KR20240043134A - 공작물의 냉간 성형 프로파일링을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

종축(Z)을 포함하며 가공 영역(11)에서 예를 들면 종축(Z)을 따라 연장되며 프로파일링(P)이 포함되는 원통형 외부 표면(11a)을 포함하는 공작물(1)을 냉간 성형함에 의해, 프로파일링이 제공되는 프로파일 바디를 제조하는 방법이 기술된다. 여기서, 공작물(1)은 종축(Z)을 중심으로 한 회전 운동(R1)을 수행하며 공구(2)가 가공 영역(11)과 접촉하게 되는 다수의 연속적으로 실행되는 리쉐이핑 맞물림들에서 공구(2)에 의해 가공된다. 공구(2)는 공구축(Q)을 중심으로 회전 가능하도록 공구 홀더(5; 5a1)에 의해 홀딩된다. 그리고 공구 홀더(5)는
- 회전축(W)을 중심으로 회전 가능하도록 궤도를 선회하는 바디(8)에 장착되며, 회전축(W)을 중심으로 회전 운동(R5)을 하도록 구동되며,
- 궤도를 선회하는 운동(R8)을 하도록 궤도를 선회하는 바디(8)에 의해 구동된다.
여기서, 공작물(1)의 회전 운동(R1)은 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되며, 공구 홀더(5)의 회전 운동(R5)은 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화 된다. 그리고 공구축(Q)은 회전축(W)과 다르다.

Description

공작물의 냉간 성형 프로파일링을 위한 장치 및 방법

본 발명은, 예를 들면 회전 대칭 중실 또는 중공 부품(solid or hollow parts)에서, 특히 냉간 성형(cold forming)에 의한 프로파일링(profiling)의 제조 분야에 관한 것이다. 그것은 특허 청구항들의 전제부들에 따른 장치 및 방법에 관한 것이다.

냉간 성형 방식으로 중실 부품 또는 중공 부품을 프로파일링하는 다양한 방법(various methods for profiling solid or hollow parts in a cold-forming manner)이 최신 기술에 알려져 있다.

예를 들어, 원주(둘레)에 걸쳐 분포되어 있으며 판금 부품(sheet metal part)을 장치에 삽입할 때 프로파일 갭들(profile gaps)이 생성될 수 있는 판금 부품에 맞물리는 다수의 공구(tools)를 포함하는 장치에 의해 프로파일링 되지 않은 판금 부품을 리쉐이핑함으로써 단일 단계로 프로파일링을 갖는 중공 부품을 제공하는 것이 알려져 있다. 포트(pot)의 중앙 축으로 이어지는 이들(teeth)을 구비한 내부 치형부(inner toothing) 및/또는 외부 치형부(outer toothing)를 갖는 포트형 판금 부품을 제조하기 위한 상응하는 방법이 예를 들어 DE102014002971A1에 공지되어 있다.

이러한 방법의 단점은 예를 들어 프로파일 갭 형상의 변경은, 모든 공구들의 교체를 필요하게 만들며, 다른 직경을 갖는 판금 부품들의 기계 가공에 대한 재설정(resetting)은 새로운, 상응하게 조정된 장치의 생성을 필요하게 만들기 때문에, 매우 유연하지 않다는 사실이다.

다른 냉간 성형 방법들에서, 공작물은 예를 들어 WO 2005/075125 A1에서 공지된 바와 같이 프로파일링을 생성하기 위해 궤도를 선회하는 방식으로(in an orbiting manner) 구동되는 공구들에 의해 주기적으로 해머링 방식으로 가공된다. 이 방법은 매우 작은 노력으로 다른 제품 또는 변경된 제품 사양으로의 재설정(resetting)이 가능하기 때문에 그 적용이 매우 유연하다. 또한, 이 방법은 예를 들어 고체 재료에 큰 모듈이 있는 치형부와 같이 재료의 대규모 리쉐이핑(large reshaping)이 필요한 경우에도 매우 긴 프로파일링의 생산을 가능하게 한다. 다른 한편으로는, 방사상 바깥쪽으로 크게 돌출하는 숄더(견부) 가까이까지 프로파일링을 이르게 하는 것은 공구의 궤도를 선회하는 운동으로 인해 WO 2005/075125 A1에 공지된 방법으로는 그렇게 쉽게 가능하지 않다.

공작물의 외향으로 돌출하는 숄더 가까이까지 공작물에 프로파일링을 가능하게 하는 방법이 예를 들어 WO 2007/009267 A1에 공지된다. 여기에 설명된 방법에서는, 외측 프로파일링된 맨드릴(outer-profiled mandrel)에 안착되는 원통형 얇은 벽의 중공 부품에는, 냉간 성형 방식으로, 적어도 하나의 프로파일링 공구(profiling tool)가 반경방향으로 외부로부터 종공 부품의 종축으로 중공 부품에 해머링 방식으로 충격적으로 작용하도록 함에 의해, 중공 부품의 종축에 본질적으로 평행하게 진행하는 프로파일링(profiling)이 제공된다. 여기서, 프로파일링 공구는 종축에 수직인 방향으로 진동하는 방식으로, 따라서 반경방향으로 진행하는, 선형 왕복 운동에 의해, 중공 부품의 표면에 작용하게 된다. 그리고 프로파일링 공구는, 변하지 않는 반경방향 이송 깊이가 주어지면, 요구되는 프로파일링 길이에 도달할 때까지 중공 부품(hollow part)에 대해 축방향으로 변위되며, 중공 부품의 기계 가공은 중공 부품의 외향으로 돌출하는 숄더에서 시작될 수 있다.

특히 표면 품질(surface quality)에 대한 높은 요구를 고려할 때, WO 2007/009267 A1에 따른 방법에 이어 중공 부분의 후가공(post-machining)을 수행하는 것이 필요할 수 있는데, 왜냐하면 중공 부분은 각 맞물림마다 프로파일링 공구에 의해 짧은 축방향 섹션에서만 가공되며 이것은 약간의 비늘 모양 거칠기가 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 방사상으로 바깥쪽으로 돌출하는 숄더에 매우 가까운 위치까지 프로파일링을 생성할 수 있는 방법이 WO 2020/099536에 알려져 있다. 또한 이 방법을 사용하면 대형 재료의 리쉐이핑(reshaping)이 필요한 경우에도 프로파일링을 생성할 수 있으며, 예를 들어 대형 모듈로 치형부를 만드는 경우 특히 고체 재료로 제작할 수 있다. 그리고 또한, 이 방법을 사용하면 높은 표면 품질을 얻을 수 있으며, 일반적으로 후가공이 필요하지 않지만, 적어도 고체 재료의 경우 프로파일링에 높은 품질이 요구되는 경우 이러한 방식으로 생산된 프로파일링의 길이는 매우 제한적이다.

본 발명의 목적은 전술한 단점들을 갖지 않는 프로파일링이 제공되는 프로파일 바디(profile body)의 제조 방법 및 또한 상응하는 장치를 제공하는 것이다.

예를 들어, 다른 제품의 제조를 위해 또는 수정된 제품 사양의 실현을 위해 방법이나 장치를 간단하고 저렴하게 개조(retrofit)할 수 있어야 한다.

본 발명의 또 다른 가능한 목적은 특히 높은 표면 품질(high surface quality)을 갖는 프로파일 생성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 가능한 또 다른 목적은 예를 들면 특히 고체 재료의 대형 모듈을 갖는 치형부에 관한 것과 같은 특히 재료의 대규모 리쉐이핑(large reshaping)을 요구하는 프로파일링과 관련하여 긴 길이의 프로파일링을 생성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 가능한 목적은 특히 고체 재료 및 주어진 큰 프로파일링 길이에서 특히 정밀한 프로파일링 생성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 가능한 목적은 특히 높은 생산성으로 프로파일 생성을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 가능한 목적은 공작물 돌출부 가까이까지 예를 들어 프로파일링 될 공작물의 외향으로 돌출하는 숄더에 가까이까지 프로파일링을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 가능한 목적은 2 개의 프로파일링 경계 구조들 사이에서 그리고 이들에 가까이까지 프로파일링을 가능하게 하는 것이다.

이들 목적들의 적어도 하나는 이하에서 기술되는 장치들 및/또는 방법들에 의해 달성될 수 있다.

본 방법에서, 공구 홀더(tool holder) 및 이와 함께 공구 홀더에 의해 유지되는 공구는 적어도 두 개의 성분들을 포함하는 복잡한 운동, 특히 예를 들어 행성(유성)과 유사한 궤도를 선회하는 경로(orbiting path)를 따라 궤도를 선회하는 운동(orbiting movement), 및 그 자체의 축을 중심으로 한 회전 운동(rotation movement)을 수행하도록 구동된다. 여기에서, 이들 두 운동들은 서로 동기화된다. 궤도를 선회하는 운동은 주기적인 운동일 수 있다. 회전 운동을 생성하기 위해 적절한 구동 장치가 제공될 수 있다.

