[0001] Die Erfindung betrifft eine Drückmaschine mit
- einem Drückfutter,
- einem in wenigstens zwei Koordinatenrichtungen verfahrbaren Drückrollen-Kreuzsupport
mit Obersupport und Untersupport, die jeweils wenigstens mit einer Antriebsvorrichtung
und einem Wegaufnehmer versehen sind,
- mindestens einer Drückrolle, die an einem Drückrollenhalter gehaltert ist, der mit
dem Obersupport über einen Hilfssupport verbunden ist und in einer Richtung parallel
zum Obersupport verschiebbar ist, und mit
- einer Steuereinheit.
[0002] Mit solchen Drückmaschinen wird eine rotierende Metallronde mit Hilfe einer Drückrolle
zunächst an das ebenfalls rotierende Drückfutter angelegt, dessen Kontur die Innenkontur
des zu fertigenden Werkstücks vorgibt. Anschließend erfolgt ein weiterer Überlauf
der Drückrolle, um das Werkstück mit großer Kraft an das Drückfutter anzudrücken und
damit eine besonders glatte Oberfläche bei der Werkstückinnenkontur zu erhalten, beispielsweise
bei Reflektoren aus Aluminium mit hochglänzenden Oberflächen. Bei diesem Glättüberlauf
ist eine sehr feine Abstimmung der Bewegung der Drückrolle mit den auf die Rolle wirkenden
Kräften erforderlich. Für Drückmaschinen sind sogenannte Teach-In-Steuerungen üblich,
bei denen die Maschinenparameter eines ersten, manuell durchgeführten Arbeitsgangs
in einer Speichereinheit abgelegt werden und später automatisch durch die Maschine
reproduziert werden können. Damit können Erfahrung und Geschick eines geübten Bedieners
bei der Werkstückumformung auf die Maschinensteuerung übertragen werden.
[0003] Aus der EP 405 720 B1 ist eine gattungsgemäße Drückmaschine bekannt, bei der die
Drückrolle in ihrem Drückrollenhalter über eine Feder mit dem Obersupport gekoppelt
ist. Hierdurch wird ein lokales Ausfedern der Drückrolle in denjenigen Bereichen des
am Drückfutter anliegenden Werkstücks ermöglicht, in denen die Wandstärke des Werkstücks
über dem Sollwert liegt. Damit kann die in der Steuereinheit abgelegte Soll-Werkstückkontur
durch eine interpolierte Bewegung des Untersupports und des rechtwinklig dazu angeordneten
Obersupports abgefahren werden, auch wenn Unebenheiten in der Wanddickenverteilung
des Werkstücks vorliegen. Wird die Drückrolle gegen die Kraft der Feder ausgelenkt,
so baut sich eine Gegenkraft auf, die die von der Drückrolle ausgeübte Umformkraft
ansteigen lässt. Damit die Umformkraft nicht soweit ansteigt, dass ein Fließen des
Werkstoffes bewirkt wird, ist eine Messeinrichtung zur Erfassung des Federwegs vorgesehen.
Wird ein bestimmter Federweg, der bei konstanter Federrate proportional zu der auf
die Drückrolle wirkenden Kraft ist, überschritten, so wird der Obersupport durch die
Steuereinheit so weit zurückgezogen, dass der Drückrollenhalter wieder ausfedern und
in seine Ausgangsstellung zurückfedern kann.
[0004] Nachteilig bei der bekannten Umformmaschine ist aber, dass die Feder angesichts der
hohen Umformkräfte und des sehr kleinen auftretenden Federwegs eine sehr hohe Federkonstante
aufweisen muss; andererseits ist keine Dämpfung vorgesehen, so dass sich das durch
die Feder bewegte System aus Drückrolle und Drückrollenhalter stark aufschwingen kann.
