[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Walzmaschine zum Vorformen eines blockförmigen,
runden, ovalen oder vierkantförmigen metallischen Werkstücks als Ausgangsmaterial
durch Walzen in einer Reckwalzmaschine mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmalen.
[0002] Ein Reckwalz-Verfahren dieser Art wird in der
DE 10 2004 016 193 A1 als zum Stand der Technik zählend offenbart. Mit diesem Verfahren wird ein Werkstück
durch Walzen umgeformt, wobei das Werkstück zwischen mindestens zwei rotierende, mit
Werkzeugen bestückte Walzen geführt wird. Die Walzen weisen dabei über ihren Umfang
ein veränderliches Profil auf, so dass dem Werkstück eine diesem Profil entsprechende
Form verliehen wird, die sich in Walzrichtung ändert. Zu diesem Zweck sind bei dieser
Art von Walzen bzw. Walzenpaaren in axialer Anordnung auf zwei Wellen mehrere Walzsegmente
angeordnet, deren jeweilige Profilgebung die Umformung des Werkstücks bewirkt, wobei
üblicherweise zwei bis vier Walzstiche pro Werkstück erforderlich sind, um die gewünschte
Endkontur des Werkstücks zu erzeugen.
[0003] Das Verfahren läuft in mehreren Schritten wir folgt ab:
- a) Durchführung eines ersten Walzstichs, bei dem das Werkstück bis zu einem ersten
Umformgrad verformt wird und bei dem die Walzen in eine erste Drehrichtung drehen,
wobei das Werkstück in eine Walzrichtung zwischen den Walzen hindurchgeführt wird;
- b) Durchführung eines zweiten Walzstichs, bei dem nach Umsteuern der Drehrichtung
der Walzen das Werkstück erneut gewalzt und bis zu einem zweiten Umformgrad verformt
wird, wobei die Walzen in der der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung
drehen und wobei das Werkstück entgegen der Walzrichtung in reversierender Walzrichtung
zwischen den Walzen hindurchgeführt wird;
- c) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts a) als dritten Walzstich mit gegenüber
dem Schritt b) entgegengesetzter Drehrichtung und Hindurchführung des Werkstückes
durch die Walzen in Walzrichtung (W);
- d) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts b) als weiteren Walzstich mit gegenüber
dem Schritt c) entgegengesetzter Drehrichtung und Hindurchführen des Werkstückes durch
die Walzen in reversierender Walzrichtung;
- e) gegebenenfalls Wiederholung der Schritte c) und d) als Folge-Walzstiche.
[0004] Die umzuformenden Rohlinge werden nacheinander den einzelnen Walzmatrizenpaaren zugeführt.
Dieses bedingt, dass nach Durchführen des ersten Umformschrittes - also nach dem ersten
Stich - die Rohlinge aufgenommen, um die rotierenden Reckwalzen herumgebracht und
dem Walzmatrizenpaar zugeführt werden müssen. Dieser wiederholt sich entsprechend
der Anzahl der durchzuführenden Reckwalzschritte.
[0005] Bei Reckwalzanlagen, deren Reckwalzen bidirektional angetrieben sind, wird ein Rohling
nach Durchführen eines ersten Umformschrittes versetzt, um beim nächsten Walzakt bei
umgekehrtem Antrieb der Reckwalzen dem benachbarten Walzmatrizenpaar zum Durchführen
des zweiten Umformschrittes zugeführt zu werden. Hierbei hält ein Roboter das Werkstück
bzw. den Rohling an einem Ende eingespannt und führt das Werkstück zwischen den Walzen
hindurch. Dieses Hindurchfahren des Werkstücks begrenzt den aktiven Walzumfangswinkel.
Die Taktzeit ist daher abhängig von der Leistung des Roboters.
