Stand der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von Metallbändern und eine Richtmaschine
hierzu der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 7 definierten Gattung.
[0002] In bekanner Weise läßt sich durch Richten aus einem unplanen Metallband ein weitgehend
planes Metallband erzeugen. Dies wird in einer Richtmaschine durch das Einstellen
stetig kleiner werdender Wechselbiegungen des Metallbands erreicht, wodurch sich im
Richtgut ein Spannungsausgleich einstellt, so daß dieses nach Verlassen der Richtmaschine
in den gewünschten planen Zustand zurückfedert.
[0003] Ein bekanntes Verfahren und eine Richtmaschine der eingangs genannten Art zum Richten
von Metallbändern und Blechen mit konstanter Materialstärke ist in "H. Kaufmann, Entwicklungen
in der Richttechnk, Baustein der Blechbearbeitung, IndustrieAnzeiger 16/1988, Seite
16 - 18" beschrieben. Dabei durchläuft das unplane Metallband ca. 9 - 11 hintereinander
angeordnete Walzen eines oberen und eines unteren Walzenstuhles, wobei Anzahl, Durchmesser
und Anordnung der Walzen durch den zu richtenden Werkstoff bestimmt sind. Bei
der hierzu benutzten Richtmaschine ist der untere Walzenstuhl mit den hochgenau gelagerten
Richtwalzen und deren Abstützung auf einem verwindungsfreien Guß- oder Stahlkörper
aufgebaut und lagert auf dem Maschinenständer. Der obere Walzenstuhl ist in Bezug
auf die Richtwalzen und deren Abstützung mit dem unteren Walzenstuhl nahezu baugleich.
Über Federelemente ist er jedoch frei beweglich und erlaubt somit die Maschineneinstelluna
entweder über Handräder oder bei großen Maschinen motorisch. Den Antrieb für die Richtwalzen
bildet ein im Ölbad betriebenes Verteilergetriebe mit Gelenkwellen, als Antriebsmotor
dienen Drehstrom- oder Gleichstrommotoren.
Vorteile der Erfindung
[0004] Das erfindungsgemaße Verfahren und die erfindungsgemäß ausgestaltete Richtmaschine
hierzu haben den Vorteil, Metallbänder mit variablem Banddickenverlauf bei akzeptablem
technischen Aufwand richten zu können und dabei eine ausreichend gute Planheit des
Bandes zu erreichen. Solche Metallbänder mit variablem Banddicken- bzw. Materialstärkenverlauf
über fortlaufend definierte Metallbandabschnitte werden z.B. zum Herstellen von sog.
Flachbalken-Scheibenwischern für Fahrzeuge benötigt, wie sie aus der US 3 192 551
bekannt sind. Durch die Pendelbewegung der einzelnen Richtwalzen oder der aufeinanderfolgenden
Gruppen von Richtwalzen oder des gesamten, die Richtwalzen tragenden Walzenstuhls,
die CNC-gesteuert in Abhängigkeit von dem Banddickenverlauf erfolgt, wird mit geringem
Steueraufwand eine optimale Plastifizierung der einzelnen, unterschiedlich dicken
Bandbereiche und damit ein Abbau der Eigenspannungen erreicht, so daß eine weitgehende
Planheit des Metallbandes gewährleistet ist, die auch noch nach dem Zerschneiden des
Metallbandes in definierte Bandabschnitte beibehalten wird.
[0005] Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens bzw. der im Anspruch 7
angegebenen Richtmaschine möglich.
[0006] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Richtmaschine wird die angestrebte Pendelbewegung
des Walzenstuhls mit den gesamten Richtwalzen bzw. die angestrebte Pendelbewegung
der hintereinander angeordneten Stuhlsegmente mit Gruppen von Richtwalzen mittels
Keilpaare am Bandein- und Bandauslauf des Walzenstuhls bzw. der Walzenstuhlsegmente
erreicht, die CNC-gesteuert parallel zu den Richtwalzenachsen verschoben werden. Die
Verschiebung der Keilpaare erfolgt vorzugsweise mittels hydraulischer Arbeitszylinder,
die über Servoventile betätigt werden. Die Servoventile werden von elektrischen Stellmotoren
betätigt, die ihrerseits von einer Steuereinheit nach einem den Banddickenverlauf
berücksichtigenden Programm gesteuert werden.
