EP1316372A2 - Spinning machine with assisting support - Google Patents
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- EP1316372A2 EP1316372A2 EP02018936A EP02018936A EP1316372A2 EP 1316372 A2 EP1316372 A2 EP 1316372A2 EP 02018936 A EP02018936 A EP 02018936A EP 02018936 A EP02018936 A EP 02018936A EP 1316372 A2 EP1316372 A2 EP 1316372A2
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- support
- auxiliary support
- upper support
- workpiece
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/14—Spinning
- B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
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Abstract
Description
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.
- a chuck,
- a cross roller support with top support and bottom support which can be moved in at least two coordinate directions and which are each provided with at least one drive device and one displacement sensor,
- at least one spinning roller, which is held on a spinning roller holder, which is connected to the upper support via an auxiliary support and is displaceable in a direction parallel to the upper support, and with
- a control unit.
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.With such spinning machines, a rotating metal blank becomes with the help of a spinning roller to the rotating one The chuck is created, the contour of which is the inner contour of the workpiece to be manufactured. Then follows another overflow of the spinning roller to the workpiece with great force to press the chuck and thus one particularly smooth surface on the inside of the workpiece received, for example with aluminum reflectors high-gloss surfaces. With this smooth overflow there is one very fine coordination of the movement of the spinning roller with the forces acting on the roll are required. For spinning machines So-called teach-in controls are common in which the machine parameters of a first, manually performed Operation are stored in a storage unit and later reproduced automatically by the machine can be. With this experience and skill can be practiced Operator during the workpiece forming on the machine control be transmitted.
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.EP 405 720 B1 is a generic spinning machine known, in which the pressure roller in its pressure roller holder is coupled to the upper support via a spring. hereby becomes a local rebound of the spinning roller in those areas of the workpiece on the chuck, in which the wall thickness of the workpiece is above the setpoint lies. This allows the one stored in the control unit Target workpiece contour through an interpolated movement of the Subsupports and the top support arranged at right angles to it be driven off, even if bumps in the Wall thickness distribution of the workpiece is available. Will the Pressing roller deflected against the force of the spring, so builds a counterforce exerted by the pressure exerted by the spinning roller Forming force increases. So that the forming force does not rise to such an extent that the material flows is a measuring device for recording the spring travel intended. If a certain travel, which at constant spring rate proportional to that on the spinning roller force is exceeded, so the top support withdrawn by the control unit so far that the Rebound the pressure roller holder and return it to its original position can spring back.
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.A disadvantage of the known forming machine is that the spring in view of the high forming forces and the very small occurring spring travel a very high spring constant must have; on the other hand, no damping is provided, so that the system of spinning roller moved by the spring and swing roller holder can swing open. Also the actual current position of the spinning roller is not known because the machine control only for the axes the lower and upper support a position control in a closed Control loop takes place, but the travel of the Spinning roller does not flow into the position control. It is with it also not possible to record the actual contour of the workpiece and any irregularities in the wall thickness distribution counteracted by targeted forming operations. If the wall thickness is locally too small, the spinning roller can the well-known spinning machine that is stored along the Target contour moves, even lift off the workpiece, see above that the smoothing process is interrupted and the workpiece in this area has poor surface quality.
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.Another spinning machine is known from EP 491 240 B1, where the pressure roller against that of a piston-cylinder unit, for example a pneumatic cylinder, exerted force is slidably mounted. The forming force the pressure roller is kept constant; in the event of an increase in pressure part of the fluid is drained from the cylinder. Although here is compared to the former press due to the absence of steel springs, the susceptibility to vibration lower. But there is also the disadvantage here that the true current position of the spinning roller by the machine control is not to be recorded if a retreat the spinning roller against the pneumatic or hydraulic Force has occurred. The forming forces at the moment Press roller position are controlled by the machine control not recorded.
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.It is therefore the task of specifying a spinning machine with the local wall thickness deviations, in particular in the event of a final smoothing overflow, can be compensated, and in the constant detection of the given position and the pressing force of the spinning roller is possible.
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.
- that the auxiliary support is connected to the upper support via a piston-cylinder arrangement;
- that a displacement sensor is provided between the auxiliary support and the upper support, with which the position of the auxiliary support relative to the upper support can be recorded as an electrical measurement signal and can be forwarded to the control unit; and
- that the control unit contains an addition device in which the measurement signals of the displacement sensor of the auxiliary support and the measurement signals of the displacement sensor of the upper support can be added and through which the sum of the measured values thus obtained is forwarded as an X coordinate to a position control device for the upper support.
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. Because modern linear guides consist of one unit from one lower guide unit, possibly with motor and ball screw, a pneumatic cylinder or the like, and one put together slides that can be moved linearly noted that the respective "Support" below movable carriage called one of the axes unless otherwise described.
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.It is essential to the invention that the Q axis, as that of the movable one Part of the support is also referred to here, both receives its own active drive that controls or is adjustable, as is a displacement transducer with which the Displacement of the spinning roller holder compared to the downstream one X-axis, i.e. the movable part of the upper support, is recordable and that a settlement of the location information of the X and Q axes, the sum of which is then in the position control is included as an X coordinate. By linking the values of the parallel axes X and Q become one Avoid over-determination of the system. The control device the actual coordinate is always given for the X axis the spinning roller, even if it is slightly inside of auxiliary support has been moved.
