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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens, insbesondere eine Rollumformvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
WO 2007/093159 A2 ist ein Rollumformvorrichtung bekannt, welche einen Durchlass umfasst, in welchen das Werkstück zur Umformung in eine Vorschubrichtung eingeschoben wird, und welche mehrere Umformrollen umfasst, welche an einem Umfang des Durchlasses derart angeordnet sind, dass eine Rotationsachse jeder Umformrolle senkrecht zu der Vorschubrichtung steht.
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Weiterhin ist aus der
DE 2 017 709 A1 eine Rollumformvorrichtung bekannt, welche als Werkzeug zum Einrollen von Längsnuten in zylindrische Werkstücke bezeichnet ist, wobei diese Rollumformvorrichtung einen Durchlass umfasst, in welchen das Werkstück zur Umformung in eine Vorschubrichtung eingeschoben wird, wobei diese Rollumformvorrichtung mehrere Umformrollen umfasst, welche an einem Umfang des Durchlasses derart angeordnet sind, dass eine Rotationsachse jeder Umformrolle senkrecht zu der Vorschubrichtung steht, und wobei der Abstand der Rotationsachse jeder Umformrolle zu einem Mittelpunkt des Durchlasses verstellbar ist. Nachteilig an einer derartigen Rollumformvorrichtung ist, dass bei einer Verstellung der Umformrollen durch aufwendige Messungen kontrolliert werden muss, ob alle Umformrollen um das gleiche Maß verstell wurden. Weiterhin muss durch regelmäßige Kontrollen sichergestellt werden, dass die Umformrollen sich nicht durch die ständige Belastung verstellen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens vorzuschlagen, bei welcher die auf das Werkstück einwirkenden Umformrollen mit minimalem Aufwand bezüglich ihres Abstand zu einem Mittelpunkt des Durchlasses um gleiche Beträge verstellbar sind. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens vorzuschlagen, bei welcher sich die Umformrollen, trotz der Möglichkeit verschiedene Stellungen zu wählen, im laufenden Betrieb nicht verstellen können.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die insbesondere als Rollumformvorrichtung ausgebildet ist, ist jede Umformrolle drehbar auf je einem arretierten Exzenter gelagert, wobei der Exzenter für eine erste Stellung der Umformrolle in einer ersten Drehstellung arretiert ist und wobei der Exzenter für eine zweite Stellung der Umformrolle in einer zweiten von der ersten abweichenden Drehstellung arretiert ist. Durch die Festlegung der Position der Umformrolle mittels eines Exzenters ist die Position der Umformrolle einfach durch eine Veränderung der Drehstellung des Exzenters verstellbar. Eine gleichmäßige Verstellung aller Umformrollen ist somit einfach durch eine vergleichbare Veränderung der Drehstellungen aller Exzenter möglich. Kern der Erfindung ist eine drehbare Lagerung der Umformrolle auf einem in seiner Drehstellung veränderbaren Exzenter. Eine derartig ausgeführte Vorrichtung erfordert nur einen geringen Bauraum, da der Exzenter die grundsätzlich erforderliche Lagerung für die Umformrolle bildet und gleichzeitig durch ihn die Verstellbarkeit realisiert ist.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, den Exzenter als Exzenterring auszuführen, welcher aufschiebbar auf einem feststehenden Lagerbolzen gelagert ist, wobei es insbesondere vorgesehen ist, den Exzenterring und den Lagerbolzen miteinander zu verzahnen. Durch eine Verzahnung zwischen dem Lagerbolzen und dem Exzenterring ist eine schrittweise bzw. stufenweise Verstellung der Drehstellung des Exzenterrings gegenüber dem Lagerbolzen möglich. Neben einer zielsicheren Auswahl einer anderen Drehstellung verhindert eine derartige einer Keilwellenverbindung ähnliche Verbindung des Exzenterrings und des Lagerbolzens eine schleichende Veränderung der Einstellung, da ein stufenloser Übergang zwischen den vorgegebenen Drehstellungen nicht möglich ist. Somit sind die durch die Verzahnung bzw. Profilierung vordefinierten Drehstellungen einfach reproduzierbar.