Zeichnung
[0007] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer
Darstellung:
- Fig. 1
- eine Frontansicht (Bandeinlaufseite) einer Richtmaschine,
- Fig. 2
- ausschnittweise eine Seitenansicht der Richtmaschine in Fig. 2,
- Fig. 3
- zwei Diagramme zur Steuerung einer Pendelbewegung des oberen Walzenstuhls der Richtmaschine
in Fig. 1,
- Fig. 4
- eine Seitenansicht einer Richtmaschine gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel,
- Fig. 5
- ausschnittweise eine Seitenansicht eines planen Metallbandes.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0008] Die in Fig. 1 in Frontansicht mit Blick auf die sog. Bandeinlaufseite zu sehende
Richtmaschine zum Richten von Metallbändern weist als Kernstück einen unteren Walzenstuhl
11 und einen oberen Walzenstuhl 12 auf, an denen jeweils eine Vielzahl von Richtwalzen
13 bzw. 14 hochgenau gelagert und abgestützt sind. Jeweils eine Richtwalze 13 des
unteren Walzenstuhls 11 und eine Richtwalze 14 des oberen Walzenstuhls 12 liegen sich
mit einstellbarem Abstand und mit Versatz in Laufrichtung gegenüber und bilden ein
Walzenpaar.
Die einzelnen Richtwalzen 13, 14 werden von
einem als Drehstrom- oder Gleichstrommotor ausgebildeten Antriebsmotor 15 über ein
Verteilergetriebe 16 angetrieben. Der untere Walzenstuhl 11 ist ortsfest auf einem
Maschinenbett 17 angeordnet, während der obere Walzenstuhl 12 an einen am Maschinenbett
17 befestigten Maschinenständer 18 vertikal verschiebbar ausgebildet ist. Mittels
hier nicht dargestellter Handräder oder Stellmotoren kann der obere Walzenstuhl 12
vertikal am Maschinenständer 18 verschoben und somit der Abstand zwischen den Richtwalzen
13,14 verändert werden.
[0009] Zum Richten eines unplanen Metallbandes 10 (Fig. 2) wird dieses zwischen den Richtwalzen
13 und 14 des unteren und oberen Walzenstuhls 11,12 hindurchgeführt, wobei die Richtwalzen
13,14 so eingestellt sind, daß das Metallband 10 zwischen jedem Walzenpaar eine Biegung
in aufeinanderfolgend wechselnden Biegerichtungen mit vom Bandeinlauf zum Bandauslauf
abnehmendem Biegegrad erfährt. Die Laufrichtung des Metallbandes 10, das üblicherweise
von einem Vorratswickel abgezogen und der Richtmaschine zugeführt wird, ist in Fig.
2 mit 19 gekennzeichnet. Zur Abstützung der Richtwalzen 13,14 dienen Stützrollen 20,
wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt sind, wobei die Abstützung direkt oder -
wie hier - über spiralgenutete Zwischenwalzen 21 erfolgt. Die Zwischenwalzen 21 vermeiden
beim Richten von besonders oberflächenempfindlichem Material eine Markierung der Stützrollen
20 über die Richtwalzen 13,14 auf dem Metallband 10. Die Spiralnutung der Zwischenwalzen
21 bringt außerdem einen zusätzlichen Reinigungseffekt.
[0010] In Fig. 5 ist ausschnittweise ein Metallband 10 mit variablem Banddickenverlauf in
Seitenansicht dargestellt, dessen Materialstärke d sich innerhalb von einstückig aufeinanderfolgenden
Bandabschnitten 101 über die Abschnittslänge ändert, wobei die Materialstärke d in
der Mitte des Bandabschnitts 101 am größten ist und zu den Enden des Bandenabschnitts
101 hin abnimmt. Anfang und Ende der einzelnen Bandabschnitte 101 sind durch sog.