[0006] Diese vorbekannte Lösung kann zwar eine gute Qualität beim Reckwalzen erzeugen. Nachteilig
ist aber, dass in der Regel im endseitigen Bereich des Walzguts ein Schopfende vorgesehen
werden muss, nämlich ein Abschnitt, der zum Greifen des Werkstücks durch den Roboterarm
benötigt wird. Dies schlägt sich negativ im benötigten Gewichtseinsatz des Rohlings
nieder. Durch das Hindurchführen des Walzguts zwischen den Walzen mittels des Roboterarms
ist zudem mitunter der nutzbare Umfangswinkel der Walzen begrenzt.
[0007] Durch die vorgenannte
DE 10 2004 016 193 A1 ist es bekannt geworden, dass die Reckwalzanlage deshalb zumindest zwei in Fertigungsrichtung
hintereinander vorgesehene Walzgerüste mit jeweils zwei zumindest eine Walzmatrize
tragenden Reckwalzen aufweist. Es soll ein erster Walzstich im ersten Walzgerüst und
ein nachfolgender Walzstich im zweiten Walzgerüst durchgeführt werden. Da eine der
Anzahl der durchzuführenden Reckschritte bzw. Walzstiche entsprechende Anzahl an Walzgerüsten
benötigt wird, setzt das einen hohen Anlagenaufwand voraus.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben und ein entsprechendes
Walzwerk vorzuschlagen, mit dem es bei Verwendung lediglich eines Walzgerüstes möglich
ist, die Bearbeitungszeit des Werkstücks zu reduzieren und so die Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens zu erhöhen. Desweiteren soll ein optimierter Gewichtseinsatz des Rohlings
erreicht werden, indem auf ein Schopfende verzichtet werden kann, d. h. es soll Walzmaterial
eingespart werden können. Schließlich soll die Walzenkonstruktion unabhängig vom Roboter
werden, d. h. der Umfangswinkel des Werkzeugs soll optimal für das Reckwalzen genutzt
werden können.
[0009] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem
einlaufseitigen Bereich der Reckwalzmaschine ein erster Roboter mit einem Greifelement
zum Greifen eines axialen, hinteren Endes des Werkstücks angeordnet ist, wobei das
Greifelement durch den ersten Roboter zumindest in der Walzrichtung bewegbar ist,
wobei das gegriffene Werkstück mit seinem vorderen Ende bis zum Erreichen des Walzeneingriffs
zwischen die Walzen des Walzenpaares eingeführt wird, und dass in einem auslaufseitigen
Bereich der Reckwalzmaschine ein zweiter Roboter mit einem Greifelement zum Greifen
des axialen, vorderen Endes des Werkstücks nach dessen Freigabe durch den ersten Roboter
angeordnet ist, wobei das Greifelement durch den zweiten Roboter zumindest in der
Walzrichtung bewegbar ist, wobei das an seinem axialen, vorderen Ende gegriffene Werkstück
nunmehr mit seinem voreilenden hinteren Ende bis zum Erreichen des Walzeneingriffs
zwischen die Walzen des Walzenpaares eingeführt wird. Die Greifelemente werden dabei
so verfahren, dass sie nicht in den Bereich zwischen den Walzen gelangen.
[0010] Das Walzwerk zum Reckwalzen eines Werkstücks, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens,
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass im einlaufseitigen Bereich und im
auslaufseitigen Bereich je ein Roboter mit je einen Greifelement zum Greifen eines
axialen Endes des Werkstücks vorgesehen ist, wobei das Greifelement zumindest in Walzrichtung
translatorisch bewegbar ist.
[0011] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass beide Walzen über einen Getriebezug
mit einem gemeinsamen Antriebselement in Verbindung stehen, das zum Antrieb des Walzenpaares
in beide Drehrichtungen geeignet ist.
[0012] Das Antriebselement ist bevorzugt ein drehwinkelregelbarer Elektromotor. Hierbei
kommt beispielsweise ein Servomotor zum Einsatz.
[0013] Die Roboteraufnahmen an der Ein- und Ausgabeseite der Walzen können so gestaltet
sein, dass die verschiedenartigsten Rohling- bzw. Werkstückenden gegriffen werden
können. Die Roboter fahren mit ihren Greifarmen erfindungsgemäß nicht mehr durch den
Walzeneingriff hindurch.
