DE2410071B2 - Walzvorrichtung zum Walzen metallischer Werkstücke mit veränderlichem Längsprofil ' - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung zum Walzen metallischer Werkstücke mit veränderlichem Längsprofil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer bekannten Wabvorrichtung dieser Art wird der Schwingarm durch einem im wesentlichen konstanten hydraulischen Druck beaufschlagt, dessen Höhe sich aus der größten erforderlichen Werkstückverformung ergibt. Dies führt in manchen Werkstückbereichen zu teilweise erheblichen Walzkraftüberschüssen, die von der Schablone aufgenommen werden müssen. Das ist besonders nachteilig, wenn statt eigens anzufertigender Schablonen bereits gewalzte Originalwerkstücke als Schablone verwendet werden sollen, weil durch die durch die Schablone aufzunehmenden Walzkraftüberschüsse die Gefahr besteht, daß diese Schablonen durch die Abtastrollen, die ja wie Umform- bzw. Streckwalzen wirken, beschädigt werden.

ϊ Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei der die Schablone während des gesamten Walzvorganges vor schädlicher Oberbelastung geschützt bleibt, so daß auch Originalwerkstücke als Schablonen

ι ο verwendet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Walzvorrich-■ tung bewirkt der an dem Tisch zusätzlich zur Schablone vorgesehene Steuernocken eine von der Werkstückkontur abhängige Veränderung der Walzkraft wobei das vorgesehene Übermaß zur Folge hat daß die den Walzspalt steuernden Abtastrollen mit den Schablonen

2» immer im notwendigen Kontakt bleiben. Hierdurch werden im Gegensatz zu der gattungsgemäßen Walzvorrichtung, bei der stets eine im wesentlichen unveränderliche Walzkraft aufgebracht wird, Belastungsspitzen in dem von den Schablonen aufzuneh-

2> menden Anteil der Walzkraft vermieden, d.h. also, die Belastung der Schablonen wird während des gesamten Walzvorganges in etwa konstant gehalten, infolgedessen können such verhältnismäßig empfindliche Schablonen, insbesondere auch Originalwerkstücke, zur Steuern rung des Walzspaltes verwendet werden.

Es ist zwar an sich bekannt (GB-PS 13 29 312) durch einen mit dem Tisch mechanisch verbundenen Steuernocken, der mittels eines geeigneten Tasters Steuersignale hervorruft welche beispielsweise den hydrauli-

■.■> sehen Druck in den Walzdruckzylindern verändern, den Walzkraftverlauf der Werkstückkontur entsprechend zu steuern, jedoch ist dabei oben allein der Steuernokken vorgesehen, der den Zustellantrieb der Walzen entsprechend verstellt. Eine genaue Einhaltung des

»ii erforderlichen Walzspaltes läßt sich auf dieser Weise selbst mit einer Walzspaltregelung, die immer einen gewissen Nachlauf hat nicht gewährleisten. Dies gilt vor allem bei hydraulischen Zustellantrieben, bei denen sich der Walzspalt als Gleichgewichtszustand zwischen der

■»·> aufgebrachten Walzkraft und dem Umformwiderstand des Werkstückes von selbst einstellt Aber auch mechanische Zustellantriebe können nicht ganz spielfrei sein, was in dem bekannten Falle Abweichungen zwischen den Ist- und Sollwerten führt.

ι» Erst durch die erfindungsgemäße Kombination der den Walzspalt direkt steuernden Schablone mit dem Steuernocken, dessen Profil so ausgebildet ist, daß die Walzkraft je nach dem Profil der Schablone bzw. des zu walzenden Werkstückes zusätzlich variiert wird, läßt

'·'■ sich der Walzspaltverlauf unverzögert und exakt regulieren und gleichzeitig eine Überbelastung der Schablone vermeiden.

