EP3110577B1

EP3110577B1 - Ringwalzvorrichtung

Info

Publication number: EP3110577B1
Application number: EP14706598.1A
Authority: EP
Inventors: Andreas MARITZ; Wolfgang Müller; Pascal Stemmelin; Thomas Christoffel
Original assignee: Hatebur Umformmaschinen AG
Current assignee: Hatebur Umformmaschinen AG
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: US20170008066A1; KR101905287B1; WO2015127964A1; ES2667421T3; EA201600611A1; JP6373412B2; UA114688C2; JP2017506162A; ES2667421T5; CN105980083A; KR20160125408A; EP3110577A1; EA031166B1; US10413963B2; EP3110577B2; CN105980083B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ringwalzvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Eine bekannte Variante zum Herstellen von Ringen, beispielsweise für Kugellager, besteht darin, zunächst einen Ringrohling zu Schmieden, der dann durch Ringwalzen weiterverarbeitet wird. Zum Ringwalzen wird der Ringrohling um einen Dorn herum gelagert und dann zwischen dem Dorn und einer Umformwalze gewalzt. Dabei wird die Dicke des Ringrohlings reduziert und gleichzeitig sein Umfang vergrössert, da kein Material entfernt wird. Zur Reduzierung der Dicke des Ringrohlings muss der Walzspalt zwischen dem Dorn und der Umformwalze kontinuierlich verringert werden, was beispielsweise durch eine Verschiebung des Dorns zur Umformwalze hin oder umgekehrt erfolgen kann.
Bei einer in der US 4 173 877 A offenbarten Ringwalzvorrichtung ist die Umformwalze so ausgebildet, dass sich ihr Radius ausgehend von einer Startzone entgegen der Walzdrehrichtung kontinuierlich vergrössert. Während des Walzens durch Drehen der Umformwalze erfolgt so bei konstantem Abstand des Dorns eine kontinuierliche Verkleinerung des Walzspalts, wodurch der Ringrohling zu einer kleineren Dicke gewalzt wird. Bei dieser Ringwalzvorrichtung sind vier Dorne an einem Drehtisch gelagert, so dass durch Drehen des Drehtischs um 90° jeweils der nächste Dorn mit dem nächsten zuvor darum herum angeordneten Ringrohling zur Umformwalze hin in die Walzposition gedreht wird. Dieses Drehen erfolgt genau dann, wenn dem Drehtisch die Startzone der Umformwalze zugewandt ist, wo der Ringrohling noch nicht mit der Umformwalze in Kontakt kommt. Das Walzen des Ringrohlings erfolgt erst danach durch Drehen der Umformwalze, während der Drehtisch sich nicht mehr dreht.
Ein Nachteil dieser Ringwalzvorrichtung besteht darin, dass sie eine speziell geformte Umformwalze benötigt. Ausserdem muss das Walzen des Ringrohlings während genau einer Umdrehung der Umformwalze erfolgen und der nächste Ringrohling muss durch ein darauf abgestimmtes Drehen des Drehtischs genau zum richtigen Zeitpunkt in die Walzposition gebracht werden.
In der gattungsgemässen DE 703 436 C ist eine Ringwalzvorrichtung offenbart, die eine Walze als Presselement und einen Drehtisch mit mehreren darin drehbar gelagerten Dornen umfasst, um die herum die zu walzenden Ringrohlinge gelagert sind. Durch Drehen des Drehtischs sind die Dorne zum Presselement hin und wieder von diesem weg bewegbar. Dabei wird zwischen dem Dorn und dem Presselement ein sich verkleinernder Walzspalt gebildet, in dem der Ringrohling gewalzt wird. Die Dorne greifen unten jeweils in eine kegelige Bohrung in einem im Drehtisch drehbar gelagerten Dornwalzenzapfen ein und sind oben jeweils mit einem zweiten Dornwalzenzapfen fest verbunden.
Nachteile dieser Ringwalzvorrichtung sind die relativ unpräzise Lagerung der Dorne, was zu Walzungenauigkeiten führt, und der grosse, relativ schwere Drehtisch, was den Betrieb verlangsamt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringwalzvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die ein schnelles und exaktes Zuführen und Walzen von Ringrohlingen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Besonders vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Eine Ringwalzvorrichtung zum Aufweiten eines Ringrohlings umfasst ein Presselement, einen drehbar gelagerten Dorn, um den herum der Ringrohling lagerbar ist, und eine drehbare Revolvertrommel, in der der Dorn drehbar gelagert ist. Durch Drehen der Revolvertrommel ist der Dorn zum Presselement hin und wieder von diesem weg bewegbar. Die Revolvertrommel ist relativ zum Presselement so angeordnet, dass durch Drehen der Revolvertrommel zwischen dem Dorn und dem Presselement ein sich verkleinernder Walzspalt gebildet wird, in dem der Ringrohling während des Drehens der Revolvertrommel gewalzt wird. Erfindungsgemäss weist die Revolvertrommel zur drehbaren Lagerung des Dorns mindestens zwei drehbar gelagerte Stützrollen auf, die den Dorn in Richtung zur Revolvertrommeldrehachse hin abstützen, so dass der Dorn sich während des Walzens zwischen den Stützrollen und dem Presselement befindet.
