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WO2018189028A2 - Mehrstückiges rollwerkzeug mit schwimmender lagerung - Google Patents

Mehrstückiges rollwerkzeug mit schwimmender lagerung Download PDF

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Publication number
WO2018189028A2
WO2018189028A2 PCT/EP2018/058734 EP2018058734W WO2018189028A2 WO 2018189028 A2 WO2018189028 A2 WO 2018189028A2 EP 2018058734 W EP2018058734 W EP 2018058734W WO 2018189028 A2 WO2018189028 A2 WO 2018189028A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rolling
profile part
base body
rolling tool
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/058734
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2018189028A3 (de
Inventor
Hilmar Gensert
Armin JÄNSCH
Harald Frischkorn
Christian Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kamax Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Kamax Holding GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202017102146.7U external-priority patent/DE202017102146U1/de
Priority to JP2019548874A priority Critical patent/JP2020519444A/ja
Priority to EP20170850.0A priority patent/EP3738691B1/de
Priority to KR1020197033116A priority patent/KR102295928B1/ko
Priority to MX2019011884A priority patent/MX2019011884A/es
Priority to US16/603,322 priority patent/US11376651B2/en
Application filed by Kamax Holding GmbH and Co KG filed Critical Kamax Holding GmbH and Co KG
Priority to ES18718402T priority patent/ES2922105T3/es
Priority to CN201880024173.3A priority patent/CN110494232A/zh
Priority to CA3061192A priority patent/CA3061192A1/en
Priority to EP18718402.3A priority patent/EP3609634B1/de
Publication of WO2018189028A2 publication Critical patent/WO2018189028A2/de
Publication of WO2018189028A3 publication Critical patent/WO2018189028A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/06—Making by means of profiled members other than rolls, e.g. reciprocating flat dies or jaws, moved longitudinally or curvilinearly with respect to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks

Definitions

  • the invention relates to a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled.
  • Such rolling tools are used to produce certain outer contours of rotationally symmetrical components.
  • the outer contours produced thereby are, in particular, threaded sections and other profiles, such as helices.
  • the components are in particular screws, threaded bolts, ball pins, etc.
  • the blank Before the shaping of the workpiece to be rolled, the blank is produced. This production of the blank is usually done by forming and in particular by cold extrusion. The subsequent shaping is done by forming and in particular by cold forming.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled is known from US Pat. No. 1,524,327.
  • the main body and the profile part are formed in several pieces.
  • the profile part has a considerable thickness and is many times thicker than the plate-like base body.
  • the profile part is firmly connected by means of screw with the main body.
  • the plate-like body is positively, but with game, led in two grooves in the recording of the rolling machine for the body.
  • the grooves forming undercuts.
  • the entire rolling tool is mounted movably in a plane perpendicular to the rolling direction relative to the rolling machine.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is known from US Pat. No. 1,979,919.
  • the entire rolling tool is held by means of two oppositely acting spring in a defined position on an associated receptacle of the rolling machine.
  • the rolling tool is limitedly movable against the spring forces.
  • the rolling tool is permanently pushed back into its starting position due to the spring forces.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled is known from the German patent application DE 102 12 256 A1.
  • the main body and the profile part are formed in several pieces.
  • the profile part has a greatly varying thickness.
  • Screws are screwed through through holes in the body in threaded holes in the profile part.
  • Another rolling tool with a base body for fixing the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is known from the German patent application DE 195 20 699 A1.
  • the rolling tool may be formed segmented so that it has a plurality of profiling sections.
  • Another rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is known from German patent DE 10 2004 014 255 B3.
  • the tracking error force existing due to an unintentional offset between the rolling tools of the pair of rolling tools is measured by means of a sensor.
  • the sensor signal then enters as a controlled variable in a control loop.
  • the alignment between the rolling tools is changed, one of which is fixed and one movable.
  • a punching machine with a movable punching plate and a method for releasably securing a stamped counter-plate by means of negative pressure are known from the German patent application DE 36 20 853 A1.
  • the invention relates to a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled.
  • the main body and the profile part are multi-piece and connectable to each other and formed destructively separable from each other.
  • the base body and the profile part are mounted in their interconnected position in a plane perpendicular to the rolling direction relative to each other movable.
  • the invention further relates to a profile part for a rolling tool with a profiling section for shaping a workpiece to be rolled.
  • the profile part has a connecting portion for connection to a separate main body of the rolling tool.
  • the main body has a mounting portion for attachment in a rolling machine and a connecting portion for connection to the profile part, wherein the profile part has no attachment portion for attachment in the rolling machine.
  • the two connecting portions are mounted in their interconnected position in a plane perpendicular to the rolling direction relative to each other movable.
  • the invention further relates to a profile part according to claim 12.
  • the invention further relates to a rolling machine according to claim 14 and a rolling machine according to claim 15.
  • the rolling tools are rolling dies
  • one of the rolling dies is usually firmly clamped in the rolling machine.
  • the second rolling die is attached to a movable receptacle - in particular a carriage - the rolling machine. It usually has a greater length and is at a defined distance - the so-called roll gap - past the fixed die.
  • the workpiece to be rolled is introduced into this nip.
  • the rolling jaws each have the profiling section on their side surface facing the workpiece.
  • the movable storage between the main body and profile part is a floating storage.
  • the floating storage is realized in particular on the fixed die. However, it can also be realized additionally or alternatively on the movable rolling jaw. It is available in particular only on a rolling die.
  • the floating bearing is realized only on a rolling die or another rolling tool, the other rolling jaw or the other rolling tool can have a separate thin profile part.
  • the new at least two-part rolling tool with a floating bearing between the body and the profile part of the rolling process is optimized in several ways. The optimization relates both to the costs incurred during the processing of a worn rolling tool and the quality of the outer contour of the workpiece produced by rolling. This also reduces the costs incurred during the entire rolling process.
  • This new movable storage, storage with a translational degree of freedom, storage with a game will play or even floating storage does not affect the plane in which the rolling direction is. In the plane of the rolling direction, the rolling forces must be transmitted, so that such a floating storage is not suitable there.
  • This mobile Instead, storage relates to a plane extending perpendicular to the rolling direction, as shown for example in FIGS. 6, 7 and 8. This storage serves to allow a profile part of a rolling tool or two profile parts of the rolling tools limited movement in this plane in order to achieve the ideal relative position or at least approach it. This is achieved automatically by allowing the relative movement, since the rolling forces in this ideal position are the lowest and the profile part therefore occupies them automatically, if it has the appropriate mobility.
  • the base body and the profile part are mounted in their interconnected position in the plane perpendicular to the rolling direction preferably along only one axis, namely a movement axis Z, movable relative to each other.
  • the profile part has a length L and a width B, wherein the rolling direction parallel to the length L of the profile part and the movement axis Z extends parallel to the width of the profile part.
  • the direction of rolling is the direction of rolling since the rolling direction not only indicates a position in space, but is also directed. Instead, floating storage involves mobility in two opposite directions along an axis, i. H. back and forth.
  • the movement axis Z corresponds to the longitudinal axis of a rolling workpiece received in the rolling tool 5.
  • the workpiece z. B. is a screw
  • ie corresponds to the axis of movement Z of the screw longitudinal axis.
  • the base body and the profile part are mounted in their interconnected position in a plane perpendicular to the rolling direction under exclusive overcoming the static friction between them relative to each other movable.
  • This means in particular that the base body and the profile part are so movably connected to each other that they are not affected by a return means, for. B. a spring, are acted upon in a starting position back. Instead, they can freely assume and maintain their ideal relative position to each other.
  • the first workpiece Before rolling the first workpiece is carried out in particular first a rough manual pre-alignment between the profile part and body, z. B. by stops or adjusting devices. These are then removed before rolling the first workpiece. Subsequently, the first workpiece is rolled. In this case, an alignment of the movable profile part takes place automatically relative to the base body along the movement axis Z. So there is a meshing on the operating point. If the difference between the default and the operating point was too large, the first workpiece is broke. For the following workpieces, the rolling process now starts from the working point. So there is no return to a starting position.
  • the rolling tool can continue to adapt to the changing from workpiece to workpiece geometric conditions. In this case, only the static friction between the movable profile part and the base body must be overcome. The required force is provided by the rolling process.
  • the automatic adjustability is particularly facilitated by the fact that the profile part has a low mass and thus also a low mass inertia due to its small thickness. Furthermore, the applied holding forces can be low, so that overall only a small force has to be applied to overcome the static friction.
  • the extent of mobility along only one axis, namely the axis of movement, in the plane perpendicular to the rolling direction at least 0, 1 mm, in particular between 0.1 mm and 0.3 mm, in particular between 0.1 mm and 0.2 mm, in particular about 0.1 mm.
  • the holding force provided by the connecting means between the base body and the profile part may be adjustable. This holding force may additionally or alternatively be designed to be deactivated, to allow easy replacement of a worn or exchanged for other reasons profile part.
  • rolling tools are subject to wear during use. For rolling tools, this wear occurs in the area of its profiled surface for shaping the workpiece. If this profiling section is worn so far that a proper machining of the workpieces to be rolled is no longer possible, a restoring post-processing must be carried out. Since the user of the rolling tool for this is usually not technically capable, the rolling tool is sent back to the rolling tool manufacturer by mail or forwarding. Since a rolling tool has a considerable mass, which may be between 0.5 and 50 kg, depending on the size, for example, considerable freight costs arise from this forward and backward movement of the rolling tool.
