EP0353427A1

EP0353427A1 - Walzeinheit

Info

Publication number: EP0353427A1
Application number: EP89110506A
Authority: EP
Inventors: Alfred Ostertag
Original assignee: Wilhelm Hegenscheidt GmbH
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 1988-08-02
Filing date: 1989-06-10
Publication date: 1990-02-07
Anticipated expiration: 2009-06-10
Also published as: KR900701472A; US4922739A; DE58902669D1; EP0353427B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzeinheit mit einem abgestützten und gegen eine Werkstückoberfläche anlegbaren Walzelement. Die erforderliche Walzkraft wird hydraulisch aufgebracht. Hierzu ist das Walzwerkzeug mit mindestens einer Hydraulikpumpe zur Erzeugung des notwendigen Hydraulikdruckes in Baueinheit verbunden, wobei die Pumpe bei eingespanntem Werkzeug mit dem Kühlmittelkreislauf oder Schmiermittelkreislauf der Maschine dicht verbunden ist. Die Pumpe kann hierbei von einem werkzeugeigenen Hydromotor, aber auch von einem in einer zugeordneten Werkzeugmaschine vorgesehenen Werkzeugantrieb angetrieben werden. Der Hydromotor seinerseits kann über den Schmiermittelkreislauf oder Kühlmittelkreislauf der zugehörigen Maschine versorgt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug und mindestens einem gegen eine Werkstückfläche unter Walzkraft anlegbaren und drehbar gelagerten Walzelement sowie mit hydraulisch betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft und einer mit den hydraulisch betätigten Mitteln verbundenen Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes und Volumenstromes eines die Mittel zur Erzeugung der Walzkraft beaufschlagenden Fluides.
Walzeinheiten der vorbeschriebenen Art sind allgemein bekannt und haben sich im praktischen Einsatz gut bewährt. Sie werden z.B. ganz allgemein auf Spitzendrehmaschinen für das Glattwalzen von Drehteilen eingesetzt. Je nach Bedarf wird ein solches Werkzeug vom Bediener manuell auf dem Maschinensupport eingespannt und nach Gebrauch wieder entfernt. Zur Versorgung weist eine solche bekannte Walzeinheit neben dem Walzwerkzeug auch eine Hydraulikeinrichtung auf, die über Rohre oder Schläuche mit dem Werkzeug verbunden ist und zur Erzeugung des notwendigen Druckes eine eigene Pumpen-Motor-Einheit aufweist, so daß eine Walzeinheit entsteht aus Walzwerkzeug, Einrichtung zur Erzeugung des notwendigen Hydraulikdrucks und Verbindungsmittel zwischen dieser Einrichtung und dem Werkzeug. Solche hydraulisch beaufschlagten Werkzeuge eignen sich damit nicht für einen Einsatz auf solchen Maschinen, bei denen ein automatischer oder manuell gesteuerter Werkzeugwechsel während der Bearbeitung eines Werkstückes erfolgt.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde eine Walzeinheit der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, die im Werkzeugrevolver oder im Werkzeugträger der zugeordneten Werkzeugmaschine als installiertes Werkzeug verbleiben kann oder zwischen einem üblichen Werkzeugrevolver oder Werkzeugträger und einem der Maschine zugeordneten Werkzeugmagazin gewechselt werden kann und nicht, wie bei hydraulisch betätigten bekannten Werkzeugen bisher notwendig, für jede Bearbeitung des Werkstückes separat eingebaut und nach Beendigung der Bearbeitung jedesmal ausgebaut werden muß.
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Walzeinheit der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Walzwerkzeug und die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes als Baueinheit ausgebildet und starr miteinander verbunden sind, wobei Anschlüsse zur Energieversorgung der genannten Einrichtung vorgesehen sind, die mit entsprechenden Anschlüssen zur Energielieferung an einer Werkzeugmaschine verbunden oder verbindbar sind. Die bisher übliche externe Hydraulikstation als Einrichtung zur Erzeugung des notwendigen oder gewünschten Druckes entfällt hierdurch und wird zur werkzeugeigenen Einrichtung. Auf diese Art und Weise kann gleichzeitig der bei solchen Werkzeugmaschinen immer vorhandene Kühlmittelkreislauf oder Schmiermittelkreislauf zur Energieversorgung verwendet werden, der dann gleichzeitig, falls notwendig, große Volumenströme für das Werkzeug bereit stellt, während von der werkzeuginternen Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes der notwendige hohe Fluiddruck erzeugt wird, so daß diese Einrichtung entsprechend klein gehalten werden kann, da sie keine größeren Volumenströme bewältigen muß. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn sowohl das Walzwerkzeug als auch die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes je über ein unabhängiges Gehäuse verfügen, die starr miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine einfacherere Leistungsanpassung von Werkzeug und Druckeinrichtung sowie ein einfacherer Austausch von verschlissenen Komponenten möglich.
Eine solche Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes kann aus einer einfachen Zahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe oder Kolbenpumpe, welch letztere über einen Nocken oder eine Exzenterscheibe angetrieben werden kann, gebildet sein, die über eine eigene Antriebswelle von einem zugeordneten Antrieb der verwendeten Werkzeugmaschine angetrieben werden kann. Solche Antriebseinrichtungen sind beispielsweise bei üblichen NC-Drehmaschinen oder CNC-Drehmaschinen häufig vorhanden. Es ist aber auch denkbar, als Antrieb einen weiteren, mit der Pumpe verbundenen Hydromotor vorzusehen, der ebenfalls vom Kühlmittelkreislauf oder Schmiermittelkreislauf der Maschine betrieben wird, der dann nicht nur den Hydromotor versorgt, sondern der auch den notwendigen Volumenstrom für die vom Hydromotor angetriebene Pumpe, die für den erforderlichen Druck sorgt, bereit stellt. Mindestens bei Verwendung einer Kolbenpumpe ist es sinnvoll, einen Druckspeicher zwischen Werkzeug und Kolbenpumpe zu schalten, um die Druckstöße der Kolbenpumpe abzudämpfen.
Für eine Einspannung kann die Walzeinheit einen gesonderten Einspannschaft aufweisen. Der Einspannschaft kann vorzugsweise Normabmessungen haben, so daß die gesamte Walzeinheit über einen solchen Einspannschaft mit genormten Abmessungen in die ebenfalls genormten und üblichen Aufnahmen eines Werkzeugmagazins oder eines Revolverkopfes von NC-gesteuerten oder CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen hineinpaßt. Hierbei kann vorteilhafterweise die notwendige Antriebswelle für die Pumpe in diesem Einspannschaft drehbar gelagert sein.
Besonders klein kann die gesamte erfindungsgemäße Walzeinheit bauen, wenn der Rollenkopf als hydrostatisches Lager für das Walzelement ausgebildet ist, das mit einem Anschlußkanal an die Druckseite der zugeordneten Pumpe angeschlossen ist.
Die Erfindung soll nun anhand der in den Zeichnungen ausgeführten Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.
Es zeigen:

Figur 1 Walzeinheit mit hydrostatisch gelagertem Walzelement im Schnitt
Figur 2 Walzeinheit mit von einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigtem Walzelement im Schnitt
Figur 3 Hydraulikschaltplan
Figur 4 Hydraulikschaltplan
Figur 5 Ansicht in Richtung des Pfeiles X-X aus Figur 2
Figur 6 Längsschnitt durch eine Bauvariante
Figur 7 Schnitt I-I nach Figur 6

Die Figur 1 zeigt eine Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug 1 mit hydrostatisch gelagertem Walzelement 2, welches in dem Gehäuse 1′ gehalten und geführt wird. Diese in Figur 1 dargestellte Walzeinheit ist zusammengesetzt aus den Funktionsgruppen A bis E, wobei die Funktionsgruppe A das Walzwerkzeug 1 bildet. Die Funktionsgruppe B umfaßt eine Kolbenpumpe 3, die in einem zugeordneten Pumpengehäuse 3′ untergebracht ist, wobei diese Kolbenpumpe 3 mit ihrer Druckseite 4 den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 beaufschlagt. Hierzu liegt das Gehäuse 1′ direkt mit einer entsprechenden planen Fläche an einer zugeordneten Planfläche des Pumpengehäuses 3′ an. Irgendwelche Rohrleitungen oder Schläuche sind zwischen den beiden Funktionsgruppen nicht erforderlich.
Der Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 dient gleichzeitig als Druckspeicher 29, der im Ausführungsbeispiel als Federdruckspeicher ausgebildet ist. Hierzu weist der nicht näher bezeichnete Innenraum dieses Federdruckspeichers 29 einen vom Druckmedium beaufschlagten Kolben 28 auf, der sich über eine Feder 54 an einem Deckel 45 abstützt. Das Druckverhalten des Druckspeichers wird hierbei von der Kennlinie der Feder 54 bestimmt. Eine Dichtung 49, die z.B. als O-Ring ausgebildet sein kann, kann im Bereich der Druckverbindung zwischen den Funktionsgruppen A und B für die notwendige Dichtigkeit sorgen. Hier sind jedoch auch andersartige Dichtungen möglich.
In dem Pumpengehäuse 3′ der Kolbenpumpe 3 ist in an sich bekannter Weise eine Antriebswelle 6 drehbar gelagert, auf der drehfest, aber axial unverschiebbar ein Exzenter 19 angeordnet ist. An der Umfangsfläche des Exzenters 19 liegt ein Kolben 23 an, der von einer Feder 25 immer in dieser Anlage gehalten wird. Ein Pumpenraum 22 ist über ein Rückschlagventil 24 mit dem Zylinder 27 auf der Saugseite der Kolbenpumpe 3 verbunden. In einem umgekehrten Kolbenhub wird die Saugseite zur Druckseite und sperrt damit das Rückschlagventil 24 ab, öffnet hingegen ein Rückschlagventil 26, wodurch Drucköl an der Druckseite der Kolbenpumpe 3 zur Belieferung des Druckraumes 5 des Walzwerkzeugs 1 bereitgestellt wird. Der Aufbau einer solchen Pumpe ist allgemein bekannt, so daß hierauf nicht weiter eingegangen werden muß.
Die Antriebswelle 6 der Kolbenpumpe 3 ragt in das Gehäuse 52′ eines Zwischenstücks 52 hinein und ist dort über eine Kupplung 7 mit einer Abtriebswelle 8 eines Hydromotors 9 verbunden, der in einem zugeordneten Gehäuse 9′ untergebracht ist. Das Zwischenstück 52 und der Hydromotor 9 bilden hierbei die Funktionsgruppen C und D. Beide Funktionsgruppen liegen über entsprechende Planflächen gegeneinander an, wobei die Funktionsgruppe C mit einer weiteren entsprechenden Planfläche an einer zugeordneten Planfläche der Kolbenpumpe 3 als Funktionsgruppe B anliegt. Flächdichtungen 51 können hierbei für die notwendige Dichtigkeit sorgen.
