Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen eines länglichen Werkstücks, vorzugsweise in einem Schrägwalzwerk, mit einer seitlichen Führungseinrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Zur Herstellung von metallischen Langprodukten, wie beispielsweise Stangen, nahtlosen Rohren und dergleichen, kommen Schräg- und Elongierwalzwerke zur Anwendung, in denen im Allgemeinen zwei bis drei Arbeitswalzen die gewünschte Umformung des Werkstücks durchführen. Zu diesem Zweck sind die Walzenachsen der Arbeitswalzen gekreuzt. Die Arbeitswalzen können tonnen- oder kegelförmig und zudem relativ zur Walzrichtung geneigt sein. Durch einen kreuzförmigen Versatz der Arbeitswalzen gegeneinander werden ein Längsvorschub des Werkstücks und eine Rotation um die eigene Achse bewirkt. Zur seitlichen Unterstützung des Werkstücks werden bei mit zwei Arbeitswalzen ausgestatteten Schrägwalzwerken feststehende oder drehbare, scheibenförmige Führungen eingesetzt, die entsprechend unter den Bezeichnungen „Führungsschuhe“ bzw. „Führungs- oder Kantenlineale“ und „Diescherscheiben“ bekannt sind.

Ein Schrägwalzwerk mit Diescherscheiben, die auf quer zur Walzrichtung verlaufenden Gleitbahnen zwischen einer Wartungsstellung und einer Betriebsposition verfahrbar sind, geht aus der DE 100 20 702 A2 hervor. Die WO 2016/128923 A1 beschreibt ein Querwalzgerüst für nahtlose Rohre mit austauschbaren seitlichen Führungen. Das Querwalzgerüst umfasst zwei Drehtürme, die zur Positionierung der seitlichen Führungen jeweils um ihre vertikale Achsen drehbar sind und mit Kupplungen zum Befestigen fester Führungsschuhe oder alternativ drehbarer Führungsscheiben ausgestattet sind. Eine Haltevorrichtung für feststehende oder alternativ drehende Führungen geht auch aus der DE 33 26 263 A1 hervor.

Um das bestmögliche Walzergebnis für unterschiedliche Werkstücke und in unterschiedlichen Prozesssituationen zu erzielen, ist eine hohe Variabilität der seitlichen Führungen wünschenswert, sowohl hinsichtlich des grundlegenden Aufbaus - feststehende oder drehbare Führung - als auch hinsichtlich der Einstellmöglichkeiten relativ zum Werkstück. Eine hohe Variabilität der Führungseinrichtung wirkt sich jedoch im Allgemeinen nachteilig auf die Maschinenhaltbarkeit und -Steifigkeit aus.

Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Walzgerüst zum Walzen eines länglichen Werkstücks, vorzugsweise in einem Schrägwalzwerk, anzugeben, insbesondere die Variabilität unter Beibehaltung einer hohen Maschinenhaltbarkeit und -Steifigkeit und/oder die Qualität der Walzprodukte zu erhöhen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Walzgerüst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Das hierin dargelegte Walzgerüst dient zum Walzen eines länglichen Werkstücks aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einem Nichteisenmetall. Das Walzgerüst kommt vorzugsweise in einem Schrägwalzwerk zum Einsatz, beispielsweise zur Elongation von Rundstäben oder zur Fertigung nahtloser Rohre. Unter die Bezeichnung „Schrägwalzwerk“ sind hierin Schräg- und Elongierwalzwerke aller Art wie etwa Tonnenschrägwalzwerke, Kegelschrägwalzwerke und Asselwalzwerke sowie Mannesmann-Schrägwalzwerke subsumiert.

Das Walzgerüst umfasst zwei einen Walzspalt ausbildende Arbeitswalzen, die eingerichtet sind, um das entlang einer Walzrichtung geförderte Werkstück zu walzen, d.h. durch Druck umzuformen, insbesondere dessen Querschnitt zu reduzieren. Die Arbeitswalzen können sowohl als Kegelwalzen als auch als Tonnenwalzen mit gekreuzten Walzenachsen ausgeführt sein. Das Walzgerüst umfasst ferner eine Führungseinrichtung mit zumindest einer Führung, die eingerichtet ist, um das Werkstück im Walzspalt seitlich gegen die von den Arbeitswalzen gebildete Achse zu stützen, indem die Führung mit dem Werkstück in Kontakt steht.

Mit „seitlich stützen“ ist hierbei gemeint, dass die Führung(en) an einer oder mehreren Seiten bzw. Bereichen, in denen das Werkstück nicht mit den Arbeitswalzen in Kontakt steht, auf das Werkstück einwirken. Hierbei stellen die Führung(en) nicht nur einen definierten Transport des Werkstücks entlang der Walzrichtung sicher, sondern sie können auch formgebend auf das Werkstück wirken. Eine solche Führung kann beispielsweise durch eine Diescherscheibe oder einen Führungsschuh realisiert sein.

