EP2359983B1 - Walzkörperführung mit separat austauschbarem Walzkörper sowie Walzwerkzeug - Google Patents

Walzkörperführung mit separat austauschbarem Walzkörper sowie Walzwerkzeug Download PDF

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EP2359983B1
EP2359983B1 EP11000773.9A EP11000773A EP2359983B1 EP 2359983 B1 EP2359983 B1 EP 2359983B1 EP 11000773 A EP11000773 A EP 11000773A EP 2359983 B1 EP2359983 B1 EP 2359983B1
Authority
EP
European Patent Office
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rolling
rolling body
body guide
reception
guide according
Prior art date
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Active
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EP11000773.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2359983A2 (de
EP2359983A3 (de
Inventor
Alfred Ostertag
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Ecoroll AG Werkzeugtechnik
Original Assignee
Ecoroll AG Werkzeugtechnik
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Publication date
Application filed by Ecoroll AG Werkzeugtechnik filed Critical Ecoroll AG Werkzeugtechnik
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Publication of EP2359983A3 publication Critical patent/EP2359983A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/003—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution
    • B24B39/023—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/04—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution
    • B24B39/045—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working external surfaces of revolution the working tool being composed of a plurality of working rolls or balls

Definitions

  • the invention relates to a rolling body guide and a rolling tool according to the preambles of claims 1 and 12.
  • a rolling body guide and a rolling tool according to the preambles of claims 1 and 12.
  • Such a device is from the EP 1 468 783 A1 known.
  • tubular bodies such as those used as brake cylinders in crane construction, are rolled on their inner or outer surface. But other axially symmetrical surfaces are also machined by rolling. Waves are an example.
  • roller body guides are ring-shaped and have rectangular or slightly trapezoidal recesses. In these recesses, a roller body is attached, which processes the surface to be rolled.
  • the rolling elements are thus positioned by the rolling element guide both in the axial and in the tangential respect.
  • roller bodies are preferably held by the roller body guides in axially parallel alignments or in a position rotated by a certain angle with respect to the axle parallelism.
  • the roller bodies are pressed against the surface of the tool to be processed by a support cone.
  • the support cone lies in the interior of the roller body guide, whereby the roller bodies are pressed outward against the surface of the bore by the support cones.
  • the roller guides are attached to carriers. These carriers are rotatably mounted with respect to the tool shaft and can therefore rotate. This can be done both with the speed of the tool shaft and with a different speed.
  • the ratio of the axial position of the roller bodies to the support cone determines an enveloping circle diameter of the roller body set. This diameter is adjustable, which means that the rolling process can be optimized.
  • the roller guide is axially displaced with respect to the support cone with a suitable adjusting device.
  • a peeling head is mentioned here as an example. This peeling head pre-machined the workpiece during rotation and when the entire tool is advanced, after which the inner or outer surface can then be rolled in a chipping.
  • enveloping circle diameters for inner surfaces between 38 and 400 mm are common. Workpieces with a diameter of over 750 mm can even be machined.
  • hydraulic cylinders for example.
  • the length of these hydraulic cylinders can often be more than 15 m.
  • Such hydraulic cylinders are used, for example, for mobile cranes.
  • Roll body guides, roll bodies and support cones are subject to considerable wear and must be replaced if damaged. Usually, a roller guide has to be replaced after machining a length of approx. 2,000 m, since otherwise the required tolerances can no longer be observed.
  • roller guide If a roller guide is to be replaced, the roller tool and the peeling head must first be removed, the peeling head being pulled off the shaft first.
  • the roller guide is then pulled off the shaft in its entirety.
  • the roller bodies are then removed from the recesses and the roller body guide replaced.
  • the rolling rollers are again inserted into a new rolling element guide and then the rolling element guide is attached to the shaft and finally the peeling head is also attached to the shaft. The actual operation is then continued.
  • the rolling bodies have to be replaced much more frequently.
  • the exchange takes place in principle as described above, the rolling elements being exchanged instead of the rolling element guide.
  • the roll body guide with the new roll bodies and the peeling head are then reassembled and the process is then continued.
  • the support cones can also be subject to wear. According to the state of the art, however, it is not possible to inspect these support cones during operation or in the assembled state. If an inspection of these support cones is indicated, the roller guide must also be dismantled as described above and the support cones exposed. Other methods for inspecting the support cones are also not possible because of the space available, since the rolling bodies are closely spaced from one another, so that, for example, inspection windows do not have to be attached.
  • Roll body guides are generally made from solid material. Due to the tubular design, there is a material loss of approx. 90% of the original full workpiece during machining.
  • roller guides are extremely expensive tools.
  • many roller body guides of different diameters must be in stock, since different roller body guides have to be kept ready for different workpiece diameters due to the given diameter of the roller body guides.
  • This variety of parts means that roller body guides are only produced in small numbers, which makes production even more expensive.
  • the invention is based on the object of improving the state of the art.
  • a roller body guide for receiving and moving roller bodies which are used for deep rolling or smooth rolling of an inner or outer surface of a tubular body are used, wherein the roller body guide has a support cone for pressing the roller body against the inner or outer surface and at least two defined detachable receiving sections, so that a modular structure of the roller body guide can be implemented, the receiving sections being axially, or perpendicular and axially removable to an axis of rotation, wherein the support cone has two cone sections that are detachably fastened to one another in a defined manner.
  • a “receiving section” is a receiving element with a guide for rolling bodies with a cylindrical shell that is not fully circumferential. Instead, the receptacle is divided into sections which describe a circumferential angle of at most 180 ° with respect to the central axis of rotation, with rolling bodies being able to be guided.
