EP2340898A2 - Walzmaschine - Google Patents

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EP2340898A2
EP2340898A2 EP11162489A EP11162489A EP2340898A2 EP 2340898 A2 EP2340898 A2 EP 2340898A2 EP 11162489 A EP11162489 A EP 11162489A EP 11162489 A EP11162489 A EP 11162489A EP 2340898 A2 EP2340898 A2 EP 2340898A2
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EP
European Patent Office
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rollers
rolling machine
der
workpiece
oder
Prior art date
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EP11162489A
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English (en)
French (fr)
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EP2340898A3 (de
EP2340898B1 (de
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Günter Hofmann
Stelios Katsibardis
Siegfried Hausdörfer
Henry Zwilling
Günther Vogler
Herbert Rüger
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Langenstein and Schemann GmbH
Original Assignee
Langenstein and Schemann GmbH
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Publication date
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Publication of EP2340898A2 publication Critical patent/EP2340898A2/de
Publication of EP2340898A3 publication Critical patent/EP2340898A3/de
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/18—Making articles shaped as bodies of revolution cylinders, e.g. rolled transversely cross-rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B35/141—Rigid spindle couplings, e.g. coupling boxes placed on roll necks
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/46—Roll speed or drive motor control

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a workpiece and a rolling machine, which is suitable for carrying out the method.
  • 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 their radial 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. Especially 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. The forming or forging temperature is usually also placed in a temperature range in which run recovery and recrystallization processes in the material and unwanted phase transformations are avoided.
  • 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. Now, the positioning carriers of the positioning device are withdrawn, 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.
  • a positioning device comprising two positioning supports (so-called guide rulers)
  • 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 wedge-shaped or triangular extending from the roll shell to a height adjusted to the produced workpiece end, by knurling 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 DE 21 31 300 B discloses a cross rolling machine with two axially parallel horizontal superimposed profiled rollers for forming and cutting rotationally symmetrical workpieces, in which the profile rollers touch the workpieces diametrically opposite circumferential points and the lower profile roller has a recess for discharging the rolled and cut workpieces from the nip.
  • the invention is based on the object of specifying a new rolling machine.
  • the rolling machine according to claim 1 comprises for each of the rollers an associated drive, wherein the drives are independent of each other, and comprises at least one permanent magnet motor, in particular a torque motor for driving the rollers.
  • the rolling machine is a profile cross rolling machine or cross wedge rolling machine. Due to the speed-controllable and reversible drive, the rolling or cross wedge rolling machine can also be used as a stretching or short stretch roll.
  • the permanent magnet motor preferably accelerates to the rated speed for operation of the rollers within a rotation angle of a maximum of 3 °, 2.2 °, 1 ° or 0.5 °. Furthermore, the permanent magnet motor preferably has a nominal torque between about 5,000 Nm and about 80,000 Nm, in particular between about 35,000 Nm and about 60,000 Nm, and / or a rated speed between about 20 U / min and 800 U / min, in particular about 30 U / min or 500 rpm.
  • the drive comprises, in addition to the at least one permanent magnet motor, at least one transmission for transmitting the torque or the rotational movement of the permanent magnet motor to the at least two rollers.
  • the transmission comprises at least one central drive gearwheel coupled to the output shaft of the permanent magnet motor and two roller gearwheels which engage or can be brought into engagement with the drive gearwheel and are coupled to one of the rollers.
  • the gear ratio of the transmission from the drive motor to each of the rollers is then generally the same, and preferably selected in a range between 1: 1 and 1: 1.5.
  • Such a drive is therefore in particular mechanically synchronized via the transmission.
  • the rollers are electronically synchronized or controlled, in particular via inverters, which convert, for example, a mains voltage of 400 V and 50 Hz in an AC voltage or an AC of suitable amplitude and frequency.
  • inverters which convert, for example, a mains voltage of 400 V and 50 Hz in an AC voltage or an AC of suitable amplitude and frequency.
  • the in the 1 to 3 illustrated embodiment of a designed as a cross wedge roller or cross wedge rolling machine 1 comprises a first work roll 2 which is rotatable about an axis of rotation A or rotating and a second work roll 3, which is rotatable about a rotational 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 axes of rotation A and B are arranged substantially parallel to each other, in the example of 1 to 3 seen in the direction of gravity on top of each other, so that the work rolls 2 and 3 are arranged one above the other.
  • the work rolls have a substantially cylindrical outer surface. The distance between the cylindrical outer surfaces of the two work rolls 2 and 3 is designated by W.
  • wedge-shaped tools 20 and 21 or 30 and 31 are respectively fixed in cross-section, in particular braced.
  • 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 oblique and at an angle to the respective one Rotary axis A and B are arranged, wherein the tools 20 and 21 of the work roll 2 with respect to the parallel between the two rollers parallel to the axes of rotation extending, the geometric center defining central axis M are arranged axially in the substantially same positions.
  • the tools 20 and 21 and 30 and 31 take in the circumferential direction seen in its cross section, wherein the increase of the cross section in the tools 20 and 21 in the same direction of rotation or orientation and in the tools 30 and 31 of the second work roll 3 opposite or opposite directions to which the tools 20 and 21 of the first work roll 2 is.
  • Each work roll 2 and 3 is releasably held in a two-part holding device and can be removed from the holding device in its unlocked state to replace the tools 20 and 21 or 30 and 31 or the entire work rolls 2 and 3 with the tools 20 and 21 and 30 and 31.
  • the holding device for the work roll 2 is denoted by 12 and the holding device for the work roll 3 with 13.
  • a in 1 and 2 The left-hand arranged first part 12A of the holding device 12 comprises a conical receptacle 14 for receiving a axially to the rotation axis A outwardly from the work roll 2 extending frusto-conical extension 24 (stub shaft).
  • the second part 12B accordingly comprises a receptacle 15 for receiving a corresponding conically tapered away from the work roll 2 and axially to the axis of rotation A extending extension 25 of the work roll 2.
  • the work roll 2 is fixed in the receptacles 14 and 15 of the holding device 12 clamped, wherein the axial force is generated on the receptacle 15 in the direction of the axis of rotation A to the work roll 2 towards the support of the work roll 2 by a spring 16 or other an axial force-exerting element.
  • the receptacles 14 and 15 are rotationally symmetrical to the axis of rotation A and stored in unspecified pivot bearings.
  • the receptacle 14 continues as a hollow shaft axially to the axis of rotation A and has in its facing away from the work roll 2 end portion of a gear 18, which as well as a corresponding gear 19, the second work roll 3 is associated with a control gear (pinion, drive gear) 5 is engaged.
  • the control gear 5 is now coupled via an output shaft 45 with a drive motor 4.
  • the control gear 5, the output shaft 45 and the - not shown - rotor of the drive motor 4 are rotatable about a common axis of rotation R or rotating.
  • the built-up of the drive motor 4, the output shaft 45 and the control gear 5 drive for the gears (roller gears) 18 and 19 and thus the synchronously with the gears 18 and 19 rotating work rolls 2 and 3 is thus a direct drive.
  • the mechanical power supplied by the drive motor 4 corresponds to the product of torque and angular velocity or angular frequency ⁇ , the angular frequency ⁇ being equal to the product of 2 ⁇ and the rotational speed n.
  • the drive motor 4 is preferably a torque motor and has a high torque even at a comparatively low speed n of the drive motor 4 for generating the required drive power for the drive rollers 2 and 3.
  • the transmission ratio of the control gear 5 to the gears 18 and 19 can thus be selected in the range of 1, in particular between about 1: 1 and about 1: 2.
