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Die Erfindung betrifft eine Profiliermaschine zum Längsumformen eines Metallbandes oder Ausgangsprofils in ein Profil oder Rohr mittels einer Mehrzahl von Rollumformwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein entsprechendes Verfahren.
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Zumindest ein Teil der Rollumformwerkzeuge einer solchen Profiliermaschine ist zu mehreren, in Arbeitsrichtung hintereinander angeordneten Werkzeuggruppen zusammengefasst, die jeweils in einem Gerüst gehalten sind und mit diesem jeweils eine Umformstation bilden. Wenigstens ein Teil der in einer Umformstation angeordneten Rollumformwerkzeuge sitzt auf im Gerüst gelagerten Arbeitswellen, die mit seitlich aus dem Gerüst herausführenden Kupplungselementen versehen sind. Neben den Gerüsten sind Kupplungsständer angeordnet, die einerseits Kupplungsgegenstücke zu den Kupplungselementen der Arbeitswellen und andererseits Anschlüsse für ein Antriebssystem der Profiliermaschine aufweisen, um ein Drehmoment vom Antriebssystem auf die Arbeitswellen zu übertragen. Die Kupplungselemente der Arbeitswellen bestehen üblicherweise aus Kupplungszapfen oder Hülsen, während der Kupplungsständer mit Hülsen bzw. Zapfen ausgestattet ist, die formschlüssig in die Kupplungszapfen bzw. -hülsen der Arbeitswellen eingreifen. Um die Antriebswellen der Umformstationen vom Antriebssystem abkuppeln oder an dieses ankuppeln zu können, sind die Kupplungsständer zu den Gerüsten hin oder von diesen weg bewegbar, so dass die Kupplungselemente der Arbeitswellen und die Kupplungsgegenstücke am Kupplungsständer wahlweise in Eingriff kommen oder aus ihrem Eingriff herausgenommen werden. Im Falle von Kupplungszapfen und Hülsen ist hierzu eine axiale Verschiebung nötig. Zwischen dem Antriebssystem der Profiliermaschine und den Kupplungsständern erfolgt die Drehmomentübertragung üblicherweise mittels längenveränderlicher Gelenkwellen.
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Profiliermaschinen sind in der Lage, aus einem Metallband oder einem Ausgangsprofil quasi endlos Profile oder Rohre unterschiedlichster Querschnittsformen zu fertigen. Je nach Profilform kommen hierfür eine Vielzahl von Rollumformwerkzeugen zum Einsatz, die in typischerweise 20 bis 30 in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen gruppenweise zusammengefasst sind. Wenn auf ein und derselben Profiliermaschine nun eine andere Profilform produziert werden soll, muss dementsprechend eine Vielzahl von Rollformwerkzeugen ausgewechselt werden. Um hierfür nicht die Gerüste der einzelnen Umformstationen in der Maschine demontieren zu müssen, ist bei einer Profiliermaschine der oben beschriebenen Art zwischen den Umformstationen und dem Antriebssystem jeweils ein Kupplungsständer vorgesehen, der die Antriebswellen ein- und auskuppeln kann, so dass die Rollformwerkzeuge mitsamt ihren Antriebswellen als Baueinheit ausgetauscht werden können, und zwar ohne das Gerüst gegenüber dem Maschinenuntergestell oder gegenüber einer Gerüst-Trägerplatte verschieben zu müssen. Ein Austausch der Rollformwerkzeuge ohne anschließende langwierige Justierarbeiten, insbesondere in zu den Arbeitswellen achsparalleler Richtung, ist durch das vorherige Abkuppeln des Antriebssystems möglich. Dies spart Zeit beim Umrüsten einer Profiliermaschine auf eine andere Profilform und vermindert damit nachteilige Produktionsstillstände.
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Eine Profiliermaschine der vorliegenden Art ist in der
EP 0 365 976 B1 beschrieben. Um die dort gestellte Aufgabe zu lösen, Rollumformwerkzeug-Paare in den Umformstationen schnell und vollautomatisch auswechseln zu können, so dass die Stillstandzeit der Profiliermaschine auf ein Minimum begrenzt wird und dennoch nacheinander Profile unterschiedlichster Querschnitte hergestellt werden können, wurde dort vorgeschlagen, seitlich bewegbare Kupplungsständer gemeinsam von den Umformrollen weg zu verschieben, um die Arbeitswellen freizugeben. Nach dem Auswechseln derselben werden die Kupplungsständer wieder bis fast an ihre eingekuppelte Ausgangsstellung an die Umformstationen herangefahren und die gegebenenfalls veränderte Einbauhöhe der Antriebswellen ermittelt. Sodann werden die Kupplungsgegenstücke auf den Kupplungsständern vertikal verfahren, um deren Höhe auf die Höhe der jeweiligen Arbeitswelle anzupassen. Danach werden die Kupplungsständer weiter gemeinsam an die Umformstationen herangefahren, um die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenstücke in Eingriff zu bringen, wodurch der Ankuppelvorgang beendet wird. Hierbei wird entweder ein Getriebeblock des Antriebssystems mit den Kupplungsständern mitbewegt, oder der sich verändernde Abstand zwischen den Kupplungsständern und dem Antriebssystem wird von längenveränderlichen Gelenkwellen ausgeglichen.
