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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewindeausbesser- bzw. Gewindeformvorrichtung, die insbesondere effizient, universell und/oder einfach einsetzbar ist.
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Hintergrund
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Gewinde werden durch oftmaligen Gebrauch oder auch äußere Einwirkungen auf Schrauben und Gewindebolzen beschädigt. Insbesondere bei älteren Schrauben, bei Schrauben mit besonderen Formen und/oder Materialien und/oder kaum oder nicht standardisierten Schrauben ist das Herstellen von neuen Schrauben aufwendig und teuer. Bei manchen Anwendungen, wie bei der Restauration von Fahrzeugen bzw. Oldtimern wird versucht, die alten, zum Teil verschlissenen wie beschädigte Schrauben weiter zu verwenden, um Kosten einzuschränken bzw. möglichst viele Originalteile weiterverwenden zu können. Der Verbau von neuen Bauteilen würde den Wert derartiger Fahrzeuge beeinträchtigen. Daher wird nach Vorrichtungen wie Verfahren gesucht, die eine Beibehaltung alter Bauteile mit verschlissenen bzw. beschädigten Gewinden unter einer Verbesserung oder gar Erneuerung der Gewinde erlauben.
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Aus der
DE 2008 019 437 A1 ist ein Gewindeformvorrichtung bekannt. Bei dieser Gewinderollvorrichtung werden Gegenprofile verwendet, die ein steigungsloses Profil aufweisen, wobei ein Neigungswinkel des Profilierungswerkzeugs einstellbar ist. Es hat sich herausgestellt, dass ein solches Werkzeug im Einsatz Probleme bereitet, da die Einstellung der Gewinderollvorrichtung auf das jeweils vorhandene Gewinde relativ aufwändig ist.
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Ferner ist aus der
DE 10 2009 049 580 A1 ist ein Gewinderollvorrichtung bekannt, bei dem eine Profilrolle und zwei Konterrollen zueinander eingestellt werden, wobei die Drehachse der Profilrolle winklig zu der Achse der Konterrollen angeordnet ist. Der Nachteil an einem derartigen Werkzeug ist es, dass es für zu reparierende oder zu rollende Gewinde spezifisch ausgerichtet werden muss.
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Die
DE 202014001648 U1 beschreibt ein Gewinderollvorrichtung, bei dem eine Profilrolle und/oder zumindest eine Konterrolle axial verschieblich gelagert ist bzw. sind, d. h., dass sie in axialer Richtung in Bezug auf ihre Drehachse bewegbar gelagert ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative und/oder verbesserte Vorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Gegenstand gemäß den Ansprüchen und/oder der weiteren Beschreibung gelöst.
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Die Erfindung betrifft eine Gewindeformvorrichtung zum Ausbilden, insbesondere zum Ausbessern eines beschädigten Gewindes mit mindestens einer Gewindenut bzw. Gewinderille. Das Gewinde kann ein- oder mehrgängig sein. Sie kann an einer Schraube, einem Bolzen, einer Stange oder jeglichem andere Element ausgebildet sein.
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Erfindungsgemäß ist mindestens eine drehbare Gewindeformeinrichtung vorgesehen, die einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Diese ist insbesondere zum Ausbessern des Gewindes vorgesehen. Dabei kann die Gewindeformeinrichtung mindestens zwei Rollen mit einer ersten Rolle und einer zweiten Rolle aufweisen, wobei die radiale Außenkontur mindestens einer der Rollen im Wesentlichen der erwünschten Gewindenut bzw. Gewinderille des Gewindes im Wesentlichen komplementär entspricht oder dazu die Negativform ausbildet. Die Form der Spitzen der Rollen ermöglichen in einfacher Weise beim Abrollen in einem Gewinde eine Rekonstruktion des zuvor intakten Gewindes und können dieser Form auch nur näherungsweise nachgebildet sein. Die andere Rolle kann mit einer kleineren Form eine Vorbearbeitung des Gewindes vorsehen. Es können auch weitere Rollen vorhanden sein, um stufenweise Vorbearbeitungsschritte möglich zu machen. Es können die beiden oder mehreren Rollen auch alle die gleiche Form haben, die der im Gewinde auszubildenden Form der Nut oder Rille genau oder nur näherungsweise entspricht. Die zwei oder mehr Rollen und/oder deren Abstand sind veränderbar und/oder austauschbar. Das kann durch eine modulare Form der Rollen und auch von Distanzscheiben erreicht werden.