  • the drive rollers 2 and 3 rotate twice as fast as that Control gear 5 and the drive motor 4, at a transmission ratio of 1: 1 just as fast.
  • Typical speeds of work rolls 2 and 3 are between about 10 revolutions per minute (RPM) and about 40 RPM, typically at 15 RPM.
  • a preferred embodiment of the drive motor 4 is a permanent magnet motor, in which, usually on the rotor, permanent magnets (permanent magnets) are arranged, which generate a magnetic flux generated in the induction field generated by electromagnets or windings of the stator, wherein by interaction of the magnetic flux of the permanent magnets and the induction field, the rotation of the rotor on the basis of the induction principle or electromotive principle arises.
  • a torque motor is a synchronous motor, that is, the rotor rotates synchronously with the rotating magnetic flux.
  • the induction windings of the stator are usually connected to the phases of a three-phase connection and arranged offset by 120 ° to each other.
  • permanent magnets are used with the highest possible energy product, such as rare earth cobalt magnets.
  • the stator usually has an iron core with the three-phase winding package, while the rotor has a cylindrical iron core with the permanent magnets.
  • Such a torque motor can have a torque of up to 80,000 Nm.
  • the high torque also causes a very fast spin.
  • the permanent magnet motor or torque motor can accelerate the rollers within a rotation angle of only 1 °, preferably even only 0.5 °, to the rated speed, for example 30 rpm. This high dynamics or rotational acceleration of the torque motor allows a very dynamic control of the speed.
  • the control or regulation of the speed n of each other and synchronously rotating work rolls 2 and 3 is now adapted according to the invention with a special control method or control method to the rolling process.
  • the rotational speed n or angular velocity ⁇ of the work rolls 2 and 3 is adapted to the respective rotational position or angular position ⁇ of the work rolls 2 and 3 and controlled in dependence on this rotational position ⁇ .
  • a positioning device for the workpiece 10 is designated 60 and comprises two relatively movable positioning parts (guide rulers) 61 and 62nd
  • FIG. 4 shows a position of the work rolls 2 and 3 before the introduction of the workpiece.
  • the same direction of rotation of the two rollers 2 and 3 about the respective axes of rotation A and B are marked with corresponding arrows.
  • the tool 20 which extends in segments around the outer surface of the work roll 2 and about the axis of rotation A, a recess 23 is provided.
  • a further recess 33 is also provided in the segment-like tool 30.
  • the workpiece 10 is now taught by means of two guide ruler of a positioning device not shown in a position between the work rolls 2 and 3, in which it is detected by the recess 23 in the tool 20 of the first work roll 2.
  • This process phase with incorporated tool 10 in the starting position shows FIG. 5 .
  • the mutually facing surfaces of the work rolls 2 and 3 move in opposite directions or opposite to each other.
  • the workpiece 10 Upon further rotation of the work rolls 2 and 3 to each other, the workpiece 10 is now placed between the tools 20 and 30 and under the pressure of the tools 20 and 30, which have a smaller distance w to each other than the original diameter of the workpiece 10 in a smaller diameter spent.
  • the resulting after forming reduced diameter (recess) of the workpiece 10 at the in cross section The position shown corresponds largely to the minimum distance w between the tools 20 and 30 of the work rolls 2 and 3.
  • a position of the work rolls 2 and 3 with the intermediate kneaded workpiece 10 during the actual rolling process is in FIG. 6 shown.
  • FIG. 7 Finally, the position of the work rolls 2 and 3 is illustrated, in which the workpiece 10 falls into the recess 33 of the tool 30 of the second work roll 3 and, upon further rotation of the work roll 3, is ejected from the gap between work rolls 2 and 3.
  • Hz Hertz
  • ⁇ 9 nine consecutive angular positions ⁇ 1 to ⁇ 9 drawn on the ⁇ -axis and between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 9 the rotational speed n as a function of n ( ⁇ ) of the rotational angle ⁇ plotted.
  • K The resulting curve is labeled K.
  • This curve K is in turn subdivided into seven sub-curves K1 to K7, the first sub-curve K1 between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 2, the second sub-curve K2 between the angular positions ⁇ 2 and ⁇ 3, the third sub-curve K3 between the angular positions ⁇ 3 and ⁇ 4, the fourth sub-curve K4 between the angular positions ⁇ 4 and ⁇ 5, the fifth sub-curve K5 between the angular positions ⁇ 5 and ⁇ 6, the sixth sub-curve K6 between the angular positions ⁇ 6 and ⁇ 7 and the seventh sub-curve K7 is between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8.
  • the first part curve K1 and the second part curve K2 show a possible time profile of the speed n of the work rolls 2 and 3 in the lying between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 3 first process phase for preparation and positioning of the workpiece 10.
  • Between the angular positions ⁇ 1 and ⁇ 2 is in a quite steep rise according to the sub-curve K1 increases the speed from 0 to a first speed n1> 0 and then held substantially constant between the angular positions ⁇ 2 and ⁇ 3, corresponding to the part curve K2.
  • the workpiece 10 is positioned between the work rolls 2 and 3 and finally detected at approximately the angular position ⁇ 3 of the recess 23 of the tool 20 of the first work roll 2.
  • the angular position ⁇ 3 is now the angular position of the first rotary roller 2, in which the workpiece 10 is fixed in the recess 23 and the rolling process can begin.
  • the angular position or rotational position of the second work roll 3 is directly correlated with the angular position of the work roll 2 and changes synchronously, but in opposite directions with the angular position of the first work roll, wherein the rotation of the work rolls 2 and 3 takes place in the same direction. Therefore, it is sufficient to consider the rotational position of the first work roll 2.
  • the angular position of the second work roll 3 are taken as a variable or parameter, of which the speed n is made dependent. In any case, it is sufficient to provide on one of the two work rolls 2 or 3 a position detection device for determining the angle of rotation ⁇ relative to a reference or zero position ⁇ 0, which in the 4 to 7 is selected down and drawn.
  • the rotational speed n is reduced again during the part curve K5, preferably again with a angle ⁇ 6 of the first work roll 2 lying in front of the associated angular position ⁇ 7 of the first work roll 2 high braking acceleration and then with a lower braking acceleration, corresponding to a flatter slope in the sub-curve K6 between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8 further lowered. It is therefore carried out the ejection of the workpiece at a lower speed n and a lower spin to gently eject the workpiece.
  • FIG. 9 shows a dependence n ( ⁇ ), during which a more complicated profile is driven during the forming process.
  • a first forming phase with a first tool is now accelerated between the angular positions ⁇ 4 and ⁇ 5 of a speed n2 to a higher speed n8 and maintain this speed n8 up to an angular position ⁇ 6. Then is braked again from the speed n8 to a speed n5 between the angular positions ⁇ 6 and ⁇ 7.
  • the rotational speed n5 is maintained between the angular positions ⁇ 7 and ⁇ 8 and then accelerated again between ⁇ 8 and ⁇ 9 to a rotational speed n7, which is maintained again during a plateau phase between ⁇ 9 and ⁇ 10.
  • This plateau phase between ⁇ 9 and ⁇ 10 with the speed n7 corresponds to another forming phase with another tool.
  • the angle-dependent speed control according to the invention allows a variety of adapted rolling rotational movements for different processes, tools and workpieces.
  • FIG. 1 and 3 further show a worm wheel 9, which is coupled to the gear 18 for the work roll 2 and allows adjustment or adjustment of the relative angular position of the work roll 2 relative to the work roll 3.
  • a worm wheel 9 which is coupled to the gear 18 for the work roll 2 and allows adjustment or adjustment of the relative angular position of the work roll 2 relative to the work roll 3.
