DE102011050662A1 - Walzmaschine - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist eine Walzmaschine, die zur Bearbeitung — insbesondere zum Glattwalzen — einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung dient. Dazu hat die Walzmaschine zumindest ein Wälzkörper, der in einem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid — gemäß einer Mindermengenschmierung (MMS) — gegenüber dem Stand der Technik verringert.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Walzmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Walzen.
- Es sind Walzmaschinen für zylindrische Ausnehmungen – wie z.B. einem Auge eines Pleuels – bekannt, bei denen Wälzkörper mit nach außen gerichteter Anpresskraft auf der inneren Mantelfläche der Ausnehmung abwälzen.
- In der Patentschrift
EP 1 275 472 B1 ist eine derartige Walzmaschine offenbart, bei der Kugeln mit einer Flüssigkeit an eine zu walzenden Oberfläche gepresst werden. Dabei ist für die Kugeln jeweils ein hydrostatisches Lager vorgesehen, das mit der Flüssigkeit versorgt wird. - Nachteilig an derartigen Walzmaschinen ist die erhebliche Leckage und der entsprechende Fluid- bzw. Emulsionsverlust.
- Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Walzmaschine zu schaffen, deren Fluid- bzw. Emulsionsverlust verringert ist.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Walzmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Walzen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
- Die erfindungsgemäße Walzmaschine dient zur Bearbeitung – insbesondere zum Glattwalzen – einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung. Dazu dient zumindest ein Wälzkörper, der in einem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Werkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid – gemäß einer Mindermengenschmierung – gegenüber dem Stand der Technik verringert.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
- Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Aerosol ein mit Luft versetztes Kühlschmiermittel. Die Luft kann kostengünstig aus der Umgebung entnommen werden. Das Kühlschmiermittel schmiert und kann dabei Wärme abführen.
- Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der zumindest eine Wälzkörper eine Kugel. Die umlaufende Bahn, auf der sich die zumindest eine Kugel entlang der Innenmantelfläche der zylinderförmigen Ausnehmung bewegt, ist dann wendelförmig. Damit können verschieden lange zylindrische Ausnehmungen gewalzt werden.
- Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Walzmaschine hat dabei jede radiale Ausnehmung einen Sitzring, der mit der in die radiale Ausnehmung eingesetzten Kugel ein Ventil für das Aerosol bildet, wobei das Ventil bei Anlage der Kugel an der zylinderförmigen Ausnehmung geöffnet ist. Damit sind die radialen Ausnehmungen bei nicht belasteten Kugeln geschlossen, so dass kein Aerosol entweicht. Damit ist der Bedarf weiter gesenkt.
- Zur gleichmäßigen Kraftverteilung zwischen dem Werkzeug und der zylindrischen Ausnehmung wird es besonders bevorzugt, wenn zwei oder drei radiale Ausnehmungen mit entsprechend zwei oder drei Kugeln gleichmäßig am Umfang des Werkzeugs verteilt sind.
- Bei einem besonders bevorzugten Anwendungsfall wird die Walzmaschine für ein Pleuelauge genutzt.
- Die radiale Ausnehmung und der Sitzring können an einer Hülse gebildet sein.
- Dabei kann die Hülse in das Werkzeug eingeklebt sein.
- Oder die Hülse ist in das Werkzeug eingesetzt und von einem geschraubten Niederhalter – z.B. von einer Spannpratze – im Werkzeug gehalten.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen Ausnehmung mit einer oben beschriebenen Walzmaschine hat die Schritte:
- – Hereinfahren der zumindest einen Kugeln in die zylinderförmige Ausnehmung durch eine Linearbewegung des Walzwerkzeugs mit einer ersten Drehzahl des Walzwerkzeugs und mit einem ersten Druck des Aerosols und Abheben der zumindest einen Kugel vom Sitzring;
- – Glattwalzen bzw. rollieren der zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Arbeitdrehzahl mit gleichzeitiger Linearbewegung des Walzwerkzeugs und mit einem Arbeitsdruck – z.B. 55 bar – des Aerosols, wobei die Arbeitsdrehzahl höher ist als die erste Drehzahl, und wobei der Arbeitsdruck höher ist als der erste Druck; und
- – Herausfahren der zumindest einen Kugeln aus der zylinderförmigen Ausnehmung durch eine Linearbewegung mit der Arbeitsdrehzahl des Walzwerkzeugs und mit dem Arbeitsdruck des Aerosols.
- Das Hereinfahren und das Herausfahren können durch Linearbewegung der zylindrischen Ausnehmung relativ zum Werkzeug oder durch Linearbewegung des Werkzeugs relativ zur zylindrischen Ausnehmung erfolgen. Die erstgenannte Möglichkeit bietet dabei den Vorteil, dass weitere Maschinen zusammen mit der erfindungsgemäßen Walzmaschine in einer Inversmaschine gruppiert werden können, und ein Werkstück, das die zylindrische Ausnehmung aufweist, von einer Maschine zur andere Maschine bzw. von einer Bearbeitungsstation zu anderen Bearbeitungsstation bewegt werden kann.
- Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzmaschine teils im seitlichen Schnitt und teils in einer schematischen Darstellung; und -
2 ein Werkzeug eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Walzmaschine in einer perspektivischen Ansicht. -
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzmaschine teils im seitlichen Schnitt und teils in einer schematischen Darstellung. Die Walzmaschine hat ein Walzwerkzeug1 , das rotatorisch gegenüber einem ortsfesten Gehäuse3 angetrieben werden kann. - Ein Abschnitt
5 des Werkzeugs1 ist abschnittsweise in ein Pleuelauge2 eines Pleuels4 eingeführt. Das Pleuel4 ist an einer Aufnahme6 befestigt und kann darüber translatorisch gegenüber dem Werkzeug1 (gemäß dem Doppelpfeil) verfahren werden. - Der Abschnitt
5 des Werkzeugs1 , der in das Pleuelauge2 eingeführt wird, ist im Wesentlichen zylindrisch. In den Abschnitt5 sind zwei einander gegenüberliegende sich radial erstreckende Hülsen8a ,8b eingesetzt. An deren radialen äußeren Endabschnitten sind durch jeweilige Verengungen Sitzringe gebildet (in1 nicht näher gezeigt). Weitgehend im Innern der Hülsen8a ,8b sind Kugeln10a ,10b aufgenommen, wobei es im Wesentlichen zwei unterschiedliche Positionen der Kugeln10a ,10b gibt: in einer (nicht gezeigten) Ruheposition liegen die Kugeln10a ,10b dichtend am jeweiligen Sitzring an, während sie in einer Arbeitsposition über die Innenwandung des Pleuelauges2 vom jeweiligen Sitzring abgehoben und nach innen in Richtung zu einer Längsachse14 des Werkzeugs1 gedrängt sind. Diese Position ist in1 gezeigt. - Von innen werden die Hülsen
8a ,8b über einen Längskanal12 , der sich im Innern des Werkzeugs1 entlang der Längsachse14 erstreckt, mit unter Druck stehendem Aerosol beaufschlagt. Das Aerosol ist eine Mischung aus Umgebungsluft und Kühlschmiermittel. Zu dessen Herstellung wird Umgebungsluft von einem Kompressor16 angesaugt und verdichtet und über ein Luftmengenmessgerät18 zu einer Aufmischungseinheit20 gefördert. Parallel zur Umgebungsluft wird von einem Schmierstoff-Aggregat22 Kühlschmiermittel zur Aufmischungseinheit20 gefördert. Das Schmierstoff-Aggregat22 hat einen Behälter und eine Pumpe. In der Aufmischungseinheit20 wird das Aerosol erzeugt, das von Kühlschmiermittel durchsetzte Luft darstellt. - Das Aerosol wird über eine programmierbare Beaufschaltung
24 zu einer Drehzuführung26 gefördert. Die Beaufschaltung24 ist von einem Absperrventil gebildet und die Drehzuführung26 verbindet eine ortsfeste Aerosol-Leitung28 mit einer drehenden Aerosol-Leitung30 . Letztere mündet schließlich in den Längskanal12 , der wiederum in die beiden Hülsen8a ,8b mündet. - Beim sogenannten Kugelrollieren des Pleuelauges
2 wird die Beaufschaltung24 geöffnet, so dass das Aerosol z.B. mit einem Druck von 55 bar die Kugeln10a ,10b mit einer Kraft von jeweils ca. 150 Nm radial nach außen drängt. Da die Kugeln10a ,10b durch Anlage am Pleuelauge2 von ihrem jeweiligen Sitzring abgehoben werden, entsteht jeweils ein Ringspalt, durch den ebenfalls Aerosol in die Bearbeitungszone dringt. Durch die Rotation eines Antriebs, die über eine Werkzeugaufnahme (HSK)7 an das Werkzeug1 übertragen wird, und durch den gleichzeitig erfolgenden Linearvorschub des Pleuels4 über die Aufnahme6 rollen die Kugeln10a ,10b mit vergleichsweise hoher Anpresskraft auf wendelförmigen Bahnen durch das Pleuelauge2 und walzen dieses glatt. - Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß
1 sind die beiden Hülsen8a ,8b in entsprechende radiale Bohrungen des Werkzeugs1 eingesetzt und darin verklebt.2 zeigt davon abweichend ein Werkzeug101 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Walzmaschine in einer perspektivischen Ansicht. Dabei sind dessen Werkzeugaufnahme (HSK)7 , der Längskanal12 , die Hülsen8a ,8b und die Kugeln10a ,10b mit denen des ersten Ausführungsbeispiels vergleichbar. In2 ist der Längskanal12 nicht gezeigt, während von den beiden Hülsen nur eine Hülse8a und von den beiden Kugeln nur eine Kugel10a gezeigt sind. - Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel sind die beiden Hülsen
8a jeweils über eine Spannpratze bzw. über einen Niederhalter, von denen in2 nur ein Niederhalter109a gezeigt ist, in der jeweiligen Ausnehmung des Werkzeugs101 gehalten. Die beiden Niederhalter109a haben jeweils eine radiale Verschraubung und überlappen die jeweilige äußere Stirnseite der Hülse8a , so dass diese formschlüssig fest mit dem Abschnitt105 des Werkzeugs101 verbunden sind. Dabei sind die Niederhalter109a jeweils in eine Vertiefung eingesetzt, um im Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeugs101 das Pleuelauge2 (vgl.2 ) nicht zu berühren. - Offenbart ist eine Walzmaschine, die zur Bearbeitung – insbesondere zum Glattwalzen – einer Innenmantelfläche einer zylinderförmigen Ausnehmung dient. Dazu hat die Walzmaschine zumindest ein Wälzkörper, der in einem rotatorisch antreibbaren Walzwerkzeug aufgenommen ist, und von diesem auf einer umlaufenden Bahn entlang der Innenmantelfläche mitgenommen werden kann. Dabei ist der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt und kann entlang der radialen Ausnehmung von innen nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden. Erfindungsgemäß ist das Fluid ein Aerosol. Das Aerosol ist ein mit Gas vermischtes Fluid und dient zur hydrostatischen Lagerung und zur Schmierung. Dabei ist die Menge an benötigtem Fluid – gemäß einer Mindermengenschmierung (MMS) – gegenüber dem Stand der Technik verringert.
