EP3738691A2 - Mehrstückiges rollwerkzeug mit schwimmender lagerung und rollmaschine - Google Patents

Mehrstückiges rollwerkzeug mit schwimmender lagerung und rollmaschine Download PDF

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EP3738691A2
EP3738691A2 EP20170850.0A EP20170850A EP3738691A2 EP 3738691 A2 EP3738691 A2 EP 3738691A2 EP 20170850 A EP20170850 A EP 20170850A EP 3738691 A2 EP3738691 A2 EP 3738691A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile part
rolling
base body
rolling tool
tool
Prior art date
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Granted
Application number
EP20170850.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3738691A3 (de
EP3738691B1 (de
Inventor
Hilmar Gensert
Armin JÄNSCH
Harald Frischkorn
Christian Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kamax Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Kamax Holding GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by Kamax Holding GmbH and Co KG filed Critical Kamax Holding GmbH and Co KG
Publication of EP3738691A2 publication Critical patent/EP3738691A2/de
Publication of EP3738691A3 publication Critical patent/EP3738691A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3738691B1 publication Critical patent/EP3738691B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/06—Making by means of profiled members other than rolls, e.g. reciprocating flat dies or jaws, moved longitudinally or curvilinearly with respect to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/027—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls by rolling using reciprocating flat dies, e.g. racks

Definitions

  • the invention relates to a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for the shaping processing of a workpiece to be rolled.
  • Such rolling tools are used to produce certain outer contours of rotationally symmetrical components.
  • the outer contours produced in this way are, in particular, threaded sections and other profiles, such as, for example, helix.
  • the components are in particular screws, threaded bolts, ball bolts, etc.
  • the blank is produced before the workpiece to be rolled is shaped. This production of the blank usually takes place by forming and in particular by cold extrusion. The subsequent shaping processing is carried out by forming and in particular by cold forming.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled is from the US patent U.S. 1,524,327 known.
  • the base body and the profile part are constructed in several pieces.
  • the profile part has a considerable thickness and is many times thicker than the plate-like base body.
  • the profile part is firmly connected to the base body by means of screw connections.
  • the plate-like base body is positively but with play, guided in two grooves in the receptacle of the rolling machine for the base body. Undercuts forming the grooves.
  • the entire rolling tool is movably supported relative to the rolling machine in a plane perpendicular to the rolling direction.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is from the United States patent US 1,979,919 known.
  • the entire rolling tool is held in a defined position on an associated receptacle of the rolling machine by means of two oppositely acting springs.
  • the rolling tool can move to a limited extent against the spring forces.
  • the rolling tool is permanently pushed back into its starting position due to the spring forces.
  • a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled is from the German patent application DE 102 12 256 A1 known.
  • the base body and the profile part are constructed in several pieces.
  • the profile part has a strongly changing thickness.
  • a plurality of screw connections are provided for connecting the part. In this case, screws are screwed into threaded holes in the profile part through through-holes in the base body.
  • Another rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is from the German patent application DE 195 20 699 A1 known.
  • the rolling tool can be segmented in such a way that it has a plurality of profiling sections. Different functions are assigned to the different profiling sections. In this way, individual profiling sections can be exchanged, so that the resulting outer contour of the workpiece to be machined can be changed.
  • the protruding and recessed areas forming the geometry of the profiling section were introduced into a block-like blank so that the base body and the profiling section are functionally created.
  • Another rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is from the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 known.
  • the protruding and recessed areas of the profiling section that form the geometry of the profile part were incorporated into a block-like blank, so that the base body and the profile part functionally arise.
  • Another rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profiling section for shaping a workpiece to be rolled is from the German patent DE 10 2004 014 255 B3 known.
  • the tracking error force which is present due to an undesired offset between the rolling tools of the pair of rolling tools is measured by means of a sensor.
  • the sensor signal then enters a control loop as a controlled variable. Depending on the sensor signal, the alignment between the rolling tools is changed, one of which is fixed and one of which is movable.
  • a punching machine with a movable punching plate and a method for releasably fastening a punching counterplate by means of negative pressure are from the German patent application DE 36 20 853 A1 known.
  • the invention is based on the object of substantially reducing the costs arising in the course of reconditioning a worn rolling tool and at the same time improving the quality of the outer contour of the workpiece produced by rolling.
  • the invention relates to a rolling tool with a base body for fastening the rolling tool in a rolling machine and a profile part for the shaping processing of a workpiece to be rolled.
  • the base body and the profile part are constructed in several pieces and can be connected to one another and separated from one another without being destroyed. In their interconnected position, the base body and the profile part are movably supported relative to one another in a plane perpendicular to the rolling direction.
  • the invention further relates to a profile part for a rolling tool with a profiling section for the shaping machining of a workpiece to be rolled.
  • the profile part has a connecting section for connecting to a separate base body of the rolling tool.
  • the base body has a fastening section for fastening in a rolling machine and a connecting section for connecting to the profile part, the profile part not having a fastening section for fastening in the rolling machine.
  • the two connecting sections are mounted so as to be movable relative to one another in a plane perpendicular to the rolling direction.
  • the invention also relates to a profile part according to claim 12.
  • the invention further relates to a rolling machine according to claim 14 and a rolling machine according to claim 15.
  • this is brought into contact with a pair of rolling tools.
  • a rolling tool is mentioned in this application, this designates one of these rolling tools of the pair of rolling tools and not the entire pair.
  • the rolling tools are rolling dies
  • one of the rolling dies is usually firmly clamped in the rolling machine.
  • the second roller jaw is attached to a movable receptacle - in particular a slide - of the rolling machine. It usually has a greater length and is guided past the stationary roll jaw at a defined distance - the so-called roll gap.
  • the workpiece to be rolled is brought into this roll gap.
  • the rolling jaws each have the profiling section on their side surface facing the workpiece.
  • the movable mounting between the base body and the profile part represents a floating mounting.
  • the floating mounting is implemented in particular on the stationary rolling jaw. However, it can also be implemented additionally or alternatively on the movable roller jaw. In particular, it is only present on one rolling jaw. The same applies to other types of rolling tools, in particular rollers, rings or ring segments. Even if the floating mounting is only implemented on one rolling jaw or another rolling tool, the other rolling jaw or the other rolling tool can have a separate thin profile part. Thus, the advantages of easy interchangeability and material and cost savings are also used independently of the floating bearing.
  • the rolling process is optimized in several ways.
  • the optimization concerns both the costs arising in the course of reconditioning a worn rolling tool and the quality of the outer contour of the workpiece produced by rolling. This also reduces the costs incurred in the course of the entire rolling process.
  • the base body and the profile part By enabling a relative movement between the base body and the profile part in their interconnected position in a plane perpendicular to the rolling direction, they can use the tracking error force present during rolling to align themselves relative to one another and the position of the profile part of one rolling tool relative to the profile part of the other rolling tool to optimize.
  • This new movable storage storage with a translational degree of freedom, storage with an intentional game or floating storage does not affect the plane in which the rolling direction is located.
  • the rolling forces must be transmitted in the plane of the rolling direction, so that such a floating bearing is not suitable there.
  • This movable Rather, storage relates to a plane running perpendicular to the rolling direction, such as this one in Fig. 6 , 7th and 8th is shown.
  • This storage is used to allow a profile part of a rolling tool or both profile parts of the rolling tools a limited movement in this plane in order to achieve the ideal relative position or at least approach it. This is achieved automatically by enabling the relative movement, since the rolling forces are lowest in this ideal position and the profile part therefore automatically assumes this when it has the appropriate mobility.
  • the base body and the profile part are preferably mounted movably relative to one another along only one axis, namely a movement axis Z.
  • the profile part has a length L and a width B, the rolling direction running parallel to the length L of the profile part and the axis of movement Z running parallel to the width of the profile part.
  • the rolling direction is the rolling direction, since the rolling direction not only indicates a position in space, but is also directed.
  • the floating mounting is instead about mobility in two opposite senses along an axis, i. H. back and forth.
  • the movement axis Z corresponds to the longitudinal axis of a workpiece to be rolled that is accommodated in the rolling tool 5. If the workpiece is such. B. is a screw, so the axis of movement Z corresponds to the screw's longitudinal axis.
  • the base body and the profile part are mounted so as to be movable relative to one another in a plane perpendicular to the rolling direction while only overcoming the static friction between them.
  • a rough manual pre-alignment between the profile part and the base body e.g. B. by stops or adjustment devices. These are then removed before rolling the first workpiece.
  • the movable profile part is automatically aligned relative to the base body along the axis of movement Z. It is therefore tracked to the working point. If the difference between the preset and the operating point was too great, the first workpiece is rejected.
  • the rolling process starts from the working point. So there is no return to a starting position. Due to the still existing mobility along the movement axis Z (that is to say back and forth), however, the rolling tool can continue to adapt to the geometrical conditions that change somewhat from workpiece to workpiece. Only the static friction between the movable profile part and the base body has to be overcome. The force required for this is provided by the rolling process.
  • the automatic adjustability is particularly facilitated by the fact that the profile part has a low mass and therefore also a low mass inertia due to its small thickness. Furthermore, the holding forces applied can be small, so that overall only a small force has to be applied to overcome the static friction.
  • the extent of the mobility along only one axis, namely the axis of movement, in the plane perpendicular to the rolling direction can be at least 0.1 mm, in particular between 0.1 mm and 0.3 mm, in particular between 0.1 mm and 0.2 mm, in particular about 0.1 mm.
  • the holding force between the base body and the profile part provided by the connecting means can be designed to be adjustable.
  • This holding force can also or alternatively be designed to be deactivatable in order to allow a simple change of a worn profile part or a profile part to be replaced for other reasons.