Triggerlöcher 22 im Metallband 10 markiert. In einem realistischen Ausführungsbeispiel
schwankt die Materialstärke d innerhalb eines jeden Bandahschnitts 101 zwischen einem
maximalen Wert von 1,2mm und einem Minimalwert von 0,4mm.
[0011] Soll mit der beschriebenen Richtmaschine gemäß Fig. 1 ein solches Metallband 10 mit
von Bandabschnitt 101 zu Bandabschnitt 101 sich wiederholendem, variablem Banddickenverlauf
gerichtet werden, so wird das Richtverfahren insoweit modifiziert, als die einzelnen
Richtwalzen 14 des oberen Walzenstuhls 12 in ihrer vertikalen Lage dem Banddickenverlauf
des Metallbands 10 so nachgeführt werden, daß die Abstände zu den zugeordneten Richtwalzen
13 am unteren Walzenstuhl 11 sich abhängig vom Banddickenverlauf ändern. Um dabei
den Steueraufwand gering zu halten, wird nicht jede einzelne Richtwalze 14 separat
gesteuert, sondern der gesamte obere Walzenstuhl 12, an dem die Walzenachsen der Richtwalzen
14 festgelegt sind. Dieser obere Walzenstuhl 12 wird zu einer von der Banddicke d
abhängigen Pendelbewegung in Bandlaufrichtung 19 angetrieben, bei welcher der Abstand
zwischen den Richtwalzen 13,14 der einzelnen Walzenpaare vom Bandeinlauf 23 zum Bandauslauf
24 der Walzenstühle 11,12 zunimmt bzw. umgekehrt vom Bandauslauf 24 zum Bandeinlauf
23 abnimmt.
[0012] Zur Ausführung einer solchen Pendelbewegung wird der entsprechend am Maschinenständer
18 gelagerte obere Walzenstuhl 12 von einer Antriebsvorrichtung 25 angetrieben, die
ihrerseits von einer Steuereinheit 26 nach einem Programm gesteuert wird, das die
von dem variablen Banddickenverlauf des Metallbands 10 abhängige Pendelbewegung des
oberen Walzenstuhls 12 vorgibt. Wesentlicher Teil der Antriebsvorrichtung 25 sind
zwei Keilpaare 27, von denen jeweils ein Keilpaar 27 auf der Bandeinlaufseite 23 und
auf der Bandauslaufseite 24 des oberen Walzenstuhls 12 angeordnet ist. Jedes Keilpaar
27 besteht aus den beiden Keilen 271,272, über die sich der obere Walzenstuhl 12 auf
dem Maschinenständer 18 abstützt. Die beiden Keile 271,272 sind starr miteinander
verbunden und in Richtung ihrer Keilschräge 27a parallel zu den Achsen der Richtwalzen
14 verschiebbar ausgebildet. In Fig. 1 ist nur das Keilpaar 27 auf der Bandeinlaufseite
23 des oberen Walzenstuhls 12 zu sehen. Das nicht dargestellte Keilpaar 27 auf der
Bandauslaufseite 24 des oberen Walzenstuhls 12 ist identisch ausgebildet und angeordnet.
Die Verschiebebewegung jedes Keilpaars 27 wird von einem fluidbetätigten, z.B. hydraulischen,
Arbeitszylinder 28 bewirkt, der von einem Servoventil 29 gesteuert wird. Das Servorventil
29 wird von einem elektrischen Schrittmotor 30 betätigt, der seinerseits von einer
Steuereinheit 31 gesteuert wird. Für das in Fig. 1 nicht zu sehende Keilpaar 27 auf
der Bandauslaufseite 24 des oberen Walzenstuhls 12 ist das Servoventil mit 29' und
der ebenfalls von der Steuereinheit 31 gesteuerte elektrische Schrittmotor mit 30'
bezeichnet.
