der Winkelposition der Walze(n) abhängigen oder zeitlichen Verlauf verändert werden, um die Umformung des Werkstücks zu beeinflussen.Alternatively or additionally, the distances w1, w2, w3 and w4 can also be varied during the forming phase in a targeted manner according to a predetermined or temporal progression depending on the angular position of the roll (n) in order to influence the deformation of the workpiece.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Walzmaschinerolling machine
2,32.3
ArbeitswalzeStripper
6A bis 6D6A to 6D
Trägerelementsupport element
6E6E
Bodenplattebaseplate
7A bis 7D7A to 7D
Zugankertie rods
8A bis 8D8A to 8D
Führungguide
1010
Werkstückworkpiece
12A, 12B12A, 12B
Halteeinrichtungholder
13A, 13B13A, 13B
Halteeinrichtungholder
16,17,18,1916,17,18,19
LagereinrichtungStorage facility
20, 2120, 21
WerkzeugTool
22, 2322, 23
Stellantriebactuator
24, 2524, 25
Getriebemotorgearmotor
26, 2726, 27
Verstellspindeladjusting spindle
28, 2928, 29
Antriebswelledrive shaft
30, 3130, 31
WerkzeugTool
32, 3332, 33
Stellantriebactuator
34, 3534, 35
Getriebemotorgearmotor
36, 3736, 37
Verstellspindeladjusting spindle
38, 3938, 39
Antriebswelledrive shaft
42, 4342, 43
Rotationsantriebrotary drive
44, 4544, 45
RotationsantriebsmotorRotary drive motor
46, 4746, 47
RotationsantriebsgetriebeRotary drive gear
5050
Bodenground
51, 5251, 52
Abstandssensordistance sensor
53, 5453, 54
Abstandssensordistance sensor
5555
Kontrolleinrichtungcontrol device
6060
Positioniereinrichtungpositioning
61, 6261, 62
Positionierteilepositioning parts
A, BA, B
Drehachseaxis of rotation
C, DC, D
Antriebsachsedrive axle
E, FE, F
Achseaxis
GG
Gravitationskraftgravitational force
MM
Mittelachsecentral axis
VV
Verstellachseadjustment axis
PP
Positionierachsepositioning
ww
Werkzeugabstandtool clearance
w1,w2w1, w2
Abstanddistance
w3,w4, Ww3, w4, W
Abstanddistance

Claims (23)

  1. Method for warm or hot forming a workpiece (10) of a metallic material,
    a) in which, during a forming phase, the workpiece (10) is formed between surfaces or tools (20, 21, 30, 31) of at least two rollers (2, 3) rotating about an axis of rotation in each case, and
    b) in which the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) in relation to one another is controlled or corrected to a desired relative position, in particular by means of at least one control device (55) and at least one actuator (22, 23, 32, 33) which is assigned to at least one of the rollers and is activated by the control device,
    c) thermal and/or mechanical changes in shape or volume, occurring in particular during the forming phase, in the rollers (2, 3) or their tools (20, 21, 30, 31) or other regions of a rolling machine (1) comprising the rollers, in particular bearing devices for the rollers and carrier devices for the bearing devices (16, 17, 18, 19), being substantially compensated by a correction of the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3),
    in that
    c1) the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) in relation to one another is determined during the forming phase at a predetermined rotary angle position of at least one of the rollers and/or under a predetermined loading with force of the roller(s),
    c2) the determined relative position of the axes of rotation (A, B) is compared with the desired relative position and it is established whether there is a deviation of the determined relative position of the axes of rotation (A, B) from the desired relative position that lies outside a predetermined tolerance range,
    c3) and, if such a deviation of the determined relative position of the axes of rotation (A, B) from the desired relative position that lies outside the tolerance range is established, the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) is changed, in particular by means of the at least one actuator (22, 23, 32, 33), before or after the forming phase or after ejection of the workpiece from the intermediate space between the tools (20, 21, 30, 31) or the rollers (2, 3) or in a state of the rollers in which they are relieved of forming forces, in such a way that the deviation lies within the tolerance range again.
  2. Method according to Claim 1, in which
    a) for controlling or correcting the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3),
    b) at least one position of at least one of the axes of rotation of the rollers
    b1) is controlled or corrected to in each case an associated constant or variable desired position
    and/or
    b2) is determined and compared with in each case an associated constant or variable desired position and, if there is a deviation from the desired position outside a predetermined tolerance range, is corrected to the desired position,
    c) the position(s) of the axis (axes) of rotation (A, B) of the other roller(s) possibly remaining unchanged or fixed in relation to the surroundings or being assumed.