Abgeschlossen wird die gesamte Einheit durch die Funktionsgruppe E, die die Abdeckung 10 bildet. Die Abdeckung 10 bildet im wesentlichen ein Gehäuse 10′, an dem der Einspannschaft 11′ mit vorzugsweise genormten Abmessungen vorgesehen ist. Weiterhin weist das Gehäuse 10′ einen Ölanschluß 12 auf, der über einen Kanal 21 zum Pumpenraum 22 geführt ist. Ein weiterer Kanal 15, der ebenfalls mit dem Ölanschluß 12 in Verbindung steht, ist zur Öffnung 16 des Hydromotors 9 geführt und sorgt bei entsprechender Bereitstellung eines Fluidstromes 14 für dessen Antrieb. Solche Hydromotoren und die notwendige Führung des Fluidstromes sind bekannt, so daß auch hier auf eine detailliertere Beschreibung des Aufbaues und der Funktionsweise verzichtet werden kann.
Das notwendige hydraulische Schaltbild zu der in Figur 1 dargestellten Walzeinheit zeigt Figur 3. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß das notwendige Sicherheitsventil 30 zur Absicherung der Kolbenpumpe 3 im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 am Walzwerkzeug vorgesehen ist. Dies stellt gleichzeitig eine sinnvolle Absicherung des hydrostatisch arbeitenden Walzwerkzeuges dar, so daß dieses Werkzeug unabhängig von der Pumpe abgesichert sein kann. Dieses Sicherheitsventil 30 kann dann gleichzeitig die Pumpenabsicherung mit übernehmen. Es kann jedoch auch an der Kolbenpumpe 3 eine gleichartige separate Absicherung gegen Überdruck vorgesehen sein. Hierbei kann dann natürlich umgekehrt auch diese Pumpenabsicherung die Absicherung des hydrostatischen Werkzeuges mit übernehmen. Auch soll darauf hingewiesen werden, daß in Figur 3 der Druckspeicher 29 als sogen. Blasenspeicher schematisch dargestellt wurde, während in der Ausführungsform nach Figur 1 der Druckspeicher ein Federdruckspeicher ist. Hiermit soll angedeutet werden, daß natürlich unterschiedliche Druckspeicher Anwendung finden können und die Einrichtung nicht auf eine bestimmte Druckspeicherbauart beschränkt ist.
Die Ausführungsform nach Figur 2 zeigt einen im Gegensatz zum hydrostatischen Rollenkopf 44′ in üblicher Weise aufgebauten Rollenkopf 44, bei dem ein Walzelement 2 auf einer Stütztrolle 20 aufliegt und von dieser abgestützt wird. Das Walzelement 2 wird hierbei in an sich bekannter Weise von einem Käfig 18 geführt.
Der Rollenkopf 44 ist am freien Ende einer Kolbenstange 42 befestigt, an deren anderem Ende ein Kolben 41 angeordnet ist, der in einem Zylinderraum 40 in üblicher und bekannter Weise verschiebbar angeordnet ist. Auf der der Kolbenstange 42 abgewandten Seite ist der Zylinderraum 40 verschlossen von einem Deckel 45 mit einer vorzugsweise als O-Ring ausgebildeten Dichtung 46. Ein Sicherungsring 47 hält den Deckel 45 in seiner Position. Im Deckel 45 eingebaut ist ein Drosselventil 61.
Auch der Kolben 41 weist in üblicher und bekannter Art eine Dichtung 48 auf, mit der der Kolben 41 gegen die Wandung des Zylinderraumes 40 abgedichtet ist.
Auf der Kolbenstangenseite ist in ebenfalls üblicher Weise eine Feder 43 im Zylinderraum vorgesehen, die mit ihrer Kraft den Kolben 41 ständig bewegen und damit die Kolbenstange 42 einfahren will. Für eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange 42 mit der notwendigen Kraft wird gesorgt durch eine Druckbeaufschlagung des der Kolbenstange abgewandten Teiles des Zylinderraumes 40, so daß die kolbenstangenfreie Seite des Kolbens 41 mit entsprechendem Drucköl beaufschlagt wird und damit die Kolbenstange 42 mit dem Rollenkopf 44 in Richtung des Werkstückes 13 bewegt. Das Werkzeug in der Ausführungsform nach Figur 2 ist damit in der Lage, einen größeren Zwischenraum zwischen Werkstück und Werkzeug zu überbrücken als das Werkzeug in der Ausführungsform nach Figur 1.