Auch ist die tatsächliche momentane Position der Drückrolle nicht bekannt, da durch
die Maschinensteuerung nur für die Achsen des Unter- und Obersupports eine Lageregelung
in einem geschlossenen Regelkreis erfolgt, jedoch der Federweg der Drückrolle nicht
in die Lageregelung einfließt. Es ist damit auch nicht möglich, die Ist-Kontur des
Werkstücks zu erfassen und eventuellen Unregelmäßigkeiten in der Wanddickenverteilung
durch gezielte Umformoperationen entgegen zu wirken. Ist die Wandstärke lokal zu gering,
so kann die Drückrolle der bekannten Drückmaschine, die entlang der gespeicherten
Soll-Kontur verfährt, sogar von dem Werkstück abheben, so dass der Glättvorgang unterbrochen
ist und das Werkstück in diesem Bereich eine schlechte Oberflächenqualität aufweist.
[0005] Aus der EP 491 240 B1 ist eine weitere Drückmaschine bekannt, bei der die Drückrolle
gegen die von einer Kolben-Zylinder-Einheit, beispielsweise einem Pneumatikylinder,
ausgeübte Kraft verschiebbar gelagert ist. Die Umformkraft der Drückrolle wird konstant
gehalten; im Falle eines Druckanstiegs wird ein Teil des Fluids aus dem Zylinder abgelassen.
Zwar ist hier im Vergleich zu der erstgenannten Drückmaschine durch den Verzicht auf
Stahlfedern die Schwingungsanfälligkeit geringer. Es besteht aber auch hier der Nachteil,
dass die wahre momentane Position der Drückrolle durch die Maschinensteuerung nicht
zu erfassen ist, wenn ein Zurückweichen der Drückrolle gegen die pneumatische oder
hydraulische Kraft erfolgt ist. Die Umformkräfte an der momentanen Drückrollenposition
werden durch die Maschinensteuerung nicht erfasst.
[0006] Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Drückmaschine anzugeben, mit der lokale
Wanddickenabweichungen, insbesondere bei einem abschließenden Glättüberlauf, kompensierbar
sind, und bei der eine ständige Erfassung der gegebenen Position und der Andrückkraft
der Drückrolle möglich ist.
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Drückmaschine der eingangs genannten Art, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass
- dass der Hilfssupport mit dem Obersupport über eine Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden
ist;
- dass zwischen dem Hilfssupport und dem Obersupport ein Wegaufnehmer vorgesehen ist,
mit dem die Position des Hilfssupports relativ zum Obersupport als elektrisches Meßsignal
aufnehmbar und an die Steuereinheit weiterleitbar ist; und
- dass die Steuereinheit eine Additionseinrichtung enthält, in der die Messsignale des
Wegaufnehmers des Hilfssupports und die Messsignale des Wegaufnehmers des Obersupports
addierbar und durch welche die so erhaltene Summe der Messwerte als X-Koordinate an
eine Lageregelungseinrichtung für den Obersupport weitergeleitet wird.
[0008] Da moderne Linearführungen sich aus einer Einheit aus einer unteren Führungseinheit,
gegebenenfalls mit Motor und Kugelumlaufspindel, einem Pneumatikzylinder oder dgl.,
und einem linear dazu verschiebbaren Schlitten zusammensetzen, sei darauf hingewiesen,
dass nachfolgend mit "Support" der jeweilige verfahrbare Schlitten einer der Achsen
bezeichnet wird, soweit nicht anders beschrieben.
[0009] Erfindungswesentlich ist, dass die Q-Achse, als die der bewegliche Teil des Hilfssupports
hier auch bezeichnet wird, sowohl einen eigenen aktiven Antrieb erhält, der steuer-
bzw. regelbar ist, wie auch einen Wegaufnehmer, mit dem die Verschiebung des Drückrollenhalters
gegenüber der nachgeordneten X-Achse, also des verschiebbaren Teils des Obersupports,
erfassbar ist und dass eine Verrechnung der Lageinformationen von X- und Q-Achse erfolgt,
deren Summe dann in die Lageregelung als X-Koordinate einfließt. Durch die Verknüpfung
der Werte der parallelen Achsen X und Q wird eine Überbestimmung des Systems vermieden.
Die Regelungseinrichtung für die X-Achse erhält stets die tatsächliche Koordinate
der Drückrolle, selbst wenn diese geringfügig innerhalb des Hilfssupports verschoben
worden ist.
[0010] Zugleich kann an jedem Koordinatenpaar X,Z der Druck P(X,Z) in der Kolben-Zylinder-Einheit
beim Teach-In gemessen und beim nachfolgenden Automatikablauf wieder eingestellt werden,
so dass an jedem Ort der Drückrolle die hierfür vorgesehene Umformkraft einregelbar
ist.