- Bezugszeichenliste
-
- 1; 101
- Werkzeug
- 2
- Pleuelauge
- 3
- Gehäuse
- 4
- Pleuel
- 5; 105
- Abschnitt
- 6
- Aufnahme
- 7
- Werkzeugaufnahme
- 8a, 8b
- Hülse
- 10a, 10b
- Kugel
- 12
- Längskanal
- 14
- Längsachse
- 16
- Kompressor
- 18
- Luftmengenmessgerät
- 20
- Aufmischungseinheit
- 22
- Schmierstoff-Aggregat
- 24
- Beaufschaltung
- 26
- Drehzuführung
- 28, 30
- Aerosol-Leitung
- 109a
- Niederhalter
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1275472 B1 [0003]
Claims (10)
- Walzmaschine zur Bearbeitung einer zylinderförmigen Ausnehmung mit zumindest einem Wälzkörper (
10a ,10b ), der in einem rotierbaren Walzwerkzeug (1 ;101 ) aufgenommen ist und von diesem mitnehmbar ist, wobei der zumindest eine Wälzkörper in eine radiale Ausnehmung des Walzwerkzeugs eingesetzt ist und entlang der Ausnehmung nach Außen mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Aerosol ist. - Walzmaschine nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Wälzkörper eine Kugel (
10a ,10b ) ist. - Walzmaschine nach Anspruch 2, wobei jede radiale Ausnehmung einen Sitzring hat, der mit der Kugel (
10a ,10b ) ein Ventil für das Aerosol bildet, wobei das Ventil bei Anlage der Kugel (10a ,10b ) an der zylinderförmigen Ausnehmung geöffnet ist. - Walzmaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei zwei oder drei radiale Ausnehmungen mit entsprechend zwei oder drei Kugeln (
10a ,10b ) gleichmäßig am Umfang des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) verteilt sind. - Walzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zylinderförmige Ausnehmung ein Pleuelauge (
2 ) ist. - Walzmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die radiale Ausnehmung und der Sitzring an einer Hülse (
8a ,8b ) gebildet sind. - Walzmaschine nach Anspruch 6, wobei die Hülse (
8a ,8b ) in das Walzwerkzeug (1 ;101 ) eingeklebt ist. - Walzmaschine nach Anspruch 6, wobei die Hülse (
8a ,8b ) in das Walzwerkzeug (1 ;101 ) eingesetzt und von einem geschraubten Niederhalter (109a ) im Walzwerkzeug (1 ;101 ) gehalten ist. - Verfahren zum Walzen einer zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Walzmaschine gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8 mit den Schritten: – Hereinfahren der zumindest einen Kugel (
10a ,10b ) in die zylinderförmige Ausnehmung durch eine Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) mit einer ersten Drehzahl des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) und mit einem ersten Druck des Aerosols und Abheben der zumindest einen Kugel (10a ,10b ) vom Sitzring; – Glattwalzen der zylinderförmigen Ausnehmung mit einer Arbeitsdrehzahl mit gleichzeitiger Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) und mit einem Arbeitsdruck des Aerosols, wobei die Arbeitsdrehzahl höher ist als die erste Drehzahl, und wobei der Arbeitsdruck höher ist als der erste Druck; und – Herausfahren der zumindest einen Kugel (10a ,10b ) aus der zylinderförmigen Ausnehmung durch eine Linearbewegung mit der Arbeitsdrehzahl des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) und mit dem Arbeitsdruck des Aerosols. - Verfahren nach Patentanspruch 9, wobei das Hereinfahren und das Herausfahren durch Linearbewegung der zylindrischen Ausnehmung relativ zum Walzwerkzeug (
1 ;101 ) erfolgt, oder wobei das Hereinfahren und das Herausfahren durch Linearbewegung des Walzwerkzeugs (1 ;101 ) relativ zur zylindrischen Ausnehmung erfolgt.
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