Die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung hat den Vorteil, dass sowohl das Zuführen des Ringrohlings in die Walzposition als auch das Walzen des Ringrohlings durch das Drehen der Revolvertrommel zum Presselement hin erfolgt. Durch dieses Drehen wird zunächst ein Walzspalt gebildet und der Ringrohling mit dem Presselement in Kontakt gebracht und anschliessend der Walzspalt verkleinert, wodurch der Ringrohling zwischen dem Dorn und dem Presselement gewalzt wird, das heisst die Wanddicke des Ringrohlings reduziert wird.
Die mindestens zwei drehbar gelagerten Stützrollen ermöglichen eine Abstützung des Dorns während des Walzens zur Aufnahme der Walzkräfte über eine gewünschte Dornlänge sowie ein Drehen des Dorns während des Walzens um seine Dorndrehachse. Auf diese Weise kann eine hohe Walzpräzision erreicht werden. Ausserdem braucht der Dorn nur auf die Stützrollen aufgesetzt zu werden, was sehr schnell erfolgen kann.
Die Drehachsen des Dorns und der Stützrollen sowie die Revolvertrommeldrehachse und, falls das Presselement eine Triebwalze ist, dessen Drehachse sind vorzugsweise parallel, dies ist aber nicht unbedingt notwendig.
Vorzugsweise umfasst bei der erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung die Revolvertrommel zwei voneinander beabstandete, drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile, in denen je ein Teil des Dorns drehbar gelagert ist, so dass ein Mittelteil des Dorns zwischen den beiden scheibenartigen Trommelteilen zur Lagerung eines Ringrohlings freiliegt. Durch die beiden drehstarr miteinander verbundenen, scheibenartigen Trommelteile kann der Dorn auf beiden Seiten des den Ringrohling lagernden Mittelteils stabil und gleichzeitig drehbar gelagert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante weisen die scheibenartigen Trommelteile zur drehbaren Lagerung des Dorns je mindestens zwei drehbar gelagerte Stützrollen auf, die den Dorn in Richtung zur Revolvertrommeldrehachse hin abstützen, so dass der Dorn sich während des Walzens zwischen den Stützrollen und dem Presselement befindet. Die je mindestens zwei Stützrollen ermöglichen eine Abstützung des Dorns beidseits des Mittelteils zur Aufnahme der Walzkräfte über eine gewünschte Dornlänge sowie ein Drehen des Dorns während des Walzens um seine Dorndrehachse.
Mit Vorteil weist jede Stützrolle einen Stützflansch zur Abstützung des Dorns auf. Der Dorn liegt dann nur auf den Stützflanschen auf, was ein einfacheres Aufsetzen ermöglicht.
Vorzugsweise sind die Stützflansche jeweils an einem Ende der Stützrollen angeordnet und dienen als seitliche Führungen für den Ringrohling. Der Ringrohling kann so während des Walzens ohne zusätzliche Bauteile stabilisiert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Dorn in der Revolvertrommel in mindestens einem Wälzlager drehbar gelagert. Wälzlager ermöglichen ebenfalls eine gute Abstützung des Dorns zur Aufnahme der Walzkräfte über eine gewünschte Dornlänge sowie ein Drehen des Dorns während des Walzens um seine Dorndrehachse.
Wälzlager und Stützrollen können auch miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist es möglich, auf der einen Seite des Dorns ein Wälzlager und auf der anderen Seite Stützrollen vorzusehen.
Vorzugsweise weist die Revolvertrommel einen Anschlag zur Positionierung des Dorns in Längsrichtung des Dorns auf. Dies ermöglicht eine genaue Positionierung des Dorns und des darauf angeordneten Ringrohlings für das Walzen und ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Dorn und/oder das Presselement eine Profilierung aufweist, die auf den Ringrohling übertragen werden soll.
Mit Vorteil weist die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung eine Dornverstelleinrichtung zum Verstellen des Dorns in Längsrichtung des Dorns auf. Dies ermöglicht es, durch Zurückziehen des Dorns, Zuführen eines Ringrohlings in eine Ladeposition und wieder Vorstossen des Dorns und Durchstecken des Dorns durch den sich in der Ladeposition befindlichen Ringrohling diesen Ringrohling auf einfache Weise um den Dorn herum anzuordnen bzw. zu lagern. Umgekehrt kann mit derselben oder einer weiteren Dornverstelleinrichtung der fertig gewalzte Ring durch Zurückziehen des Dorns wieder vom Dorn entfernt werden.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung eine Ringrohlingzuführeinrichtung auf, mit welcher Ringrohlinge einzeln einer Stelle zuführbar sind, an der der Dorn durch den zugeführten Ringrohling durchsteckbar ist, das heisst der oben genannten Ladeposition. Dies ermöglicht zusammen mit der Dornverstelleinrichtung auf einfache Weise das Lagern bzw. Anordnen eines Ringrohlings um den Dorn herum.