[0011] Vorteilhafterweise ist der Wegaufnehmer ein absoluter Wegaufnehmer, der unabhängig
von seiner Stellung im Einschaltzustand einen Messwert für die Stellung des Hilfssupports
relativ zum Obersupport erzeugt. Damit muss nach dem Einschalten der Maschine und
der Steuereinheit keine Referenzfahrt mehr durchgeführt werden.
[0012] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung
vorgesehen, mit der in wenigstens einer Riegelposition eine lösbare Verbindung des
Hilfssupports mit dem Obersupport herstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, die erfindungsgemäß
ausgebildete Drückmaschinen auch für solche Anwendungszwecke einzusetzen, bei denen
statt einer präzisen Kraft- und Wegsteuerung der Drückrolle vor allem eine Übertragung
großer Kräfte notwendig ist, beispielsweise beim Drücken von Stahlronden. Der Hilfssupport
wird so mit dem Obersupport zu einer starren Einheit verbunden.
[0013] Vorzugsweise ist der Hilfssupport gegenüber dem Obersupport um 2 bis 5 mm verschiebbar.
Mit diesem vergleichsweise kleinen Verfahrweg im Verhältnis zum Obersupport werden
die erfindungsgemäßen Vorteile bereits erreicht. Durch den geringen Hub ist aber eine
kompakt Bauform des Hilfssupports möglich, und es kann eine kurze Ausführungsform
des hierbei bevorzugt als Antrieb verwendeten Pneumatikzylinders gewählt werden.
[0014] Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachglätten eines Werkstücks mittels
der erfindungsgemäßen Drückmaschine gemäß Anspruch 5.
[0015] Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.
[0016] Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren
zeigen im einzelnen:
- Fig. 1
- eine erfindungsgemäße Drückmaschine in schematischer Draufsicht; und
- Fig. 2
- die Steuereinheit in einem Blockschaltbild.
[0017] In Fig. 1 ist eine Drückmaschine 100 in einer Ansicht von oben dargestellt. Zwischen
einem rotierbaren Drückfutter 2 und einer Andrückscheibe 3 ist eine Metallronde 1
eingespannt. Schräg zur Rotationsachse 4 der Hauptspindel ist ein Kreuzsupport 10
angeordnet, der sich zunächst aus einem Untersupport 50 und einem Obersupport 50 zusammensetzt.
Der Kreuzsupport kann je nach Werkstückkontur auch parallel zur Rotationsachse 4 der
Hauptspindel angeordnet sein.
[0018] Am Untersupport 50 wird über an sich bekannte Antriebsmechanismen, insbesondere durch
eine Kombination eines Elektromotors mit einer Kugelumlaufspindel oder durch einen
Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder, ein Schlitten angetrieben, auf dem der Obersupport
40 montiert ist, so dass dieser in einer Richtung Z verfahrbar ist. Die Lage des bewegten
Teils des Untersupports 50 wird über einen Wegaufnehmer 54 (vgl.
Fig. 2), insbesondere über einen absoluten Wegaufnehmer, erfasst und an eine Steuereinheit
weitergeleitet. Durch einen elektronisch gesteuerten Antrieb der Z-Achse des Untersupports
50 und die Rückführung der Lage durch den Wegaufnehmer in Form eines Messwerts Z wird
ein geschlossener Regelkreis ausgebildet.
[0019] Der Obersupport 40 ist in ähnlicher Weise aufgebaut wie der Untersupport 50; ein
Unterteil ist fest auf dem Schlitten des Untersupports 50 montiert und bildet mit
diesem eine bewegliche Einheit. Auf dem angetriebenen Schlitten des Obersupports 40
ist ein Hilfssupport 30 montiert; beide zusammen sind gegenüber dem Untersupport 50
bzw. dem Unterteil des Obersupports 40 in einer Richtung X verfahrbar. Die Lage des
Schlittens des Obersupports 40 wird durch einen weiteren Wegaufnehmer 44 erfasst und
fließt als Messwert X
H in die Steuereinheit ein.