궤도를 선회하는 운동을 통해, 공구 홀더 및 공구는 가공할 공작물까지 주기적으로 안내될 수 있으며, 이것에 리쉐이핑 방식으로 작용할 수 있으며 그 다음, 추후에 다시 이것에 접근 등을 하기 위해 공작물로부터 다시 거리를 둘 수 있다. 예를 들면, 공구는 궤도 당 한 번 (또는 또한 두 번째 궤도마다 또는 세 번째 궤도마다) 공작물과 리쉐이핑 맞물림(reshaping engagement)이 될 수 있다.

공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 함께 공구 홀더의 회전축을 중심으로 하는 공구 축의 회전 운동의 제공으로 인해 (상기 제공은 이하에서 더 자세히 설명됨), 이 공구는 새로운 방식의 냉간 성형 방식으로 공작물을 반복적으로 가공할 수 있다. 공구는 공작물의 가공 영역에서 공작물을 반복적으로 가공하는 활성 영역(active region)을 포함할 수 있다. 여기서, 회전축을 중심으로 한 공구 홀더의 회전 방향은 특히 궤도를 선회하는 운동(orbiting movement)의 회전 방향과 반대일 수 있다.

언급된 WO 2005/075125 A1의 방법과 유사하지만, 방법들 사이의 중요한 차이점은 공구 축과 공구 홀더 회전 축의 차이로 인해 발생하며(WO 2005/075125 A1에서는 동일함), 이는 나중에 명확해질 것이다.

따라서 각각의 경우에 짧은 시간 동안 공작물에 공구가 맞물리는 것은 주기적으로(궤도를 선회하는 운동으로 인해) 발생할 수 있으며, 공구(보다 정확하게는: 공구의 활성 영역)이 공작물과 접촉하는 짧은 시간 내에, 경우에 따라 공구는 공구 축뿐만 아니라 공구 홀더의 회전 축을 중심으로 회전할 수도 있으므로, (언급된 짧은 시간 동안) 궤도 선회하는 운동에 반대될 수 있는 공구의 운동이 공구 홀더에 의해 제공되는 궤도를 선회하는 운동에 추가적으로 더해진다. 따라서 리쉐이핑 맞물림(reshaping engagement) 동안 공구의 활성 영역이 공작물과 접촉하는 접촉 영역의 길이는 언급된 WO 2005/075125 A1에 따른 방법의 경우보다 짧을 수 있다. 더욱이, 이는 예를 들어 언급된 WO 2020/099536에 공지된 바와 같은 비-해머링이지만 롤링 가공과 분명히 다르다.

프로파일링을 생성하기 위한 공작물의 가공은 프로파일의 축방향 연장을 따라 다수의 개별 가공 단계들로 구성되며, 상기 단계들은 서로 축 방향으로 오프셋(offset)되고 낮은 정도로만 서로 중첩된다. 따라서 높은 표면 품질과 무엇보다도 프로파일링의 높은 정밀도가 달성될 수 있다. 따라서, 특히 표면 품질에 대한 요구가 높은 경우 WO 2007/009267 A1에 따른 방법의 경우에 필요할 수 있는 후가공(post-machining)을 피할 수 있다.

그리고 언급된 동기화(synchronisation)와 함께 자체 축을 중심으로 한 공구 홀더의 회전 운동으로 인해, 공구가 공작물과 결합(맞물림)될 때, 공구 홀더가 원하는 또는 미리 정의된 방위각 정렬, 예를 들어 항상 동일한 방위각 정렬로 위치하는 것이 가능해진다. 언급된 회전 운동으로 인해, 공구 홀더의 방위각 정렬의 변화는 각각의 맞물림 동안 발생하고, 예를 들어 공구의 각각의 맞물림에 대한 방위각 정렬은 맞물림 기간에 걸쳐 동일한 방식으로 변경된다.

예를 들어, 공구 홀더의 회전 운동은 공구 홀더가 각각의 리쉐이핑 맞물림에 대해 동일한 방위각 배향을 통해 진행하도록 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화될 수 있다.

본 명세서에서 방위각(azimuth) 및 방위각으로(azimuthally)는 용어는 달리 특정되지 않는 한 공구 홀더의 회전축과 관련된다.

동기화는 언급된 회전축과 다른 공구축을 중심으로 회전 가능하도록 장착된 공구의 유용한 적용을 가능하게 한다. 특히, 회전 대칭 활성 영역을 갖는 공구가 적용될 수 있다. 따라서 공구는 예를 들어 언급된 WO 2005/075125 A1로부터 공지된 바와 같이 롤러(roller)일 수 있다.

공구 축이 회전 축을 중심으로 회전하는 동안 공구 홀더가 그 회전 축을 중심으로 본질적으로 회전하기 때문에, 맞물림(결합)이 이루어진 후 공구는 상대적으로 빠르게 공작물에서 다시 멀어질 수 있으므로 공작물 돌출부, 예를 들어 공작물 숄더와의 접촉이 방지될 수 있으므로 공구에 의한 공작물 돌출부의 리쉐이핑(reshaping)이 방지될 수 있다.

프로파일링의 원하는 축방향 연장을 달성하기 위해 공작물의 축방향 전진(axial advance)이 제공될 수 있다.

예를 들어, 회전 운동은 완전한 궤도 동안 또는 연속적인 방식으로 발생할 수 있다. 이를 통해, 공구 홀더의 회전 운동과 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 양호한 동기화 능력(good synchronising ability)이 달성될 수 있다.

예를 들어, 두 운동들의 동기화는 기계적으로 실현될 수 있다. 따라서 이 동기화를 위해 기계적 동기화 장치가 제공될 수 있다. 그러나, 언급된 운동들은 또한 예를 들어 전자적으로, 따라서 전자 동기화 장치를 통해 서로 다르게 동기화 될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 이하에서 제2 동기화 장치로도 표시되는 언급된 동기화 장치는 유성 기어(planetary gear)를 포함한다. 예를 들어, 그것은 링 기어 및 링 기어에서 작동하는 유성 휠을 포함할 수 있으며, 여기서 유성 휠은 공구 홀더의 일부를 나타낼 수 있거나 적어도 공구 홀더에 고정적으로 연결되거나 공구 홀더의 회전 운동과 함께 회전축을 중심으로 동시 회전할 수 있으며, 언급된 궤도를 선회하는 운동에 또한 참여할 수 있다. 유성 휠의 축은 회전축과 동축일 수 있다.

다른 한편으로, 유성 기어는 또한 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 위해 공구 홀더를 구동할 수 있다. 따라서, 공구 홀더의 회전축을 중심으로 한 공구 홀더의 회전 운동을 발생시키기 위한 이미 위에서 언급된 구동 장치는 유성 기어를 포함할 수 있다.

따라서 회전축을 중심으로 공구 홀더의 회전 운동을 동시에 생성하고 상기 회전 운동을 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화시키는 유성 기어가 제공될 수 있다.

언급된, 예를 들어 행성과 같은 궤도를 선회하는 운동은 궤도를 선회하는 바디(orbiting body)를 통해 공구 홀더에 전해질 수 있다. 공구 홀더는 궤도를 선회하는 바디에 장착될 수 있으며, 특히 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 궤도를 선회하는 바디(orbiting body)는 예를 들어 궤도를 선회하는 바디 축(orbiting body axis)을 중심으로 회전을 실행할 수 있고, 공구 홀더의 회전축은 궤도를 선회하는 바디 축에 대해 거리를 두며, 따라서 회전축은 본질적으로 원형 경로를 따라 궤도를 선행하는 운동을 수행한다.

언급된 유성 기어가 고려되는 경우,이러한 궤도를 선회하는 운동은 유성 기어에 의해 제공되는, 공구 홀더의 회전 운동을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 궤도를 선회하는 바디 축은 링 기어의 축과 동축으로 정렬될 수 있다. 따라서, 회전축을 중심으로 공구 홀더의 회전 운동을 발생시키기 위한 이미 언급된 구동 장치는 궤도를 선회하는 바디 및 유성 기어를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 궤도를 선회하는 바디를 구동하여 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전시키기 위한 구동 샤프트가 언급된 구동 장치에 속할 수 있다.

궤도를 선회하는 바디에 대해 추가로, 궤도를 선회하는 바디를 구동하여 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전시키기 위한 구동 샤프트가 또한 궤도를 선회하는 바디의 운동을 발생시키기 위한 구동 장치에 속할 수 있다.