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Der Ankuppelvorgang erfolgt im Stand der Technik nach der
EP 0 365 976 B1 wie bereits beschrieben durch axiales Ineinanderstecken der Kupplungselemente und der Kupplungsgegenstücke an den Antriebswellen bzw. an den Kupplungsständern, so dass diese dann ineinandergreifen und ein Drehmoment übertragen können. Nach dem Austausch der Antriebswellen ist jedoch nicht gewährleistet, dass deren Kupplungselemente sich in einer Rotationswinkelstellung befinden, in der sie in einen in Rotationsrichtung formschlüssigen Eingriff mit den Kupplungsgegenstücken der Kupplungsständer gelangen können, wobei die Kupplungsgegenstücke ihrerseits mit dem Antriebssystem verbunden sind. Treffen jedoch bei der axialen Verschiebung der Kupplungsständer die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenstücke in einer Rotationswinkelstellung aufeinander, in der sie nicht ineinandergreifen können, führt dies zu einer Störung im Ankuppelvorgang und schlimmstenfalls zu einem Verziehen des Kupplungsständers. In der
EP 0 365 976 B1 wurde daher vorgeschlagen, entweder die Kupplungselemente oder die Kupplungsgegenstücke an den Arbeitswellen bzw. den Kupplungsständer federbelastet axial nachgiebig auszubilden, so dass sie bei einem in Drehrichtung versetzten Aufeinandertreffen axial nachgeben können, ohne eine Störung des Einkuppelvorgangs zu verursachen. Beim Anlaufen des Antriebssystems oder durch ein kurzes Betätigen desselben verändern sich die Rotationswinkelstellungen der Kupplungselemente und der Gegenstücke zueinander, so dass in demjenigen Zeitpunkt, in dem ein Formschluss möglich ist, die Federkraft des federbelasteten Elements für ein Einrücken desselben in den Formschluss sorgt und der Ankuppelvorgang damit abgeschlossen ist.
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Unter Kosteneffizienzgesichtspunkten ist eine solche federnde Ausgestaltung der Kupplungselemente bzw. der Kupplungsgegenstücke der Arbeitswellen und des Kupplungsständers allerdings nicht optimal. Des Weiteren ist es insbesondere in Erprobungsphasen einer Profiliermaschine oft wünschenswert, einzelne Umformstationen antriebslos zu stellen, was bislang nur dadurch erzielt werden konnte, dass die Kupplungsgegenstücke in den entsprechenden Kupplungsständern durch Leerhülsen ersetzt wurden, die kein Drehmoment auf die Arbeitswellen übertragen können.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Profiliermaschine der oben beschriebenen Art unter Kostenaspekten sowie hinsichtlich ihrer Flexibilität weiter zu verbessern, sowie ein entsprechendes Verfahren vorzuschlagen.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Profiliermaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 7, sowie 9 und 10.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich demnach dadurch aus, dass die Kupplungsständer einzeln mittels pneumatischer Antriebe bewegbar sind bzw. bewegt werden. Dies bringt mehrere Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik mit sich:
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Pneumatische Antriebe, insbesondere bestehend aus mindestens einer pneumatisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit und einer Führungseinrichtung für den Kupplungsständer, vorzugsweise einer Gleitschiene, sind kostengünstig sowie unaufwändig einzeln ansteuerbar. Hierdurch wird es möglich, sämtliche Umformstationen einer Profiliermaschine durch Verschieben des jeweiligen Kupplungsständers einzeln vom Antriebssystem abzukuppeln oder an dieses anzukuppeln, und zwar auch dann, wenn sich ein Metallband oder Profil in der jeweiligen Umformstation befindet. Vor allem in der Erprobungsphase einer Profiliermaschine nach einem Umrüstvorgang kann es sehr vorteilhaft sein, einzelne Umformstationen vom Antrieb abzukuppeln, um Einstellarbeiten vorzunehmen und eine bessere Rückmeldung hinsichtlich der veränderten Parameter zu erhalten.