Erfindungsgemäß weist die Führungseinrichtung eine Winkelverstellung auf, die eingerichtet ist, um die Führung um eine oder mehrere, vorzugsweise alle drei, Raumachsen zu schwenken.

Durch eine solche Winkelverstellung kann die Führung auch während des Walzprozesses relativ zum Walzgut winklig angestellt werden. Freiheitsgrade dieser Art insbesondere mit der Möglichkeit, auch während des Walzens die Winkel zu verstellen, ermöglichen ein Walzen von hoher Güte in einer Vielzahl von Werkstück- und Prozesssituationen, wodurch die Führungseinrichtung besonders variabel ist. Beim Einsatz von Diescherscheiben, beispielsweise, lässt sich durch die Einsteilbarkeit der Winkellage(n) eine verbesserte Werkstückführung beim Schrägwalzen realisieren. Ferner kann die Schmiegung durch einen engeren Spalt zwischen Arbeitswalze und Führung verbessert werden, wodurch größere Durchmesser/Wanddicken-Verhältnisse realisierbar sind. Durch eine winklige Anstellung der Führung können zudem eine Reduktion der erforderlichen Baugröße der Führungseinrichtung sowie eine Kostenreduktion erzielt werden. Eine kompakte Bauweise trägt zu einer verbesserten Schmutzabfuhr sowie einer höheren Maschinensteifigkeit bei.

Durch die Möglichkeit, die Führungswerkzeuge während des Walzens aktiv zu verstellen, kann zudem die Werkstückqualität nachhaltig verbessert werden. So können beim Anwalzen durch Verfahren der Führungswerkzeuge in Richtung der sogenannten Einlaufseite der Walzprozess schon frühzeitig stabilisiert und damit die Produktqualität beispielsweise bei Rohren hinsichtlich Exzentrizität des Walzprodukts oder Durchmesserabweichungen verbessert werden. Ebenso können am Ende des Walzprozesses durch Verfahren der Werkzeuge in Richtung der sogenannten Auslaufseite der Walzprozess länger stabil gehalten und dort somit Fehler oder Geometrieabweichungen reduziert oder vermieden werden.

Durch Überlagerung von Schwenkbewegungen um zwei oder drei Raumachsen durch die Winkelverstellung kann zudem eine Translation im Raum erzielt werden.

Vorzugsweise ist die Winkelverstellung eingerichtet, um die Führung um eine Raumachse parallel zur Walzrichtung zu schwenken. Durch eine veränderliche Anstellung um eine Raumachse, die parallel zur Walzrichtung verläuft, kann eine Reduktion der Baugröße der Führung, insbesondere im Fall einer Diescherscheibe, erreicht werden. Denn durch eine solche Schrägstellung lässt sich die Führungslänge entlang der Walzrichtung vergrößern. Damit gehen eine weitere Reduktion der erforderlichen Baugröße der Führungseinrichtung und eine Erhöhung der Maschinensteifigkeit einher. Vorzugsweise umfasst die Führungseinrichtung ein Führungsgestell und eine schwenkbare Konsole bzw. einen schwenkbaren Aufbaurahmen oder Werkzeugtisch, im Weiteren gemeinsam als „Schwenkkonsole“ bezeichnet), über die das Führungsgestell um eine erste Raumachse und/oder eine zweite Raumachse und/oder eine dritte Raumachse schwenkbar an einem Maschinenständer des Walzgerüsts montiert ist. Die Schwenkkonsole implementiert die Schwenkachsen, um die das Führungsgestell inklusive Führung schwenkbar ist. Durch eine solche modulartige Konsolenlösung kann die gewünschte Variabilität nicht nur auf maschinenbaulich kompakte Weise realisiert werden, sondern die Führungseinrichtung kann je nach Bedarf mit unterschiedlich ausgerichteten und einer unterschiedlichen Anzahl von Schwenkachsen konzipiert werden.

Die Bezeichnungen „erste“, „zweite“, „dritte“ implizieren hierin keine Reihenfolge, Ordnung oder Priorisierung. Sie dienen lediglich der sprachlichen Unterscheidung verschiedener Raumachsen, Winkelverstell- und Winkelklemmeinheiten, die weiter unten beschrieben sind. Die Raumachsen stehen senkrecht aufeinander, wobei die dritte Raumachse per Definition jene Raumachse sei, die parallel zur Walzrichtung verläuft. Die erste Raumachse fällt vorzugsweise mit der Schwerkraftrichtung zusammen.

Vorzugsweise umfasst die Schwenkkonsole eine Konsolenhalterung, die fest am Maschinenständer montiert ist, sowie einen Konsolenkörper, der über einen Schwenkbolzen an der Konsolenhalterung montiert und um die erste Raumachse senkrecht zur Walzrichtung schwenkbar ist. Auf diese Weise lässt sich die Schwenkbarkeit um die erste Raumachse baulich kompakt und mit hoher Maschinensteifigkeit realisieren.