또한, 공구 홀더의 반경방향 이송(radial feed) - 공작물 또는 공구를 홀딩하는 공작물 홀더의 종축에 수직인 - 이 제공될 수 있으며 따라서 기계 가공의 과정에서 공구가 공작물에 더욱 깊게 맞물림(결합)되는 것을 가능하게 된다. 요구되는 프로파일 깊이에 도달할 때까지 공구 홀더는 반경방향으로 이송될 수 있다.

예를 들어, 반경방향 이송은 궤도를 선회하는 바디 또는 적어도 종축을 향해 이동되는 궤도를 선회하는 바디의 궤도를 선회하는 바디 축에 의해 실현될 수 있으며, 따라서 이러한 맥락에서 반경방향 전진(radial advance)을 수행한다.

예를 들어, 궤도를 선회하는 바디는 프로파일링 헤드(profiling head)에 장착될 수 있으며, 특히 그 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전 가능하도록 프로파일링 헤드에 장착될 수 있고, 프로파일링 헤드는 종축을 향해 이동되도록 구동 가능하다. 따라서, 궤도를 선회하는 바디는 그 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전하는 동안 반경방향 이송을 위한 드라이브(drive)를 통해 종축을 향해 이동될 수 있다. 그리고 궤도를 선회하는 바디 축은 그에 따라 종축을 향해 이동될 수 있다.

이에 의해, 기술된 공구 홀더의 (그리고 공구의) 복잡한 운동은 추가 구성 성분, 특히 종축에 대해 반경방향으로 진행되는 기술된 운동 (반경방향 이송 이동(radial feed movement))을 포함할 수 있다. 따라서 공구 홀더의 회전축은 원의 중심점의 선형 운동과 중첩되는 원형 운동으로 인한 운동을 실행할 수 있으며, 특히 선형 운동은 원형 운동에 의해 정의되는 평면에서 발생한다.

또한, 공작물 또는 공작물 홀더의 종축을 중심으로 한 회전 운동이 제공될 수 있으며, 예를 들어 적절한 구동 장치에 의해, 예를 들어 토크 모터에 의해 생성될 수 있으며, 따라서 공작물은 공작물의 원주(둘레)에 걸쳐 분포된 상이한 위치들에서 공구에 의해 기계 가공될 수 있다. 따라서 생성될 프로파일링의 상이한 프로파일 갭들은 공구를 통해 생성될 수 있다. 이하에서 더욱 설명되는 바와 같이, 여러 공구들이 제공될 수 있으며, 따라서 단일 공구(또는 각각의 공구)가 프로파일링의 모든 프로파일 갭들의 형성에 반드시 기여하는 것은 아니다. 이것에도 불구하고, 공작물의 원주(둘레)를 따라 모든 위치에서 공작물과 맞물리는(결합되는) 공구를 생각할 수 있으며, 상기 위치에서 프로파일링의 프로파일 갭이 생성될 수 있으며, 따라서 프로파일링의 모든 프로파일 갭들의 형성에 기여한다.

언급된 회전 운동은 변화하는 회전 속도, 특히 적어도 부분적으로 주기적으로 변화하는 회전 속도를 가질 수 있다. 예를 들어 언급된 회전 운동은 간헐적인 회전(intermittent rotation)일 수 있다.

상대적으로 높은 회전 속도와 상대적으로 낮은 회전 속도의 연속적인 단계들을 갖는 공작물 또는 공작물 홀더의 회전 운동의 회전 속도를 생각할 수 있다. 특히 공구에 의한 공작물의 기계 가공은 상대적으로 낮은 회전 속도의 단계들 동안 각각 발생할 수 있다. 공구가 맞물리는 동안 공작물이 더 느리게 회전하거나 상대적으로 낮은 회전 속도 단계에서 더 오래 공작물이 느리게 회전하거나 정지 상태에 있을수록 최종적으로 생성된 프로파일링의 높은 정밀도를 더 잘 달성할 수 있다.

예를 들어, 공작물이 정지 상태에 있는 회전 운동 단계에서 공작물을 가공하는 공구를 생각할 수 있다. 예를 들어, 공작물의 간헐적 회전의 회전 정지 단계에서 공작물을 기계 가공하는 공구를 생각할 수 있다 (회전 정지에서 회전 속도는 영이다).

다른 한편으로는, 언급된 회전 운동이 일정한 회전 속도를 갖는 것을 생각하는 것도 가능한다. 이로 인해 생산성이 향상될 수 있다.

공작물 홀더의 회전 운동과 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 동기화(synchronisation)가 제공될 수 있다. 이를 통해, 공작물의 가공이 공작물 원주(둘레)를 따라 동일한 위치에서 계속 발생하는 것을 보장할 수 있다.

예를 들어, 이하에서 제1 동기화 장치(first synchronisation device)로도 지칭되는 각각의 동기화 장치는 전자 동기화 장치일 수 있다.

위에서 설명된 실시형태 예에서, 유성 기어 및 궤도를 선회하는 바디를 사용하여, 제1 동기화 장치는 예를 들어 공작물 또는 공작물 홀더의 회전을 위한 드라이브(drive)를 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전하도록 궤도를 선회하는 바디를 구동하기 위한 구동 샤프트(drive shaft)와 동기화할 수 있다.

따라서, 본 방법은, 특히, 공작물의 냉간 성형에 의해 프로파일링(profiling)이 제공되는 프로파일 바디(profile body)를 제조하는 방법일 수 있으며, 여기서 공작물은 종축을 포함할 수 있고 기계 가공 영역에서 프로파일링이 통합될 수 있는 외부 표면을 가질 수 있다. 외부 표면은 종축을 따라 연장될 수 있다. 특히, 외부 표면은 예를 들어 원추형 또는 원통형과 같이 종축에 동심일 수 있다. 그러나 외부 표면의 다른 형상들, 예를 들어 프리즘(각기둥) 가공 영역의 경우, 예를 들어 다각형 형상들도 또한 가능하다.

여기서 공작물은 종축을 중심으로 한 회전 운동을 실행한다. 그리고 공작물, 특히 언급된 외부 표면은 연속적으로 실행되는 다수의 리쉐이핑 맞물림(reshaping engagements)에서 공구에 의해 가공되며, 여기서 공구 또는 보다 정확하게는 공구의 활성 영역이 가공 영역과 접촉하게 된다. 각각의 공구 운동은 위에서 또한 더욱 설명되었다.

공구는 공구 홀더에 의해 고정되고, 공구 홀더는 공구 홀더의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 궤도를 선회하는 바디에 장착되고 회전축을 중심으로 회전 운동을 하도록 구동된다. 그리고 공구 홀더는 궤도를 선회하는 운동을 하도록 궤도를 선회하는 바디에 의해 구동되며; 특히 공구 홀더는 궤도를 선회하는 경로를 따라 운동하도록 궤도를 선회하는 바디에 의해 구동된다.

공구는 공구 축을 중심으로 회전 가능하도록 공구 홀더에 장착되며, 공구 축은 공구 홀더의 회전 축과 동일하지 않다.

특히, 공구 축은 공구 홀더의 회전 축과 거리를 둘 수 있다. 두 축은 예를 들어 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 평행하게 정렬되지 않은 축들을 포함하는 일반적인 경우에서 "거리가 떨어져 있다(distanced)"는 것은 수학적으로 직선으로 이해되는 축들이 교차하지 않는다는 것을 의미한다.

여기에 설명된 방법을 언급된 WO 2005/075125 A1의 방법과 비교하면, 궤도를 선회하는 바디의 직경이 대략 동일할 경우 리쉐이핑(reshaping)에 대략 동일한 양의 힘을 사용할 수 있으므로, 직경이 크면 고체 재료 및 대형 톱니 모듈의 경우 큰 리쉐이핑도 가능하다. 그러나 여기에 설명된 방법에서는 공구가 공작물에 가까운 스트레치 길이(공작물 홀더의 축에 평행하거나 프로파일링 방향에 평행함), 예를 들어 공구(보다 정확하게는 공구의 활성 영역)가 맞물림 동안 그를 따라 공작물과 접촉하는 스트레치 길이는 언급된 WO 2005/075125 A1의 경우보다 짧을 수 있다. 그 이유는 공구 홀더에 공구가 동축으로 장착되지 않은 상태에서 공구 홀더의 회전 운동(rotation movement)과 궤도를 선회하는 운동(orbiting movement)이 중첩되기 때문에, 공작물 근처에서의 공구 운동은 하이포사이클로이드(hypocycloid), 예를 들어 타원을 따른 운동으로 설명될 수 있으며, 이는 결국 맞물림 근처에서 대략 원형 운동으로 설명될 수 있으며, 이 원형 운동의 직경은 궤도를 선회하는 운동의 직경보다 상당히 더 작을 수 있다. 따라서, 동일한 궤도를 선회하는 운동이 주어지는 경우 WO 2005/075125 A1의 방법에 따른 경우보다 프로파일링될 공작물의 바깥쪽으로 돌출된 숄더에 더 가까이까지 프로파일링을 생성하는 것이 가능하다.