  • an adjusting drive not shown, the rotational drive with the permanent magnet motor 4 and the transmission to the output shaft 45 and the control gear 5 relative to can move the two roller gears 18 and 19.
  • an asymmetric engagement or backlash can be corrected.
  • the holding devices 12 and 13 of the two work rolls 2 and 3 are supported by a support means 6 and stored or anchored in this.
  • the support means 6 comprises four columnar support members 6A to 6D arranged in a rectangular arrangement and mounted or fixed on a common floor panel 6E supported on the floor 50.
  • 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 above by means of an associated lock nut, preferably a hydraulically operated lock nut (9B, 9C in FIG. 3 ) is biased.
  • a slotted Unterlagringsegment is placed under the hydraulic nut when the hydraulic nut is in the released state and then pressed by applying the hydraulic pressure, the nut on the Unterlagsringsegment.
  • the support means forming the frame of the rolling machine can be set under a certain tension. This leads to a stiffening of the roll stand.
  • FIG. 10 and 11 show a further embodiment of a cross wedge rolling machine 1, in which unlike the embodiment according to FIG 1 to 3 a first drive 42 for the first work roll 2 and a second, independent of the first drive 42 drive 43 for the second work roll 3.
  • Each drive 42 and 43 includes an associated permanent magnet motor 44 and 45 and a - not shown - gear, for example, one, in particular three-stage, gear transmission, for transmitting the torque of the motor to the associated work roll 2 and 3.
  • the reduction ratio of each transmission for example, be 1:35.
  • 10 and 11 are the rotation axis C of the output shaft of the permanent magnet motor 44 of the first drive 42 and the rotation axis D of the output shaft of the permanent magnet motor 45 of the second drive 43 orthogonal to the axes of rotation A and B of the respective work rolls 2 and 3 directed and the motors accordingly laterally Roll stand arranged.
  • Each of the permanent magnet motors 44 and 45 is controlled electronically, in particular via a converter. As a result, the work rolls 2 and 3 can be driven either electronically synchronously or asynchronously.

Abstract

In der Querkeilwalzmaschine (1) gemäß der Erfindung ist als Antriebsmotor (4) ein Permanentmagnet-Motor, insbesondere ein Torque-Motor vorgesehen. Ferner wird die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen (2,3) in Abhängigkeit von deren Drehposition gesteuert oder geregelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes und eine Walzmaschine, die zum Durchführen des Verfahrens geeignet ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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 radialen Abmessung in einer Richtung zunehmen und/oder schräg zur Drehachse der Walzen verlaufen.
  • 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.
  • 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. Die Umform- oder Schmiedetemperatur wird üblicherweise auch in einen Temperaturbereich gelegt, in dem Erholungs- und Rekristallisationsvorgänge im Werkstoff ablaufen und auch unerwünschte Phasenumwandlungen vermieden werden.
  • 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. 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.
  • 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 keil- oder 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.
  • 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.
  • Aus der DE 195 26 071 A1 ist eine Vorrichtung zum Walzen von Profilen in ein Werkstück, insbesondere Querwalzen, Längswalzen und Schrägwalzen von Gewinden, Rändelungen, Zahnwalzprofile oder dergleichen, bekannt mit zwei Umformwalzen, die um zueinander parallele Drehachsen im gleichen Umlaufsinn rotiert werden und jeweils von einem zugehörigen Antrieb mit Antriebsmotor angetrieben werden, wobei jedem Antrieb eine Bremseinrichtung zugeordnet ist.
  • Die DE 21 31 300 B offenbart eine Querwalzmaschine mit zwei achsparallel horizontal übereinander liegenden Profilwalzen zum Formen und Ablängen drehsymmetrischer Werkstücke, bei der die Profilwalzen die Werkstücke aneinander diametral gegenüberliegenden Umfangstellen berühren und die untere Profilwalze eine Ausnehmung zum Abführen der gewalzten und abgelängten Werkstücke aus dem Walzspalt aufweist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine neue Walzmaschine anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die Walzmaschine gemäß Anspruch 1 umfasst für jede der Walzen einen zugehörigen Antrieb, wobei die Antriebe unabhängig voneinander sind, und umfasst wenigstens einen Permanentmagnet-Motor, insbesondere einen Torque-Motor zum Antreiben der Walzen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildung der Walzmaschine ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Walzmaschine eine Profilquerwalzmaschine oder Querkeilwalzmaschine. Aufgrund des drehzahlsteuerbaren und reversierbaren Antriebs ist die Walzmaschine oder Querkeilwalzmaschine auch als Reckwalzmaschine oder kurz Reckwalze einsetzbar.
  • Der Permanentmagnet-Motor beschleunigt vorzugsweise auf die Nenndrehzahl zum Betrieb der Walzen innerhalb eines Drehwinkels von maximal 3°, 2,2°, 1° oder 0,5°. Ferner weist der Permanentmagnet-Motor vorzugsweise ein Nenndrehmoment zwischen etwa 5.000 Nm und etwa 80.000 Nm, insbesondere zwischen etwa 35.000 Nm und etwa 60.000 Nm, auf und/oder eine Nenndrehzahl zwischen etwa 20 U/min und 800 U/min, insbesondere etwa 30 U/min oder 500 U/min.
  • In einer Weiterbildung der Walzmaschine umfasst der Antrieb neben dem wenigstens einen Permanentmagnet-Motor wenigstens ein Getriebe zur Übertragung des Drehmoments oder der Drehbewegung des Permanentmagnet-Motors auf die wenigstens zwei Walzen. Das Getriebe umfasst insbesondere wenigstens ein mit der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors gekoppeltes zentrales Antriebszahnrad sowie zwei mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehende oder bringbare und mit jeweils einer der Walzen gekoppelte Walzenzahnräder. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vom Antriebsmotor auf jede der Walzen ist dann im Allgemeinen gleich und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 : 1 und 1 : 1,5 gewählt. Ein solcher Antrieb ist also insbesondere mechanisch synchronisiert über das Getriebe.
  • Bei unabhängigen Antrieben für die Walzen werden dagegen die Walzen elektronisch synchronisiert oder gesteuert, insbesondere über Umrichter, die beispielsweise eine Netzspannung von 400 V und 50 Hz in eine Wechselspannung oder einen Wechselstrom geeigneter Amplitude und Frequenz umrichten. Hier ist besonders vorteilhaft, dass bei Querkeilwalzen die Kraftbelastung auf beide Motoren wegen des symmetrischen Aufbaus der Werkzeuge/Walzen und/oder des symmetrischen Umformvorgangs vergleichsweise gering ist und somit die Synchronisation der Antriebe begünstigt ist.
  • Folgende Patentansprüche aus der Stammanmeldung in der ursprünglich eingereichten Fassung könnten auch (teilweise) Gegenstand der vorliegenden Teilanmeldung sein:
    1. 1. Verfahren zum Umformen eines Werkstücks, bei dem
      1. a) das Werkstück zwischen wenigstens zwei rotierenden, mit Werkzeugen bestückten Walzen angeordnet wird und
      2. b) die Rotationsgeschwindigkeit wenigstens einer der Walzen in Abhängigkeit von der Drehposition wenigstens einer der Walzen gesteuert oder geregelt wird.
  • Das Verfahren zum Umformen eines Werkstücks umfasst demnach die folgenden Verfahrensschritte:
    1. a) Anordnen des Werkstücks zwischen wenigstens zwei rotierenden, mit Werkzeugen versehenen (bestückten) Walzen und
    2. b) Einstellen (Steuern oder Regeln) der Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere der Winkelgeschwindigkeit, Drehzahl oder Umfangsgeschwindigkeit, wenigstens einer der Walzen in Abhängigkeit von der Drehposition wenigstens einer der Walzen.