[0014] In vorteilhafter Weise wird durch den Erfindungsvorschlag die Ausstoßleistung des
Reckwalzwerks erhöht. Es kann im Vergleich mit der vorbekannten Vorgehensweise eine
erhöhte Stückzahl an Walzteilen pro Zeit ausgebracht werden. Demgemäß kann die Taktzahl,
d. h. die Ausbringleistung erhöht werden.
[0015] Die Durchfahrt (Zurückfahrt) des Werkstücks nach einem Walzstich zurück auf die Einlaufseite
des Reckwalzwerks kann damit entfallen, wodurch die entsprechende Zeit für das Zurückfahren
eingespart wird. Stattdessen erfolgt der nächste Walzstich bei reversierendem Walzbetrieb.
[0016] Weiterhin ist es möglich, Material des Walz-Rohlings einzusparen. Denn es fällt kein
Schopfende mehr an, weil die Einspannenden des Rohlings bzw. Werkstücks nach dem Freigeben
durch den jeweiligen Roboter ebenfalls gewalzt werden können.
[0017] Die Walzenkonstruktion ist zudem weitgehend unabhängig vom Roboter, d. h. der Umfangs-
bzw. Umschlingungswinkel der aus mit profilierten Walzsegmenten bestückten Wellen
bestehenden Walzen kann verbessert genutzt werden.
[0018] Damit ergibt sich sowohl eine Zeitersparnis als auch eine Entlastung der Roboter.
Der Rohlingsgewichtseinsatz ist optimiert. Demgemäß ist die Produktivität des Reckwalzprozesses
erhöht und es kann eine Materialersparnis erzielt werden. Das Walzwerkzeug kann bis
zu 360° seines Umfangs genutzt werden, woraus sich auch in vorteilhafter Weise geringere
Achsabstände der Walzen ergeben.
[0019] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- schematisch ein Walzgut in verschiedenen Verfahrensstadien, das durch Reckwalzen bearbeitet
wurde;
- Fig. 2
- schematisch die Seitenansicht eines Reckwalzwerks während eines ersten, frühen Verfahrensstadiums;
- Fig. 3
- schematisch die Seitenansicht des Reckwalzwerks während eines zweiten, späteren Verfahrensstadiums;
und
- Fig. 4
- schematisch die Seitenansicht des Reckwalzwerks während eines drit- ten, noch späteren
Verfahrensstadiums.
[0020] In Fig. 1 ist angedeutet, wie aus einem blockförmigen Rohteil 1' durch mehrere Walzstiche
allmählich das reckgewalzte Fertigteil 1" entsteht. Dies erfolgt, indem das Werkstück
1 zwischen zwei Walzen 2, 3 - s. Figuren 2 bis 4 - in mehreren Walzstichen 2.1 - 3.1
bis 2.3 - 3.3; 2.n - 3.n und reversierender Betriebsweise der Walzen 2, 3 hindurch
geführt und gewalzt wird. Die Walzen 2, 3 haben dabei um den Umfang U herum eine solche
von Walzsegmenten vorgegebene Profilierung, dass dem Werkstück über seine axiale Erstreckung
ein Profil verliehen werden kann, wie es in Fig. 1 beispielhaft zu sehen ist. Von
den Walzsegmenten bzw. Werkzeugen sind mindestens zwei axial nebeneinander auf den
Tragwellen der Walzen 2, 3 angeordnet.