그러나, 프로파일링될 공작물의 바깥쪽으로 돌출된 숄더에 비슷하게 가까이까지의 프로파일링이 또한 언급된 WO 2005/075125 A1에 따른 방법으로 생성될 수 있다. 그러나 이것은 궤도를 선회하는 직경이 그에 맞게 작게 선택되는 경우, 예를 들어 방금 언급한 원형 운동 직경과 유사하게 작은 경우에만, 기능한다. 그러나 이로 인해 공작물의 리쉐이핑에 사용할 수 있는 힘이 상당히 작아지므로 예를 들어 고체 재료로 된 대형 톱니 모듈을 제조할 수 없다.

반면에 여기에 설명된 방법을 언급된 WO 2020/099536(섹터형 공구(sectoral tool) 사용)의 방법과 비교하면 여기서는 전체 프로파일링을 따라 일정한 좋은 품질로 준 임의의 프로파일링 길이(quasi arbitrary profiling lengths)가 생성될 수 있음을 알 수 있다. 대조적으로, WO 2020/099536에 따른 방법에서는 이는 섹터형 공구의 활성 영역의 길이에 최대로 대응하는 프로파일링 길이를 갖는 경우에만 해당된다. 이는 일반적으로 공작물 재료의 재료 거동(material behaviour), 특히 흐름 거동(flow behaviour)이 프로파일링을 따라 일정하지 않기 때문에 긴 프로파일링이 주어지는 경우 좁은 프로파일링 공차(narrow profiling tolerances)를 거의 유지할 수 없기 때문이다. 예를 들어, 공작물 단부에 있는 관형 공작물의 재료는 공작물의 중간보다 더 쉽게 변형되고 흐를 수 있다. 따라서 WO 2020/099536에 따른 섹터형 공구를 사용하여 방법을 적용하는 능력은 짧은 프로파일링으로 제한되는 경향이 있다.

특히, 공구는 공구 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다. 따라서 공구는 공작물과의 맞물림을 통해 공구 축을 중심으로 회전할 수 있다.

공구는 공구 축에 대해 회전 대칭인 활성 영역(active region)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 맞물림(engagement)의 결과는 공구 축에 대한 공구의 회전 방향과 무관할 수 있으며, 상기 방향은 맞물림 중에 존재한다.

공구는 예를 들어 롤러로 구현될 수 있다.

또한,

- 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화되는 공작물의 회전 운동(the rotation movement of the workpiece being synchronised with the orbiting movement of the tool holder); 및

- 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화되는 공구 홀더의 회전 운동(the rotation movement of the tool holder being synchronised with the orbiting movement of the tool holder)을

생각할 수 있다.

특히, 공작물의 회전 운동이 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화되어 공작물의 원주에 걸쳐 분포된 다수의 서로 다른 위치 각각에서 여러 개의 리쉐이핑 맞물림들이 발생하는 것을 생각할 수 있다. 외부 프로파일이 생성되는 경우 언급된 위치들은 프로파일링의 프로파일 갭들(profile gaps)이 생성되는 위치들일 수 있다. 이 방법에 의해 공작물의 내부 프로파일링이 생성되면, 위치들은 생성될 내부 프로파일링의 인접한 프로파일 갭들 사이에 놓이는 위치들일 수 있다.

그리고 특히, 공구 홀더의 회전 운동은 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화되어 각각의 리쉐이핑 맞물림에 대해 공구가 동일한 방위각 방향을 통과하는 것을 또한 생각할 수 있다.

공구 홀더의 회전 운동이 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화되어 각각의 리쉐이핑 맞물림 동안 공구가 통과하는 방위각 방향이 각 리쉐이핑 맞물림에 대해 동일한 경우, 예를 들어 프로파일링 경계 구조(profiling delimitation structure)에 가까이까지, 예를 들어 공작물 돌출부에 가까이까지 이어지는 프로파일링을 생성할 수 있다.

더욱이, 공작물에서 프로파일링의 전진 형성을 위해 종축에 평행하게 발생하는 궤도를 선회하는 바디(orbiting body)에 대한 공작물의 상대 운동을 생각할 수 있다. 특히, 위에서 설명한 바와 같이 궤도를 선회하는 바디는 그를 중심으로 회전하는 궤도를 선회하는 바디 축을 포함할 수 있고, 궤도를 선회하는 바디 축(orbiting body axis)에 대한 공작물의 상대 운동은 종축에 평행하게 일어난다.

예를 들어, 공작물은 종축에 평행한 운동으로 구동될 수 있다(축방향 전진).

축방향 전진을 통해 본 방법 과정에서 다양한 축방향 위치(종축에 대해)에서 발생하는 공구 맞물림에 성공할 수 있다. 예를 들어, 공작물을 고정하는 공작물 홀더는 드라이브(drive)를 통해 종축에 평행한 방향으로 구동 가능다.

본 방법은 또한 공작물을 프로파일링 하는 방법 및/또는 공작물에서 프로파일링을 생성하는 방법으로 볼 수도 있다.

공작물은 중공 부품(hollow part), 특히 회전 대칭, 예를 들어 원통형 중공 부품일 수 있다.

공작물은 중실 부품(solid part), 특히 회전 대칭, 예를 들어 원통형 중실 부품일 수 있다.

공작물은 금속 공작물일 수 있다.

기계 가공 영역은 프로파일링이 포함될 영역, 따라서 프로파일링될 영역일 수 있다. 기계 가공 영역은 공작물의 축방향으로 제한된 섹션, 예를 들어 관형 또는 막대형 공작물의 단부 피스일 수 있다.

공작물은 기계 가공 영역에 연결된 제2 영역을 포함할 수 있다. 이 제2 영역은 가공 영역에 인접하여 프로파일링 경계 구조(profiling delimitation structure), 예를 들어 종축에 대한 적어도 (방위각) 각도 영역에서 공작물 돌출부에 인접한 가공 영역에서의 외부 표면의 반경방향 연장보다 더 큰 반경방향 연장을 갖는 공작물 돌출부를 포함할 수 있다. 프로파일링 경계 구조는 예를 들어 공작물 숄더(workpiece shoulder)와 같은 프로파일링 장애물이 될 수 있다.

프로파일링 경계 구조는 프로파일링의 단부(end) 또는 경계(delimitation)를 형성할 수 있다.

가공 영역의 외부 표면은 예를 들어 회전 대칭, 예를 들어 원통형 또는 원뿔형일 수도 있다. 그러나 외부 표면은 예를 들어 다각형 방식으로 이와 다르게 설계될 수도 있다.

프로파일링은 외부 프로파일링일 수 있다. 이것은 중공 부품 또는 중실 부품에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 중공 부품의 경우, 예를 들어 공작물이 가공 영역에서 외측 프로파일링된 맨드릴(outer-profiled mandrel)에 안착되는 경우, 예를 들어 외부 프로파일링과 내부 프로파일링을 동시에 제조하는 것이 또한 가능하다. 또한, 이를 통해 동시에 외부 치형부(outer toothing)를 생성하지 않고 내부 치형부(inner toothing)를 중공 부품에 생성하는 것도 가능하다. 이를 위해, 가공 영역의 공작물이 외측 프로파일링된 맨드릴(outer-profiled mandrel)에 안착되는 것을 또한 생각할 수도 있다.

프로파일링은 원주(둘레)에 분포된, 특히 예를 들어 원주(둘레)에 걸쳐 균일하게 분포된 다수의 프로파일 갭들(가공 영역에서 공작물의 디프닝(deepening)들)을 포함할 수 있다. 그러나 프로파일 갭들은 원주(둘레)에 불균일하게 분포될 수도 있다.

공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동은 연속 운동일 수 있으며 특히 일정한 속도로 수행될 수 있다.

공구 홀더의 회전 운동은 연속적인 운동일 수 있으며 특히 일정한 회전 속도로 수행될 수 있다.

특히, 이들 두 속도들은 시간적으로 일정한 서로에 대한 비율을 가질 수 있다.

궤도를 선회하는 운동은 원형 운동일 수 있다.

공구 홀더의 운동을 설명하는 궤적(trajectory)(운동 경로(movement path))은 특히 종축에 수직인 (반경방향) 운동과 궤도를 선회하는 운동의 중첩의 결과일 수 있다.

일부 실시형태들에서, 궤도를 선회하는 바디는 궤도를 선회하는 바디 축을 중심으로 회전을 실행한다. 이를 통해 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동을 생성할 수 있다. 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동은 궤도를 선회하는 바디 축에 수직인 평면에서 발생할 수 있다.