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Zusätzlich oder alternativ zur Auswechselbarkeit können die zwei Rollen mit einem Spiel drehbar sein, um Gewinde mindestens zweier unterschiedlicher Steigungen, ausbessern zu können. Dieses Spiel ermöglicht eine leichte axiale Verschiebung und/oder leichte Verkippung der Rollen, wobei im letzteren Fall die Innenbohrungen der Rollen etwas größer als der Achsdurchmesser sind.
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Dadurch kann die Erfindung ein universelles Werkzeug oder eine Werkzeug für viele Gewindeformen und -arten vorsehen, wie noch aus dem nachfolgenden weiter deutlich wird.
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Die Rollen können axialsymmetrisch ausgebildet sein, daher einfach herstellbar und dennoch vielseitig einsetzbar sein. Die Bezugsachse ist dabei ihre Drehachse.
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Die Gewindeformvorrichtung kann beschädigte Gewinde an den Stellen Ihrer Beschädigung dauerhaft plastisch verformen bzw. rückverformen. Im Falle von beschädigten bzw. verformten Flanken von Gewinden werden diese wieder entsprechend dem noch vorhandenen Material in ihre Ursprungsform gebracht oder so zumindest dieser angenähert. Im Falle von mit Material aufgefüllten Nuten bzw. Rillen drücken die Rollen abermals die ursprüngliche Tiefe aus. Es kann auch beides stattfinden.
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Die Rollen sollten über eine größere Härte als der zu bearbeitende Werkstoff verfügen. Um die Rollen bzw. die Gewindeausbesservorrichtung für die meisten üblichen Werkstoffe verwendbar zu machen, verfügen diese über eine Härte von mindestens 250 HV10, vorzugweise mindestens 350 HV10, weiter bevorzugt mindestens 450 HV10, weiter bevorzugt mindestens 500 HV10. Dabei handelt es sich um die Härten der Oberflächen. Die Rollen können in ihrem Grund, also entfernt von der Oberfläche, weicher bzw. zäher sein. Die größere Härte der Oberfläche kann durch Härten, Einsatzhärten, Aufkohlen und Härten, Carbonitrieren, Anlassen, Vergüten, Nitrocarborieren, Nitrieren und/oder dgl. erreicht werden. Ferner können die Rollen zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit nachbehandelt werden.
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Die Rollen können ein Verhältnis der Härte an der Oberfläche zur Härte unterhalb der Oberfläche von mindestens 1,2, bevorzugt mindestens 1,25, weiter bevorzugt mindestens 1,3, weiter bevorzugt mind. 1,4, weiter bevorzugt mindestens 1,5 aufweisen.
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Die radialen Außenkonturen bzw. Umfänge der Rollen der Gewindeformeinrichtung können eine Spitze ausbilden, deren beiden gerade Schenkel einen Winkel einschließen. Dieser kann mindestens 50°, vorzugsweise 55° und maximal 65° betragen. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel etwa bzw. im wesentlichen 60° oder unter den üblichen Fertigungstoleranzen genau 60°. Letzteres Maß bietet eine maximale Vielseitigkeit. Es können jedoch auch in der Spitze kleinere Rundungen oder gänzlich abgerundete oder anders konturierte Umfänge vorgesehen sein, je nach Form des (wieder)herzustellenden Gewindes. Die zuvor genannten Winkel beziehen sich im Falle von leicht oder stärker ausgerundeten Enden auf den geraden Teil der Schenkel.
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Die Rollen können selbst vollständig oder an ihren radialen Ende bzw. radialem Umfang scheibenförmig sein. Sie können eine maximale Breite an Ihrem radialen Ende bzw. Umfang von 2,5 mm, vorzugsweise 2,3 mm, weiter bevorzugt 2,1 mm, weiter bevorzugt 2,0 mm und eine minimale Breite von 1,5 mm, vorzugsweise 1,6 mm, weiter bevorzugt 1,7 mm und/oder weiter bevorzugt von 1,8 mm aufweisen. Die Rollen können eine Breite an Ihrem radialen Ende bzw. Umfang von etwa 1,9 mm, vorzugweise unter den üblichen Fertigungstoleranzen genau 1,9 mm aufweisen. Letzteres Maß bietet eine maximale Vielseitigkeit.
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Es kann ferner ein Werkzeug mit einem Werkzeughalter und/oder eine Halteeinrichtung vorgesehen sein. Das Werkzeug kann nach einer Voreinstellung einhändig bedient werden. Dabei kann die Halteeinrichtung im Wesentlichen so ausgebildet und/oder angeordnet sein, das Sie die Gewindeformeinrichtung zu dem Gewinde im Betrieb hält und vorzugsweise gegenüber der Gewindeformeinrichtung zum Gewinde angeordnet werden kann und sich am Gewinde abstützt.
