EP3738691B1 - Profilteil für ein rollwerkzeug - Google Patents

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EP3738691B1
EP3738691B1 EP20170850.0A EP20170850A EP3738691B1 EP 3738691 B1 EP3738691 B1 EP 3738691B1 EP 20170850 A EP20170850 A EP 20170850A EP 3738691 B1 EP3738691 B1 EP 3738691B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
profile part
rolling
base body
rolling tool
tool
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
EP20170850.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3738691A3 (de
EP3738691A2 (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
Priority claimed from DE202017102146.7U external-priority patent/DE202017102146U1/de
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
Active legal-status Critical Current
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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 profile part for a rolling tool.
  • 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 spirals.
  • 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 is mostly done by forming and in particular by cold extrusion. The subsequent shaping process 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 known from US patent U.S. 1,524,327 known.
  • the base body and the profile part are designed 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 form-fitting, but with play, guided in two grooves in the holder of the rolling machine for the base body. Undercuts forming the grooves.
  • the entire rolling tool is movably mounted in a plane perpendicular to the rolling direction relative to the rolling machine.
  • a rolling tool with a body for mounting 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 assigned receptacle of the rolling machine by means of two oppositely acting springs.
  • the rolling tool can be moved to a limited extent against the spring forces.
  • the rolling tool is permanently pressed back into its initial position due to the spring forces.
  • a rolling tool with a body for mounting the rolling tool in a rolling machine and a profile part for shaping a workpiece to be rolled is from German patent application DE 102 12 256 A1 known.
  • the base body and the profile part are designed in several pieces.
  • the profile part has a strongly changing thickness.
  • a further 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 known 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 functionally the base body and the profiling section are created.
  • a further 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 known 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 introduced into a block-like blank, so that functionally the base body and the profile part are created.
  • a further 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 known from the German patent DE 10 2004 014 255 B3 known.
  • the off-track force due to an unwanted offset between the pair of rolling dies is measured by a sensor.
  • the sensor signal then enters a control circuit as a controlled variable.
  • the alignment between the rolling tools one of which is fixed and one of which is movable, is changed.
  • a punching machine with a movable punching plate and a method for releasably attaching a punching counter-plate by means of vacuum are from German patent application DE 36 20 853 A1 known.
  • a profile part according to the preamble of claim 1 is for example from GB-A-1403644 known.
  • the invention is based on the object of significantly reducing the costs incurred in the course of refurbishing 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 profile part for a rolling tool with a profiling section for shaping a workpiece to be rolled.
  • the profile part has a connecting section for connecting to a separate base body of the rolling tool.
  • the maximum thickness of the profile part i.e. the thickness at the thickest point of the profile part, is between 4 mm and 10 mm.
  • the invention further relates to a rolling tool according to claim 3.
  • the invention further relates to a rolling machine according to claim 13.
  • this is brought into contact with a pair of rolling tools.
  • the rolling tools are rolling dies
  • one of the rolling dies is usually firmly clamped in the rolling machine.
  • the second roller die is attached to a movable receptacle - in particular a carriage - of the rolling machine. It usually has a greater length and is guided past the fixed roller die at a defined distance - the so-called roller gap.
  • the workpiece to be rolled is introduced into this roll gap.
  • the rolling dies each have the profiling section on their side surface facing the workpiece.
  • the movable bearing between the base body and the profile part represents a floating bearing.
  • the floating bearing is realized in particular on the stationary rolling die. However, it can also be implemented additionally or alternatively on the movable roller die. In particular, it is only present on one roller die. The same applies to other types of rolling tools, in particular rolls, rings or ring segments. Even if the floating mounting is only implemented on one rolling die or another rolling tool, the other rolling die 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 new at least two-part rolling tool with a floating bearing between the base body and the profile part optimizes the rolling process in a number of ways.
  • the optimization affects both the costs incurred 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 as part of the entire rolling process.
  • This new mobile bearing bearing with a translational degree of freedom, bearing with a desired play or also floating bearing, does not affect the plane in which the rolling direction is located.
  • the rolling forces have to 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 that in 6 , 7 and 8th is shown.
  • This bearing serves 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 reach or at least approach the ideal relative position. This is automatically achieved by allowing the relative movement, since the rolling forces are lowest in this ideal position and the profile part therefore assumes them automatically if it has the appropriate mobility.
  • the base body and the profile part are preferably movably mounted 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 being parallel to the length L of the profile part and the movement axis Z parallel to the width of the profile part.
  • the rolling direction is the sense of the rolling direction, since the rolling direction not only indicates a position in space, but is also directed. Instead, floating mounting is about mobility in two opposite directions along one axis, i. H. back and forth.