  • rolling tools are subject to a certain amount of wear and tear. In the case of roller tools, this wear occurs in the area of their profiled surface for shaping the workpiece. If this profiling section is so worn that it is no longer possible to properly process the workpieces to be rolled, restorative post-processing must be carried out. Since the user of the rolling tool is usually not technically capable of doing this, the rolling tool is sent back to the rolling tool manufacturer by post or shipping company. Since a rolling tool has a considerable mass which, depending on the size, can for example be between about 0.5 and 50 kg, this sending of the rolling tool back and forth results in considerable freight costs.
  • this problem is now solved or substantially reduced by dividing the rolling tool into two parts, namely a base body and a profile part, and treating these parts differently. Since the base body is normally not subject to any wear or at least no significant wear during use of the rolling tool, it can remain with the user of the rolling tool. To prepare for maintenance, the profile part is separated from the base body and only the profile part is sent to the maintenance technician. This significantly reduces the mass and volume of the part to be shipped and thus the freight costs.
  • the base body and profile part are made up of several pieces also means that they can be formed from different materials and / or can be subjected to different machining processes. For example, it is possible to manufacture the base body from a comparatively less high-quality and therefore more cost-effective material.
  • the base body can for example consist of structural steel.
  • the profile part preferably consists of a higher quality, harder and more wear-resistant material. It can be, for. B. to be hard metal or high speed steel (HSS).
  • a significant volume fraction can only function as a carrier material with correspondingly reduced material requirements.
  • the volume fraction of the actual functional part - namely the profile part - is reduced in comparison and can meet higher material requirements in an economical manner.
  • the base body and the profile part are manufactured separately as separate parts, but are matched to one another in such a way that they can be joined together to form the rolling tool. This merging takes place in such a way that the later separation is possible without destruction.
  • the profile part can be designed as a thread rolling part with a pitch and the extent of the mobility along only one axis, namely the movement axis, in the plane perpendicular to the rolling direction at least 5%, in particular at least 8%, in particular at least 10%, in particular between 5% and 15 %, in particular about 10%. Otherwise there is the problem that several tracks are generated and a faulty thread is rolled.
  • the base body and the profile part can be designed such that they can be connected to one another by negative pressure, magnetism or spring force. With these force-fit connection techniques, the desired floating mounting is achieved and at the same time the required contact pressure is achieved.
  • the profile part can have a smaller thickness than the base body and / or of 10 mm or less.
  • the mass of the profile part to be sent for maintenance or to be completely replaced is thus significantly reduced.
  • the thickness of the profile part is preferably chosen so that the desired number of maintenance measures is possible.
  • the worn profiling section is either partially or completely removed and a new, intact profiling section is introduced. Understandably, this results in a decrease in the height of the profile part.
  • the starting height of a new profile part is therefore preferably chosen so that the thickness of the profile part is still sufficient for the correct function of the rolling tool after the desired number maintenance measures have been carried out.
  • the maintenance measure is, in particular, regrinding.
  • the thickness of the profile part is preferably selected in such a way that it can absorb the rolling forces occurring during the rolling process in the rolling direction with the necessary security without being deformed or even breaking.
  • a worn profile part is not restored, but replaced by a new profile part.
  • the two rolling tools are arranged in the rolling machine at a defined distance from one another - the so-called roll gap.
  • the workpiece to be rolled is brought into this roll gap.
  • the rolling tools are repaired, the thickness of the rolling tool decreases, so that the roll gap changes and has to be readjusted. So if a worn profile part is not restored but replaced by a new profile part, the set-up effort in terms of setting the roll gap is only incurred once.
  • the thickness of the profile part can be a maximum of about half as great as the thickness of the base body. This ensures that a sufficiently large number of maintenance measures can be carried out and, at the same time, the desired reduction in mass and weight of the profile part to be replaced is achieved. In the case of a greatly reduced thickness of the profile part, one can also speak of a "rolled sheet".
  • the profile part therefore has a comparatively small maximum thickness.
  • the maximum thickness of the profile part is understood to mean the thickness at its thickest point.
  • the profile part often has an approximately constant thickness over its length and width, so that this simultaneously corresponds to the maximum thickness.
  • this is the area of its greatest thickness.
  • the maximum thickness of the profile part can be between 4 mm and 10 mm, in particular between 4 mm and 8 mm. Such a thin profile part compared to the prior art leads to a significant reduction in the costs incurred in the context of the repair of a worn rolling tool.
  • the profile part can be arranged on the base body, viewed in the radial direction of the workpiece to be rolled. So if you z. B. assumes that the rolling tool is a cuboid whose upper surface is formed by the profile part, the plane of separation between the base body and the profile part extends in a plane parallel to this upper surface inside the cuboid.
  • the profile part can have a profiling section for shaping the workpiece to be rolled and a connecting section for connecting to the base body.
  • the base body cannot have a profiling section for shaping the workpiece to be rolled, but a fastening section for fastening in a rolling machine and a connecting section for connecting to the profile part.
  • the separation of the base body and the profile part takes place in such a way that the shaping function is assigned solely to the profile part and the fastening function in terms of fastening in the rolling machine is assigned to the base body alone.
  • the profiling section has a profile depth.
  • the thickness of the profile part can, depending on the planned maintenance measure, be a multiple of the profile depth of the profiling section of the profile part. In particular, it is about twice as large as the profile depth.
  • a profile depth is processed with a maintenance measure.
  • the base body and the profile part can be designed such that they can be connected to one another by negative pressure.
  • a vacuum connection ensures the non-destructive separation of the two parts in a particularly simple manner.
  • the connection of the base body and the profile part does not require any special tools. It only has to be ensured that the profile part and the base body are inserted into the rolling machine in such a way that the vacuum channels available for applying the vacuum can become effective.
  • the base body and the profile part can also be designed such that they can be connected to one another by magnetism or spring force. It is also possible to combine these types of connection with one another or with the vacuum connection described above.
  • the rolling tool can be designed as a rolling jaw.
  • Rolling dies are the cuboid, relatively flat rolling tools described above (see e.g. Fig. 7 of the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 of the applicant).
  • the rolling tool is designed as a roller, ring or ring segment.
  • the core of the roller is formed by the base body with an essentially round cross-section - possibly with lugs, grooves, recesses for the drive or other profiles.
  • the outer peripheral surface of the roller has the profiling section and is part of the profile part, which has an annular cross-section.
  • the profile part has a cross section in the shape of a circular segment. At least the connecting section of the base body is then also designed in the shape of a circular ring.
  • the rolling tool can e.g. B. be part of a roller / ring segment tool (see e.g. Fig. 8 of the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 of the applicant).
  • a roller / ring segment tool one rolling tool is designed as a round roller and the other rolling tool is designed as a ring segment.
  • the roller tool can also be part of a roller / roller tool.
  • the profile part of the rolling tool can be divided into several segments. These segments then have, in particular, different geometries, so that different geometries can be produced on a workpiece with the rolling tool.
  • the segments are designed to be divided in particular along the longitudinal axis of the workpiece.
  • a movement drive can be assigned to the rolling tool.
  • the motion drive is used to support the relative movement between the profile part and the base body by a motor.
  • the movement drive can in particular have a motor, in particular an electric motor, and a coupling element which is operatively connected to the profile part.
  • the motor drives the coupling element back and forth translationally or rotationally.
  • the movement drive can have a movement sensor unit.
  • the movement sensor unit detects a relative movement between the profile part and the base body that results automatically from the rolling process and amplifies this. As soon as the tracking error force is no longer present or falls below a limit value, the motor is switched off. If the tracking error force changes its direction, the direction of rotation of the motor is reversed.
  • the invention relates not only to a complete rolling tool with a base body and a profile part, but also to a separate profile part for a multi-piece rolling tool.
  • This profile part with the profiling section is then connected via its connecting section to a corresponding connecting section of the base body of the rolling tool.
  • a worn profile part is not restored, but replaced by a new profile part.
  • the manufacturer of the rolling tool either delivers no base body at all or only the base body that remains with the user during the first delivery of the rolling tool. Then only new profile parts are delivered to the user of the rolling tool.
  • Another aspect of the invention relates to a new rolling machine that already includes the base body of the rolling tool.
  • the base body can already be supplied by the manufacturer of the rolling machine, so that the manufacturer of the rolling tool only supplies the profile part. This can in turn either be repaired or replaced after a certain amount of wear has occurred.
  • Another aspect of the invention relates to a new rolling machine with a vacuum connection, magnets or a spring for achieving the fixed connection between the base body and the profile part of the new multi-piece rolling tool.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a first exemplary embodiment, shown only in parts, of a new rolling machine 1 for shaping a workpiece 2 to be rolled.
  • the workpiece 2 is a screw 3. It could, however, also be a different one by rolling act workpiece 2 to be machined.
  • the rolling machine 1 has two receptacles 4, each of which is used for fastening a rolling tool 5 of a pair of rolling tools 5.
  • the rolling tools 5 are designed as cuboid or plate-shaped rolling jaws. But they could also have a slightly different geometry.
  • the respective rolling tool 5 has a base body 6 for fastening the rolling tool 5 to the receptacle 4 of the rolling machine 1.
  • the rolling tool 5 also has a profile part 7 for the shaping machining of the workpiece 2 to be rolled.
  • the base body 6 and the profile part 7 were produced as separate elements - that is, they are designed in several pieces - and were then connected to one another to form the rolling tool 5. In this way, the base body 6 and the profile part 7 can be connected to one another and separated from one another without being destroyed.
  • the profile part 7 is arranged on the base body 6 as seen in the radial direction 8 of the workpiece 2 to be rolled.
  • the profile part 7 has a profiling section 9 for the shaping processing of the workpiece 2 to be rolled.
  • the profiling section 9 has a profiled external geometry with protruding areas and recessed areas which correspond to the desired external geometry of the workpiece 2 to be rolled.
  • the profiling section 9 is used to roll the thread 10 of the screw 3.
  • it could also have a different geometry and serve to roll a different outer contour.
  • the profile part 7 also has a connection section 11 for connection to the base body 6.
  • the connecting section 11 is arranged opposite to the profiling section 9 and extends essentially at a distance from and parallel thereto.