  3. Method according to Claim 1, in which
    a) for controlling or correcting the relative position of the axes of rotation of the rollers
    b) at least one distance (W) of the axes of rotation (A, B) of at least two rollers (2, 3) from one another or of the axis of rotation of at least one roller from a predetermined central axis in the intermediate space between the rollers or tools that is provided for receiving the workpiece
    b1) is controlled or corrected to in each case an associated constant or variable desired distance
    and/or
    b2) is determined and compared with in each case an associated constant or variable desired distance and, if there is a deviation from the desired distance outside a predetermined tolerance range, is corrected to the desired distance.
  4. Method according to Claim 3, in which, for controlling or correcting the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3), in each case at least two distances of the axes of rotation of two rollers from one another or the axis of rotation (A, B) of at least one roller from the central axis (M) on the one hand and associated desired distances on the other hand are used, these distances preferably being provided or determined on opposite sides of the rollers (2, 3), as seen in the direction of the respective axis of rotation (A, B).
  5. Method according to Claim 3 or Claim 4, in which the central axis (M) lies within a plane of movement or on an axis of movement of two parts of a positioning device which are movable in relation to one another for positioning the workpiece (10) or defines the axis on which the workpiece (10) is positioned.
  6. Method according to one or more of the preceding claims, in which
    a) a number of workpieces are formed one after the other in successive forming phases between the surfaces or tools (20, 21, 30, 31) of the rollers (2, 3) and, after the associated forming phase, each workpiece (10) is ejected from the intermediate space between the rollers (2, 3) or the tools (20, 21, 30, 31) and
    b) in each forming phase or in each forming phase following a predetermined number of forming phases, the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) is determined,
    c) after each forming phase or a predetermined number of forming phases or after ejection of the respective workpiece, the control or correction of the determined relative position of the axes of rotation of the rollers (2, 3) to the desired relative position is carried out.
  7. Method according to one or more of the preceding claims, in which the rollers (2, 3) are each mounted rotatably or rotating in two bearing devices (16, 17, 18, 19) and, for setting the relative position of the axes of rotation of the rollers in relation to one another, one of the two bearing devices or both bearing devices of at least one roller is/are moved by way of at least one actuator (22, 23, 32, 33).
  8. Method according to one or more of the preceding claims, in which, for controlling or correcting the relative position to the desired relative position, the axis (axes) of rotation (A, B) of the roller(s) (2, 3) or the bearing device(s) (16, 17, 18, 19) of the roller(s) is or are linearly moved at least partially in a predetermined direction of movement, the direction of movement of the linear movement preferably being directed substantially perpendicularly in relation to the axes of rotation of the rollers (2, 3) and/or substantially parallel to the gravitational force (6), and/or being at least partially rotated or tilted.
  9. Method according to one or more of the preceding claims, in which the workpiece (10) consists of a ferrous or nonferrous metallic material.
  10. Method according to one or more of the preceding claims, in which the desired relative position or the desired position(s) or the desired distance/desired distances of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) is or are set or chosen depending on the material and/or the shape of the workpiece (10) to be formed or on the desired shape or the desired dimensions of the workpiece formed, the shape of the workpiece (10) preferably being measured before the forming phase and the desired relative position, desired position(s) or the desired distance/desired distances being set correspondingly.
  11. Method according to one of the preceding claims, which is carried out with a rolling machine (10), which comprises
    a) at least two rollers (2, 3) which are rotatable or rotate about an axis of rotation in each case and in particular can be fitted or are fitted with tools (20, 21, 30, 31) and
    b) at least one rotational drive (42, 43) for rotating the rollers (2, 3) about their axes of rotation at least during a forming phase for forming a workpiece which can be arranged or is arranged between the rollers (2, 3),
    c) at least one actuator (22, 23, 32, 33) for setting the position(s) of the axis (axes) of rotation (A, B) of one of the rollers or of both rollers and
    d) a control device (55), in operative connection with each actuator, for controlling or correcting the relative position of the axes of rotation of the rollers to a constant or variable desired relative position by means of the actuator or actuators.
  12. Method according to Claim 11, in which the rolling machine (1) has a positioning device (60) with two positioning parts (61, 62) which are movable in relation to one another for positioning the workpiece (10) in the region of a predetermined central axis (M) between the two rollers (2, 3).
  13. Method according to Claim 11 or Claim 12, in which each roller (2, 3) of the rolling machine (1) is assigned at least one associated actuator (22, 23, 32, 33) for independently setting the positions of the axes of rotation (A, B) of the rollers, the actuators preferably being arranged on sides of the rollers that are facing away from one another.