Dem Walzwerkzeug 1 in der Ausführungsform nach Figur 2, das dort die Funktionsgruppe F darstellt, folgt wiederum die Funktionsgruppe G in Form einer Zahnradpumpe 34 mit dem Pumpengehäuse 34′. Wenn eine solche Zahnradpumpe 34 verwendet wird, kann das Drosselventil ganz geschlossen sein oder entfallen. Dem Pumpengehäuse 34′ schließt sich nun wieder das Gehäuse 59 der Abdeckung 10˝ an, wobei dieses Gehäuse 59 gleichzeitig den Einspannschaft 11 aufweist für eine Werkzeugaufnahme 57. Die Werkzeugaufnahme 57 ist der Werkzeugmaschine zugeordnet auf der das Werkzeug zum Einsatz kommt.
Im Einspannschaft 11 ist drehbar die Antriebswelle 32 für die Zahnräder 39 und 39′ in den Lagern 38 und 38′ gelagert. Die notwendige Dichtigkeit zwischen den Funktionsgruppen wird wieder hergestellt durch die Flachdichtungen 51 und soweit erforderlich, durch Dichtringe 49. Im Gehäuse 59 ist weiter ein nach außen geführter Ölanschluß 35 vorgesehen, an dem die entsprechende Versorgungsleitung der zugehörigen Werkzeugmaschine angeschlossen wird. Ein Kanal 36 führt hierbei den Fluidstrom 14 über den Kanal 37 der Zahnradpumpe 34 zu, die für den notwendigen Druck des Fluidstromes 14 sorgt und den unter Druck stehenden Fluidstrom auf der Druckseite 4 in den Zylinderraum 40 des Walzwerkzeuges 1 führt. Ein Sicherheitsventil 30 ist von der Druckseite 4 her nach außen geführt und sichert die Zahnradpumpe 34 gegen Überlastung. Der Verlauf der Kanäle 35, 36 und 37 sowie 4 ist in Figur 5 dargestellt.
Für den Antrieb der Bauvariante nach Figur 2 kann die Antriebswelle 32 über die Kupplung 33 mit einer Antriebswelle 60 eines Elektromotors 58 verbunden werden. Dieser Elektromotor 58 ist in der zugeordneten Werkzeugmaschine als Antriebseinrichtung ohnehin vorhanden. Gleiches gilt für die Antriebswelle 60. Solche bekannten CNC-gesteuerten Maschinen verfügen üblicherweise nicht nur über einen Antrieb der Hauptspindel sondern auch über weitere, vom Antrieb der Hauptspindel abgeleitete oder separat angetriebene Spindeln, mit denen bei Bedarf entsprechend eingesetzte Werkzeuge, wie ein Werkzeug nach Figur 2, angetrieben werden können.
Das hydraulische Schaltbild der Ausführungsform nach Figur 2 ist in Figur 4 dargestellt.
Zu beiden Ausführungsformen kann der Einspannschaft 11 bzw. 11′ in seinen Abmessungen z.B. der DIN 69880 entsprechen. Beim Arbeitseinsatz auf einer Werkzeugmaschine wird der Einspannschaft 11 bzw. 11′ mit der Werkzeugaufnahme 57 einer Werkzeugmaschine in Wirkverbindung gebracht und fest eingespannt. Im Falle der Ausführungsform nach Figur 1 wird der Ölanschluß 12 zugleich beim Einspannen des Werkzeuges in einen Werkzeugträger oder in eine Werkzeugaufnahme 57 mit dem Schmiermittelkreislauf dieser Maschine dicht verbunden. Hierzu können im Bereich der Werkzeugaufnahme einer solchen Maschine bereits in bekannter Weise Anschlüsse eines Schmiermittelkreislaufs vorhanden sein, die benutzt werden können.
Soll nun das Walzwerkzeug 1 an einem rotierenden Werkstück 13 eine Walzbearbeitung durchführen, dann wird das Walzwerkzeug 1 in der Werkzeugaufnahme 57 über die Maschinensteuerung gesteuert in Arbeitsstellung gebracht und das Walzelement 2 zum Werkstück 13 so positioniert, daß ein lockerer Kontakt zwischen Walzelement 2 und Werkstück 13 vorliegt, jedoch keine nennenswerten Kräfte zwischen Walzelement 2 und Werkstück 13 auftreten. Der Schmiermittelkreislauf der Werkzeugmaschine wird dann aktiviert und ein Fluidstrom 14 strömt durch den Ölanschluß 12 in den Kanal 15 des Hydromotors 9. Der Fluidstrom 14 tritt durch die Öffnung 16 in das Zahnradgehäuse 9′ ein und beaufschlagt die Zahnräder 17 und 17′, die dann die Strömungsenergie des Fluidstromes 14 in Rotationsenergie umwandeln. Die Welle 8 des Zahnrades 17 treibt dann über die Kupplung 7 die Antriebswelle 6 der Kolbenpumpe 3 an, die