[0020] Der Hilfssupport 30 trägt einen Drückrollenhalter 20, in dem eine Drückrolle 22 rotierbar
eingespannt ist. Der Hilfssupport 30 ist so auf dem Obersupport 40 montiert, dass
er relativ zu diesem entlang einer Richtung Q, die parallel zur Richtung X ist, verschiebbar
ist.
[0021] Zwischen Ober- und Hilfssupport 50, 40 kann eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung
60 vorgesehen sein, mit der eine mechanische Kopplung von Obersupport 40 und Hilfssupport
30 herzustellen ist, beispielsweise für das Drücken von Stahlronden ohne Glättüberlauf.
[0022] Der Verschiebeweg des Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40 in Richtung der
Koordinate Q beträgt vorzugsweise 2 bis 5 mm, beispielsweise 3 mm, also in jedem Fall
ein Vielfaches der zu erwartenden Dickensprünge im Werkstück, welche durch die Q-Achse
auszugleichen sind. Der Verschiebeweg wird von einem Wegaufnehmer 34 erfasst und fließt
als Messwert X
Q in die Steuereinheit ein.
[0023] Die Koordinaten X und Q sind an parallel ausgerichteten Achsen definiert. Auch ist
die Definition vorzugsweise so vorgenommen, dass eine gleiche Richtung beim Verfahren
des Ober- und Hilfssupports 40, 30 auch zu gleichen Vorzeichen bei den Messwerten
X
Q und X
H führt.
[0024] Der Schlitten des Hilfssupports 30 wird in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
durch eine Kolben-Zylinder-Einheit 32 gegenüber dem Obersupport 40 bewegt.
[0025] In einer Steuereinheit 200, die schematisch in Fig. 2 abgebildet ist, ist eine Lageregelungseinrichtung
210 für die Lage des bewegten Teils des Untersupports 50 enthalten. Der Steuereinheit
200 wird der Ist-Wert der Lage des bewegten Teils des Untersupports 50 relativ zu
seinem Unterteil, das ortsfest auf einem Maschinenenbett befestigt ist, als Z-Koordinate
zugeführt. Der Soll-Wert der Lage wird aus einer Speicher- und Recheneinrichtung 250
abgerufen, wo er zuvor beispielsweise durch Ausführen eines Teach-In-Durchlaufs abgelegt
worden ist. Der Zugriff der Lageregelungseinrichtung 210 auf die Speicher- und Recheneinrichtung
250 kann über einen schnellen Gerätebus 240 oder andere an sich bekannte Verknüpfungseinrichtungen
erfolgen. Entsprechend der ermittelten Regeldifferenz wird der Antrieb 52 des Untersupports
50 beeinflusst.
[0026] Eine weitere Lageregelungseinrichtung 220 ist für die Positionierung des bewegten
Teils des Obersupports 40 vorgesehen und beeinflusst den Antrieb 42 des Obersupports
40. Der Soll-Wert der X-Koordinate der momentanen Drückrollenposition bei der Koordinate
X wird ebenfalls über den Gerätebus 240 von der Speicher- und Recheneinrichtung 250
abgerufen und mit dem Ist-Wert der X-Koordinate verglichen. Dieser Ist-Wert X wird
in einer Additionseinrichtung 222 durch Addition der Lageinformationen X
Q des Wegaufnehmers 34 des Hilfssupports 30 und X
H des Wegaufnehmers 44 des Obersupports 40 ermittelt.
[0027] Bevorzugt wird der Nullwert der Q-Koordinate in einer Ausgangsstellung des Hilfssupports
30 definiert, in der sich dieser etwa in der Mitte des möglichen gesamten Verfahrwegs
gegenüber dem Obersupport 40 befindet. Der Wert X
Q nimmt ein negatives Vorzeichen an, wenn der Hilfssupport 30 mit der Drückrolle 22
gegen die Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 32, also vom Drückfutter 2 weg, zurückgedrückt
wird und dabei relativ zum Obersupport 40 verschoben wird. Um den Wert von X
Q sinkt dann, gleiche Richtungsdefinition vorausgesetzt, das Resultat der Verknüpfung
mit dem Wert X
H, nämlich die X-Koordinate, die in die Lageregelungseinrichtung 220 einfließt. Es
kann sich demnach bei der erfindungsgemäßen Drückmaschine durch die Überbestimmung
ein X-Koordinatenwert aus verschiedenen Kombinationen von X
H und X
Q zusammensetzten. Liegt hingegen ein positives Vorzeichen der Koordinate X
Q vor, so ist dies im Betrieb ein Indiz dafür, dass der Hilfssupport 30 dem Obersupport
40 vorauseilt, weil die Drückrolle noch keinen Kontakt mit dem Werkstück 1 oder dem
Drückfutter 2 hatte, was auf eine lokal zu geringe Wandstärke des Werkstücks 1 hindeutet.