궤도를 선회하는 바디 축(orbiting body axis)과 회전축(rotation axis)은 서로 평행하게 정렬될 수 있다.

공구 홀더의 회전 운동의 회전 방향(회전 축 주위)은 예를 들어 궤도를 선회하는 운동의 회전 방향(궤도를 선회하는 바디 축 주위)과 반대(반대 회전 방향)일 수 있다.

공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동은 종축이 평행하게 정렬되는 평면 및/또는 공구 축에 수직인 평면이 종축에 수직인 평면에 수직인 평면에서 발생할 수 있다. 특히 이것은, 특히 공작물 또는 공작물 홀더의 회전 운동이 맞물림 동안 느려지거나 간헐적인 회전 운동이 제공되는 경우, 예를 들어 직선 치형부와 같이 종축에 평행하게 이어지는 프로파일링을 생성하기 위해 제공될 수 있다.

반면에, 예를 들어 경사진 치형부(oblique toothing)가 생성되어야 하는 경우 또는 예를 들어 공작물 또는 공작물 홀더의 일정한 회전 속도가 주어지는 경우와 같이 공작물이 맞물림 중에 계속 회전하는 경우 다른 정렬이 제공될 수 있다. 예를 들어, 종축과의 피벗 각도(pivoting angle)를 둘러싸는 공구 축에 수직인 평면을 생각할 수 있으며, 상기 피벗 각도는 0과 다르다. 이 피벗 각도는 예를 들어 프로파일링의 경사각이나 맞물림 중 공작물 또는 공작물 홀더의 회전 속도에 따라 선택될 수 있다.

궤도를 선회하는 바디의 회전은 연속 운동일 수 있으며 특히 일정한 회전 속도를 가질 수 있다. 그리고 공구 홀더의 회전 운동은 연속 운동일 수 있으며 특히 일정한 회전 속도를 가질 수 있다. 그리고 이들 두 회전 속도들은 서로 시간적으로 일정한 비율을 가질 수 있다. 이들 두 회전 속도들의 동기화는 예를 들어 위에서 이미 설명된 바와 같이 유성 기어를 통해 달성될 수 있다.

유성 기어는 링 기어와 링 기어에서 작동하는 유성 휠을 포함할 수 있다. 유성 휠은 공구 홀더의 일부일 수 있다. 그리고 이것과 함께 그것은 회전 운동을 실행할 수 있다. 유성 휠의 위치는 공구 축의 위치에 대해 고정될 수 있다.

링 기어는 궤도를 선회하는 바디가 장착되는, 특히 회전 가능하게 장착되는 프로파일링 헤드에 고정될 수 있다.

프로파일링 헤드는 장치의 부품을 수용하거나 장착하기 위한 베어링 하우징일 수 있다. 예를 들면

프로파일링 헤드에,

- 궤도를 선회하는 바디가 장착될 수 있으며, 특히 회전 가능하게 장착될 수 있으며;

- 궤도를 선회하는 바디의 회전을 위한 드라이브가 장착될 수 있으며,

- 존재하는 한 링 기어가 고정될 수 있다.

또한, 프로파일링 헤드는 반경방향 이송을 위해, 드라이브에, 예를 들면 선형 드라이브에 능동적으로(actively) 연결될 수 있다.

두 개의 프로파일링 헤드가 또한 제공될 수 있으며, 각각은 적어도 하나의 공구, 예를 들어 제1 프로파일링 헤드에 제1 공구 및 제2 프로파일링 헤드에 제2 공구를 가질 수 있다. 이들은 종축에 대해 서로 대향 배치될 수 있으며, 예를 들어 종축을 포함하는 평면에 대해 거울 이미지 방식으로 배치될 수 있다. 양 공구들은 예를 들어 롤러로 구현될 수 있다.

특히 궤도를 선회하는 바디와 같은 장치 부품들 및 그 안에 제공되는 링 기어를 포함하는 두 개의 프로파일링 헤드들은 동일하게 설계되거나 동일한 사양에 따라 제조될 수 있으며, 장치 부품들의 운동은 종축을 포함하는 평면에 대해 거울 이미지 방식으로 진행한다.

언급된 두 개의 공구들의 각각의 궤도를 선회하는 운동들은 서로 다를 수 있으며, 구체적으로 특히 종축을 포함하는 평면에 대해 서로 거울 이미지 방식으로 진행할 수 있다. 여기서, 언급된 두 개의 공구들의 각각의 궤도를 선회하는 운동들은 하나의 동일한 평면에서 발생할 수 있다.

따라서 (제1 프로파일링 헤드의) 제1 공구의 궤도를 선회하는 운동은 언급된 두 공구들의 리쉐이핑 맞물림이 동시에 발생하도록 (제2 프로파일링 헤드의) 제2 공구의 궤도를 선회하는 운동과 동기화 될 수 있다.

(거울) 대칭 구조로 인해 공작물 홀더의 기계적 하중이 낮게 유지될 수 있는데, 왜냐하면 종축으로 향하는 각각의 힘들이 본질적으로 서로 상쇄되기 때문이다.

다른 이유로 및 다른 위치들에, 예를 들어 동일한 프로파일링 헤드 내에 여러 공구들이 제공될 수도 있다. 이들은 예를 들면 동일한 방식으로 설계될 수 있다. 공구는 예를 들어 롤러, 특히 동일한 방식으로 설계된 롤러일 수 있다. 여러 개의 공구 홀더가 제공되는 경우에도 동일한 방식으로 설계될 수 있다.

한편으로, 단일 공구 홀더는 예를 들어 공구 축들이 공구 홀더의 회전축에 대해 방위각으로 균일하게 분포되도록 2개 또는 2개 이상의 공구들을 홀딩할 수 있다.

예를 들어, 이들 공구들은 연속적인 궤도 동안 교대 방식으로 공작물과 리쉐이핑으로 맞물릴 수 있다.

이를 통해 개별 공구들의 수명이 늘어날 수 있다.

다른 한편으로는, 2개 또는 2개 이상의 공구 홀더들이 제공될 수 있으며, 이들은 각각 (적어도) 하나의 공구를 홀딩한다. 이들 공구 홀더들의 궤도를 선회하는 운동들은 예를 들어 동일한 궤도를 선회하는 경로를 기술할 수 있으며, 그리고 그것들은 궤도를 선회하는 경로를 따라 균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 이들 공구 홀더들은 궤도를 선회하는 바디 축에 대해 방위각으로 균일하게 분포될 수 있다.

예를 들어, 공작물과의 하나의 맞물림(engagement)은 공구 홀더 당 궤도를 선회하는 바디의 회전 궤도 당 발생할 수 있다.

이를 통해 (궤도를 선회하는 바디의 동일한 수의 궤도가 주어지면) 시간당 맞물림 횟수의 증가하므로 공작물의 더 신속한 가공이 달성될 수 있다. N 개의 리쉐이핑 맞물림이 궤도를 선회하는 바디의 회전 기간 동안 발생할 수 있으며, 여기서 N은 각각 (적어도) 하나의 공구를 갖는 공구 홀더의 수를 지정한다.

N이 각각 n 개의 공구를 갖는 공구 홀더의 수를 지정하고 두 개의 동일하게 (예를 들면 거울 이미지를 갖는) 구성된 엠보싱 헤드가 제공되는 경우, 예를 들어 2·N·n 공구들로 공작물 가공이 수행될 수 있다.

공구들 또는 적어도 그들의 활성 영역들은 예를 들어 동일한 사양에 따라 제조될 수 있다.

기술된 바와 같이 공구는 롤러일 수 있다.

활성 영역에서 공구는 단면 평면을 따른 단면에서 생성될 프로파일링의 프로파일 갭 형상의 음각(negative)에 해당하는 형상을 가질 수 있으며, 이 단면 평면은 활성 영역을 통과하며 공구 축을 포함한다. 공구 축에 수직인 평면이 종축에 수직인 평면에 수직으로 정렬되는 경우, 공구가 맞물림 중에 활성 영역을 통해 종축에 수직인 단면에서 생성될 프로파일링의 프로파일 갭 형상의 음각(negative)에 해당하는 형상을 갖는 것을 생각할 수 있다.

특히, 이것은 프로파일링이 외부 프로파일링을 포함하거나 외부 프로파일링인 경우 제공될 수 있다. 선택적으로 내부 프로파일링은 외부 프로파일링과 동시에 생성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

활성 영역은 공구 축에 대해 회전 대칭일 수 있다.

활성 영역은 공구가 공작물과 (직접) 접촉하게 되는 공구의 영역이라는 점에서 정의될 수 있다. 그러나 각 맞물림 시 공작물과 (직접) 접촉하게 되는 활성 영역의 한 섹션만을 생각할 수 있다. 공구 축을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 장착된 공구의 경우 각 맞물림 시 활성 영역의 어느 섹션이 공작물과 (직접) 접촉하게 되는지는 기본적으로 임의(무작위)이다.

