EP2380678B1

EP2380678B1 - Profilwalzmaschine und Verfahren zum Anstellen eines Werkzeugs in der Profilwalzmaschine

Info

Publication number: EP2380678B1
Application number: EP20110003422
Authority: EP
Inventors: Eberhard Roth; Ernst Walter Menn
Original assignee: E W Menn GmbH and Co KG
Current assignee: E W Menn GmbH and Co KG
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: US8984922B2; ES2398936T3; EP2380678A1; US20110259069A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Profilwalzmaschine und ein Verfahren zum Anstellen eines Werkszeugs in der Profilwalzmaschine.

Stand der Technik

Bei Profilwalzmaschinen, insbesondere bei Gewindewalzmaschinen, wird ein Rohling zwischen zwei Werkzeugen bearbeitet und durch das Abrollen des Rohlings auf den jeweiligen profilgebenden Auflageflächen der Werkzeuge die Kontur, beispielsweise ein Gewinde, auf dem Rohling erzeugt. Bei diesem Prozess entsteht nicht unerheblicher Druck zwischen den Werkzeugen und dem Rohling. Dabei kann es passieren, dass der Rohling zwischen den Werkzeugen stecken bleibt und nur alleine durch die Hin- und Herbewegung der Walzwerkzeuge innerhalb der Vorrichtung nicht mehr befreit werden kann. Der Klemmdruck ist so groß, dass auch der Maschinenantrieb einen Schlitten mit dem Werkzeug zum Öffnen nicht mehr bewegen kann und/oder bei der hierbei auftretenden Biegung die Werkzeuge beschädigt. Um den Rohling dann aus dem Werkzeug zu befreien, muss in der Regel eine große Hebelkraft aufgebracht werden oder das Werkzeug oder auch andere Komponenten innerhalb der Anlage demontiert werden. Dies ist sehr zeitaufwändig und kann zu Schäden an der Maschine führen. Zudem müssen nach der Demontage der Werkzeuge diese anschließend wieder neu montiert und justiert werden.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Profilwalzmaschine und ein Verfahren zum Anstellen eines Werkzeugs in der Profilwalzmaschine zu schaffen, die ein schnelles und leichtes Öffnen, sowie eine schnelle Neupositionierung des Walz- Werkzeuges in seine Ausgangslage ermöglichen. Die Wirtschaftlichkeit und die Sicherheit der Anlage soll zudem verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Profilwalzmaschine mit einer Vorrichtung zum Anstellen eines Werkzeugs in der Profilwalzmaschine, mit einem Grundkörper, der mit wenigstens einer ersten Aufnahmebohrung ausgebildet ist, und wenigstens eine Stellspindel mit einem Werkzeuganschlag, die positionsveränderbar in der ersten Aufnahmebohrung des Grundkörpers gelagert ist. Eine Zugstange ist positionsveränderbar angeordnet, zum Anstellen des ersten Werkzeugs gegen den Werkzeuganschlag mit einer Zugkraft. Die erste Aufnahmebohrung ist zu einem zylindrischen Aufnahmeraum lokal erweitert. In diesem zylindrischen Aufnahmeraum ist ein Kolben in axialer Richtung positionsveränderbar gelagert. Der Kolben bildet mit dem zylindrischen Aufnahmeraum eine Kolben- Zylindereinheit. In dem Grundkörper ist ein Druckanschluss vorgesehen, zum Einleiten eines Druckmediums mit einem ersten Druck in den zylindrischen Aufnahmeraum zwischen dem Grundkörper und einer von dem ersten Werkzeug abgewandten kopfseitigen Fläche des Kolbens. Alternativ ist anstelle des Druckanschlusses ein Vakuumanschluss in dem Grundkörper angeordnet, zum Einleiten eines Vakuums in den Aufnahmeraum zwischen einer dem Werkzeug zugewandten Stirnseite des Kolbens und dem Grundkörper.
Damit wird eine Profilwalzmaschine mit einer Vorrichtung geschaffen, mit der zumindest das Werkzeug über den positionsveränderbaren Kolben schnell und leicht geöffnet, und nach Entnahme des Rohlings aus der Vorrichtung das Werkzeug mit diesem Kolben und der damit verbundenen Stellspindel in seine Ausgangslage zurückpositioniert werden kann, ohne aufwändige Justier- bzw. Kalibrierarbeiten oder Austauscharbeiten an der Vorrichtung vornehmen zu müssen. Beispielsweise bei einer Havarie oder bei Wartungsarbeiten an der Vorrichtung werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren erhebliche Zeiten eingespart. Das leichte Öffnen des Werkzeugs mit dem positionsveränderbaren Kolben gewährleistet eine schonende Methode zum Lösen der Vorrichtung ohne zusätzliche Hebelvorrichtungen oder Schlagbeanspruchungen, die im ungünstigen Fall zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Werkzeugs bzw. der Vorrichtung führen können. Die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit der Anlage gegenüber dem Stand der Technik sind wesentlich verbessert.