  • a roller body guide broken up into such sections embodies an aspect of the invention, according to which the roller body guide can be detachable from the side of the tool for rolling.
  • this type of roller body guide enables different roller diameters to be implemented with one and the same type of roller body guide.
  • the receiving sections can each be detachably attached in a defined manner to a receiving section carrier.
  • the receiving section carrier can have a disk-ring-shaped or disk-shaped body.
  • the receiving section carrier can have a bearing receptacle for receiving the receiving section.
  • the receiving sections are particularly easily accessible and quick to assemble or dismantle, since the bearing receptacle for the receptacle for the receiving sections are located on the circumference of the receiving section carrier.
  • the receiving sections can be removed perpendicularly and / or axially to an axis of rotation.
  • the assembly work when removing or attaching the roller body guide is independent of the working space, which would only be available to a limited extent from a possibly upstream peeling head.
  • a combined removal of a receiving section, which takes place vertically and / or axially, is the tilting or the backward or forward pulling off of the receiving section parallel to the axis of rotation.
  • the roller body guide can have a mounting of the receiving sections on the receiving section support that is fixed and / or non-displaceable.
  • the advantage here is that low demands can be made on the moment stability of the bearing, since the rolling bodies behave analogously to the rolling bearing rollers or rolling bearing needles when rolling between the support cone and the tool surface to be machined. It follows from this that only small tangential forces occur, which enables the rolling element guide to be constructed in sections at low cost. Since low forces occur at the bearing, the receiving sections can be fastened using a clamping mechanism and / or with dovetail profiles, which means that fastening is independent of screw connections.
  • the receiving sections are spaced apart with respect to a receiving circumference.
  • a “receiving circumference” is to be understood in particular as an envelope around the roller body guide, which is located in the area of the rolling body seats. This can result in gaps in the roller guide, which enables a visual inspection of a support cone. It should be particularly emphasized that this means that material can be dispensed with, as a result of which the roller body guide can be produced both more cost-effectively and with a lower weight.
  • a receiving section can have one or two, if possible three or more guides for the roller body or bodies.
  • the receiving sections can be designed to be narrow.
  • these can be arranged at different distances from one another, whereby a wide range of roll diameters to be implemented can be offered.
  • pipe diameters between 80 mm and 400 mm can be assembled as roll body guides and thus made available.
  • the receiving sections have a flat design and are equipped with two, three or more receptacles, the receptacles tapering towards an upper side of the receiving section and being designed for a roller body so that a tubular body can be solid or smoothly rolled.
  • roller body guide with spaced-apart receiving sections are advantageous and inventive designs in themselves.
  • all of the receiving sections can be designed identically and, in particular, can be arranged symmetrically around the receiving circumference. This also makes assembly easier, as a large variety of products is guaranteed and mix-up is ruled out. This applies analogously to the symmetrical arrangement of the receiving sections around a circumference of the roller guide.
  • a bearing roller or a bearing ball can be attached to a feed face of a roller body receptacle.
  • this bearing roller or bearing ball takes along the roller body arranged in the roller body guide along the roller axis of the roller body.
  • the force required for the advance is transmitted to the end face of the cylindrical body via a narrow face of the recess. If a bearing roller or bearing ball is missing, so the roller cage wears especially on this face of the cutout.
  • flat sheets can also be used. This is possible in particular if the receiving sections protrude as little as possible to the side of the recesses for the roller bodies. It is therefore proposed that this protrusion be a maximum of twelve, in particular less than ten millimeters. Chamfering can also occur here of the edges on the top, so that the side overhang can be increased.
  • the receiving section can be embodied as a continuous bore with a countersink, so that the receiving section can be fastened to the receiving section carrier by means of a countersunk screw.
  • the use of a retractable fastening prevents the receiving section from touching or cutting the circumference.
  • One aspect of the present invention is that tool parts or tool elements can be removed from the tool for rolling in such a way that, for example, the tool elements cannot be dismantled. This aspect can also be extended to the support cone.
  • a rolling tool with a roller body for machining an inner or outer surface of a tubular body and with a roller body guide for moving the roller body and with a support cone for adapting the roller body against the inner or outer surface can be provided, the support cone having two cone sections that can be detached in a defined manner wherein the roller body guide has two defined detachable receiving sections, so that a modular structure of the roller body guide can be implemented, the receiving sections being axially or perpendicularly and axially detachable to an axis of rotation.
  • a “cone section” is either directly connected to a further cone section or connected to it to a common carrier in such a way that a seamless connection takes place.
  • the support cone can be removed laterally, in particular axially and / or perpendicular to an axis of rotation, from the tool for rolling. This also ensures that a change is quick and easy and that there is no need to dismantle other elements such as a peeling head.
  • a circumferential transition between two adjacent cone sections can have an application, a bevel or a filled recess on two abutting edges.
  • the order as well as the filling can be padded where the cone sections adjoin one another along the circumference at the height of the roller bodies.
  • a soft application or a soft filling compound can be used. If there is a bevel, the roller can fall slightly into the interior of the receptacle, so that when rolling over the abutting edges, no major forces which damage the components occur.
  • the invention enables the replacement of a defective roller body guide and / or defective rollers of a tool for deep or smooth rolling an inner or outer surface of a tubular body with a roller body, a roller guide and a support cone, whereby the roller guide is first opened and / or separated and removed from the tool essentially perpendicularly and / or axially to the axis of rotation and that after replacement the roller guide is also attached essentially perpendicularly and / or axially to the axis of rotation of the tool and is closed and / or reconnected there.
  • the receiving sections can be designed to be essentially flat, which is an important prerequisite for the production of large quantities.
  • the receiving section carriers are mounted in a conventional manner on a tool shaft.