Mit Vorteil sind in der Revolvertrommel mehrere Dorne drehbar gelagert. Dadurch können gleichzeitig an verschiedenen Stationen verschiedene Verfahren ablaufen. Beispielsweise kann an einer ersten Station ein Ringrohling um einen Dorn herum gelagert werden, an einer zweiten Station ein Ringrohling gewalzt werden und an einer dritten Station ein Ringrohling von einem Dorn entfernt werden. Der Walzdurchsatz kann so erheblich erhöht werden, das heisst in kürzerer Zeit können mehr Ringrohlinge zu Ringen gewalzt werden.
Aufgrund des höheren Walzdurchsatzes wird ein Ringwalzen im Takt des Herstellens von Ringrohlingen möglich und die Ringwalzvorrichtung kann beispielsweise an eine Kalt- oder Warmumformmaschine angegliedert werden. Bei einem Angliedern an eine Warmumformmaschine kann so der Vorteil ausgenutzt werden, dass direkt die von der Warmumformmaschine hergestellten, noch warmen Ringrohlinge mit der Ringwalzvorrichtung gewalzt werden können. Ein zusätzliches Aufwärmen der Ringrohlinge kann so für ein Warm-Ringwalzen entfallen. Grundsätzlich ist aber ein vorgängiges Aufwärmen der Ringrohlinge vor dem Ringwalzen möglich und erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtungen sind sowohl für ein Warm-Ringwalzen als auch ein Kalt-Ringwalzen einsetzbar.
Beim Warm-Ringwalzen kann gegebenenfalls eine Kühlung der Komponenten der Walzeinrichtung, wie z.B. Dorn, Presselement, Triebwalze etc., vorgesehen sein.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Presselements auf, so dass der Ringrohling während des Walzens durch die Bewegung des Presselements drehbar ist. Dies ermöglicht es, den Ringrohling auf dem drehbar gelagerten Dorn mit Hilfe des Presselements während des Walzens mehrmals zu drehen, wobei der Ringrohling bei jeder Drehung zu einer kleineren Dicke gewalzt wird. Auf diese Weise kann eine grössere Dickenreduktion und ein gleichmässigeres, materialschonenderes Walzen erreicht werden. Als besonders vorteilhaft hat sich ein - abhängig von der Grösse des Ringrohlings und der angestrebten Wanddickenreduktion - drei- bis dreissigmaliges, insbesondere acht- bis zwölfmaliges, Drehen des Ringrohlings während des Walzens erwiesen.
Mit Vorteil ist das Presselement eine drehbar gelagerte Triebwalze. Eine solche Triebwalze kann beispielsweise mittels eines Motors kontinuierlich angetrieben werden und ihrerseits ihre Drehbewegung auf den um den Dorn herum gelagerten Ringrohling übertragen, sobald dieser mit der Triebwalze in Kontakt kommt. Im Vergleich zu einem linearen Presselement, welches bei der erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung auch denkbar wäre, kann das Drehen der Triebwalze kontinuierlich und mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen, ein wieder Zurückstellen des Presselements nach dem Walzen entfällt.
Im Folgenden wird die erfindungsgemässe Ringwalzvorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 -: eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung;
Fig. 2 -: einen Schnitt durch die Ringwalzvorrichtung von Fig. 1 kurz vor dem Walzen eines Ringrohlings;
Fig. 3 -: einen Schnitt durch die Ringwalzvorrichtung von Fig. 1 analog Fig. 2, jedoch während des Walzens eines Ringrohlings;
Fig. 4-6 -: verschiedene perspektivische Detailansichten von Teilen der Ringwalzvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 7 -: eine Schnittansicht eines Dorns und zweier Stützrollen der Ringwalzvorrichtung von Fig. 1;
Fig. 8 -: ein zweites Ausführungsbeispiel von vier Stützrollen, die einen Dorn abstützen;
Fig. 9 -: Stützrollen und Dorne gemäss Fig. 8 in einer Revolvertrommel;
Fig. 10 -: einen Schnitt gemäss der Linie F-F in Fig. 9;
Fig. 11 -: ein drittes Ausführungsbeispiel einer drehbaren Lagerung eines Dorns mit aus einer Lagerseite herausgezogenem Dorn;
Fig. 12 -: die Dornlagerung von Fig. 11 mit beidseitig drehbar gelagertem Dorn;
Fig. 13 -: ein viertes Ausführungsbeispiel einer drehbaren Lagerung eines Dorns;
Fig. 14 -: ein beispielhaftes Weg-Zeit-Diagramm der Drehung der Revolvertrommel einer erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung; und
Fig. 15 -: ein beispielhaftes Drehmoment-Zeit-Diagramm der Drehung der Revolvertrommel gemäss Fig. 14.

Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung umfasst als Presselement eine Triebwalze 1, die an ihrem Umfang eine Walzfläche 11 aufweist, welche beidseits durch einen Kragen 12 bzw. 13 begrenzt ist. Die Kragen 12 bzw. 13 verhindern während des Ringwalzens ein seitliches Ausdehnen des Ringrohlings 9, wie am besten aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich. Die Triebwalze 1 ist über eine Welle 14 an einer Lagerplatte 15 drehbar gelagert und wird mittels einer Antriebseinrichtung 10 angetrieben.
Die Lagerplatte 15 ist beispielsweise über drei Schienengreifelemente 151, 152 und 153 in Richtung einer Revolvertrommeldrehachse 39 verstellbar oben und unten an je einer Schiene 81 bzw. 82 angebracht, die ihrerseits in einem Maschinenrahmen 8 fest verankert sind. Mittels einer Verstellspindel 154 kann die Lagerplatte 15 und damit die daran gelagerte Triebwalze 1 in Richtung Walzspalt verstellt werden, wodurch die Grösse des Walzspalts an seiner engsten Stelle eingestellt werden kann. Die Verstellspindel 154 weist zu diesem Zweck beispielsweise ein Aussengewinde auf, das in ein Innengewinde in einem Durchgang 83 durch den Maschinenrahmen 8 eingreift, durch den hindurch die Verstellspindel 154 angeordnet ist.
Beim Ringwalzen wird der Ringrohling 9 zwischen der Triebwalze 1 und einem Dorn 2 gewalzt, der in einer Revolvertrommel 3 drehbar gelagert ist. Fig. 2 kann entnommen werden, dass in der vorliegenden Revolvertrommel 3 fünf Dorne 2 gleichmässig verteilt, bezogen auf die Revolvertrommeldrehachse 39 in einem Winkelabstand von 72°, drehbar gelagert sind. Die Revolvertrommel 3 ist über eine Welle 33 am Maschinenrahmen 8 drehbar gelagert und wird mittels einer Antriebseinrichtung 30, beispielsweise ein elektrischer Antrieb bzw. Servomotor, gedreht.
Zur Zuführung von Ringrohlingen 9 zu den Dornen 2 in der Revolvertrommel 3 weist die dargestellte Ringwalzvorrichtung eine Ringrohlingzuführeinrichtung 5 auf. Die Ringrohlingzuführeinrichtung 5 ist ausgebildet, um Ringrohlinge 9 einzeln einer Stelle zuzuführen, an der ein Dorn 2 durch den zugeführten Ringrohling 9 durchsteckbar ist, das heisst einer Ladeposition. Die Ringrohlingzuführeinrichtung 5 weist einen Vorratsschacht 51 auf, in dem mehrere Ringrohlinge 9 speicherbar sind. Der Vorratsschacht 51 ist an seinem unteren Ende mit einer Öffnung versehen, durch die hindurch ein Ringrohling 9 aufgrund der Schwerkraft direkt zur Ladeposition gelangt. Um zu verhindern, dass Ringrohlinge 9 unkontrolliert in Richtung Ladeposition fallen, ist ein gelenkig angeordnetes Rückhalteelement 52 vorhanden, das mittels eines auf eine Kurvenrolle 53 wirkenden Federelements 54 in einer Rückhalteposition gehalten wird, in der es die Ringrohlinge 9 im Vorratsschacht 51 hält. Zum Freigeben eines einzelnen Ringrohlings 9 wird mittels einer um die Revolvertrommeldrehachse 39 drehbar angeordneten Steuerkurve 55 einfach entgegen der Federkraft auf die Kurvenrolle 53 eingewirkt.
Um einen Ringrohling 9 um einen Dorn 2 herum lagern und später einen gewalzten Ring 90 wieder vom Dorn 2 entfernen zu können, weist die Ringwalzvorrichtung eine Dornverstelleinrichtung 4 zum Verstellen des Dorns 2 in Längsrichtung des Dorns 2 auf. Da das Lagern des Ringrohlings 9 um den Dorn 2 herum und das Entfernen des gewalzten Rings 90 vom Dorn 2 an zwei verschiedenen Stellen erfolgt, nämlich einerseits direkt unterhalb des Vorratsschachts 51 und andererseits etwa nach einer Drehung der Revolvertrommel 3 um ca. 150°, umfasst die Dornverstelleinrichtung 4 zwei separate Verstellzylinder 41 und 42, die am Maschinenrahmen 8 befestigt sind.