[0013] Durch die von der Steuereinheit 26 über die Antriebsvorrichtung 25 ausgelöste Verschiebebewegung
der Keilpaare 27 an der Bandeinlaufseite 23 und an der Bandauslaufseite 24 führt der
obere Walzenstuhl 12 in Bandlaufrichtung 19 eine Pendelbewegung aus, wobei beim Verschieben
der Keilpaare 27 in Fig. 1 nach rechts der obere Walzenstuhl 12 an seiner Bandeinlaufseite
23 bzw. an seiner Bandauslaufseite 24 zunehmend angehoben und damit der Abstand der
Richtwalzen 13,14 vergrößert und bei Verschieben der Keilpaare 27 in Fig. 1 nach links
der obere Walzenstuhl 12 auf seiner Bandeinlaufseite 23 bzw. auf seiner Bandauslaufseite
24 wieder abgesenkt und damit der Abstand zwischen den Richtwalzen 13,14 wieder verringert
wird. Diese Verschiebung der Keilpaare 27 geschieht in Abhängigkeit von der zwischen
die Richtwalzen 13,14 einlaufenden Bandabschnittslänge l (Fig. 5).
[0014] In Fig. 3 ist der von der Bandabschnittslänge l gesteuerte Verschiebeweg s eines
jeden Keilpaars 27 dargestellt, und zwar in Fig. 3a für das Keilpaar 27 an der Bandeinlaufseite
23 des oberen Walzenstuhls 12 und in Fig. 3b für das Keilpaar 27 an der Bandauslaufseite
24 des oberen Walzenstuhls 12. Wie deutlich zu erkennen ist, werden die Verschiebebewegungen
der beiden Keilpaare 27 mit unterschiedlichen Steuerfunktionen bewirkt. Diese Steuerfunktionen
sind ausgehend von einem zunächst sinusförmigen Verlauf empirisch verfeinert.
[0015] Zum Triggern der Steuereinheit 26 dienen die im Metallband 10 zwischen den aufeinanderfolgenden
Bandabschnitten 101 der Länge l vorhandenen Triggerlöcher 22 (Fig. 5). Diese Triggerlöcher
22 werden von einem an der Bandeinlaufseite 23 des oberen Walzenstuhls 12 angeordneten
optischen Sensor 31 (Fig. 1) detektiert, der ein Triggersignal an die Steuereinheit
26 liefert. Dieses Triggersignal führt zu einem Programmaufruf in der Steuereinheit
26 und einer nachfolgenden Programmsteuerung der elektrischen Schrittmotoren 30 und
30', so daß die Keilpaare 27 an der Bandeinlaufseite 23 und an der Bandauslaufseite
24 die in Fig. 3a bzw. 3b dargestellten Verschiebewegkurven

abarbeiten. Um Störungen durch Verschmutzung der Triggerlöcher 22 zu vermeiden, ist
mit dem Sensor 31 eine Blasluftvorrichtung kombiniert, deren zwei in Fig. 1 schematisch
dargestellte Blasdüsen 32,33 einen auf Bandmitte gerichteten Druckluftstrahl zum Säubern
der Triggerlöcher 22 erzeugen.
[0016] Um eine verfeinerte Pendelbewegung der Richtwalzen 14 in Bandlaufrichtung 19 zu erhalten,
die der idealen individuellen Ansteuerung der einzelnen Richtwalzen 14 in Abhängigkeit
vom Banddickenverlauf naher kommt, ist bei der in Fig. 4 in Seitenansicht ausschnittweise
schematisiert dargestellten Richtmaschine der obere Walzenstuhl 12 in einzelnen, in
Bandlaufrichtung 19 hintereinander angeordnete Stuhlsegmente 121,122 und 123 unterteilt,
die unabhängig voneinander zu einer gleichartigen Pendelbewegung antreibbar sind.