Obgleich bei der Walzvorrichtung nach der Erfindung keine auf Profiländerungen der Schablone zurückzufüh-

ui. rende Belastungsspitzen mehr auftreten können, müssen die Schablone natürlich noch bestimmte zusätzliche Kräfte aufnehmen, die durch Veränderungen in der Zusammensetzung des Werkstückmatcrials sowie durch Temperaturschwankungen bzw. -änderungen hervorgerufen werden können. Um die auf die Schablone wirkende Gesamtkraft auf einen zulässigen maximalen Wert zu begrenzen, sieht daher eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß

zwischen dem Schwingarm und der an ihm gelagerten Abtastrolle ein Dämpfungszylinder mit einstellbarem Oruck vorgesehen ist

Eins weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, wie sie Gegenstand des Patentanspruches 3 ο ist, ermöglicht in konstruktiv einfacher V/eise insbesondere die Korrektur von Maßunterschieden zwischen der kalten Schablone und dem nach dieser im wärmen Zustand gewalzten Werkstück, wenn als Schablone Originalwerkstücke verwendet werden. Besonders ;< > zuverlässig und einfach läßt sich die dabei vorgesehene Führung des horizontalen Armes des die Schablone verstellenden Winkelhebels verwirklichen, wenn diese Führung als Schiene ausgebildet ist und das freie Ende des horizontalen Armes des Winkelhebels zwei übereinander angeordnete Folgerollen aufweist, welche die Schienen zwischen sich aufnehmen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Walzvorrichtung nach der Erfindung in schematischer Seitenansicht;

Fig.2 in ebenfalls schematischer Darstellung eine Einzelheit der Walzvorrichtung in vergrößertem Maßstab; 2Ί

Fig.3 in vergrößertem Maßstab die Halterung für das zu walzende Werkstück, teilweise im Schnitt; und

F i g. 4 eine schematische Seitenansicht dieser Halterung mit einem Anschlag, an dem das Werkstück beim Einführen in die Walzvorrichtung zur Anlage kommt

Die Walzvorrichtung weist einen Rahmen 1 auf, der unter anderem die unteren Zapfenlager 2 abstützt, in denen die Stützwalzen 3 gehalten sind, weiche auf die untere Walze 4 einwirken. Die Zapfenlager 2 sind mit dem Rahmen 1 fest verbunden. »

Die obere Walze 5, welche mit der unteren Walze 4 zusammenwirkt, liegt an oberen Stützwalzen 6 an, die in oberen Zapfenlagern 7 gelagert sind. Die Antriebseinrichtungen für die oberen und unteren Walzen sind nicht dargestellt. Die oberen Zapfenlager 7 sind an einem Schwingarm 8 angebracht, der an einer horizontalen Achse 9 angelenkt ist, welche maschinenfest ausgebildet ist. Der Schwingarm 8 ist nahe seinem freien Ende, in F i g. 1 also rechts anhebbar.

Zwei Paare von Abtastrollen 10 und 13 sind vertikal übereinander angeordnet und mit einer Schablone 63 ausrichtbar. Die unteren Abtastrollen 10 sind um horizontale Achsen 11 drehbar, die durch einen maschinenfesten Sockel 12 abgestützt sind. Die oberen Abtastrollen 13 sind um horizontale Achsen 14 drehbar. Die Achsen 14 liegen in einer Halterung 15. In F i g. 1 nicht dargestellte Einrichtungen erlauben ein Verschieben der Abtastrollen 10 und 13 in horizontaler Richtung sowohl in Walzrichtung als auch hierzu entgegengesetzt. Der Zweck dieser Anordnung wird weiter unten v, noch erläutert

Die Halterung 15 ist durch ein vertikales Zwischenstück 16 verlängert, welches auf einem Gabelstück 17 mittels einer Achse 18 angelenkt ist Das Gabelstück 17 wirkt auf den Schwingarm 8 über einen Dämpfungszy- t>o linder 19 ein, der mit einem Halter 20 fest verbunden ist, welcher wiederum am Schwingarm 8 befestigt ist Der Abstand der Abtastrollen 10 und 13 und damit der Walzspalt zwischen den Walzen 4 und 5 werden durch die Schablone 63 eingestellt, die zwischen den tu Abtastrollen 10 und 13 hindurchgeführi wird.