  • Unter dem Begriff "Umformen" wird dabei jede Umwandlung der Form eines Werkstückes in eine andere Form verstanden, wie auch eingangs beschreiben, einschließlich Vorformen und Fertigformen.
    • 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit von der Drehposition der Walze(n) abhängig vom bearbeiteten Werkstück gewählt ist.
    • 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Werkstück
      1. a) während einer ersten Prozessphase, vorzugsweise mittels einer Positioniereinrichtung, zwischen den Walzen positioniert wird,
      2. b) während einer zweiten Prozessphase zwischen den Werkzeugen der Walzen umgeformt wird und
      3. c) während einer dritten Prozessphase wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen entnommen oder ausgeworfen wird.
    • 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit in der ersten Prozessphase wenigstens im Mittel geringer ist als während der zweiten Prozessphase und/oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen während der zweiten Prozessphase zumindest im Mittel größer ist als während der dritten Prozessphase.
    • 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem das Werkstück zu Beginn der zweiten Prozessphase von dem oder den Werkzeug(en) wenigstens einer Walze erfasst wird und während der zweiten Prozessphase zwischen den Werkzeugen der beiden Walzen umgeformt wird und zu Beginn der dritten Prozessphase aus dem Zwischenraum zwischen den Walzen ausgeworfen wird.
    • 6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit nach Erfassen des Werkstückes durch die Werkzeuge der Walze(n) in der zweiten Prozessphase erhöht wird und/oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit vor dem Auswerfen des Werkstückes in der dritten Prozessphase erniedrigt wird und/oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit beim Erfassen des Werkstückes zu Beginn der zweiten Prozessphase und zum Ende der zweiten Prozessphase etwa gleich ist.
    • 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit wenigstens einer der Walzen während der zweiten Prozessphase zumindest teilweise konstant gehalten wird oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit wenigstens einer der Walzen während der zweiten Prozessphase, insbesondere gemäß einem vorgegebenen Verlauf oder einer vorgegebenen Abhängigkeit, verändert wird.
    • 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem die zweite Prozessphase einzelne Teilprozessphasen umfasst, während der vorzugsweise das Werkstück von verschiedenen Werkzeugen auf den Walzen umgeformt wird, wobei vor oder nach einer Teilprozessphase und/oder zwischen den Teilprozessphasen und/oder während der Teilprozessphasen die Rotationsgeschwindigkeit verändert wird und/oder wobei die Rotationsgeschwindigkeit vor wenigstens einer oder vor jeder, Teilprozessphase reduziert wird.
    • 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung der Walzen wenigstens phasenweise im Wesentlichen gleich zueinander eingestellt werden bzw. wird und/oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit und/oder Drehrichtung der Walzen wenigstens phasenweise unterschiedlich zueinander eingestellt werden bzw. wird.
    • 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktuelle Drehposition der Walze(n) aus einer Ausgangsposition oder Referenzposition der Walze(n) und dem Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit ermittelt wird oder bei dem die Drehposition der Walze(n) mittels wenigstens einer Positionserfassungseinrichtung bestimmt wird.
    • 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rotationsgeschwindigkeit bei wenigstens einer Drehposition verringert wird, um eine Überbeanspruchung des Werkstücks bei dieser Drehposition zu vermeiden, und/oder bei dem die Rotationsgeschwindigkeit bei wenigstens einer Drehposition so gesteuert oder geregelt wird, dass das auf die zugehörige Walze ausgeübte Drehmoment bei dieser Drehposition einen vorgegebenen Wert annimmt oder nicht überschreitet.
    • 12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktuelle Position der Werkzeuge auf den Walzen bestimmt wird und eine Referenzdrehposition der Walzen abhängig von der bestimmten aktuellen Position der Werkzeuge eingestellt wird.
    • 13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehende Ansprüche, bei dem das Werkstück kaltumgeformt oder warmumgeformt oder heißumgeformt wird und/oder bei dem das Werkstück aus einem eisenhaltigen Werkstoff oder aus einem nicht eisenhaltigen metallischen Werkstoff besteht.
    • 14. Walzmaschine, insbesondere zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
      1. a) wenigstens zwei rotierbaren oder rotierenden, mit Werkzeugen bestückbaren oder bestückten Walzen zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks,
      2. b) wenigstens einem Antrieb zum Antreiben der Walzen, wobei
      3. c) der wenigstens eine Antrieb wenigstens einen Permanentmagnet-Motor, insbesondere einen Torque-Motor, umfasst.
    • 15. Walzmaschine nach Anspruch 14, bei der jeder Permanentmagnet-Motor auf die Nenndrehzahl zum Betrieb der Walze(n) innerhalb eines maximalen Drehwinkelintervalls von höchstens 3° oder von höchstens 2,2° oder höchstens 1° oder sogar höchstens 0,5° beschleunigt oder verzögert.
    • 16. Walzmaschine nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei der wenigstens ein oder jeder Permanentmagnet-Motor ein Nenndrehmoment zwischen etwa 5.000 Nm und etwa 80.000 Nm oder zwischen etwa 35.000 Nm und etwa 60.000 Nm aufweist und/oder bei der wenigstens ein oder jeder Permanentmagnet-Motor eine Nenndrehzahl zwischen etwa 20 U/min und 800 U/min oder zwischen etwa 30 U/min und 500 U/min aufweist.
    • 17. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, bei der ein gemeinsamer Antrieb für wenigstens zwei der Walzen vorgesehen ist, der neben dem wenigstens einen Permanentmagnet-Motor wenigstens ein Getriebe umfasst zur Übertragung der Drehkraft oder der Drehbewegung des Permanentmagnet-Motors auf die wenigstens zwei Walzen, wobei vorzugsweise das Getriebe wenigstens ein mit der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors gekoppeltes zentrales Antriebszahnrad sowie zwei mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehende oder bringbare und mit jeweils einer der Walzen gekoppelte Walzenzahnräder umfasst und/oder vorzugsweise das Übersetzungsverhältnis des Getriebes vom Antriebsmotor auf jede der Walzen gleich ist oder in einem Bereich zwischen 1 : 1 und 1 : 1,5 liegt.
    • 18. Walzmaschine nach Anspruch 17, bei der das Zahnflankenspiel oder der Zahneingriff der Walzenzahnräder zum Antriebszahnrad einstellbar oder korrigierbar ist, vorzugsweise Mittel zum Bewegen des Antriebszahnrades, vorzugsweise zusammen mit dem Permanentmagnet-Motor, relativ zu den Walzenzahnrädern vorgesehen sind, insbesondere wenigstens ein Verstellantrieb.
    • 19. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18 mit Mitteln zum Einstellen der relativen Winkelposition der beiden Walzen zueinander, die vorzugsweise ein mit einer der Walzen gekoppeltes Schneckenrad umfassen.
    • 20. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19 und/oder zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit
      1. a) wenigstens zwei rotierbaren oder rotierenden, mit Werkzeugen bestückbaren oder bestückten Walzen zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks,
      2. b) wobei jeder Walze wenigstens ein Antrieb zugeordnet ist zum unabhängigen Antreiben der Walzen.
    • 21. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 20, bei der wenigstens ein Antrieb einen Umrichter zum Versorgen des Motors mit elektrischer Energie aufweist.
    • 22. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 21, umfassend wenigstens eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen oder Bestimmen der Drehposition wenigstens einer der Walzen.