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Die Halteeinrichtung kann mindestens 2 Walzen aber auch 4, 6 usw. Walzen aufweisen, die so ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass sie das Gewinde während des Gewindeformens abstützen. Im Falle von 2 Walzen stützen diese das Gewinde zusammen mit den Rollen an drei am Umfang im Wesentlichen gegenüberliegenden Punkten bzw. Flächen das Gewinde ab. Statt Walzen können auch eine oder mehrere Backen oder feststehende Walze vorgesehen sein, die ein Gleiten des Gewindes ermöglichen. Ferner können auch 3 oder 4 Rollen zum Formen des Gewindes vorgesehen sein, wobei davon 1 bzw. 2 von den Rollen versetzt angeordnet sind und mit nur einer oder mehrerer Walze(n) eine ähnliche 3-Punkt oder -Flächen-Anordnung ausbilden wie zuvor beschrieben.
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Die Breite der Abstützung mindestens des Gewindes an mindestens einer Walze kann größer sein als die Breite der achsparallelen Abstützung des Gewindes an den Rollen, was im letzteren Fall in der Regel des Abstandes der Rollen entspricht. Es können auch alle Walzen eine gleiche oder unterschiedliche Abstützungsbreite oder eine oder mehrere Nuten aufweisen. Vorzugsweise ist das Abstützungsmaß der Walzen um einen Faktor von mindestens 1,5 mal größer als das der Rollen, weiter bevorzugt um einen Faktor von mindestens 2 mal.
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Die Rollen sind in einer Rollen-Drehachse angeordnet, die mit einer Walzen-Drehachse einen Versatzwinkel von höchstens 2,5°, bevorzugt höchstens 2°, weiter bevorzugt höchsten 1,5° ausbildet. ein. Dieser Versatzwinkel kann vorzugsweise klein oder gar idealerweise 0° sein. Letzteres erlaubt eine einfache Fertigung der Gewindeformvorrichtung und einfache Handhabung. Die Versatzwinkel berechnen sich nach aus den Richtungsvektoren der vektoriellen Darstellung von Drehachse und Längsachse, wobei die Richtungsvektoren so gewählt werden können, dass der Versatzwinkel höchstens 90° beträgt. Der Versatzwinkel wird positiv angegeben.
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Der Werkzeughalter weist einen Abschnitt auf, der im Wesentlichen C-förmig ausgebildet ist, in dessen Bereich die Gewindeformeinrichtung und die Halteeinrichtung angeordnet sind, so dass diese im Gebrauch oder Betrieb im Wesentlichen gegenüber zum Gewinde angeordnet sind. Andere Formen, insbesondere solche, die eine derartige Anordnung von Gewindeformeinrichtung und Halteeinrichtung ermöglichen, sind ebenfalls möglich. Das können beispielsweise auch geschlossene oder klappbare Formen sein.
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Ferner kann eine Zustelleinrichtung für das Zustellen der Gewindeformeinrichtung zum Gewinde vorgesehen sein. Die Zustelleinrichtung kann einen Drehknopf aufweisen, der durch Drehen des Drehknopfes die Gewindeformeinrichtung auf das Gewinde hin zustellt oder davon entfernt und vorzugsweise in dieser Position belässt. Dadurch kann die Gewindeformeinrichtung in die Nut(en) oder die Rille(n) einbringbar sein. Der Drehknopf kann über ein Stellgewinde einen Schaft und die daran angeordnete Gewindeformeinrichtung hin zustellen oder davon entfernen. Das Stellgewinde kann ein sich selbst unverstellbares Feingewinde sein.
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Die erste Rolle der Gewindeformeinrichtung kann gegenüber der zweiten Rolle einen kleineren Durchmesser und/oder kleineren Winkel gegenüber der zweiten Rolle aufweisen, um insbesondere zu ermöglichen, dass die erste Rolle vorverformt und die zweite Rolle nachformt. Die erste und die zweite Rolle können drehbar auf einer Achse angeordnet sein. Zwischen der ersten und der zweiten Rolle kann eine erste Scheibe auf der Achse angeordnet sein, deren Abstand den Abstand der Rollen beeinflusst bzw. bestimmt, und die austauschbar oder durch andere Scheiben mit unterschiedlichen Breiten ergänzbar sein kann. Eine zweite Scheibe kann neben der ersten Rolle und/oder eine dritte Scheibe kann neben der zweiten Rolle vorgesehen sein, um insbesondere die Rollen mit der ersten Scheibe auf der Achse örtlich festzulegen. Mit dem Werkzeug kann dazu ein Satz mit Rollen und Scheiben unterschiedlicher Abmessungen mitgeliefert werden. Diese können auch z. B. farblich kodifiziert werden, um den Benutzer durch Farben Zusammenstellungen von Rollen und/oder Scheiben für verschiedene Zwecke sofort kenntlich zu machen.