설명된 대로 공구가 공구 홀더에 고정된 경우 공구 축은 관련 공구 홀더와 함께 회전할 수 있다. 그리고 공구 홀더의 일부인 유성 휠(유성 기어)이 제공되는 경우 유성 휠에 대한 공구 축의 상대 위치도 일정할 수 있다.

공구는 공구 홀더의 적어도 하나의 추가 부분에 고정될 수 있는 공구 홀더의 공구 인서트의 일부일 수 있다.

장치는 공작물을 냉간 성형(cold forming)함에 의해 프로파일링(profiling)이 제공되는 프로파일 바디(profile body)를 제조하기 위한 장치일 수 있다. 이를 위해, 장치는 다음을 포함할 수 있다:

- 공작물을 홀딩하기 위해 종축을 중심으로 회전 가능한 공작물 홀더;

- 종축을 중심으로 공작물 홀더(workpiece holder)의 회전 운동(rotation movement)을 생성하기 위한 구동 장치, 특히 회전 운동이 간헐적이거나 또는 교대로 발생하는 정지 시간과 회전 운동 시간을 갖는 구동 장치(drive device);

- 궤도를 선회하는 바디(orbiting body);

- 공구를 홀딩하기 위한 공구 홀더, 특히 공구 홀더가 공구 홀더의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 궤도를 선회하는 바디에 장착되는 공구 홀더;

- 회전축을 중심으로 공구 홀더(tool holder)의 회전 운동(rotation movement)을 생성하기 위한 구동 장치; 및

- 특히 궤도를 선회하는 경로를 따라 공구 홀더가 궤도를 선회하는 운동을 하도록 구동 가능한, 궤도를 선회하는 바디의 운동을 생성하기 위한 구동 장치.

또한, 장치는 다음을 포함할 수 있다:

- 공구 홀더의 회전 운동을 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화하기 위한 제1 동기화 장치; 및

- 공구 홀더의 회전 운동과 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동을 동기화하기 위한 제2 동기화 장치.

공구 홀더는 공구를 수용하기 위해, 공구 홀더의 회전축과 다른 공구 축을 정의하는 회전 베어링을 포함할 수 있으며; 특히 공구가 공구 축을 중심으로 회전할 수 있도록 한다. 특히, 공구는 공구 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있다.

일부 실시예에서, 장치는 공구 축을 중심으로 회전 가능하도록 회전 베어링에 장착된 공구를 포함한다.

특히, 공구가

- 공구 축에 대해 회전 대칭인 활성 영역을 가기며 및/또는

- 롤러로 구현되는 것을 생각할 수 있다.

회전축을 중심으로 공구 홀더의 회전 운동을 생성하기 위한 구동 장치는 제2 동기화 장치와 적어도 부분적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 한편으로는 이미 설명된 유성 기어가 궤도를 선회하는 바디의 운동을 공구 홀더의 회전 운동으로 변환하는 방식으로 이 구동 장치의 일부일 수 있고, 다른 한편으로는 공구 홀더의 회전 운동을 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동에 결합하는 방식으로 제1 동기화 장치의 일부일 수 있다 (또는 제1 동기화 장치에 대응할 수 있다).

궤도를 선회하는 바디의 운동을 생성하기 위한 구동 장치는 예를 들어 구동 스핀들(drive spindle)을 포함할 수 있다. 이것은 또한 예를 들어 유성 기어에 의해 부여되는 회전축을 중심으로 한 공구 홀더의 회전 운동을 생성하기 위한 구동 장치의 일부일 수 있다.

궤도를 선회하는 바디는 프로파일링 헤드에 장착될 수 있으며, 특히 회전 가능하게 장착될 수 있다. 그리고 이것은, 드라이브(drive)를 통해, 종축을 향해, 즉 반경방향 이송 운동을 위해 구동될 수 있다. 예를 들어, 드라이브는 종축에 수직으로 진행하는 프로파일링 헤드의 운동을 위한 드라이브일 수 있다.

장치는 종축에 평행하게 공작물 홀더의 운동을 생성하기 위한 구동 장치(drive device)를 포함할 수 있다. 이를 통해 공작물의 단부에서 점점 더 멀어지는 위치에서 공구 맞물림이 조금씩 발생할 수 있다. 종축에 평행하게 진행되는 프로파일의 형성이 가능해진다.

제1 동기화 장치 및 제2 동기화 장치는 하나의 동일한 동기화 장치일 수 있으며 또는 서로 완전히 또는 부분적으로 다를 수 있다.

제1 동기화 장치는 제1 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 궤도를 선회하는 주파수가 공작물의 회전 운동의 속도에 대해 고정된 (시간적으로 변화되지 않는) 비율에 있는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.

제2 동기화 장치는 제1 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 궤도를 선회하는 주파수가 공구 홀더의 회전 운동의 속도에 대해 고정된 (시간적으로 변화되지 않는) 비율에 있는 것을 보장하도록 구성될 수 있다.

장치는 공작물의 냉간 성형이 다수의 연속적으로 수행되는 리쉐이핑 맞물림들을 통해 발생할 수 있도록 구성될 수 있다. 이것은 동일한 공구의 맞물림이거나 또는 여러 공구들의 맞물림들일 수도 있다.

그리고, 공작물의 원주(둘레)에 분포된 각각의 많은 서로 다른 위치들에서 여러 리쉐이핑 맞물림들이 발생하는 방식으로, 제1 동기화 장치는 공작물 홀더의 회전 운동을 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화하도록 구성될 수 있다.

장치는 각각의 레쉐이핑 맞물림에서 공구가 가공 영역과 접촉하도록 구성될 수 있다. 특히, 장치는 공구의 활성 영역(보다 정확하게는 활성 영역의 섹션)이 각각의 리쉐이핑 맞물림에서 가공 영역과 접촉하도록 설계될 수 있다. 각각의 공구(보다 정확하게는 활성 영역 또는 활성 영역 섹션)는 해머링 방식으로 외부 표면에(가공 영역에서의) 작용할 수 있다. 공구는 각 맞물림에 대해 냉간 성형 방식으로 가공 영역에 작용할 수 있다.

그리고 제2 동기화 장치는 공구 축이 공구의 각각의 리쉐이핑 맞물림에서 (회전 축에 대한) 방위각 위치의 동일한 (작은) 영역을 통과하도록 공구 홀더의 회전 운동을 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화하도록 구성될 수 있다.

여러 공구 및 하나 또는 그 이상의 공구 홀더 (각 경우 적어도 하나의 공구를 홀딩)를 생각하는 경우, 각각의 공구 축이 각각의 공구의 각각의 리쉐이핑 맞물림에서 (회전 축에 대한) 방위각 위치의 동일한 (작은) 영역을 통과하도록 제2 동기화 장치가 적어도 하나의 공구 홀더의 회전 운동을 각각의 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동과 동기화하도록 구성되는 것을 생각할 수 있다.

예를 들어, 생성될 프로파일링이 r 개의 프로파일 갭들을 포함하고 장치가 궤도를 선회하는 운동이 하나의 동일한 궤도를 선회하는 경로를 기술하는 N 개의 공구 홀더들을 포함하는 경우, 제1 동기화 장치는 예를 들어 궤도를 선회하는 운동의 기간(주기)의 N 번째(N^th)는 공작물의 회전 운동의 기간(주기)의 r 번째(r^th)의 정수 배수와 같도록 구성될 수 있다. 이를 통해 프로파일 갭들이 생성되는 공작물의 원주(둘레)를 따라 위치들에서 정확하게 맞물림이 일어난다. 특히, 제1 동기화 장치는 예를 들어 궤도를 선회하는 운동의 기간의 N 번째(N^th)가 공작물의 회전 운동의 기간의 r 번째(r^th)와 같도록 구성될 수 있다. 이를 통해 맞물림들은 각각 인접한 프로파일 갭 위치들에서 발생한다.

본 발명은 기술된 방법의 특징에 대응하는 특징을 갖는 장치를 포함하고, 그 반대도 마찬가지로 기술된 장치의 특징에 대응하는 특징을 갖는 방법도 포함한다.

추가 실시형태들 및 이점들은 종속 특허 청구항들 및 도면들로부터 유래될 수 있다.

본 발명은 배경기술에서 기술한 단점들을 갖지 않는 프로파일링이 제공되는 프로파일 바디의 제조 방법 및 또한 상응하는 장치를 제공한다.

예를 들어, 다른 제품의 제조를 위해 또는 수정된 제품 사양의 실현을 위해 방법이나 장치를 간단하고 저렴하게 개조(retrofit)할 수 있다.