Die konstruktive Alternative des Vakuumanschlusses anstelle des Druckanschlusses in dem Grundkörper stellt eine alternative Möglichkeit der Kraftbeaufschlagung auf den Kolben bereit, die beispielsweise bei Ausfall der Druckmittel zur Positionsveränderung des Kolbens eingesetzt werden kann.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellspindel in einer dritten Aufnahmebohrung in dem Kolben in axialer Richtung des Kolbens positionsveränderbar gelagert ist. Die Stellspindel dient als Anschlag für das erste Werkzeug und ist durch diese Anordnung in ihrer Position einfach und schnell veränderbar.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die Stellspindel und der Kolben über ein Gewinde miteinander verbunden sind. Die Stellspindel lässt sich auf diese Weise sehr leicht verstellen und als Werkzeuganschlag für das Werkzeug in eine entsprechende Anschlagsposition genau justieren bzw. positionieren.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Profilwalzmaschine ist vorgesehen, dass eine Steuereinheit angeordnet ist, zum Einstellen des ersten Drucks für das Druckmedium oder zum Einstellen des Vakuums in dem Aufnahmeraum, jeweils in Abhängigkeit des Werkstoffs und von den Abmaßen eines zu walzenden Rohteils. Hierdurch wird die Möglichkeit einer schnellen und flexiblen Anpassung der Anpressdrücke des Werkzeugs gegen ein Rohteil geschaffen. Die Anstellkraft des Werkzeugs ist mit der Steuerung einfach und genau, sowie schnell und flexibel anpassbar. Die Vorrichtung ist hinsichtlich der notwendigen Anstell- bzw. Anpresskräfte auf viele unterschiedliche Werkstoffe wie Edelstähle, Normalstähle, hochfeste Stähle, Nichteisenmetalle oder Kunststoffe mit unterschiedlichen Abmaßen einstellbar. Aufwendige Umbauarbeiten entfallen wodurch die Rüstzeiten wesentlich gesenkt werden.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Steuereinheit zum Ansteuern des Kraftmittels und damit zum Einstellen des Betrages der Zugkraft auf die Zugstange in Abhängigkeit des ersten Drucks oder des Vakuums in dem Aufnahmeraum ausgebildet ist. Damit wird eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zum Anstellen oder Öffnen der Vorrichtung geschaffen, wobei die Kräfte auf den Kolben und auf die Zugstange in Abhängigkeit der Werkstoffeigenschaften des zu verarbeitenden Rohteils und den Rohteil-Abmaßen sehr genau aufeinander abgestimmt werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben in an seiner dem Werkzeug zugewandten Stirnseite mit einem ersten Nabenansatz ausgebildet ist, der in der ersten Aufnahmebohrung im Grundkörper gelagert ist, und/oder der Kolben auf seiner von dem Werkzeug abweisenden Stirnseite mit einem zweiten Nabenansatz ausgebildet, der ebenso in einem anderen Teilbereich der ersten Aufnahmebohrung in dem Grundkörper gelagert ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird eine zusätzliche Führung und stabile Lagerung für den Kolben geschaffen, die besonders bei sehr hohen Druckkräften oder langen Hüben vorteilhaft ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Profilwalzmaschine als Gewindewalzmaschine ausgebildet ist
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Profilwalzmaschine beschreibt die folgenden Schritte:

Positionieren des Kolbens und der damit verbundenen Stellspindel mit einem Werkzeuganschlag durch Verschieben des Kolbens in dem zylindrischen Aufnahmeraum durch Einleiten eines Druckmediums in den Aufnahmeraum mit einem ersten Druck, der auf der dem Werkzeug abgewandten Stirnseite des Kolbens eine Druckkraft erzeugt, wodurch der Kolben gegen einen ersten Anschlag des Gehäuses verschoben wird, oder durch eine auf den Kolben wirkende Ansaugkraft, die durch das Einleiten eines Vakuums in den Aufnahmeraum zwischen einer dem Werkzeug zugewandten Stirnseite des Kolbens und dem Grundkörper erzeugt wird, und
Heranziehen des Werkzeugs gegen den Werkzeuganschlag mit Hilfe der Zugstange mit einer Zugkraft, die von dem Kraftmittel erzeugt wird, wobei die Zugkraft dabei kleiner als die erste Druckkraft oder kleiner als die Ansaugkraft ist, und diesen entgegenwirkt.

In einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Werkzeuganschlag durch axiales Verschieben der Stellspindel innerhalb der dritten Aufnahmebohrung des Kolbens positioniert und justiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die axiale Verstellung der Stellspindel über ein Gewinde innerhalb der dritten Aufnahmebohrung erfolgt. Dieser Verfahrenschritt ermöglicht eine Feinjustierung bzw. Feinpositionierung des Werkzeuganschlags gegenüber der zuvor erfolgten Vorpositionierung des Werkzeuganschlags mit Hilfe des Kolbens.
Vorzugsweise sieht das Verfahren vor, dass mit der Steuereinheit der erste Druck des Druckmediums oder die Ansaugkraft durch das Vakuum in dem Aufnahmeraum und die Zugkraft auf die Zugspindel jeweils auf einen Vorgabewert eingestellt werden, wobei die Vorgabewerte jeweils in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Abmaße eines zu verformenden Rohteils geeignet vorgegeben werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass die Profilwalzmaschine als Gewindewalzmaschine ausbildbar ist, und an das Rohteil ein Gewinde oder Profil gewalzt wird.
Das Verfahren sieht weiterhin vor, dass zum Lösen bzw. Öffnen des Werkzeugs die erste Druckkraft des Druckmediums bzw. das Vakuum reduziert oder gegen Null gefahren wird, und die von dem Kraftmittel erzeugte, und auf die Zugstange wirkende Zugkraft größer als die durch den ersten Druck erzeugte erste Druckkraft bzw. die Ansaugkraft auf den Kolben wird. Nach Kraftbeaufschlagung mit der Zugkraft bewegen sich die Zugstange mit dem Werkzeug, und die Stellspindel mit dem Kolben gemeinsam in eine von dem Werkzeug abweisende Richtung.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden.

Beschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 detailliert beschrieben.
Es zeigen:

Figur 1: die Vorrichtung in einer gegenüber einem Rohteil geschlossenen Anstellposition während des Profilwalzens;
Figur 2: die Vorrichtung in einer gegenüber dem Rohteil geöffneten Position nach dem Profilwalzen;
Figur 3: die Vorrichtung in einer Seitenansicht;
Figur 4: eine alternative Ausführung eines Kolbens innerhalb der Vorrichtung, wobei die Vorrichtung in einer gegenüber dem Rohteil geschlossenen Anstellposition dargestellt ist.
Figuren 5a - 5e: die Funktionsweise der Vorrichtung.