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Die Gewindeformeinrichtung bzw. deren Bauteile können so ausgebildet sein, dass Gewinde mit einer Steigung von 0,4 bis 4, vorzugsweise 0,7 bis 4, weiter bevorzugt 1 bis 4, noch weiter bevorzugt 1 bis 3 ausgebessert und/oder nachgearbeitet werden können.
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Die mindestens zwei Walzen der Halteeinrichtung können im Wesentlichen unprofiliert, vorzugsweise glatt sein oder unprofilierte bzw. glatte Abschnitte aufweisen.
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Die Erfindung umfasst auch jegliche Verfahren mit Verfahrensmerkmalen, die den zuvor und nachfolgend beschriebenen und/oder beanspruchten Merkmalen der Vorrichtung entsprechen. So weist die Erfindung auch ein Verfahren zum Ausbilden, insbesondere zum Ausbessern eines beschädigten Gewindes mit mindestens einer Gewindenut, auf. Es kann mindestens eine drehbaren Gewindeformeinrichtung, insbesondere zum Ausbessern des Gewindes, vorgesehen werden. Ferner sind an bzw. in der Gewindeformeinrichtung mindestens zwei Rollen mit einer ersten Rolle und einer zweiten Rolle vorgesehen, wobei die radiale Außenkontur mindestens einer der Rollen im Wesentlichen der erwünschten Gewindenut bzw. Gewinderille des Gewindes komplementär entspricht. Die Rollen werden bei einem Gewinde in mindestens eine Gewindenut eingebracht und werden darin zum Ausbessern bzw. Nachformen der Gewindenut abgerollt.
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Zusätzlich oder alternativ zur Auswechselbarkeit können die zwei Rollen mit einem Spiel drehen, um Gewinde mindestens zweier unterschiedlicher Steigungen, ausbessern zu können. Dieses Spiel ermöglicht eine leichte axiale Verschiebung und/oder leichte Verkippung der Rollen, wobei im letzteren Fall die Innenbohrungen der Rollen etwas größer als der Achsdurchmesser sind.
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Die Erfindung kann damit einfach, universell und effizient Gewinde ausbessern und kann durch das Umformen Festigkeiten erhalten oder gar verbessern. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass mit dem gleichen Gewindeformvorrichtung Gewinde unterschiedlicher Steigungen und/oder Nennweiten gerollt werden können. Durch die axiale Verschiebbarkeit können alle Rollen, nämlich die Profilrolle und die zumindest eine Walze zum Kontern, unabhängig von der genauen Steigung und dem Durchmesser des Gewindes den Rillen des Gewindes folgen, durch diese rollen und dabei Beschädigungen rückformen oder die Rillen freiformen.
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Zeichnung
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft gezeigt und Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gewindeformvorrichtung,
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2 das Werkzeug gemäß 1 mit einem auszubessernden Gewindebolzen, wobei die Gewindenut nicht im Detail gezeigt ist.
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3 eine vereinzelte Darstellung einer Gewindeformeinrichtung einer Gewindeformvorrichtung gemäß der 1 und/oder 2,
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4 eine schematische Vergrößerung der Gewindeformvorrichtung und Teilen davon, und
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5 eine vereinzelte Darstellung einer Halteeinrichtung einer Gewindeformvorrichtung gemäß mindestens einer der vorstehenden Figuren.
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1 zeigt ein Beispiel eines Werkzeugs 1 bzw. einer Gewindeformvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei kann das Werkzeug 1 einen Werkzeughalter 10 aufweisen, der einen im Wesentlichen C-förmigen Abschnitt hat. In dieser Figur ist eine Zustelleinrichtung 12 vorne zu erkennen, die als Drehrad bzw. Drehknopf 12 ausgebildet sein kann. Durch das Drehrad oder eine andere, geeignete Einrichtung kann eine Gewindeformeinrichtung 20 zugestellt werden. Gegenüber eines (nicht dargestellten) Gewindes eines Bolzens 40, welches zu formen bzw. auszubessern ist, kann eine Halteeinrichtung 30 vorgesehen sein. Diese Halteeinrichtung kann mehrere Walzen 31–34 aufweisen. Im Betrieb kann ein Gewinde eingebracht werden, die Gewindeformeinrichtung auf das Gewinde zugestellt werden, bis dieses an den Walzen 31–34 anstößt und sich die Gewindeformeinrichtung weiter auf das Gewinde zubewegt und in die Nut(en) oder die Rille(n) eindringt.