  • the base body 6 has a corresponding connecting section 12 for connecting to the connecting section 11 of the profile part 7.
  • the base body 6 has, opposite the connecting section 12, a fastening section 20 for fastening in the rolling machine 1.
  • connection technology (not shown). These are negative pressure, magnetism, form fit and / or spring force, as will be explained further below.
  • the profile part 7 has a smaller thickness than the base body 6. It is less than half the thickness of the base body 6.
  • Fig. 1 is represented symbolically by means of the arrow 13, in this case the upper roller tool 5 is stationary and the lower roller tool 5 is arranged and driven so as to be movable in the direction of the arrow 13.
  • the arrow 13 corresponds to the rolling direction 23 (more precisely the rolling direction sense).
  • the lower rolling tool 5 moves in the direction of the arrow 13, the blank of the workpiece 2 is received between the profiling sections 9 and reshaped accordingly.
  • This type of deformation is known per se in the prior art and is therefore not described further in the following.
  • Fig. 2 shows a first specific type of connection between the base body 6 and the profile part 7.
  • the connection is implemented by applying a negative pressure.
  • the base body 6 has one or more vacuum channels 17.
  • the vacuum channels 17 are connected in terms of pressure to the connecting section 11 of the profile part 7, so that they exert the desired vacuum effect and the connecting effect resulting therefrom on the profile part 7.
  • the outer geometry of the profiling section 9 is in Fig. 2 good to see. It can also be seen that the connecting sections 11, 12 are each designed as flat surfaces.
  • Fig. 3 a further embodiment of the rolling machine 1 is shown, in which the base body 6 is part of the rolling machine 1.
  • the connection between the connecting sections 11, 12 is again implemented via negative pressure which is present via the negative pressure channels 17.
  • Fig. 4 further details of the embodiment of the rolling machine 1 with a vacuum connection 21 for realizing the vacuum connection are shown.
  • the rolling machine 1 has a negative pressure source 18 which is connected to the negative pressure connection 21 via a negative pressure line 19.
  • the vacuum connection 21 is connected to the vacuum channel 17. Negative pressure is generated via the negative pressure source 18, the negative pressure line 19, the negative pressure connection 21 and the negative pressure channel 17 so that the desired connection between the base body 6 and the profile part 7 of the rolling tool 5 is achieved.
  • FIG. 3 is a view of the rolling machine 1 according to FIG Fig. 1 shown from the right, so that the workpiece 2, designed as a screw 3, and the profiling sections 9 can be seen better. It is compared to that though Fig. 1 a connection technique shown. Furthermore, a position later in the rolling process is shown in order to be able to show the formation of the thread 10 of the screw 3.
  • the thread 10 has been shown in a simplified manner in that the pitch typical for a thread has not been taken into account in the drawing. It goes without saying, however, that it is a common thread with a pitch.
  • the description given above is used to avoid repetition Fig. 1 referenced.
  • each of the rolling tools 5 has a connecting means designed as a magnet holder 24.
  • the magnet holder 24 has a plurality of magnets 25, which in corresponding recesses are arranged in the base body 6.
  • the desired floating mounting between the base body 6 and the associated profile part 7 is achieved by the magnets 25.
  • the base body 6 can either be designed as part of the rolling machine 1 in the sense of being integrated into it or as an additional part to the rolling machine 1.
  • Fig. 6 a further exemplary embodiment of the rolling tool 5 of the rolling machine 1 is shown.
  • the connection between the base body 6 and the profile part 7 is again realized by the magnet holder 24.
  • These are attached to the base body 6, in particular by screw connections.
  • the desired play is thereby achieved, so that the profile part 7 can move in the plane perpendicular to the rolling direction 23 relative to the base body 6.
  • a further exemplary embodiment of the rolling tool 5 of the rolling machine 1 is shown.
  • the connection between the base body 6 and the profile part 7 is realized by two form-fitting connecting elements 29.
  • This is a tongue-and-groove connection 30 with a play 33 (shown in exaggerated size) between the tongue and groove.
  • This creates a clearance fit so that the profile part 7 can move in the plane perpendicular to the rolling direction 23 along the movement axis Z relative to the base body 6.
  • the profile part 7 is held on the base body 6 by means of the springs 31.
  • Fig. 8 , 9 and 10 Various relative positions between the rolling tools 5 of a pair of rolling tools 5 are shown in schematic views in order to explain the self-adjustment achieved by the floating mounting in more detail.
  • the profile part 7 shown on the right is floating and thus carries out the alignment.
  • both profile parts 7 it is also possible for both profile parts 7 to be mounted in a floating manner and to carry out the alignment together.
  • the force components arising during the rolling process are shown by arrows. If the profile parts 7 are correctly aligned with one another, only the horizontal force 26 occurs.
  • Fig. 8 it can be seen that there is a discrepancy between the thread 10 and the profiling section 9 (see dashed line) of the profile part 7 shown on the right. This deviation relates to the axis of movement Z.
  • the upwardly directed tracking error force 27 is present, so that the resultant force directed obliquely upward 28 results. If the rolling process were to be continued with this relative orientation, the thread 10 of the screw 3 would not be formed correctly.
  • Fig. 9 the other type of tracking error is shown.
  • the tracking error force 27 is directed downwards. Due to the horizontal force 26 and this tracking error force 27, the resultant force 28 directed obliquely downward thus results. Even with this alignment, the thread 10 does not form correctly.
  • Fig. 11 Another exemplary embodiment of a pair of rolling tools 5 is shown.
  • the rolling tools 5 are not designed as cuboid or plate-shaped rolling dies, but rather as cylindrical rollers.
  • the thread 10 of the screw 3 is again produced here by way of example with these rollers.
  • the connecting sections 11, 12 are cylindrical surfaces which are connected to one another in a suitable manner.
  • the movable connection is not shown in this drawing. In this regard, however, reference is made accordingly to the statements made above.
  • FIG. 12 and 13 show one of the rolling tools 5 from Fig. 8 in two different views.
  • the cylindrical design of the connecting sections 11 and 12 can be seen here in particular.
  • Fig. 14 shows a schematic top view of a further exemplary embodiment of the new rolling tools 5.
  • the movement drive 34 has a motor 35, a motor control 36, a movement sensor unit 37 and a coupling element 38.
  • the movement drive 34 serves to support the relative movement between the profile part 7 and the base body 6 by a motor.
  • the coupling element 38 is operatively connected to the profile part 7.
  • the motor 35 drives the coupling element 38 back and forth translationally or rotationally. This movement is transmitted to the profile part 7 by the coupling element 38 and thus brings about the desired translational movement of the profile part 7 relative to the base body 6.
  • the movement drive 34 has a movement sensor unit 37.
  • the movement sensor unit 37 detects a relative movement between the profile part 7 and the base body 6 that results automatically from the rolling process and amplifies it. As soon as the tracking error force is no longer present or falls below a limit value, the motor 35 is switched off. If the tracking error force changes its direction, the direction of rotation of the motor 35 is reversed.
  • Fig. 15 shows schematically the connection between the coupling element 38 and the profile part 7 of the rolling tool 5 according to FIG Fig. 14 .
  • Fig. 16 shows a perspective view of an exemplary embodiment of the new rolling tools 5 to explain the geometric relationships.
  • the left rolling tool 5 is movable and the right rolling tool 5 is stationary. It can be clearly seen how the axis of movement Z runs relative to the rolling tool 5 and the workpiece 2 designed as a screw 3.

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Abstract

Profilteil (7) für ein Rollwerkzeug (5), mit einem Profilgebungsabschnitt (9) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), und einem Verbindungsabschnitt (11) zum Verbinden mit einem separaten Grundkörper (6) des Rollwerkzeugs (5), dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke des Profilteils (7), d. h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils (7), zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, beträgt.

Description

    TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks.
  • Derartige Rollwerkzeuge dienen zum Herstellen bestimmter Außenkonturen rotationssymmetrischer Bauteile. Bei den dadurch hergestellten Außenkonturen handelt es sich insbesondere um Gewindeabschnitte und andere Profilierungen, wie beispielsweise Wendel. Die Bauteile sind insbesondere Schrauben, Gewindebolzen, Kugelbolzen usw.
  • Vor dem formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks wird der Rohling hergestellt. Diese Herstellung des Rohlings erfolgt zumeist durch Umformung und insbesondere durch Kaltfließpressen. Die nachfolgende formgebende Bearbeitung erfolgt durch Umformung und insbesondere durch Kaltumformung.
    • STAND DER TECHNIK
  • Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem US-amerikanischen Patent US 1,524,327 bekannt. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig ausgebildet. Das Profilteil weist eine erhebliche Dicke auf und ist um ein Vielfaches dicker als der plattenartige Grundkörper. Das Profilteil ist mittels Schraubverbindungen fest mit dem Grundkörper verbunden. Der plattenartige Grundkörper ist formschlüssig, aber mit Spiel, in zwei Nuten in der Aufnahme der Rollmaschine für den Grundkörper geführt. Die Nuten bildenden Hinterschneidungen. Hierdurch ist das gesamte Rollwerkzeug in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung relativ zu der Rollmaschine beweglich gelagert.
  • Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem US-amerikanischen Patent US 1,979,919 bekannt. Das gesamte Rollwerkzeug ist mittels zwei entgegengesetzt wirkenden Feder in einer definierten Stellung an einer zugeordneten Aufnahme der Rollmaschine gehalten. Das Rollwerkzeug ist gegen die Federkräfte begrenzt beweglich. Das Rollwerkzeug wird dabei permanent aufgrund der Federkräfte in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt.
  • Ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 102 12 256 A1 bekannt. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig ausgebildet. Das Profilteil weist eine sich stark ändernde Dicke auf. Für die Verbindung des Teile ist eine Mehrzahl von Schraubverbindungen vorhanden. Dabei sind Schrauben durch Durchgangsbohrungen in dem Grundkörper in Gewindebohrungen in dem Profilteil eingeschraubt.
  • Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 195 20 699 A1 bekannt. Das Rollwerkzeug kann so segmentiert ausgebildet sein, dass es mehrere Profilgebungsabschnitte aufweist. Den verschiedenen Profilgebungsabschnitten sind dabei verschiedene Funktionen zugewiesen. In dieser Weise können einzelne Profilgebungsabschnitte ausgetauscht werden, so dass die entstehende Außenkontur des zu bearbeitenden Werkstücks änderbar ist. Die die Geometrie des Profilgebungsabschnitts bildenden hervorstehenden und vertieften Bereiche wurden in einen blockartigen Rohling eingebracht, so dass funktionsmäßig der Grundkörper und der Profilgebungsabschnitt entstehen.
  • Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 bekannt. Die die Geometrie des Profilteils bildenden hervorstehenden und vertieften Bereiche des Profilgebungsabschnitts wurden in einen blockartigen Rohling eingebracht, so dass funktionsmäßig der Grundkörper und das Profilteil entstehen.
  • Ein weiteres Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks ist aus dem deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3 bekannt. Die aufgrund eines ungewollten Versatzes zwischen den Rollwerkzeugen des Paars von Rollwerkzeugen vorhandene Spurfehlerkraft wird mittels eines Sensors gemessen. Das Sensorsignal geht dann als Regelgröße in einen Regelkreis ein. In Abhängigkeit von dem Sensorsignal wird die Ausrichtung zwischen den Rollwerkzeugen geändert, von denen eines feststehend und eines beweglich ist.
  • Weitere Rollwerkzeuge sind aus dem deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3 , dem europäischen Patent EP 1 529 579 B1 und der PCT-Anmeldung WO 2011/059658 A1 bekannt.
  • Eine Stanzmaschine mit einer bewegbaren Stanzplatte und ein Verfahren zur lösbaren Befestigung einer Stanzgegenplatte mittels Unterdruck sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 36 20 853 A1 bekannt.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Rahmen der Aufarbeitung eines verschlissenen Rollwerkzeugs entstehenden Kosten wesentlich zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität der durch Rollen hergestellten Außenkontur des Werkstücks zu verbessern.
    • LÖSUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Rollwerkzeug mit einem Grundkörper zur Befestigung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine und einem Profilteil zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks. Der Grundkörper und das Profilteil sind mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet. Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung relativ zueinander beweglich gelagert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Profilteil für ein Rollwerkzeug mit einem Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks. Das Profilteil weist einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit einem separaten Grundkörper des Rollwerkzeugs auf. Der Grundkörper weist einen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in einer Rollmaschine und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Profilteil auf, wobei das Profilteil keinen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in der Rollmaschine aufweist. Die beiden Verbindungsabschnitte sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung relativ zueinander beweglich gelagert.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Profilteil nach Anspruch 12.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rollmaschine nach Anspruch 14 und eine Rollmaschine nach Anspruch 15.
  • Für das gewünschte formgebende Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks wird dieses mit einem Paar von Rollwerkzeugen in Kontakt gebracht. Wenn in dieser Anmeldung von einem Rollwerkzeug die Rede ist, so bezeichnet dies eines dieser Rollwerkzeuge des Paars von Rollwerkzeugen und nicht das gesamte Paar.
  • Wenn es sich bei den Rollwerkzeugen um Walzbacken handelt, ist in der Regel eine der Walzbacken fest in der Rollmaschine eingespannt. Die zweite Walzbacke ist an einer beweglichen Aufnahme - insbesondere einem Schlitten - der Rollmaschine befestigt. Sie besitzt meist eine größere Länge und wird in einem definierten Abstand - dem so genannten Walzspalt - an der feststehenden Walzbacke vorbeigeführt. Das zu rollende Werkstück wird in diesen Walzspalt eingebracht. Die Walzbacken weisen jeweils an ihrer dem Werkstück zugewandten Seitenfläche den Profilgebungsabschnitt auf.
  • Die bewegliche Lagerung zwischen Grundkörper und Profilteil stellt eine schwimmende Lagerung dar. Die schwimmenden Lagerung ist insbesondere an der feststehenden Walzbacke realisiert. Sie kann aber auch zusätzlich oder alternativ an der beweglichen Walzbacke realisiert sein. Sie ist insbesondere nur an einer Walzbacke vorhanden. Entsprechendes gilt für andere Bauarten von Rollwerkzeugen, insbesondere Rollen, Ringe oder Ringsegmente. Auch wenn die schwimmende Lagerung nur an einer Walzbacke oder einem anderen Rollwerkzeug realisiert ist, kann die andere Walzbacke bzw. das andere Rollwerkzeug ein separates dünnes Profilteil aufweisen. Somit werden die Vorteile der leichten Austauschbarkeit und der Material- und Kostenersparnis auch unabhängig von der schwimmenden Lagerung genutzt.
  • Durch das neue mindestens zweiteilige Rollwerkzeug mit einer schwimmenden Lagerung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil wird der Rollvorgang in mehrfacher Hinsicht optimiert. Die Optimierung betrifft dabei sowohl die im Rahmen der Aufarbeitung eines verschlissenen Rollwerkzeugs entstehenden Kosten als auch die Qualität der durch Rollen hergestellten Außenkontur des Werkstücks. Auch hierdurch werden die im Rahmen des gesamten Rollvorgangs entstehenden Kosten reduziert.
  • Wie beispielsweise in dem oberhalb genannten deutschen Patent DE 10 2004 014 255 B3 ausführlich beschrieben ist, entsteht bei einer falschen Ausrichtung der Profilgebungsabschnitte der Rollwerkzeuge des Paars von Rollwerkzeugen zueinander eine ungewollte Spurfehlerkraft. Diese Spurfehlerkraft wird nun erfindungsgemäß dazu benutzt, den durch die schwimmende Lagerung bereitgestellten translatorischen Freiheitsgrad zur korrigierenden Selbstausrichtung der Rollwerkzeuge zu verwenden.
  • Durch das Ermöglichen einer Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung können diese die beim Walzen vorhandene Spurfehlerkraft nutzen, um sich relativ zueinander auszurichten und die Position des Profilteils eines Rollwerkzeugs relativ zu dem Profilteil des anderen Rollwerkzeugs zu optimieren.
  • Diese neue bewegliche Lagerung, Lagerung mit einem translatorischen Freiheitsgrad, Lagerung mit einem gewollten Spiel oder auch schwimmende Lagerung betrifft nicht die Ebene, in der sich die Walzrichtung befindet. In der Ebene der Walzrichtung müssen die Walzkräfte übertragen werden, so dass eine derartige schwimmende Lagerung dort nicht geeignet ist. Diese bewegliche Lagerung betrifft vielmehr eine senkrecht zur Walzrichtung verlaufende Ebene, wie diese beispielsweise in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist. Diese Lagerung dient dazu, einem Profilteil eines Rollwerkzeugs oder beiden Profilteilen der Rollwerkzeuge eine begrenzte Bewegung in dieser Ebene zu ermöglichen, um die ideale Relativposition zu erreichen oder sich dieser zumindest anzunähern. Dies wird durch das Ermöglichen der Relativbewegung automatisch erreicht, da die Rollkräfte in dieser idealen Position am geringsten sind und das Profilteil diese daher automatisch einnimmt, wenn es die entsprechende Beweglichkeit besitzt.
  • Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung vorzugsweise entlang nur einer Achse, nämlich einer Bewegungsachse Z, relativ zueinander beweglich gelagert. Das Profilteil besitzt eine Länge L und eine Breite B, wobei die Walzrichtung parallel zur Länge L des Profilteils und die Bewegungsachse Z parallel zur Breite des Profilteils verläuft. Bei der Walzrichtung handelt es sich streng genommen um den Walzrichtungssinn, da die Walzrichtung nicht nur eine Lage im Raum angibt, sondern auch gerichtet ist. Bei der schwimmenden Lagerung geht es stattdessen um eine Beweglichkeit in zwei entgegengesetzten Richtungssinnen entlang einer Achse, d. h. hin und her.
  • Dies kann man auch so beschreiben, dass die Bewegungsachse Z der Längsachse eines in dem Rollwerkzeug 5 aufgenommenen zu rollenden Werkstücks entspricht. Wenn es sich bei dem Werkstück z. B. um eine Schraube handelt, entspricht also die Bewegungsachse Z der Schraubenlängsachse.
  • Der Grundkörper und das Profilteil sind in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung unter ausschließlicher Überwindung der Haftreibung zwischen ihnen relativ zueinander beweglich gelagert. Dies bedeutet insbesondere, dass der Grundkörper und das Profilteil so beweglich miteinander verbunden sind, dass sie nach einer Relativbewegung nicht durch ein Rückstellmittel, z. B. eine Feder, in eine Ausgangsstellung zurück beaufschlagt sind. Stattdessen können sie ihre ideale Relativstellung zueinander frei einnehmen und beibehalten.
  • Vor dem Rollen des ersten Werkstücks erfolgt insbesondere zunächst eine grobe manuelle Vorausrichtung zwischen Profilteil und Grundkörper, z. B. durch Anschläge oder Justiereinrichtungen. Diese werden dann vor dem Rollen des ersten Werkstücks entfernt.
  • Anschließend wird das erste Werkstück gerollt. Dabei erfolgt automatisch eine Ausrichtung des beweglichen Profilteils relativ zu dem Grundkörper entlang der Bewegungsachse Z. Es erfolgt also ein Einspuren auf den Arbeitspunkt. Wenn die Differenz zwischen der Voreinstellung und dem Arbeitspunkt zu groß war, ist das erste Werkstück Ausschuss.
