EP4172509A1 - Verfahren zur herstellung von rollen, insbesondere für mikrorolltische und rollen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von rollen, insbesondere für mikrorolltische und rollen

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EP4172509A1
EP4172509A1 EP21752624.3A EP21752624A EP4172509A1 EP 4172509 A1 EP4172509 A1 EP 4172509A1 EP 21752624 A EP21752624 A EP 21752624A EP 4172509 A1 EP4172509 A1 EP 4172509A1
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EP
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rollers
needle
roller
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needles
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Withdrawn
Application number
EP21752624.3A
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Michael Adam
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Publication date
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    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04—Ball or roller bearings

Definitions

  • the present invention describes a method for producing rollers, for example for use in micro roller tables and a roller for a roller bearing, a micro roller table with a roller body with a diameter of less than 3 mm, with terminal roller end faces and roller facets opening into the roller end faces, and a method for producing rollers with Diameters d smaller than mm for use in micro roller tables.
  • Friction, running accuracy and smoothness are the important parameters for such micro-roller tables.
  • rollers must be almost ideally cylindrical in their longitudinal direction.
  • the surface roughness should be well below one micrometer, particularly preferably less than 0.5 ⁇ m.
  • the roller end faces of each roller which are arranged on both sides, must also run parallel to one another and if roller facets with corresponding inclined surfaces are to be arranged on each roller, these should be symmetrical.
  • the angle between the outer surface of the rollers and the end roller faces should preferably be 90 °.
  • SUBSTITUTE SHEETS (RULE 26) have defined angles.
  • the state of the art has so far not been able to deliver this roll form or has only been able to deliver with a high reject rate, which makes production tedious and expensive. Accordingly, a new manufacturing process had to be found.
  • the present invention has set itself the task of creating a method for the production of rollers with diameters smaller than 3 mm for use in micro roller tables, which achieves the simplified production of the rollers with higher precision and reduced rejects.
  • FIG. 1 shows a top view of a raw needle with a maximum diameter of 3 mm, before further treatment
  • FIG. 2 shows a profile needle after various processing steps in a top view
  • Figure 3a shows a schematic side view of a needle bearing device with two profile needles inserted therein
  • Figure 3b shows the needle bearing device with an attached tube, preferably made of a transparent or translucent material
  • Figure 3c is a schematic sectional view of the
  • FIG. 3d schematically shows the cutting process of the casting produced according to FIG. 3c with embedded profile needles, resulting in slices.
  • FIG. 3e shows a plan view of a cut disk with a plurality of untreated rolls
  • FIG. 3f shows a sectional view through a disk during a grinding or lapping process.
  • FIG. 3g shows the ejection of the rollers from a disk in a schematic side view.
  • FIG. 4 shows a schematic view of a finished roller with terminal parallel roller end faces and roller facets.
  • the aim here is to create a profile needle 2 from a raw needle 1 with a diameter d, in particular of a maximum of 10 mm, more preferably of a maximum of 3 mm, when later used in micro-roller tables, by means of various process steps.
  • a plurality of rollers 8 per profile needle 2 is produced from each profile needle 2 by further method steps. If the rollers 8 are used for use in micro-roller tables, they usually have a maximum size of 3 mm in the longitudinal and transverse directions. In the practice of micro-roller tables, the usual diameters are often smaller than 2 mm transversely to the longitudinal direction L, mostly preferably 1.5 mm, which makes handling and post-processing more difficult.
  • the material of the raw needle 1 is generally steel, stainless steel or ceramic, in various designs.
  • a profile grinding process goes from the raw needle 1 to the profile needle 2. Cylindrical grinding, grinding, polishing and / or lapping steps can optionally be carried out on the commercially available raw needle 1.
  • a plurality of grooves 21 with a grindstone of a grinding machine are distributed along the longitudinal direction L of the raw needle 1.
  • the punctures 21 form tapered areas in the profile needle 2.
  • Needle sections 20 are formed between the punctures 21.
  • 90 ° punctures 21 are made at an angle of 90 ° to the longitudinal axis L of the raw needle 1, the grindstone dipping into the material of the raw needle 1 in such a way that the needle sections 20, which are the basis for the subsequent rolls 8, coherently formed as part of the resulting profile needle 2, each limited by two recesses 21 in the longitudinal direction L.
  • roller facets are formed by a circumferential roller facet surface running at an angle to the longitudinal axis L, which is shown in detail in FIG.
  • profile needles 2 After the profile needles 2 have been profiled, they are lapped round and polished in such a way that the diameter and the surface correspond to the individual roller 8 desired later.