den Exzenter 19 aufweist. Der durch den Ölanschluß 12 einströmende Fluidstrom 14 strömt durch den Kanal 15 und den Kanal 21 in den Pumpenraum 22, der den Exzenter 19 und den Kolben 23 umhüllt. Der Fluidstrom 14 erreicht so das Rückschlagventil 24 oder auch Saugventil der Kolbenpumpe 3. Wird die Antriebswelle 6 der Kolbenpumpe 3 durch den Hydromotor 9 angetrieben, bewegt sich der Kolben 23 unter Federdruck der Feder 25 am Exzenter 19, gehalten im Zylinder 27, hin und her. Beim Saughub des Kolbens 23 öffnet das Saugventil 24 und Fluid wird angesaugt. Beim Druckhub des Kolbens 23 schließt das Saugventil 24 und das Druckventil 26 öffnet sich und gibt den Pumpenaustritt 4 frei. Beide Ventile, Saugventil 24 und Druckventil 26, können in ihrer einfachsten Form als übliche Rückschlagventile ausgebildet sein. Es tritt nun das Fluid in den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 ein. Das nun auf einen wesentlich höheren Druck als aus dem Schmiermittelkreislauf der Werkzeugmaschine übersetzte Fluid beaufschlagt das hydrostatisch gelagerte Walzelement 2 und erzeugt die gewünschte Walzkraft. Das Walzelement 2 legt sich unter Walzkraft an das Werkstück 13 an. Beim Einströmen des Fluids in den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 wird der Kolben 28 des Druckspeichers 29 gegen die Federkraft der Feder 54 verdrängt und speichert so das Fluid unter Druck, um Druckunregelmäßigkeiten, die aus der Bauart der Kolbenpumpe herrühren, auszugleichen. Wird eine Zahnradpumpe anstelle der Kolbenpumpe eingesetzt, könnte der Druckspeicher entfallen. Wie bereits beschrieben wird die Feder 54, die den Kolben 28 federnd abstützt, ihrerseits auf der freien Seite von dem Deckel 45 abgestützt, der, wie ebenfalls bereits beschrieben, von dem Sicherungsring 47 im Gehäuse gehalten ist. Die ganze in Figur 1 dargestellte Baueinheit kann in Form von als Zuganker ausgebildeten und lediglich über die Linien 50, 50′ angedeuteten, durchgehenden Schrauben starr zusammengehalten sein. Alle Funktionsgruppen A bis E werden so fest und dicht aufeinander gepreßt und bilden einen starren, massiven Block, der recht klein baut.
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 wird der Pumpenantrieb mit einem üblichen Werkzeugantrieb der zugeordneten Werkzeugmaschine verbunden. Der Werkzeugantrieb der Werkzeugmaschine ist in Figur 2 dargestellt durch die Antriebswelle 60 und den Elektromotor 58. Auch hier wird der Ölanschluß 35 zugleich beim Einspannen der gesamten Einheit in die Werkzeugaufnahme mit dem Schmiermittelkreislauf der zugeordneten Werkzeugmaschine verbunden. Um eine Bearbeitung des Werkstückes 13 durchzuführen, wird das Walzwerkzeug im Werkzeugträger oder in der Werkzeugaufnahme 57 gehalten und über die Maschinensteuerung gesteuert in Arbeitsstellung gebracht, so, daß das Walzelement 2 zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 13 einen geringen Abstand einnimmt. Der Schmiermittelkreislauf der Werkzeugmaschine wird dann aktiviert und ein Fluidstrom 14 strömt durch den Ölanschluß 35 in den Kanal 36 der Zahnradpumpe 34 und tritt in den Kanal 37 ein, der vom Innenraum des Pumpengehäuses 34′ gebildet wird. Durch die über die Antriebswelle 32 angetriebenen Zahnräder 39, 39′ wird das einströmende Fluid auf einen für das Betreiben des Walzwerkzeugs 1 geeigneten Druck gebracht und strömt durch die Druckseite 4 in den Zylinderraum 40, wodurch der Kolben 41 mit der Kolbenstange 42 gegen die Federkraft der Feder 43 verschoben wird. Hierdurch wird das Walzelement 2, welches vom Rollenkopf 44 getragen wird, gegen das rotierende Werkstück 13 gepreßt, wodurch sich die erforderliche Walzkraft aufbaut. Die Entlüftungsbohrung 53 sorgt dafür, daß im Einbauraum 55 für die Feder 43 kein unerwünschter Gegendruck entsteht.