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Ein pneumatischer Antrieb des Kupplungsständers hat daneben den weiteren großen Vorteil, dass er federnde Eigenschaften besitzt und somit bereits mit einer Art integriertem Überlastschutz versehen ist. Soweit also beim Ankuppeln einer Antriebswelle deren Kupplungselement relativ zum Kupplungsgegenstück am Kupplungsständer in Drehrichtung versetzt ist, die Formschluss herstellenden Teile dieser Kupplungselemente also nicht fluchten, bleibt der Kupplungsständer und dessen pneumatischer Antrieb stehen. Es ist nicht zu befürchten, dass der Kupplungsständer durch den pneumatischen Antrieb beschädigt wird, wenn ein Eingreifen der Kupplungselemente und der Kupplungsgegenstücke nicht möglich ist; vielmehr erzeugt der pneumatische Antrieb dann lediglich eine Federkraft auf den Kupplungsständer, der ihn elastisch gegen das Gerüst der Umformstation vorspannt, so dass er sich weiter bewegt, sobald die Kupplungselemente und Kupplungsgegenstücke durch Betätigen des Antriebssystems fluchtend aufeinander zu liegen kommen und einrücken. Hierdurch erübrigt sich die im Stand der Technik bislang notwendig gewesene, aufwändige Ausrüstung der Kupplungselemente und/oder der Kupplungsgegenstücke mit Federn und einer federbelasteten axialen Beweglichkeit als Überlastsicherung.
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Der Überlastschutz durch den erfindungsgemäßen pneumatischen Antrieb des Kupplungsständers ersetzt jedoch nicht nur die bisherige Überlastsicherung durch federnde Kupplungselemente und Kupplungsgegenstücke beim Ankuppeln, sondern bietet darüber hinaus auch in der umgekehrten Richtung, also beim Abkuppeln, einen Überlastschutz. Insbesondere dann, wenn Umformstationen vom Antriebssystem abgekuppelt werden sollen, in denen sich ein Band bzw. Profil befindet, können die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenstücke oft nicht voneinander gelöst werden, da sie in Rotationsrichtung gegeneinander verspannt sind. Der durch den pneumatischen Antrieb vorhandene Überlastschutz verhindert hierbei, dass der Kupplungsständer schief zieht, weil sich die Kupplungselemente und Kupplungsgegenstücke nicht voneinander lösen. Denn auch in diesem Fall bringt der pneumatische Antrieb lediglich eine federnde Vorspannung auf den Kupplungsständer auf, so dass dieser sich erst dann bewegt, wenn sich die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenstücke voneinander lösen, beispielsweise durch kurzes Reversieren des Antriebssystems oder auch durch eine manuell aufgebrachte Erschütterung.
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Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Kupplungsständer der erfindungsgemäßen Profiliermaschine mit Vertikal-Antriebsvorrichtungen zur Höhenveränderung der Kupplungsgegenstücke versehen sind, wobei diese Vertikal-Antriebsvorrichtungen vorzugsweise ebenfalls pneumatische Antriebe sind. Die Vertikal-Antriebsvorrichtungen können zum einen dazu verwendet werden, die vertikale Position der Kupplungsgegenstücke im Kupplungsständer auf etwa veränderte vertikale Positionen der Antriebswellen anzupassen, beispielsweise wenn die Rollformwerkzeuge der Umformstation ausgewechselt worden sind. Zum anderen kann mit einer solchen Höhenverstellung der Kupplungsgegenstücke im Kupplungsständer auch ein Abkuppeln einzelner Antriebswellen, und nicht nur einer gesamten Umformstation, realisiert werden. Hierzu wird das Kupplungsgegenstück der abzukuppelnden Antriebswelle mittels der Vertikal-Antriebsvorrichtungen in eine nicht mit den Kupplungselementen der betreffenden Antriebswelle fluchtende Position verfahren, bevor der Kupplungsständer in seine "angekuppelte" Ausgangsposition zur Umformstation hin verfahren wird. Hierdurch bleibt die betreffende Antriebswelle ohne Antrieb, während die sonstigen Kupplungselemente und Kupplungsgegenstücke in Eingriff gelangen.