  • Bei den folgenden Werkstücken beginnt nun der Rollvorgang aus dem Arbeitspunkt heraus. Es erfolgt also keine Rückführung in eine Ausgangsposition. Aufgrund der weiterhin vorhandenen Beweglichkeit entlang der Bewegungsachse Z (d. h. hin und her) kann sich das Rollwerkzeug aber weiter an die sich von Werkstück zu Werkstück etwas ändernden geometrischen Bedingungen anpassen. Dabei muss nur die Haftreibung zwischen dem beweglichen Profilteil und dem Grundkörper überwunden werden. Die dafür erforderliche Kraft wird durch den Rollvorgang bereitgestellt.
  • Die automatische Einstellbarkeit ist insbesondere dadurch erleichtert, dass das Profilteil aufgrund seiner geringen Dicke eine geringe Masse und somit auch eine geringe Massenträgheit besitzt. Weiterhin können die aufgebrachten Haltekräfte gering sein, so dass für die Überwindung der Haftreibung insgesamt nur eine geringe Kraft aufgebracht werden muss.
  • Unter dieser beweglichen oder schwimmenden Lagerung ist also keine Lagerung zu verstehen, die nur aufgrund nicht vermeidbarer Toleranzen oder anderer ungewollter Fehler die an sich gewünschte Festlagerung nicht erreicht. Um die Erfindung auch zahlenmäßig von solchen zufälligen Freiheitsgraden abzugrenzen, kann das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse, nämlich der Bewegungsachse, in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung mindestens 0,1 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, insbesondere etwa 0,1 mm, betragen.
  • Zur Ermöglichung dieses translatorischen Freiheitsgrads ist innerhalb der für die Bewegung erforderlichen Fläche kein Anschlag vorhanden. Es kann aber für das korrekte Aufsetzen des Profilteils auf den Grundkörper ein Anschlag vorgesehen sein, der außerhalb dieserfürdie Selbstausrichtung benötigten Fläche liegt. Dieser Anschlag besitzt während des Rollvorgangs aber keine Funktion.
  • Die durch das Verbindungsmittel bereitgestellte Haltekraft zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil kann einstellbar ausgebildet sein. Diese Haltekraft kann zusätzlich oder alternativ deaktivierbar ausgebildet sein, um einen Wechsel eines verschlissenen oder aus anderen Gründen auszutauschenden Profilteils einfach zu ermöglichen.
  • Durch die separate Herstellung und mehrstückige Ausbildung des Rollwerkzeugs im Sinne einer konstruktiven Aufteilung in den Grundkörper und das Profilteil werden viele Vorteile erreicht. Zu diesen zählt auch überraschenderweise eine wesentliche Kostenreduzierung im Rahmen der Instandhaltung des Rollwerkzeugs.
  • Wie andere Werkzeuge auch, unterliegen Rollwerkzeuge bei der Benutzung einem gewissen Verschleiß. Bei Rollwerkzeugen tritt dieser Verschleiß im Bereich ihrer profilierten Oberfläche zum formgebenden Bearbeiten des Werkstücks auf. Wenn dieser Profilgebungsabschnitt soweit verschlissen ist, dass eine ordnungsgemäße Bearbeitung der zu rollenden Werkstücke nicht mehr möglich ist, muss eine wiederherstellende Nachbearbeitung erfolgen. Da der Benutzer des Rollwerkzeugs hierzu meist technisch nicht in der Lage ist, wird das Rollwerkzeug an den Rollwerkzeughersteller per Post bzw. Spedition zurückgeschickt. Da ein Rollwerkzeug eine erhebliche Masse besitzt, die je nach Größe beispielsweise zwischen etwa 0,5 und 50 kg betragen kann, entstehen durch dieses Hin- und Zurücksenden des Rollwerkzeugs erhebliche Frachtkosten.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß nun dadurch gelöst bzw. wesentlich reduziert, indem das Rollwerkzeug in zwei Teile, nämlich einen Grundkörper und ein Profilteil, aufgeteilt wird und diese Teile unterschiedlich behandelt werden. Da der Grundkörper im Normalfall während der Benutzung des Rollwerkzeugs keinem oder zumindest keinem nennenswerten Verschleiß unterliegt, kann dieser beim Benutzer des Rollwerkzeugs verbleiben. Zur Vorbereitung der Instandhaltung wird also das Profilteil vom Grundkörper getrennt und nur das Profilteil an den Instandhalter geschickt. Hierdurch werden die Masse und das Volumen des zu versendenden Teils und somit die Frachtkosten wesentlich reduziert.
  • Die Mehrstückigkeit von Grundkörper und Profilteil führt weiterhin dazu, dass diese aus unterschiedlichen Werkstoffen ausgebildet und/oder unterschiedlichen Bearbeitungsverfahren unterzogen werden können. So ist es beispielsweise möglich, den Grundkörper aus einem vergleichsweise weniger hochwertigen und daher kostengünstigeren Werkstoff herzustellen. Der Grundkörper kann beispielsweise aus Baustahl bestehen. Das Profilteil besteht vorzugsweise aus einem hochwertigeren, härteren und verschleißfesteren Material. Dabei kann es sich z. B. um Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl (HSS) handeln.
  • Bei dem neuen Rollwerkzeug kann also ein wesentlicher Volumenanteil nur als Trägermaterial mit entsprechend verminderten Werkstoffanforderungen fungieren. Der Volumenanteil des eigentlichen Funktionsteils - nämlich des Profilteils - ist demgegenüber reduziert und kann in wirtschaftlicher Weise höhere Werkstoffanforderungen erfüllen.
  • Der Grundkörper und das Profilteil werden zwar als separate Teile separat hergestellt, sind aber so aufeinander abgestimmt, dass sie zur Bildung des Rollwerkzeugs zusammengefügt werden können. Diese Zusammenführung erfolgt so, dass die spätere Trennung zerstörungsfrei möglich ist.
  • Das Profilteil kann als Gewinderollteil mit einer Steigung ausgebildet sein und das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse, nämlich der Bewegungsachse, in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, insbesondere etwa 10 %, betragen. Ansonsten besteht das Problem, dass mehrere Spuren erzeugt werden und damit ein fehlerhaftes Gewinde gewalzt wird.
  • Der Grundkörper und das Profilteil können in der Betriebsstellung des Rollwerks in der Rollmaschine durch Unterdruck, Magnetismus oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sein. Durch diese kraftschlüssigen Verbindungstechniken wird die gewünschte schwimmende Lagerung realisiert und gleichzeitig die erforderliche Anpresskraft erreicht.
  • Das Profilteil kann eine geringere Dicke als der Grundkörper und/oder von 10 mm oder weniger besitzen. Somit ist die Masse des für eine Instandhaltung zu verschickenden oder auch vollständig zu ersetzenden Profilteils wesentlich reduziert. Die Dicke des Profilteils wird vorzugsweise so gewählt, dass die gewünschte Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen möglich ist. Bei der Instandhaltung wird der verschlissene Profilgebungsabschnitt entweder teilweise oder ganz entfernt und ein neuer intakter Profilgebungsabschnitt eingebracht. Daraus ergibt sich verständlicherweise eine Abnahme der Höhe des Profilteils. Die Ausgangshöhe eines neuen Profilteils wird also vorzugsweise so gewählt, dass die Dicke des Profilteils auch dann noch für die ordnungsgemäße Funktion des Rollwerkzeugs ausreichend ist, nachdem die gewünschte Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt wurde. Bei der Instandhaltungsmaßnahme handelt es sich insbesondere um einen Nachschliff.
  • Die Dicke des Profilteils wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass sie mit der erforderlichen Sicherheit die während des Walzvorgangs entstehenden Walzkräfte in der Walzrichtung aufnehmen kann, ohne deformiert zu werden oder gar zu brechen.
  • Es ist aber auch möglich, dass ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird. Die beiden Rollwerkzeuge sind mit einem definierten Abstand zueinander - dem so genannten Walzspalt - in der Rollmaschine angeordnet. Das zu rollende Werkstück wird in diesen Walzspalt eingebracht. Wenn die Rollwerkzeuge instandgesetzt werden, nimmt die Dicke des Rollwerkzeugs ab, so dass sich der Walzspalt verändert und neu eingestellt werden muss. Wenn also ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird, fällt der Rüstaufwand im Sinne der Einstellung des Walzspalts nur einmalig an.
  • Die Dicke des Profilteils kann maximal etwa halb so groß wie die Dicke des Grundkörpers sein. Hierdurch wird erreicht, dass eine hinreichend große Anzahl von Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden kann und gleichzeitig die gewünschte Masse- und Gewichtsreduzierung des auszutauschenden Profilteils erreicht wird. Bei einer stark reduzierten Dicke des Profilteils kann man auch von einem "Walzblech" sprechen.
  • Das Profilteil weist also eine vergleichsweise geringe maximale Dicke auf. Unter der maximalen Dicke des Profilteils ist dabei die Dicke an seiner dicksten Stelle zu verstehen. Häufig besitzt das Profilteil eine über seine Länge und Breite in etwa gleichbleibende Dicke, so dass diese gleichzeitig der maximalen Dicke entspricht. Wenn das Profilteil aber eine sich im Querschnitt und/oder Längsschnitt ändernde Dicke aufweist (wie dies beispielsweise im Stand der Technik gemäß DE 102 12 256 A1 der Fall ist), ist dies also der Bereich seiner größten Dicke. Durch die Reduzierung der Dicke des Profilteils an seiner dicksten Stelle ergibt sich die gewünschte Materialeinsparung.
  • Die maximale Dicke des Profilteils kann zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, betragen. Ein im Vergleich zum Stand der Technik derart dünnes Profilteil führt zu einer wesentlichen Reduzierung der im Rahmen der Instandsetzung eines verschlissenen Rollwerkzeugs anfallenden Kosten.
  • Das Profilteil kann in radialer Richtung des zu rollenden Werkstücks gesehen auf dem Grundkörper angeordnet sein. Wenn man also z. B. annimmt, dass es sich bei dem Rollwerkzeug um einen Quader handelt, dessen obere Oberfläche durch das Profilteil gebildet wird, erstreckt sich die Trennungsebene zwischen Grundkörper und Profilteil in einer zu dieser oberen Oberfläche parallelen Ebene im Inneren des Quaders.