  • a needle bearing device 3 comprising an upper needle opening ring 30, a standpipe 31 and a lower needle opening ring 33. All profile needles 2 are inserted running parallel to one another, the respective recesses 21 coming to lie at the same height along the longitudinal axis L.
  • a plurality of needle openings 32 are cut out at least in the upper needle opening ring 30, so that the profile needles 2 are aligned upright in the needle bearing device 3.
  • 18 profile needles 2 are inserted along a circular path, although it could of course be more or less.
  • a tube 4 is slipped over the needle bearing device 3 with the profile needles 2 inserted, which has been done in FIG. 3b.
  • the needle bearing device 3 can provide an optional retaining edge on the lower needle opening ring 33 so that the tube 4 is additionally held.
  • the tube 4 seals a space around the needle bearing device
  • FIG. 3c shows the filled tube 4, with the profile needles 2 cast in in a precisely defined position being highlighted.
  • a cast body 5 with a cast-in needle bearing device 3 and profile needles 2 is achieved.
  • a transparent or translucent casting compound and a tube 4 of the same type can preferably be used so that the casting 5 is at least partially transparent and the cast-in needle bearing device 3 including profile needles 2 can be seen from the outside.
  • the later cutting process can, however, also be carried out in a controlled manner in the case of a non-transparent pipe 4 or casting compound.
  • a cutting process of the cast body 5 is followed.
  • the casting 5 was screwed onto a mandrel and cut into disks 6 on a grinding machine or cutting machine, as shown schematically in FIG. 3d.
  • the separation or “cutting into slices” can also be done differently.
  • the cutting process can take place exactly along the roller end faces through the casting 5.
  • the separation of the disks 6 is set precisely in the recesses 21 of the profile needles 2 so that facet surfaces remain on both sides of the resulting rollers 8 within the disk 6 and roller end faces 81 are produced.
  • the result is disks 6, each with a plurality of rollers 8.
  • FIG. 3f shows the flat lapping of the roller end faces 81 schematically in a lapping device 9. Due to the higher strength of the rollers 8 compared to the rest of the disk 6, the roller end faces 81 and the roller facets 80 are machined.
  • the rollers 8 with their tiny dimensions are removed from the disc 6 with an ejection tool 7.
  • the ejecting tool 7 preferably has a plurality of punch mandrels 70, which corresponds to the number of rollers 8 in the disc 6, so that all the rollers 8 are ejected into a collecting container by an impacting process.
  • rollers 8 As a rule, this is followed by optional cleaning steps for the rollers 8, polar cleaning agents, acetone, alcohol, acids or bases being usable.
  • the finished rollers 8 have a diameter d of less than 3 mm and a roller body with a diameter d, which is surrounded on both sides in the longitudinal direction L by roller facets 80 which each open into a terminal roller end face 81.
  • the roller body has a surface roughness and roundness of the lateral surface of less than or equal to 0.4 ⁇ m. Roundness means the deviation from an ideal circle as the cross-sectional area of the finished roll 8, which should not deviate by more than 0.4 ⁇ m.
  • the two roller end faces 81 should be designed as planar and parallel to one another as possible. This can only be achieved with the manufacturing process described above.
  • the two roller end faces 81 have a deviation of at most +/- 1 ° from one another. Such rollers 8 of this size with such parallel roller end faces 81 could not be achieved according to the prior art.
  • the rollers 8 should be shaped precisely in such a way that when the roller 8 is mirrored, the roller facets 80 come to lie on top of one another, the roller facets 80 are correspondingly mirror-symmetrical to one another.
  • rollers 8 form parts of roller bearings for micro roller tables with previously unattainable precision, due to their exact manufacturability with sufficiently smooth surfaces, an angularity of the lateral surfaces to the roller end faces 81 of preferably 90 ° and parallel or almost parallel to each other running roller end faces 81.
  • the raw needles 1 were ground, lapped and polished using the so-called centerless process. In this way, roundness of the needles of 0.4 m has been achieved before the profiling step, the introduction of grooves 21. If round lapping is carried out after centerless grinding, even better roundness results can be achieved.
  • the profile needles 2 are coated with release wax before they are inserted into the needle bearing device 3 so that the later release process of the rollers 8 from the disk 6 is simplified.
  • the specialist knows release wax from hobby needs.

