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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die quasi-kontinuierliche Herstellung von Gebirgsankern, Bohrstangen und sonstigen vergleichbaren Produkten ausgehend von stab- oder rohrförmigen Grundkörpern durch spanlose Bearbeitung in einem Walzprozess in an sich bekannt und es ist eine solche Vorrichtung beispielsweise in dem Dokument
DE 43 13 918 beschrieben. Das in dieser Vorrichtung eingesetzte Formwerkzeug besteht aus einem Walzkopf, in dem drei, im Umfangsbereich profilierte Formwalzen gelagert sind, deren Achsen sich unter einem Winkel zur Achse des außenseitig gewindeartig umzuformenden Grundkörpers, gleichförmig um diesen verteilt angeordnet, erstrecken. Zur Durchführung des Umformprozesses wird der Walzkopf um seine sich koaxial zu der Achse des Grundkörpers erstreckende Achse angetrieben, so dass sich aus der Winkelanstellung der Formwalzen der axiale Vorschub des um seine Achse unverdrehbar gehaltenen Grundkörpers ergibt.
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In dem Dokument
DE 101 19 569 A1 ist eine vergleichbare Vorrichtung beschrieben, bei welcher ein Walzkopf zum Einsatz kommt, der – in Durchlaufrichtung gesehen – mehrere Anordnungen bestehend jeweils aus wenigstens drei Formwalzen aufweist, deren Profilierungen sich unterscheiden und an den in dieser Richtung fortschreitenden Umformprozess angepasst sind. Jede der Formwalzen weist ein ringartiges, steigungsloses Außenprofil auf, wobei durch eine Winkelanstellung gegenüber der Achse des unverdrehbar gehaltenen Werkstücks wiederum ein axialer Vorschub nach Maßgabe der Drehung des Walzkopfes um dessen sich koaxial zu der Werkstückachse erstreckende zentrale Achse gegeben ist.
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In dem Dokument
DE 10 2007 029 548 B3 ist ein zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung bestimmter Walzkopf, insbesondere die Lagerung der Formwalzen beschrieben. Der Walzkopf besteht aus einer um eine zentrale Achse drehbar gelagerten, mit einem Antrieb in Verbindung stehenden Anordnung mehrerer axial voneinander beabstandeter Lagerscheiben, zwischen denen sich jeweils eine Anordnung Formwalzen befindet. Die Formwalzen sind um ihre jeweiligen Achsen frei drehbar gelagert, welche unter einem Winkel zur Längsachse des zu bearbeitenden stangen- oder rohrförmigen Werkstücks angestellt sind, Das Werkstück erstreckt sich koaxial zu der zentralen Achse des Walzkopfes durch zentrale Öffnungen der Lagerscheiben hindurch und ist an seinen beiden Enden unverdrehbar eingespannt. Die Profile der aufeinanderfolgenden Formwalzenanordnungen unterscheiden sich geringfügig womit dem Umstand Rechnung getragen wird, daß in dieser Richtung die Formwalzen nacheinander in einen Eingriff mit dem Werkstück gelangen. Zur Lagerung der Formwalzen dienen Achsbolzen, deren Enden in den Lagerscheiben fest angeordnet sind. Auf dem Achsbolzen ist die Formwalze über ein zentrales Radiallager sowie unter Zwischenanordnung von Distanzringen über Axiallager an den Lagerscheiben abgestützt. Die beiderseitigen Distanzringe weisen unterschiedliche axiale Abmessungen auf, so daß bei unverändertem axialem Einbaumaß durch bloßes Vertauschen der eingangs- und ausgangsseitigen Distanzringe die Position der Formwalze auf dem Achsbolzen veränderbar angelegt ist, so daß bei einem einseitig auftretenden Verschleiß des Achsbolzens der verschlissene Bereich in eine weniger hoch beanspruchte Zone gelangt, so daß eine verbesserte werkstoffliche Ausnutzung des Achsbolzens gegeben ist.
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Um bei diesen bekannten Walzköpfen sicherzustellen, daß bei jeder Formwalzenanordnung ein Umformeingriff mit dem Werkstück derart eingerichtet ist, daß deren Formwalzen in Umdrehungsrichtung des Walzkopfes gesehen nacheinander in einen Eingriff gelangen, werden Formwalzen mit voneinander verschiedenen Formprofilen eingesetzt. Die Formwalzen sind jedoch einem nicht unbeträchtlichen Verschleiß ausgesetzt, so daß der Betreiber dieser Vorrichtungen eine entsprechende Anzahl unterschiedlicher Formwalzen in Bereitschaft halten muß. Entsprechend der Anzahl der Formwalzen einer Formwalzenanordnung sowie der Anzahl der Formwalzenanordnungen einer solchen Vorrichtung erhöht sich somit der erforderliche Lagerbestand an Formwalzen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der der eingangs bezeichneten Art mit einfachen Mitteln mit Hinblick auf einen rationelleren Betreib hin auszugestalten.