  • the rolling tool is divided into two parts, namely a main body and a profile part, and these parts are treated differently. Since the main body is normally subject to no or no significant wear during use of the rolling tool, it can remain with the user of the rolling tool. In preparation for maintenance, the profile part is separated from the base body and only the profile part is sent to the maintenance engineer. As a result, the mass and the volume of the part to be shipped and thus the freight costs are substantially reduced.
  • the multi-piece body and profile part also leads to the fact that they can be made of different materials and / or subjected to different processing methods. For example, it is possible to produce the basic body from a comparatively less high-quality and therefore more cost-effective material.
  • the main body may for example consist of structural steel.
  • the profile part is preferably made a higher quality, harder and more wear-resistant material. It may be z. For example, carbide or high speed steel (HSS) act.
  • a significant volume fraction can only function as a carrier material with correspondingly reduced material requirements.
  • the volume fraction of the actual functional part - namely the profile part - is reduced in contrast and can meet higher material requirements in an economical manner.
  • main body and the profile part are made separately as separate parts, but are coordinated so that they can be joined together to form the rolling tool. This merge is done so that the subsequent separation is non-destructive possible.
  • the profile part can be formed as a threaded roller part with a slope and the extent of mobility along only one axis, namely the axis of movement, in the plane perpendicular to the rolling direction at least 5%, in particular at least 8%, in particular at least 10%, in particular between 5% and 15 %, in particular about 10%. Otherwise, there is the problem that multiple tracks are generated and thus a faulty thread is rolled.
  • the main body and the profile part may be formed connected to each other in the operating position of the scroll in the rolling machine by negative pressure, magnetism or spring force.
  • the profile part may have a smaller thickness than the base body and / or 10 mm or less.
  • the thickness of the profile part is preferably chosen so that the desired number of maintenance measures is possible.
  • the worn sectioning section is either partially or completely removed and a new intact profiling section is introduced. This, of course, results in a decrease in the height of the profile part.
  • the initial height of a new profile part is thus preferably chosen so that the thickness of the profile part is still sufficient for the proper functioning of the rolling tool after the desired number of maintenance work has been carried out.
  • the maintenance measure is in particular a regrinding.
  • the thickness of the profile part is preferably selected so that it can take up the rolling forces which arise during the rolling process in the rolling direction with the required safety, without being deformed or even breaking.
  • a worn profile part is not restored, but replaced by a new profile part.
  • the two rolling tools are arranged with a defined distance from each other - the so-called roll gap - in the rolling machine.
  • the workpiece to be rolled is introduced into this nip.
  • the thickness of the rolling tool decreases, so that the roll gap must be changed and readjusted. So if a worn profile part is not restored, but replaced by a new profile part, the setup effort falls in terms of setting the roll gap only once.
  • the thickness of the profile part can be at most about half the size of the base body. This ensures that a sufficiently large number of maintenance measures can be carried out and at the same time the desired mass and weight reduction of the exchanged profile part is achieved. With a greatly reduced thickness of the profile part, one can also speak of a "rolled sheet".
  • the profile part thus has a comparatively small maximum thickness. Under the maximum thickness of the profile part is the thickness at its thickest point to understand. Frequently, the profile part has over its length and width approximately constant thickness, so that this also corresponds to the maximum thickness. However, if the profile part has a thickness that changes in cross-section and / or longitudinal section (as is the case for example in the prior art according to DE 102 12 256 A1), this is the area of its greatest thickness. By reducing the thickness of the profile part at its thickest point results in the desired material savings.
  • the maximum thickness of the profile part can be between 4 mm and 10 mm, in particular between 4 mm and 8 mm. A compared to the prior art so thin profile part leads to a substantial reduction in the costs incurred in the repair of a worn rolling tool costs.
  • the profile part can be arranged on the base body as viewed in the radial direction of the workpiece to be rolled. So if you z. Assuming, for example, that the rolling tool is a cuboid whose upper surface is formed by the profile part, the plane of separation between the base body and the profile part extends in a plane parallel to this upper surface inside the cuboid.
  • the profile part may have a profiling section for shaping the workpiece to be rolled and a connecting section for connecting to the main body.
  • the base body can not have a profiling section for shaping the workpiece to be rolled, but a fastening section for attachment in a rolling machine and a connecting section for connection to the profiled part. The separation of the base body and profile part is thus carried out so that the shaping function alone is assigned to the profile part and the attachment function in the sense of attachment in the rolling machine alone the main body.
  • the profiling section has a tread depth.
  • the thickness of the profile part can be a multiple of the profile depth of the profiling section of the profile part. In particular, it is about twice as large as the tread depth.
  • a profile depth is processed with a maintenance measure.
  • the main body and the profile part may be formed in the operating position of the rolling tool in a rolling machine connected by negative pressure. Such a vacuum connection ensures in a particularly simple manner the non-destructive separation of the two parts. Even the connection of body and profile part does not require a special tool. It only has to be ensured that the profile part and the main body are inserted into the rolling machine in such a way that the vacuum channels present for the vacuum application can become effective.
  • the main body and the profile part can also be formed connected to each other by magnetism or spring force. It is also possible to combine these types of connection with each other or with the vacuum connection described above.
  • the rolling tool can be designed as a rolling jaw. Rolling dies are the above-described rectangular, relatively flat rolling tools (see, for example, FIG. 7 of the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 of the Applicant).
  • the rolling tool is formed as a role, ring or ring segment.
  • the core of the roller is formed by the main body with a substantially round cross-section - possibly with lugs, grooves, recesses for the drive or other profilings.
  • the outer circumferential surface of the roller has the profiling section and is part of the profiled part which has an annular cross-section.
  • the profile part has an annular section-shaped cross section. At least the connecting portion of the base body is then also formed annular section.
  • the rolling tool can, for. B. be part of a role / ring segment tool (see, for example, Fig. 8 of the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 of the Applicant).
  • a rolling tool is designed as a round roller and the other rolling tool as a ring segment.
  • the roll tool may also be part of a roll / roll tool.
  • the profile part of the rolling tool can be formed divided into several segments. These segments then have in particular different geometries, so that different geometries can be produced on a workpiece with the rolling tool.
  • the segments are formed in particular divided along the longitudinal axis of the workpiece.
  • the rolling tool can be assigned a movement drive.
  • the movement drive serves to support the relative movement between the profile part and the main body by means of a motor.
  • the motion drive may in particular comprise a motor, in particular an electric motor, and a coupling element which is operatively connected to the profile part.
  • the motor drives the coupling element reciprocatingly translationally or rotationally.
  • the motion drive may include a motion sensor unit.
  • the motion sensor unit detects a rolling movement automatically resulting relative movement between the profile part and the body and strengthens them. As soon as the tracking error force no longer exists or falls below a limit value, the engine is switched off. When the tracking error force changes direction, the direction of rotation of the motor is reversed.
  • the invention relates not only to a complete rolling tool with a base body and a profile part, but also a separate profile part for a multi-piece rolling tool.
  • This profile part with the profiling section is then connected via its connecting portion with a corresponding connecting portion of the main body of the rolling tool. So it is particularly possible that a worn profile part is not restored, but replaced by a new profile part.
  • the manufacturer of the rolling tool provides either no basic body at all or only the main body remaining at the user during the first delivery of the rolling tool. Subsequently, only new profile parts are delivered to the user of the rolling tool.
  • Another aspect of the invention relates to a new rolling machine, which already includes the main body of the rolling tool.
  • the base body can already be supplied by the manufacturer of the rolling machine, so that the manufacturer of the rolling tool supplies only the profile part. This can then either be repaired or replaced after the occurrence of a certain amount of wear.
  • Another aspect of the invention relates to a new rolling machine with a vacuum connection, magnets or a spring for achieving the firm connection between the base body and the profile part of the new multi-piece rolling tool.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a part of a first exemplary
  • FIG. 2 shows a partially sectioned schematic view of another exemplary embodiment of the new rolling tool with vacuum channels.
  • FIG. 3 is a partially cutaway schematic view of a pair of another exemplary embodiment of the new rolling tool having rolling element integrated main bodies with vacuum channels.
  • FIG. 3 is a partially cutaway schematic view of a pair of another exemplary embodiment of the new rolling tool having rolling element integrated main bodies with vacuum channels.
  • Fig. 4 shows a partially sectioned schematic view of another exemplary embodiment of the new rolling machine with a vacuum port.
  • Fig. 5 shows a schematic view of a pair of another exemplary embodiment of the new rolling tool with magnetic holders.
  • Fig. 6 shows a schematic view of a pair of another exemplary embodiment of the new rolling tool with magnetic holders and springs.
  • Fig. 7 shows a schematic side view of a part of another exemplary
  • Fig. 8 shows a schematic view of a pair of rolling tools with a relative to its associated body movably mounted profile member with a first tracking error.
  • FIG. 9 shows a schematic view of the pair of rolling tools according to FIG. 8 with a second tracking error.
  • Fig. 10 shows a schematic view of a pair of rolling tools according to Fig. 8 in the aligned position without tracking error.
  • FIG. 12 shows one of the rolling tools from FIG. 11.
  • FIG. 13 shows a side view of the rolling tool according to FIG. 10.
  • FIG. 14 shows a schematic plan view of another exemplary embodiment of the new rolling tools with a movement drive.
  • FIG. 15 shows a schematic side view of one of the rolling tools according to FIG. 14.
  • FIG. 16 shows a perspective view of an exemplary embodiment of the new one
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a first exemplary embodiment shown only in parts of a new rolling machine 1 for shaping a workpiece to be rolled 2. In the present example, it is at the workpiece 2 to a screw 3. It could also be a other work to be machined by rolling workpiece 2.