Zur Abführung des gewalzten Rings 90 nach der Entfernung vom Dorn 2 ist bei der dargestellten Ringwalzvorrichtung ein Abführkanal 6 unterhalb der Stelle der Ringentfernung angeordnet.
Fig. 3 entspricht weitgehend Fig. 2, der Unterschied besteht nur darin, dass die Revolvertrommel 3 in Fig. 3 etwa 10° im Gegenuhrzeigersinn weiter gedreht ist als in Fig. 2.
In Fig. 2 befindet sich ein erster Ringrohling 9 in der Ladeposition direkt unterhalb des Vorratsschachts 51 und es wird gerade ein erster Dorn 2 durch diesen ersten Ringrohling 9 durchgesteckt. Ein zweiter Ringrohling 9, der um einen zweiten Dorn 2 herum gelagert ist, welcher sich in einem Winkelabstand von 72° zum ersten Dorn 2 befindet, steht kurz vor dem Kontakt mit der Triebwalze 1, ist also noch nicht gewalzt worden.
Um zu der in Fig. 3 dargestellten Situation zu gelangen, wird die Revolvertrommel 3 um ca. 10° im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Dabei verbleibt der erste Ringrohling 9 vorerst noch in der Ladeposition direkt unterhalb des Vorratsschachts 51, es ist aber erkennbar, dass sich der erste Dorn 2 um ca. 10° gedreht hat und nun an der linken Innenseite des ersten Ringrohlings 9 anliegt, so dass er diesen bei einem Weiterdrehen mitziehen wird.
Der zweite Ringrohling 9 ist durch das Drehen der Revolvertrommel 3 aufgrund der Verkleinerung des Walzspalts zwischen dem zweiten Dorn 2 und der Triebwalze 1 mit letzterer in Kontakt gekommen und zu einer geringeren Dicke gewalzt worden. Durch den Kontakt mit der sich vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit drehenden, durch die Antriebseinrichtung 10 angetriebenen Triebwalze 1 wird auf den Ringrohling 9 ein Drehmoment übertragen, so dass dieser zusammen mit dem drehbar gelagerten zweiten Dorn 2 ins Drehen um die Drehachse des Dorns, das heisst seine Mittelachse, herum gebracht wird. Als besonders vorteilhaft hat sich ein - abhängig von der Grösse des Ringrohlings und der angestrebten Wanddickenreduktion - drei- bis dreissigmaliges, insbesondere acht- bis zwölfmaliges, bevorzugt ca. zehnmaliges, Drehen des Ringrohlings während des Walzens erwiesen. Um dies zu erreichen, werden die Drehgeschwindigkeiten der Triebwalze 1 und der Revolvertrommel 3 geeignet gewählt. Das mehrfache Drehen des Ringrohlings 9 während des Ringwalzens ermöglicht eine grössere Dickenreduktion und ein gleichmässigeres, materialschonenderes Walzen.
In den Fig. 4 und 5 ist die Dornverstelleinrichtung 4 detaillierter dargestellt. Wie bereits weiter oben beschrieben, umfasst die Dornverstelleinrichtung 4 zwei separate, am Maschinenrahmen 8 befestigte Verstellzylinder 41 und 42. Der Verstellzylinder 41 umfasst einen ausfahrbaren Kolben 411, an dem ein Stosskopf 412 befestigt ist. Der Stosskopf 412 stösst bei der in Fig. 4 dargestellten Situation gegen einen Kopf 21 des Dorns 2 und somit beim Ausfahren des Kolbens 411 den Dorn 2 in Dornlängsrichtung in die Revolvertrommel 3 hinein, wo er durch einen sich in der Ladeposition befindlichen Ringrohling 9 gesteckt wird.
Der Verstellzylinder 42 umfasst einen ausfahrbaren Kolben 421, an dem ein Hintergreifkopf 422 befestigt ist. Der Hintergreifkopf 422 hintergreift bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Situationen den Dornkopf 21 eines weiteren Dorns 2 und zieht somit beim Einfahren des Kolbens 411 diesen Dorn 2 in Dornlängsrichtung aus der Revolvertrommel 3 und damit auch aus dem in dieser Revolvertrommelposition fertig gewalzten Ring 90 heraus. In Fig. 4 befindet sich der Dorn 2 noch in der Ausgansposition in der Revolvertrommel 3, während er in Fig. 5 teilweise aus der Revolvertrommel 3 herausgefahren ist. Das Hintergreifen des Dornkopfs 21 durch den Hintergreifkopf 422 erfolgt durch das Drehen der Revolvertrommel 3, wodurch der Dornkopf 21 über ein Hintergreifteil 4220 des Hintergreifkopfs 422 geschoben wird. Dieses Hintergreifteil 4220 ist an besten in Fig. 6 erkennbar.