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Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Erfindungswesentlich ist hiernach, daß abweichend von dem eingangs genannten Stand der Technik aufeinanderfolgende Umformeingriffe von in Umlaufrichtung aufeinander folgender Formwalzen durch Variierung bzw. Änderung der axialen Position der Formwalze bzw. des Formprofils innerhalb des konstruktiv vorgegebenen Einbaumaßes darstellbar sind. Dies bedeutet, daß zum Betrieb der Formwalzenanordnung lediglich ein Formprofil in Bereitschaft gehalten werden muß, so daß sich eine beträchtliche Einsparung an in Bereitschaft zu haltenden Formprofilen bzw. Formwalzen ergibt.
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Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf unterschiedliche Arten der konstruktiven Ausführung der Formwalzenanordnung gerichtet. Hierzu kann beispielsweise ein Walzkopf vorgesehen sein, in dem die einzelnen Formwalzen um ihre jeweilige Achse frei drehbar gelagert sind, wobei der Walzkopf als Baueinheit um seine Achse drehend antreibbar ist. Alternativ kann im Rahmen einer Formwalzenanordnung auch jede Formwalze um ihre Achse unmittelbar antreibbar sein.
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Die Achsen der Formwalzen sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 4 und 5 gegenüber der Achse des Werkstücks um einen Winkel angestellt. In Verbindung mit einem steigungslosen rillenartigen Formprofil ergibt sich aus diesem Winkel das Steigungsmaß der gewindeartigen, in die Außenseite des Werkstücks einzubringenden Verformung und zugleich der Vorschub, der auf das während der Bearbeitung um seine Achse unverdrehbar eingespannte Werkstück ausgeübt wird.
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Die Merkmale des Anspruchs 6 sind auf eine konstruktive Konkretisierung der axialen Einstellbarkeit eines Formprofils einer Formwalze gerichtet. Zu diesem Zweck befindet sich beiderseits des Formprofils jeweils wenigstens eine Justierscheibe, deren beide axiale Längen sich mit der Länge des Formprofils zu dem genannten Einbaumaß komplettieren. Beide Justierscheiben werden somit nach Maßgabe der einzustellenden axialen Position des Formprofils im allgemeinen eine unterschiedliche axiale Abmessung aufweisen. Dies bedeutet, dass gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik neben einer Standardform eines Formprofils lediglich Justierscheiben unterschiedlicher Abmessungen in Bereitschaft gehalten werden müssen, um insoweit verschlissene Teile im Bedarfsfall auszutauschen. Dies gilt in jedem Fall für alle Formwalzen einer Formwalzenanordnung.
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Die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 sind auf eine weitere konstruktive Ausgestaltung einer Formwalze gerichtet, insbesondere auf deren Lagerung innerhalb des Walzkopfes. In jedem Fall ist der die Formwalze tragende Achsbolzen unverdrehbar in dem Walzkopf aufgenommen, wobei zur Darstellung von das genannte Einbaumaß dokumentierenden Bezugs- bzw. Anlageflächen solche Bauelemente herangezogen werden, die ohnehin vorhanden sind, beispielsweise solche Bauelemente, die zur Festlegung des Achsbolzens innerhalb des Walzkopfes dienen. Zur Darstellung reproduzierbarer Verhältnisse ist es von Vorteil, wenn sämtliche zur Lagerung des Formprofils bestimmte Funktionselemente in dessen Struktur einbezogen sind, so dass als Anlagefläche für die Justierscheiben stets die einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Formprofils nutzbar sind.
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Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 9 umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Regelfall mehr als nur eine Formwalzenanordnung, so dass die gesamte Umformarbeit stufenweise aufgebracht wird. Entsprechend der in Durchlaufrichtung des Werkstücks fortschreitenden Umformung unterscheiden sich die radialen Abmessungen der ein den Formwalzenanordnungen eingesetzten Formwalzen, nicht hingegen deren Profilformen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Walzkopfes;
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2 eine Ansicht einer Formwalze als Teil des Walzkopfes gemäß 1 in vergrößerter Teildarstellung;
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3 eine Explosionsdarstellung einer einzelnen Formwalze des Walzkopfes gemäß 1.