  • the mounting can be equipped with an adjusting device so that the receiving section carrier can be adjusted in a defined manner in the axial direction.
  • Such adjustment devices are known from the prior art and can be adopted accordingly.
  • a rolling tool 1 has a peeling head 2 and a downstream roller burnishing head 3. Both the peeling head 2 and the roller burnishing head 3 are fastened on a common shaft 4.
  • the peeling head 2 carries peeling knives 5 arranged on the circumference.
  • the peeling head 2 has a peeling head attachment 6 on the shaft 4.
  • the roller bodies 10 are assigned to the roller burnishing head 3 and are used to smooth the surface of a workpiece.
  • the roller burnishing head 3 has a support cone 11 which is arranged on the shaft and is in contact with the roller bodies 10 on a rolling surface 12.
  • the roller bodies 10 are held in position by a roller body guide which is divided into sections 13 (not numbered in its entirety).
  • the roller bodies lie in receptacles 15 which are tapered towards an upper side 16 of the receiving sections 13 to a clear width 17.
  • the clear width 17 is smaller than a diameter 18 of the roller bodies 10.
  • the receiving segments 13 are each assigned two receptacles 15 for the roller bodies 10.
  • the receptacles 15 are essentially rectangular and are approximately 110 mm long and approximately 45 mm wide.
  • the rolling element guide is parallel to one Rolling body axis 21 chamfered.
  • the edges are not chamfered.
  • the receiving section carrier 31 In order to mount the receiving section 13 on the receiving section carrier 31, two receptacles for screws 24 with countersunk heads 25 are provided in the fastening area.
  • the receiving sections 13 spaced from one another by gaps 30 are detachably attached to a disk-shaped receiving section carrier 31.
  • the receiving section carrier 31 is aligned flatly along a circumference 32 on receiving bearings 33 parallel to an axis of rotation 34 of the tool 1, so that the flat areas of the receiving sections 13 can be attached and fixed flat on the receiving bearing 33, whereby a parallel alignment to the axis 34 is already formed.
  • all of the receiving sections are of identical design and are placed uniformly around the circumference 32 of the receiving section carrier 31.
  • the receiving section carrier 31 is mounted rotatably with respect to the shaft 4 with the aid of the bearing 42.
  • the support cone 11 has a hub 43 near the center. This is secured against rotation with respect to the shaft 4. During operation, the support cone rotates with the shaft 4.
  • the receptacle with the roller bodies 10 rotates at a lower speed, which is determined by the rolling movement of the roller bodies 10 between the support cone and the inner wall of the pipe, not shown in the picture.
  • the receiving sections 13 are thus detachable from the receiving section carrier 31 independently of one another, as a result of which targeted replacements from defective receiving sections or rolled bodies. Furthermore, a viewing window for the support cone 11 is thus provided in a simple manner.
  • the frictional contact between the receiving sections 13 and the roller body 10 during a feed with a feed end 41 via a small steel ball (not shown) causes the receptacles 15 to be in operation when the tool 1 is advanced or withdrawn from the workpiece along a direction of movement 40 be spared as much as possible.
  • the rolling element guide shown here has an outside diameter of approximately 150 mm. Because of the receiving sections 13 and the modular design of the rolling element guide resulting therefrom, the diameter is only dependent on the circumferential diameter 32 of the segment carrier 31 and the number of receiving sections 13. Thus, in order to provide a larger or smaller rolling element guide, the receiving section carrier 31 can be exchanged for a receiving section carrier having a different diameter.
  • the chamfered edges 21 of the receiving sections 13 can, with the receiving section shown, implement a rolling element guide of approximately 100 mm which is very small in relation to its diameter.
  • any tool diameter 44 can be realized using the same receiving sections 13.
  • the distances 30 are varied.
  • the number of Receiving sections 13 and the rolling body 10 varies.
  • the tool has the greatest possible number of receiving sections.

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzkörperführung, sowie ein Walzwerkzeug nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12. Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 1 468 783 A1 bekannt.
  • Um die Lebensdauer beanspruchter metallischer Körper zu verlängern, werden die Oberflächen dieser Körper mittels Glattwalzkörpern oder Festwalzkörpern bearbeitet.
  • Rohrförmige Körper, wie sie beispielsweise als Bremszylinder im Kranbau eingesetzt werden, werden aus diesem Grund an ihrer Innen- oder Außenoberfläche gewalzt. Aber auch sonstige achssymmetrische Oberflächen werden walzend bearbeitet. Als Beispiel seien hier Wellen genannt.
  • Die dabei eingesetzten Werkzeuge zum Walzen weisen Walzkörperführungen auf. Diese Walzkörperführungen sind ringförmig ausgebildet und weisen rechteckige oder leicht trapezförmige Aussparungen auf. In diesen Aussparungen ist ein Walzkörper angebracht, welcher die zu walzende Oberfläche bearbeitet.
  • Dadurch, dass die Aussparungen enger als die Walzkörper dimensioniert sind, wird verhindert, dass die Walzkörper aus der Walzkörperführung herausfallen. Somit werden sowohl in axialer als auch in tangentialer Hinsicht die Walzkörper durch die Walzkörperführung positioniert.
  • Bevorzugt werden die Walzkörper durch die Walzkörperführungen in achsparallelen Ausrichtungen oder gegenüber der Achsparallelität um einen bestimmten Winkel verdrehten Lage gehalten.
  • Damit die Oberfläche durch die Walzkörper bearbeitet werden kann, werden die Walzkörper durch einen Stützkegel gegen die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkzeuges gedrückt. Dabei liegt beim Glattwalzen oder Festwalzen der Innenoberfläche einer Bohrung der Stützkegel im Inneren der Walzkörperführung, wodurch die Walzkörper durch die Stützkegel nach Außen gegen die Oberfläche der Bohrung gedrückt werden.