  • Das Profilteil kann einen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Grundkörper aufweisen. Dabei kann der Grundkörper keinen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks, aber einen Befestigungsabschnitt für die Befestigung in einer Rollmaschine und einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit dem Profilteil aufweisen. Die Trennung von Grundkörper und Profilteil erfolgt also so, dass die Formgebungsfunktion allein dem Profilteil und die Befestigungsfunktion im Sinne der Befestigung in der Rollmaschine allein dem Grundkörper zugewiesen ist.
  • Der Profilgebungsabschnitt weist eine Profiltiefe auf. Die Dicke des Profilteils kann, je nach der geplanten Instandhaltungsmaßnahme, ein Vielfaches der Profiltiefe des Profilgebungsabschnitts des Profilteils sein. Sie ist insbesondere etwa zweimal so groß wie die Profiltiefe. In der Regel wird mit einer Instandhaltungsmaßnahme eine Profiltiefe abgearbeitet.
  • Der Grundkörper und das Profilteil können in der Betriebsstellung des Rollwerkzeugs in einer Rollmaschine durch Unterdruck miteinander verbindbar ausgebildet sein. Eine derartige Unterdruckverbindung gewährleistet in besonders einfacher Weise die zerstörungsfreie Trennung der beiden Teile. Auch das Verbinden von Grundkörper und Profilteil erfordert kein spezielles Werkzeug. Es muss nur sichergestellt werden, dass das Profilteil und der Grundkörper so in die Rollmaschine eingesetzt werden, dass die für die Unterdruckaufbringung vorhandenen Unterdrucckanäle wirksam werden können.
  • Der Grundkörper und das Profilteil können auch durch Magnetismus oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sein. Es ist ebenfalls möglich, diese Verbindungsarten miteinander oder auch mit der oberhalb beschriebenen Unterdruckverbindung zu kombinieren.
  • Das Rollwerkzeug kann als Walzbacke ausgebildet sein. Bei Walzbacken handelt es sich um die oberhalb beschriebenen quaderförmigen, relativ flachen Rollwerkzeuge (siehe z. B. Fig. 7 der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 der Anmelderin).
  • Es ist aber z. B. auch möglich, dass das Rollwerkzeug als Rolle, Ring oder Ringsegment ausgebildet ist.
  • Wenn das Rollwerkzeug als Rolle ausgebildet ist, wird der Kern der Rolle durch den Grundkörper mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt - ggf. mit Nasen, Nuten, Ausnehmungen für den Antrieb oder anderen Profilierungen - gebildet. Die äußere Umfangsfläche der Rolle weist den Profilgebungsabschnitt auf und ist Teil des Profilteils, welches einen kreisringförmigen Querschnitt besitzt.
  • Wenn es sich bei dem geteilten Rollwerkzeug um ein Ringsegment handelt, weist das Profilteil einen kreisringabschnittsförmigen Querschnitt auf. Mindestens der Verbindungsabschnitt des Grundkörpers ist dann ebenfalls kreisringabschnittsförmig ausgebildet.
  • Das Rollwerkzeug kann z. B. Teil eines Rolle/Ringsegmentwerkzeugs sein (siehe z. B. Fig. 8 der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 056 921 A1 der Anmelderin). Bei einem solchen Rolle/Ringsegmentwerkzeug ist ein Rollwerkzeug als runde Rolle und das andere Rollwerkzeug als Ringsegment ausgebildet. Das Rollwerkzeug kann auch Teil eines Rolle/Rolle-Werkzeugs, sein.
  • Das Profilteil des Rollwerkzeugs kann in mehrere Segmente unterteilt ausgebildet sein. Diese Segmente weisen dann insbesondere unterschiedliche Geometrien auf, so dass unterschiedliche Geometrien an einem Werkstück mit dem Rollwerkzeug herstellbar sind. Die Segmente sind insbesondere entlang der Längsachse des Werkstücks geteilt ausgebildet.
  • Dem Rollwerkzeug kann ein Bewegungsantrieb zugeordnet sein. Der Bewegungsantrieb dient dazu, die Relativbewegung zwischen dem Profilteil und dem Grundkörper motorisch zu unterstützen. Der Bewegungsantrieb kann insbesondere einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, und ein Kopplungselement aufweisen, das wirkend mit dem Profilteil verbunden ist. Der Motor treibt das Kopplungselement hin- und hergehend translatorisch oder rotatorisch an. Diese Bewegung wird durch das Kopplungselement auf das Profilteil übertragen und bewirkt somit die gewünschte translatorische Bewegung des Profilteils relativ zu dem Grundkörper.
  • Der Bewegungsantrieb kann eine Bewegungssensoreinheit aufweisen. Die Bewegungssensoreinheit detektiert eine sich aus dem Rollvorgang automatisch ergebende Relativbewegung zwischen dem Profilteil und dem Grundkörper und verstärkt diese. Sobald die Spurfehlerkraft nicht mehr vorhanden ist bzw. einen Grenzwert unterschreitet, wird der Motor ausgeschaltet. Wenn die Spurfehlerkraft ihren Richtungssinn ändert, wird die Drehrichtungssinn des Motors umgekehrt.
  • Die Erfindung betrifft nicht nur ein vollständiges Rollwerkzeug mit einem Grundkörper und einem Profilteil, sondern auch ein separates Profilteil für ein mehrstückiges Rollwerkzeug. Dieses Profilteil mit dem Profilgebungsabschnitt wird dann über seinen Verbindungsabschnitt mit einem korrespondieren Verbindungsabschnitt des Grundkörpers des Rollwerkzeugs verbunden. So ist es insbesondere möglich, dass ein verschlissenes Profilteil nicht wiederhergestellt, sondern durch ein neues Profilteil ersetzt wird. In diesem Fall liefert also der Hersteller des Rollwerkzeugs entweder überhaupt keinen Grundkörper oder nur den beim Anwender verbleibenden Grundkörper während der ersten Lieferung des Rollwerkzeugs. Im weiteren Verlauf werden dann nur noch neue Profilteile an den Anwender des Rollwerkzeugs geliefert.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine neue Rollmaschine, die bereits den Grundkörper des Rollwerkzeugs beinhaltet. In diesem Fall kann also der Grundkörper bereits vom Hersteller der Rollmaschine geliefert werden, so dass der Hersteller des Rollwerkzeugs nur das Profilteil liefert. Dieses kann dann wiederum nach dem Eintreten eines gewissen Verschleißes entweder instandgesetzt oder ersetzt werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine neue Rollmaschine mit einem Unterdruckanschluss, Magneten oder einer Feder für die Erreichung der festen Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Profilteil des neuen mehrstückigen Rollwerkzeugs.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
  • Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Profilteil die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Profilteil, zwei Profilteile oder mehr Profilteile vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
  • Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer neuen Rollmaschine mit zwei Rollwerkzeugen zu Beginn der formgebenden Bearbeitung eines zu rollenden Werkstücks.
    Fig. 2
    zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Unterdruckkanälen.
    Fig. 3
    zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht eines Paars einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit in die Rollmaschine integrierten Grundkörpern mit Unterdruckkanälen.
    Fig. 4
    zeigt eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollmaschine mit einem Unterdruckanschluss.
    Fig. 5
    zeigt eine schematische Ansicht eines Paars einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Magnethaltern.
    Fig. 6
    zeigt eine schematische Ansicht eines Paars einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des neuen Rollwerkzeugs mit Magnethaltern und Federn.
    Fig. 7
    zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollmaschine mit zwei Rollwerkzeugen mit einer Nut-Feder-Verbindung zu Beginn der formgebenden Bearbeitung eines zu rollenden Werkstücks.
    Fig. 8
    zeigt eine schematische Ansicht eines Paars von Rollwerkzeugen mit einem relativ zu seinem zugehörigen Grundkörper beweglich gelagerten Profilteil mit einem ersten Spurfehler.
    Fig. 9
    zeigt eine schematische Ansicht des Paars von Rollwerkzeugen gemäß Fig. 8 mit einem zweiten Spurfehler.
    Fig. 10
    zeigt eine schematische Ansicht eines Paars von Rollwerkzeugen gemäß Fig. 8 in der ausgerichteten Stellung ohne Spurfehler.
    Fig. 11
    zeigt eine Schnittansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge.
    Fig. 12
    zeigt eines der Rollwerkzeuge aus Fig. 11.
    Fig. 13
    zeigt eine Seitenansicht des Rollwerkzeugs gemäß Fig. 10.
    Fig. 14
    zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge mit einem Bewegungsantrieb.
    Fig. 15
    zeigt eine schematische Seitenansicht eines der Rollwerkzeuge gemäß Fig. 14.
    Fig. 16
    zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse.
    FIGURENBESCHREIBUNG
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer nur in Teilen dargestellten ersten beispielhaften Ausführungsform einer neuen Rollmaschine 1 zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks 2. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei dem Werkstück 2 um eine Schraube 3. Es könnte sich aber auch um ein anderes durch Rollen zu bearbeitendes Werkstück 2 handeln.
  • Die Rollmaschine 1 weist zwei Aufnahmen 4 auf, die jeweils für die Befestigung eines Rollwerkzeugs 5 eines Paars von Rollwerkzeugen 5 dient. Im vorliegenden Beispiel sind die Rollwerkzeuge 5 als quader- bzw. plattenförmige Walzbacken ausgebildet. Sie könnten aber auch eine etwas andere Geometrie besitzen.
  • Abgesehen von der Ausbildung der Rollwerkzeuge 5 entsprechen die weiteren Details dieser Ausführungsform der Rollmaschine 1 dem Stand der Technik, so dass auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.