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Soweit die Vertikal-Antriebsvorrichtungen zum Ausführen einer oszillierenden Auf- und Abbewegung der Kupplungsgegenstücke geeignet sind, ergibt sich nochmals eine erhebliche Verbesserung der erfindungsgemäßen Profiliermaschine gegenüber dem bisherigen Stand der Technik. Denn so kann das Ankuppeln unter Ausnutzung der überlastschützenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen pneumatischen Antriebs ohne eine aufwändige Höhenjustierung der Kupplungsgegenstücke zu den Kupplungselementen der Antriebswellen erfolgen. Vielmehr sorgt eine kleine oszillierende Auf- und Abbewegung der Kupplungsgegenstücke im Kupplungsständer beim Ankuppeln dafür, dass diese mit den jeweiligen Kupplungselementen der Antriebswellen auch dann in Eingriff gelangen, wenn die Höhenjustierung zuvor nur grob erfolgte. Auch beim Abkuppeln kann eine solche geringfügige oszillierende Bewegung vorteilhaft sein, da sich hierdurch die Kupplungselemente und die Kupplungsgegenstücke leichter voneinander lösen.
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Für ein noch leichteres Ankuppeln kann die oszillierende Auf- und Abbewegung der Kupplungsgegenstücke noch dadurch unterstützt werden, dass die Kupplungsgegenstücke und/oder die Kupplungselemente jeweils endseitig mit Einführhilfen versehen sind, insbesondere mit konisch geformten Endstücken. Wenn beispielsweise die Kupplungselemente, wie an sich üblich, als Kupplungshülsen, und die Kupplungsgegenstücke als in diese Hülsen formschlüssig einsteckbare Kupplungszapfen ausgebildet sind, kann dies derart realisiert werden, dass die Kupplungszapfen endseitig mit einem zylindrischen Endstück versehen sind, dessen Außenumfang kleiner ist als der Außenumfang der Formschluss bildenden Elemente des Kupplungszapfens, sowie dadurch, dass die Kupplungshülsen endseitig mit einem konisch geformten Einführabschnitt versehen sind.
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Insoweit Kupplungsständer im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Vertikal-Antriebsvorrichtungen zur Höhenveränderung der Kupplungsgegenstücke versehen sind, können nach einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung nicht nur einzelne Umformstationen vom Antriebssystem abgekuppelt werden, sondern auch einzelne Arbeitswellen, während der Rest der Umformstation angekuppelt bleibt. Hierzu kann der entsprechende Kupplungsständer in vollständig abgekuppeltem Zustand das Kupplungsgegenstück der abzukuppelnden einzelnen Arbeitswelle aus der axialen Flucht mit dieser Arbeitswelle herausbewegen, beispielsweise in eine obere oder untere Extremposition. Danach kann der Kupplungsständer wieder zum Gerüst hin bewegt werden, um den Ankuppelvorgang durchzuführen. Die einzeln abzukuppelnde Arbeitswelle gelangt hierbei nicht in Eingriff mit dem nach oben oder nach unten verfahrenen Kupplungsgegenstück und bleibt demnach antriebslos.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Profiliermaschine ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Profiliermaschine mit einer Ansicht auf eine Umformstation, in angekuppeltem Zustand;
- Figur 2
- eine Darstellung wie Figur 1, jedoch in abgekuppeltem Zustand;
- Figur 3 und Figur 4
- eine Darstellung wie Figur 1, jedoch mit einem teilweise angekuppelten und teilweise abgekuppelten Zustand.
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In Figur 1 ist in einem schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Profiliermaschine eine Umformstation 1 mit einer oberen Arbeitswelle 2 und einer unteren Arbeitswelle 3 zur Aufnahme von (hier nicht dargestellten) Rollformwerkzeugen gezeigt, wobei die beiden Arbeitswellen 2, 3 in einem Gerüst 4 gelagert sind. Dieses Gerüst 4 steht auf einer Schnellwechselplatte 5, die mittels Befestigungselementen 6 lösbar an einem Maschinengestell 7 befestigt ist. Mittels einer Höhenverstellung 8 können die Arbeitswellen 2, 3 im Gerüst 4 vertikal verschoben werden. Zwischen den beiden Arbeitswellen 2, 3, in einer zur Bildebene senkrechten Richtung, wird das umzuformende Metallband oder Profil durch die (nicht dargestellten) Rollformwerkzeuge geführt und hierbei umgeformt.
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Neben der Umformstation 1 ist ein Getriebeblock 9 eines Antriebssystems auf einem Getriebeträger 10 angeordnet. Zwischen den Getriebeblock 9 und die Umformstation1 ist ein Kupplungsständer 11 zwischengeschaltet. Zur Umformstation 1 hin trägt der Kupplungsständer 11 zwei Kupplungsgegenstücke 12, die als Kupplungszapfen ausgebildet sind. Diese können in Kupplungselemente 13 der Antriebswellen 2, 3, die hier als Kupplungshülsen ausgestaltet sind, formschlüssig eingreifen. Die Kupplungselemente 13 der Arbeitswellen 2, 3 führen seitlich zum Getriebeblock 9 hin aus dem Gerüst 4 heraus. Auf der der Umformstation1 gegenüberliegenden Seite des Kupplungsständers 11 setzen sich die Kupplungsgegenstücke 12 ebenfalls als Kupplungszapfen 14 fort, um einen Eingriff in Gelenkwellen 15 zu ermöglichen, die ein Drehmoment vom Getriebeblock 9 übertragen. Die Gelenkwellen 15 sind teleskopartig längenveränderlich ausgebildet, um eine Bewegung des Kupplungsständers 11 zur Umformstation1 hin und von dieser weg nicht zu behindern.