  • Für das Walzen von Außenoberflächen wird eine umgekehrte Anordnung verwendet, bei der die Stützkegel nach Innen gedrückt werden und somit die Walzrollen die Außenoberfläche bearbeiten können.
  • Die Walzkörperführungen werden auf Trägern befestigt. Diese Träger sind gegenüber der Werkzeugwelle drehbar gelagert und können somit rotieren. Dies kann sowohl mit der Drehzahl der Werkzeugwelle als auch mit einer unterschiedlichen Drehzahl erfolgen. Durch das Verhältnis der axialen Lage der Walzkörper zu dem Stützkegel wird ein Hüllkreisdurchmesser des Walzkörpersatzes bestimmt. Dieser Durchmesser ist einstellbar, wodurch der Walzprozess optimiert werden kann.
  • Um die Einstellung des Durchmessers zu bewerkstelligen, wird mit einer geeigneten Verstelleinrichtung die Walzkörperführung gegenüber dem Stützkegel axial verschoben.
  • Um mehrere Arbeitsschritte auf einmal durchführen zu können, wird einem Werkzeug zum Walzen häufig ein spanendes Element vorgeschaltet. Als Beispiel sei hier ein Schälkopf genannt. Dieser Schälkopf bearbeitet bei Rotation und beim Vorschub des gesamten Werkzeugs das Werkstück spanend vor, worauf anschließend in einer auf Aufspanung ein Walzen der Innen- oder Außenoberfläche erfolgen kann.
  • Für Walzwerkzeuge der hier beschriebenen Art sind Hüllkreisdurchmesser für Innenoberflächen zwischen 38 und 400 mm üblich. Es können sogar Werkstücke mit einem Durchmesser von über 750 mm bearbeitet werden. Dies sind zum Beispiel bei Hydraulikzylindern die üblichen Dimensionen. Die Länge dieser Hydraulikzylinder kann oftmals mehr als 15 m betragen. Solche Hydraulikzylinder werden beispielsweise für Mobilkräne eingesetzt.
  • Walzkörperführungen, Walzkörper und Stützkegel unterliegen einem erheblichen Verschleiß und müssen bei Beschädigung ausgewechselt werden. Üblicherweise muss eine Walzkörperführung nach der Bearbeitung von einer Länge von ca. 2.000 m ausgetauscht werden, da sonst geforderte Toleranzen nicht mehr einzuhalten sind.
  • Soll eine Walzkörperführung ausgetauscht werden, muss zunächst das Walzwerkzeug und der Schälkopf entfernt werden, wobei der Schälkopf zuerst von der Welle abgezogen wird. Anschließend wird die Walzkörperführung in ihrer Gesamtheit von der Welle abgezogen. Anschließend werden die Walzkörper aus den Aussparungen entfernt und die Walzkörperführung ausgewechselt. In eine neue Walzkörperführung werden die Walzrollen wiederum eingesetzt und dann die Walzkörperführung auf die Welle und abschließend der Schälkopf ebenfalls auf die Welle angebracht. Anschließend wird der eigentliche Arbeitsgang fortgeführt.
  • Wesentlich häufiger müssen die Walzkörper ausgetauscht werden. Der Austausch erfolgt im Prinzip wie zuvor beschrieben, wobei statt der Walzkörperführung die Walzkörper ausgetauscht werden. Anschließend wird die Walzkörperführung mit den neuen Walzkörpern und der Schälkopf wieder montiert und anschließend der Arbeitsgang fortgesetzt.
  • Auch die Stützkegel können einem Verschleiß unterliegen. Nach dem Stand der Technik ist es aber nicht möglich, diese Stützkegel während des Betriebes oder in zusammengebautem Zustand zu inspizieren. Ist eine Inspektion dieser Stützkegel indiziert, muss ebenfalls die Walzkörperführung wie zuvor beschrieben abgebaut und die Stützkegel freigelegt werden. Auch sonstige Verfahren zum Inspizieren der Stützkegel sind aufgrund der Platzverhältnisse nicht möglich, da die Walzkörper eng zueinander beabstandet sind, wodurch beispielsweise Inspektionsfenster nicht anzubringen sind.
  • Der zuvor beschriebene Abbau des Schälkopfes, der Walzkörperführung und das Herausnehmen der Walzkörper sowie das anschließende Zusammensetzen und erneute Montieren dauert in der Regel zwischen zwanzig Minuten und einer halben Stunde. Nach dem Stand der Technik werden diese teuren Standzeiten in Kauf genommen.
  • Das Herstellen von Walzkörperführungen erfolgt im Allgemeinen aus Vollmaterial. Aufgrund der ebenfalls rohrförmigen Ausgestaltung erfolgt beim Zerspanen ein Materialverlust von ca. 90% des ursprünglichen Vollwerkstückes.
  • Die aufwendigen Fertigungsprozesse führen dazu, dass Walzkörperführungen extrem teure Werkzeuge sind. Zudem müssen viele Walzkörperführungen unterschiedlicher Durchmesser vorrätig sein, da aufgrund der vorgegebenen Durchmesser der Walzkörperführungen für unterschiedliche Werkstückdurchmesser unterschiedliche Walzkörperführungen bereitgehalten werden müssen. Diese Teilevielfalt führt dazu, dass Walzkörperführungen in nur geringen Stückzahlen hergestellt werden, wodurch sich die Produktion weiter verteuert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Walzkörperführung zum Aufnehmen und Verschieben von Walzkörpern, welche zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers verwendet werden, wobei die Walzkörperführung einen Stützkegel zum Anpressen der Walzkörper gegen die Innen- oder Außenoberfläche und wenigstens zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte aufweist, sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist, wobei die Aufnahmeabschnitte axial, oder senkrecht und axial zu einer Rotationsachse abnehmbar sind, wobei der Stützkegel zwei definiert lösbar gegeneinander befestigte kegelabschnitte aufweist.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert.