Damit der Dorn 2 beim Drehen der Revolvertrommel 3 in Gegenuhrzeigerrichtung nicht unbeabsichtigt wieder aus der Revolvertrommel 3 herausbewegt wird, weist die Ringwalzvorrichtung einen Niederhalter 40 auf, der flanschartig um ein am Maschinenrahmen 8 befestigtes Montagerohr 81 befestigt ist. Dieser Niederhalter 40 bildet einen Anschlag für den Dornkopf 21, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass die Revolvertrommel 3 beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei voneinander beabstandete, über eine Welle 33 (siehe Fig. 2) drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile 31 und 32 umfasst, in denen je ein Teil des Dorns 2 drehbar gelagert ist, so dass ein Mittelteil des Dorns 2, um den ein Ringrohling 9 gelagert ist, zwischen den beiden scheibenartigen Trommelteilen 31, 32 freiliegt. Zwischen den beiden scheibenartigen Trommelteilen 31, 32 ist ein Abstandsring 34 angeordnet, der den gegenseitigen Abstand festlegt. Im Trommelteil 32 sind fünf in einem Winkelabstand von 72° angeordnete Dorndurchgänge 323 für die Dorne 2 vorhanden.
Zur drehbaren Lagerung der Dorne 2 umfassen die beiden scheibenartigen Trommelteile 31, 32 jeweils pro Dorn 2 je mindestens zwei drehbar gelagerte Stützrollen 311, 312 bzw. 321, 322. Diese Stützrollen 311, 312, 321, 322 stützen den jeweiligen Dorn 2 in Richtung zur Revolvertrommeldrehachse 39 hin ab, so dass der Dorn 2 sich während des Walzens zwischen den Stützrollen 311, 312, 321, 322 und der Triebwalze 1 befindet.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Dorns 2 mit Dornkopf 21, der von zwei Stützrollen 321, 322 gestützt wird. Es ist ersichtlich, dass die Stützrollen 321, 322, wie auch die hier nicht dargestellten Stützrollen 311, 312, als Wälzlager ausgebildet sind, mit Innenrollen 3212 bzw. 3222 und Aussenrollen 3211 bzw. 3221.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Ringwalzvorrichtung, bei dem jeweils vier Stützrollen einen Dorn abstützen.
Fig. 8 ist eine Perspektivansicht von vier Stützrollen 611, 612, 621, 622, die einen Dorn 2 abstützen, auf dem ein Ringrohling 9 angeordnet ist. Jede Stützrolle 611, 612, 621, 622 umfasst einen äusseren Lagerteil 6110, 6120, 6210, 6220, welcher fest mit der Revolvertrommel verbunden wird, und eine darin drehbar angeordnete Innenrolle 6111, 6121, 6211, 6221, die an ihrem der gegenüberliegenden Stützrolle zugewandten Ende mit einem Stützflansch 6112, 6122, 6212, 6222 zur Abstützung des Dorns 2 versehen sind. Es ist ersichtlich, dass die Stützflansche 6112, 6122, 6212, 6222 als seitliche Führungen für den Ringrohling 9 dienen.
In Fig. 9 und 10 sind die Stützrollen 611, 612, 621, 622 sowie weitere Stützrollen 661 und 662 in einer Revolvertrommel 603 angeordnet, wobei Fig. 10 einen Schnitt gemäss der Linie F-F in Fig. 9 zeigt. Die Revolvertrommel 603 umfasst zwei voneinander beabstandete, drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile 631, 632, in denen jeweils ein Teil jedes Dorns 2 drehbar gelagert ist.
Dem unteren Teil von Fig. 10 kann entnommen werden, dass die Stützrollen 661, 662 jeweils einen äusseren Lagerteil 6610, 6620 aufweisen, welcher fest mit dem Trommelteil 631 bzw. 632 verbunden ist. Im Innern der äusseren Lagerteile 6610, 6620 sind Innenrollen 6611, 6621 wälzlagerartig drehbar angeordnet. Die Innenrollen 6611, 6621 sind an ihrem der gegenüberliegenden Stützrolle zugewandten Ende mit Stützflanschen 6612, 6622 versehen.
Aus dem oberen Teil von Fig. 10 ist ersichtlich, wie der Dorn 2 von den Stützflanschen 6112 und 6212 abgestützt wird. Im Trommelteil 631 ist ein Anschlag 636 für das eine Ende des Dorns 2 angeordnet.