Vorzugsweise umfasst die Winkelverstellung eine erste Winkelverstelleinheit mit einem Aktuator zur Verstellung der Schwenklage um die erste Raumachse. Der Aktuator ist vorzugsweise ein Elektromotor, beispielsweise ein Servomotor oder Schrittmotor, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad oder einem hydraulischen Zylinder, erfolgen. Besonders bevorzugt ist ferner eine erste Winkelklemmeinheit vorgesehen, die eingerichtet ist, um das Führungsgestell in der gewünschten Schwenklage zu fixieren, wodurch eine weitere Stabilisierung und Verbesserung der Maschinensteifigkeit bei gleichbleibend hoher Variabilität erzielt wird.

Vorzugsweise umfasst die Schwenkkonsole ein Drehgelenk, das den Konsolenkörper über einen Drehbolzen mit dem Führungsgestell schwenkbar um die zweite Raumachse, die senkrecht auf der ersten Raumachse sowie senkrecht auf der Walzrichtung steht, verbindet. Das Drehgelenk kann alleinstehend oder in Kombination mit dem oben dargelegten Schwenkbolzen angewendet werden.

Vorzugsweise umfasst die Winkelverstellung eine zweite Winkelverstelleinheit mit einem Aktuator zur Verstellung der Schwenklage um die zweite Raumachse. Auch hier ist der Aktuator vorzugsweise ein Elektromotor, beispielsweise ein Servomotor oder Schrittmotor oder Hydraulikzylinder, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, erfolgen. Besonders bevorzugt ist ferner eine zweite Winkelklemmeinheit vorgesehen, die eingerichtet ist, um das Führungsgestell in der gewünschten Schwenklage zu fixieren, wodurch eine weitere Stabilisierung und Verbesserung der Maschinensteifigkeit bei gleichbleibend hoher Variabilität erzielt wird. Die zweite Winkelverstelleinheit sowie die zweite Winkelklemmeinheit können alleinstehend oder in Kombination mit der ersten Winkelverstelleinheit bzw. ersten Winkelklemmeinheit vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Drehgelenk um die dritte Raumachse, d.h. um eine Achse parallel zur Walzrichtung, rotierbar am Konsolenkörper montiert. In anderen Worten, durch das Drehgelenk kann das Führungsgestell senkrecht zur Achse des Drehbolzens, sofern vorhanden, gedreht werden, indem eine rotatorische Verstellung zwischen dem Drehgelenk und dem Konsolenkörper erfolgt. Die rotatorische Montage des Drehgelenks am Konsolenkörper kann alleinstehend oder in Kombination etwa mit dem Schwenkbolzen realisiert werden.

Durch eine so aufgebaute Schwenkkonsole kann auf baulich kompakte und stabile Weise eine Schwenkeinheit implementiert werden, die eine Rotation der Führung um eine, zwei oder alle drei Raumachsen ermöglicht.

Vorzugsweise umfasst die Winkelverstellung eine dritte Winkelverstelleinheit mit einem Aktuator zur Verstellung der Schwenklage um die dritte Raumachse. Der Aktuator ist vorzugsweise ein Elektromotor, beispielsweise ein Servomotor oder Schrittmotor oder Hydraulikzylinder, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, eine Zahnstange und Zahnrad oder Hydraulikzylinder und Hebel, erfolgen. Besonders bevorzugt ist ferner eine dritte Winkelklemmeinheit vorgesehen, die eingerichtet ist, um das Führungsgestell in der gewünschten Schwenklage zu fixieren, wodurch eine weitere Stabilisierung und Verbesserung der Maschinensteifigkeit bei gleichbleibend hoher Variabilität erzielt wird. Die dritte Winkelverstelleinheit sowie die dritte Winkelklemmeinheit können alleinstehend oder in Kombination mit der ersten Winkelverstelleinheit bzw. ersten Winkelklemmeinheit und/oder zweiten Winkelverstelleinheit bzw. zweiten Winkelklemmeinheit vorgesehen sein.

Neben der Winkelverstellung zur schwenkbaren Anstellung der Führung können Mittel für eine translatorische Verstellung installiert sein. Zu diesem Zweck umfasst die Führungseinrichtung vorzugsweise eine Exzenteraufnahme und zumindest eine Exzenterbüchse, die um eine Längsachse drehbar in der Exzenteraufnahme aufgenommen ist. Die Betätigung der Exzenterbüchse kann über eine Exzenterverstellung mit einem Aktuator zur Verstellung des Drehwinkels der Exzenterbüchse erfolgen. Die Exzenterverstellung kann über ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad und einen elektromotorischen Antrieb, beispielsweise einen Schrittmotor oder Servomotor oder einer Zahnstange und Zahnrad oder Hydraulikzylinder und Hebel verfügen. Über die Drehung der Exzenterbüchse in der Exzenteraufnahme ist eine Verstellung der Führung in der Ebene senkrecht zur Exzenterbüchsenachse, d.h. in der Ebene der zweiten und dritten Raumachse, möglich.