  • the rolling machine 1 has two receptacles 4, each of which serves for the attachment of a rolling tool 5 of a pair of rolling tools 5.
  • the rolling tools 5 are formed as cuboid or plate-shaped rolling dies. But you could also have a slightly different geometry.
  • the respective rolling tool 5 has a base body 6 for fastening the rolling tool 5 to the receptacle 4 of the rolling machine 1.
  • the rolling tool 5 also has a profile part 7 for shaping the workpiece 2 to be rolled.
  • the main body 6 and the profile part 7 were made as separate elements - ie they are formed in several pieces - and were then connected together to form the rolling tool 5. In this way, the base body 6 and the profile part 7 are connected to each other and formed destructively separable from each other.
  • the profile part 7 is arranged in the radial direction 8 of the workpiece to be rolled 2 seen on the base body 6.
  • the profile part 7 has a profiling section 9 for shaping the workpiece 2 to be rolled.
  • the profiling section 9 has a profiled outer geometry with protruding areas and recessed areas, which correspond to the desired outer geometry of the workpiece 2 to be rolled.
  • the profiling section 9 serves to roll the thread 10 of the screw 3.
  • it could also have a different geometry and serve to roll a different outer contour.
  • the profile part 7 further has a connecting portion 1 1 for connection to the base body 6.
  • the connecting portion 1 1 is disposed opposite to the profiling portion 9 and extends substantially spaced and parallel thereto.
  • the base body 6 has a corresponding connecting portion 12 for connection to the connecting portion 1 1 of the profile part 7.
  • the main body 6 has opposite to the connecting portion 12 a mounting portion 20 for attachment in the rolling machine 1.
  • the two connecting portions 1 1, 12 and thus the profile part 7 and the base body 6 are interconnected by a connection technique, not shown. This is negative pressure, magnetism, form fit and / or spring force, as explained below.
  • the profile part 7 has a smaller thickness than the base body 6. It is less than half the size of the base body 6.
  • Fig. 2 shows a first concrete connection between the base body 6 and the profile part 7. In this case, the connection is realized by applying a negative pressure.
  • the main body 6 has one or more vacuum channels 17.
  • the vacuum channels 17 are pressure moderately connected to the connecting portion 1 1 of the profile part 7, so that they exert the desired negative pressure effect and the resulting connection effect on the profile part 7.
  • the outer geometry of the profiling section 9 is clearly visible in FIG. Furthermore, it can be seen that the connecting portions 1 1, 12 are each formed as flat surfaces.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the rolling machine 1, in which the base body 6 is part of the rolling machine 1.
  • the connection between the connecting sections 1 1, 12 is again realized via negative pressure, which is present via the vacuum channels 17.
  • FIG. 4 shows further details of the embodiment of the rolling machine 1 with a vacuum connection 21 for realizing the vacuum connection.
  • the rolling machine 1 has a vacuum source 18, which is connected via a vacuum line 19 to the vacuum port 21.
  • the negative pressure port 21 is connected to the negative pressure passage 17.
  • the vacuum source 18, the vacuum line 19, the vacuum port 21 and the vacuum channel 17 negative pressure is generated so that the desired connection between the base body 6 and the profile part 7 of the rolling tool 5 is achieved.
  • FIG. 5 shows a view of the rolling machine 1 according to FIG. 1 from the right, so that the workpiece 2 formed as a screw 3 and the profiling sections 9 are better recognizable.
  • a connection technique Furthermore, a later in the rolling process lying position is shown to show the formation of the thread 10 of the screw 3 can.
  • the thread 10 has been simplified by the typical slope for a thread was not considered drawing. It is understood, however, that it is a common thread with a slope.
  • FIG. 1 for the purpose of avoiding repetitions to the description given above.
  • each of the rolling tools 5 has a connecting means designed as a magnet holder 24.
  • the magnet holder 24 has a plurality of magnets 25, which in corresponding recesses are arranged in the base body 6. By the magnets 25, the desired floating storage between the base body 6 and the associated profile part 7 is achieved.
  • the main body 6 may be formed either as part of the rolling machine 1 in the sense of integration into this or as an additional part to the rolling machine 1.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the rolling tool 5 of the rolling machine 1.
  • the connection between the main body 6 and the profile part 7 is again realized by the magnet holder 24.
  • springs 31 formed here as plate springs 32. These are attached to the base body 6, in particular by screw connections. But it could also be other suitable springs 31.
  • the desired game is realized, so that the profile part 7 can move in the plane perpendicular to the rolling direction 23 relative to the base body 6.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the rolling tool 5 of the rolling machine 1.
  • the connection between the main body 6 and the profile part 7 is realized by two positive connection elements 29.
  • the profile part 7 is held by means of the springs 31 on the base body 6.
  • FIGS. 8, 9 and 10 show, in schematic views, various relative positions between the rolling tools 5 of a pair of rolling tools 5 in order to explain more precisely the self-alignment achieved by the floating bearing.
  • the profile part 7 shown on the right is floating and thus performs the alignment. But it is also possible that both profile parts 7 are mounted floating and perform the alignment together.
  • the force components arising during the rolling process are shown by arrows. When correctly aligned profile parts 7 occurs only the horizontal force 26.
  • FIG. 8 it can be seen that there is a deviation between the thread 10 and the profiling section 9 (see dashed line) of the profiled part 7 shown on the right. This deviation is related to the movement axis Z. In addition to the horizontal force 26, there is the upwardly directed tracking error force 27, so that the resultant upward force is obliquely upward 28 results. If the rolling process continued with this relative orientation, the thread 10 of the screw 3 would not be formed correctly.
  • Fig. 9 the other type of tracking error is shown.
  • the tracking error force 27 is directed downward. Due to the horizontal force 26 and this tracking error force 27 thus results in the obliquely downward resultant force 28. Even with this orientation, there is no correct formation of the thread 10th
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a pair of rolling tools 5.
  • the rolling tools 5 are not formed as a rectangular or plate-shaped rolling dies, but as cylindrical rollers.
  • the thread 10 of the screw 3 is produced here by way of example.
  • the connecting portions 11, 12 are cylindrical surfaces which are connected together in a suitable manner.
  • the movable connection is not shown in this drawing. However, in this respect, reference is made mutatis mutandis to the above-mentioned embodiments.
  • FIGS. 12 and 13 show one of the rolling tools 5 from FIG. 8 in two different views.
  • the cylindrical configuration of the connecting portions 1 1 and 12 can be seen.
  • the motion drive 34 includes a motor 35, a motor controller 36, a motion sensor unit 37 and a coupling element 38.
  • the movement drive 34 serves to assist the relative movement between the profile part 7 and the main body 6 by motor.
  • the coupling element 38 is operatively connected to the profile part 7.
  • the motor 35 drives the coupling element 38 back and forth translationally or rotationally. This movement is transmitted to the profile part 7 by the coupling element 38 and thus brings about the desired translatory movement of the profile part 7 relative to the base body 6.
  • the movement drive 34 has a motion sensor unit 37.
  • the motion sensor unit 37 detects a relative movement between the profile part 7 and the main body 6 that automatically results from the rolling process and reinforces it. As soon as the track error force no longer exists or falls below a limit value, the motor 35 is switched off. When the tracking error force changes its sense of direction, the direction of rotation of the motor 35 is reversed.
  • FIG. 15 schematically shows the connection between the coupling element 38 and the profile part 7 of the rolling tool 5 according to FIG. 14.
  • FIG. 16 shows a perspective view of an exemplary embodiment of the new rolling tools 5 for explaining the geometric relationships.
  • the left-hand rolling tool 5 is movable and the right-hand rolling tool 5 is stationary. It can easily be seen how the movement axis Z runs relative to the rolling tool 5 and the workpiece 2 designed as a screw 3.

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Abstract

Ein Rollwerkzeug (5) weist einen Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in einer Rollmaschine (1) und ein Profilteil (7) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2) auf. Der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) sind mehrstückig ausgebildet. Der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) relativ zueinander beweglich gelagert. Der Grundkörper (6) des Rollwerkzeugs (5) kann auch Teil der Rollmaschine (1) sein.

Description

MEHRSTUCKIGES ROLLWERKZEUG MIT SCHWIMMENDER LAGERUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks.
Derartige Rollwerkzeuge dienen zum Herstellen bestimmter Außenkonturen rotationssymmetrischer Bauteile. Bei den dadurch hergestellten Außenkonturen handelt es sich insbesondere um Gewindeabschnitte und andere Profilierungen, wie beispielsweise Wendel. Die Bauteile sind insbesondere Schrauben, Gewindebolzen, Kugelbolzen usw.
Vor dem formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks wird der Rohling hergestellt. Diese Herstellung des Rohlings erfolgt zumeist durch Umformung und insbesondere durch Kaltfließpressen. Die nachfolgende formgebende Bearbeitung erfolgt durch Umformung und insbesondere durch Kaltumformung.
STAND DER TECHNIK
Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Roll- maschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem US-amerikanischen Patent US 1 ,524,327 bekannt. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig ausgebildet. Das Profilteil weist eine erhebliche Dicke auf und ist um ein Vielfaches dicker als der plattenartige Grundkörper. Das Profilteil ist mittels Schraubverbindungen fest mit dem Grundkörper verbunden. Der plattenartige Grundkörper ist formschlüssig, aber mit Spiel, in zwei Nuten in der Aufnahme der Rollmaschine für den Grundkörper geführt. Die Nuten bildenden Hinterschneidungen. Hierdurch ist das gesamte Rollwerkzeug in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung relativ zu der Rollmaschine beweglich gelagert. Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem US-amerikanischen Patent US 1 ,979,919 bekannt. Das gesamte Rollwerkzeug ist mittels zwei entgegengesetzt wirkenden Feder in einer definierten Stellung an einer zugeordneten Aufnahme der Rollmaschine gehalten. Das Rollwerkzeug ist gegen die Federkräfte begrenzt beweglich. Das Rollwerkzeug wird dabei permanent aufgrund der Federkräfte in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt.
Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 102 12 256 A1 bekannt. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig ausgebildet. Das Profilteil weist eine sich stark ändernde Dicke auf. Für die Verbindung des Teile ist eine Mehrzahl von Schraubverbindungen vorhanden. Dabei sind Schrauben durch Durchgangsbohrungen in dem Grundkörper in Gewindebohrungen in dem Profilteil eingeschraubt. Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 195 20 699 A1 bekannt. Das Rollwerkzeug kann so segmentiert ausgebildet sein, dass es mehrere Profilgebungsabschnitte aufweist. Den verschiedenen Profilgebungsabschnitten sind dabei verschiedene Funktionen zuge- wiesen. In dieser Weise können einzelne Profilgebungsabschnitte ausgetauscht werden, so dass die entstehende Außenkontur des zu bearbeitenden Werkstücks änderbar ist. Die die Geometrie des Profilgebungsabschnitts bildenden hervorstehenden und vertieften Bereiche wurden in einen blockartigen Rohling eingebracht, so dass funktionsmäßig der Grundkörper und der Profilgebungsabschnitt entstehen. Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 bekannt. Die die Geometrie des Profilteils bildenden hervorstehenden und vertieften Bereiche des Profilgebungsabschnitts wurden in einen blockartigen Rohling eingebracht, so dass funktionsmäßig der Grundkörper und das Profilteil entstehen. Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3 bekannt. Die aufgrund eines ungewollten Versatzes zwischen den Rollwerkzeugen des Paars von Rollwerkzeugen vorhandene Spurfehlerkraft wird mittels eines Sensors gemessen. Das Sensorsignal geht dann als Regelgröße in einen Regelkreis ein. In Abhängigkeit von dem Sensorsignal wird die Ausrichtung zwischen den Rollwerkzeugen geändert, von denen eines feststehend und eines beweglich ist.
Weitere Rollwerkzeuge sind aus dem deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3, dem europäi- sehen Patent EP 1 529 579 B1 und der PCT-Anmeldung WO 2011/059658 A1 bekannt.
Eine Stanzmaschine mit einer bewegbaren Stanzplatte und ein Verfahren zur lösbaren Befestigung einer Stanzgegenplatte mittels Unterdruck sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 36 20 853 A1 bekannt.
AUFGABE DER ERFINDUNG Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Rahmen der Aufarbeitung eines verschlissenen Rollwerkzeugs entstehenden Kosten wesentlich zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität der durch Rollen hergestellten Außenkontur des Werkstücks zu verbessern.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patent- ansprüche gelöst.
Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet. Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung relativ zueinander beweglich gelagert.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Profilteil für ein Rollwerkzeug mit einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks. Das Profilteil weist einen Verbin- dungsabschnitt zum Verbinden mit einem separaten Grundkörper des Rollwerkzeugs auf. Der Grundkörper weist einen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in einer Rollmaschine und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Profilteil auf, wobei das Profilteil keinen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in der Rollmaschine aufweist. Die beiden Verbindungsabschnitte sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walz- richtung relativ zueinander beweglich gelagert.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Profilteil nach Anspruch 12.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rollmaschine nach Anspruch 14 und eine Rollmaschine nach Anspruch 15.
Für das gewünschte formgebende Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks wird dieses mit einem Paar von Rollwerkzeugen in Kontakt gebracht. Wenn in dieser Anmeldung von einem Rollwerkzeug die Rede ist, so bezeichnet dies eines dieser Rollwerkzeuge des Paars von Rollwerkzeugen und nicht das gesamte Paar.
Wenn es sich bei den Rollwerkzeugen um Walzbacken handelt, ist in der Regel eine der Walzbacken fest in der Rollmaschine eingespannt. Die zweite Walzbacke ist an einer beweglichen Aufnahme - insbesondere einem Schlitten - der Rollmaschine befestigt. Sie besitzt meist eine größere Länge und wird in einem definierten Abstand - dem so genannten Walzspalt - an der feststehenden Walzbacke vorbeigeführt. Das zu rollende Werkstück wird in diesen Walzspalt eingebracht. Die Walzbacken weisen jeweils an ihrer dem Werkstück zugewandten Seitenfläche den Profilgebungsabschnitt auf. Die bewegliche Lagerung zwischen Grundkörper und Profilteil stellt eine schwimmende Lagerung dar. Die schwimmenden Lagerung ist insbesondere an der feststehenden Walzbacke realisiert. Sie kann aber auch zusätzlich oder alternativ an der beweglichen Walzbacke realisiert sein. Sie ist insbesondere nur an einer Walzbacke vorhanden. Entsprechendes gilt für andere Bauarten von Rollwerkzeugen, insbesondere Rollen, Ringe oder Ringsegmente. Auch wenn die schwimmende Lagerung nur an einer Walzbacke oder einem anderen Rollwerkzeug realisiert ist, kann die andere Walzbacke bzw. das andere Rollwerkzeug ein separates dünnes Profilteil aufweisen. Somit werden die Vorteile der leichten Austauschbarkeit und der Material- und Kostenersparnis auch unabhängig von der schwimmenden Lagerung genutzt. Durch das neue mindestens zweiteilige Rollwerkzeug mit einer schwimmenden Lagerung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil wird der Rollvorgang in mehrfacher Hinsicht optimiert. Die Optimierung betrifft dabei sowohl die im Rahmen der Aufarbeitung eines verschlissenen Rollwerkzeugs entstehenden Kosten als auch die Qualität der durch Rollen hergestellten Außenkontur des Werkstücks. Auch hierdurch werden die im Rahmen des gesamten Rollvor- gangs entstehenden Kosten reduziert.
Wie beispielsweise in dem oberhalb genannten deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3 ausführlich beschrieben ist, entsteht bei einer falschen Ausrichtung der Profilgebungsabschnitte der Rollwerkzeuge des Paars von Rollwerkzeugen zueinander eine ungewollte Spurfehlerkraft. Diese Spurfehlerkraft wird nun erfindungsgemäß dazu benutzt, den durch die schwimmende Lagerung bereitgestellten translatorischen Freiheitsgrad zur korrigierenden Selbstausrichtung der Rollwerkzeuge zu verwenden.
Durch das Ermöglichen einer Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung können diese die beim Walzen vorhandene Spurfehlerkraft nutzen, um sich relativ zueinander auszurichten und die Position des Profilteils eines Rollwerkzeugs relativ zu dem Profilteil des anderen Rollwerkzeugs zu optimieren.
Diese neue bewegliche Lagerung, Lagerung mit einem translatorischen Freiheitsgrad, Lagerung mit einem gewollten Spiel oder auch schwimmende Lagerung betrifft nicht die Ebene, in der sich die Walzrichtung befindet. In der Ebene der Walzrichtung müssen die Walzkräfte übertragen werden, so dass eine derartige schwimmende Lagerung dort nicht geeignet ist. Diese bewegliche Lagerung betrifft vielmehr eine senkrecht zur Walzrichtung verlaufende Ebene, wie diese beispielsweise in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist. Diese Lagerung dient dazu, einem Profilteil eines Rollwerkzeugs oder beiden Profilteilen der Rollwerkzeuge eine begrenzte Bewegung in dieser Ebene zu ermöglichen, um die ideale Relativposition zu erreichen oder sich dieser zumindest anzunähern. Dies wird durch das Ermöglichen der Relativbewegung automatisch erreicht, da die Rollkräfte in dieser idealen Position am geringsten sind und das Profilteil diese daher automatisch einnimmt, wenn es die entsprechende Beweglichkeit besitzt.
Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung vorzugsweise entlang nur einer Achse, nämlich einer Bewegungsachse Z, relativ zueinander beweglich gelagert. Das Profilteil besitzt eine Länge L und eine Breite B, wobei die Walzrichtung parallel zur Länge L des Profilteils und die Bewegungsachse Z parallel zur Breite des Profilteils verläuft. Bei der Walzrichtung handelt es sich streng genommen um den Walzrichtungssinn, da die Walzrichtung nicht nur eine Lage im Raum angibt, sondern auch gerichtet ist. Bei der schwimmenden Lagerung geht es stattdessen um eine Beweglichkeit in zwei entgegengesetzten Richtungssinnen entlang einer Achse, d. h. hin und her.
Dies kann man auch so beschreiben, dass die Bewegungsachse Z der Längsachse eines in dem Rollwerkzeug 5 aufgenommenen zu rollenden Werkstücks entspricht. Wenn es sich bei dem Werkstück z. B. um eine Schraube handelt, entspricht also die Bewegungsachse Z der Schraubenlängsachse. Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung unter ausschließlicher Überwindung der Haftreibung zwischen ihnen relativ zueinander beweglich gelagert. Dies bedeutet insbesondere, dass der Grundkörper und das Profilteil so beweglich miteinander verbunden sind, dass sie nach einer Relativbewegung nicht durch ein Rückstellmittel, z. B. eine Feder, in eine Ausgangsstellung zurück beaufschlagt sind. Stattdessen können sie ihre ideale Relativstellung zueinander frei einnehmen und beibehalten.