    • 23. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 22, die als Profilquerwalzmaschine oder Querkeilwalzmaschine ausgebildet ist und/oder bei der die Walzen im Querschnitt keilförmige oder dreieckförmige Profilwerkzeuge aufweisen, die entlang des Umfangs in ihrer radialen Abmessung in einer Richtung zunehmen und/oder schräg zur Drehachse der zugehörigen Walze verlaufen.
  • 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 einem gemeinsamen Antrieb in einer teilweise geschnittenen Längsansicht,
    FIG 2
    die Walzmaschine gemäß FIG 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht von oben,
    FIG 3
    die Walzmaschine gemäß FIG 1 und FIG 2 in einer Seitenansicht,
    FIG 4
    die beiden Arbeitswalzen einer Walzmaschine im Querschnitt vor Einbringen des Werkstückes,
    FIG 5
    die beiden Arbeitswalzen der Walzmaschine beim Einbringen des Werkstückes,
    FIG 6
    die Arbeitswalzen mit dem bearbeiteten Werkstück im Querschnitt,
    FIG 7
    die beiden Arbeitswalzen beim Auswerfen des Werkstückes und
    FIG 8
    eine mögliche Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit einer Arbeitswalze vom Drehwinkel in einem Diagramm
    FIG 9
    eine weitere mögliche Abhängigkeit der Winkelgeschwindigkeit einer Arbeitswalze vom Drehwinkel in einem Diagramm
    FIG 10
    eine Ausführungsform einer Walzmaschine mit zwei Walzen und unabhängigen Antrieben für die Walzen in einer teilweise geschnitten Längsansicht und
    FIG 11
    die Walzmaschine gemäß FIG 10 in einer Seitenansicht,
    jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den FIG 1 bis 11 mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die in den FIG 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform einer als Querkeilwalze oder Querkeilwalzmaschine ausgebildeten Walzmaschine 1 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 angeordnet, im Beispiel der FIG 1 bis 3 in Richtung der Schwerkraft gesehen übereinander, so dass auch die Arbeitswalzen 2 und 3 übereinander angeordnet sind. Die Arbeitswalzen weisen eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche auf. Der Abstand zwischen den zylindrischen Außenflächen der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 ist mit W bezeichnet.
  • 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. In der dargestellten Ausführungsform 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 zwischen den beiden Walzen parallel zu den Drehachsen verlaufenden, die geometrische Mitte definierenden Mittelachse M axial in den im Wesentlichen gleichen Positionen angeordnet sind. Die Werkzeuge 20 und 21 sowie 30 und 31 nehmen in Umfangsrichtung gesehen 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.
  • Jede Arbeitswalze 2 und 3 ist in einer aus zwei Teilen bestehenden Halteeinrichtung lösbar gehalten und kann aus der Halteeinrichtung 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. Die Halteeinrichtung für die Arbeitswalze 2 ist mit 12 bezeichnet und die Halteeinrichtung für die Arbeitswalze 3 mit 13. Ein in FIG 1 und 2 links angeordnete erste Teil 12A der Halteeinrichtung 12 umfasst eine konische Aufnahme 14 zum Aufnehmen eines sich axial zur Drehachse A nach außen von der Arbeitswalze 2 erstreckende kegelstumpfförmigen Fortsatzes 24 (Wellenstumpf). Der zweite Teil 12B umfasst entsprechend eine Aufnahme 15 zur Aufnahme eines entsprechenden konisch sich von der Arbeitswalze 2 weg verjüngenden und axial zur Drehachse A verlaufenden Fortsatzes 25 der Arbeitswalze 2. Unter der resultierenden Keil- und Klemmwirkung ist die Arbeitswalze 2 fest in den Aufnahmen 14 und 15 der Halteeinrichtung 12 verspannt, wobei die axiale Kraft auf die Aufnahme 15 in Richtung der Drehachse A zur Arbeitswalze 2 hin zur Halterung der Arbeitswalze 2 von einer Feder 16 oder einem sonstigen eine axiale Kraft ausübenden Element erzeugt wird. Die Aufnahmen 14 und 15 sind drehsymmetrisch zur Drehachse A ausgebildet und in nicht näher bezeichneten Drehlagern gelagert.
  • Die Aufnahme 14 setzt sich als Hohlwelle axial zur Drehachse A fort und weist in ihrem von der Arbeitswalze 2 abgewandten Endbereich ein Zahnrad 18 auf, das ebenso wie ein entsprechendes Zahnrad 19, das der zweiten Arbeitswalze 3 zugeordnet ist, mit einem Steuerzahnrad (Ritzel, Antriebszahnrad) 5 in Eingriff steht. Das Zahnrad 18, das zum Antrieb der ersten Arbeitswalze 2 über die Halteeinrichtung 12 dient, greift dabei von oben in das Steuerzahnrad 5 und das Zahnrad 19, das mit der zweiten Arbeitswalze 3 über die Halteeinrichtung 13 gekoppelt ist, greift von unten in das Steuerzahnrad 5.
  • Das Steuerzahnrad 5 ist nun über eine Abtriebswelle 45 mit einem Antriebsmotor 4 gekoppelt. Das Steuerzahnrad 5, die Abtriebswelle 45 und der - nicht dargestellte - Rotor des Antriebsmotors 4 sind dabei um eine gemeinsame Rotationsachse R rotierbar oder rotierend. Der aus dem Antriebsmotor 4, der Abtriebswelle 45 und dem Steuerzahnrad 5 aufgebaute Antrieb für die Zahnräder (Walzenzahnräder) 18 und 19 und damit die synchron mit den Zahnrädern 18 und 19 drehenden Arbeitswalzen 2 und 3 ist somit ein Direktantrieb.
  • Die vom Antriebsmotor 4 geleistete mechanische Leistung entspricht dem Produkt aus Drehmoment und Winkelgeschwindigkeit oder Kreisfrequenz ω, wobei die Kreisfrequenz ω gleich dem Produkt aus 2π und der Drehzahl n ist. Der Antriebsmotor 4 ist vorzugsweise ein Torque-Motor und weist ein hohes Drehmoment auch bei vergleichsweise kleiner Drehzahl n des Antriebsmotors 4 zum Erzeugen der erforderlichen Antriebsleistung für die Antriebswalzen 2 und 3 auf.
  • Das Übertragungsverhältnis von dem Steuerzahnrad 5 auf die Zahnräder 18 und 19 kann somit im Bereich um 1 gewählt werden, insbesondere zwischen etwa 1 : 1 und etwa 1 : 2. Bei einem Übertragungsverhältnis von 2 drehen sich die Antriebswalzen 2 und 3 doppelt so schnell wie das Steuerzahnrad 5 und der Antriebsmotor 4, bei einem Übertragungsverhältnis von 1 : 1 genau so schnell. Typische Drehzahlen der Arbeitswalzen 2 und 3 liegen zwischen etwa 10 Umdrehungen pro Minute (U/min) und etwa 40 U/min, typischerweise bei 15 U/min.