Um innerhalb eines quadratischen Verstellbereichs jede Position erreichen zu können, sind vorzugsweise eine äußere Exzenterbüchse und eine innere Exzenterbüchse vorgesehen, die axial ineinander gesteckt und jeweils drehbar in der Exzenteraufnahme aufgenommen sind. Über die beiden Exzenterradien der Exzenterbüchsen wird der Verstellbereich definiert. Die jeweilige Verstellung, sprich Drehung der beiden Exzenterbüchsen um die jeweiligen Längsachsen, erfolgt vorzugsweise entsprechend über eine äußere Exzenterverstellung und innere Exzenterverstellung. Die Exzenterverstellungen können jeweils über ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad und einen elektromotorischen Antrieb, beispielsweise einen Schrittmotor oder Servomotor oder Zahnstange und Zahnrad oder Hydraulikzylinder bzw. einen elektromechanischen Antrieb und Hebel, verfügen.

Die Exzenterbüchsen sind zylindrische Objekte, die quasi-konzentrisch verlaufen. In anderen Worten, die Exzenterbüchsen sind Objekte mit einem Außenzylinder und einer planparallelen zylindrischen Innenbohrung, wobei die Mitten des Außenzylinders und der Innenbohrung gegeneinander um einen bestimmten Betrag versetzt sind. Auf diese Weise lässt sich die Verstellung der Führung in der Ebene senkrecht zur Axial- bzw. Längsrichtung der Exzenterbüchsen auf baulich kompakte Weise mit hoher Maschinensteifigkeit realisieren. Die Verstellung über Exzenterbüchsen ermöglicht zudem eine einfache Abdichtung der Führungselemente.

Eine Überlagerung der Winkelverstellung durch die äußere und innere Exzenterverstellung ermöglicht ein translatorisches Anstellen der Führung(en) sowie ein Anstellen der Führung(en) in einer Ebene parallel zur Werkstückebene.

Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung eine Welle auf, an der die Führung montiert ist und die durch einen Antrieb, beispielsweise einen Elektroantrieb oder hydraulischen Antrieb, direkt oder über ein mechanisches Getriebe in Rotation versetzbar ist. Zu diesem Zweck kann die Welle im unteren Bereich einen Flansch zur Anbindung an einen Drehantrieb aufweisen. Am gegenüberliegenden Ende ist die Führung, beispielsweise eine Diescherscheibe, über eine entsprechende Lagerung montiert. Die Welle verläuft vorzugsweise ungefähr, d.h. ungeachtet einer etwaigen Winkelanstellung, in Schwerkraftrichtung.

Vorzugsweise erstreckt sich die Welle in Axialrichtung durch eine Exzenterbüchse, im Fall zweier Exzenterbüchsen durch die innere Exzenterbüchse, wodurch die damit verbundene Variabilität auf baulich besonders kompakte Weise erzielbar ist.

Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung eine Verschiebehülse auf, durch die sich die Welle axial erstreckt, wobei die Verschiebehülse eingerichtet ist, um die Welle axial zu verschieben. Vorzugsweise ist eine Axialverstellung mit einem Aktuator, vorzugsweise Elektromotor, vorgesehen, die eingerichtet ist, um die Welle gemeinsam mit der Verschiebehülse in Axialrichtung zu verstellen. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Welle wird ein weiterer Freiheitsgrad zur Anstellung der Führung auf baulich kompakte Weise realisiert. Die Rotation der Welle wird beispielsweise über Radial- und/oder Axiallager relativ zur Verschiebehülse realisiert. Die Axialverstellung erfolgt zwischen der inneren Exzenterbüchse und der Verschiebehülse. Etwaige Ausgleichsbewegungen können durch eine zwischengelagerte Gelenkwelle oder Spindel kompensiert werden, sofern der Drehantrieb für die Welle feststehend an einer externen Komponente montiert ist.

Vorzugsweise ist die Führung lösbar und austauschbar an der Welle montiert, wodurch verschiedene Führungswerkzeuge für unterschiedliche Zwecke und Anforderungen angewendet werden können. Die entsprechende Lagerung kann beispielsweise als fliegende Lagerung ausgeführt sein.

Der Satz montierbarer Führungen umfasst vorzugsweise eine Diescherscheibe und/oder einen Führungslinealhalter zur Aufnahme eines oder mehrerer Führungsschuhe.

Der Drehantrieb der Welle kann zum kontinuierlichen Antrieb einer Diescherscheibe oder zur rotatorischen Verstellung mit diskret einstellbarer Winkellage für eine feste Führung, beispielsweise den genannten Führungslinealhalter, angewendet werden.

Der Führungslinealhalter ist vorzugsweise länglich ausgebildet und erlaubt die Montage eines Führungsschuhs bzw. Kantenlineals an beiden Enden. Auf diese Weise ist eine Demontage/Montage, Wartung usw. eines Führungsschuhs während des Betriebs der Anlage durchführbar.