Vor dem Rollen des ersten Werkstücks erfolgt insbesondere zunächst eine grobe manuelle Vorausrichtung zwischen Profilteil und Grundkörper, z. B. durch Anschläge oder Justiereinrichtungen. Diese werden dann vor dem Rollen des ersten Werkstücks entfernt. Anschließend wird das erste Werkstück gerollt. Dabei erfolgt automatisch eine Ausrichtung des beweglichen Profilteils relativ zu dem Grundkörper entlang der Bewegungsachse Z. Es erfolgt also ein Einspuren auf den Arbeitspunkt. Wenn die Differenz zwischen der Voreinstellung und dem Arbeitspunkt zu groß war, ist das erste Werkstück Ausschuss. Bei den folgenden Werkstücken beginnt nun der Rollvorgang aus dem Arbeitspunkt heraus. Es erfolgt also keine Rückführung in eine Ausgangsposition. Aufgrund der weiterhin vorhandenen Beweglichkeit entlang der Bewegungsachse Z (d. h. hin und her) kann sich das Rollwerkzeug aber weiter an die sich von Werkstück zu Werkstück etwas ändernden geometrischen Bedingungen anpassen. Dabei muss nur die Haftreibung zwischen dem beweglichen Profilteil und dem Grundkörper überwunden werden. Die dafür erforderliche Kraft wird durch den Rollvorgang bereitgestellt.
Die automatische Einstellbarkeit ist insbesondere dadurch erleichtert, dass das Profilteil aufgrund seiner geringen Dicke eine geringe Masse und somit auch eine geringe Massenträgheit besitzt. Weiterhin können die aufgebrachten Haltekräfte gering sein, so dass für die Überwindung der Haftreibung insgesamt nur eine geringe Kraft aufgebracht werden muss.
Unter dieser beweglichen oder schwimmenden Lagerung ist also keine Lagerung zu verstehen, die nur aufgrund nicht vermeidbarer Toleranzen oder anderer ungewollter Fehler die an sich gewünschte Festlagerung nicht erreicht. Um die Erfindung auch zahlenmäßig von solchen zufälligen Freiheitsgraden abzugrenzen, kann das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse, nämlich der Bewegungsachse, in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung mindestens 0, 1 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, insbesondere etwa 0,1 mm, betragen.
Zur Ermöglichung dieses translatorischen Freiheitsgrads ist innerhalb der für die Bewegung erforderlichen Fläche kein Anschlag vorhanden. Es kann aber für das korrekte Aufsetzen des Profilteils auf den Grundkörper ein Anschlag vorgesehen sein, der außerhalb dieserfür die Selbstausrichtung benötigten Fläche liegt. Dieser Anschlag besitzt während des Rollvorgangs aber keine Funktion.
Die durch das Verbindungsmittel bereitgestellte Haltekraft zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil kann einstellbar ausgebildet sein. Diese Haltekraft kann zusätzlich oder alternativ deaktivierbar ausgebildet sein, um einen Wechsel eines verschlissenen oder aus anderen Gründen auszutauschenden Profilteils einfach zu ermöglichen.
Durch die separate Herstellung und mehrstückige Ausbildung des Rollwerkzeugs im Sinne einer konstruktiven Aufteilung in den Grundkörper und das Profilteil werden viele Vorteile erreicht. Zu diesen zählt auch überraschenderweise eine wesentliche Kostenreduzierung im Rahmen der Instandhaltung des Rollwerkzeugs.
Wie andere Werkzeuge auch, unterliegen Rollwerkzeuge bei der Benutzung einem gewissen Verschleiß. Bei Rollwerkzeugen tritt dieser Verschleiß im Bereich ihrer profilierten Oberfläche zum formgebenden Bearbeiten des Werkstücks auf. Wenn dieser Profilgebungsabschnitt soweit verschlissen ist, dass eine ordnungsgemäße Bearbeitung der zu rollenden Werkstücke nicht mehr möglich ist, muss eine wiederherstellende Nachbearbeitung erfolgen. Da der Benutzer des Rollwerkzeugs hierzu meist technisch nicht in der Lage ist, wird das Rollwerkzeug an den Rollwerkzeughersteller per Post bzw. Spedition zurückgeschickt. Da ein Rollwerkzeug eine erhebliche Masse besitzt, die je nach Größe beispielsweise zwischen etwa 0,5 und 50 kg betragen kann, entstehen durch dieses Hin- und Zurücksenden des Rollwerkzeugs erhebliche Frachtkosten.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß nun dadurch gelöst bzw. wesentlich reduziert, indem das Rollwerkzeug in zwei Teile, nämlich einen Grundkörper und ein Profilteil, aufgeteilt wird und diese Teile unterschiedlich behandelt werden. Da der Grundkörper im Normalfall während der Benutzung des Rollwerkzeugs keinem oder zumindest keinem nennenswerten Verschleiß unterliegt, kann dieser beim Benutzer des Rollwerkzeugs verbleiben. Zur Vorbereitung der Instandhaltung wird also das Profilteil vom Grundkörper getrennt und nur das Profilteil an den Instandhalter geschickt. Hierdurch werden die Masse und das Volumen des zu versendenden Teils und somit die Frachtkosten wesentlich reduziert. Die Mehrstückigkeit von Grundkörper und Profilteil führt weiterhin dazu, dass diese aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet und/oder unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren unterzogen werden können. So ist es beispielsweise möglich, den Grundkörper aus einem vergleichsweise weniger hochwertigen und daher kostengünstigeren Werkstoff herzustellen. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Baustahl bestehen. Das Profilteil besteht vorzugsweise aus einem hochwertigeren, härteren und verschleißfesteren Material. Dabei kann es sich z. B. um Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS) handeln.
Bei dem neuen Rollwerkzeug kann also ein wesentlicher Volumenanteil nur als Trägermaterial mit entsprechend verminderten Werkstoffanforderungen fungieren. Der Volumenanteil des eigentlichen Funktionsteils - nämlich des Profilteils - ist demgegenüber reduziert und kann in wirtschaftlicher Weise höhere Werkstoffanforderungen erfüllen.
Der Grundkörper und das Profilteil werden zwar als separate Teile separat hergestellt, sind aber so aufeinander abgestimmt, dass sie zur Bildung des Rollwerkzeugs zusammengefügt werden können. Diese Zusammenführung erfolgt so, dass die spätere Trennung zerstörungsfrei möglich ist.
Das Profilteil kann als Gewinderollteil mit einer Steigung ausgebildet sein und das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse, nämlich der Bewegungsachse, in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, insbesondere etwa 10 %, betragen. Ansonsten besteht das Problem, dass mehrere Spuren erzeugt werden und damit ein fehlerhaftes Gewinde gewalzt wird.
Der Grundkörper und das Profilteil können in der Betriebsstellung des Rollwerks in der Rollmaschine durch Unterdruck, Magnetismus oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sein. Durch diese kraftschlüssigen Verbindungstechniken wird die gewünschte schwimmende Lagerung realisiert und gleichzeitig die erforderliche Anpresskraft erreicht.
Das Profilteil kann eine geringere Dicke als der Grundkörper und/oder von 10 mm oder weniger besitzen. Somit ist die Masse des für eine Instandhaltung zu verschickenden oder auch vollständig zu ersetzenden Profilteils wesentlich reduziert. Die Dicke des Profilteils wird vorzugsweise so gewählt, dass die gewünschte Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen möglich ist. Bei der Instandhaltung wird der verschlissene Profilgebungsabschnitt entweder teilweise oder ganz entfernt und ein neuer intakter Profilgebungsabschnitt eingebracht. Daraus ergibt sich verständlicherweise eine Abnahme der Höhe des Profilteils. Die Ausgangshöhe eines neuen Profilteils wird also vorzugsweise so gewählt, dass die Dicke des Profilteils auch dann noch für die ordnungsgemäße Funktion des Rollwerkzeugs ausreichend ist, nachdem die gewünschte Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt wurde. Bei der Instandhaltungsmaßnahme handelt es sich insbesondere um einen Nachschliff.
Die Dicke des Profilteils wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie mit der erforderlichen Sicherheit die während des Walzvorgangs entstehenden Walzkräfte in der Walzrichtung auf- nehmen kann, ohne deformiert zu werden oder gar zu brechen.
Es ist aber auch möglich, dass ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird. Die beiden Rollwerkzeuge sind mit einem definierten Abstand zueinander - dem so genannten Walzspalt - in der Rollmaschine angeordnet. Das zu rollende Werkstück wird in diesen Walzspalt eingebracht. Wenn die Rollwerkzeuge instandgesetzt werden, nimmt die Dicke des Rollwerkzeugs ab, so dass sich der Walzspalt verändert und neu eingestellt werden muss. Wenn also ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird, fällt der Rüstaufwand im Sinne der Einstellung des Walzspalts nur einmalig an.
Die Dicke des Profilteils kann maximal etwa halb so groß wie die Dicke des Grundkörpers sein. Hierdurch wird erreicht, dass eine hinreichend große Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden kann und gleichzeitig die gewünschte Masse- und Gewichtsreduzierung des auszutauschenden Profilteils erreicht wird. Bei einer stark reduzierten Dicke des Profilteils kann man auch von einem "Walzblech" sprechen.