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Mit 1, 2, 3, 4 sind in 1 vier untereinander gleiche kreisförmige, sich parallel und gleichachsig zueinander erstreckende Lagerscheiben bezeichnet, die durch Distanzstücke 5 nach Maßgabe gleichförmiger Abstände zueinander in ihrer gezeigten Montageposition gehalten sind. Die Distanzstücke 5 sind über den Umfang der Lagerscheiben 5 gleichförmig verteilt und können mit diesen verschraubt sein.
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Der so konzipierte Walzkopf 6 ist zur Lagerung in einem zeichnerisch nicht dargestellten Maschinengestell bestimmt und in diesem um seine Achse 7 drehend antreibbar.
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Sämtliche Lagerscheiben 1 bis 4 sind in einem zentralen Bereich mit zueinander fluchtenden, sich koaxial zu der Achse 7 erstreckenden kreisförmigen Ausnehmungen versehen, durch welche hindurch im betrieblichen Einsatz des Walzkopfes 6 sich das im Umfangsbereich zwecks Herstellung einer gewindeartigen Verformung zu bearbeitende zeichnerisch nicht dargestellte langgestreckte stab- bzw. rohrförmige Werkstück erstreckt. Dieses koaxial zu der Achse 7 gehaltene Werkstück ist in an sich bekannter Weise während der Bearbeitung mittels des Walzkopfes 6 um seine Achse unverdrehbar, in Richtung seiner Achse jedoch beweglich gelagert.
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Der gezeigte Walzkopf 6 ist durch drei, in Durchlaufrichtung 6 des Werkstücks aufeinanderfolgende Formwalzenanordnungen 9, 10, 11 gekennzeichnet, deren jede drei in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Formwalzen 12, 13, 14 aufweist, von denen aus Gründen der zeichnerischen Einfachheit jeweils nur eine gezeigt ist.
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Die Formwalzen 12, 13, 14, nämlich deren ringzylinderartige Formprofile 12'', 13'', 14'' sind um ihre jeweiligen Achsen 12', 13', 14' frei drehbar gelagert, welche Achsen unter einem Winkel zu der Achse 7 des Walzkopfes 6 angestellt sind. Durch diese Winkelanstellung ist in Verbindung mit der Drehbewegung des Walzkopfes 6 sowie der unverdrehbaren aber in Achsrichtung verschiebbaren Aufnahme des Werkstücks das Steigungsmaß der gewindeartigen Verformung sowie der auf dieses während der Bearbeitung einwirkende axiale Vorschub darstellbar.
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Die Formwalzen 12, 13, 14 einer jeden Formwalzenanordnung 9, 10, 11 unterscheiden sich hinsichtlich der Positionierung auf ihren jeweiligen Achsen, wobei diese Positionierung in Abhängigkeit von der Umdrehungsrichtung des Walzkopfes 6 dahingehend eingerichtet ist, dass die in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Formwalzen einer Formwalzenanordnung nacheinander in einen Eingriff mit dem Werkstück gelangen.
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Die Formwalzen 12, 13, 14 der aufeinanderfolgenden Formwalzenanordnungen 9, 10, 11 unterscheiden sich in ihren radialen Abmessungen dahingehend dass diese entsprechend dem in der Durchlaufrichtung 8 fortschreitenden Umformung zunehmen.
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Die Zeichnungsfigur 1 zeigt lediglich beispielhaft drei Formwalzenanordnungen. Praktisch kann ein Walzkopf auch durch zwei oder mehr als drei in einer Durchlaufrichtung aufeinanderfolgende Formwalzenanordnungen gebildet werden.
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Zur Erläuterung der Lagerung der einzelnen Formwalzen einer Formwalzenanordnung wird im Folgenden ergänzend auf die Zeichnungsfiguren 2 und 3 Bezug genommen, in denen gleiche Funktionselemente in gleicher Weise bezeichnet sind.
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Die 2 und 3 zeigen das Formprofil 12'' der Formwalze 12 als ringzylindrischen, außenseitig ein Profil in der Form einer Anordnung von steigungslosen Ringen aufweisenden Grundkörper, der stirnseitig beidseitig mit untereinander gleich bemessenen Eindrehungen 15 versehen ist. Dieses Ringprofil ist zur Herstellung eines zumindest angenäherten Rundgewindes auf dem Werkstück bestimmt und nur als Beispiel anzusehen. Andere gewindeartige Verformungen können bei entsprechendem Profil der Formwalze gleichermaßen hergestellt werden.
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Mit 16 ist ein Radiallager, z. B. ein Zylinderrollenlager bzw. ein System von Paßstiften bezeichnet, über welches das Formprofil 12'' radial auf einem Achsbolzen 17 abgestützt ist.