  • Mit einem derart niedrigtourigen oder mit geringer Drehzahl drehender Antriebsmotor 4 kann nun eine sehr dynamische Anpassung oder Steuerung oder Regelung der Drehzahl der Arbeitswalzen 2 und 3 realisiert werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des Antriebsmotors 4 ist ein Permanentmagnet-Motor, bei dem, in der Regel auf dem Rotor, Permanentmagnete (Dauermagnete) angeordnet sind, die einen sich im durch Elektromagnete oder Wicklungen erzeugten Induktionsfeld des Stators drehenden magnetischen Fluss erzeugen, wobei durch Wechselwirkung des magnetischen Flusses der Permanentmagnete und dem Induktionsfeld die Drehung des Rotors auf der Grundlage des Induktionsprinzips oder elektromotorischen Prinzips entsteht. Im Allgemeinen ist ein Torque-Motor ein Synchronmotor, das heißt der Rotor dreht sich synchron mit dem rotierenden magnetischen Fluss. Die Induktionswicklungen des Stators sind in der Regel mit den Phasen eines Drehstromanschlusses verbunden und um 120° zueinander versetzt angeordnet. Vorzugsweise werden Permanentmagnete mit einem möglichst hohen Energieprodukt eingesetzt, beispielsweise Seltenerd-Kobalt-Magnete. Der Stator weist dazu in der Regel einen Eisenkern mit dem Dreiphasenwicklungspaket auf, während der Rotor einen zylindrischen Eisenkern mit den Permanentmagneten aufweist. Ein solcher Torque-Motor kann ein Drehmoment von bis zu 80.000 Nm aufweisen. Das hohe Drehmoment bewirkt auch eine sehr schnelle Drehbeschleunigung. Insbesondere kann der Permanentmagnetmotor oder Torque-Motor die Walzen innerhalb eines Drehwinkels von nur 1°, vorzugsweise sogar nur 0,5°, auf die Nenndrehzahl, beispielsweise 30 U/min beschleunigen. Diese hohe Dynamik oder Drehbeschleunigung des Torque-Motors erlaubt eine sehr dynamische Steuerung der Drehzahl.
  • Die Steuerung oder Regelung der Drehzahl n der zueinander und synchron rotierenden Arbeitswalzen 2 und 3 wird nun gemäß der Erfindung mit einem besonderen Steuerverfahren oder Regelverfahren an den Walzprozess angepasst. Dazu wird die Drehzahl n oder Winkelgeschwindigkeit ω der Arbeitswalzen 2 und 3 an die jeweilige Drehstellung oder Winkelposition ϕ der Arbeitswalzen 2 und 3 angepasst und in Abhängigkeit von dieser Drehposition ϕ gesteuert.
  • Damit kann abhängig vom jeweiligen Prozess, der jeweiligen Walzmaschine und vor allem abhängig vom zu bearbeitenden Werkstück die Umformung durch die Arbeitswalzen 2 und 3 durch Steuern der Drehzahl n oder der Winkelgeschwindigkeit ω = dϕ/dt optimiert werden.
  • Die FIG 4 bis 7 zeigen nun einen möglichen Ablauf eines Walzprozesses mit einer solchen drehpositionsabhängigen Drehzahlsteuerung oder -regelung bei einem Werkstück 10. Eine Positioniereinrichtung für das Werkstück 10 ist mit 60 bezeichnet und umfasst zwei relativ zueinander bewegliche Positionierteile (Leitlineale) 61 und 62.
  • FIG 4 zeigt eine Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 vor dem Einbringen des Werkstückes. Die gleichsinnigen Drehrichtungen der beiden Walzen 2 und 3 um die jeweiligen Drehachsen A und B sind mit entsprechenden Pfeilen gekennzeichnet. In dem Werkzeug 20, das segmentartig um die Außenfläche der Arbeitswalze 2 und um die Drehachse A verläuft, ist eine Aussparung 23 vorgesehen. In der zweiten Arbeitswalze 3 ist ebenfalls im segmentartigen Werkzeug 30 eine weitere Aussparung 33 vorgesehen.
  • Das Werkstück 10 wird nun mittels zweier Leitlineale einer nicht weiter dargestellten Positioniereinrichtung in eine Position zwischen den Arbeitswalzen 2 und 3 beigebracht, in der es von der Aussparung 23 im Werkzeug 20 der ersten Arbeitswalze 2 erfasst wird. Diese Prozessphase mit eingebrachtem Werkzeug 10 in der Ausgangsposition zeigt FIG 5. Am Werkstück 10 bewegen sich die einander zugewandten Oberflächen der Arbeitswalzen 2 und 3 gegensinnig oder entgegengesetzt zueinander.
  • Bei der weiteren Drehung der Arbeitswalzen 2 und 3 zueinander wird nun das Werkstück 10 zwischen die Werkzeuge 20 und 30 gebracht und unter dem Druck der Werkzeuge 20 und 30, die einen geringeren Abstand w zueinander aufweisen als der ursprüngliche Durchmesser des Werkstückes 10 in einen kleineren Durchmesser verbracht. Der nach der Umformung entstandene verkleinerte Durchmesser (Einstich) des Werkstückes 10 an der im Querschnitt gezeigten Stelle entspricht weitgehend dem minimalen Abstand w zwischen den Werkzeugen 20 und 30 der Arbeitswalzen 2 und 3. Eine Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 mit dem dazwischenliegenden gekneteten Werkstück 10 während des eigentlichen Walzprozesses ist in FIG 6 gezeigt.
  • In FIG 7 schließlich ist die Stellung der Arbeitswalzen 2 und 3 veranschaulicht, bei der das Werkstück 10 in die Aussparung 33 des Werkzeugs 30 der zweiten Arbeitswalze 3 hineinfällt und, bei weiterer Drehung der Arbeitswalze 3, aus dem Zwischenraum zwischen Arbeitswalzen 2 und 3 ausgeworfen wird.
  • Man kann also in dem Walzprozess grundsätzlich drei Prozessphasen unterscheiden, nämlich einer ersten Prozessphase zur Vorbereitung des Walzprozesses und Positionierung des Werkstückes in der Ausgangsstellung, also einer Prozessphase, die in den FIG 4 und 5 gezeigt ist, ferner einer zweiten Prozessphase, während der der eigentliche Walzprozess stattfindet und das Werkstück zwischen Werkzeugen der beiden Arbeitswalzen umgeformt wird, entsprechend FIG 6, und schließlich einer dritten Prozessphase, während der das Werkstück wieder aus den Werkzeugen entnommen wird, entsprechend FIG 7.
  • FIG 8 zeigt nun ein Diagramm, in dem die Drehzahl n der Arbeitswalzen 2 und 3 als direktes Maß für die Rotationsgeschwindigkeit in der Maßeinheit Hertz (Hz) = 1/s oder angegeben in Umdrehungen pro Sekunde (oder auch: Umdrehungen pro Minute) über der Drehstellung oder dem Drehwinkel ϕ der Arbeitswalze 2 aufgetragen ist. Es sind neun aufeinanderfolgende Winkelpositionen ϕ1 bis ϕ9 auf der ϕ-Achse eingezeichnet und zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ9 die Drehzahl n als Funktion n (ϕ) des Drehwinkels ϕ aufgetragen. Die sich dadurch ergebende Kurve ist mit K bezeichnet. Diese Kurve K ist wiederum in sieben Teilkurven K1 bis K7 aufgeteilt, wobei die erste Teilkurve K1 zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ2, die zweite Teilkurve K2 zwischen den Winkelpositionen ϕ2 und ϕ3, die dritte Teilkurve K3 zwischen den Winkelpositionen ϕ3 und ϕ4, die vierte Teilkurve K4 zwischen den Winkelpositionen ϕ4 und ϕ5, die fünfte Teilkurve K5 zwischen den Winkelpositionen ϕ5 und ϕ6, die sechste Teilkurve K6 zwischen den Winkelpositionen ϕ6 und ϕ7 und die siebente Teilkurve K7 zwischen den Winkelpositionen ϕ7 und ϕ8 verläuft. Die erste Teilkurve K1 und die zweite Teilkurve K2 zeigen einen möglichen zeitlichen Verlauf der Drehzahl n der Arbeitswalzen 2 und 3 in der zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ3 liegenden ersten Prozessphase zur Vorbereitung und Positionierung des Werkstückes 10. Zwischen den Winkelpositionen ϕ1 und ϕ2 wird in einem recht steilen Anstieg gemäß der Teilkurve K1 die Drehzahl von 0 auf eine erste Drehzahl n1 > 0 erhöht und dann zwischen den Winkelpositionen ϕ2 und ϕ3 im Wesentlichen konstant gehalten, entsprechend der Teilkurve K2. In dem Zeitraum zwischen ϕ2 und ϕ3, entsprechend der Teilkurve K2, wird das Werkstück 10 zwischen den Arbeitswalzen 2 und 3 positioniert und schließlich etwa zum Winkelposition ϕ3 von der Aussparung 23 des Werkzeuges 20 der ersten Arbeitswalze 2 erfasst.