Das Profilteil weist also eine vergleichsweise geringe maximale Dicke auf. Unter der maximalen Dicke des Profilteils ist dabei die Dicke an seiner dicksten Stelle zu verstehen. Häufig besitzt das Profilteil eine über seine Länge und Breite in etwa gleichbleibende Dicke, so dass diese gleichzeitig der maximalen Dicke entspricht. Wenn das Profilteil aber eine sich im Querschnitt und/oder Längsschnitt ändernde Dicke aufweist (wie dies beispielsweise im Stand der Technik gemäß DE 102 12 256 A1 der Fall ist), ist dies also der Bereich seiner größten Dicke. Durch die Reduzie- rung der Dicke des Profilteils an seiner dicksten Stelle ergibt sich die gewünschte Materialeinsparung.
Die maximale Dicke des Profilteils kann zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, betragen. Ein im Vergleich zum Stand der Technik derart dünnes Profilteil führt zu einer wesentlichen Reduzierung der im Rahmen der Instandsetzung eines verschlissenen Rollwerkzeugs anfallenden Kosten.
Das Profilteil kann in radialer Richtung des zu rollenden Werkstücks gesehen auf dem Grundkörper angeordnet sein. Wenn man also z. B. annimmt, dass es sich bei dem Rollwerkzeug um einen Quader handelt, dessen obere Oberfläche durch das Profilteil gebildet wird, erstreckt sich die Trennungsebene zwischen Grundkörper und Profilteil in einer zu dieser oberen Oberfläche parallelen Ebene im Inneren des Quaders.
Das Profilteil kann einen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Grundkörper aufweisen. Dabei kann der Grundkörper keinen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks, aber einen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in einer Rollmaschine und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Profilteil aufweisen. Die Trennung von Grundkörper und Profilteil erfolgt also so, dass die Formgebungsfunktion allein dem Profilteil und die Befestigungsfunktion im Sinne der Befestigung in der Rollmaschine allein dem Grundkörper zugewiesen ist.
Der Profilgebungsabschnitt weist eine Profiltiefe auf. Die Dicke des Profilteils kann, je nach der geplanten Instandhaltungsmaßnahme, ein Vielfaches der Profiltiefe des Profilgebungsabschnitts des Profilteils sein. Sie ist insbesondere etwa zweimal so groß wie die Profiltiefe. In der Regel wird mit einer Instandhaltungsmaßnahme eine Profiltiefe abgearbeitet. Der Grundkörper und das Profilteil können in der Betriebsstellung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine durch Unterdruck miteinander verbindbar ausgebildet sein. Eine derartige Unterdruckverbindung gewährleistet in besonders einfacher Weise die zerstörungsfreie Trennung der beiden Teile. Auch das Verbinden von Grundkörper und Profilteil erfordert kein spezielles Werkzeug. Es muss nur sichergestellt werden, dass das Profilteil und der Grundkörper so in die Roll- maschine eingesetzt werden, dass die für die Unterdruckaufbringung vorhandenen Unterdruckkanäle wirksam werden können.
Der Grundkörper und das Profilteil können auch durch Magnetismus oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sein. Es ist ebenfalls möglich, diese Verbindungsarten miteinander oder auch mit der oberhalb beschriebenen Unterdruckverbindung zu kombinieren. Das Rollwerkzeug kann als Walzbacke ausgebildet sein. Bei Walzbacken handelt es sich um die oberhalb beschriebenen quaderförmigen, relativ flachen Rollwerkzeuge (siehe z. B. Fig. 7 der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 der Anmelderin).
Es ist aber z. B. auch möglich, dass das Rollwerkzeug als Rolle, Ring oder Ringsegment ausge- bildet ist.
Wenn das Rollwerkzeug als Rolle ausgebildet ist, wird der Kern der Rolle durch den Grundkörper mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt - ggf. mit Nasen, Nuten, Ausnehmungen für den Antrieb oder anderen Profilierungen - gebildet. Die äußere Umfangsfläche der Rolle weist den Profilgebungsabschnitt auf und ist Teil des Profilteils, welches einen kreisringförmigen Quer- schnitt besitzt.
Wenn es sich bei dem geteilten Rollwerkzeug um ein Ringsegment handelt, weist das Profilteil einen kreisringabschnittsförmigen Querschnitt auf. Mindestens der Verbindungsabschnitt des Grundkörpers ist dann ebenfalls kreisringabschnittsförmig ausgebildet.
Das Rollwerkzeug kann z. B. Teil eines Rolle/Ringsegmentwerkzeugs sein (siehe z. B. Fig. 8 der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 der Anmelderin). Bei einem solchen Rolle/Ringsegmentwerkzeug ist ein Rollwerkzeug als runde Rolle und das andere Rollwerkzeug als Ringsegment ausgebildet. Das Rollwerkzeug kann auch Teil eines Rolle/Rolle-Werkzeugs, sein.
Das Profilteil des Rollwerkzeugs kann in mehrere Segmente unterteilt ausgebildet sein. Diese Segmente weisen dann insbesondere unterschiedliche Geometrien auf, so dass unterschiedliche Geometrien an einem Werkstück mit dem Rollwerkzeug herstellbar sind. Die Segmente sind insbesondere entlang der Längsachse des Werkstücks geteilt ausgebildet.
Dem Rollwerkzeug kann ein Bewegungsantrieb zugeordnet sein. Der Bewegungsantrieb dient dazu, die Relativbewegung zwischen dem Profilteil und dem Grundkörper motorisch zu unter- stützen. Der Bewegungsantrieb kann insbesondere einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, und ein Kopplungselement aufweisen, das wirkend mit dem Profilteil verbunden ist. Der Motor treibt das Kopplungselement hin- und hergehend translatorisch oder rotatorisch an. Diese Bewegung wird durch das Kopplungselement auf das Profilteil übertragen und bewirkt somit die gewünschte translatorische Bewegung des Profilteils relativ zu dem Grundkörper.
Der Bewegungsantrieb kann eine Bewegungssensoreinheit aufweisen. Die Bewegungssensoreinheit detektiert eine sich aus dem Rollvorgang automatisch ergebende Relativbewegung zwischen dem Profilteil und dem Grundkörper und verstärkt diese. Sobald die Spurfehlerkraft nicht mehr vorhanden ist bzw. einen Grenzwert unterschreitet, wird der Motor ausgeschaltet. Wenn die Spurfehlerkraft ihren Richtungssinn ändert, wird die Drehrichtungssinn des Motors umgekehrt.
Die Erfindung betrifft nicht nur ein vollständiges Rollwerkzeug mit einem Grundkörper und einem Profilteil, sondern auch ein separates Profilteil für ein mehrstückiges Rollwerkzeug. Dieses Profilteil mit dem Profilgebungsabschnitt wird dann über seinen Verbindungsabschnitt mit einem korrespondieren Verbindungsabschnitt des Grundkörpers des Rollwerkzeugs verbunden. So ist es insbesondere möglich, dass ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird. In diesem Fall liefert also der Hersteller des Rollwerkzeugs ent- weder überhaupt keinen Grundkörper oder nur den beim Anwender verbleibenden Grundkörper während der ersten Lieferung des Rollwerkzeugs. Im weiteren Verlauf werden dann nur noch neue Profilteile an den Anwender des Rollwerkzeugs geliefert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine neue Rollmaschine, die bereits den Grundkörper des Rollwerkzeugs beinhaltet. In diesem Fall kann also der Grundkörper bereits vom Hersteller der Rollmaschine geliefert werden, so dass der Hersteller des Rollwerkzeugs nur das Profilteil liefert. Dieses kann dann wiederum nach dem Eintreten eines gewissen Verschleißes entweder instandgesetzt oder ersetzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine neue Rollmaschine mit einem Unterdruckan- schluss, Magneten oder einer Feder für die Erreichung der festen Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil des neuen mehrstückigen Rollwerkzeugs.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbe- ziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Profilteil die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Profilteil, zwei Profilteile oder mehr Profilteile vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht. Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungs- beispiele weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils einer ersten beispielhaften
Ausführungsform einer neuen Rollmaschine mit zwei Rollwerkzeugen zu Beginn der formgebenden Bearbeitung eines zu rollenden Werkstücks. Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Unterdruckkanälen.
Fig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht eines Paars einerweiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit in die Rollmaschine integrierten Grundkörpern mit Unterdruckkanälen.
Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollmaschine mit einem Unterdruckanschluss.
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Paars einerweiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Magnethaltern.
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Paars einerweiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Magnethaltern und Federn.
Fig. 7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils einer weiteren beispielhaften
Ausführungsform der neuen Rollmaschine mit zwei Rollwerkzeugen mit einer Nut- Feder-Verbindung zu Beginn der formgebenden Bearbeitung eines zu rollenden Werkstücks.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines Paars von Rollwerkzeugen mit einem relativ zu seinem zugehörigen Grundkörper beweglich gelagerten Profilteil mit einem ersten Spurfehler.
Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht des Paars von Rollwerkzeugen gemäß Fig. 8 mit einem zweiten Spurfehler.
Fig. 10 zeigt eine schematische Ansicht eines Paars von Rollwerkzeugen gemäß Fig. 8 in der ausgerichteten Stellung ohne Spurfehler.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen
Rollwerkzeuge.
Fig. 12 zeigt eines der Rollwerkzeuge aus Fig. 1 1. Fig. 13 zeigt eine Seitenansicht des Rollwerkzeugs gemäß Fig. 10.
Fig. 14 zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge mit einem Bewegungsantrieb.
Fig. 15 zeigt eine schematische Seitenansicht eines der Rollwerkzeuge gemäß Fig. 14. Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der neuen
Rollwerkzeuge zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse.