[0028] Die Steuereinheit führt entsprechend den gespeicherten Werten aus dem Teach-In eine
Lageregelung der Kombination von Hilfs- und Obersupport 30, 40 aus, wobei der Antriebsmotor
42 des Obersupports 40 durch die Lageregelungseinrichtung 220 beeinflusst wird. Gleichzeitig
kann über die Variation der Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 32 eine
Anpassung der Umformkraft erfolgen, ohne die Wegsteuerung der Drückrolle 20 nachteilig
zu beeinflussen.
[0029] Nachfolgend wird das Herstellen eines rotationssymmetrischen Werkstücks 1 durch Drückwalzen
mit der erfindungsgemäßen Drückmaschine 100 beschrieben:
[0030] Zum Einlesen der Werkstückkontur in die Steuerungseinrichtung 200 wird die Supportverriegelungsvorrichtung
60 gelöst, so dass der Hilfssupport 30 gegenüber dem Obersupport 40 beweglich ist.
Der Hilfssupport 30 wird durch eine Druckbeaufschlagung der zwischen Hilfssupport
30 und Obersupport 40 wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung 32 in eine vordere Ausgangsstellung,
also maximal in Richtung des Drückfutters 2, bewegt. Der Wert X
Q nimmt ort bei bevorzugter Definition der X-Achse einen positiven Wert an, z.B. +1,5
mm.
[0031] Der Druck wird über eine Druckregelungseinrichtung 230 innerhalb der Steuereinheit
200 und eine Ventileinheit 36, die vorzugsweise mit elektrischen Druckaufnehmern und
elektrisch betätigbaren Druckventilen versehen ist, auf einem vorbestimmten Wert gehalten.
Die Ventileinheit 36 kann an sich bekannte Druckregelvorrichtungen wie Proportionalventile
etc. aufweisen.
[0032] Es erfolgt laufend eine automatische Messung der Lage des Hilfssupports 30 relativ
zum Obersupport 40 durch den Wegaufnehmer 34. Die Messsignale des Wegaufnehmers 34
des Hilfssupports 30 werden an die Steuereinheit 200 weitergeleitet. Dort werden sie
in eine Lageinformation umgewandelt, und die Position des Obersupports 40 wird aufaddiert.
Die Summe wird an die Lagereglungseinrichtung 220 innerhalb der Steuereinheit 200
weitergeleitet, die die Bahnbewegung der Drückrolle 22 als interpolierte Bewegung
aus den kartesischen Koordinaten von Unter- und Obersupport 50, 40 steuert.
[0033] Anschließend wird der Obersupport 40 mitsamt des daran angeordneten Hilfssupports
30 in Richtung des Drückfutters 2 verfahren, bis die Drückrolle 22 dieses kontaktiert.
[0034] Durch die durch die Steuerungseinheit 200 aufgezwungene Vorwärtsbewegung des Obersupports
40 wird der Hilfssupport 30 beim Kontakt der Drückrolle 20 mit dem Drückfutter 2 gegenüber
dem Obersupport 40 zurückgeschoben, so dass der Lagewert X
Q des Hilfssupports 30 sinkt. Es erfolgt eine Nachführung des Obersupports 40 gegenüber
dem Hilfssupport 30 derart, dass der Hilfssupport 30 annähernd seine Mittellage einnimmt,
dass also der Lagewert X
Q am Nullpunkt innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise ± 0,5 mm liegt.