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Die oben erwähnte Bewegung des Kupplungsständers 11 erfolgt mittels eines doppelt wirkenden Pneumatikzylinders 16, der am Kupplungsständer 11 angreift und ihn entlang einer Gleitschiene 17 von der Umformstation 1 weg bzw. zu dieser hin bewegt. Wenn der Kupplungsständer 11 von der Umformstation 1 wegbewegt wird, führt dies zu einem Abkuppeln der Kupplungsgegenstücke 12 von den Kupplungselementen 13, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
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Wie Figur 2 zeigt, ist hier jedoch nicht nur der Kupplungsständer 11 zum Getriebeblock 9 hin verfahren worden, um die Antriebswellen 2, 3 vom Getriebeblock 9 abzukuppeln, sondern gleichzeitig wurden die beiden Kupplungsgegenstücke 12 im Kupplungsständer 11 vertikal nach unten bzw. nach oben verschoben. Dies wurde bewirkt mittels zweier weiterer Pneumatikzylinder, die einen Vertikal-Antrieb 18 bilden. Dies ermöglicht nicht nur eine Höhenverstellung der Kupplungsgegenstücke 12, um diese auf etwa veränderte Höheneinstellungen der Antriebswellen 2, 3 einzustellen, sondern es ist ebenfalls möglich, durch Verfahren eines der beiden Kupplungsgegenstücke 12 in eine solche Extremposition, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, dieses Kupplungsgegenstück von der zugehörigen Arbeitswelle 2, 3 abgekuppelt zu halten, obwohl die andere Arbeitswelle eingekuppelt ist. Eine solche Verfahrensweise ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt, wobei in Figur 3 die untere Arbeitswelle 3 und in Figur 4 die obere Arbeitswelle 2 antriebslos geschaltet sind.
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Der Vertikal-Antrieb 18 des in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist im übrigen dazu geeignet, kleine oszillierende Auf- und Abbewegungen der Kupplungsgegenstücke 12 zu erzeugen, so dass sowohl das Ankuppeln als auch das Abkuppeln der Kupplungsgegenstücke 12 von den Kupplungselementen 13 der Antriebswellen 2, 3 wie oben beschrieben erleichtert wird. Die Grobjustierung der Höhe der beiden Kupplungsgegenstücke 12 auf die vertikale Position der Kupplungselemente 13 der beiden Antriebswellen 2 und 3 erfolgt im übrigen dadurch, dass vor dem Ankuppeln der Umformstation 1 beide Kupplungsgegenstücke 12 mittels des Vertikal-Antriebs 18 in die in Figur 2 dargestellte Extrempositionen gefahren werden. Eine erste Bewegung des Kupplungsständers 11 zur Umformstation 1 hin verfährt diesen in eine in den Figuren nicht näher dargestellte Zwischenposition. In dieser Zwischenposition werden die Kupplungsgegenstücke 12 vom Vertikal-Antrieb 18 zueinander hin verfahren, bis jeweils ein Arm 19 oberhalb bzw. unterhalb des jeweiligen Kupplungsgegenstücks 12 am Kupplungselement 13 der jeweiligen Arbeitswelle 2 bzw. 3 anschlägt - was in Figur 1 gut zu erkennen ist. Damit sind die Kupplungsgegenstücke 12 und die Kupplungselemente 13 vertikal in etwa in Flucht, so dass die Einrückbewegung des Kupplungsständers 11 zur Umformstation 1 hin fortgesetzt werden kann. Unterstützt durch die oszillierende Bewegung des Vertikal-Antriebs 18, sowie gegebenenfalls durch eine konische Ausformung des Endbereichs der Kupplungshülsen 13 oder Kupplungszapfen 12 und einen zylindrischen Endbereich der Kupplungszapfen 12 oder Kupplungshülsen 13, rücken dann die Kupplungsgegenstücke 12 in die Kupplungselemente 13 der Arbeitswellen 2 bzw. 3 ein, und es ergibt sich ein angekuppelter Zustand, wie er in Figur 1 dargestellt ist.