Die Figur 1 beschreibt eine Vorrichtung 100 zum Anstellen eines Werkzeugs 21 in einer Profilwalzmaschine. Ein Grundkörper 10 ist mit wenigstens einer ersten Aufnahmebohrung 17 ausgebildet. In dieser ersten Aufnahmebohrung 17 ist eine Stellspindel 30 mit einem Werkzeuganschlag 23 angeordnet, wobei die Stellspindel 30 mit einer zweiten Teillänge 38 axial verschiebbar in der ersten Aufnahmebohrung 17 des Grundkörpers 10 gelagert ist. Eine Zugstange 25 ist positionsveränderbar angeordnet ist, zum Anstellen des Werkzeugs 21 gegen den Werkzeuganschlag 23 mit einer Zugkraft F2. Das Werkzeug 21 stützt sich in dieser Anschlagposition bzw. Arbeitsposition mit einer ersten Druckfläche 24 gegen den Werkzeuganschlag 23 der Stellspindel 30 ab. Bevorzugt kann die Zugstange 25 in einer zweiten Aufnahmebohrung 28 in dem Grundkörper 10 angeordnet sein. Die zweite Aufnahmebohrung 28 kann dabei gleichzeitig zur Führung der Zugstange 25 dienen.
Die Zugstange 25 ist mit dem Werkzeug 21 über ein erstes Verbindungselement 26 verbunden. Bei dem ersten Verbindungselement 26 kann es sich beispielsweise, so wie in der Figur dargestellt, um einen Nutenstein handeln, der in einer Führungsnut 27 gelagert ist. In dieser Ausführung ist das Werkzeug 21 leicht als Wechselteil an der Zugstange 25 montierbar. Der Nutenstein wird hierzu einfach in die Führungsnut eingeschoben. Alternativ kann aber auch eine einfache Schraubverbindung oder eine Bolzenverbindung zwischen dem Werkzeug 21 und der Zugstange 25 gewählt werden, oder die Zugstange 25 direkt mittels einer Schweißverbindung mit dem Werkzeug 21 verbunden sein.
Die auf die Zugstange 25 in eine von dem Werkzeug 21 abweisende Richtung wirkende Zugkraft F2 wird von einem Kraftmittel 50 erzeugt. Das Kraftmittel 50 ist bevorzugt mit dem Grundkörper 10 verbunden, kann aber auch an dem Grundgestell der Profilwalzmaschine oder beispielsweise an einem separaten Befestigungsrahmen angebracht sein. Das Kraftmittel 50 ist üblicherweise als Kolben-Zylindereinheit ausgebildet, die mit Luft, Öl oder Hydraulikflüssigkeit betrieben wird, kann aber alternativ auch als Federelement, z.B. in Form einer Druckfeder oder als ein Gummielement ausgebildet sein.
In einer weiteren konstruktiven Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Zugstange 25 zunächst mit einem Werkzeugträger 20 als Adapterteil zwischen der Zugstange 25 und dem Werkzeug 21 zu verbinden, und das Werkzeug 21 als lösbares bzw. auswechselbares Anbauteil mittels beispielsweise einer Schraubenverbindung an dem Werkzeugträger 20 zu befestigen. Damit kann die Vorrichtung leicht an unterschiedliche Aufgaben und Belastungen des Profilwalzprozesses angepasst werden, indem z.B. verstärkte Werkzeugträger 20 oder unterschiedliche Werkzeuge 21 als Wechselteile in die Vorrichtung eingesetzt werden.
Die erste Aufnahmebohrung 17 ist in einem Bereich lokal erweitert und bildet dort einen zylindrischen Aufnahmeraum 12. In dem zylindrisch erweiterten Aufnahmeraum 12 ist ein Kolben 40 in axialer Richtung positionsveränderbar gelagert. Der zylindrische Aufnahmeraum 12 und der Kolben 40 sind als eine Kolben-Zylindereinheit ausgebildet. Die erste Aufnahmebohrung 17 und der zylindrisch erweiterte Aufnahmeraum 12 können direkt in dem Grundkörper 10 angeordnet sein, oder alternativ so wie in einer Teilansicht der Figur 1 dargestellt, zumindest teilweise in einem separaten Gehäuse 60 angeordnet sein, das mit einem zweiten Verbindungselement 63, z.B. einer Passschraube, als Wechselteil an dem Grundkörper 10 befestigt ist. Diese Alternative verbessert die Wartungsfreundlichkeit durch die Möglichkeit eines schnelleren Austauschs nur des Wechselteils.
Zwischen dem Kolben 40 und dem zylindrischen Aufnahmeraum 12 ist zumindest eine erste Dichtung 13 angeordnet. Zwischen dem Kolben 40 und der Stellspindel 30 ist wenigstens eine zweite Dichtung 14, und zwischen der Stellspindel 30 und dem Grundkörper 10 wenigstens eine dritte Dichtung 15 angeordnet, um den Austritt eines in den Aufnahmeraum 12 eingeleiteten Druckmediums M oder eines Vakuums zu verhindern. Das Druckmedium M kann üblicherweise in Form von Luft, Öl oder als Hydraulikflüssigkeit ausgebildet sein.