Die zu walzenden Werkstücke 47 werden auf einem Zuführtisch in Form eines Förderbandes 21 angeordnet.

welches auf Trommeln 22 und 23 läuft von denen die Trommel 23 durch einen Motor 24 über ein Transmissionsglied 25 angetrieben wird, beispielsweise über eine Kette oder einen Riemen. Ein GesteSl 26 stützt das Förderband 21 ab. Das Gestell 26 tat auf einer Konsole 27 schwenkbar mittels Kopfteilen 28 und 29 sowie eines Gelenkes 30 abgestützt und läßt sich vertikal mittels eines Hydrozylinders 31 verstellen, der an einem horizontalen Gelenk 32 angebracht ist Das Gelenk 32 liegt in einem Halter 33, der einen Teil des Rahmens 1 bildet Der Hydrozylinder 31 wirkt mittels seines Kolbens 34 auf ein Kopfteil 35 ein, welches über ein anderes Gelenk 36 fest mit dem Gestell 26 verbunden ist

Die Höhe des durch das Forderband 21 gebildeten Zuführtisches relativ zu der Ebene des zu walzenden Werkstückes 47 beim Hindurchlaufen zwischen den Walzen 4 und 5 läßt sich demzufolge verstellen. Die zu walzenden Werkstücke 47 werden bei ihrem Eintreten in die Walzvorrichtung noch durch eine Platte 37 abgestützt, die maschinenfest angeordnet ist Die Walzen 4 und 5 werden vor dem Eintritt des Werkstückes 47 auf dem gewünschten Abstand gehalten. Das Werkstück 47 wird durch einen Druckarm 38 zwischen die Walzen 4 und 5 gedrückt, der in der Zeichnung in seiner angehobenen Stellung gezeigt ist Der Druckarm 38 bildet zusammen mit einem Hebel 39 einen um eine Achse 40 schwenkbaren Winkel. Die Achse 40 durchsetzt horizontal quer ein Bauteil 41, dessen Hin- und Herbewegungen in bekannter Weise gesteuert werden können. Wird das Bauteil 41, in F i g. 1 gesehen, nach rechts verschoben, so verschwenkt sich der Hebel 39, der sich auf einem Zapfen 42 abstützt in vertikaler Richtung und bringt den Druckarm 38 in die Horizontale. Bei der weiteren Bewegung des Bauteiles 41 nach rechts wird auch der Druckarm 38 entsprechend nach rechts verschoben und rückt das Werkstück 47 zwischen einer Auflage 44 und Spannbacken 45 bis gegen einen Anschlag 43.

Die Auflage 44 ist an einem beweglichen Tisch 61 befestigt, während die Spannbacken 45, welche jeweils einen Vorsprung 46 aufweisen, in Richtung auf die Auflage 44 hin verschwenkbar sind, so daß das Werkstück 47 zwischen der Auflage 44 und den Spannbacken 45 festgehalten wird. Die Spannbacken 45 und die Auflage 44 stehen weit über den Tisch 61 vor, so daß die Werkstücke 47 sehr kurz sein können.

F i g. 3 zeigt diesen Teil der Walzvorrichtung in einer Betriebsstellung, in der das Werkstück 47 auf der Auflage 44 aufliegt Die beiden Spannbacken 45 sind jeweils um eine Achse 48 schwenkbar. Hydrozylinder wirken auf Stangen 49 und 49' ein, die an den Spannbacken 45 unten bei 45' schwenkbar um Zapfen 50 und 50' angelenkt sind. Zum Verschwenken der Spannbacken 45 in Richtung zur Auflage 44 hin üben die Stangen 49 und 49' in Richtung der Pfeile 51 bzw. 5Γ einen Zug aus (F ig. 3).

Eine Anordnung 52, welche die Spannhacken 45 abstützt, trägt die das Einschwenken oder das Abheben der Spannbacken 45 bewirkenden Hydrozylinder. Einer der Hydrozylinder ist in F i g. 1 und 4 schematisch unter dem Bezugszeichen 53 gezeigt Die Spannbacken 45 werden nur dann eingeschwenkt, wenn das Werkstück 47 an den Anschlag 43 gelangt. Der Kontakt des Werkstückes 47 mit dem Anschlag 43 wird durch einen Magnetmechanismus ertastet, der das Ende der Vorwärtsbewegung des zu walzenden Werkstückes 47 anzeigt, hier jedoch nicht im einzelnen beschrieben

Ein Analogzeitgeber ermöglicht das Absenken des Förderbandes 21, welches den Zuführtisch für die Walzvorrichtung bildet Für den Walzvorgang muß das Förderband 21 notwendigerweise abgesenkt werden.

Der Anschlag 43, der gleitbeweglich in einer Buchse 54 sitzt, läßt sich durch einen Hydrozylinder 55 zurückziehen, der an einem Winkelhebel 56 sitzt, welcher um eine Achse 57 verschwenkbar ist. Der Winkelhebel 56 ist über einen Anlenkpunkt 58 an der Kolbenstange 59 des Hydrozylinders 55 angelenkt. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet Anlenkpunkte an einer Lasche 87, welche den Anschlag 43 mit dem Winkelhebel 56 verbindet

Das Anheben des Anschlages 43 wird während des Walzvorganges durch eine Bedienungsperson gesteuert.