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Abstract

Es soll ein Verfahren zur Herstellung von Rollen (8), beispielsweise zur Verwendung in Mikrorolltischen, bereitgestellt werden, welches reproduzierbar Rollen (8) mit erhöhter Präzision der Abmessungen, der Stirnflächen und der Facettenflächen erzeugt. Dies wird durch die Schritte:- Bereitstellung von Profilnadeln (2), umfassend eine Mehrzahl von Nadelabschnitten und Einstichen entlang der Längsrichtung der Profilnadel (2) und - Einstecken mehrerer Profilnadeln (2) in eine Nadellagervorrichtung parallel zu einander ausgerichtet,- Überstülpung eines Rohrs (4) über die Nadellagervorrichtung mit eingesteckten Profilnadeln (2), - Eingiessen einer Gussmasse durch eine obere Rohrstirnfläche in das Rohr (4), - Aushärten der Gussmasse des Giesskörpers (5) mit eingegossener Nadellagervorrichtung und Profilnadeln (2), - Zerschneiden des Giesskörpers (5) in Scheiben (6) auf Höhe der verschiedenen Einstiche entlang der Profilnadeln (2), wobei innerhalb der Scheiben die Rollen (8) aus Teilen der Profilnadeln (2) resultieren, - beidseitige Oberflächenbearbeitung der Scheiben (6) und damit von Rollenstirnflächen und Rollenfacetten der in den Scheiben befindlichen Rollen (8) bevor - die oberflächenveredelten Rollen (8) aus der Scheibe gelöst werden, erreicht.

Description

Verfahren zur Herstellung von Rollen, insbesondere für Mikrorolltische und Rollen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Rollen, beispielsweise zur Verwendung in Mikrorolltischen und eine Rolle für ein Rollenlager eine Mikrorolltisches mit einem Rollenkörper mit Durchmesser kleiner 3 mm, mit endständigen Rollenstirnflächen und in die Rollenstirnflächen mündende Rollenfacetten und ein Verfahren zur Herstellung von Rollen mit Durchmessern d kleiner mm zur Verwendung in Mikrorolltischen.
Stand der Technik
Lineartische zur präzisen linearen Bewegung unterschiedlicher Objekte sind seit längerem bekannt und auch in diesem technischen Gebiet ist die Miniaturisierung stark auf dem Vormarsch. Es sind entsprechend mittlerweile Miniaturlineartische oder Mikrorolltische im Handel erhältlich, die in den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten, beispielsweise in der Robotik, für lineare Bewegungen sorgen können. Ein Oberteil und ein Unterteil, in der Regel aus Stahl oder Gusseisen, werden linear relativ zueinander geführt bewegt, wobei beide Teile auf einer Vielzahl von Rollen, üblicherweise in zugehörigen Rollenkäfigen gelagert sind. Derartige Mikrorolltische werden in Herstellungsverfahren von integrierten Schaltkreisen bzw. bei der Leiterplattenbestückung, beim Spleissen von Glasfaserkabeln oder auch der Medizin eingesetzt und dienen zur hochgenauen Positionierung von Gegenständen im Mikrometerbereich.
Reibung, Laufgenauigkeit und Laufruhe sind die wichtigen Parameter für derartige Mikrorolltische. Der Einsatz kann in Vakuumkammern
ERSATZBLATTER (REGEL 26) erfolgen, oder mit zusätzlicher Schmierung des Laufmechanismus an Luft. Problematisch ist bislang die Herstellung ausreichend genauer Rollen oder auch Nadeln der Mikrorolltische, welche minimale Reibung und maximale Laufruhe der damit hergestellten Mikrorolltische gewährleistet. Dazu müssen die Rollen nahezu ideal zylindrisch in ihrer Längsrichtung sein. Die Oberflächenrauigkeit sollte deutlich unter einem Mikrometer liegen, besonders bevorzugt kleiner 0.5 pm. Auch die beidseitig angeordneten Rollenstirnflächen jeder Rolle müssen parallel zueinander verlaufen und falls Rollenfacetten mit entsprechenden schrägen Flächen an jeder Rolle anzuordnen sind, sollten diese symmetrisch ausgeführt sein. Der Winkel zwischen der Mantelfläche der Rollen und der endständigen Rollenstirnflächen sollte bevorzugt 90° betragen.
Bei den bislang bekannten Herstellungsverfahren haben die Rollenhersteller mit teilweise 80% Ausschuss zu kämpfen. Hier hat man es mit Rollendurchmessern unter 3 mm zu tun, weshalb die Nachbehandlung der Rollen extrem schwierig ist. Bislang werden Stücke aus Stahl von einer Drahtrolle gedreht, welche dann Roh-Nadeln bilden, und anschliessend werden diese Stücke gehärtet, geschliffen, geläppt und poliert. Dann werden von diesen Roh-Nadeln, mit Durchmessern kleiner 3 mm einzelne Roh-Rollen mit Längen von weniger als 3 mm abgeschnitten. Anschliessend werden diese Roh-Rollen weiterbearbeitet, wobei die Stirnflächen plan geschliffen werden und Rollenfacetten beidseitig endständig in die Ränder der Roh-Rollen eingebracht werden müssen.