Die Gesamtzahl der Richtwalzen 14 ist dabei auf die einzelnen Stuhlsegmente 121 -
123 aufgeteilt, wobei jeweils eine Gruppe von Richtwalzen 14 (im Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 jeweils drei Richtwalzen 14) mit ihren Walzenachsen an einem der Stuhlsegmente
121 - 123 festgelegt ist. Jedem Stuhlsegment 121 - 123 ist eine gleichartige Antriebsvorrichtung
25 zugeordnet, wobei in Fig. 4 von jeder Antriebsvorrichtung 25 das Keilpaar 27 an
der Bandeinlaufseite 23 des jeweiligen Stuhlsegments 121 - 123 und das Keilpaar 27'
an der Bandauslaufseite 24 eines jeden Stuhlsegments 121 - 123 symbolisch dargestellt
ist. Jede der hier drei Antriebsvorrichtungen 25 ist wie vorstehend beschrieben aufgebaut
und wird von der Steuereinheit so gesteuert, daß jedes Stuhlsegment 121 - 123 eine
individuelle Pendelbewegung in Bandlaufrichtung 19 ausführt. Der Antriebsmotor 15
weist einen inkrementalen Winkelgeber 34 auf, der Signale an die Steuereinheit 26
liefert.
1. Verfahren zum Richten von Metallbändern mittels einer Rollenrichtmaschine, bei dem
das kontinuierlich längsbewegte Metallband (10) zwischen einer Anzahl von in Bandlaufrichtung
(19) hintereinander angeordneten, auf entgegengesetzten Bandseiten angreifenden Paaren
von Richtrollen oder -walzen (13,14), die voneinander getrennt auf einem oberen und
unteren Walzenstuhl (12,11) gelagert sind, mit in Bandlaufrichtung (19) abnehmendem
Biegegrad abwechselnd in entgegengesetzten Biegerichtungen gebogen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Richten eines Metallbands (10) mit variablem Banddickenverlauf die Richtwalzen
(14) an mindestens einem Walzenstuhl (12) so gesteuert werden, daß sich ihre Abstände
zu den ihnen zugeordneten Richtwalzen (13) am anderen Walzenstuhl (11) abhängig vom
Banddickenverlauf ändern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtwalzen (14) an dem
mindestens einen Walzenstuhl (12) zu mehreren Walzengruppen zusammengefaßt und ihre
Walzenachsen an einem gemeinsamen Walzenträger (121-123) festgelegt werden und daß
jeder Walzenträger (121-123) zu einer von dem Banddickenverlauf abhängigen Pendelbewegung
in Bandlaufrichtung (19) angetrieben wird, bei welcher der Abstand zwischen den Richtwalzen
(13,14) der einzelnen Walzenpaare von dem in Bandlaufrichtung (19) ersten Walzenpaar
des Walzenträgers (121-123) zu dem in Bandlaufrichtung (19) letzten Walzenpaar des
Walzenträgers (121-123) zunimmt bzw. umgekehrt vom letzten zum ersten Walzenpaar abnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenachsen aller Richtwalzen
(13,14) unmittelbar an den Walzenstühlen (11,12) festgelegt werden und daß mindestens
ein Walzenstuhl (12) zu einer von der Banddicke (d) des Metallbands (10) abhängigen
Pendelbewegung in Bandlaufrichtung (19) angetrieben wird, bei welcher der Abstand
zwischen den Richtwalzen (13,14) der einzelnen Walzenpaare vom Bandeinlauf (23) zum
Bandauslauf (24) des Walzenstuhls (12) zunimmt bzw. umgekehrt vom Bandauslauf (24)
zum Bandeinlauf (23) abnimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelbewegung mittels
eines Programms gesteuert wird, das den Banddickenverlauf des Metallbands (10) über
einen Bandabschnitt (101) berücksichtigt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem von Bandabschnitt
(101) zum Bandabschnitt (101) des Metallbands (10) sich periodisch wiederholenden,
variablen Banddickenverlauf des Metallbands (10) zwischen den Bandabschnitten (101)
Triggerlöcher (22) im Metallband (10) angeordnet werden, mit denen Anfang und Ende
der programmgesteuerten Pendelbewegung initialisiert werden.