Dieser Toleranzbereich ist vorgesehen, um eine schnelle Einregelung der Lage an dem
aufgenommenen Punkt der Werkstückkontur zu gewährleisten. Bei der Drückmaschine 100
der Erfindung kann dieses Toleranzband nahezu beliebig gewählt werden und ist tatsächlich
nur durch den mechanisch vorgegebenen Verfahrweg des Hilfssupports 30 begrenzt.
[0035] Die Positionsänderung des Hilfssupports 30 wird durch die laufenden Messungen des
Wegaufnehmers 34 erfasst und an die Steuerungseinheit 200 weitergeleitet, wo eine
Verrechnung des Messwertes X
Q des Hilfssupports 30 mit dem Messwert X
H des Messaufnehmers 44 des Obersupports 40 erfolgt. Durch die Rückwärtsbewegung des
Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40 wird eine Q-Koordinate mit negativem
Vorzeichen erzeugt bzw. ein elektrisches Messsignal mit einer negativen Spannung.
[0036] Die Genauigkeit der X-Koordinate wird durch ein Toleranzband keineswegs beeinträchtigt,
da sich erfindungsgemäß der abzuspeichernde und später wieder abzurufende X-Wert aus
der Addition der Lagewerte X
H und X
Q ergibt. Die Stellung von Hilfs- und Obersupport 30, 40 zueinander ist also unerheblich,
solange der Hilfssupport 30 innerhalb des Toleranzbandes eingeregelt ist.
[0037] Die X- und Z-Koordinate des Unter- und Obersupports 40, 50 werden als Stützpunkte
für die Bahnsteuerung in der Speicher- und Recheneinrichtung 250 der Steuerungseinheit
200 abgespeichert.
[0038] Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Drückmaschine 100 ist es möglich, während
des sogenannten Teach-In, also des Aufnehmens und Speicherns eines von einem Bediener
durchgeführten Umformvorgangs, in die Steuereinheit 200 zusätzlich zu den Koordinaten
X und Z der Drückrollenposition auch die momentane, von der Drückrolle 22 ausgeübte
Kraft durch Messung des Drucks in der Kolben-Zylinder-Einheit 32 während des Teach-In
aufzunehmen, in der Speicher- und Recheneinrichtung 250 der Steuereinheit abzuspeichern
und später in automatisch ablaufenden Umformvorgängen reproduzierbar wieder abzurufen.
Hierzu ist die Kolben-Zylinder-Einheit 32 bzw. die Ventileinheit 36 mit einem Drucksensor
ausgerüstet, dessen Messsignale in die Steuereinheit 200 einfließen.
[0039] Zur Werkstückherstellung wird in an sich bekannter Weise eine Metallronde 1 an das
rotierbare Drückfutter 2 angelegt, durch eine Andrückscheibe 3 fixiert und in eine
Drehbewegung versetzt. Durch eine einzige Projizierbewegung oder durch mehrere Bewegungen
der Drückrolle 22 wird die rotierende Ronde 1 an das Drückfutter 2 angelegt. Die Bewegung
der Drückrolle 22 in dieser Phase kann durch an sich bekannte Teach-In-Steuerungseinrichtungen
erfolgen, also durch automatisches Abfahren einer zuvor gespeicherten Bewegung eines
manuell durchgeführten Drückwalzvorgangs.
[0040] Um eine hohe Oberflächengüte bei dem Werkstück 1 zu erreichen, muss ein abschließendes
Glätten erfolgen. Hierzu wird durch die Steuerungseinheit 200 ein vollständiger Glättüberlauf
der Drückrolle 22 mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten veranlasst:
Zunächst wird, sofern vorhanden und aktiviert, die Supportverriegelungsvorrichtung
60 gelöst, so dass der Hilfssupport 30 gegenüber dem Obersupport 40 parallel verschiebbar
ist.
[0041] Der Hilfssupport 30 wird in eine vordere Ausgangsstellung geschoben. Bei dieser muss
es sich nicht zwangsläufig um einen mechanischen Endanschlag, also beispielsweise
ein Ende einer Linearführung halten. Wichtig ist lediglich, dass ein relatives Zurückweichen
des Hilfssupports 30 gegenüber dem Obersupport 40, von dem Drückfutter 2 weggerichtet,
möglich ist.