  • Ein "Aufnahmeabschnitt" ist eine Aufnahme mit Führung für Walzkörper mit gerade nicht vollumfänglichem zylindrischem Mantel. Stattdessen wird die Aufnahme in Abschnitte abgeteilt, welche bezüglich der zentralen Rotationsachse einen Umfangswinkel von höchstens 180° beschreiben, wobei Walzkörper führbar sind.
  • Eine in solche Abschnitte aufgelöste Walzkörperführung verkörpert einen Aspekt der Erfindung, wonach die Walzkörperführung seitlich vom Werkzeug zum Walzen abnehmbar sein kann. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Art der Walzkörperführung ein Realisieren verschiedener Walzdurchmesser mit ein- und derselben Art der Walzkörperführung.
  • Im Falle, dass zwei halbzylindrische Aufnahmeabschnitte an einer Stoßkante verbunden und an einer anderen Stoßkante öffenbar sind, wird bereits die Erfindung verkörpert, da eine solche Walzkörperführung seitlich von dem Werkzeug abnehmbar ist.
  • Somit kann ein Abziehen des Schälkopfes beim Austausch der Walzkörperführung oder der Walzkörper unterbleiben.
  • In einer weiteren Ausführungsform können die Aufnahmeabschnitte jeweils an einem Aufnahmeabschnittträger definiert lösbar angebracht sein. Um den Aufnahmeabschnittträger besonders günstig herzustellen oder einfach an der Welle des Walzblattwerkzeuges zu befestigen, kann der Aufnahmeabschnittträger einen scheibenringförmigen oder scheibenförmigen Körper aufweisen.
  • Zusätzlich kann der Aufnahmeabschnittträger eine Lageraufnahme zum Aufnehmen des Aufnahmeabschnittes aufweisen. Somit sind die Aufnahmeabschnitte besonders gut zugänglich und schnell zu montieren beziehungsweise zu demontieren, da die Lageraufnahme für die Aufnahme für die Aufnahmeabschnitte am Umfang des Aufnahmeabschnittträgers liegen.
  • Erfindungsgemäß sind die Aufnahmeabschnitte senkrecht und/oder axial zu einer Rotationsachse abnehmbar. Bei einer solchen Ausgestaltung sind die Montagearbeiten beim Abnehmen oder Anbringen der Walzkörperführung vom Arbeitsraum unabhängig, welcher von einem eventuell vorgeschalteten Schälkopf nur eingeschränkt zur Verfügung stünde. Eine kombinierte Abnahme eines Aufnahmeabschnittes, welche senkrecht und/oder axial erfolgt, ist das Kippen oder das rück- oder vorwärtige Abziehen des Aufnahmeabschnitts parallel zur Rotationsachse.
  • Um beim Vorschub des Werkzeuges zum Walzen die Walzkörper zuverlässig bezüglich des Umfangs zu führen, kann die Walzkörperführung eine monemtenfeste und/oder verschiebungsfeste Lagerung der Aufnahmeabschnitte an dem Aufnahmeabschnittträger aufweisen.
  • Vorteilhaft dabei ist, dass an die Momentenfestigkeit des Lagers geringe Anforderungen gestellt werden können, da sich die Walzkörper analog zu den zu Wälzlagerrollen oder Wälzlagernadeln beim Abrollen zwischen dem Stützkegel und der zu bearbeitenden Werkzeugoberfläche verhalten. Daraus folgt, dass nur geringe tangentiale Kräfte auftreten, was den abschnittsweisen Aufbau der Walzkörperführung zu geringen Kosten ermöglicht. Da am Lager geringe Kräfte auftreten, können die Aufnahmeabschnitte über einen Klemmmechanismus und/oder mit Schwalbenschwanzprofilen befestigt werden, wodurch eine verschraubungsunabhängige Befestigung realisiert wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Aufnahmeabschnitte in Bezug auf einen Aufnahmeumfang beabstandet.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert.
  • Ein "Aufnahmeumfang" ist insbesondere eine Umhüllende um die Walzkörperführung zu verstehen, welche im Bereich der Wälzkörperaufnahmen liegt. Dadurch können Lücken an der Walzkörperführung entstehen, wodurch eine optische Inspizierung eines Stützkegels ermöglicht wird. Ganz besonders hervorzuheben ist, dass dadurch auf Material verzichtet werden kann, wodurch die Walzkörperführung sowohl kostengünstiger als auch mit geringerem Gewicht herstellbar ist.
  • Um Abschnitte möglichst klein auszuführen, kann ein Aufnahmeabschnitt möglichst eine oder zwei gegebenenfalls drei oder mehr Führungen für den oder die Walzkörper aufweisen. Je geringer die Anzahl der Aufnahmeabschnitte ist, desto Größer kann die Anzahl der Lücken zwischen den Aufnahmeabschnitten ausgestaltet werden und es steigt die damit mögliche Materialeinsparung.
  • Weiterhin können in einer diesbezüglichen Ausgestaltungsform die Aufnahmeabschnitte schmal ausgestaltet werden. Zudem können bei gleicher Anzahl von Aufnahmeabschnitten diese mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden, wodurch ein umfangreiches Spektrum zu realisierender Walzdurchmesser angeboten werden kann.