Durch einen Anschluss 46 in dem Grundkörper 10 wird das Druckmedium M mit einem ersten Druck p1 in den zylindrischen Aufnahmeraum 12 eingeleitet, zum Aufbringen einer ersten Druckkraft F1 auf eine von dem ersten Werkzeug 21 abgewandte Stirnseite 42 des Kolbens 40. Der in dem Aufnahmeraum 12 axial verschiebbar gelagerte Kolben 40 beschreibt bei einer Kraftbeaufschlagung mit der ersten Druckkraft F1 einen Hub L, der durch einen Anschlag 11 in dem zylindrischen Aufnahmeraum 12 begrenzt wird. Der Anschlag kann so wie dargestellt, einstückig mit dem Grundkörper 10 verbunden sein, oder als Anbauteil, beispielsweise in Form einer Einsteck- oder Einschraubhülse oder eines Sicherungsrings ausgebildet sein. Diese Ausführung ermöglicht es, Einsteck- bzw. Einschraubhülsen mit unterschiedlichen Längen als Wechselteil in den Grundkörper 10 einzusetzen, und den Anschlag für den Kolben 40 beispielsweise durch verdrehen der Einsteckhülsen in deren Aufnahmebohrung zu verändern. Der maximale Hub des Kolbens 40 wird dadurch begrenzt, dass eine dem Werkzeug 21 zugewandte Stirnseite 43 des Kolbens 40 gegen den Anschlag 11 anschlägt.
Konstruktiv kann auch vorgesehen sein, dass ein Vakuumanschluss 47 in dem Gehäuse 10 angeordnet ist, durch den ein Vakuum 48 in den Aufnahmeraum 12 in einen Bereich zwischen dem Anschlag 11 und der dem Werkzeug zugewandten Stirnseite 43 erzeugt wird, und der Kolben 40 mit einer Ansaugkraft F4 gegen den Anschlag 11 gezogen wird.
Die Stellspindel 30 ist mit einer ersten Teillänge 37 in einer dritten Aufnahmebohrung 41 in dem Kolben 40 in axialer Richtung zum Kolben 40 positionsveränderbar gelagert. Die dritte Aufnahmebohrung 41 in dem Kolben 40 ist zur Aufnahme der ersten Teillänge 37 der Stellspindel 30 bevorzugt als Gewindebohrung ausgebildet, wobei die erste Teillänge 37 mit einem der Gewindebohrung entsprechenden Außengewinde ausgebildet ist. Üblicherweise wird für die erste Teillänge 37 und die dritte Aufnahmebohrung 41 ein Feingewinde oder ein Trapezgewinde gewählt, um eine präzise Anstellung und Feinjustierung der Stellspindel 30 zu ermöglichen.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich, ist eine Steuereinheit 70 angeordnet, zum Einstellen des ersten Drucks p1 oder des Vakuums 48 in dem Aufnahmeraum 12 und zum Einstellen der Zugkraft F2 auf die Zugstange 25, in Abhängigkeit des Werkstoffs und der äußeren Abmaße eines in der Profilwalzmaschine zu walzenden Rohteils 5. Damit werden die Drücke p1, p2 und p3 bzw. das Vakuum 48 und die davon erzeugten Zug- und/oder Druckkräfte F1, F2, F3 bzw. die Ansaugkraft F4 für den Kolben 40 und die Zugstange 25 genau aufeinander abgestimmt. Eine genaue Beschreibung der Verfahrensabläufe ist in den Figuren 5a bis 5e als Ablauffolge dargestellt.
Die Figur 2 zeigt die Vorrichtung 100 in einer gegenüber dem Rohteil 5 geöffneten Position nach dem Profilwalzen. Das Werkzeug 21 ist mit einem Spalt X gegenüber einem Grundwerkzeug 22, auch Matrize genannt, angeordnet. In dieser dargestellten Anstellposition ist das Rohteil 5 zwischen dem Werkzeug 21 und der Matrize 22 frei beweglich angeordnet. Der erste Druck p1 bzw. das Vakuum 48 in dem Aufnahmeraum 12 ist gegen Null gefahren. Die Zugstange 25 ist mit einem Hub, welcher dem Spalt X entspricht, über das Kraftmittel 50 in eine von dem Werkzeug 21 abweisende Richtung verschoben. Das Werkzeug 21 ist gegen den zweiten Anschlag 23 der Stellspindel 30 angestellt. In dem zylindrischen Aufnahmeraum 12 ist der Kolben 40 in eine von dem Werkzeug 21 abweisende Richtung gegen einen dritten Anschlag 18 des Grundkörpers 10 angeschlagen.
Die Figur 3 beschreibt die Vorrichtung 100 als Seitenansicht. Zwischen dem Werkzeug 21 und dem Grundkörper 10 ist ein Gleitelement 62 angeordnet, zum Unterstützen und Führen des Werkzeugs 21 und/oder dem Werkzeugträger 20 bei der Verschiebebewegung während des Anstellens des Werkzeugs 21 gegen das Rohteil 5. Bei dem Gleitelement 62 kann es sich, so wie dargestellt, um einen Zylinder oder eine Kugel handeln. Alternativ ist ein flächenförmiges Gleitelement 62 in Form eines Gleitsteins denkbar.
Die Figur 4 zeigt eine alternative Ausführung der Vorrichtung 100 in einer gegenüber dem Rohteil 5 geschlossenen Anstellposition (wie auch in Figur 1 dargestellt). Bei dieser dargestellten Ausführung ist der Kolben 40 in Richtung des Werkzeugs 21 weisend stirnseitig mit einem ersten Nabenansatz 44 ausgebildet, der in der ersten Aufnahmebohrung 17 in dem Grundkörper 10 gelagert und geführt ist. Der Kolben 40 zeigt weiterhin auf der von dem Werkzeug 21 abweisenden Stirnseite 42 einen zweiten Nabenansatz 45, der ebenfalls in der ersten Aufnahmebohrung 17 in dem Grundkörper 10 gelagert ist. Je nach Konstruktion kann es von Vorteil sein, dass die Nabenansätze 44,45 unterschiedliche Durchmesser aufweisen und die erste Aufnahmebohrung 17 daran angepasst ist. Um ein Austreten des Druckmediums M bzw. des Vakuums 48 aus dem Aufnahmeraum 12 zu verhindern, sind Dichtungen 13, 15 zwischen dem Kolben 40 und dem Aufnahmeraum 12 und zwischen dem zweiten Nabenansatz 45 und der ersten Aufnahmebohrung 17 angeordnet.
Die Funktionsweise der Vorrichtung 100 wird anhand der Figuren 5a bis 5e wie folgt beschrieben:

Figur 5a beschreibt die Vorrichtung 100 in einer Nullstellung, zum Einstellen der Spindel 30. Das Kraftmittel 50 erzeugt einen dritten Druck p3 auf die Zugstange 25, wodurch die Zugstange 25 mit einer zweiten Druckkraft F3 gegen das Werkzeug 21 wirkt und dieses in die Richtung der Matrize 22 drückt. In dem Aufnahmeraum 12 wird mit dem eingeleiteten Druckmittel M ein erster Druck p1 aufgebracht, wodurch der Kolben 40 mit einer ersten Druckkraft F1 stirnseitig beaufschlagt wird und gegen den Anschlag 11 anschlägt. Alternativ kann der Kolben 40 auch durch das Vakuum 48 in dem Aufnahmeraum 12 mit der Ansaugkraft F4 gegen den Anschlag 11 verschoben werden. Mit der axialen Verschiebung des Kolbens 40 und der damit verbundenen Verschiebung der Stellspindel 30 wird gleichzeitig die Anschlagposition bzw. der Verschiebeweg s für das Werkzeug 21 zumindest grob festgelegt.
Figur 5b beschreibt die Vorrichtung in einer Arbeitsstellung mit einem Spalt X zwischen dem Werkzeug 21 und der Matrize 22 als Durchlass für das zu verformende Rohteil 5. In dieser Arbeitsstellung wird über die Steuereinheit 70 der Druck p1 des Druckmediums M oder das Vakuum 48 in Abhängigkeit der Zugkraft F2 auf die Zugstange 25 derart eingestellt, dass in dem Aufnahmeraum 12 eine erste Druckkraft F1, oder im Fall des Vakuums 48 eine Ansaugkraft F4 auf den Kolben 40 aufgebracht wird, die größer ist als die Zugkraft F2 der Zugstange 25. Damit wird gewährleistet, dass der Kolben 40 in einer Endposition gegen den Anschlag 11 in dem Gehäuse 10, und das Werkzeug 21 in einer Arbeitsposition gegen den Werkzeuganschlag 23 der Stellspindel 30 anschlägt.
Figur 5c ist unverändert gegenüber der Figur 5b, jedoch ist hier ergänzend das Rohteil 5 beschrieben, das zum Verformen in den Spalt X zwischen dem Werkzeug 21 und der Matrize 22 hindurch gezogen wird.
Figur 5d beschreibt die Stellung der Vorrichtung 100 beispielsweise bei einer Havarie, wenn sich das Rohteil während des Profilwalzens zwischen dem Werkzeug und der Matrize bereits ungleich verformt hat und die Vorrichtung 100 dadurch verklemmt, und eine sichere Produktion nicht weiter gewährleistet ist. Die Druck- bzw. Kraftverhältnisse, sowie die Anschlagposition des Werkzeugs 21 und des Kolbens 40 entsprechen denen, wie zu den Figuren 5b und 5c beschrieben.