  • the movement axis Z corresponds to the longitudinal axis of a workpiece to be rolled that is held in the rolling tool 5 .
  • the workpiece is e.g. B. is a screw, so the axis of movement Z corresponds to the longitudinal axis of the screw.
  • 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, exclusively overcoming the static friction between them.
  • This means in particular that the base body and the profile part are so movably connected to one another that after a relative movement they cannot be actuated by a restoring means, e.g. B. are a spring applied back to an initial position. Instead, they are free to assume and maintain their ideal relative position to one another.
  • the first workpiece is then rolled.
  • 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 work point was too large, the first workpiece is scrap.
  • the rolling process now begins from the working point. So there is no return to a starting position. Due to the mobility that is still present along the movement axis Z (i.e. back and forth), the rolling tool can continue to adapt to the geometric conditions that change slightly 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 made easier in particular by the fact that the profile part has a low mass due to its small thickness and therefore also a low mass inertia. Furthermore, the holding forces applied can be low, so that only a small amount of force has to be applied overall to overcome the static friction.
  • the extent of 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 provided by the connecting means between the base body and the profile part can be designed to be adjustable. This holding force can be additional or alternative be designed to be deactivated in order to easily allow a replacement of a profile part that is worn or has to be replaced for other reasons.
  • rolling tools are subject to wear and tear with use. In the case of rolling tools, this wear occurs in the area of their profiled surface for shaping the workpiece. If this profiling section is worn to such an extent that proper processing of the workpieces to be rolled is no longer possible, restorative post-processing must be carried out. Since the user of the rolling tool is usually not technically able to do this, the rolling tool is sent back to the rolling tool manufacturer by post or freight forwarder. Since a rolling tool has a considerable mass, which can be between about 0.5 and 50 kg, for example, depending on its size, this sending the rolling tool back and forth results in considerable freight costs.
  • the rolling tool is divided into two parts, namely a base body and a profile part, and these parts are treated differently. Since the base body is normally not subject to any or at least no significant wear during use of the rolling tool, it can remain with the user of the rolling tool.
  • 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 fact that the base body and the profile part consist of multiple pieces means that they can be made from different materials and/or can be subjected to different machining processes. It is thus possible, for example, to produce the base body from a comparatively lower quality and therefore more cost-effective material.
  • the base body can consist of mild steel, for example.
  • the profile part is preferably made of a higher quality, harder and more wear-resistant material. It can be z. B. act to carbide or high-speed steel (HSS).
  • the base body and the profile part are manufactured separately as separate parts, they are matched to one another in such a way that they can be joined together to form the rolling tool. This merging is done in such a way that the later separation is possible without destruction.
  • the profile part can be designed as a rolled thread part with a pitch and the degree of mobility along only one axis, namely the axis of movement, in the plane perpendicular to the rolling direction is 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 produced and thus a faulty thread is rolled.
  • the base body and the profile part can be designed so that they can be connected to one another by negative pressure, magnetism or spring force.
  • the desired floating mounting is realized with these non-positive connection techniques 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 10 mm or less.
  • the thickness of the profile part is preferably chosen so that the desired number of maintenance measures is possible.
  • the initial height of a new profile part is therefore preferably selected in such a way that the thickness of the profile part is still sufficient for the proper functioning of the rolling tool after the desired number carried out by maintenance measures.
  • 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 reliability 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 introduced into this roll gap.
  • the thickness of the rolling die decreases, so the roll gap changes and has to be readjusted. So if a worn profile part is not repaired, but replaced by a new profile part, the set-up effort in terms of setting the roll gap is only incurred once.
  • the maximum thickness of the profile part can be about half the thickness of the base body. This means 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. With 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 to be understood as meaning the thickness at its thickest point.
  • the profile part often has a thickness that remains approximately the same over its length and width, so that this corresponds to the maximum thickness at the same time.
  • the profile part has a thickness that changes in cross section and/or longitudinal section (as is the case, for example, in the prior art according to DE 102 12 256 A1 is the case), so this is the area of its greatest thickness. Reducing the thickness of the profile part at its thickest point results in the desired saving in material.
  • the maximum thickness of the profile part is between 4 mm and 10 mm, in particular between 4 mm and 8 mm.
  • the profile part can be arranged on the base body. 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 can have no profiling section for shaping the workpiece to be rolled, but a fastening section for fastening in a rolling machine and a connection section for connection to the profile part.
  • the separation of base body and profile part is done in such a way that the shaping function is assigned solely to the profile part and the attachment function in terms of attachment in the rolling machine is assigned solely to the base body.
  • the profiling section has a profile depth.