Auf dieser minimalen Skala von maximal 3mm Durchmesser der fertigen Rollen, ist es bis heute schwer möglich die Facettierung und die Endveredelung der Stirnflächen an den Rollen reproduzierbar durchzuführen. Die resultierenden Stirnflächen der Rollen müssen parallel zueinander ausgerichtet sein und die Facetten in den Randbereichen sollten symmetrisch, bei allen Rollen gleich sein und
ERSATZBLATTER (REGEL 26) definierte Winkel aufweisen. Diese Rollenform konnte der Stand der Technik bislang nicht liefern bzw. nur mit einer hohen Ausschussrate, was die Produktion langwierig und teuer macht. Entsprechend musste ein neues Herstellungsverfahren gefunden werden.
Darstellung der Erfindung
Die oben beschriebenen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile, sollen durch das vorliegende Verfahren beseitigt werden und entsprechend verbesserte Rollen die Probleme lösen.
Es werden reproduzierbar herstellbare Rollen mit erhöhter Präzision der Abmessungen, der Stirnflächen und der Facettenflächen erreicht.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt ein Verfahren zur Herstellung von Rollen mit Durchmessern kleiner 3mm zur Verwendung in Mikrorolltischen zu schaffen, welches die vereinfachte Herstellung der Rollen, mit höherer Präzision und verringertem Ausschuss erreicht.
Variationen von Merkmalskombinationen bzw. geringfügige Anpassungen der Erfindung sind in der Detailbeschreibung zu finden, in den Figuren abgebildet und in die abhängigen Patentansprüche aufgenommen worden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das Herstellungsverfahren und die damit erstellten Rollen werden nachstehend detailliert im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Notwendige Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus dieser nachfolgenden
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Beschreibung, wobei eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und einige Zusatzmerkmale oder optionale Merkmale im Detail aufgeführt sind. Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Roh-Nadel mit maximal 3 mm Durchmesser, vor der Weiterbehandlung, während Figur 2 eine Profilnadel nach diversen Bearbeitungsschritten in einer Aufsicht zeigt. Figur 3a zeigt eine schematische Seitenansicht einer Nadellagervorrichtung mit zwei darin eingesteckten Profilnadeln,
Figur 3b zeigt die Nadellagervorrichtung mit aufgestecktem Rohr bevorzugt aus einem transparenten oder transluzenten Material, während
Figur 3c eine schematische Schnittansicht der
Nadellagervorrichtung mit aufgestecktem Rohr nach der Befüllung mit einem aushärtenden Gussmaterial zeigt
Figur 3d zeigt den Schneidprozess des gemäss Figur 3c erzeugten Giesskörpers mit eingelassenen Profilnadeln schematisch, wobei Scheiben resultieren.
Figur 3e zeigt eine Aufsicht auf eine geschnittene Scheibe mit einer Mehrzahl von unbehandelten Rollen, während
Figur 3f eine Schnittansicht durch eine Scheibe während eines Schleif- bzw. Läppprozesses zeigt.
Figur 3g zeigt das Ausstossen der Rollen aus einer Scheibe in einer schematischen Seitenansicht.
Figur 4 zeigt eine schematische Ansicht einer fertigen Rolle mit endständigen parallelen Rollenstirnflächen und Rollenfacetten.
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Beschreibung
Ziel ist es hier aus einer Roh-Nadel 1 mit einem Durchmesser d, bei späterer Verwendung in Mikrorolltischen insbesondere von maximal 10mm, eher bevorzugt von maximal 3mm, mittels verschiedener Verfahrensschritte eine Profilnadel 2 zu schaffen. Schlussendlich wird aus jeder Profilnadel 2 durch weitere Verfahrensschritte eine Mehrzahl von Rollen 8 pro Profilnadel 2 hergestellt. Wenn die Rollen 8 für den Einsatz in Mikrorolltischen verwendet weisen, weisen diese üblicherweise in Längsrichtung und Querrichtung maximal eine Grösse von 3mm auf. In der Praxis von Mikrorolltischen liegen die üblichen Durchmesser oft auch quer zur Längsrichtung L eher kleiner 2 mm, meist bevorzugt bei 1.5 mm, was die Handhabung und Nachbearbeitung erschwert. Mit dem hier vorgestellten Verfahren sind aber im Prinzip Rollen 8 mit beliebig grossen Durchmessern d herstellbar, bevorzugt aber kleiner 10mm, da sich dann die Einfachhit der Verfahrensschritte besonders zeigt. Das Material der Roh-Nadel 1 ist allgemein Stahl, rostfreier Stahl oder Keramik, in unterschiedlichen Ausführungen.