  • Die Winkelposition ϕ3 ist nun die Winkelposition der ersten Drehwalze 2, bei der das Werkstück 10 in der Aussparung 23 fixiert ist und der Walzprozess beginnen kann. Es sei dabei angemerkt, dass die Winkelposition oder Drehstellung der zweiten Arbeitswalze 3 direkt mit der Winkelposition der Arbeitswalze 2 korreliert ist und sich synchron, jedoch gegensinnig mit der Winkelposition der ersten Arbeitswalze ändert, wobei die Drehung der Arbeitswalzen 2 und 3 zueinander gleichsinnig erfolgt. Deshalb genügt es, die Drehposition der ersten Arbeitswalze 2 zu betrachten. Es könnte natürlich genau so die Winkelposition der zweiten Arbeitswalze 3 als Variable oder Parameter genommen werden, von der die Drehzahl n abhängig gemacht wird. Es genügt jedenfalls, an einer der beiden Arbeitswalzen 2 oder 3 eine Positionserfassungseinrichtung vorzusehen zur Bestimmung des Drehwinkels ϕ relativ zu einer Referenz- oder Nullposition ϕ0, die in den FIG 4 bis 7 nach unten gewählt und eingezeichnet ist.
  • Bei Erreichen der Winkelposition ϕ3 und dem Einrasten des Werkstückes 10 in der Aussparung 23 wird nun die Drehzahl n zwischen der Winkelposition ϕ3 und einer darauffolgenden Winkelposition ϕ4 schnell erhöht im Kurvenabschnitt K3 mit einer entsprechend hohen Drehbeschleunigung oder Steigung der Kennlinie K. Zur Winkelposition ϕ4 ist dann eine höhere Drehzahl n2 erreicht, auf der die Drehzahl n während der Teilkurve K4 bis zu einer neuen Winkelposition ϕ6 gehalten wird. Diese Teilkurve K4 zwischen den Winkelpositionen ϕ4 und ϕ6 markiert den eigentlichen Walzprozess. Die FIG 6 zeigt eine Momentaufnahme dieses Walzausschnittes zur Winkelposition ϕ5 der Arbeitswalze 2.
  • Kurz bevor die Aussparung 33 des Werkzeuges 30 der zweiten Arbeitswalze 3 das Werkstück 10 erreicht, wird zu einem vor der zugehörigen Winkelposition ϕ7 der ersten Arbeitswalze 2 liegenden Winkel ϕ6 der ersten Arbeitswalze 2 die Drehzahl n wieder während der Teilkurve K5 herabgesetzt, vorzugsweise wieder mit einer hohen Bremsbeschleunigung und dann mit einer niedrigeren Bremsbeschleunigung, entsprechend einer flacheren Steigung in der Teilkurve K6 zwischen den Winkelpositionen ϕ7 und ϕ8 weiter erniedrigt. Es wird also das Auswerfen des Werkstückes bei einer niedrigeren Drehzahl n und einer niedrigeren Drehbeschleunigung durchgeführt, um das Werkstück schonend auszuwerfen. Das Auswerfen des Werkstückes ist am Ende der Teilkurve K6 bei der Winkelposition ϕ8 der ersten Arbeitswalze 2 beendet und die Drehzahl n wird nun bei der Beendigung des Bearbeitungsprozesses dieses Werkstückes 10 zwischen den Drehwinkeln ϕ8 und ϕ9 entsprechend der Teilkurve K7 wieder auf Drehzahl n = 0 Hz zurückgefahren. Ein Arbeitszyklus oder ein Umformprozess ist somit beendet.
  • Selbstverständlich können auch andere winkelpositionsabhängige Profile der Drehzahl n gefahren werden. So ist es auch möglich, die beiden Arbeitswalzen 2 und 3 während Teilphasen des Prozesses mit zueinander unterschiedlichen Drehzahlen oder sogar unterschiedlicher Drehrichtung zu drehen. Ferner kann abhängig von der Zahl und Anordnung der Werkzeuge auf den Arbeitswalzen das Profil n (ϕ) gesteuert werden.
  • FIG 9 zeigt eine Abhängigkeit n (ϕ), bei der während des Umformprozesses ein komplizierteres Profil gefahren wird. Zunächst wird ausgehend von der Winkelstellung ϕ0 und einer Drehzahl n = n2 abgebremst auf eine Drehzahl n1 bei einer Winkelstellung ϕ1. Diese Drehzahl n1 wird bis zu einer Winkelstellung ϕ2 beibehalten und dann wird wieder auf die Drehzahl n2 bei der Winkelstellung ϕ3 beschleunigt und diese Drehzahl n2 bis zur Winkelstellung ϕ4 aufrechterhalten. Diese Absenkung der Drehzahl n ist beim Einfädeln oder Ergreifen des Werkstückes 10 von Vorteil. Für eine erste Umformphase mit einem ersten Werkzeug wird nun zwischen den Winkelstellungen ϕ4 und ϕ5 von einer Drehzahl n2 auf eine größere Drehzahl n8 beschleunigt und diese Drehzahl n8 bis zu einer Winkelstellung ϕ6 aufrechterhalten. Sodann wird wieder abgebremst von der Drehzahl n8 auf eine Drehzahl n5 zwischen den Winkelstellungen ϕ6 und ϕ7. Die Drehzahl n5 wird zwischen den Winkelstellungen ϕ7 und ϕ8 aufrechterhalten und dann wird zwischen ϕ8 und ϕ9 wieder auf eine Drehzahl n7 beschleunigt, die wieder während einer Plateau- Phase zwischen ϕ9 und ϕ10 aufrechterhalten wird. Diese Plateau-Phase zwischen ϕ9 und ϕ10 mit der Drehzahl n7 entspricht einer weiteren Umformphase mit einem weiteren Werkzeug. Schließlich wird wieder abgebremst von der Drehzahl n7 auf eine Drehzahl n4 zwischen den Winkelstellungen ϕ10 und ϕ11, die Drehzahl n4 bis zur Winkelstellung ϕ12 aufrechterhalten und dann wieder auf eine Drehzahl n6 im Intervall zwischen ϕ12 und ϕ13 beschleunigt. Die Drehzahl n6 wird bis zur Winkelstellung ϕ14 konstant gehalten. Dann wird nochmals auf eine maximale Drehzahl n9 zwischen den Winkelstellungen ϕ14 und ϕ16 beschleunigt und die Drehzahl n9 während einer letzten Umformphase zwischen ϕ16 und ϕ17 beibehalten. Schließlich wird am Ende des Umformprozesses zwischen ϕ17 und ϕ18 abgebremst auf die ursprüngliche Drehzahl n2. Es gilt 0 < n1 < n2 < n3 < n4 < n5 < n6 < n7 < n8 < n9.
  • Wie die Profile gemäß FIG 8 und 9 zeigen, erlaubt die winkelabhängige Drehzahlsteuerung gemäß der Erfindung eine Vielzahl angepasster Walzendrehbewegungen für unterschiedliche Prozesse, Werkzeuge und Werkstücke.