Vorzugsweise ist die Führung aus den oben genannten Gründen während des Walzprozesses verstellbar. Zu diesem Zweck kann eine Steuerung vorgesehen sein, die eingerichtet ist, um entsprechende Parameter der Verstellung bzw. Einstellung der Führung während des Walzprozess zu berechnen.

Die Einstellparameter für die Führung(en) können durch die Steuerung optimiert werden, wobei für die Optimierung Messwerte aus dem Prozess wie beispielsweise Kräfte, Leistungsaufnahmen von Motoren und/oder geometrische Messwerte vom Walzgut ausgewertet und zur Korrektur der Einstelldaten herangezogen werden können. Hierbei kann das aktuelle Walzgut direkt vermessen werden, und/oder es können Auswertungen von Messdaten von vorangegangenen Werkstücken für die Berechnung der Korrekturen verwendet werden. Für die Auswertung der Messwerte können spezielle Rechenalgorithmen, beispielsweise auf Basis von Fourieranalysen, Künstliche Intelligenz oder Neuronale Netzwerke angewendet wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die darin beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Walzgerüsts für ein Schrägwalzwerk mit zwei Schrägwalzen und Führungseinrichtungen zur seitlichen Stabilisierung des zu walzenden Werkstücks;

Figur 2 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Führungseinrichtung mit einer montierten Diescherscheibe;

Figur 3 einen Querschnitt durch die Führungseinrichtung senkrecht zur Axialrichtung; Figur 4 einen Längsschnitt durch die Führungseinrichtung mit einer montierten Diescherscheibe;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Führungslinealhalters mit beidseitig montierten Führungsschuhen; und

Figur 6 schematisch eine beidseitige Lagerung für die Führung als Alternative zur fliegenden Lagerung gemäß der Figur 4.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanz zu vermeiden.

Die Figur 1 zeigt schematisch ein Walzgerüst 1 für ein Schrägwalzwerk zum Walzen von Langprodukten aus einem Metall. Hierbei kommen insbesondere Langprodukte aus Stahl oder einem Nichteisenmetall in Betracht. Das Schrägwalzwerk kann beispielsweise als Streckwalzwerk zur Elongation von Rundstäben oder Lochwalzwerk zur Fertigung nahtloser Rohre ausgeführt sein.

Das Walzgerüst 1 umfasst einen Maschinenständer 10 und zwei darin drehbar gelagerte Arbeitswalzen 20, die in einer y-Richtung einander gegenüberliegen und einen Walzspalt S ausbilden. Die y-Richtung fällt vorzugsweise mit der Schwerkraftrichtung zusammen. Im Walzspalt S findet die Umformung eines länglichen Werkstücks statt, das in den Figuren 1 bis 5 nicht gezeigt ist. Während des Walzens wird das Werkstück entlang einer Walzrichtung R transportiert, die parallel zur hierin als x-Richtung bezeichneten Raumachse verläuft. Die verbleibende Raumachse ist in den Figuren als z-Richtung eingezeichnet.

Die Arbeitswalzen 20 werden für den regulären Betrieb über einen Antrieb, in den Figuren nicht näher gezeigt, in Drehung versetzt. Die Arbeitswalzen 20 sind kegelförmig ausgebildet und schräggestellt, d.h. die Achsen der Arbeitswalzen 20 sind gekreuzt und verlaufen schräg zur x-Richtung sowie y-Richtung, wodurch das Werkstück während des Walzens einen Vortrieb in x-Richtung erfährt und zugleich um die x-Achse rotiert wird.

Das Walzgerüst 10 umfasst ferner zwei Führungseinrichtungen 30, die zur Stabilisierung des Werkstücks in z-Richtung eingerichtet sind. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 weisen die Führungseinrichtungen 30 beispielhaft jeweils eine drehbar gelagerte Diescherscheibe 41 auf, deren Drehachsen sich im Wesentlichen in y-Richtung erstrecken und auf gleicher Höhe in y-Richtung in den Walzspalt eingreifen, wodurch das Werkstück seitlich stabilisiert wird.

Die Führungseinrichtungen 30 können alternativ zur den Diescherscheiben 41 einen oder mehrere Führungsschuhe, weiter unten genauer beschrieben, ein Kantenlineal oder dergleichen tragen, die hierin gemeinsam unter die Bezeichnung „Führung“ 40 subsumiert sind.

Die beiden Führungseinrichtungen 30 können im Wesentlichen identisch oder spiegelverkehrt aufgebaut sein. Eine der Führungseinrichtungen 30 ist in der Figur 2 vergrößert dargestellt.

Die Führungseinrichtung 30 erlaubt eine Verstellung der Führung 40 entlang zumindest einer, vorzugsweise aller, Raumachsen x, y, z sowie der Neigung der Führung 40 um eine, vorzugsweise alle, Raumachsen x, y, z. Die Verstellung kann stufenlos erfolgen und wird vorzugsweise über individuelle Antriebe realisiert. Zunächst seien mit Bezug auf die Figur 2 die rotatorischen Verstellmöglichkeiten, d.h. die Änderung der Neigung der Führung 40 dargelegt.