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Die Erfindung sieht auch vor, den Lagerbolzen und/oder den Exzenterring mit Markierungen zu versehen. Hierdurch können die verschiednen Drehstellungen einfach benannt und bei Bedarf ohne Probleme wieder hergestellt werden. Insbesondere ist es bei einer einheitlichen Markierung aller Lagerbolzen bzw. aller Exzenterringe sehr einfach, für alle Umformrollen die gleiche Einstellung vorzunehmen.
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Die Erfindung sieht insbesondere vor, die Vorrichtung mit mehreren baugleichen Umformeinheiten auszustatten, wobei jede Umformeinheit eine Aufnahmekassette, einen der Lagerbolzen, einen der Exzenterringe und eine der Umformrollen umfasst, wobei zum Rollumformen von Werkstücken der Lagerbolzen drehfest in der Aufnahmekassette fixiert ist, der Exzenterring in einer aus mehreren möglichen Drehstellungen ausgewählten Drehstellung unverdrehbar auf dem Lagerbolzen sitzt und die Umformrolle um den Exzerntering drehbar ist. Durch die baugleiche Ausführung der Umformeinheiten ist eine besonders rationelle Herstellung der Vorrichtung möglich.
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Erfindungsgemäß weist ein Angriffspunkt der Umformrolle, mit welchem die Umformrolle beim Rollvorgang mit maximaler Tiefe in das Werkstück eingreift, zu der Exzenterachse des Exzenterrings bzw. zu einer Achse des Lagerbolzens einen ersten Abstand auf, wenn der Exzenterring in einer ersten Drehstellung steht, und einen zweiten Abstand auf, wenn der Exzenterring in einer zweiten Drehstellung steht, wobei die beiden Abstände unterschiedlich groß sind. Hier durch kann in unterschiedlicher weise auf einen bestimmten Rohling einwirkt werden oder es können unterschiedlich dimensionierte Rohling mit demselben Werkzeug bearbeitet werden, da das Werkzeug einfach und schnell in vordefinierten Schritten verstellbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsvariante sieht die Erfindung vor, den Exzenter zweiteilig durch einen inneren Exzenterring und einen äußeren Exzenterring zu bilden, wobei die Umformrolle drehbar auf dem äußeren Exzenterring gelagert ist, wobei der innere Exzenterring drehfest auf einem Lagerbolzen gelagert ist und wobei der äußere Exzenterring und der innere Exzenterring in wenigstens zwei Drehstellungen zu einander fixierbar sind. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, bei einer entsprechenden Wahl der Drehstellungen der beiden Exzenterringe, die Umformrolle ausschließlich radial in Richtung einer Vorschubachse zu verstellen und eine Überlagerte Verstellung parallel zu der Vorschubachse zu vermeiden. Diese kann insbesondere bei der Realisierung großer Verstellwege von Interesse sein, um den Zeitpunkt, zu welchem die Umformrollen das Werkstück maximal verformen nicht zu verschieben. Weiterhin kann auf diese Weise auch erreicht werden, dass unterschiedlich zugestellte Umformrollen zum selben Zeitpunkt maximal in das Werkstück eingreifen. Alternativ ist es durch eine entsprechende Einstellung auch möglich, dass Werkstück über eine möglichst lange Wegstrecke zu führen, indem insbesondere drei gleichmäßig am Umfang verteilte Umformrollen möglichst früh in das Werkstück eingreifen und insbesondere drei gleichmäßig am Umfang verteilte Umformrollen möglichst spät in das Werkstück eingreifen.
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Die Erfindung sieht vor, den äußeren Exzenterring und den inneren Exzenterring miteinander zu verzahnen. Hierdurch ist eine reproduzierbare schrittweise Verstellung zwischen den beiden Exzenterringen möglich.
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Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, die Vorrichtung mit mehreren baugleichen Umformeinheiten auszustatten, wobei jede Umformeinheit eine Aufnahmekassette, einen der Lagerbolzen, einen der inneren Exzenterringe, einen der äußeren Exzenterringe und eine der Umformrollen umfasst, wobei im funktionsbereiten Zustand der Umformeinheit der Lagerbolzen drehfest in der Aufnahmekassette fixiert ist, der innere Exzenterring in einer aus mehreren möglichen Drehstellungen ausgewählten Drehstellung unverdrehbar auf dem Lagerbolzen sitzt, der äußere Exzentering drehfest in einer aus mehreren möglichen Drehstellungen ausgewählten Drehstellung unverdrehbar auf dem inneren Exzenterring sitzt und die Umformrolle um den Exzerntering drehbar ist. Durch die baugleiche Ausführung der Umformeinheiten ist eine besonders rationelle Herstellung der Vorrichtung möglich.