  14. Method according to Claim 11 or Claim 12, in which the rollers (2, 3) of the rolling machine are assigned a common actuator, which can be coupled or is coupled to each of the rollers by means of a gear mechanism in each case, the gear mechanisms preferably being formed such that the axes of rotation (A, B) of both rollers (2, 3) can be moved by the common actuator at the same time, preferably also at the same speed, towards or away from a reference position lying between the rollers, preferably the central axis (M).
  15. Method according to one of Claims 11 to 14, in which the rolling machine comprises
    a) for each roller (2, 3) two holding devices (12A, 12B, 13A, 13B), which can be connected or are connected, preferably releasably, to the roller at end faces of the roller and can rotate or do rotate along with the roller, and
    b) for each holding device a bearing device (16, 17, 18, 19), in which the holding device is rotatably mounted,
    c) the bearing devices with the holding devices mounted in them of at least one roller being coupled or able to be coupled to the actuator(s) assigned to this roller and being movable or moved by way of the actuator or actuators for changing the position of the axis of rotation (A, B) of the associated roller (2, 3), each bearing device preferably being connected to an associated actuator (22, 23, 32, 33).
  16. Method according to one or more of Claims 11 to 15, in which, in the desired relative position, the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) are directed substantially parallel to one another and/or are arranged substantially one above the other, as seen in the direction of gravitational force, and/or are arranged substantially perpendicularly in relation to the direction of gravitational force.
  17. Method according to one or more of Claims 11 to 15, in which at least one actuator of the rolling machine (1) comprises at least one electrical actuator motor and a force transmission device, which can be coupled or is coupled to the actuator motor (24, 25, 34, 35) on the one hand and the associated roller on the other hand and in particular comprises at least one drive spindle and/or a worm gear mechanism, for transmitting the driving force or the driving torque of the actuator motor for moving the rollers.
  18. Method according to one or more of Claims 11 to 17, in which the rolling machine (1) comprises a carrier device, which does not rotate or cannot rotate along with the rollers (2, 3) and on which or by which the actuator or actuators is or are carried or mounted, the carrier device preferably having guiding regions for guiding the rollers or the bearing devices during their movement.
  19. Method according to Claim 18, in which the carrier device comprises four, in particular columnar, carrier elements (6A, 6B, 6C, 6D), one of the bearing devices (16, 17, 18, 19) of a first of the two rollers and one of the bearing devices of the second of the two rollers (2, 3) being arranged, and preferably movably guided, between two of the four carrier elements and the other bearing device of the first roller and the other bearing device of the second roller being arranged, and preferably movably guided, between the other two of the four carrier elements, the carrier elements in particular being prestressed by means of tie bolts (7A, 7B, 7C, 7D) and nuts, preferably hydraulic nuts.
  20. Method according to one or more of Claims 11 to 19, in which the rolling machine (1)
    a) has a device for determining the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) in relation to one another during the forming phase,
    b) the control device (55) being in operative connection with the device for determining the relative position of the axes of rotation and
    b1) comparing the relative position of the axes of rotation that is determined by this device with the desired relative position,
    b2) establishing whether there is a deviation of the determined relative position of the axes of rotation from the desired relative position that lies outside a predetermined tolerance range,
    b3) and, if there is such a deviation of the determined relative position of the axes of rotation from the desired relative position that lies outside the tolerance range, changing the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3), in particular by means of the at least one actuator (22, 23, 32, 33), in such a way that the deviation lies within the tolerance range again.
  21. Method according to Claim 20, in which the device for determining the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) in relation to one another comprises at least two distance sensors (51, 52, 53, 54) for measuring the distances of the axes of rotation of the rollers from one another or in each case from the central axis (M) or the distances of the bearing devices (16, 17, 18, 19) from the central axis (M) or from the positioning device as a measure of the position(s) or the distance between the axes of rotation (A, B) of the rollers.
  22. Method according to Claim 20 or Claim 21, in which the device for determining the relative position of the axes of rotation (A, B) of the rollers (2, 3) in relation to one another comprises at least one contactless sensor and/or an ultrasonic sensor and/or an optical sensor and/or an inductive sensor and/or a magnetic sensor.
  23. Method according to one of Claims 11 to 22, in which the rolling machine (1) is formed as a profile cross-rolling machine or a cross-wedge rolling machine or in which the tools (20, 21, 30, 31) on the rollers (2, 3) of the rolling machine have in cross section wedge-shaped or triangular profiles or shapes and, along the circumference, increase in their radial dimension in one direction and/or run obliquely in relation to the axis of rotation of the associated roller.
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