Der Hydrozylinder 55 ist auf einem Träger 85 angeordnet, der gleitbar am horizontalen Arm 86' einer Stütze 86 vorgesehen ist.

Der bewegliche Tisch 61, der an seinem vorderen, d. h. also seinem den Walzen 4 und 5 zugewandten Ende die Anordnung trägt, an welcher die Auflage 44 und die Spannbacken 45 angebracht sind, steht an seinem hinteren Ende mit einer Stange 62 in Verbindung, deren Bewegung nach rechts (in Fig. 1 gesehen) das zu walzende Werkstück 47 zwischen die Walzen 4 und 5 und ebenso auch die in F i g. 2 gezeigte Schablone 63 zwischen die Abtastrollen 10 und 13 bewegt In dem Ausführungsbeispiel sind zwei gleiche Schablonen 63 vorgesehen, die beidseits der vertikalen Längsmittelebene des Werkstückes 47 angeordnet sind. Jede Schablone 63 wirkt dabei miteinem Paar der Abtastrollen 10 und 13 zusammen. Für jede Schablone 63 werden zwei identische, bereits gewalzte Originalwerkstücke 63', 63" verwendet, die symmetrisch zueinander vertikal übereinander unter Zwischenschaltung eines Zwi' ±enstückes 65 angeordnet sind, welches selbstverständlich auf das herzustellende Profil des zu walzenden Werkstückes keinen Einfluß hat

Eine Zange 64, in der jeweils ein Ende jeder Schablone 63 festgehalten ist ist auf einem vertikalen Arm 67 eines Winkelhebels 68 angebracht der über eine Achse 69 an dem beweglichen Tisch 61 angelenkt ist Die Schablonen 63 sind durch Schraubbolzen 66 festgeklemmt Ein horizontaler Arm 70 des Winkelhebels 68 endet in einer Anordnung, welche Folgerollen 71 und 72 aufweist, die sich entlang einer Führung 73 verschieben. Die schienenartige Führung 73 läßt sich um einen Zapfen 74 schwenken, der maschinenfest angeordnet ist und kann durch eine am Anlenkpunkt 76 (Fig. 1) angelenkte Stange 75 angehoben und abgesenkt werden. Wird die Stange 75 angehoben, so ergibt sich eine sehr leichte Verschiebung des vertikalen Armes 67 des Winkelhebels 68 nach links (F i g. 1 und 2). Diese Verschiebung reicht aus, um ein Zurückbleiben der Schablonen 63 relativ zu deni beweglichen Tisch 61 zu erreichen.

Die Stange 62, die mit dem beweglichen Tisch 61 verbunden ist, ist an diesem beim Anlenkpunkt 77

mittels eines Ansatzes 78 (Fig.2) angebracht. Das entgegengesetzte Ende der Stange 62 wird durch einen Hydrozylinder 79 angetrieben (F i g. 1). Der bewegliche Tisch 61 trägt seitlich einen Steuernocken 80, dessen Höhe und Winkelstellung zur Horizontalen beliebig variiert werden können, je nach den Erfordernissen der Walzvorschrift. Das untere Profil des Steuernockens 80 wirkt mit einem Potentiometer 81 oder einer entsprechendenden Vorrichtung zusammen, welche die Steuerung der Walzkraft ermöglicht indem auf einen Hydrozylinder 82 eingewirkt wird, der am Schwingarm 8 angreift. Der Hydrozylinder 82 ist an seiner Basis über eine Achse 83 mit dem Rahmen 1 gelenkig verbunden, während das obere bewegliche Ende des Hydrozylinders 82 bei 84 an einer unteren Verlängerung 8' des Schwingarmes 8 angelenkt ist

Wie bereits ausgeführt wurde, sind in der Praxis zwei Schablonen 63 vorgesehen und demnach auch die oberen und unteren Abtastrollen 13 und 10 paarweise angeordnet Die oberen Abtastrollen 13 sind an einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Traverse angebracht, die direkt auf das vertikale Gabelstück 17 sowie auf den Dämpfungszylinder 19 einwirkt Der Dämpfungszylinder 19 weist ein regelbares Druckbegrenzungsventil soie ein Manometer auf, wodurch sich die auf die Schablonen 63 aufgebrachte Kraft begrenzen läßt