Die Verwendung einer Zahnradpumpe bei einem Aufbau der Einheit nach Figur 2 macht es möglich, dort auf einen Druckspeicher zu verzichten. Die Verwendung einer solchen Zahnradpumpe ist allerdings nicht zwingend. Es könnte auch eine Kolbenpumpe verwendet werden. Für diesen Fall muß das Drosselventil geringfügig geöffnet sein, damit bei Stillstand der Kolbenpumpe im Zylinderraum 40 ein Druckabbau erfolgen kann, der bei Verwendung einer Zahnradpumpe über die Leckage der Zahnradpumpe erfolgt. Bei weiterer Öffnung der Drossel kann diese in Zusammenwirkung mit der Pumpendrehzahl als Druckregeleinheit dienen, da der Durchsatz durch die Drossel in weiten Bereichen abhängig ist vom Druckgefälle an der Drossel. Zum Beispiel bei einer Kolbenpumpe entsteht bei geschlossener Drossel auch bei niedriger Drehzahl der volle Pumpendruck. Wird nun die Drossel geöffnet, fällt, abhängig vom Öffnungsquerschnitt der Druck. Er kann nun wieder gesteigert werden durch Erhöhung der Pumpendrehzahl.
Die Figur 6 zeigt nun ein Ausführungbeispiel im Längsschnitt, bei dem das Walzwerkzeug 1 verbunden ist mit einem Aufnahmeschaft 62, der für eine Aufnahme in der Arbeitsspindel oder Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, gestaltet ist. Der Aufnahmeschaft 62 kann in üblicher Weise gestaltet sein. Auf dem der Maschinenspindel 71 abgewandten Ende des Aufnahmeschaftes 62 ist zwischen dem Walzwerkzeug 1 und dem genannten Ende des Aufnahmeschaftes 62 ein Zwischenbereich 64 vorgesehen und mit dem Aufnahmeschaft 62 fest verbunden, der sich mit dem Aufnahmeschaft dreht und der eine Kolbenpumpe 65 aufweist. Hierzu kann in dem genannten Zwischenbereich 64 einfach beispielsweise eine Radialbohrung 72 vorgesehen sein, in welche ein Kolben 73 eingesetzt ist. Der Kolben 73 steht unter der Vorlast einer Feder 74, die sich einerseits am genannten Zwischenbereich 64 und andererseits an einem Kragen 75 des Kolbens 73 abstützt.
Die Radialbohrung 72 steht saugseitig über ein Rückschlagventil 76 in Verbindung mit einer Versorgungsleitung 78, über welche das notwendige Fluid beispielsweise vom Kreislauf der Werkzeugmaschine herangeführt wird.
Druckseitig ist, wie bei Kolbenpumpen üblich, ein weiterers Rückschlagventil 77 vorgesehen, durch welches hindurch das Drucköl zum Walzwerkzeug 1 geliefert wird, welches im gezeichneten Ausführungsbeispiel nach Figur 6 als Rollenkopf mit hydrostatisch gelagerter Rolle ausgebildet ist. Die zum Rollenkopf führende Druckleitung 79 ist hierbei über eine Verbindungsleitung 80 mit einem Druckspeicher 70 verbunden, der ebenfalls im Zwischenbereich 64 angeordnet ist und sich daher mit dem Walzwerkzeug 1 und der Maschinenspindel 71 gemeinsam dreht. Der Druckspeicher 70 kann hierbei als Federdruckspeicher ausgebildet sein, wie er bereits zu Figur 1 beschrieben wurde.
Der Zwischenbereich 64 ist über einen Teil seiner Längserstreckung oder Breite umfaßt von einem Ring 67 der in diesem Zwischenbereich 64, beispielsweise über Wälzlager 81, drehbar gelagert ist. Kragen 82 und 83 sorgen für eine axiale Unverschiebbarkeit. Der Ring 67 weist auf seiner Innenseite eine innere Kurvenbahn 68 auf, an welcher der Betätigungsnocken 66 des Kolbens 73 anliegt und von der Feder 74 in Anlage gehalten wird. Auf seiner Außenseite verfügt der Ring 67 über eine sogen. Drehmomentstütze 69, die sich an einem beliebigen Halteteil 84 der Werkzeugmaschine 63 abstützt. Wird nun die Maschinenspindel 71 in Drehung versetzt, so