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.At the same time, the pressure P (X, Z) can be measured in the piston-cylinder unit during teach-in and be set again in the subsequent automatic sequence, so that at each location of the spinning roller the intended one Forming force is adjustable.
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.The displacement sensor is advantageously an absolute one Displacement sensor, regardless of its position when switched on a measured value for the position of the auxiliary support generated relative to the top support. So after the Switch on the machine and the control unit no reference run more to be done.
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.In a further advantageous embodiment, a remote-controlled support locking device provided, with a releasable connection in at least one locking position of the auxiliary support can be produced with the upper support is. This makes it possible to use the design according to the invention To use spinning machines for such applications, where instead of precise force and displacement control the spinning roller above all a transfer of large forces is necessary, for example when pressing steel blanks. The auxiliary support becomes a rigid with the upper support Unit connected.
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.The auxiliary support is preferably compared to the upper support Can be moved by 2 to 5 mm. With this comparatively small Travel distance in relation to the upper support are the invention Advantages already achieved. Due to the low Stroke, a compact design of the auxiliary support is possible, and a brief embodiment of this may be preferred pneumatic cylinder used as drive become.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Nachglätten eines Werkstücks mittels der erfindungsgemäßen Drückmaschine gemäß Anspruch 5.The invention further relates to a method for smoothing a workpiece by means of the spinning machine according to the invention according to claim 5.
Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen.Advantageous process variants are the further subclaims and the following description of an embodiment refer to.
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.
- Fig. 1
- a spinning machine according to the invention in a schematic plan view; and
- Fig. 2
- the control unit in a block diagram.
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.1 shows a
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.At the sub-support 50, a slide is driven by means of drive mechanisms known per se, in particular by a combination of an electric motor with a ball screw or by a pneumatic or hydraulic cylinder, on which the
Fig. 2), in particular via an absolute displacement sensor, detected and forwarded to a control unit. A closed control loop is formed by an electronically controlled drive of the Z-axis of the sub-support 50 and the position feedback by the displacement sensor in the form of a measured value Z.
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 XH in die
Steuereinheit ein.The
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.The
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.Between top and
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 XQ in die Steuereinheit ein.The displacement path of the
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 XQ und XH führt.The coordinates X and Q are defined on axes aligned in parallel. The definition is also preferably carried out in such a way that the same direction when moving the upper and
Der Schlitten des Hilfssupports 30 wird in der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform durch eine Kolben-Zylinder-Einheit
32 gegenüber dem Obersupport 40 bewegt.The slide of the
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.In a
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 XQ des Wegaufnehmers 34 des
Hilfssupports 30 und XH des Wegaufnehmers 44 des Obersupports
40 ermittelt.Another
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 XQ 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 XQ sinkt dann, gleiche Richtungsdefinition vorausgesetzt,
das Resultat der Verknüpfung mit dem Wert XH, 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 XH und XQ zusammensetzten.
Liegt hingegen ein positives Vorzeichen der Koordinate
XQ 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.The zero value of the Q coordinate is preferably defined in a starting position of the
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.The control unit performs according to the stored values
from the teach-in a position control of the combination of
Auxiliary and
Nachfolgend wird das Herstellen eines rotationssymmetrischen
Werkstücks 1 durch Drückwalzen mit der erfindungsgemäßen
Drückmaschine 100 beschrieben:Below is the manufacture of a rotationally symmetrical one
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 XQ nimmt ort bei bevorzugter Definition der
X-Achse einen positiven Wert an, z.B. +1,5 mm. To read the workpiece contour into the
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.The pressure is controlled via a
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.An automatic measurement of the position of the
Auxiliary supports 30 relative to the
Anschließend wird der Obersupport 40 mitsamt des daran angeordneten
Hilfssupports 30 in Richtung des Drückfutters 2
verfahren, bis die Drückrolle 22 dieses kontaktiert.Subsequently, the
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
XQ 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 XQ 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.As a result of the forward movement of the
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 XQ des Hilfssupports 30 mit dem Messwert XH
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.The change in position of the
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 XH und XQ ergibt. Die Stellung von
Hilfs- und Obersupport 30, 40 zueinander ist also unerheblich,
solange der Hilfssupport 30 innerhalb des Toleranzbandes
eingeregelt ist.The accuracy of the X coordinate is in no way impaired by a tolerance band, since according to the invention the X value to be stored and retrieved later results from the addition of the position values X H and X Q. The position of the auxiliary and
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.The X and Z coordinates of the lower and
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.The inventive design of the
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.A workpiece is manufactured in a manner known per se
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:
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.The
Der Wert der Q-Koordinate bzw. des Messwerts XQ des Hilfssupports
30 wird zu dem gemessenen Weg bzw. dem Messwert XH
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.The value of the Q coordinate or the measured value X Q of the
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 XQ sinkt.If the
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 XH um den Betrag des Wertes XQ 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.If the local wall thickness is too small, the
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.This is part of a post-smoothing process according to the invention
the
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 XH um den Betrag
von XQ vermindert ist.If, on the other hand, the local wall thickness of the
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.The position control device initiates according to the
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.The pressure should be 1.8 to 2.5 bar with a smooth overflow,
based on a piston diameter of 40 mm and
when forming an aluminum blank. With a
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