Von der Roh-Nadel 1 geht es über einen Profilschleifvorgang zur Profilnadel 2. Optional sind Rundschleif-, Schleif-, Polier- und/oder Läppschritte an der kommerziell erhältlichen Roh-Nadel 1 auszuführen. Dabei wird eine Mehrzahl von Einstichen 21 mit einem Schleifstein einer Schleifmaschine entlang der Längsrichtung L der Roh-Nadel 1 verteilt angeordnet. Die Einstiche 21 bilden verjüngte Bereiche in der Profilnadel 2. Zwischen den Einstichen 21 werden Nadelabschnitte 20 geformt. Bevorzugt erfolgen 90° Einstiche 21 in einem Winkel von 90° zur Längsachse L der Roh-Nadel 1, wobei der Schleifstein derart in das Material der Roh-Nadel 1 eintaucht, dass die Nadelabschnitte 20, welche Basis für die später resultierenden Rollen 8 sind, zusammenhängend als Teil der resultierenden Profilnadel 2, jeweils von zwei Einstichen 21 in Längsrichtung L begrenzt ausgebildet werden. Auch wird jeder Nadelabschnitt 20 bzw. jede Rolle 8 in Längsrichtung L beidseitig von
ERSATZBLATTER (REGEL 26) jeweils endständig angeordneten Rollenfacetten begrenzt, aufgrund der verwendeten Schleifscheibe.
Die Rollenfacetten werden von einer umlaufenden schräg zur Längsachse L verlaufenden Rollenfacettenfläche gebildet, was in Figur 4 im Detail gezeigt ist.
Nach der Profilierung der Profilnadeln 2 werden diese rundgeläppt und poliert, derart, dass der Durchmesser und die Oberfläche der später gewünschten einzelnen Rolle 8 entspricht. Der Fachmann kennt passende Verfahren zur Oberflächenbehandlung derartiger Profilnadeln 2 auf Mass.
Mehrere präparierte Profilnadeln 2 werden in eine Nadellagervorrichtung 3, umfassend einen oberen Nadelöffnungskranz 30, ein Standrohr 31 und einen unteren Nadelöffnungskranz 33, eingesteckt. Alle Profilnadeln 2 sind zueinander parallel verlaufend eingesteckt, wobei die jeweiligen Einstiche 21 auf derselben Höhe entlang der Längsachse L zu liegen kommen.
Hier sind dazu mindestens im oberen Nadelöffnungskranz 30 mehrere Nadelöffnungen 32 ausgespart, sodass die Profilnadeln 2 ausgerichtet aufrecht in der Nadellagervorrichtung 3 stehen. Hier sind 18 Profilnadeln 2 entlang einer Kreisbahn eingesteckt, wobei es natürlich mehr oder weniger sein könnten.
Um die Mehrzahl von Profilnadeln 2 später in eine Gussmasse einzugiessen, wird ein Rohr 4 über die Nadellagervorrichtung 3 mit eingesteckten Profilnadeln 2 gestülpt, was in Figur 3b geschehen ist.
Die Nadellagervorrichtung 3 kann einen optionalen Halterand am unteren Nadelöffnungskranz 33 vorsehen, damit das Rohr 4 zusätzlich Halt findet. Das Rohr 4 dichtet einen Raum um die Nadellagervorrichtung
ERSATZBLATTER (REGEL 26) 3 mit eingesteckten Profilnadeln 2 ab, wobei der obere Bereich des Rohrs 4, dem unteren Nadelöffnungskranz 33 entgegengesetzt, mindestens teilweise offen bleibt.
In einem Giessvorgang wird als Gussmasse Harz, insbesondere Kunstharz in das Rohr 4 von oben durch eine obere Rohrstirnfläche eingefüllt. Hier ist eine Nadelöffnung 32 im oberen Nadelöffnungskranz 30 frei geblieben, damit der Kunstharz den kompletten Innenraum des Rohrs 4 füllen kann. Figur 3c zeigt das gefüllte Rohr 4, wobei die in einer genau definierten Position miteingegossenen Profilnadeln 2 hervorgehoben wurden. Ein Giesskörper 5 mit eingegossener Nadellagervorrichtung 3 und Profilnadeln 2 ist erreicht. Bevorzugt kann eine transparente oder transluzente Gussmasse verwendet werden und ein ebensolches Rohr 4, damit der Giesskörper 5 mindestens teilweise durchsichtig ist und die eingegossene Nadellagervorrichtung 3 samt Profilnadeln 2 von aussen erkennbar ist. Der spätere Schneidprozess kann aber auch bei nicht transparentem Rohr 4 bzw. Gussmasse kontrolliert durchgeführt werden.