FIGURENBESCHREIBUNG
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer nur in Teilen dargestellten ersten beispielhaften Ausführungsform einer neuen Rollmaschine 1 zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks 2. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Werkstück 2 um eine Schraube 3. Es könnte sich aber auch um ein anderes durch Rollen zu bearbeitendes Werkstück 2 handeln.
Die Rollmaschine 1 weist zwei Aufnahmen 4 auf, die jeweils für die Befestigung eines Rollwerkzeugs 5 eines Paars von Rollwerkzeugen 5 dient. Im vorliegenden Beispiel sind die Roll- Werkzeuge 5 als quader- bzw. plattenförmige Walzbacken ausgebildet. Sie könnten aber auch eine etwas andere Geometrie besitzen.
Abgesehen von der Ausbildung der Rollwerkzeuge 5 entsprechen die weiteren Details dieser Ausführungsform der Rollmaschine 1 dem Stand der Technik, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann. Das jeweilige Rollwerkzeug 5 weist einen Grundkörper 6 zur Befestigung des Rollwerkzeugs 5 an der Aufnahme 4 der Rollmaschine 1 auf. Das Rollwerkzeug 5 weist weiterhin ein Profilteil 7 zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks 2 auf. Der Grundkörper 6 und das Profilteil 7 wurden als separate Elemente hergestellt - d. h. sie sind mehrstückig ausgebildet - und wurden anschließend zur Bildung des Rollwerkzeugs 5 miteinander verbunden. In dieser Weise sind der Grundkörper 6 und das Profilteil 7 miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet. Das Profilteil 7 ist in radialer Richtung 8 des zu rollenden Werkstücks 2 gesehen auf dem Grundkörper 6 angeordnet.
Das Profilteil 7 weist einen Profilgebungsabschnitt 9 zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks 2 auf. Der Profilgebungsabschnitt 9 weist eine profilierte Außengeometrie mit hervorstehenden Bereichen und vertieften Bereichen auf, die mit der gewünschten zu rollenden Außengeometrie des Werkstücks 2 korrespondieren. Im vorliegend dargestellten Beispiel dient der Profilgebungsabschnitt 9 zum Rollen des Gewindes 10 der Schraube 3. Er könnte aber auch eine andere Geometrie besitzen und zum Rollen einer anderen Außenkontur dienen.
Das Profilteil 7 weist weiterhin einen Verbindungsabschnitt 1 1 zum Verbinden mit dem Grund- körper 6 auf. Der Verbindungsabschnitt 1 1 ist gegenüberliegend zum Profilgebungsabschnitt 9 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen beabstandet und parallel dazu. Der Grundkörper 6 weist einen korrespondierenden Verbindungsabschnitt 12 zum Verbinden mit dem Verbindungsabschnitt 1 1 des Profilteils 7 auf. Der Grundkörper 6 weist gegenüberliegend zum Verbindungsabschnitt 12 einen Befestigungsabschnitt 20 für die Befestigung in der Rollmaschine 1 auf. Im dargestellten Beispiel sind die beiden Verbindungsabschnitte 1 1 , 12 und damit das Profilteil 7 und der Grundkörper 6 durch eine nicht dargestellte Verbindungstechnik miteinander verbunden. Dabei handelt es sich um Unterdruck, Magnetismus, Formschluss und/oder Federkraft, wie unterhalb weiter erläutert wird.
Im dargestellten Beispiel weist das Profilteil 7 eine geringere Dicke als der Grundkörper 6 auf. Sie ist weniger als halb so groß wie die Dicke des Grundkörpers 6.
Wie in Fig. 1 anhand des Pfeils 13 symbolisch dargestellt ist, ist in diesem Fall das obere Rollwerkzeug 5 ortsfest und das untere Rollwerkzeug 5 in Richtung des Pfeils 13 beweglich angeordnet und angetrieben. Der Pfeil 13 entspricht dabei der Walzrichtung 23 (genauer gesagt dem Walzrichtungssinn). Bei der Bewegung des unteren Rollwerkzeugs 5 in Richtung des Pfeils 13 wird der Rohling des Werkstücks 2 zwischen den Profilgebungsabschnitten 9 aufgenommen und entsprechend umgeformt. Diese Art der Umformung ist für sich genommen im Stand der Technik bekannt und wird daher hierin im Folgenden nicht weiter beschrieben. Fig. 2 zeigt eine erste konkrete Verbindungsart zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7. In diesem Fall wird die Verbindung durch Anlegen eines Unterdrucks realisiert. Hierfür weist der Grundkörper 6 einen oder mehrere Unterdruckkanäle 17 auf. Die Unterdruckkanäle 17 sind druckmäßig mit dem Verbindungsabschnitt 1 1 des Profilteils 7 verbunden, so dass sie die gewün- sehte Unterdruckwirkung und die daraus resultierende Verbindungswirkung auf das Profilteil 7 ausüben.
Die Außengeometrie des Profilgebungsabschnitts 9 ist in Fig. 2 gut erkennbar. Weiterhin ist erkennbar, dass die Verbindungsabschnitte 1 1 , 12 jeweils als ebene Flächen ausgebildet sind.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Rollmaschine 1 dargestellt, bei der der Grund- körper 6 Teil der Rollmaschine 1 ist. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen den Verbindungsabschnitten 1 1 , 12 wieder über Unterdruck realisiert, der über die Unterdruckkanäle 17 ansteht.
In Fig. 4 sind weitere Details der Ausführungsform der Rollmaschine 1 mit einem Unterdruck- anschluss 21 zur Realisierung der Unterdruckverbindung dargestellt. Die Rollmaschine 1 weist eine Unterdruckquelle 18 auf, die über eine Unterdruckleitung 19 an dem Unterdruckanschluss 21 angeschlossen ist. Der Unterdruckanschluss 21 ist mit dem Unterdruckkanal 17 verbunden. Über die Unterdruckquelle 18, die Unterdruckleitung 19, den Unterdruckanschluss 21 und den Unterdruckkanal 17 wird Unterdruck so erzeugt, dass die gewünschte Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 des Rollwerkzeugs 5 erreicht wird.
In Fig. 5 ist eine Ansicht der Rollmaschine 1 gemäß Fig. 1 von rechts dargestellt, so dass das als Schraube 3 ausgebildete Werkstück 2 und die Profilgebungsabschnitte 9 besser erkennbar sind. Es ist dabei aber im Vergleich zu Fig. 1 eine Verbindungstechnik dargestellt. Weiterhin ist eine im Rollvorgang zeitlich später liegende Position gezeigt, um die Ausbildung des Gewindes 10 der Schraube 3 zeigen zu können. Das Gewinde 10 wurde vereinfacht dargestellt, indem die für ein Gewinde typische Steigung zeichnerisch nicht berücksichtigt wurde. Es versteht sich aber, dass es sich um ein übliches Gewinde mit einer Steigung handelt. Bezüglich der übereinstimmenden Aspekte der Darstellung von Fig. 2 sowie den folgenden Figuren wird zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf die oberhalb angegebene Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
Im vorliegenden Beispiel weist jedes der Rollwerkzeuge 5 ein als Magnethalter 24 ausgebildetes Verbindungsmittel auf. Der Magnethalter 24 weist eine Mehrzahl von Magneten 25 auf, die in entsprechenden Ausnehmungen in dem Grundkörper 6 angeordnet sind. Durch die Magnete 25 wird die gewünschte schwimmende Lagerung zwischen dem Grundkörper 6 und dem zugehörigen Profilteil 7 erreicht. Der Grundkörper 6 kann dabei entweder als Teil der Rollmaschine 1 im Sinne einer Integration in diese oder als Zusatzteil zu der Rollmaschine 1 ausgebildet sein. In Fig. 6 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Rollwerkzeugs 5 der Rollmaschine 1 gezeigt. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 wieder durch die Magnethalter 24 realisiert. Diese werden aber durch hier als Tellerfedern 32aus- gebildete Federn 31 ergänzt. Diese sind am Grundkörper 6, insbesondere durch Schraubverbindungen, befestigt. Es könnte sich aber auch um andere geeignete Federn 31 handeln. Dadurch wird das gewünschte Spiel realisiert, so dass sich das Profilteil 7 in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung 23 relativ zu dem Grundkörper 6 bewegen kann.
In Fig. 7 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Rollwerkzeugs 5 der Rollmaschine 1 gezeigt. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 durch zwei formschlüssige Verbindungselemente 29 realisiert. Es handelt sich hier um eine Nut- Feder-Verbindung 30 mit einem (übertrieben groß dargestellten) Spiel 33 zwischen der Nut und der Feder. Dadurch entsteht eine Spielpassung, so dass sich das Profilteil 7 in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung 23 entlang der Bewegungsachse Z relativ zu dem Grundkörper 6 bewegen kann. Das Profilteil 7 ist dabei mittels der Federn 31 an dem Grundkörper 6 gehalten.
In den Fig. 8, 9 und 10 sind in schematischen Ansichten verschiedene Relativpositionen zwischen den Rollwerkzeugen 5 eines Paars von Rollwerkzeugen 5 gezeigt, um die durch die schwimmende Lagerung erreichte Selbstjustierung genauer zu erläutern. Im dargestellten Beispiel ist nur das rechts dargestellte Profilteil 7 schwimmend gelagert und führt somit die Ausrichtung durch. Es ist aber ebenfalls möglich, dass beide Profilteile 7 schwimmend gelagert sind und die Ausrichtung gemeinsam durchführen. In den Figuren sind die beim Walzvorgang entstehenden Kraft- komponenten durch Pfeile dargestellt. Bei korrekt zueinander ausgerichteten Profilteilen 7 tritt lediglich die horizontale Kraft 26 auf.