Die Führungseinrichtung 30 weist zu diesem Zweck eine Schwenkkonsole 31 auf, die über eine Konsolenhalterung 31a am Maschinenständer 10 montiert ist. Die Schwenkkonsole 31 umfasst einen Konsolenkörper 31 b, der um eine erste Raumachse, hierin beispielhaft eine Achse parallel zur y-Richtung, relativ zur Konsolenhalterung 31a schwenkbar ist. Hierfür ist ein Schwenkbolzen 31c vorgesehen, der die beiden Komponenten der Schwenkkonsole 31 , d.h. den Konsolenkörper 31 b und die Konsolenhalterung 31a, relativ zueinander schwenkbar lagert.

Die Schwenkbarkeit der Führung 40 um eine zweite Raumachse, hierin beispielhaft eine Achse parallel zur z-Richtung, wird über ein Drehgelenk 31 d realisiert, das die Schwenkkonsole 31 und ein Führungsgestell 32 der Führungseinrichtung 30 schwenkbar miteinander verbindet. Das Drehgelenk 31 d umfasst einen Drehbolzen 31 e, der die beiden Komponenten, d.h. die Schwenkkonsole 31 und das Führungsgestell 32, relativ zueinander schwenkbar lagert.

Eine Schwenkbarkeit um die verbliebene dritte Raumachse, hierin beispielhaft die x-Achse, kann realisiert werden, indem das Drehgelenk 31 d um eine Achse parallel zur x-Achse rotierbar am Konsolenkörper 31b montiert ist. In anderen Worten, durch das Drehgelenk 31 d kann das Führungsgestell 32 senkrecht zur Achse des Drehbolzens 31 e gedreht werden, indem eine rotatorische Verstellung zwischen dem Drehgelenk 31 d und dem Konsolenkörper 31 b erfolgt.

Durch eine so aufgebaute Schwenkkonsole 31 kann auf baulich kompakte und stabile Weise eine Schwenkeinheit implementiert werden, die eine Rotation der Führung 40 um eine, zwei oder alle drei Raumachsen ermöglicht. Die rotatorische Verstellung erfolgt mithilfe einer Winkelverstellung 33, realisiert durch entsprechend den Schwenkachsen zugeordnete Antriebe. Es kann gegebenenfalls eine Winkelklemmung 34 vorgesehen sein, um ein spielfreies Feststellen der Führung 40 in der gewünschten Winkelposition zu ermöglichen.

So umfasst die Winkelverstellung 33 beispielsweise eine erste Winkelverstelleinheit 33a, die für eine Schwenkbewegung um die y-Achse, d.h. um den Schwenkbolzen 31c eingerichtet ist. Vorzugsweise ist eine zugehörige erste Winkelklemmeinheit 34a vorgesehen, die eine spielfreie Klemmung in der gewünschten Drehebene ermöglicht. Hierfür können sphärische oder ballige Kalotten angewendet werden. Die erste Winkelverstelleinheit 33a kann einen Servomotor oder Schrittmotor umfassen, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, erfolgen.

Neben der Möglichkeit, die Anstellung der Führung 40 um die y-Achse zu ändern, ist es über die Schwenkkonsole 31 möglich, nach dem Entklemmen durch die erste Winkelklemmeinheit 34a das Führungsgestell 32 etwa zum Zweck eines Werkzeugwechsels aus dem Maschinenständer 10 heraus zu schwenken. Das Ausschwenken aus dem Maschinenständer 10 kann durch einen Hydraulikzylinder oder eine elektromechanische Lösung, in den Figuren nicht dargestellt, erfolgen.

Die Führungseinrichtung 30 kann ferner eine zweite Winkelverstelleinheit aufweisen, die für eine Schwenkbewegung um die z-Achse, d.h. um den Drehbolzen 31 e eingerichtet ist. Vorzugsweise ist eine zugehörige zweite Winkelklemmeinheit vorgesehen, die eine spielfreie Klemmung in der gewünschten Drehebene ermöglicht. Hierfür können sphärische oder ballige Karlotten angewendet werden. Die zweite Winkelverstelleinheit kann einen Servomotor oder Schrittmotor umfassen, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, erfolgen. Die zweite Winkelverstelleinheit sowie die zweite Winkelklemmeinheit sind in der Perspektive der Figur 2 nicht sichtbar.

Die rotatorische Verstellung um die x-Achse erfolgt mittels einer dritten Winkelverstelleinheit 33c. Vorzugsweise ist eine zugehörige dritte Winkelklemmeinheit 34c vorgesehen, die eine spielfreie Klemmung in der gewünschten Drehebene ermöglicht. Hierfür können sphärische oder ballige Kalotten angewendet werden. Die dritte Winkelverstelleinheit 33c kann einen Servomotor oder Schrittmotor umfassen, um eine stufenlose oder quasi-stufenlose Winkelverstellung zu realisieren. Die Kraftübertragung kann über ein geeignetes Getriebe, beispielsweise ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad, erfolgen.