In den Fig. 11 und 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer drehbaren Lagerung eines Dorns 702 in einer Revolvertrommel 703 dargestellt. Die Revolvertrommel 703 umfasst zwei voneinander beabstandete, über eine Welle 733 drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile 731 und 732. Im Trommelteil 731 ist ein Anschlag 736 für das eine Ende des Dorns 702 über ein Wälzlager 734 drehbar gelagert. Der Anschlag 736 weist eine innenkonische Anschlagsfläche 7360 auf, an der das konisch ausgebildete eine Ende des Dorns 702 bei vollständig in die Revolvertrommel 703 eingefahrenem Dorn 702 anliegt (siehe Fig. 12). Der Anschlag 736 positioniert den Dorn 702 sowohl in Längsrichtung als auch seitlich.
Das Trommelteil 732 umfasst eine Führungsbuchse 737, in der eine rohrförmige Dornhalterung 738 in Dornlängsrichtung verstellbar geführt ist. In der Dornhalterung 738 ist das dem konischen Ende abgewandte Ende des Dorns 702 über ein Wälzlager 735 drehbar gehalten. Über die Dornhalterung 738 kann der Dorn 702 von der in Fig. 11 dargestellten herausgezogenen Position in die in Fig. 12 dargestellte eingefahrene Position und umgekehrt verstellt werden.
Der Vorteil dieser Art von Dornlagerung besteht darin, dass der Dorn 702 durch den Anschlag 736 sowohl in Längsrichtung als auch seitlich exakt positioniert ist. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Walzfläche 11 der Triebwalze 1 und/oder der den Ringrohling 9 tragende Mittelteil des Dorns 702 profiliert ist und der gewalzte Ring ein bestimmtes Profil aufweisen soll. Im vorliegenden Fall weist der Dorn 702 eine Ringwulst 720 auf, aufgrund welcher der Ringrohling 9 beim Ringwalzen mit einer Ringnut versehen wird. Dank dem Anschlag 736 wird diese Ringnut an der richtigen Stelle des Ringrohlings 9 erzeugt.
Abgesehen von der Revolvertrommel 703 und dem Dorn 702 können die übrigen Bestandteile der Ringwalzvorrichtung gemäss diesem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wie zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ausgebildet sein. Anstatt direkt am Dorn greift die Dornverstelleinrichtung 4 einfach an der Dornhalterung 738 an.
Fig. 13 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer drehbaren Lagerung eines Dorns 802 in einer Revolvertrommel 803. Die Revolvertrommel 803 umfasst zwei voneinander beabstandete, über eine nicht dargestellte Welle drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile 831 und 832. Im Trommelteil 831 ist ein Längsanschlag 836 für das eine Ende des Dorns 802 fix verankert. Die Seitenführung für dieses Ende des Dorns 802 erfolgt mittels eines mit einem Durchgang für den Dorn 802 versehenen, angewinkelten Seitenführungselements 837.
Das Trommelteil 832 umfasst eine Führungsbuchse 838 und ein mit einem Durchgang für den Dorn 802 versehenes, angewinkeltes Seitenführungselement 839.
Auch bei dieser Art von Dornlagerung ist der Dorn 802 sowohl in Längsrichtung als auch seitlich exakt positioniert, was wiederum wichtig ist, da der Dorn 802 im vorliegenden Fall eine Ringwulst 820 aufweist, aufgrund welcher der Ringrohling 9 beim Ringwalzen mit einer Ringnut versehen wird.
Abgesehen von der Revolvertrommel 803 und dem Dorn 802 können die übrigen Bestandteile der Ringwalzvorrichtung gemäss diesem vierten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen wie zuvor im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ausgebildet sein.
Fig. 14 zeigt ein beispielhaftes Weg-Zeit-Diagramm und Fig. 15 ein korrespondierendes beispielhaftes Drehmoment-Zeit-Diagramm der Drehung der Revolvertrommel einer erfindungsgemässen Ringwalzvorrichtung.
Den beiden Diagrammen kann entnommen werden, dass die Revolvertrommel zunächst eine gewisse Zeit lang still steht. Während dieser Zeit befindet sich ein Ringrohling 9 in der Ladeposition und es wird ein Dorn durch den Ringrohling 9 durchgesteckt und bis zu einem allfälligen Anschlag in die Revolvertrommel eingefahren. Die Revolvertrommel 3 wird dann in Drehung versetzt und der genannte Dorn mit dem darum herum gelagerten Ringrohling 9 zur Triebwalze 1 hin gedreht. Dies erfordert zunächst ein schnell ansteigendes Anfangsdrehmoment, das dann abnimmt und sogar negativ wird, bis der Ringrohling 9 grob vor der Triebwalze 1 vorpositioniert ist. Während dieser Zeit dreht sich die Revolvertrommel um einen relativ grossen Drehwinkel von ca. 60°. Es erfolgt dann eine genaue Positionierung des Ringrohlings 9 mit zunächst wieder steigendem und dann sinkendem Drehmoment, die deutlich langsamer vorgenommen wird, das heisst die Drehgeschwindigkeit der Revolvertrommel ist deutlich kleiner. Sobald der Ringrohling 9 dann im Walzspalt an der Triebwalze 1 anschlägt und das eigentliche Ringwalzen beginnt, steigt das benötigte Drehmoment in sehr kurzer Zeit rapide an. Während des eigentlichen Ringwalzens nimmt das Drehmoment wieder kontinuierlich bis auf 0 ab. Danach beginnt ein neuer Zyklus.