[0021] Wie in Fig. 2 dargestellt, beginnt der Reckwalzprozess damit, dass das Rohteil 1'
vom Greifelement 6 eines ersten Roboters 5 gegriffen wird, Der Roboter 5 führt sein
Greifelement 6 und damit das gegriffene bzw. gespannte Werkstück 1' translatorisch
in die über dem Werkstück 1' angegebene Richtung des Pfeils, d. h. in Walzrichtung
W in den einlaufseitigen Bereich 4 des Reckwalzwerks. Die beiden Walzen 2, 3 sind
so entsprechend zugestellt, dass das Werkstück 1 nach dem Einführen zwischen die Walzen
durch den ersten Roboter 5 und das Greifen des Werkstücks 1 durch die Walzen einem
ersten Walzstich 2.1 - 3.1 unterzogen wird. Die Walzen 2, 3 drehen dabei in eine erste
Drehrichtung D
1.
[0022] Die Betriebsphase nach der Durchführung des ersten Walzstichs ist in Fig. 3 skizziert.
Das Werkstück 1 wurde im auslaufseitigen Bereich 7 des Reckwalzwerks von dem Greifelement
9 eines zweiten Roboters 8 gegriffen und aus dem Walzeingriff in Walzrichtung W aufgefangen
bzw. übernommen.
[0023] Der erste Roboter 5 hat mit seinem Greifelement 6 beim Erreichen des Walzeingriffs
der Walzen 2, 3 das Werkstück 1 losgelassen; es wurde zu diesem Zeitpunkt an seinem
anderen axialen Ende vom Greifelement 9 des zweiten Roboters 8 gegriffen.
[0024] Zu erkennen ist dabei, dass keiner der beiden Roboter 5, 8 mit seinen Greifelementen
6, 9 in den Walzeingriff gerät; die Roboter bleiben vielmehr mit ihren Greifelementen
außerhalb des Walzeingriffs. Bei herkömmlichen Reckwalzverfahren fährt der Roboterarm
hingegen mit dem Werkstück durch den Walzeingriff hindurch.
[0025] Wesentlich ist nun - und das ist in Fig. 3 gezeigt -, dass es zu keinem walzfreien
Rückhub kommt, um den nächsten Walzstich 2.2 - 3.2 auszuführen. Vielmehr ist vorgesehen,
dass der Reckwalzprozess nunmehr reversiert wird, d. h. das Werkstück 1 wird nach
dem ersten Walzstich 2.1 - 3.1 vom zweiten Roboter 8 zwischen die Walzen 2, 3 eingeführt,
die nunmehr ihre Drehrichtung geändert haben und in die Drehrichtung D
2 drehen. Demgemäß wird das Werkstück 1 entgegen der Walzrichtung W in reversierender
Walzrichtung WR durch die Walzen 2, 3 gefördert, wobei mit diesem zweiten Walzstich
2.2 - 3.2 eine weitere Verformung des Werkstücks 1 durch die Profilform der Walzsegmente
der Walzen 2, 3 bewirkt wird.
[0026] Analog zur vorbeschriebenen Situation übernimmt der erste Roboter 5 mit seinem Greifelement
6 das Werkstück 1 an seinem in Fig. 4 rechten axialen Ende aus dem Walzeingriff. Entsprechend
wurde das in Fig. 4 linke axiale Ende vom Greifelement 9 losgelassen, nachdem der
auslaufseitige Bereich 7 erreicht wurde, und es kann sich nun ein dritter Walzstich
2.3 - 3.3 mit Bewegung des ersten Roboters 5 in Walzrichtung W und erneuter Umkehr
der Drehrichtung der Walzen 2, 3 wieder in Drehrichtung D 1 anschließen.
[0027] Die Walzen 2, 3 werden also von Stich zu Stich 2.1 - 3.1, 2.2 - 3.2, 2.3 - 3.3, 2.n
- 3.n von "vorwärts" auf "rückwärts" umgesteuert. Alle Typen von Motoren zum Antrieb
der Walzen, die dies möglich machen, können genutzt werden.
[0028] Je ein Roboter mit Zange (Greifer) für das Einführen und das Entnehmen des Werkstücks
wird einlaufseitig und auslaufseitig eingesetzt, wobei die Zange die verschiedenen,
zumeist symmetrischen Werkstückenden greifen kann.