Nach abwarten der Aushärtung des Kunstharzes, wird ein Schneidprozess des Giesskörpers 5 angeschlossen. In der Praxis wurde der Giesskörper 5 auf einen Spanndorn geschraubt und auf einer Schleifmaschine bzw. Trennmaschine in Scheiben 6 geschnitten, wie in Figur 3d schematisch gezeigt. Die Trennung bzw. das „in Scheiben Schneiden" kann auch anders erfolgen.
Aufgrund der Transparenz bzw. Transluzenz mit mindestens 20% Lichtdurchlässigkeit, kann der Schneidprozess exakt entlang der Rollenstirnflächen durch den Giesskörper 5 erfolgen. Die Trennung der Scheiben 6 wird genau in die Einstiche 21 der Profilnadeln 2 gesetzt, damit beidseitig der resultierenden Rollen 8 innerhalb der Scheibe 6 Facettenflächen stehen bleiben und Rollenstirnflächen 81 erzeugt werden. Es resultieren Scheiben 6 mit jeweils mehreren Rollen 8.
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Wie in Figur 3e erkennbar sind die Rollen 8 in der Scheibe 6 gehalten und die Scheibe 6 lässt sich beidseitig bearbeiten. Dazu wird die Scheibe 6 mit eingegossenen Rollen 8 in eine Schleifmaschine, Poliermaschine und/oder Läppmaschine eingelegt und entsprechend bearbeitet. Ziel ist es eine möglichst exakte Planheit der Rollenstirnflächen 81 zu erreichen und die Oberflächenrauigkeit zu verringern.
Figur 3f zeigt das Planläppen der Rollenstirnflächen 81 schematisch in einer Läppvorrichtung 9. Aufgrund der höheren Festigkeit der Rollen 8 im Vergleich zum Rest der Scheibe 6 werden die Rollenstirnflächen 81 und die Rollenfacetten 80 bearbeitet.
Nach erfolgter Oberflächenveredelung werden die Rollen 8 mit ihren winzigen Abmessungen mit einem Ausstosswerkzeug 7 aus der Scheibe 6 entfernt. Das Ausstosswerkzeug 7 weist bevorzugt eine Mehrzahl von Stempeldornen 70 auf, welche der Anzahl Rollen 8 in der Scheibe 6 entspricht, sodass durch einen Stossvorgang alle Rollen 8 in ein Auffangbehältnis ausgestossen werden.
In der Regel schliessen sich optionale Reinigungsschritte der Rollen 8 an, wobei polare Reinigungsmittel, Azeton, Alkohol, Säuren oder Basen verwendbar sind.
Die fertigen Rollen 8 weisen Durchmesser d kleiner 3mm auf und einen Rollenkörper mit Durchmesser d, welcher in Längsrichtung L beidseitig von Rollenfacetten 80 umgeben ist, welche in jeweils eine endständige Rollenstirnfläche 81 münden. Der Rollenkörper weist eine Oberflächenrauigkeit und Rundheit der Mantelfläche kleiner gleich 0.4 pm auf. Mit Rundheit ist die Abweichung von einem idealen Kreis als Querschnittsfläche der fertigen Rolle 8 gemeint, welche nicht um mehr als 0.4 pm abweichen soll. Die beiden Rollenstirnflächen 81 sollten möglichst plan und parallel zueinander verlaufend ausgeführt sein. Dies ist nur mit dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren erreichbar.
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Die beiden Rollenstirnflächen 81 weisen eine Abweichung von höchstens +/- 1° zueinander auf. Solche Rollen 8 derartiger Baugrösse mit derart parallelen Rollenstirnflächen 81 konnten gemäss Stand der Technik bislang nicht erreicht werden. Die Rollen 8 sollten derart exakt geformt sein, dass bei einer Spiegelung der Rolle 8, die Rollenfacetten 80 aufeinander zu liegen kommen, die Rollenfacetten 80 entsprechend spiegelsymmetrisch zueinander sind.