Zu den vorbeschriebenen Ringwalzvorrichtungen sind weitere Variationen realisierbar und alle genannten Vorrichtungsmerkmale sind grundsätzlich frei kombinierbar, solange dem technisch nichts entgegensteht.
Beispielsweise können bei grösseren Ringrohlingen und entsprechend dicken Dornen diese nur einseitig gelagert werden.
Das Zuführen der Ringrohlinge zur Revolvertrommel kann alternativ auch über schwenkbare oder über in einer Förderkette gelagerte Dorne erfolgen.

Claims

Ringwalzvorrichtung zum Aufweiten eines Ringrohlings (9), mit einem Presselement (1), einem drehbar gelagerten Dorn (2; 702; 802), um den herum der Ringrohling (9) lagerbar ist, und einer drehbaren Revolvertrommel (3; 603; 703; 803), in der der Dorn (2; 702; 802) drehbar gelagert ist, wobei durch Drehen der Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) der Dorn (2; 702; 802) zum Presselement (1) hin und wieder von diesem weg bewegbar ist, wobei die Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) relativ zum Presselement (1) so angeordnet ist, dass durch Drehen der Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) zwischen dem Dorn (2; 702; 802) und dem Presselement (1) ein sich verkleinernder Walzspalt gebildet wird, in dem der Ringrohling (9) während des Drehens der Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) zur drehbaren Lagerung des Dorns (2; 702; 802) mindestens zwei drehbar gelagerte Stützrollen (311, 312, 321, 322; 611, 612, 621, 622, 661, 662) aufweist, die den Dorn (2; 702; 802) in Richtung zur Revolvertrommeldrehachse (39) hin abstützen, so dass der Dorn (2; 702; 802) sich während des Walzens zwischen den Stützrollen (311, 312, 321, 322; 611, 612, 621, 622, 661, 662) und dem Presselement (1) befindet.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) zwei voneinander beabstandete, drehstarr miteinander verbundene, scheibenartige Trommelteile (31, 32; 631, 632; 731, 732; 831, 832) umfasst, in denen je ein Teil des Dorns (2; 702; 802) drehbar gelagert ist, so dass ein Mittelteil des Dorns (2; 702; 802) zwischen den beiden scheibenartigen Trommelteilen (31, 32; 631, 632; 731, 732; 831, 832) zur Lagerung eines Ringrohlings (9) freiliegt.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenartigen Trommelteile (31, 32; 631, 632) zur drehbaren Lagerung des Dorns (2) je mindestens zwei drehbar gelagerte Stützrollen (311, 312, 321, 322; 611, 612, 621, 622, 661, 662) aufweisen, die den Dorn (2) in Richtung zur Revolvertrommeldrehachse (39) hin abstützen, so dass der Dorn (2; 702; 802) sich während des Walzens zwischen den Stützrollen (311, 312, 321, 322; 611, 612, 621, 622, 661, 662) und dem Presselement (1) befindet.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stützrolle (611, 612, 621, 622, 661, 662) einen Stützflansch (6112, 6122, 6212, 6222, 6612, 6622) zur Abstützung des Dorns (2; 702; 802) aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützflansche (6112, 6122, 6212, 6222, 6612, 6622) jeweils an einem Ende der Stützrollen (611, 612, 621, 622, 661, 662) angeordnet sind und als seitliche Führungen für den Ringrohling (9) dienen.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (702) in der Revolvertrommel (703) in mindestens einem Wälzlager (734, 735) drehbar gelagert ist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn nur einseitig gelagert ist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) einen Anschlag (636; 736; 836) zur Positionierung des Dorns (2; 702; 802) in Längsrichtung des Dorns (2; 702; 802) aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dornverstelleinrichtung (4) zum Verstellen des Dorns (2; 702; 802) in Längsrichtung des Dorns (2; 702; 802) aufweist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ringrohlingzuführeinrichtung (5) aufweist, mit welcher Ringrohlinge (9) einzeln einer Stelle zuführbar sind, an der der Dorn (2; 702; 802) durch den zugeführten Ringrohling (9) durchsteckbar ist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Revolvertrommel (3; 603; 703; 803) mehrere Dorne (2; 702; 802) drehbar gelagert sind.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Antriebseinrichtung (10) zum Antreiben des Presselements (1) aufweist, so dass der Ringrohling (9) während des Walzens durch die Bewegung des Presselements (1) drehbar ist.
Ringwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Presselement eine drehbar gelagerte Triebwalze (1) ist.