  • Das jeweilige Rollwerkzeug 5 weist einen Grundkörper 6 zur Befestigung des Rollwerkzeugs 5 an der Aufnahme 4 der Rollmaschine 1 auf. Das Rollwerkzeug 5 weist weiterhin ein Profilteil 7 zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks 2 auf. Der Grundkörper 6 und das Profilteil 7 wurden als separate Elemente hergestellt - d. h. sie sind mehrstückig ausgebildet - und wurden anschließend zur Bildung des Rollwerkzeugs 5 miteinander verbunden. In dieser Weise sind der Grundkörper 6 und das Profilteil 7 miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet.
  • Das Profilteil 7 ist in radialer Richtung 8 des zu rollenden Werkstücks 2 gesehen auf dem Grundkörper 6 angeordnet.
  • Das Profilteil 7 weist einen Profilgebungsabschnitt 9 zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks 2 auf. Der Profilgebungsabschnitt 9 weist eine profilierte Außengeometrie mit hervorstehenden Bereichen und vertieften Bereichen auf, die mit der gewünschten zu rollenden Außengeometrie des Werkstücks 2 korrespondieren. Im vorliegend dargestellten Beispiel dient der Profilgebungsabschnitt 9 zum Rollen des Gewindes 10 der Schraube 3. Er könnte aber auch eine andere Geometrie besitzen und zum Rollen einer anderen Außenkontur dienen.
  • Das Profilteil 7 weist weiterhin einen Verbindungsabschnitt 11 zum Verbinden mit dem Grundkörper 6 auf. Der Verbindungsabschnitt 11 ist gegenüberliegend zum Profilgebungsabschnitt 9 angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen beabstandet und parallel dazu. Der Grundkörper 6 weist einen korrespondierenden Verbindungsabschnitt 12 zum Verbinden mit dem Verbindungsabschnitt 11 des Profilteils 7 auf. Der Grundkörper 6 weist gegenüberliegend zum Verbindungsabschnitt 12 einen Befestigungsabschnitt 20 für die Befestigung in der Rollmaschine 1 auf.
  • Im dargestellten Beispiel sind die beiden Verbindungsabschnitte 11, 12 und damit das Profilteil 7 und der Grundkörper 6 durch eine nicht dargestellte Verbindungstechnik miteinander verbunden. Dabei handelt es sich um Unterdruck, Magnetismus, Formschluss und/oder Federkraft, wie unterhalb weiter erläutert wird.
  • Im dargestellten Beispiel weist das Profilteil 7 eine geringere Dicke als der Grundkörper 6 auf. Sie ist weniger als halb so groß wie die Dicke des Grundkörpers 6.
  • Wie in Fig. 1 anhand des Pfeils 13 symbolisch dargestellt ist, ist in diesem Fall das obere Rollwerkzeug 5 ortsfest und das untere Rollwerkzeug 5 in Richtung des Pfeils 13 beweglich angeordnet und angetrieben. Der Pfeil 13 entspricht dabei der Walzrichtung 23 (genauer gesagt dem Walzrichtungssinn). Bei der Bewegung des unteren Rollwerkzeugs 5 in Richtung des Pfeils 13 wird der Rohling des Werkstücks 2 zwischen den Profilgebungsabschnitten 9 aufgenommen und entsprechend umgeformt. Diese Art der Umformung ist für sich genommen im Stand der Technik bekannt und wird daher hierin im Folgenden nicht weiter beschrieben.
  • Fig. 2 zeigt eine erste konkrete Verbindungsart zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7. In diesem Fall wird die Verbindung durch Anlegen eines Unterdrucks realisiert. Hierfür weist der Grundkörper 6 einen oder mehrere Unterdruckkanäle 17 auf. Die Unterdruckkanäle 17 sind druckmäßig mit dem Verbindungsabschnitt 11 des Profilteils 7 verbunden, so dass sie die gewünschte Unterdruckwirkung und die daraus resultierende Verbindungswirkung auf das Profilteil 7 ausüben.
  • Die Außengeometrie des Profilgebungsabschnitts 9 ist in Fig. 2 gut erkennbar. Weiterhin ist erkennbar, dass die Verbindungsabschnitte 11, 12 jeweils als ebene Flächen ausgebildet sind.
  • In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Rollmaschine 1 dargestellt, bei der der Grundkörper 6 Teil der Rollmaschine 1 ist. In diesem Fall ist die Verbindung zwischen den Verbindungsabschnitten 11, 12 wieder über Unterdruck realisiert, der über die Unterdruckkanäle 17 ansteht.
  • In Fig. 4 sind weitere Details der Ausführungsform der Rollmaschine 1 mit einem Unterdruckanschluss 21 zur Realisierung der Unterdruckverbindung dargestellt. Die Rollmaschine 1 weist eine Unterdruckquelle 18 auf, die über eine Unterdruckleitung 19 an dem Unterdruckanschluss 21 angeschlossen ist. Der Unterdruckanschluss 21 ist mit dem Unterdruckkanal 17 verbunden. Über die Unterdruckquelle 18, die Unterdruckleitung 19, den Unterdruckanschluss 21 und den Unterdruckkanal 17 wird Unterdruck so erzeugt, dass die gewünschte Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 des Rollwerkzeugs 5 erreicht wird.
  • In Fig. 5 ist eine Ansicht der Rollmaschine 1 gemäß Fig. 1 von rechts dargestellt, so dass das als Schraube 3 ausgebildete Werkstück 2 und die Profilgebungsabschnitte 9 besser erkennbar sind. Es ist dabei aber im Vergleich zu Fig. 1 eine Verbindungstechnik dargestellt. Weiterhin ist eine im Rollvorgang zeitlich später liegende Position gezeigt, um die Ausbildung des Gewindes 10 der Schraube 3 zeigen zu können. Das Gewinde 10 wurde vereinfacht dargestellt, indem die für ein Gewinde typische Steigung zeichnerisch nicht berücksichtigt wurde. Es versteht sich aber, dass es sich um ein übliches Gewinde mit einer Steigung handelt. Bezüglich der übereinstimmenden Aspekte der Darstellung von Fig. 2 sowie den folgenden Figuren wird zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf die oberhalb angegebene Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
  • Im vorliegenden Beispiel weist jedes der Rollwerkzeuge 5 ein als Magnethalter 24 ausgebildetes Verbindungsmittel auf. Der Magnethalter 24 weist eine Mehrzahl von Magneten 25 auf, die in entsprechenden Ausnehmungen in dem Grundkörper 6 angeordnet sind. Durch die Magnete 25 wird die gewünschte schwimmende Lagerung zwischen dem Grundkörper 6 und dem zugehörigen Profilteil 7 erreicht. Der Grundkörper 6 kann dabei entweder als Teil der Rollmaschine 1 im Sinne einer Integration in diese oder als Zusatzteil zu der Rollmaschine 1 ausgebildet sein.
  • In Fig. 6 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Rollwerkzeugs 5 der Rollmaschine 1 gezeigt. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 wieder durch die Magnethalter 24 realisiert. Diese werden aber durch hier als Tellerfedern 32ausgebildete Federn 31 ergänzt. Diese sind am Grundkörper 6, insbesondere durch Schraubverbindungen, befestigt. Es könnte sich aber auch um andere geeignete Federn 31 handeln. Dadurch wird das gewünschte Spiel realisiert, so dass sich das Profilteil 7 in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung 23 relativ zu dem Grundkörper 6 bewegen kann.
  • In Fig. 7 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Rollwerkzeugs 5 der Rollmaschine 1 gezeigt. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Profilteil 7 durch zwei formschlüssige Verbindungselemente 29 realisiert. Es handelt sich hier um eine Nut-Feder-Verbindung 30 mit einem (übertrieben groß dargestellten) Spiel 33 zwischen der Nut und der Feder. Dadurch entsteht eine Spielpassung, so dass sich das Profilteil 7 in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung 23 entlang der Bewegungsachse Z relativ zu dem Grundkörper 6 bewegen kann. Das Profilteil 7 ist dabei mittels der Federn 31 an dem Grundkörper 6 gehalten.
  • In den Fig. 8 , 9 und 10 sind in schematischen Ansichten verschiedene Relativpositionen zwischen den Rollwerkzeugen 5 eines Paars von Rollwerkzeugen 5 gezeigt, um die durch die schwimmende Lagerung erreichte Selbstjustierung genauer zu erläutern. Im dargestellten Beispiel ist nur das rechts dargestellte Profilteil 7 schwimmend gelagert und führt somit die Ausrichtung durch. Es ist aber ebenfalls möglich, dass beide Profilteile 7 schwimmend gelagert sind und die Ausrichtung gemeinsam durchführen. In den Figuren sind die beim Walzvorgang entstehenden Kraftkomponenten durch Pfeile dargestellt. Bei korrekt zueinander ausgerichteten Profilteilen 7 tritt lediglich die horizontale Kraft 26 auf.
  • In Fig. 8 ist erkennbar, dass eine Abweichung zwischen dem Gewinde 10 und dem Profilgebungsabschnitt 9 (siehe gestrichelte Linie) des rechts dargestellten Profilteils 7 vorliegt. Diese Abweichung betrifft die Bewegungsachse Z. Es liegt neben der horizontalen Kraft 26 die nach oben gerichtete Spurfehlerkraft 27 vor, so dass sich die schräg nach oben gerichtete resultierende Kraft 28 ergibt. Wenn der Rollvorgang mit dieser Relativausrichtung fortgesetzt würde, würde das Gewinde 10 der Schraube 3 nicht korrekt ausgebildet werden.
  • In Fig. 9 ist die andere Art eines Spurfehlers dargestellt. In diesem Fall ist die Spurfehlerkraft 27 nach unten gerichtet. Aufgrund der horizontalen Kraft 26 und dieser Spurfehlerkraft 27 ergibt sich somit die schräg nach unten gerichtete resultierende Kraft 28. Auch bei dieser Ausrichtung kommt es zu keiner korrekten Ausbildung des Gewindes 10.