본 발명은 또한 특히 높은 표면 품질(high surface quality)을 갖는 프로파일 생성을 가능하게 한다.

본 발명은 또한 예를 들면 특히 고체 재료의 대형 모듈을 갖는 치형부에 관한 것과 같은 특히 재료의 대규모 리쉐이핑(large reshaping)을 요구하는 프로파일링과 관련하여 긴 길이의 프로파일링을 생성할 수 있다.

본 발명은 또한 특히 고체 재료 및 주어진 큰 프로파일링 길이에서 특히 정밀한 프로파일링 생성을 가능하게 한다.

본 발명의 또한 특히 높은 생산성으로 프로파일 생성을 가능하게 한다.

본 발명은 또한 공작물 돌출부 가까이까지 예를 들어 프로파일링 될 공작물의 외향으로 돌출하는 숄더에 가까이까지 프로파일링을 가능하게 한다.

본 발명은 또한 2 개의 프로파일링 경계 구조들 사이에서 그리고 이들에 가까이까지 프로파일링을 가능하게 한다.

본 발명의 내용은 이하에서 실시예들 및 첨부 도면들을 통해 보다 상세히 설명되며: 도면들은 개략적으로 도시되며:
도 1은 공작물의 냉간 성형 프로파일링을 위한 방법을 수행하기 위한 장치를 도시하며;
도 2A-2D는 방법의 연속 단계들을 도시하며;
도 3은 회전축 및 공구축을 통한 단면에서 공구를 갖는 공구 홀더를 도시하며;
도 4는 도 3에 따른, 유성 휠을 갖는 유성 기어의 상세도를 도시하며;
도 5는 상징적으로 표현된 반경방향 피드(radial feed) 및 축방향 전진을 갖는, 두 개의 프로파일링 헤드들을 구비한 장치의 상세도를 도시하며;
도 6A는 공구 홀더의 궤도를 선회하는 경로를 도시하며;
도 6B는 반경방향 이송 운동을 상징적으로 도시하며;
도 6C는 궤도를 선회하는 운동과 반경방향 이송의 중첩으로서 공구 홀더의 궤적을 도시하며;
도 7은 각각 2 개의 공구를 갖는 3 개의 공구 홀더를 각각 포함하는 2 개의 프로파일링 헤드를 갖는 장치의 상세도를 도시하며;
도 8은 외향으로 돌출하는 숄더를 갖는 프로파일 바디를 도시하며;
도 9는 종축에 수직인 단면에서 외측 프로파일링된 맨드릴 상의 공작물의 상세도를 도시하며;
도 10은 종축을 포함하는 단면에서 원뿔형 가공 영역을 갖는 공작물을 도시하며;
도 11은 종축에 수직인 단면에서 다각형 외부 표면을 갖는 공작물을 도시하며;
도 12는 축방향으로 거리를 두고, 반경방향으로 외향으로 향하는 두 개의 프로파일링 경계 구조들을 갖는 공작물 또는 프로파일 바디로, 프로파일 경계 구조들 사이에 프로파일링(profiling)이 생성된, 공작물 또는 프로파일 바디를 도시하며;
도 13은 2 개의 축방향 거리를 두고, 반경방향 내향 및 외향으로 향하는 프로파일링 경계 구조들을 갖는 공작물 또는 프로파일 바디로서, 프로파일링 경계 구조들 사이에 프로파일링이 생성된, 공작물 또는 프로파일 바디를 도시하며;
도 14는 프로파일링 경계 구조가 없는 공작물 또는 프로파일 바디를 도시하며;
도 15는 종축에 수직인 단면에서 비회전 대칭 프로파일링 경계 구조를 갖는 공작물을 도시하며;
도 16은 종축에 수직인 단면에서 방위각으로 불균일하게 분포된 프로파일 갭들을 갖는 공작물 또는 프로파일 바디를 도시하며;
도 17은 피벗된 공구 축이 있는 상황을 개략적도를 도시한다.

본 발명의 이해를 위해 어느 정도 필수적이지 않은 부분들은 표시되지 않는다. 기술된 실시예는 본 발명의 내용의 예시이거나 또는 그 설명을 위한 역할을 하며 제한하는 효과를 갖지 않는다.

도 1은 공작물(workpiece)(1)의 냉간 성형 프로파일링(cold-forming profiling)을 위한 방법을 수행하기 위한 장치(100)를 도시한다. 공작물(1)은 도 1에 상징적으로 나타내고 동시에 공작물(1)의 종축이기도 한 종축(Z)를 갖는 공작물 홀더(10)에 유지된다.

도시된 실시예에서 공작물(1)은 가공 영역(machining region)(11)을 포함하며 가공 영역(11)은 종축(Z)에 대해 회전 대칭이며, 외측 표면(11a)을 가지며, 예를 들면 원통형이며 그리고 여기서 프로파일링이 통합되며 여기에 제2 영역(12)이 연결되며, 상기 제2 영역에서 공작물(1)은 가공 영역(11)보다 더 큰 직경을 갖는다. 이에 의해, 영역(11)과 영역(12) 사이에 공작물 숄더(workpiece shoulder)(13)로서 설계된 프로파일링 경계 구조가 형성된다.

또한, 도 1에서 상징적으로 표현된 궤도를 선회하는 바디(orbiting body)(8)가 제공되며, 상기 궤도를 선회하는 바디는 운동(R8')을 실행하며, 특히 이를 통해 도시된 실시예에서 도 1에 도시되지 않은 궤도를 선회하는 바디 축(orbiting body axis)을 중심으로 회전하며 따라서 회전(R8')을 수행한다. 궤도를 선회하는 바디(8)의 운동(R8')으로 인해 궤도를 선회하는 경로(U)를 따라 궤도를 선회하는 운동(R8)을 수행하는 공구 홀더(5)가 궤도를 선회하는 바디(8)에 장착된다.

공구 홀더(tool holder)(5)는 회전축(W)을 포함하며, 그를 중심으로 회전 운동(rotation movement)(R5)을 수행한다. 이 회전 운동(R5)은 예를 들어 드라이브(회전 드라이브)에 의해 직접 생성될 수 있거나, 그러나 또는 예를 들어 기계적 방식으로, 예를 들어 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같은 유성 기어를 통해 궤도를 선회하는 바디(8)의 운동(R8')으로부터 유래될 수 있다.

공구 홀더(5)는 공작물(1)과 냉간 성형 접촉하게 되는 활성 영역(21)을 포함하는 적어도 하나의 공구(2)를 홀딩하고, 특히 이를 통해 공작물(1)과 맞물리는 동안 운동을 수행하며, 상기 운동은 이하에서 더 상세히 기술된다. 공구(2)는 공구 축(Q)을 중심으로 회전 가능하도록 공구 홀더(5)에 장착, 특히 자유롭게 회전 가능하게 장착된다. 공구 축(Q)은 공구 홀더(5)의 회전 축(W)과 동일하지 않다. 예를 들어, 그것은 이에 평행하게 정렬될 수 있고 이에 대해 거리를 둘 수 있다.

공구(2)는 (공구 축 Q에 대해) 회전 대칭인 활성 영역을 포함할 수 있다.

공구(2)는 예를 들어 롤러로서 구현될 수 있다.

공작물(1)의 프로파일 갭은 공구(2)를 통해 생성되며, 여기서 공구(2)는 프로파일 갭당 다수의 맞물림을 실행한다.

공구(2)가 공작물(1)의 원주(둘레)에 걸쳐 분포된 다른 위치들에서 공작물(1)에 맞물릴 수 있도록 하기 위해, 공작물(1)은 공구 홀더(10)를 통해 종축(Z)을 중심으로 회전 운동(R1)을 하도록 구동될 수 있으며, 특히 회전 운동(R1)은 간헐적 회전일 수 있으며, 따라서 공구 맞물림은 공작물(1)의 회전 정지 단계에서 각각 발생할 수 있다.

또한, 종축(Z)에 평행한 공작물(1)의 축방향 전진을 위한 드라이브가 제공될 수 있다. 이를 통해 종축 Z를 따라 프로파일링의 전진 형성이 달성될 수 있다.

드라이브를 위한 활성 연결(active connections)은 도 1에서 점선으로 표시되고 동기화(기계적 및/또는 전자적으로 실현될 수 있음)를 위한 활성 연결은 굵은 점선으로 표시된다.

공작물 홀더(10)의 회전 운동(R1)을 생성하기 위한 구동 장치(A1)가 제공되며, 예를 들어 토크 모터 또는 다른 회전 드라이브와 궤도를 선회하는 바디(8)의 운동(R8')을 생성하기 위한 구동 장치(A8)가 제공된다. 구동 장치(A8)는 예를 들어 구동 샤프트를 포함할 수 있다.