6. Richtmaschine zum Richten von Metallbändern mit einem oberen und unteren Walzenstuhl
(12,11), von denen einer, insbesondere der obere, zur Änderung des Abstandes zwischen
den Walzenstühlen (11,12) verstellbar an einem Maschinenständer (18) festgelegt ist,
und mit an jedem Walzenstuhl (11,12) hintereinander gelagerten Richtwalzen (13,14),
zwischen denen das Metallband (10) hindurchführbar ist, wobei die Richtwalzen (13,14)
so eingestellt sind, daß das Metallband (10) an aufeinanderfolgenden Richtwalzen (13,14)
eine Biegung in wechselnden Biegerichtungen mit vom Bandeinlauf (23) zum Bandauslauf
(24) abnehmendem Biegegrad erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Walzenstühle,
vorzugsweise der obere Walzenstuhl (12), so ausgebildet ist, daß er eine die Abstände
zwischen den Richtwalzen (13,14) der aufeinanderfolgenden Walzenpaare nacheinander
ändernde Pendelbewegung auszuführen vermag, und daß eine den Walzenstuhl (12) zur
Pendelbewegung antreibenden Antriebsvorrichtuflg (25) und eine Steuereinheit (26)
vorgesehen sind, die die Antriebsvorrichtung (25) nach einem Programm steuert, das
eine von einem variablen Banddickenverlauf des hindurchgeführten Metallbands (10)
abhängige Pendelbewegung des Walzenstuhls (12) vorgibt.
7. Richtmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Pendelbewegung
befähigte Walzenstuhl (12) in einzelne, in Bandlaufrichtung (19) hintereinander angeordnete,
zu einer gleichartigen Pendelbewegung ausgebildete Stuhlsegmente (121-123) mit jeweils
einer daran gelagerten Gruppe der Richtwalzen (14) unterteilt ist und daß jedem Stuhlsegment
(121-123) eine von der Steuereinheit (26) gesteuerte, das Stuhlsegment (121-123) zu
einer individuellen Pendelbewegung antreibende, gleichartige Antriebsvorrichtung (25)
zugeordnet ist.
8. Richtmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung
(25) am Walzenstuhl (12) oder an den einzelnen Stuhlsegmenten (121-123) angreifende,
mit ihren Keilschrägen (27a) parallel zu den Richtwalzenachsen verschiebbare Keilpaare
(27,27') aufweist, von denen jeweils ein Keilpaar (27,27') auf der Bandein- und Bandauslaufseite
(23,24) des Walzenstuhls (12) bzw. der Stuhlsegmente (121-123) angeordnet ist und
sich zwischen dem Maschinenständer (18) und dem Walzenstuhl (12) abstützt.
9. Richtmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilpaare (27) zu ihrer
Verschiebebewegung mit fluidbetätigten Arbeitszylindern (28) gekoppelt sind, die mittels
Servoventile (29,29') steuerbar sind.
10. Richtmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (26)
elektrische Schrittmotoren (30,30') steuert, die die Servoventile (29,29') betätigen.
11. Richtmaschine nach einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinheit
(26) ein Sensor (31) vorgeschaltet ist, der das Einlaufen von im Metallband (10) angeordneten
Triggerlöchern (22) detektiert und mit seinem Detektionssignal die Steuereinheit (26)
triggert.
12. Richtmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Sensor (31) eine
Blasluftvorrichtung (32,33) zum Reinigen der Triggerlöcher (22) vereinigt ist.
13. Richtmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerlöcher
(22) im Metallband (10) so angeordnet sind, daß sie Anfang und Ende von aufeinanderfolgenden
Bandabschnitten (101) markieren, die einen gleichartigen variablen Banddickenverlauf
aufweisen.