Die Figur 5e beschreibt das Lösen bzw. Öffnen der Vorrichtung 100. Hierzu werden die Druck- bzw. Kraftverhältnisse, die auf den Kolben 40 und auf die Zugstange 25 wirken, geändert. Der erste Druck p1 des Druckmediums M bzw. das Vakuum 48 wird auf einen Wert gegen Null reduziert. Die von dem Kraftmittel 50 erzeugte Zugkraft F2 wirkt auf die Zugstange 25 in eine von dem Werkzeug 21 abweisende Richtung, wodurch das Werkzeug 21 mit dieser Zugkraft F2 gegen den Werkzeuganschlag 23 der Stellspindel 30 anschlägt, und sich das Werkzeug 21 mit der Zugstange 25, und die Stellspindel 30 mit dem Kolben 40 gemeinsam in die von dem Werkzeug 21 abweisende Richtung bewegen, bis der Kolben 40 gegen den dritten Anschlag 18 in dem Aufnahmeraum 12 anschlägt. Der Spalt X ist nun maximal, so dass der Rohling 5 entnommen werden kann.
Die durch die Bezugszeichen repräsentierten technischen Merkmale sind in allen Figuren gleichbedeutend und in der nachfolgenden Bezugszeichenübersicht erklärt.

Bezugszeichenübersicht

5: Rohteil
10: Grundkörper
11: erster Anschlag
12: Aufnahmeraum
13: erste Dichtung
14: zweite Dichtung
15: dritte Dichtung
17: erste Aufnahmebohrung
18: dritter Anschlag
20: Werkzeugträger
21: Werkzeug
22: Matrize (= Gegenwerkzeug)
23: Werkzeuganschlag
24: Druckfläche
25: Zugstange
26: erstes Verbindungselement
27: Führungsnut
28: zweite Aufnahmebohrung
30: Stellspindel
37: erste Teillänge
38: zweite Teillänge
40: Kolben
41: dritte Aufnahmebohrung
42: Stirnseite
43: Stirnseite
44: erster Nabenansatz
45: zweiter Nabenansatz
46: Druckanschluss
47: Vakuumanschluss
48: Vakuum
50: Kraftmittel
60: Gehäuse
62: Gleitelement
63: zweites Verbindungselement
70: Steuereinheit
100: Vorrichtung

s: Verschiebeweg
X: Spalt
F1: erste Druckkraft (Stellspindel)
F2: Zugkraft
F3: zweite Druckkraft (Zugstange)
F4: Ansaugkraft
p1: erster Druck
p2: zweiter Druck
p3: dritter Druck
M: Druckmedium

Claims

Profilwalzmaschine mit einer Vorrichtung (100) zum Anstellen eines Werkzeugs (21) in der Profilwalzmaschine, wobei die Vorrichtung aufweist:
einen Grundkörper (10) mit wenigstens einer ersten Aufnahmebohrung (17),

wenigstens eine Stellspindel (30) mit einem Werkzeuganschlag (23), wobei die Stellspindel positionsveränderbar in der ersten Aufnahmebohrung (17) des Grundkörpers (10) gelagert ist,

eine Zugstange (25), die positionsveränderbar angeordnet ist, zum Anstellen des Werkzeugs (21) gegen den Werkzeuganschlag (23) mit einer Zugkraft (F2),