dreht sich der gesamte beschriebene Aufbau, mit Ausnahme des Ringes 67, mit. Hierdurch läuft der Betätigungsnocken 66 des Kolbens 73 der Kolbenpumpe 65 auf der inneren Kurvenbahn 68 des Ringes 67 entlang und wird hierdurch in eine radiale Schwingbewegung, also in die notwendige Pumpbewegung, versetzt. Das notwendige Fluid wird durch die Versorgungsleitung 78 zugeführt und von der Kolbenpumpe 65 auf den notwendigen Druck für das Walzwerkzeug 1 gebracht. Die hierbei bei einer Kolbenpumpe immer auftretenden Druckschwankungen werden vom Druckspeicher 70 aufgefangen. Das Walzwerkzeug 1 kann nun mit seinem Walzelement 2 beispielsweise gegen die Planfläche 85 eines nicht näher bezeichneten Werkstückes geführt werden und dort eine Glattwalzbearbeitung durchführen. Hierbei beschreibt das Walzelement 2 aufgrund seiner exzentrischen Lage zur Drehachse 86 auf der Planfläche 85 einen Kreis. Eine lineare Vorschubbewegung des Werkzeuges in Richtung des Pfeils 87 durch entsprechende Verschiebung der Maschinenspindel 71 sorgt für eine Überlagerung dieser Kreise, so daß mit einem solchen Werkzeug eine ebene Fläche eines Werkstückes Bahn für Bahn glattgewalzt werden kann.
Es ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Figur 6 durchaus möglich, die Versorgungsleitung 78 nicht zentral durch die Maschinenspindel 71 und den Aufnahmeschaft 62 zu führen, sondern stattdessen außen an die Drehmomentstütze 69 anzuschließen, die dann entsprechend hohl ist und die über eine strichpunktiert dargestellte Leitung 88 durch einen Zwischenraum 89 hindurch wieder zur Pumpe 65 geführt wird.
Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es erstmals gelungen eine Walzeinheit so zu gestalten, daß eine hydraulische Betätigung des Werkzeuges möglich ist, wobei die gesamte Einheit gleichzeitig so klein gehalten werden kann, daß sie als Werkzeug auf Werkzeugmaschinen, wie z.B. CNC-gesteuerten Drehautomaten einsetzbar ist und dort in den üblichen Werkzeugaufnahmen oder Werkzeugmagazinen gehalten werden kann. Eine Verbindung mit irgendwelchen gesonderten maschinenfremden Zusatzaggregaten ist nicht mehr erforderlich.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Walzwerkzeug
1′ Gehäuse
2 Walzelement
3 Kolbenpumpe
3′ Pumpengehäuse
4 Druckseite
5 Druckraum
6 Antriebswelle
7 Kupplung
8 Abtriebswelle
9 Hydromotor
9′ Gehäuse
10 Abdeckung
10′ Gehäuse
10˝ Abdeckung
11 Einspannschaft
11′ Enspannschaft
12 Ölanschluß
13 Werkstück
14 Fluidstrom
15 Kanal
16 Öffnung
17 Zahnrad
17′ Zahnrad
18 Käfig
19 Exzenter
20 Stützrolle
21 Kanal
22 Pumpenraum
23 Kolben
24 Rückschlagventil
25 Feder
26 Rückschlagventil
27 Zylinder
28 Kolben
29 Druckspeicher
30 Sicherheitsventil
31 unbenutzt
32 Antriebswelle
33 Kupplung
34 Zahnradpumpe
34′ Pumpengehäuse
35 Ölanschluß
36 Kanal
37 Kanal
38 Lager
38′ Lager
39 Zahnrad
39′ Zahnrad
40 Zylinderraum
41 Kolben
42 Kolbenstange
43 Feder
44 Rollenkopf
44′ Rollenkopf
45 Deckel
46 Dichtung
47 Sicherungsring
48 Dichtung
49 Dichtung
50 Linie
50′ Linie
51 Flachdichtung
52 Zwischenstück
52′ Gehäuse
53 Entlüftungsbohrung
54 Feder
55 Einbauraum
56 unbenutzt
57 Werkzeugaufnahme
58 Elektromotor
59 Gehäuse
60 Abtriebswelle
61 Drosselventil
62 Aufnahmeschaft
63 Werkzeugmaschine
64 Zwischenbereich
65 Kolbenpumpe
66 Betätigungsnocken
67 Ring
68 innere Kurvenbahn
69 Drehmomentstütze
70 Druckspeicher
71 Maschinenspindel
72 Radialbohrung
73 Kolben
74 Feder
75 Kragen
76 Rückschlagventil
77 Rückschlagventil
78 Versorgungsleitung
79 Druckleitung
80 Verbindungsleitung
81 Wälzlager
82 Kragen
83 Kragen
84 Halteteil
85 Planfläche
86 Drehachse
87 Pfeil
88 Leitung
89 Zwischenraum