Durch die oben dargelegte Winkelverstellung 33 kann die Führung 40 relativ zum Walzgut winklig angestellt werden. Diese Freiheitsgrade, insbesondere die Anstellung um die x-Achse mittels der dritten Winkelverstelleinheit 33c, erlauben eine Reduktion der Baugröße der Führungseinrichtung 30, insbesondere einer etwaigen montierten Diescherscheibe 41. Denn durch eine Schrägstellung der Diescherscheibe 41 lässt sich die Führungslänge entlang der Walzrichtung R vergrößern. Damit gehen eine Reduktion der erforderlichen Baugröße der Führungseinrichtung 30 sowie eine Kostenreduktion einher.

Die translatorischen Verstellmöglichkeiten werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine doppelte Exzenterverstellung realisiert, die im Weiteren mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 beschrieben wird.

Das Führungsgestell 32 ist zu diesem Zweck als Exzenteraufnahme 32a ausgebildet oder umfasst eine solche. In der Exzenteraufnahme 32a befinden sich zwei axial ineinander gesteckte Exzenterbüchsen, eine äußere Exzenterbüchse 32b und eine innere Exzenterbüchse 32c, die relativ zueinander drehbar sind. Die Verstellung, sprich Drehung der beiden Exzenterbüchsen 32b, 32c um die jeweiligen Längsachsen, die im Wesentlichen parallel zur y-Richtung verlaufen, erfolgt entsprechend über eine äußere Exzenterverstellung 32d und ein innere Exzenterverstellung 32e. Die Exzenterverstellungen 32d, 32e können jeweils über ein Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem Schneckenrad und einen elektromotorischen Antrieb, beispielsweise einen Schrittmotor oder Servomotor, verfügen. Über die Drehung der jeweiligen Exzenterbüchse 32b, 32c in der Exzenteraufnahme 32a ist eine Verstellung der Führung 40 in der Ebene senkrecht zu den Exzenterbüchsenlängsachsen, d.h. in der x-z-Ebene möglich. Über die Exzenterradien der Exzenterbüchsen 32b, 32c wird der Verstellbereich definiert.

Durch die innere Exzenterbüchse erstreckt sich eine Welle 37, die durch einen Elektroantrieb oder hydraulischen Antrieb direkt oder indirekt über ein mechanisches Getriebe in Rotation versetzt werden kann. Zu diesem Zweck umfasst die Welle 37 im unteren Bereich einen Flansch 37a zur Anbindung an einen Drehantrieb. Am gegenüberliegenden Ende ist die Führung 40, wie etwa die in der Figur 4 dargestellte Diescherscheibe 41 , über eine Lagerung 39, die in der Figur 4 beispielhaft als fliegende Lagerung 39a ausgeführt ist, montierbar und kann so über die Welle 37 in Rotation versetzt werden.

Die Welle 37 verläuft axial durch eine Verschiebehülse 38, über die eine axiale Verstellung der Welle 37 und somit der Führung 40 ermöglicht wird. Zu diesem Zweck ist eine Axialverstellung 38a vorgesehen, welche die Welle 37 gemeinsam mit der Verschiebehülse 38 in axialer Richtung verstellen kann. Die Rotation der Welle 37 wird über Radial- und/oder Axiallager relativ zur Verschiebehülse 38 realisiert. Die Axialverstellung erfolgt zwischen der inneren Exzenterbüchse 32c und der Verschiebehülse 38. Etwaige Ausgleichsbewegungen können durch eine zwischengelagerte Gelenkwelle oder Spindel kompensiert werden, sofern der Drehantrieb für die Welle 37 feststehend an einer externen Komponente montiert ist.

Der Rotationsantrieb der Welle 37 kann zum kontinuierlichen Antrieb einer Diescherscheibe 41 , wie in den Figuren 1 , 2 und 4 gezeigt, oder zur rotatorischen Verstellung mit diskret einstellbarer Winkellage für eine andere, in der Regel festen bzw. stationären Führung 40, beispielsweise einen Führungslinealhalter 42, in der Figur 5 dargestellt, angewendet werden. Der Führungslinealhalter 42 ist im Ausführungsbeispiel der Figur 5 länglich ausgebildet und erlaubt die Montage jeweils eines Führungsschuhs 42a bzw. Kantenlineals an beiden Enden. Auf diese Weise ist eine Demontage/Montage, Wartung usw. eines Führungsschuhs 42a während des regulären Betriebs der Anlage durchführbar. Der Führungslinealhalter 42 kann jedoch auch zur Montage genau eines Führungsschuhs 42a oder von mehr als zwei Führungsschuhen 42a ausgebildet sein. Der auf der Welle 37 sitzende Führungslinealhalter 42 mit zwei oder mehr Führungsschuhen 42a kann dazu im Rotationswinkel eingestellt und an beliebigen Rotationswinkeln blockiert werden.