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Die Erfindung sieht auch vor, den Lagerbolzen und/oder den inneren Exzenterring bzw. den inneren Exzentering und/oder den äußeren Exzenterring mit Markierungen zu versehen. Hierdurch können die verschiednen Drehstellungen einfach benannt und bei Bedarf ohne Probleme wieder hergestellt werden. Insbesondere ist es bei einer einheitlichen Markierung aller Lagerbolzen bzw. aller inneren Exzenterringe bzw. aller äußeren Exzenterringe sehr einfach, für alle Umformrollen die gleiche Einstellung vorzunehmen.
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Schließlich sieht die Erfindung vor, die Umformeinheit mit wenigstens einem Schmiermittelkanal auszustatten, durch welchen einer Lauffläche der Umformrolle, mit welcher sich die Umformrolle auf einer Außenmantelfläche des Exzenterrings bzw. des äußeren Exzentrings abwälzt, Schmiermittel zuzuführen und die Umformeinheit insbesondere mit wenigstens einem weiteren Schmiermittelkanal auszustatten, durch welchen von der Lauffläche der Umformrolle Schmiermittel abgeführt wird. Hierdurch ist auch im Dauerbetrieb eine ausreichende und gezielte Schmierung der Umformrollen möglich.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Hierbei zeigt:
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1: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Vorschubrichtung;
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2: eine Umformeinheit der in der 1 gezeigten Vorrichtung in Explosionsdarstellung;
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3a: die in der 2 gezeigte Umformeinheit im zusammengebauten Zustand in einer ersten Drehstellung ihres Exzenterrings;
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3b–3c: die in der 2 gezeigte Umformeinheit im zusammengebauten Zustand in drei weiteren Drehstellungen ihres Exzenterrings;
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4a: eine schematisch dargestellte Umformeinheit in einer ersten Drehstellung ihres Exzenterrings und
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4b: die in der 4a gezeigte Umformeinheit in einer zweiten Drehstellung ihres Exzenterrings.
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In der 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Bearbeitung von Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens gezeigt. Die Draufsicht zeigt die Vorrichtung 1 in Richtung einer Vorschubrichtung –y (siehe 3a), in welcher ein nicht dargestelltes Werkstück durch einen Durchlass 2 der Vorrichtung 1 hindurch geschoben wird. Das Durchschieben bzw. Durchdrücken erfolgt in Vorschubrichtung –y entlang einer Vorschubachse 3, welche in die Zeichnungsebene hinein verläuft und durch ein Kreuzchen angedeutet ist. Die Vorrichtung 1 ist als Rollumformvorrichtung 4 ausgeführt. Um den Durchlass 2 herum sind in Form eines Kreisrings 5 dreißig Umformeinheiten 6 positioniert, welche alle eine Umformrolle 7 umfassen, die beim Durchdrücken des nicht dargestellten Werkstücks durch den Durchlass 2 jeweils um eine Rotationsachse 8 gedreht wird. Zur Erhaltung der Übersichtlichkeit sind nur drei Umformeinheiten exemplarisch mit Bezugszeichen versehen. Die Rotationsachsen 8 stehen senkrecht zu der Vorschubrichtung –y bzw. der Vorschubachse 3 und bilden jeweils Tangenten 9 an einen um die Vorschubachse verlaufenden gedachten Kreis 10.