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2 zeigt die zuvor beschriebene Funktionalität mit einem Bolzen 40, wobei die Gewindenut bzw. -nuten bzw. -rille(n) nicht im Detail dargestellt sind. Es ist zu erkennen, wie der Bolzen zwischen Gewindeformeinrichtung 20 und Halteeinrichtung 30 angeordnet bzw. eingespannt wird. In der dargestellten Ausführungsform weist die Gewindeformeinrichtung zwei Rollen 23, 24 auf, die in eine Gewindenut oder mehrere Gewindenuten eingreifen. Sie greifen bei Vorliegen einer Gewindenut in diese an benachbarten Stellen ein und können an einem Schaft 21 angeordnet sein. Damit sind die Rollen im Abstand der Steigung oder eines Vielfachen davon angeordnet. Entsprechendes gilt bei Vorliegen eines Gewindes mit mehreren Gängen. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist also auch für mehrgängige Gewinde geeignet. Ferner zeigt 2 eine Feststelleinrichtung einer (nicht dargestellten) Achse, wie eine Schrauben-/Mutter-Anordnung. Es können auch andere lösbaren Achsen vorgesehen sein, wie Bajonett-betätigte oder Steckachsen. Die Rollen 23, 24 sind von ausreichender Härte und können sich über die Achse drehen. Es könnten jedoch auch motorisch angetriebene Rollen vorgesehen werden.
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3 zeigt die Gewindeformvorrichtung als Detail. An dem Schaft 21 ist eine Gabel ausgebildet, durch die sich die Achse 22 erstreckt. Im Inneren der Gabel sind die erste Rolle 23 und die zweite Rolle 24 durch eine erste Scheibe 26 beabstandet angeordnet, um eine geeignete Beabstandung für eine gegebene Gewindesteigung vorgeben zu können. Eine zweite Scheibe 25 und/oder 27 sind seitlich von den Scheiben 23, 24 vorgesehen, um die Gabel zu füllen. Es können jedoch die Scheiben 23, 24 oder eine davon auch mit variabler Breite vorgesehen sein. Dazu können in der Nähe der Achse ein- oder beidseitig entsprechende Ausbuchtungen bzw. Distanzstücke einstückig oder mehrstückig an mindestens einer der Scheiben 23, 24 vorgesehen werden. Durch entsprechend asymmetrische Ausbildungen der Scheiben in der Nähe der Achse 22 und Umdrehen der Scheiben 23, 24 können so Gewinde mit unterschiedlichen Steigungen durch Umdrehen der Scheiben erzielt werden.
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4 zeigt nur schematisch die Ausbildung der Elemente der Gewindeformvorrichtung innerhalb der Gabel des Schaftes 21. Die Gabel kann zwei Gabelschenkel 21a und 21b aufweisen. Es ist eine Achse gezeigt, die durch einen Bolzen 22a mit einer Konter-Mutter 22b gebildet werden kann. Dafür kann in einem mittleren Bereich ein Zylinderabschnitt vorgesehen sein, auf dem die weiteren Elemente drehen, und im Bereich der Mutter ein entsprechendes Gewinde (nicht gezeigt). Es können die Rollen 23, 24 spitze Umfänge ausbilden, wobei diese auch leicht angerundet ausgebildet sein können. Die Umfänge können durch Flanken 23a, 23, b, 24a, 24b ausgebildet werden, die Winkel α und β an den entsprechenden Rollen 23 bzw. 24 ausbilden können. Es sind ferner die beabstandende Scheibe 26 und die auffüllenden Scheiben 25,27 dargestellt.
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5 zeigt die Halteeinrichtung 30. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier drehbare Walzen 31–34 vorgesehen, um Gewindebolzen unterschiedlicher Abmessungen abstützen zu können. Es können jedoch auch nur zwei Walzen vorgesehen sein und/oder Stützbacken, die nicht drehbar und aus einem abriebfesten und gleitunterstützendem Material hergestellt sind. Die Erfindung betrifft auch Unterkombinationen oder Kombinationen beliebig zuvor genannter Merkmale selbst unterschiedlicher Ausführungsformen. Ferner umfassen die Begriffe „ca.”, „etwa”, „im Wesentlichen” die eigentliche Bedeutung und außerdem auch den genauen Wert mit üblichen Toleranzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2008019437 A1 [0003]
- DE 102009049580 A1 [0004]
- DE 202014001648 U1 [0005]