  • In Fig. 10 ist nun aber die Position der Profilteile 7 des Paars von Rollwerkzeugen 5 dargestellt, die sich aufgrund der schwimmenden Lagerung des rechts dargestellten Profilteils 7 automatisch ergibt. Im Verlauf des Rollverfahrens richten sich die Profilteile 7 des Paars von Rollwerkzeugen 5 automatisch zueinander aus. Dies ist aufgrund des durch die schwimmende Lagerung bereitgestellten translatorischen Freiheitsgrads in der in den Fig. 9 dargestellten Ebene entlang der Bewegungsachse Z möglich. Diese Bewegungsachse Z verläuft senkrecht zur Walzrichtung 23. Somit liegt kein Spurfehler mehr vor, so dass die horizontale Kraft 26 gleichzeitig der resultierenden Kraft 28 entspricht und das Gewinde 10 korrekt ausgebildet wird.
  • In Fig. 11 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Paars von Rollwerkzeugen 5 dargestellt. In diesem Fall sind die Rollwerkzeuge 5 nicht als quader- bzw. plattenförmige Walzbacken, sondern als zylindrische Rollen ausgebildet. Mit diesen Rollen wird hier wiederum beispielhaft das Gewinde 10 der Schraube 3 hergestellt. Zur Darstellung des Gewindes 10 wird auf die oberhalb angegebenen Ausführungen zu Fig. 2 Bezug genommen. In diesem Beispiel handelt es sich bei den Verbindungsabschnitten 11, 12 um zylindrische Flächen, die in einer geeigneten Weise miteinander verbunden sind. Die bewegliche Verbindung ist in dieser Zeichnung nicht weiter dargestellt. Es wird aber diesbezüglich sinngemäß auf die oberhalb angegebenen Ausführungen verwiesen.
  • Die Fig. 12 und 13 zeigen eines der Rollwerkzeuge 5 aus Fig. 8 in zwei unterschiedlichen Ansichten. Hier ist insbesondere die zylindrische Ausbildung der Verbindungsabschnitte 11 und 12 erkennbar.
  • Fig. 14 . zeigt eine schematische Draufsicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge 5. In diesem Fall weisen diese einen Bewegungsantrieb 34 auf. Der Bewegungsantrieb 34 weist einen Motor 35, eine Motorsteuerung 36, eine Bewegungssensoreinheit 37 und ein Kopplungselement 38 auf. Der Bewegungsantrieb 34 dient dazu, die Relativbewegung zwischen dem Profilteil 7 und dem Grundkörper 6 motorisch zu unterstützen. Das Kopplungselement 38 ist wirkend mit dem Profilteil 7 verbunden. Der Motor 35 treibt das Kopplungselement 38 hin- und hergehend translatorisch oder rotatorisch an. Diese Bewegung wird durch das Kopplungselement 38 auf das Profilteil 7 übertragen und bewirkt somit die gewünschte translatorische Bewegung des Profilteils 7 relativ zu dem Grundkörper 6.
  • Der Bewegungsantrieb 34 weist eine Bewegungssensoreinheit 37 aufweisen. Die Bewegungssensoreinheit 37 detektiert eine sich aus dem Rollvorgang automatisch ergebende Relativbewegung zwischen dem Profilteil 7 und dem Grundkörper 6 und verstärkt diese. Sobald die Spurfehlerkraft nicht mehr vorhanden ist bzw. einen Grenzwert unterschreitet, wird der Motor 35 ausgeschaltet. Wenn die Spurfehlerkraft ihren Richtungssinn ändert, wird die Drehrichtungssinn des Motors 35 umgekehrt.
  • Fig. 15 zeigt schematisch die Verbindung zwischen dem Kopplungselement 38 und dem Profilteil 7 des Rollwerkzeugs 5 gemäß Fig. 14.
  • Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform der neuen Rollwerkzeuge 5 zur Erläuterung der geometrischen Verhältnisse. Dabei ist das linke Rollwerkzeug 5 beweglich und das rechte Rollwerkzeug 5 feststehend. Es ist gut erkennbar, wie die Bewegungsachse Z relativ zu dem Rollwerkzeug 5 und dem als Schraube 3 ausgebildeten Werkstück 2 verläuft.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Rollmaschine
    2
    Werkstück
    3
    Schraube
    4
    Aufnahme
    5
    Rollwerkzeug
    6
    Grundkörper
    7
    Profilteil
    8
    radiale Richtung
    9
    Profilgebungsabschnitt
    10
    Gewinde
    11
    Verbindungsabschnitt
    12
    Verbindungsabschnitt
    13
    Pfeil
    17
    Unterdruckkanal
    18
    Unterdruckquelle
    19
    Unterdruckleitung
    20
    Befestigungsabschnitt
    21
    Unterdruckanschluss
    22
    Verbindungsmittel
    23
    Walzrichtung
    24
    Magnethalter
    25
    Magnet
    26
    horizontale Kraft
    27
    Spurfehlerkraft
    28
    resultierende Kraft
    29
    formschlüssiges Verbindungselement
    30
    Nut-Feder-Verbindung
    31
    Feder
    32
    Tellerfeder
    33
    Spiel
    34
    Bewegungsantrieb
    35
    Motor
    36
    Motorsteuerung
    37
    Bewegungssensoreinheit
    38
    Kopplungselement

Claims (15)

  1. Profilteil (7) für ein Rollwerkzeug (5), mit
    einem Profilgebungsabschnitt (9) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), und
    einem Verbindungsabschnitt (11) zum Verbinden mit einem separaten Grundkörper (6) des Rollwerkzeugs (5), dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke des Profilteils (7), d. h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils (7), zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, beträgt.
  2. Profilteil (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) als Gewinderollteil mit einer Steigung ausgebildet ist, und/oder wobei das Profilteil (7) eine Länge (L) und eine Breite (B) besitzt, wobei eine Walzrichtung (23) parallel zur Länge (L) des Profilteils (7) und eine Bewegungsachse (Z) parallel zur Breite des Profilteils (7) verläuft.
  3. Profilteil (7) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) Merkmale mindestens eines der nachhergehenden Ansprüche aufweist.
  4. Rollwerkzeug (5), mit
    einem Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in einer Rollmaschine (1), und
    einem Profilteil (7) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), wobei der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) unter ausschließlicher Überwindung der Haftreibung zwischen ihnen relativ zueinander beweglich gelagert sind.
  5. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) mindestens 0,1 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,2 mm, insbesondere etwa 0,1 mm, beträgt.
  6. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) als Gewinderollteil mit einer Steigung ausgebildet ist und das Ausmaß der Beweglichkeit entlang nur einer Achse in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) mindestens 5 %, insbesondere mindestens 8 %, insbesondere mindestens 10 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, insbesondere etwa 10 %, der Steigung beträgt.
  7. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in der Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) entlang nur einer Achse, nämlich einer Bewegungsachse (Z), relativ zueinander beweglich gelagert sind, wobei insbesondere das Profilteil (7) eine Länge (L) und eine Breite (B) besitzt, wobei die Walzrichtung (23) parallel zur Länge (L) des Profilteils (7) und die Bewegungsachse (Z) parallel zur Breite des Profilteils (7) verläuft.
  8. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (Z) der Längsachse eines in dem Rollwerkzeug (5) aufgenommenen zu rollenden Werkstücks (2) entspricht.
  9. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) so beweglich miteinander verbunden sind, dass sie nach einer Relativbewegung nicht durch ein Rückstellmittel, z. B. eine Feder, in eine Ausgangsstellung zurück beaufschlagt sind.
  10. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in der Betriebsstellung des Rollwerkzeugs (5) in der Rollmaschine (1) durch Unterdruck, Magnetismus und/oder Federkraft miteinander verbindbar ausgebildet sind.
  11. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) eine geringere Dicke als der Grundkörper (6) und/oder von 10 mm oder weniger besitzt.
  12. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke des Profilteils (7), d. h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils (7), zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, beträgt.
  13. Rollwerkzeug (5) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Profilteil (7) in radialer Richtung (8) des zu rollenden Werkstücks (2) gesehen auf dem Grundkörper (6) angeordnet ist, und/oder
    das Profilteil (7) einen Profilgebungsabschnitt (9) zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks (2) und einen Verbindungsabschnitt (11) zum Verbinden mit dem Grundkörper (6) aufweist, und/oder
    der Grundkörper (6) keinen Profilgebungsabschnitt zum formgebenden Bearbeiten des zu rollenden Werkstücks (2), aber einen Befestigungsabschnitt (20) für die Befestigung in einer Rollmaschine (1) und einen Verbindungsabschnitt (12) zum Verbinden mit dem Profilteil (7) aufweist, und/oder das Rollwerkzeug (5) als Walzbacke ausgebildet ist.
  14. Rollmaschine (1) mit einem Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 13 und/oder einem Profilteil (7) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3.
  15. Rollmaschine (1), mit
    einem Rollwerkzeug (5) mit einem Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in der Rollmaschine (1) und einem Profilteil (7) zum formgebenden Bearbeiten eines zu rollenden Werkstücks (2), wobei der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) mehrstückig und miteinander verbindbar und zerstörungsfrei voneinander trennbar ausgebildet sind, gekennzeichnet durch einen Unterdruckanschluss (21), der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Profilteil (7) mit dem Grundkörper (6) mittels Unterdruck verbindbar und zerstörungsfrei von diesem trennbar ist und der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) relativ zueinander beweglich gelagert sind, oder eine Mehrzahl von Magneten (25), die so in Ausnehmungen in dem Grundkörper (6) angeordnet sind, dass das Profilteil (7) mit dem Grundkörper (6) mittels Magnetismus verbindbar und zerstörungsfrei von diesem trennbar ist und der Grundkörper (6) und das Profilteil (7) in ihrer miteinander verbundenen Stellung in einer Ebene senkrecht zur Walzrichtung (23) relativ zueinander beweglich gelagert sind.
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