  • Ebenfalls möglich ist, dass identische Aufnahmeabschnitte in unterschiedlicher Zahl verwendet werden, wodurch große Stückzahlen hergestellt werden können und somit die Losgröße vergrößert und einhergehend die Kosten sinken können. Für diesen Fall können beispielsweise unterschiedliche auf den jeweiligen Gesamtdurchmesser abgestimmte Aufnahmeabschnittträger vorgehalten werden. Dabei ist es von Vorteil, dass der Verschleiß der Aufnahmeabschnittträger gering ist.
  • Durch die hier vorgeschlagene Lösung können Rohrdurchmesser zwischen 80 mm und 400 mm als Walzkörperführungen zusammengesetzt werden und somit bereitgestellt werden.
  • In einem Beispiel sind die Aufnahmeabschnitte flächig ausgestaltet und mit zwei, drei oder mehr Aufnahmen ausgestattet, wobei sich die Aufnahmen zu einer Oberseite des Aufnahmeabschnitts verjüngen und für einen Walzkörper ausgestaltet sind, sodass ein Fest- oder Glattwalzen eines rohrförmigen Körpers gewährleistet werden kann.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass eine Walzkörperführung mit beabstandeten Aufnahmeabschnitten für sich genommen vorteilhafte und erfinderische Gestaltungen sind.
  • Um große Losgrößen für die Herstellung der Aufnahmeabschnitte zu realisieren, können sämtliche Aufnahmeabschnitte gleich ausgebildet und insbesondere um den Aufnahmeumfang symmetrisch angeordnet sein. Somit ist auch die Montage einfacher, da eine große Produktvielfalt gewährleistet und eine Verwechslung ausgeschlossen ist. Dieses gilt analog für die symmetrische Anordnung der Aufnahmeabschnitte um einen Umfang der Walzkörperführung.
  • In einem weiteren Beispiel kann eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel an einer Vorschubstirn einer Walzkörperaufnahme angebracht sein. Diese Lagerrolle oder Lagerkugel nimmt bei Vorschub der Walzkörperführung den in der Walzkörperführung angeordneten Walzkörper entlang der Walzachse des Walzkörpers mit. Die erforderliche Kraft für den Vorschub wird über eine schmale Stirn der Aussparung auf die Stirnfläche des zylindrischen Körpers übertragen. Fehlt eine Lagerrolle oder Lagerkugel, so verschleißt der Rollenkäfig insbesondere an dieser Stirn des Ausschnitts.
  • Dadurch, dass jedoch eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel vorgesehen ist, wirkt die Vorschubkraft nicht direkt auf die Walzkörperführung ein, wodurch die Lebensdauer der Walzkörperführung gesteigert werden kann.
  • Es wird vorgeschlagen, den Walzkörper führenden Aufnahmeabschnitt zu verschiedenen Durchmessern geometrisch anzuordnen. Dabei muss gewährleistet sein, dass ein kreisförmiger Umfang um die angeordneten Aufnahmeabschnitte und den darin aufgenommenen Walzkörper so angeordnet ist, dass der Umfangskreis lediglich durch die Walzkörper berührt wird. Daraus folgt, dass ausgeschlossen sein muss, dass das eigentlich die Aufnahmeabschnitte bildende Material oder die Walzkörperführung den Umfangkreis tangiert oder schneidet.
  • Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass eine geknickte oder gekrümmte Blechform den Aufnahmeabschnitt bildet, wobei Kanten der Oberseite abgefast sind.
  • Jedoch können auch ebene Bleche eingesetzt werden. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die Aufnahmeabschnitte seitlich zu den Aussparungen für die Walzkörper einen möglichst geringen Überstand haben. Deshalb wird vorgeschlagen, dass dieser Überstand maximal zwölf, insbesondere weniger als zehn Millimeter beträgt. Auch hier kann ein Abfasen der Kanten an der Oberseite erfolgen, womit der seitliche Überstand erhöht werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Aufnahmeabschnitt durch eine durchgängige Bohrung mit einer Versenkung ausgeführt sein, sodass der Aufnahmeabschnitt mittels einer Senkkopfschraube an dem Aufnahmeabschnittträger befestigbar ist. Durch die Verwendung einer versenkbaren Befestigung wird ausgeschlossen, dass der Aufnahmeabschnitt den Umkreis tangiert oder schneidet.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass Werkzeugteile oder Werkzeugelemente so aus dem Werkzeug zum Walzen entfernbar sind, dass ein Auseinanderbauen beispielsweise der Werkzeugelemente unterbleiben kann. Dieser Aspekt kann auch auf den Stützkegel erweitert werden.
  • Dabei kann ein Walzwerkzeug mit Walzkörper zum Bearbeiten einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers und mit einer Walzkörperführung zum Verschieben der Walzkörper und mit einem Stützkegel zum Anpassen der Walzkörper gegen die Innen- oder Außenoberfläche bereitgestellt werden, wobei der Stützkegel zwei definiert lösbare gegeneinander befestigte Kegelabschnitte aufweist, wobei die Walzkörperführung zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte aufweist, sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist, wobei die Aufnahmeabschnitte axial oder senkrecht, und axial zu einer Rotationsachse abnehmbar sind.
  • Dabei sei Folgendes erläutert.
  • Ein "Kegelabschnitt" ist mit einem weiteren Kegelabschnitt entweder unmittelbar verbunden oder mit diesem an einen gemeinsamen Träger so angeschlossen, dass eine lückenlose Verbindung erfolgt.
  • Entsprechend zur Montage oder Demontage der Wälzkörperführung und der Aufnahmeabschnitte kann hier der Stützkegel seitlich, insbesondere Axial und/oder senkrecht zu einer Rotationsachse von dem Werkzeug zum Walzen abgenommen werden. Somit ist auch hier gewährleistet, dass ein Wechsel schnell und einfach erfolgt und das Demontieren weiterer Elemente wie ein Schälkopf entfallen kann.