[0029] Ein Roboter kann Werkstücke aus einem Ofen entnehmen, ein anderer gegenüberliegender
Roboter kann Werkstücke in eine Presse einlegen. Während der Roboter, der das Werkstück
in die Presse einlegt, seine Arbeit verrichtet, kann der erstgenannte Roboter schon
das Werkstück in das Reckwalzwerk einführen.
Bezugszeichenliste:
[0030]
- 1
- Werkstück (Walzgut)
- 1'
- Rohteil
- 1"
- Fertigteil
- 2
- Walze
- 3
- Walze
- Walzstich
- 2.1 - 3.1
- Walzstich
- 2.2 - 3.2
- Walzstich
- 2.3 - 3.3
- Walzstich
- 2.n - 3.n
- 4
- einlaufseitiger Bereich
- 5
- erster Roboter
- 6
- Greifelement
- 7
- auslaufseitiger Bereich
- 8
- zweiter Roboter
- 9
- Greifelement
- U
- Umfang
- D1
- erste Drehrichtung
- D2
- zweite Drehrichtung
- W
- Walzrichtung
- WR
- Walzrichtung reversierend
1. Verfahren zum Vorformen eines blockförmigen, runden, ovalen oder vierkantförmigen
metallischen Werkstücks als Ausgangsmaterial durch Walzen in einer Reckwalzmaschine,
bei dem das Werkstück (1) zwischen mindestens einem Walzenpaar in mehreren Walzstichen
gewalzt wird, wobei die Walzen (2, 3) des Walzenpaars von mindestens einem eine Drehrichtungsänderung
erlaubenden Antrieb angetrieben sind und für die nacheinander folgenden Walzstiche
mindestens ein Kaliber bereitstellende Werkzeuge tragen, die entlang ihres Umfangs
(U) ein veränderliches Walzprofil aufweisen und das Verfahren die Schritte umfasst:
a) Durchführung eines ersten Walzstichs (2.1, 3.1), bei dem das Werkstück (1) bis
zu einem ersten Umformgrad verformt wird und bei dem die Walzen (2, 3) in eine erste
Drehrichtung (D1) drehen, wobei das Werkstück (1) in eine Walzrichtung (W) zwischen den Walzen (2,
3) hindurchgeführt wird,
b) Durchführung eines zweiten Walzstichs (2.2, 3.2), bei dem nach Umsteuern der Drehrichtung
der Walzen (2, 3) das Werkstück (1) erneut gewalzt und bis zu einem zweiten Umformgrad
verformt wird, wobei die Walzen (2, 3) in der der ersten Drehrichtung (D1) entgegengesetzten Drehrichtung (D2) drehen und wobei das Werkstück (1) entgegen der Walzrichtung (W) in reversierender
Walzrichtung (WR) zwischen den Walzen (2, 3) hindurchgeführt wird,
c) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts a) als dritten Walzstich (2.3, 3.3) mit
gegenüber dem Schritt b) entgegengesetzter Drehrichtung (D 1) und Hindurchführung
des Werkstückes (1) durch die Walzen (2, 3) in Walzrichtung (W),
d) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts b) als weiteren Walzstich mit gegenüber
dem Schritt c) entgegengesetzter Drehrichtung (D 2) und Hindurchführen des Werkstückes
(1) durch die Walzen (2, 3) in reversierender Walzrichtung (WR), sowie
e) gegebenenfalls Wiederholung der Schritte c) und d) als Folge-Walzstiche (2.n, 3.n),
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem einlaufseitigen Bereich (4) der Reckwalzmaschine ein erster Roboter (5)
mit einem Greifelement (6) zum Greifen eines axialen, hinteren Endes des Werkstücks
(1) angeordnet ist, wobei das Greifelement (6) durch den ersten Roboter (5) zumindest
in der Walzrichtung (W) bewegbar ist, wobei das gegriffene Werkstück (1) mit seinem
vorderen Ende bis zum Erreichen des Walzeneingriffs zwischen die Walzen (2, 3) des
Walzenpaares eingeführt wird, und dass in einem auslaufseitigen Bereich (7) der Reckwalzmaschine
ein zweiter Roboter (8) mit einem Greifelement (9) zum Greifen des axialen, vorderen
Endes des Werkstücks (1) nach dessen Freigabe durch den ersten Roboter angeordnet
ist, wobei das Greifelement (9) durch den zweiten Roboter (8) zumindest in der Walzrichtung
(W; WR) bewegbar ist, wobei das an seinem axialen, vorderen Ende gegriffene Werkstück
(1) nunmehr mit seinem voreilenden hinteren Ende bis zum Ereichen des Walzeneingriffs
zwischen die Walzen (2, 3) des Walzenpaares eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Greifelemente (6, 9) so verfahren werden, dass sie nicht in den Bereich zwischen
den Walzen (2, 3) gelangen.