Die Rollen 8 bilden Teile von Rollenlagern für Mikrorolltische mit bislang unerreichter Präzision, aufgrund ihrer genauen Herstellbarkeit mit genügend glatten Oberflächen, einer Winkligkeit der Mantelflächen zu den Rollenstirnflächen 81 von bevorzugt 90° und parallel bzw. nahezu parallel zueinander verlaufenden Rollenstirnflächen 81.
Um von der Roh-Nadel 1 zur ausreichend rotationssymmetrischen Profilnadel 2 mit extrem glatter Oberfläche zu gelangen, kann der Fachmann mehrere Wege gehen. Hier wurden die Roh-Nadeln 1 im sogenannten Centerless-Verfahren geschliffen, geläppt und noch poliert. Damit sind Rundheiten der Nadeln vor dem Profilierungsschritt, der Einbringung von Einstichen 21, von 0.4m erreicht worden. Wird nach dem centerless-Schleifen noch rundgeläppt, sind noch bessere Resultate der Rundheit zu erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden die Profilnadeln 2 vor dem Einstecken in die Nadellagervorrichtung 3 mit Trennwachs beschichtet, damit der spätere Auslösevorgang der Rollen 8 aus der Scheibe 6 vereinfacht ist. Der Fachmann kennt Trennwachs aus dem Hobbybedarf.
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Bezugszeichenliste
1 Roh-Nadel (Stift, unbehandelt, max. 3mm Durchmesser)
2 Profilnadel (geschliffen, rundgeläppt, poliert, mit Einstichen versehen profiliert)
20 Nadelabschnitt (Mehrzahl)
21 Einstich (90° Einstich, Mehrzahl, verjüngte Bereiche)
3 Nadellagervorrichtung (Haltesäule, aufrechte, vertikale Lagerung)
30 oberer Nadelöffnungskranz
31 Standrohr
32 Nadelöffnung
33 unterer Nadelöffnungskranz mit Auflagefläche optionaler Halterand (für Rohr)
4 Rohr (rund, transparent/transluzent, bildet äussere Gussform)
Rohrstirnfläche (steht im Halterand auf unterer Auflagefläche) Gieseinlass (Öffnung oben, oberer Rohrquerschnitt)
5 Giesskörper
6 Scheibe
7 Ausstosswerkzeug/
70 Stempeldornen
8 Rolle
80 Rollenfacette
81 Rollenstirnfläche
9 Läppvorrichtung
ERSATZBLATTER (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Rollen (8), beispielsweise zur Verwendung in Mikrorolltischen, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Bereitstellung von Profilnadeln (2), umfassend eine Mehrzahl von Nadelabschnitten (20) und Einstichen (21) entlang der Längsrichtung der Profilnadel (2) und
- Einstecken mehrerer Profilnadeln (2) in eine Nadellagervorrichtung (3) parallel zu einander ausgerichtet,
- Überstülpung eines Rohrs (4) über die Nadellagervorrichtung (3) mit eingesteckten Profilnadeln (2),
- Eingiessen einer Gussmasse durch eine obere Rohrstirnfläche in das Rohr (4),
- Aushärten der Gussmasse des Giesskörpers (5) mit eingegossener Nadellagervorrichtung (3) und Profilnadeln (2),
- Zerschneiden des Giesskörpers (5) in Scheiben (6) auf Höhe der verschiedenen Einstiche (21) entlang der Profilnadeln (2), wobei innerhalb der Scheiben (6) die Rollen (8) aus Teilen der Profilnadeln (2) resultieren,
- beidseitige Oberflächenbearbeitung der Scheiben (6) und damit von Rollenstirnflächen (81) und Rollenfacetten (80) der in den Scheiben (6) befindlichen Rollen (8) bevor
- die oberflächenveredelten Rollen (8) aus der Scheibe (6) gelöst werden.
2. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach Anspruch 1, wobei die oberflächenveredelten Rollen (8) mit einem Ausstosswerkzeug (7) aus der Scheibe (6) ausgestossen werden.
ERSATZBLATTER (REGEL 26)
3. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Reinigungsschritt der Rollen (8) mit einem polaren Reinigungsmittel, Säuren und/oder Basen nach dem Verfahren gemäss Anspruch 2 durchgeführt wird.
4. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Profilnadeln (2) eine Mehrzahl von 90° Einstichen (21) aufweisen.
5. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nadellagervorrichtung (3) einen oberen Nadelöffnungskranz (30) mit einer Mehrzahl von Nadelöffnungen (32) und einen unteren Nadelöffnungskranz (33) aufweist.
6. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach Anspruch 5, wobei die Nadelöffnungen (32) im Nadelöffnungskranz (30) derart angeordnet sind, dass die Profilnadeln (2) entlang eines Kreisumfangs senkrecht zur Längsachse (L) zueinander parallel und parallel zur Längsachse (L) aufrecht zwischen unterem
Nadelöffnungskranz (33) und oberem Nadelöffnungskranz (30) stehend gelagert sind.
7. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nadellagervorrichtung (3) ein Standrohr (31) zwischen oberem Nadelöffnungskranz (30) und unterem Nadelöffnungskranz (33) aufweist.
8. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine transparente oder transluzente Gussmasse mit mindestens 20% Lichtdurchlässigkeit verwendet wird, bevorzugt ein Kunstharz, sodass die Nadellagervorrichtung (3) und die Profilnadeln (2) im ausgehärteten Giesskörper (5) von aussen optisch sichtbar sind.
ERSATZBLATTER (REGEL 26)
9. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibe (6) bei der beidseitigen Oberflächenbearbeitung in eine Schleifmaschine, Poliermaschine und/oder Läppmaschine eingelegt und entsprechend bearbeitet wird.
10. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausstosswerkzeug (7) zum Ausstossen der Rollen (8) aus der Scheibe (6) eine Mehrzahl von Stempeldornen (70) aufweist, mit welchen die Rollen (8) in einem Stossvorgang aus der Scheibe (6) ausgestossen werden.
11. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Profilnadeln (2) vor dem Einstecken in die Nadellagervorrichtung (3) mit Trennwachs beschichtet werden.
12. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein transparentes bzw. transluzentes Rohr (4) über die Nadellagervorrichtung (3) gestülpt wird.
13. Herstellungsverfahren von Rollen (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Profilnadel (2) vorgängig aus einer Roh-Nadel (1) in einem Centerless-Verfahren geschliffen, geläppt und poliert wird, um maximale Rundheit zu erreichen, bevor in einem anschliessenden Schleifverfahren eine Mehrzahl von 90° Einstichen entlang der Roh-Nadel (1) angeordnet wird.
14. Rolle (8) für ein Rollenlager eines Mikrorolltisches mit einem Rollenkörper mit Durchmesser (d) kleiner 3mm, mit
ERSATZBLATTER (REGEL 26) endständigen Rollenstirnflächen (81) und in die Rollenstirnflächen (81) mündende Rollenfacetten (80), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenrauigkeit und Rundheit des Rollenkörpers kleiner gleich 0.4 pm ist, der Winkel zwischen Mantelfläche der Rolle (8) und Rollenstirnflächen (81) genau 90° beträgt, die Rollenfacetten (80) beidseitig an den Rollenenden zueinander spiegelsymmetrisch sind und die beiden Rollenstirnflächen (81) derart zueinander ausgerichtet verlaufen, dass die Abweichung zwischen beiden Rollenstirnflächen (81) zueinander maximal 1° beträgt.
ERSATZBLATTER (REGEL 26) Zusammenfassung
Es soll ein Verfahren zur Herstellung von Rollen (8), beispielsweise zur Verwendung in Mikrorolltischen, bereitgestellt werden, welches reproduzierbar Rollen (8) mit erhöhter Präzision der Abmessungen, der Stirnflächen und der Facettenflächen erzeugt. Dies wird durch die Schritte:- Bereitstellung von Profilnadeln (2), umfassend eine Mehrzahl von Nadelabschnitten und Einstichen entlang der Längsrichtung der Profilnadel (2) und - Einstecken mehrerer Profilnadeln (2) in eine Nadellagervorrichtung parallel zu einander ausgerichtet,- Überstülpung eines Rohrs (4) über die Nadellagervorrichtung mit eingesteckten Profilnadeln (2), - Eingiessen einer Gussmasse durch eine obere Rohrstirnfläche in das Rohr (4), - Aushärten der Gussmasse des Giesskörpers (5) mit eingegossener Nadellagervorrichtung und Profilnadeln (2), - Zerschneiden des Giesskörpers (5) in Scheiben (6) auf Höhe der verschiedenen Einstiche entlang der Profilnadeln (2), wobei innerhalb der Scheiben die Rollen (8) aus Teilen der Profilnadeln (2) resultieren, - beidseitige Oberflächenbearbeitung der Scheiben (6) und damit von Rollenstirnflächen und Rollenfacetten der in den Scheiben befindlichen Rollen (8) bevor - die oberflächenveredelten Rollen (8) aus der Scheibe gelöst werden, erreicht.
Fig. 3d
ERSATZBLATTER (REGEL 26)
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