Claims

1. Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug mit mindestens einem gegen eine Werkstückfläche unter Walzkraft anlegbarem und drehbar gelagertem Walzelement sowie mit hydraulisch betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft und einer mit den hydraulisch betätigten Mitteln verbundenen Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes und Volumenstromes eines die Mittel zur Erzeugung der Walzkraft beaufschlagenden Fluides, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerkzeug (1) und die Einrichtung (B-E; G, H) zur Erzeugung des gewünschten Druckes als Baueinheit ausgebildet und starr miteinander verbunden sind, wobei Anschlüsse zur Energieversorgung der genannten Einrichtung vorgesehen sind, die mit entsprechenden Anschlüssen zur Energielieferung an einer Werkzeugmaschine verbunden oder verbindbar sind.

2. Walzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerkzeug (1) und die Einrichtung (B-E; G, H) zur Erzeugung des gewünschten Druckes je über ein unabhängiges Gehäuse (1′; 3′, 52′, 9′, 10′; 34′, 59) verfügen, die starr miteinander verbunden sind.

3. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes als Pumpe (3, 34) ausgebildet und saugseitig an den Schmiermittelkreislauf oder Kühlmittelkreislauf der Maschine, an der die Einheit zum Einsatz kommt, angeschlossen oder anschließbar ist.

4. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3,34) mit einem Antriebsmotor (9,58) verbunden oder verbindbar ist.

5. Walzeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3,34) zur Verbindung mit dem Antriebsmotor (9,58) eine Antriebswelle (6,32) aufweist, die mit einer entsprechenden Abtriebswelle (8,60) des Antriebsmotors verbindbar oder verbunden ist.

6. Walzeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor als Hydromotor (9) ausgebildet und zur Energieversorgung an den Kühlmittelkreislauf oder Schmiermittelkreislauf der Maschine, an der die Einheit zum Einsatz kommt, angeschlossen oder anschließbar ist.

7. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes eine Hydraulikpumpe (3) und einen Hydraulikmotor (9) aufweist, wobei Pumpe und Motor in einem gemeinsamen Gehäuse (B,C,D) oder in separaten, aber starr miteinander verbundenen Gehäusen (3′, 52′, 9′) angeordnet sind.

8. Walzeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung weiter einen Druckspeicher (29) aufweist.

9. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeinheit in Funktionsgruppen (A-H) unterteilt ist, wobei jede Funktionsgruppe ein eigenes Gehäuse (1',3′, 52′, 9′, 10′, 34′, 59) aufweist mit mindestens einer ebenen Anlagefläche und wobei zur Herstellung der Walzeinheit alle Gehäuse der vorgesehenen Funktionsgruppen (A-E; F-H) über die ebenen Anlageflächen funktionsgerecht aneinander gelegt und starr miteinander verbunden sind.

10. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3) als Kolbenpumpe ausgebildet ist.

11. Walzeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) der Kolbenpumpe (3) mittels eines rotierend angetriebenen oder antreibbaren Nockens oder Exzenters (19) bewegt wird.

12. Walzeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (58) ein Elektromotor ist.

13. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (34) eine Zahnradpumpe ist.

14. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeinheit einen Einspannschaft (11, 11′) zur Aufnahme an einem Werkzeugmagazin, einem Revolverkopf oder in einer sonstigen Werkzeugaufnahme (57) der Maschine, an der die Einheit zum Einsatz kommt, aufweist.

15. Walzeinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (32) für die Pumpe (34) im Einspannschaft (11) drehbar gelagert und mit einer Antriebswelle der Maschine über eine Kupplung (33) kuppelbar ist.

16. Walzeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (29) ein Federdruckspeicher ist.

17. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Walzelement (2) in einem Rollenkopf (44′) geführt, abgestützt und drehbar gelagert ist, wobei der Rollenkopf (44′) als hydrostatisches Lager für das Walzelement (2) ausgebildet ist und mit einem Anschlußkanal an die Druckseite (4) der Pumpe (3) angeschlossen oder anschließbar ist.

18. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Walzelement (2) in einem Rollenkopf (44) geführt, abgestützt und drehbar gelagert ist, wobei der Rollenkopf (44) am freien Ende einer Kolbenstange (42) einer Kolben-Zylinder-Einheit (41, 42, 45,) angeordnet ist, deren Zylinderraum (40) auf der der Kolbenstange (42) abgewandten Seite des Kolbens (41) mit der Druckseite (4) der Pumpe (34) verbunden oder verbindbar ist.

19. Walzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerkzeug (1) mit einem Aufnahmeschaft (62) für eine Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine (63) verbunden ist, wobei im Zwischenbereich (64) zwischen Werkzeug (1) und Aufnahmeschaft (62) mindestens eine Kolbenpumpe (65) mit einem Betätigungsnocken (66) vorgesehen ist, die druckseitig mit den hydraulisch betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft und saugseitig mit Fluidliefermitteln verbunden ist, wobei der Zwischenbereich (64) mit dem Betätigungsnocken (66) umfaßt ist von einem an diesem Zwischenbereich (64) drehbar gelagerten Ring (67) mit einer inneren Kurvenbahn (68) zur Betätigung des Betätigungsnockens (66) und wobei der Ring (67) mittels einer Drehmomentstütze (69) an einer ungewollten Drehung gehindert wird.

20. Walzeinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Walzwerkzeug (1) umlaufender und mit der Druckseite der Pumpe (65) verbundener Druckspeicher (70) vorgesehen ist.