3. Walzmaschine zum Vorformen eines blockförmigen, runden, ovalen oder vierkantförmigen
metallischen Werkstücks als Ausgangsmaterial durch Walzen in einer Reckwalzmaschine,
bei dem das Werkstück (1) zwischen mindestens einem Walzenpaar in mehreren Walzstichen
gewalzt wird, wobei die Walzen (2, 3) des Walzenpaars von mindestens einem eine Drehrichtungsänderung
erlaubenden Antrieb angetrieben sind und für die nacheinander folgenden Walzstiche
mindestens ein Kaliber bereitstellende Werkzeuge tragen, die entlang ihres Umfangs
(U) ein veränderliches Walzprofil aufweisen, wobei das Walzen die Schritte umfasst:
a) Durchführung eines ersten Walzstichs (2.1, 3.1), bei dem das Werkstück (1) bis
zu einem ersten Umformgrad verformt wird und bei dem die Walzen (2, 3) in eine erste
Drehrichtung (D1) drehen, wobei das Werkstück (1) in eine Walzrichtung (W) zwischen den Walzen (2,
3) hindurchgeführt wird,
b) Durchführung eines zweiten Walzstichs (2.2, 3.2), bei dem nach Umsteuern der Drehrichtung
der Walzen (2, 3) das Werkstück (1) erneut gewalzt und bis zu einem zweiten Umformgrad
verformt wird, wobei die Walzen (2, 3) in der der ersten Drehrichtung (D1) entgegengesetzten Drehrichtung (D2) drehen und wobei das Werkstück (1) entgegen der Walzrichtung (W) in reversierender
Walzrichtung (WR) zwischen den Walzen (2, 3) hindurchgeführt wird,
c) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts a) als dritten Walzstich (2.3, 3.3) mit
gegenüber dem Schritt b) entgegengesetzter Drehrichtung (D 1) und Hindurchführung
des Werkstückes (1) durch die Walzen (2, 3) in Walzrichtung (W),
d) gegebenenfalls Wiederholung des Schritts b) als weiteren Walzstich mit gegenüber
dem Schritt c) entgegengesetzter Drehrichtung (D 2) und Hindurchführen des Werkstückes
(1) durch die Walzen (2, 3) in reversierender Walzrichtung (WR), sowie
e) gegebenenfalls Wiederholung der Schritte c) und d) als Folge-Walzstiche (2.n, 3.n),
insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass im einlaufseitigen Bereich (4) und im auslaufseitigen Bereich (7) je ein Roboter
(5, 8) mit je einen Greifelement (6, 9) zum Greifen eines axialen Endes des Werkstücks
(1) vorgesehen ist, wobei das Greifelement (6, 9) zumindest in Walzrichtung (W) translatorisch
bewegbar ist.
4. Walzmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass beide Walzen (2, 3) über einen Getriebezug mit einem gemeinsamen Antriebselement
in Verbindung stehen, das zum Antrieb des Walzenpaares in beide Drehrichtungen (D1, D2) geeignet ist.
5. Walzmaschine nach Anspruche 3 oder 5, gekennzeichnet durch mindestens einen drehwinkelregelbaren Elektromotor als Antriebselement.