ein Kraftmittel (50), zum Aufbringen der Zugkraft (F2),
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Aufnahmebohrung (17) lokal erweitert ist zu einem zylindrischen Aufnahmeraum (12),
ein Kolben (40) in dem Aufnahmeraum (12) in axialer Richtung positionsveränderbar gelagert ist, und der Kolben (40) mit dem Aufnahmeraum (12) eine Kolben-Zylindereinheit bildet,
die Stellspindel (30) mit dem Kolben (40) verbunden ist;
ein Druckanschluss (46) in dem Grundkörper (10) vorgesehen ist, zum Einleiten eines Druckmediums (M) mit einem ersten Druck (p1) in den Aufnahmeraum (12) zwischen den Grundkörper (10) und eine von dem ersten Werkzeug (21) abgewandten Stirnseite (42) des Kolbens (40),
oder
anstelle des Druckanschlusses (46) ein Vakuumanschluss (47) in dem Grundkörper (10) angeordnet ist, zum Einleiten eines Vakuums (48) in den Aufnahmeraum (12) zwischen einer dem Werkzeug (21) zugewandten Stirnseite (43) des Kolbens (40) und dem Grundkörper (10).
Profilwalzmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellspindel (30) in einer dritten Aufnahmebohrung (41) in dem Kolben (40) in axialer Richtung des Kolbens (40) positionsveränderbar gelagert ist.
Profilwalzmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stellspindel (30) und der Kolben (40) über ein Gewinde miteinander verbunden sind.
Profilwalzmaschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Steuereinheit (70) angeordnet ist, zum Einstellen des ersten Drucks (p1) für das Druckmedium (M) oder zum Einstellen des Vakuums (48) in dem Aufnahmeraum (12), jeweils in Abhängigkeit des Werkstoffs und den Abmaßen eines zu walzenden Rohteils (5).
Profilwalzmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinheit (70) ausgebildet ist, zum Ansteuern des Kraftmittels (50) zum Einstellen des Betrages der Zugkraft (F2) auf die Zugstange (25) in Abhängigkeit des ersten Drucks (p1) oder des Vakuums (48) in dem Aufnahmeraum (12).
Profilwalzmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kolben (40) an seiner dem Werkzeug (21) zugewandten Stirnseite (43) mit einem ersten Nabenansatz (44) ausgebildet ist, der in der ersten Aufnahmebohrung (17) verschiebbar gelagert ist, und/oder der Kolben (40) auf seiner von dem Werkzeug (21) abgewandten Stirnseite (42) mit einem zweiten Nabenansatz (45) ausgebildet ist, der ebenfalls in der ersten Aufnahmebohrung (17) in dem Grundkörper (10) verschiebbar gelagert ist.
Profilwalz maschine nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Profilwalzmaschine als Gewindewalzmaschine ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Profilwalzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die folgenden Schritte:
- Positionieren des Kolbens (40) und der damit verbundenen Stellspindel (30) mit einem Werkzeuganschlag (23) durch Verschieben des Kolbens (40) in dem zylindrischen Aufnahmeraum (12) durch Einleiten eines Druckmediums (M) in den Aufnahmeraum (12) mit einem ersten Druck (p1), der auf der dem Werkzeug abgewandten Stirnseite des Kolbens (40) eine Druckkraft (F1) erzeugt, wodurch der Kolben (40) gegen einen ersten Anschlag (11) des Gehäuses (10) verschoben wird, oder durch eine auf den Kolben (40) wirkende Ansaugkraft (F4), die durch das Einleiten eines Vakuums (48) in den Aufnahmeraum (12) zwischen einer dem Werkzeug (21) zugewandten Stirnseite (43) des Kolbens (40) und dem Grundkörper (10) erzeugt wird, und

- Heranziehen des Werkzeugs (21) gegen den Werkzeuganschlag (23) mit Hilfe der Zugstange (25) mit einer Zugkraft (F2), wobei die Zugkraft (F2) dabei kleiner als die erste Druckkraft (F1) oder kleiner als die Ansaugkraft (F4) ist, und diesen entgegenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Werkzeuganschlag (23) durch axiales Verstellen der Stellspindel (30) innerhalb der dritten Aufnahmebohrung (41) des Kolbens (40) positioniert und justiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die axiale Verstellung der Stellspindel (30) über ein Gewinde innerhalb der dritten Aufnahmebohrung (41) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
gekennzeichnet dadurch,
dass über die Steuereinheit (70) der erste Druck (p1) des Druckmediums (M) oder die Ansaugkraft (F4) durch das Vakuum (48) in dem Aufnahmeraum (12) und die Zugkraft (F2) auf die Zugspindel (25) jeweils auf einen Vorgabewert eingestellt werden, wobei die Vorgabewerte jeweils in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Abmaße eines zu verformenden Rohteils (5) geeignet vorgegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
gekennzeichnet dadurch,
dass die Profilwalzmaschine als Gewindewalzmaschine ausgebildet ist, und an das Rohteil (5) ein Gewinde gewalzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Lösen oder Öffnen des Werkzeugs (21) der erste Druck (p1) des Druckmediums (M) oder das Vakuum (48) in dem Aufnahmeraum (12) reduziert oder gegen Null gefahren wird, und
die von dem Kraftmittel (50) erzeugte und auf die Zugstange (25) wirkende Zugkraft (F2) größer als die durch den ersten Druck (p1) erzeugte erste Druckkraft (F1) oder größer als die Ansaugkraft (F4) auf den Kolben (40) wird, und
sich nach Kraftbeaufschlagung mit der Zugkraft (F2) das Werkzeug (21) mit der Zugstange (25), und der Kolben (40) mit der Stellspindel (30) gemeinsam in eine von dem Werkzeug (21) abweisende Richtung bewegen.