[0042] Der Wert der Q-Koordinate bzw. des Messwerts X
Q des Hilfssupports 30 wird zu dem gemessenen Weg bzw. dem Messwert X
H des Obersupports 40 addiert und die Summe als X-Koordinate der Drückrollenposition
laufend an die Lageregelungseinrichtung 220 für die X-Achse weitergeleitet. Dort erfolgt
ein Vergleich mit der abgespeicherten Werkstückkontur anhand der in der Speicher-
und Recheneinrichtung 250 hinterlegten Daten und gegebenenfalls eine Nachregelung
der X-Achse. Auch die Momentanwerte der Z-Achse werden laufend durch die Lageregelungseinrichtung
210 mit den Soll-Vorgaben aus der Speicher- und Recheneinrichtung 250 verglichen und
gegebenenfalls eine entsprechende Nachführung veranlasst.
[0043] Trifft die Drückrolle 22 auf das Werkstück 1, so wird der Drückrollenhalter 20 mit
dem Hilfssupport 30 gegen die Kraft der Kolben-Zylinder-Einheit 32 zurückgeschoben,
wodurch der Wert X
Q sinkt.
[0044] Ist die lokale Wandstärke zu gering, so wird der Hilfssupport 30 nicht weit genug
in Richtung seiner Null-Lage zurückgeschoben, so dass folglich der am Obersupport
40 gemessene Weg X
H um den Betrag des Wertes X
Q des Hilfssupports 30 erhöht ist. Eine Vorrangschaltung innerhalb der Steuereinheit
200 kann dafür sorgen, dass zunächst die gespeicherten oder voreingestellten Druckwerte
durch die Druckregelungseinrichtung 230 eingehalten werden und erst bei einem zu starken
Druckanstieg innerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit 32 und einem entsprechend starken
Anstieg der Umformkraft der Drückrolle 22 ein Rückzug des Obersupports 40 bis zum
Erreichen des Soll-Wertes der X-Koordinate durch die Lageregelungseinrichtung 220
erfolgt.
[0045] Damit ist bei einem erfindungsgemäßen Nachglättverfahren mit der Drückmaschine 100
im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren
gewährleistet, dass die Drückrolle 22 auch dann Kontakt zum Werkstück 1 hat und eine
Umformkraft aufbringt, wenn die lokale Wandstärke des Werkstücks 1 geringer ist als
dessen theoretische Soll-Wandstärke.
[0046] Ist die lokale Wandstärke des Werkstücks 1 hingegen zu groß, so ist der in die Lageregelungseinrichtung
220 einfließende Wert der X-Koordinate an diesem Punkt kleiner als der Soll-Wert,
da der an dem Obersupport gemessene Weg X
H um den Betrag von X
Q vermindert ist.
[0047] Entsprechend der Vorrangschaltung veranlasst die Lageregelungseinrichtung 220 daraufhin
eine Nachregelung der Lage des Obersupports 40, um den Soll-Wert der X-Koordinate
zu erreichen, wodurch ein Nachdrücken mit der Drückrolle 22 bewirkt und die Wandstärke
lokal auf den Soll-Wert reduziert wird, oder aber die Einnahme einer solchen Drückrollenposition,
bei der ein vorbestimmter Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit 32 und damit eine vorbestimmte
Umformkraft an der Drückrolle 22 gehalten wird.
[0048] Der Druck sollte bei einem Glättüberlauf 1,8 bis 2,5 bar betragen, bezogen auf einen
Kolbendurchmesser von 40 mm und bei Umformung einer Aluminium-Ronde. Bei einem Drückfutter
2, das mit einem eingeprägten Offset-Muster versehen ist, beträgt der Druck vorzugsweise
bis 5 bar, um den Werkstoff in die feinen Rillen des Musters am Futter einzudrükken.