In Fig. 8 ist erkennbar, dass eine Abweichung zwischen dem Gewinde 10 und dem Profilgebungs- abschnitt 9 (siehe gestrichelte Linie) des rechts dargestellten Profilteils 7 vorliegt. Diese Abweichung betrifft die Bewegungsachse Z. Es liegt neben der horizontalen Kraft 26 die nach oben gerichtete Spurfehlerkraft 27 vor, so dass sich die schräg nach oben gerichtete resultierende Kraft 28 ergibt. Wenn der Rollvorgang mit dieser Relativausrichtung fortgesetzt würde, würde das Gewinde 10 der Schraube 3 nicht korrekt ausgebildet werden.
In Fig. 9 ist die andere Art eines Spurfehlers dargestellt. In diesem Fall ist die Spurfehlerkraft 27 nach unten gerichtet. Aufgrund der horizontalen Kraft 26 und dieser Spurfehlerkraft 27 ergibt sich somit die schräg nach unten gerichtete resultierende Kraft 28. Auch bei dieser Ausrichtung kommt es zu keiner korrekten Ausbildung des Gewindes 10.
In Fig. 10 ist nun aber die Position der Profilteile 7 des Paars von Rollwerkzeugen 5 dargestellt, die sich aufgrund der schwimmenden Lagerung des rechts dargestellten Profilteils 7 automatisch ergibt. Im Verlauf des Rollverfahrens richten sich die Profilteile 7 des Paars von Rollwerkzeugen 5 automatisch zueinander aus. Dies ist aufgrund des durch die schwimmende Lagerung bereitgestellten translatorischen Freiheitsgrads in der in den Fig. 9 dargestellten Ebene entlang der Bewegungsachse Z möglich. Diese Bewegungsachse Z verläuft senkrecht zur Walzrichtung 23. Somit liegt kein Spurfehler mehr vor, so dass die horizontale Kraft 26 gleichzeitig der resultierenden Kraft 28 entspricht und das Gewinde 10 korrekt ausgebildet wird. In Fig. 11 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Paars von Rollwerkzeugen 5 dargestellt. In diesem Fall sind die Rollwerkzeuge 5 nicht als quader- bzw. plattenförmige Walzbacken, sondern als zylindrische Rollen ausgebildet. Mit diesen Rollen wird hier wiederum beispielhaft das Gewinde 10 der Schraube 3 hergestellt. Zur Darstellung des Gewindes 10 wird auf die oberhalb angegebenen Ausführungen zu Fig. 2 Bezug genommen. In diesem Beispiel handelt es sich bei den Verbindungsabschnitten 1 1 , 12 um zylindrische Flächen, die in einer geeigneten Weise miteinander verbunden sind. Die bewegliche Verbindung ist in dieser Zeichnung nicht weiter dargestellt. Es wird aber diesbezüglich sinngemäß auf die oberhalb angegebenen Ausführungen verwiesen.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eines der Rollwerkzeuge 5 aus Fig. 8 in zwei unterschiedlichen An- sichten. Hier ist insbesondere die zylindrische Ausbildung der Verbindungsabschnitte 1 1 und 12 erkennbar.
Fig. 14. zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge 5. In diesem Fall weisen diese einen Bewegungsantrieb 34 auf. Der Bewegungsantrieb 34 weist einen Motor 35, eine Motorsteuerung 36, eine Bewegungssensoreinheit 37 und ein Kopplungselement 38 auf. Der Bewegungsantrieb 34 dient dazu, die Relativbewegung zwischen dem Profilteil 7 und dem Grundkörper 6 motorisch zu unterstützen. Das Kopplungselement 38 ist wirkend mit dem Profilteil 7 verbunden. Der Motor 35 treibt das Kopplungselement 38 hin- und hergehend translatorisch oder rotatorisch an. Diese Bewegung wird durch das Kopp- lungselement 38 auf das Profilteil 7 übertragen und bewirkt somit die gewünschte translatorische Bewegung des Profilteils 7 relativ zu dem Grundkörper 6.
Der Bewegungsantrieb 34 weist eine Bewegungssensoreinheit 37 aufweisen. Die Bewegungssensoreinheit 37 detektiert eine sich aus dem Rollvorgang automatisch ergebende Relativbewegung zwischen dem Profilteil 7 und dem Grundkörper 6 und verstärkt diese. Sobald die Spur- fehlerkraft nicht mehr vorhanden ist bzw. einen Grenzwert unterschreitet, wird der Motor 35 ausgeschaltet. Wenn die Spurfehlerkraft ihren Richtungssinn ändert, wird die Drehrichtungssinn des Motors 35 umgekehrt.
Fig. 15 zeigt schematisch die Verbindung zwischen dem Kopplungselement 38 und dem Profilteil 7 des Rollwerkzeugs 5 gemäß Fig. 14. Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge 5 zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse. Dabei ist das linke Rollwerkzeug 5 beweglich und das rechte Rollwerkzeug 5 feststehend. Es ist gut erkennbar, wie die Bewegungsachse Z relativ zu dem Rollwerkzeug 5 und dem als Schraube 3 ausgebildeten Werkstück 2 verläuft.
BEZUGSZEICHENLISTE
Rollmaschine
Werkstück
Schraube
Aufnahme
Rollwerkzeug
Grundkörper
Profilteil
radiale Richtung
Profilgebungsabschnitt
Gewinde
Verbindungsabschnitt
Verbindungsabschnitt
Pfeil
Unterdruckkanal
Unterdruckquelle
Unterdruckleitung
Befestigungsabschnitt
Unterdruckanschluss
Verbindungsmittel
Walzrichtung
Magnethalter
Magnet
horizontale Kraft
Spurfehlerkraft
resultierende Kraft
formschlüssiges Verbindungselement
Nut-Feder- Verbindung
Feder
Tellerfeder
Spiel
Bewegungsantrieb Motor
Motorsteuerung
Bewegungssensoreinheit
Kopplungselement

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Rollwerkzeug (5), mit
einem Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in einer Rollmaschine (1 ), und
einem Profilteil (7) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), wobei der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) unter ausschließlicher Überwindung der Haftreibung zwischen ihnen relativ zueinander beweglich gelagert sind.
2. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) mindestens 0,1 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, insbesondere etwa 0,1 mm, beträgt.
3. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) als Gewinderollteil mit einer Steigung ausgebildet ist und das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, insbesondere etwa 10 %, der Steigung beträgt.
4. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) entlang nur einer Achse, nämlich einer Bewegungsachse (Z), relativ zueinander beweglich gelagert sind.
5. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) eine Länge (L) und eine Breite (B) besitzt, wobei die Walzrichtung (23) parallel zur Länge (L) des Profilteils (7) und die Bewegungsachse (Z) parallel zur Breite des Profilteils (7) verläuft.
6. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (Z) der Längsachse eines in dem Rollwerkzeug (5) aufgenommenen zu rollenden Werkstücks (2) entspricht.
7. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) so beweglich miteinander verbunden sind, dass sie nach einer Relativbewegung nicht durch ein Rückstellmittel, z. B. eine Feder, in eine Ausgangsstellung zurück beaufschlagt sind.
8. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in der Betriebsstellung des Rollwerkzeugs (5) in der Rollmaschine (1 ) durch Unterdruck, Magnetismus und/oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sind.
9. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) eine geringere Dicke als der Grundkörper (6) und/oder von 10 mm oder weniger besitzt.
10. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke des Profilteils (7), d. h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils (7), zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, beträgt.
1 1 . Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Profilteil (7) in radialer Richtung (8) des zu rollenden Werkstücks (2) gesehen auf dem Grundkörper (6) angeordnet ist, und/oder
das Profilteil (7) einen Profilgebungsabschnitt (9) zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks (2) und einen Verbindungsabschnitt (1 1 ) zum Verbinden mit dem Grundkörper (6) aufweist, und/oder
der Grundkörper (6) keinen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks (2), aber einen Befestigungsabschnitt (20) für die Befestigung in einer Rollmaschine (1 ) und einen Verbindungsabschnitt (12) zum Verbinden mit dem Profilteil (7) aufweist, und/oder das Rollwerkzeug (5) als Walzbacke ausgebildet ist.
12. Profilteil (7) für ein Rollwerkzeug (5), mit
einem Profilgebungsabschnitt (9) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), und
einem Verbindungsabschnitt (1 1 ) zum Verbinden mit einem separaten Grundkörper (6) des Rollwerkzeugs (5), dadurch gekennzeichnet, dass
die maximale Dicke des Profilteils (7), d. h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils (7), zwischen 4 mm und 10 mm beträgt.
13. Profilteil (7) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) Merkmale mindestens eines der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
14. Rollmaschine (1 ) mit einem Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Rollmaschine (1 ), mit
einem Rollwerkzeug (5) mit einem Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in der Rollmaschine (1 ) und einem Profilteil (7) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), wobei der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet sind, gekennzeichnet durch
einen Unterdruckanschluss (21 ), der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Profilteil (7) mit dem Grundkörper (6) mittels Unterdruck verbindbar und zerstörungsfrei von diesem trennbar ist und der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) relativ zueinander beweglich gelagert sind, oder
eine Mehrzahl von Magneten (25), die so in Ausnehmungen in dem Grundkörper (6) angeordnet sind, dass das Profilteil (7) mit dem Grundkörper (6) mittels Magnetismus verbindbar und zerstörungsfrei von diesem trennbar ist und der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) relativ zueinander beweglich gelagert sind.
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