  • In einer diesbezüglichen Ausprägung kann ein umfänglicher Übergang zwischen zwei benachbarten Kegelabschnitten eine Auftragung, eine Abschrägung oder eine angefüllte Ausnehmung an zwei Stoßkanten aufweisen. Dabei können der Auftrag als auch die Anfüllung dort, wo entlang des Umfangs auf der Höhe der Walzkörper die Kegelabschnitte aneinander grenzen, die Kanten gepolstert werden. Dabei kann eine weiche Auftragung oder eine weiche Füllmasse angewendet werden. Liegt eine Abschrägung vor, kann die Rolle geringfügig in das Innere der Aufnahme fallen, sodass beim Überrollen der Stoßkanten keine großen die Bauteile schädigenden Kräfte auftreten.
  • Die Erfindung ermöglicht das Austauschen einer defekten Walzkörperführung und/oder defekter Walzen eines Werkzeuges zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers mit Walzkörper, einer Walzkörperführung und einem Stützkegel, wobei zunächst die Walzkörperführung geöffnet und/oder getrennt wird und im wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse vom Werkzeug abgenommen wird und dass nach einem Auswechseln die Walzkörperführung ebenfalls im Wesentlichen senkrecht und/oder axial zur Rotationsachse des Werkzeugs angesetzt und dort geschlossen und/oder wiederverbunden wird.
  • Somit kann eine Inspektion der Oberfläche des Stützkegels als auch eine Demontage oder ein Austausch ermöglicht werden. Weiterhin können die Aufnahmeabschnitte im Wesentlichen flächig ausgebildet sein, wodurch eine wichtige Voraussetzung zur Fertigung hoher Stückzahl gegeben ist.
  • Die Aufnahmeabschnittträger werden nach herkömmlicher Weise auf einer Werkzeugwelle gelagert. Die Lagerung kann mit einer Verstelleinrichtung ausgestattet sein, sodass der Aufnahmeabschnittträger definiert in axialer Richtung verstellbar ist. Solche Verstelleinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und können entsprechend übernommen werden.
  • Im Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur1:
    eine schematische Darstellung eines Werkzeuges zum Walzen mit einem Schälkopf und einem Glattwalzkopf in einer teilgeschnittenen dreidimensionalen Ansicht und
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung des Walzwerkzeuges in einer teilgeschnittenen dreidimensionalen Ansicht.
  • Für die Bezugszeichen wird auf die Figuren 1 und 2 verwiesen. Ein Walzwerkzeug 1 weist einen Schälkopf 2 und einen nachgeschalteten Glattwalzkopf 3 auf. Sowohl der Schälkopf 2 als auch der Glattwalzkopf 3 sind auf einer gemeinsamen Welle 4 befestigt. Zur spanenden Bearbeitung trägt der Schälkopf 2 am Umfang angeordnete Schälmesser 5. Zudem weist der Schälkopf 2 eine Schälkopfbefestigung 6 an der Welle 4 auf. Die Walzkörper 10 sind dem Glattwalzkopf 3 zugeordnet und dienen dem glattwalzen der Oberfläche eines Werkstückes.
  • Zudem weist der Glattwalzkopf 3 einen Stützkegel 11 auf, welcher an der Welle angeordnet ist und an einer Abrollfläche 12 im Kontakt mit den Walzkörpern 10 steht. Die Walzkörper 10 werden durch eine in Abschnitte 13 aufgeteilte Walzkörperführung (in seiner Gesamtheit nicht beziffert) in Position gehalten. Die Walzkörper liegen in Aufnahmen 15, welche zu einer Oberseite 16 der Aufnahmeabschnitte 13 hin verjüngt sind auf eine lichte Weite 17. Dabei ist die lichte Weite 17 geringer als ein Durchmesser 18 der Walzkörper 10.
  • Den Aufnahmesegmenten 13 sind jeweils zwei Aufnahmen 15 für die Walzkörper 10 zugeordnet. Die Aufnahmen 15 sind im Wesentlichen rechteckförmig und sind dabei zirka 110 mm lang und in etwa 45 mm breit. In dem Kantenbereich 20 ist die Wälzkörperführung parallel zu einer Walzkörperachse 21 abgefast. In einem Befestigungsbereich 22 sind die Kanten nicht abgefast.
  • Um den Aufnahmeabschnitt 13 an den Aufnahmeabschnittträger 31 zu montieren, sind in dem Befestigungsbereich zwei Aufnahmen für Schrauben 24 mit Senkköpfen 25 vorgesehen. Mittels dieser sind die zueinander um Lücken 30 beabstandeten Aufnahmeabschnitte 13 an einem scheibenförmigen Aufnahmeabschnittträger 31 lösbar angebracht. Der Aufnahmeabschnittträger 31 ist entlang eines Umfangs 32 an Aufnahmelagern 33 flächig parallel zu einer Rotationsachse 34 des Werkzeuges 1 ausgerichtet, sodass die flächigen Bereiche der Aufnahmeabschnitte 13 plan auf dem Aufnahmelager 33 anbringbar und fixierbar sind, wodurch sich bereits eine parallele Ausrichtung zur Achse 34 bildet. Vorliegend sind sämtliche Aufnahmeabschnitte identisch ausgebildet und gleichmäßig um den Umfang 32 des Aufnahmeabschnittträgers 31 platziert.