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In der 2 ist eine der in der 1 gezeigten Umformeinheiten 6 in Explosionsdarstellung gezeigt. Die Umformeinheit 6 umfasst neben einer Aufnahmekassette 11, einen Lagerbolzen 12, einen Exzenter 13, welcher als Exzenterring 14 ausgebildet ist und die Umformrolle 7. Im zusammengebauten Zustand ist der Lagerbolzen 12 drehfest in der Aufnahmekassette 11 fixiert. Hierzu weist die Aufnahmekassette 11 zwei Achsstummel 15 auf, die formschlüssig in seitliche Ausnehmungen 16 des Lagerbolzens 12 eingreifen, wobei in der 2 nur einer der Achsstummel 15 und eine der Ausnehmungen 16 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Vor dem Einbau in die Aufnahmekassette 11 wird der Exzenterring 14 so auf den Lagerbolzen 12 gesetzt, dass zehn radial auf eine Exzenterachse 17 gerichtete Vorsprünge 18-1 bis 18-10 in zehn radial von einer Lagerbolzenachse 19 weg weisende Rücksprünge 20-1 bis 20-10 eingreifen. Durch das Eingreifen der Vorsprünge 18-1 bis 18-10 in die Rücksprünge 20-1 bis 20-10 ist der Exzenterring 14 drehfest in einer von zehn möglichen Drehstellungen an dem Lagerbolzen 12 festgelegt, wobei der Exzenterring 14 in einer Drehstellung D-14-1 steht, wenn dieser mit seinem Vorsprung 18-1 in den Rücksprung 20-1 greift, wobei diese Drehstellung D-14-1 in der 3a gezeigt ist. Wenn der Exzenterring 14 mit seinem Vorsprung 18-1 in den Rücksprung 20-2 des Lagerbolzens 12 greift, dann steht dieser in der Drehstellung D-14-2, wobei diese Drehstellung D-14-2 in der 3b gezeigt ist. Zur Vereinfachung der Auswahl einer bestimmten Drehstellung und zum Vergleich der Drehstellung mit anderen Umformeinheiten weist der Lagerbolzen 12 eine Markierung m1 auf und weist der Exzenterring Markierungen M1 bis M10 auf, wobei die Markierungen in der 2 zur Erhaltung Übersichtlichkeit nur teilweise bezeichnet sind. Vor dem Einbau in die Aufnahmekassette 11 wird schließlich noch die Umformrolle 7 auf den Exzenterring 14 gesetzt, wobei die Umformrolle 7 mit einer Lauffläche 21 frei drehbar auf einer Außenmantelfläche 22 des Exzenterrings 14 läuft.
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In der 3a ist die in der 2 in Explosionsdarstellung gezeigte Umformeinheit 6 im zusammengebauten und funktionsfertigen Zustand gezeigt. Wie beschrieben ist der Lagerbolzen 12 drehfest in der Aufnahmekassette 11 gehalten. Auf dem Lagerbolzen 12 sitzt unverdrehbar gegenüber der Exzenterachse 17 der Exzenterring 14 in der Drehstellung D-14-1. In dieser Drehstellung D-14-1 hat eine Wirkfläche 23 des Exzenterrings 14 bzw. ein Angriffspunkt AP des Exzenterrings 14 zu der Vorschubachse 3 bzw. zu einer Mittelachse 24 eines schematisch im Schnitt angedeuteten Werkstücks 25 einen Abstand 26-1. Dieser beträgt im Ausführungsbeispiel 77,443 mm. Die Umformeinheit 6 umfasst einen oberen und einen unteren Schmiermittelkanal 27, 28. Vorzugsweise wird durch den oberen Schmiermittelkanal 27 Schmiermittel zugeführt und durch den unteren Schmiermittelkanal 28 überflüssiges Schmiermittel wieder abgeführt. Damit das Schmiermittel besser zwischen den Lauffläche 21 der Umformrolle 7 und die Außenmantelfläche 22 des Exzenterrings 14 gelangen kann (siehe auch 2), weist die Außenmantelfläche 22 des Exzenterrings 14 – wie insbesondere in der 2 erkennbar – mehrere rinnenförmige Vertiefungen 29 auf, welche sich parallel zu der Exzenterachse 17 über die Außenmantelfläche 22 erstrecken und sich zu den Seitenflächen 30 des Exzenterrings 14 öffnen.
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In der 3b ist der Exzenterring 14 in einer Drehstellung D-14-2 eingebaut. Die Umformrolle 7 weist mit ihrer Wirkfläche 23 bzw. Ihrem Angriffspunkt AP einen Abstand 26-2 von 77,381 mm zu der Vorschubachse 3 auf.
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In der 3c ist der Exzenterring 14 in einer Drehstellung D-14-3 eingebaut. Die Umformrolle 7 weist mit ihrer Wirkfläche 23 bzw. ihrem Angriffspunkt AP einen Abstand 26-3 von 77,346 mm zu der Vorschubachse 3 auf.