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Mit 18 sind Distanzscheiben bezeichnet, über welche das Formprofil 12'' beidseitig an einem Axiallager 19 abgestützt ist, wobei jeweils eine Distanzscheibe 18 und ein Axiallager 19 eine Eindrehung 15 axial bündig ausfüllen.
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Mit 20, 21 sind Muffen bezeichnet, die zum unverdrehbaren Einsetzen in Bohrungen 22, 23 zweier einander axial gegenüberliegender Lagerscheiben 1, 2 bestimmt sind, welche Bohrungen sich in Richtung der Achse 13' der Formwalze 12 in deren eingebautem Zustand erstrecken. In diesen Muffen 20, 21 sind die untereinander gleich bemessenen Endabschnitte 24, 25 des Achsbolzens 17 einsteckbar und unverdrehbar festlegbar. Diese Unverdrehbarkeit kann beispielsweise formschlüssig über Feder-Nut-Eingriffe dargestellt werden.
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Mit 26, 27 sind schließlich zwei Justierscheiben bezeichnet, über welche die beiden Axiallager 19 an den zugekehrten Stirnflächen der Muffen 20, 21 axial abgestützt sind. Das zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der Muffen 20, 21 bestehende axiale Einbaumaß 28 ist identisch für alle drei Einbaupositionen der Formwalzenanordnung 9. Es ist vorzugsweise auch identisch für alle Einbaupositionen des Walzkopfes 6.
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Erfindungsgemäß sind nunmehr die Justierscheiben 26, 27 beiderseits einer Formwalze 12 mit der Maßgabe gewählt, dass bei Wahrung des Einbaumaßes 28 die axialen Positionen der Formprofile 12'', 13'', 14'' der Formwalzen 12, 13, 14 der Formwalzenanordnung 9, 10, 11 auf den jeweiligen Achsbolzen 17 unterschiedlich angelegt sind, und zwar mit dem Ziel, während eines Bearbeitungsdurchgangs die in Umdrehungsrichtung des Walzkopfes 6 in einer Formwalzenanordnung aufeinander folgenden Formprofile nacheinander in einen Eingriff mit dem Werkstück zu bringen. Dies setzt lediglich voraus, dass entsprechende Paarungen bzw. Kombinationen von Justierscheiben 26, 27 in Bereitschaft gehalten werden, die in Verbindung mit den axialen Abmessungen der Formwalze zur Darstellung des Einbaumaßes 28 geeignet sind.
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Für alle Einbaupositionen zumindest einer Formwalzenanordnung 9 können somit gleiche Formwalzen eingesetzt werden, nämlich unabhängig von deren konkreter Einbaulage.
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Es sind zahlreiche weitere konstruktive Ausgestaltungen denkbar. So können die einzelnen Formprofile, in einem Axialschnitt gesehen, aus Verschleißgründen ein balliges oder auch ein konisches Profil aufweisen.
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Im Verschleißfall können ferner nach Maßgabe der absoluten Abmessungen die Formprofile einer Formwalzenanordnung mit denjenigen einer in Durchlaufrichtung vorgeordneten Formwalzenanordnung ausgetauscht werden, um eine verbesserte werkstoffliche Ausnutzung zu erreichen. Dies bedeutet, dass für die gesamte Vorrichtung lediglich ein Typ vom Formprofilen benötigt wird. Von Vorteil ist auch in diesem Fall die einfache axiale Einstellbarkeit des Formprofils auf dem jeweils tragenden Achsbolzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerscheibe
- 2
- Lagerscheibe
- 3
- Lagerscheibe
- 4
- Lagerscheibe
- 5
- Distanzstück
- 6
- Walzkopf
- 7
- Achse
- 8
- Durchlaufrichtung
- 9
- Formwalzenanordnung
- 10
- Formwalzenanordnung
- 11
- Formwalzenanordnung
- 12
- Formwalze
- 13
- Formwalze
- 14
- Formwalze
- 12'
- Achse
- 13'
- Achse
- 14'
- Achse
- 12''
- Formprofil
- 13''
- Formprofil
- 14''
- Formprofil
- 15
- Eindrehung
- 16
- Radiallager
- 17
- Achsbolzen
- 18
- Distanzscheibe
- 19
- Axiallager
- 20
- Muffe
- 21
- Muffe
- 22
- Bohrung
- 23
- Bohrung
- 24
- Endabschnitt
- 25
- Endabschnitt
- 26
- Justierscheibe
- 27
- Justierscheibe
- 28
- Einbaumaß