1. Drückmaschine (100) mit
- einem Drückfutter (2),
- einem in wenigstens zwei Koordinatenrichtungen (X,Z) verfahrbaren Drückrollen-Kreuzsupport
(10) mit Obersupport (40) und Untersupport (50), die jeweils wenigstens mit einer
Antriebsvorrichtung und einem Wegaufnehmer versehen sind,
- mindestens einer Drückrolle (22), die an einem Drückrollenhalter (20) gehaltert
ist, der mit dem Obersupport (40) über einen Hilfssupport (30) verbunden ist und in
einer Richtung Q parallel zum Obersupport (40) verschiebbar ist, und mit
- einer Steuereinheit (200),
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Hilfssupport (30) mit dem Obersupport (40) über eine Kolben-Zylinder-Anordnung
(32) verbunden ist;
- dass zwischen dem Hilfssupport (30) und dem Obersupport (40) ein Wegaufnehmer (34) vorgesehen
ist, mit dem die Position des Hilfssupports relativ zum Obersupport als elektrisches
Meßsignal aufnehmbar und an die Steuereinheit weiterleitbar ist; und
- dass die Steuereinheit eine Additionseinrichtung (222) enthält, in der die Messsignale
des Wegaufnehmers (34) des Hilfssupports (30) und die Messsignale des Wegaufnehmers
(44) des Obersupports (40) addierbar und durch welche die so erhaltene Summe der Messwerte
als X-Koordinate an eine Lageregelungseinrichtung (220) für den Obersupport (40) weitergeleitet
wird.
2. Drückmaschine (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegaufnehmer (34) ein absoluter Wegaufnehmer ist, der unabhängig von seiner Stellung
im Einschaltzustand einen der Stellung des Hilfssupports (30) relativ zum Obersupport
(40) entsprechenden Messwert erzeugt.
3. Drückmaschine (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine fernbetätigbare Supportverriegelungsvorrichtung (60) vorgesehen ist, mit der
in wenigstens einer Riegelposition eine lösbare Verbindung des Hilfssupports (30)
mit dem Obersupport (50) herstellbar ist.
4. Drückmaschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfssupport (30) gegenüber dem Obersupport (50) um 2 bis 5 mm verschiebbar ist.
5. Verfahren zum Nachglätten eines Werkstücks (1) mit einer Drückmaschine (100) nach
einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4:
a) Speichern einer Soll-Kontur des Werkstücks (1) als X,Z-Koordinatenpaare und der
zugehörigen an der Kolben-Zylinder-Einheit (32) anliegenden Druckwerte PX,Z in der Steuereinheit (200);
b) Projizieren eines Halbzeugs auf das Drückfutter (2);
c) Abrufen einer Koordinate Z und Einregeln der Z-Koordinate durch Verfahren des Untersupports
(50);
d) Verfahren des Hilfssupports (30) in Richtung des Drückfutters (2) bis zum Erreichen
einer vorderen Ausgangsstellung gegenüber dem Obersupport (40);
e) Anfahren der aus der Speicher- und Recheneinrichtung (250) abgerufenen X-Koordinate
durch Verfahren des Obersupports (40) mit dem damit verbundenen Hilfssupport (30)
in Richtung des Drückfutters (2) unter laufender Messung der Lage XQ des Hilfssupports (30), bis XQ infolge Kontakts der Drückrolle (22) mit dem am Drückfutter (2) anliegenden Werkstück
(1) und anschließendem Zurückweichens des Hilfssupports (30) sinkt;
f) Einstellen des aus der Speicher- und Recheneinrichtung (250) abgerufenen Druckwertes
PX,Z an der Kolben-Zylinder-Einheit (32);
g) Wiederholung der Schritte c) bis f) für alle gespeicherten Koordinatenpunkte.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahren des Hilfssupports (30) die Supportverriegelungsvorrichtung (60)
gelöst wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Kontur des Werkstücks (1) als X,Z-Koordinatenpaare und die zugehörigen Druckwerte
PX,Z in der Kolben-Zylinder-Einheit (32) während eines manuell gesteuerten Umformvorgangs
ermittelt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Kontur des Werkstücks (1) durch Äquidistantenberechnung aus der Kontur des
Drückfutters (2) unter Einbeziehung der Wandstärke des Werkstücks (1) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit (32) mit dem Druckwert PX,Z der Hilfssupport (30) soweit gegenüber dem Obersupport (40) zurückgedrückt wird,
bis die Lage XQ des Hilfssupports (30) innerhalb eines Toleranzbereichs liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich als zulässige Abweichung von XQ gegenüber einer Mittenstellung des Verfahrwegs des Hilfssupports in Richtung Q von
±2 mm definiert wird.