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In der 3d ist der Exzenterring 14 in einer Drehstellung D-14-4 eingebaut. Die Umformrolle 7 weist mit ihrer Wirkfläche 23 bzw. ihrem Angriffspunkt AP einen Abstand 26-4 von 77,350 mm zu der Vorschubachse 3 auf.
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Zur besseren Verständlichkeit ist in den 4a und 4b die Umformeinheit 6 schematisch und mit einer überdimensionierten Exzentrizität e in zwei Drehstellungen I, II ihres Exzenterings 14 dargestellt. In der 4a steht der Exzenterring 14 in der Drehstellung I, in welcher die auf dem Exzenterring 14 gelagerte Umformrolle 7 mit ihrer Wirkfläche 23 bzw. ihrem Angriffspunkt AP einen Abstand a1 zu der Vorschubachse 3 aufweist. Anderes formuliert weist die Umlenkrolle 7 mit ihrer Rotationsachse 8, welche der Exzenterachse 17 des Exzenterrings 14 entspricht, zu der Vorschubachse 3 einen Abstand b1 auf. Entsprechend steht die Umformrolle 7 in einer Stellung SU-I. Hierbei ist die Exzentrizität e, welche der Exzenterring 14 mit seiner Exzenterachse 17 gegenüber der Lagerachse 19 des Lagerbolzens 12 aufweist, in eine Pfeilrichtung –x radial von der Vorschubachse 3 weg verschoben.
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In der 4b steht der Exzenterring 14 um 90° im Uhrzeigersinn gedreht in einer Drehstellung II, in welcher die Exzentrizität e in eine Pfeilrichtung y nach oben weist. Entsprechend steht die Umformrolle 7 in einer Stellung SU-II. In dieser Stellung SU-II beträgt weist die Umformrolle 7 mit ihrer Wirkfläche 23 bzw. ihrem Angriffspunkt AP nur noch einen Abstand a2 zu der Vorschubachse 3 auf und ist somit durch ein Verdrehen des Exzenters 13 um die Differenz zwischen a1 und a2 näher an die Vorschubachse 3 herangestellt worden. Im Vergleich zu der in der 4a gezeigten Stellung SU-I reduziert sich der Abstand, welchen die Umlenkrolle 7 mit ihrer Rotationsachse 8 zu der Vorschubachse 3 aufweist, auf einen Abstand b2.
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Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Durchlass von 1
- 3
- Vorschubachse
- 4
- Rollumformvorrichtung
- 5
- Kreisring
- 6
- Umformeinheit
- 7
- Umformrolle
- 8
- Rotationsachse von 7
- 9
- Tangente
- 10
- Kreis um 3
- 11
- Aufnahmekassette
- 12
- Lagerbolzen
- 13
- Exzenter
- 14
- Exzenterring
- 15
- Achsstummel an 11
- 16
- Ausnehmung an 12
- 17
- Exzenterachse
- 18-1–18-10
- Vorsprung an 14
- 19
- Lagerbolzenachse von 12
- 20-1–20-10
- Rücksprung an 12
- 21
- Lauffläche von 7
- 22
- Außenmantelfläche von 14
- 23
- Wirkfläche von 7
- 24
- Mittelachse von 25
- 25
- Werkstück
- 26-1–26-4
- Abstand zwischen 23 bzw. AP und 3 bzw. 24
- 27
- Schmiermittelkanal
- 28
- Schmiermittelkanal
- 29
- rinnenförmige Vertiefung auf 22 von 14
- 30
- Seitenfläche von 14
- AP
- Angriffspunkt der Umformrolle
- a1, a2
- Abstand zwischen 23 bzw. AP und 3
- b1, b2
- Abstand zwischen 8 und 3
- e
- Exzentrizität
- m1
- Markierung auf 12
- M1–M10
- Markierung auf 14
- SU-I
- erste Stellung von 7
- SU-II
- zweite Stellung von 7
- –x
- Pfeilrichtung
- y
- Pfeilrichtung
- –y
- Vorschubrichtung
- I, II
- Drehstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/093159 A2 [0002]
- DE 2017709 A1 [0003]