Die in der Figur 4 gezeigte Befestigung der Diescherscheibe 41 oder des Führungslinealhalter 42 in Form einer fliegenden Lagerung 39a kann alternativ durch eine beidseitige Lagerung 39b der Führung 40 realisiert sein, wie in der Figur 6 gezeigt.

Der Ausbau der Diescherscheibe 41 oder des Führungslinealhalters 42 kann neben einem vertikalen Wechsel in einer ausgeschwenkten Position oder Walzposition auch in Walzstellung durch ein geringfügiges vertikales Anheben und ein seitliches Ausfahren ähnlich einem Palettenhubwagen erfolgen.

Die hohe Variabilität der hierin dargelegten Führungseinrichtung 30 erlaubt ein Walzen hoher Güten mit dünner Wand in einer Vielzahl von Werkstück- und Prozesssituationen. Beim Einsatz von Diescherscheiben 41 lässt sich durch die Einstellbarkeit der Winkellage(n) eine verbesserte Werkstückführung beim Schrägwalzen realisieren. Ferner kann die Schmiegung durch einen engeren Spalt zwischen Arbeitswalze 20 und Führung 40 verbessert werden, wodurch größere Durchmesser/Wanddicken-Verhältnisse realisierbar sind. Die Führungseinrichtung 30 kommt durch besser abdichtbare runde Führungen 40 mit einem reduzierten Wartungsaufwand aus. Ferner trägt die besonders kompakte Bauweise zu einer verbesserten Schmutzabfuhr sowie einer höheren Maschinensteifigkeit bei.

Zu jedem Zeitpunkt des Produktionsprozesses kann ohne wesentlichen Aufwand zwischen den jeweils vorteilhaften Führungsprinzipien - Diescherscheiben 41 , Führungsschuhe 42 usw. - entschieden werden. Die variablen Anstellungen ermöglichen hierbei die bestmögliche Führung des Walzproduktes. Die Verstellung der Anstellungen über Exzenterbüchsen 32b, 32c ermöglicht eine einfache Abdichtung aller Führungselemente. Die Steifigkeit des Maschinenständers 10 sowie die Produktwanddickentoleranz sind verbessert. Die Anstellungsgenauigkeit erhöht sich und ist in kleinerem Umfang von den Umformkräften abhängig. Eine etwaige Beeinträchtigung durch Verschmutzung sowie der Wartungsaufwand sind deutlich minimiert.

Der Walzprozess wird über eine in den Figuren nicht gezeigte Steuerung geregelt und/oder gesteuert. Die Steuerung kann zentral oder dezentral, softwaregestützt, Bestandteil internetbasierter und/oder cloudbasierter Anwendungen oder auf andere Weise implementiert sein, sowie gegebenenfalls auf Datenbanken zugreifen. Die Kommunikation der Steuerung mit den entsprechenden Komponenten kann digital oder analog, drahtlos oder drahtgebunden erfolgen.

Vorzugsweise ist die Führung 40 während des Walzprozesses verstellbar. Zu diesem Zweck ist die Steuerung eingerichtet, um entsprechende Parameter der Verstellung bzw. Einstellung der Führung 40 während des Walzprozess zu berechnen. Die Einstellparameter für die Führung(en) 40 können durch die Steuerung optimiert werden, wobei für die Optimierung Messwerte aus dem Prozess wie beispielsweise Kräfte, Leistungsaufnahmen von Motoren und/oder geometrische Messwerte vom Walzgut ausgewertet und zur Korrektur der Einstelldaten herangezogen werden können. Hierbei kann das aktuelle Walzgut direkt vermessen werden, und/oder es können Auswertungen von Messdaten von vorangegangenen Werkstücken für die Berechnung der Korrekturen verwendet werden. Für die Auswertung der Messwerte können spezielle Rechenalgorithmen, beispielsweise auf Basis von Fourieranalysen, Künstliche Intelligenz oder Neuronale Netzwerke angewendet wird.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargelegt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Walzgerüst

10 Maschinenständer

20 Arbeitswalze

30 Führungseinrichtung

31 Schwenkkonsole

31a Konsolenhalterung

31 b Konsolenkörper

31c Schwenkbolzen

31 d Drehgelenk

31 e Drehbolzen

32 Führungsgestell

32a Exzenteraufnahme

32b Äußere Exzenterbüchse

32c Innere Exzenterbüchse

32d Äußere Exzenterverstellung

32e Innere Exzenterverstellung

33 Winkelverstellung

33a Erste Winkelverstelleinheit

33c Dritte Winkelverstelleinheit

34 Winkelklemmung

34a Erste Winkelklemmeinheit

34c Dritte Winkelklemmeinheit

37 Welle

37a Flansch

38 Verschiebehülse

38a Axialverstellung

39 Lagerung

39a Fliegende Lagerung

40 Führung

41 Diescherscheibe 42 Führungslinealhalter

42a Führungsschuh

S Walzspalt R Walzrichtung x, y, z Raumachsen