  • the thickness of the profile part can be a multiple of the profile depth of the profiling section of the profile part. In particular, it is approximately twice the tread depth. As a rule, one tread depth is processed with one maintenance measure.
  • the base body and the profile part can be designed so that they can be connected to one another by vacuum.
  • a vacuum connection ensures the non-destructive separation of the two parts in a particularly simple manner. Connecting the base body and profile part does not require any special tools either. 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 to be connected to one another by magnetism or spring force. It is also possible to combine these types of connection with each other or with the vacuum connection described above.
  • the rolling tool can be designed as a rolling die.
  • Rolling dies are the cuboid, relatively flat rolling tools described above (see e.g. 7 the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 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 segment of a circular ring. At least the connecting section of the base body is then also designed in the form of a section of a circular ring.
  • the rolling tool can B. Be part of a roll/ring segment tool (see e.g. 8 the German patent application DE 10 2004 056 921 A1 the applicant). With such a roll/ring segment tool, one roll tool is designed as a round roll and the other roll tool is designed as a ring segment.
  • the scroll tool can also be part of a scroll/roll tool.
  • the profile part of the rolling tool can be divided into several segments. In particular, these segments then have different geometries, so that different geometries can be produced on a workpiece with the rolling tool.
  • the segments are divided in particular along the longitudinal axis of the workpiece.
  • a movement drive can be assigned to the rolling tool.
  • the movement drive serves to support the relative movement between the profile part and the base body by 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 in a reciprocating translational or rotational manner. This Movement is transmitted to the profile part by the coupling element and thus brings about the desired translational movement of the profile part relative to the base body.
  • the movement drive can have a movement sensor unit.
  • the movement sensor unit detects and amplifies a relative movement between the profile part and the base body that automatically results from the rolling process. As soon as the track error force is no longer available or falls below a limit value, the motor is switched off. When the tracking error force changes direction, the direction of rotation of the motor is reversed.
  • the invention relates to a separate profile part for a multi-piece rolling tool.
  • This profile part with the profiling section is then connected via its connection section to a corresponding connection section of the base body of the rolling tool.
  • the manufacturer of the rolling tool either does not supply any base body at all or only the base body that remains with the user during the first delivery of the rolling tool.
  • only new profile parts are then delivered to the user of the rolling tool.
  • Another aspect 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 then in turn either be repaired or replaced after a certain amount of wear has occurred.
  • Another aspect relates to a new rolling machine with a vacuum connection, magnet or spring for achieving the firm 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 of a new rolling machine 1, shown only in parts, for shaping a workpiece 2 to be rolled.
  • the workpiece 2 is a screw 3 act to be processed workpiece 2.
  • the rolling machine 1 has two receptacles 4, each of which is used to attach a rolling tool 5 of a pair of rolling tools 5.
  • the rolling tools 5 are designed as cuboid or plate-shaped rolling dies. However, 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 mount 4 of the rolling machine 1 .
  • the rolling tool 5 also has a profile part 7 for shaping the workpiece 2 to be rolled.
  • the base body 6 and the profile part 7 were produced as separate elements - ie they are designed in several pieces - and were then connected to form the rolling tool 5 with each other. In this way, the base body 6 and the profile part 7 can be connected to one another and can be separated from one another in a non-destructive manner.
  • the profile part 7 is arranged on the base body 6 viewed in the radial direction 8 of the workpiece 2 to be rolled.
  • the profile part 7 has a profiling section 9 for shaping the workpiece 2 to be rolled.
  • the profiling section 9 has a profiled outer geometry with protruding areas and recessed areas that correspond to the desired outer 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 be used to roll a different outer contour.
  • the profile part 7 also has a connecting section 11 for connecting to the base body 6 .
  • the connecting section 11 is arranged opposite the profiling section 9 and extends essentially at a distance from and parallel thereto.
  • the base body 6 has a corresponding connection section 12 for connection to the connection section 11 of the profile part 7 .
  • the base body 6 has a fastening section 20 for fastening in the rolling machine 1 opposite the connecting section 12 .
  • the two connecting sections 11, 12 and thus the profile part 7 and the base body 6 are connected to one another by a connecting technique that is not shown. These are negative pressure, magnetism, positive locking 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.
  • the upper rolling tool 5 is stationary and the lower rolling tool 5 is arranged and driven so as to be movable in the direction of the arrow 13.
  • the arrow 13 corresponds to the direction of rolling 23 (more precisely, the direction of rolling).
  • the blank of the workpiece 2 is received between the profiling sections 9 and shaped accordingly.
  • This type of reshaping is known per se in the prior art and is therefore not described further here below.
  • connection 2 shows a first specific type of connection between the base body 6 and the profile part 7.
  • the connection is realized by applying a negative pressure.