An sich werden bestimmte Schwankungen in der Verteilung der Walzkraft auf Werkstück 47 und Schablonen 63 die auf Veränderungen in der Zusammensetzung des Werkstückmaterials sowie auf den Längsgradienten der Werkstücktemperatur zurückzuführen sind, dadurch kompensiert daß der Steuernokken 80 ein Übermaß aufweist und somit stets ein Walzkraftüberschuß vorhanden ist der durch die Schablonen 63 aufgenommen wird. Durch das Druckbegrenzungsventil im Dämpfungszylinder 19 kann nun die durch die Schablonen 63 aufzunehmende Kraft auf einen maximalen Wert begrenzt werden, bei dessen Überschreiten Öl aus dem Dämpfungszylinder 19 abgegeben wird. An dem Dämpfungszylinder 19 wird vorzugsweise ein Druckaufnehmer angebracht der laufend den von den Schablonen 63 aufgenommenen Überschußanteil der vom Profil des Steuernockens 80 gesteuerten gesamten Walzkraft angibt so daß sofort erkennbar ist ob der für die Walztoleranzen noch zulässige Wert irgendwann überschritten wird, d.h. wenn der Dämpfungszylinder 19 zur Vermeidung einer übermäßigen Belastung der Schablonen 63 besonders viel öl abgeben muß.

Werden die unteren Toleranzgrenzen des Werkstükkes 47 dauernd unzulässig überschritten, so genügt es, die Abtastrollen 10 und 13 in zur Walzrichtung entgengegesetzter Richtung zu verschieben (in F i g. 1 nach links). Hierdurch wird das Verhältnis der Hebelarme zwischen dem Werkstück 47 und der Schablone 63 verändert, was zu einer entsprechenden Vergrößerung des Walzspaltes während des gesamten Walzvorganges führt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Walzvorrichtung zum Walzen metallischer Werkstücke mit veränderlichem Längsprofil, mit einer rahmenfest gelagerten unteren und einer mit dieser zusammenwirkenden oberen Walze, die an einem Schwingarm angeordnet ist, der mittels eines die Walzkraft bestimmenden Schwenkantriebes in einer in Walzrichtung verlaufenden, vertikalen Ebene schwenkbar ist, sowie mit einem in Walzrichtung horizontal verschiebbaren lisch, der das Werkstück durch den Walzspalt bewegt und eine den Walzspalt steuernde Schablone trägt, die dem Längsprofil des Werkstückes entspricht und synchron mit dem Werkstück zwischen einem Paar von Abtastrcllen hindurchläuft, von denen die obere Abtastrolle am Schwingarm gelagert ist und unter dem Einfluß der Walzkraft gegen die Schablone gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tisch (61) zusätzlich zur Schablone (63) ein Steuernocken (80) für die Walzkraft vorgesehen ist, der einen vom Längsprofil des Werkstücks (47) abhängigen Verlauf der Walzkraft mit Übermaß verkörpert und von einem Steuerorgan abgetastet wird, das ein Stellsignal für den Schwenkantrieb des Schwingarmes (8) liefert

2. Walzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schwingarm (8) und der an ihm gelagerten Abtastrolle (13) ein Dämpfungszylinder (19) mit einstellbarem Druck vorgesehen ist.

3. Walzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke.inzeichnet, daß die Schablone (63) in einer Zange (64) gehalten ist. welche in einer in Walzrichtung verlaufenden, vertikalen Ebene schwenkbar und vertikal verschiebbar am oberen Ende eines vertikal aufragenden Armes (67) eines Winkelhebels (68) angeordnet ist, der an dem Tisch (61) um eine quer zur Walzrichtung liegende, horizontale Achse (69) schwenkbar angelenkt ist und dessen horizontaler Arm (70) mit seinem freien Ende an einer rahmenfest gelagerten Führung (73) entlang verschiebbar ist, deren Winkellage zur Horizontalen veränderbar ist.

4. Walzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (73) als Schiene ausgebildet ist und das freie Ende des horizontalen Armes (70) des Winkelhebels (68) zwei übereinander angeordnete Folgerollen (71, 72) aufweist, welche die Schiene zwischen sich aufnehmen.