  • Der Aufnahmeabschnittträger 31 ist mit Hilfe der Lagerung 42 gegenüber der Welle 4 drehbar gelagert. Der Stützkegel 11 weist in Zentrumsnähe eine Nabe 43 auf. Dies ist gegenüber der Welle 4 gegen Drehung gesichert. Während des Betriebs rotiert der Stützkegel mit der Welle 4. Die Aufnahme mit den Walzkörpern 10 rotiert mit geringerer Drehzahl, die durch die Abwälzbewegung der Walzkörper 10 zwischen Stützkegel und der im Bild nicht dargestellten Innenwand des Rohres bestimmt wird.
  • Die Aufnahmeabschnitte 13 sind somit unabhängig voneinander von dem Aufnahmeabschnittträger 31 lösbar, wodurch gezielte Auswechslungen von defekten Aufnahmeabschnitten oder Walzkörpern erfolgen. Weiterhin wird somit auf eine einfache Weise ein Sichtfenster für den Stützkegel 11 bereitgestellt. Der kraftschlüssige Kontakt zwischen den Aufnahmeabschnitten 13 und dem Walzkörper 10 bei einem Vorschub mit einer Vorschubstirn 41 über eine kleine Stahlkugel (nicht dargestellt) bewirkt, dass in Betrieb bei einem Vorschub beziehungsweise einem Rückziehen des Werkzeugs 1 aus dem Werkstück entlang einer Bewegungsrichtung 40 die Aufnahmen 15 weitestmöglichst geschont werden.
  • Die vorliegend dargestellte Wälzkörperführung weist einen Außendurchmesser von zirka 150 mm auf. Aufgrund der Aufnahmeabschnitte 13 und der daraus folgenden modularen Bauweise der Wälzkörperführung ist der Durchmesser nur vom Umfangsdurchmesser 32 des Segmentträgers 31 und der Anzahl der Aufnahmeabschnitte 13 abhängig. Somit kann, um einen größere oder kleinere Wälzkörperführung zur Verfügung zu stellen, der Aufnahmeabschnittträger 31 gegen einen anderen Durchmesser aufweisenden Aufnahmeabschnittträger ausgetauscht werden. Die abgefasten Kanten 21 der Aufnahmeabschnitte 13 können mit dem dargestellten Aufnahmeabschnitt eine in Bezug auf seinen Durchmesser sehr kleine Wälzkörperführung von etwa 100 mm realisieren.
  • Mit dem erfindungsgemäßen System können beliebige Werkzeugdurchmesser 44 unter Verwendung gleicher Aufnahmeabschnitte 13 realisiert werden. Bei kleineren Durchmesseränderungen werden die Abstände 30 variiert. Bei größeren Durchmesseränderungen wird die Anzahl der Aufnahmeabschnitte 13 und der Walzkörper 10 variiert. Maßgeblich ist hierbei in der Regel der Besatz des Werkzeugs mit der größtmöglichen Anzahl von Aufnahmeabschnitten.

Claims (13)

  1. Walzkörperführung zum Aufnehmen und Verschieben von Walzkörpern (10), welche zum Fest- oder Glattwalzen einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers verwendet werden, wobei die Walzkörperführung einen Stützkegel (11) zum Anpressen der Walzkörper (10) gegen die Innen- oder Außenoberfläche aufweist, gekennzeichnet durch wenigstens zwei definiert lösbare Aufnahmeabschnitte (13), sodass ein modularer Aufbau der Walzkörperführung realisierbar ist, wobei die Aufnahmeabschnitte (13) axial, oder senkrecht und axial zu einer Rotationsachse abnehmbar sind, wobei der Stützkegel (11) zwei definiert lösbar gegeneinander befestigte Kegelabschnitte aufweist.
  2. Walzkörperführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (13) jeweils an einem Aufnahmeabschnittträger (31) definiert lösbar angebracht sind.
  3. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzkörperführung eine momentenfeste und/oder verschiebungsfeste Lagerung der Aufnahmeabschnitte (13) an den Aufnahmeabschnittträger (31) aufweist.
  4. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnittträger (31) einen scheibenringförmigen oder scheibenförmigen Körper aufweist.
  5. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnittträger (31) eine Lageraufnahme zum Aufnehmen des Aufnahmeabschnittes (13) aufweist.
  6. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (13) in Bezug auf einen Aufnahmeumfang beabstandet sind.
  7. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmeabschnitt (13) eine, zwei, drei oder mehr Führungen für den oder die Walzkörper (10) aufweist.
  8. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Aufnahmeabschnitte (13) gleich ausgebildet und insbesondere um den Aufnahmeumfang symmetrisch angeordnet sind.
  9. Walzkörperführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lagerrolle oder eine Lagerkugel an einer Vorschubstirn einer Walzkörperaufnahme.
  10. Walzkörperführung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Aufnahmeabschnitt, aufweisend eine durchgängige Bohrung mit einer Versenkung, sodass der Aufnahmeabschnitt (13) mittels einer Senkkopfschraube (24) an den Aufnahmeabschnittträger (31) befestigbar ist.
  11. Walzkörperführung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Aufnahmeabschnitt, aufweisend eine ebene, geknickte oder gekrümmte Blechform, wobei Kanten einer Oberseite abgefast sind.
  12. Walzwerkzeug (1) mit Walzkörper (10) zum Bearbeiten einer Innen- oder Außenoberfläche eines rohrförmigen Körpers, gekennzeichnet durch eine Walzkörperführung nach einem der Ansprüche 1-11 zum Vorschieben der Walzkörper (10) und mit einem Stützkegel (11) zum Anpressen der Walzkörper (10) gegen die Innen- oder Außenoberfläche.
  13. Walzwerkzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein umfänglicher Übergang zwischen zwei benachbarten Kegelabschnitten eine Auftragung, eine Abschrägung oder eine angefüllte Ausnehmung an zwei Stoßkanten aufweist.
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