  • the base body 6 has one or more vacuum channels 17 for this purpose.
  • the negative pressure channels 17 are connected in terms of pressure to the connecting section 11 of the profile part 7 so that they exert the desired negative pressure effect and the resulting connecting effect on the profile part 7 .
  • the outer geometry of the profiling section 9 is 2 good to see. Furthermore, it can be seen that the connecting sections 11, 12 are each formed as flat surfaces.
  • the rolling machine 1 has a vacuum source 18 which is connected to the vacuum connection 21 via a vacuum line 19 .
  • the vacuum connection 21 is connected to the vacuum channel 17 . Vacuum is generated via the vacuum source 18, the vacuum line 19, the vacuum connection 21 and the vacuum channel 17 in such a way that the desired connection between the base body 6 and the profile part 7 of the rolling tool 5 is achieved.
  • figure 5 12 is a view of the reeling machine 1 according to 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 doing but compared to 1 a connection technique is shown. Furthermore, a later position 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 was shown in a simplified manner, in that the pitch typical of a thread was not taken into account in the drawing. It goes without saying, however, that it is a conventional thread with a pitch. Concerning the coincident aspects of the representation of 2 as well as the following figures, in order to avoid repetition, reference is made to the description given above 1 referred.
  • 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 are 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 an integration into it or as an additional part to the rolling machine 1 .
  • 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 .
  • springs 31 embodied here as disc springs 32 .
  • These are attached to the base body 6, in particular by screw connections.
  • other suitable springs 31 could also be involved. This achieves the desired play, so that the profile part 7 can move relative to the base body 6 in the plane perpendicular to the rolling direction 23 .
  • 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 game 33 (shown exaggeratedly large) between the groove and the tongue.
  • This creates a loose 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 .
  • the tracking error force 27 is directed downwards. Due to the horizontal force 26 and this track error force 27, the resultant force 28 is directed obliquely downwards. Even with this alignment, the thread 10 does not form correctly.
  • the rolling tools 5 are not designed as cuboid or plate-shaped rolling dies, but as cylindrical rollers.
  • the thread 10 of the screw 3 is produced here again by way of example.
  • the connecting portions 11, 12 are cylindrical surfaces which are connected to each other in a suitable manner.
  • the movable connection is not further shown in this drawing. In this regard, however, reference is made to the explanations given above.
  • the 12 and 13 show one of the rolling tools 5 8 in two different views.
  • the cylindrical design of the connecting sections 11 and 12 can be seen in particular here.
  • the movement drive 34 has a motor 35, a motor controller 36, a movement sensor unit 37 and a coupling element 38 on.
  • the movement drive 34 serves to motor-assist the relative movement between the profile part 7 and the base body 6 .
  • the coupling element 38 is operatively connected to the profile part 7 .
  • the motor 35 drives the coupling element 38 back and forth in translation or rotation. This movement is transmitted to the profile part 7 by the coupling element 38 and thus causes the desired translational movement of the profile part 7 relative to the base body 6.
  • the motion drive 34 has a motion sensor unit 37 .
  • the movement sensor unit 37 detects a relative movement between the profile part 7 and the base body 6 that automatically results 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. When the tracking error force changes 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 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 is easy to see how the movement axis Z runs relative to the rolling tool 5 and the workpiece 2 designed as a screw 3 .

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Profilteil für ein Rollwerkzeug.
  • 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.
  • Ein Profilteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist z.B. aus der GB-A-1403644 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 einem Profilteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft 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.
  • Die maximale Dicke des Profilteils, d.h. die Dicke an der dicksten Stelle des Profilteils, beträgt zwischen 4 mm und 10 mm.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Rollwerkzeug nach Anspruch 3.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Rollmaschine nach Anspruch 13.
  • 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 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 beträgt erfindungsgemäß zwischen 4 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm.
  • 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 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 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 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.
    • 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 NutFeder-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 (13)

  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. Rollwerkzeug (5), mit
    einem Grundkörper (6) zur Befestigung des Rollwerkzeugs (5) in einer Rollmaschine (1), und
    einem Profilteil (7) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und 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.
  4. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 3, 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.
  5. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 3 oder 4 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.
  6. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, 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.
  7. Rollwerkzeug (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (Z) der Längsachse eines in dem Rollwerkzeug (5) aufgenommenen zu rollenden Werkstücks (2) entspricht.
  8. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, 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.
  9. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, 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.
  10. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Profilteil (7) eine geringere Dicke als der Grundkörper (6) und/oder von 10 mm oder weniger besitzt.
  11. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, 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.
  12. Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, 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.
  13. Rollmaschine (1) mit einem Rollwerkzeug (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 12.
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