  • FIG 1 und 3 zeigen ferner ein Schneckenrad 9, das mit dem Zahnrad 18 für die Arbeitswalze 2 gekoppelt ist und eine Verstellung oder Einstellung der relativen Winkelposition der Arbeitswalze 2 relativ zur Arbeitswalze 3 ermöglicht. Damit können in Anpassung an unterschiedliche Werkzeuge oder auch zur Korrektur die Winkelpositionen der Arbeitswalzen 2 und 3 relativ zueinander eingestellt werden.
  • Zum Einstellen oder Korrigieren des Zahnspiels oder Zahneingriffes zwischen den Walzenzahnrädern 18 und 19 sowie dem zentralen Steuerzahnrad 5 kann ferner ein nicht dargestellter Verstellantrieb vorgesehen sein, der den Rotationsantrieb mit dem Permanentmagnet-Motor 4 sowie dem Getriebe mit der Abtriebswelle 45 und dem Steuerzahnrad 5 relativ zu den beiden Walzenzahnrädern 18 und 19 bewegen kann. Dadurch kann ein asymmetrischer Eingriff oder Zahnflankenspiel korrigiert werden. Ferner ist es auch möglich, getrennte Antriebe zum Verstellen der Walzen 2 und 3 mit ihren Walzenzahnrädern 18 und 19 vorzusehen, so dass der Zahneingriff der Walzenzahnräder 18 und 19 zum zentralen Steuerzahnrad 5 jeweils unabhängig voneinander eingestellt werden kann.
  • Die Halteeinrichtungen 12 und 13 der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 sind von einer Trägereinrichtung 6 getragen und in dieser gelagert oder verankert. 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. In jedem der Trägerelemente 6A bis 6D ist eine 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 Gegenmutter, vorzugsweise einer hydraulisch betätigten Gegenmutter (9B, 9C in FIG 3), vorgespannt ist. Dabei wird unter die Hydraulikmutter ein geschlitztes Unterlagringsegment gelegt, wenn die Hydraulikmutter im gelösten Zustand ist und dann durch Anlegen des hydraulischen Druckes die Mutter auf das Unterlagsringsegment gepresst. Dadurch kann die Trägereinrichtung, die das Gestell der Walzmaschine bildet, unter eine bestimmte Zugspannung gesetzt werden. Dies führt zu einer Versteifung des Walzengerüstes.
  • FIG 10 und 11 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Querkeilwalzmaschine 1, bei der im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß FIG 1 bis 3 ein erster Antrieb 42 für die erste Arbeitswalze 2 und ein zweiter, vom ersten Antrieb 42 unabhängiger Antrieb 43 für die zweite Arbeitswalze 3. Jeder Antrieb 42 und 43 umfasst einen zugehörigen Permanentmagnet-Motor 44 und 45 und ein - nicht näher dargestelltes - Getriebe, beispielsweise ein, insbesondere dreistufiges, Zahnradgetriebe, zum Übertragen des Drehmoments des Motors auf die zugehörige Arbeitswalze 2 bzw. 3. Das Untersetzungsverhältnis jedes Getriebes kann beispielsweise 1:35 betragen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß FIG 10 und 11 sind die Drehachse C der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors 44 des ersten Antriebs 42 und die Drehachse D der Abtriebswelle des Permanentmagnet-Motors 45 des zweiten Antriebs 43 orthogonal zu den Drehachsen A und B der jeweiligen Arbeitswalzen 2 und 3 gerichtet und die Motoren entsprechend seitlich am Walzengerüst angeordnet.
  • Jeder der Permanentmagnet-Motoren 44 und 45 wird elektronisch, insbesondere über einen Umrichter, angesteuert. Dadurch können die Arbeitswalzen 2 und 3 entweder elektronisch synchron oder auch asynchron angetrieben werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzmaschine
    2,3
    Arbeitswalze
    4
    Antriebsmotor
    5
    Steuerzahnrad
    6
    Trägereinrichtung
    6A bis 6D
    Trägerelement
    6E
    Bodenplatte
    7A bis 7D
    Zuganker
    8A bis 8D
    Führung
    9
    Schneckenrad
    9B, 9C
    Gegenmutter
    10
    Werkstück
    12
    Halteeinrichtung
    12A, 12B
    Teil
    13
    Halteeinrichtung
    13A, 13B
    Teil
    14, 15
    Aufnahme
    16
    Feder
    18, 19
    Zahnrad
    20, 21
    Werkzeug
    23
    Aussparung
    24, 25
    Fortsatz
    30, 31
    Werkzeug
    33
    Aussparung
    42, 43
    Rotationsantrieb
    45
    Abtriebswelle
    46, 47
    Rotationsantriebsgetriebe
    50
    Boden
    60
    Positioniereinrichtung
    61, 62
    Positionierteile
    A, B
    Drehachse
    C, D
    Antriebsachse
    G
    Gravitationskraft
    M
    Mittelachse
    P
    Positionierachse
    R
    Rotationsachse
    w
    Werkzeugabstand
    W
    Walzenabstand

Claims (7)

  1. Walzmaschine mit
    a) wenigstens zwei rotierbaren oder rotierenden, mit Werkzeugen bestückbaren oder bestückten Walzen zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks,
    b) wobei jeder Walze wenigstens ein Antrieb zugeordnet ist zum unabhängigen Antreiben der Walzen,
    c) wobei jeder Antrieb wenigstens einen Permanentmagnet-Motor, insbesondere einen Torque-Motor, umfasst.
  2. Walzmaschine nach Anspruch 1, bei der jeder Permanentmagnet-Motor auf die Nenndrehzahl zum Betrieb der Walze(n) innerhalb eines maximalen Drehwinkelintervalls von höchstens 3° oder von höchstens 2,2° oder höchstens 1° oder sogar höchstens 0,5° beschleunigt oder verzögert.
  3. Walzmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der wenigstens ein oder jeder Permanentmagnet-Motor ein Nenndrehmoment zwischen etwa 5.000 Nm und etwa 80.000 Nm oder zwischen etwa 35.000 Nm und etwa 60.000 Nm aufweist und/oder bei der wenigstens ein oder jeder Permanentmagnet-Motor eine Nenndrehzahl zwischen etwa 20 U/min und 800 U/min oder zwischen etwa 30 U/min und 500 U/min aufweist.
  4. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei der wenigstens ein Antrieb einen Umrichter zum Versorgen des Motors mit elektrischer Energie aufweist.
  5. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, umfassend wenigstens eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen oder Bestimmen der Drehposition wenigstens einer der Walzen.
  6. Walzmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die als Profilquerwalzmaschine oder Querkeilwalzmaschine ausgebildet ist und/oder bei der die Walzen im Querschnitt keilförmige oder dreieckförmige Profilwerkzeuge aufweisen, die entlang des Umfangs in ihrer radialen Abmessung in einer Richtung zunehmen und/oder schräg zur Drehachse der zugehörigen Walze verlaufen.
  7. Walzmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit
    a) wenigstens zwei rotierbaren oder rotierenden, mit Werkzeugen bestückbaren oder bestückten Walzen zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren oder angeordneten Werkstücks,
    b) wobei jeder Walze wenigstens ein Antrieb zugeordnet ist zum unabhängigen Antreiben der Walzen,
    c) wobei die Walzmaschine als Querkeilwalzmaschine ausgebildet ist und aufgrund des drehzahlsteuerbaren und reversierbaren Antriebs auch als Reckwalzmaschine einsetzbar ist.
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