이미 위에서 명시된 바와 같은 회전축(W)을 중심으로 공구 홀더(5)의 회전 운동(R5)을 생성하기 위한 구동 장치(A5)가 또한 제공된다.

회전축(W)은 궤도를 선회하는 바디 축에 평행하게 정렬된다. 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동(R8)은 그에 대해 이들 축들이 수직인 평면에서 발생한다. 도시된 실시예에서, 종축은 상기 평면에 평행하게 정렬된다.

공구 축(Q)은 회전 축(W)과 평행하게 정렬될 수 있다.

프로파일 갭들이 생성되는 곳에서 공구 맞물림이 발생하기 위해, 공작물 회전(R1)과 궤도를 선회하는 운동(R8)은 제1 동기화 장치(S1)를 통해 서로 동기화되며, 예를 들면 공작물 회전(R1)과 궤도를 선회하는 바디(8)의 운동(R8')이 제1 동기화 장치(S1)을 통해 서로 동기화됨에 의해 서로 동기화된다.

예를 들어, 동기화는 궤도를 선회하는 시간들의 시간적으로 일정한 비율을 갖는 두 운동들(R1 및 R8 또는 R8')에 있을 수 있다. 예를 들어, 단지 하나의 공구(2)가 제공되고 공구(2)의 공작물(1)로의 연속적인 맞물림이 각 경우 인접한 프로파일 갭들에서 발생되는 경우, 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 운동(R8)의 궤도를 선회하는 시간(주기) T8 및 공작물의 궤도를 선회하는 시간(주기) T1으로, T8/T1 = z가 선택될 수 있으며, 여기서 z는 생성될 프로파일 갭들의 수이다.

이 동기화는 예를 들어 전자 동기화 장치(S1)에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 다른 동기화 장치들, 예를 들어 기계적 동기화 장치들도 기본적으로 생각할 수 있다.

또한, 제2 동기화 장치(S5)도 역시 제공되며, 이에 의해 공구 홀더(5)의 회전 운동(R5) 및 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 운동(R8)이 서로 동기화된다. 이것은 예를 들어 전자 동기화 장치에 의해 실현될 수 있으며, 여기서 이것은 또한 제1 동기화 장치(S1)와 동일할 수 있다. 도시된 실시예에서, 이 동기화는 기계적으로, 특히 이미 언급된 유성 기어를 통해 실현된다.

이와 관련하여, 특히 한편으로는 회전 운동(R5)을 생성하고 다른 한편으로는 회전 운동(R5)과 궤도를 선회하는 운동(R8) 사이의 동기화를 가져오는 유성 기어를 통해, 구동 장치(A5)는 제2 동기화 장치(S5)와 적어도 부분적으로 동일할 수 있다.

제2 동기화 장치(S5)에 의해 달성되는 동기화에 의해, 공작물(1)과의 각각의 맞물림 동안 (공구 홀더(5)의 회전축(W)에 대해) 동일한 방위각 정렬을 취하는 공구 축(Q)에서 성공할 수 있다. 이것은 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이, 공작물(1)이 외향으로 돌출하는 공작물 숄더(13)를 포함하고 프로파일링이 이것에 가까이까지 생성되는 경우 유리할 수 있다. 이것은 도 2A 내지 2D에서 설명된다.

도 2A 내지 도 2D는 방법의 연속적인 단계들을 예시한다. 대부분의 참조 부호들은 이미 위에서 설명되어 있다; 은 회전축(W)에 대한 공구 축의 방위각 위치 또는 더 정확하게는 해당 방위각(반시계 방향으로 측정됨)을 나타낸다. 예를 들어, 도 2A-2D 에 도시된 바와 같이(그리고 또한 도 4에, 이하 참조), 방위각 방향에 대한 기준 축으로서 다음이 선택될 수 있다:

- 회전축(W)에 수직으로 정렬되는 축(도 2A 내지 도 2D에서 점선으로 표시됨)으로, 이것은 활성 영역(21)의 중앙을 통과하고 회전축(W)을 통과함; 및

- 회전축(W)에 수직으로 정렬되는 축(도 2A 내지 도 2D에서 점선으로 표시됨)으로, 이것은 활성 영역(21)의 중앙을 통과하고 궤도를 선회하는 바디 축을 통과함.

도 2A는 맞물림의 시작 직전의 상황을 예시하며, 여기서 공구(2)가 곧 공작물(1)과 접촉하게 된다. 예시된 예에서 방위각 은 대략 317°이며, -43°에 대응한다.

도 2B는 맞물림의 중간에서의 상황을 개략적으로 예시한다. 방위각 은 예시된 예에서 몇 도(a few degrees)이다.

도 2C는 맞물림의 종료 직후의 상황을 예시한다. 공구(2)는 더 이상 공작물(1)과 접촉하지 않는다. 예시된 예에서 방위각 은 대략 40°이다.

도 2D는 맞물림의 종료 후의 상황을 예시한다. 그런 다음 공구(2)는 곧 공작물 숄더(13)를 넘어 이동한다. 예시된 예에서 방위각 은 70°정도이다.

예를 들어, 제2 동기화 장치(S5)에 의해, 각각의 궤도 회전 중에 공구(2)가 작은 방위각 범위(예를 들어 0°에 가까운)에서만 공작물(1)과 접촉하여 해머링 방식으로 리쉐이핑하는 데 성공할 수 있다.

회전 축을 중심으로 공구 홀더의 회전 운동과 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 중첩으로 인해, 공구(2)는 - 공구 축과 회전 축이 동일하지 않기 때문에 - 매우 짧은 시간 동안만 매우 짧은 섹션(예를 들면 종축(Z)에 평행하게 측정)을 따라서만 공작물(1)과 접촉한다.

따라서, 공구(2)가 공작물 숄더(13)와 (리쉐이핑(reshaping)) 접촉되는 것을 방지할 수 있으며 - 그러나 이것에도 불구하고 프로파일의 형성은 공작물 숄더(13) 가까이까지 이루어질 수 있다.

도 2A에 의해 간단하게 알 수 있는 바와 같이, 오른쪽에 표시된 단부에서 공작물(1)은 거기에서 끝나는 대신 추가의 공작물 돌출부를 포함할 수 있다 (도 2A에서 점선으로 표시됨). 이러한 경우에, 기술된 방법에 의해, 각각의 공작물 돌출부 가까이까지 연장되도록 두 개의 공작물 돌출부들 사이에 프로파일링을 생성하는 것이 가능하다.

도 3은 공구(2)를 갖는 공구 홀더(5)를 그 회전축(W)을 통한 그리고 공구축(Q)을 통한 단면에서 도시한다. 그것은 (선택적으로) 두 개의 유성 휠(45)을 포함하며, 그 축들은 회전축 W에 동축이며, 궤도를 선회하는 바디(8)에 회전 가능한 장착을 위한 두 개의 베어링 영역들(2L)을 포함한다 (도 1 참조). 공구 홀더(5)는 일체형으로 설계될 수 있으며 또는 예시된 바와 같이 수개의 피스로도 설계될 수도 있다.

공구 홀더(5)는 예를 들어 공구 인서트(2e)(도 3에서 개선된 인식 가능성을 위해 해칭 방식으로 표시됨)를 포함할 수 있으며, 여기에 공구(2)가 공구축(Q)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 공구(2)로서 롤러는 공구축(Q)을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 장착될 수 있다. 이를 위해, 공구 인서트(2e)는 회전 베어링(도면에 별도로 표시되지 않음)을 포함할 수 있다. 공구 인서트(2e)는 공구 홀더(5)의 적어도 하나의 추가 부분에 고정식으로 연결될 수 있으며, 예를 들어 이에 나사 결합될 수 있다.

공구축(Q)은 유성 휠(45)에 대해 공구 홀더(5)에 고정적으로 위치할 수 있다.

도 4는 회전축(W)에 수직인 단면에서 본 장치의 유성 기어(40)의 세부사항을 도시하며, 예를 들어 도 3에 따른 공구 홀더(5)에 통합된 유성 휠들(45)을 포함하지만, 그 중 단지 하나만 도 4에서 볼 수 있다.

유성 기어(40)는 축(42)을 갖는 링 기어(41)를 포함하고, 이것 외에도 도 4에 도시되지 않고 공구 홀더(5)의 제2 유성 휠이 작동하는 제2 링 기어를 포함할 수 있다.

유성 휠(45)의 축(46)은 회전축(W)과 동축이다. 그리고 궤도를 선회하는 바디 축(V)(공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동의 축에 대응)은 링 기어(41)의 축(42)과 동축이다.

유성 기어(40)의 적절한 치수 설정을 통해, 예를 들어 공구 축(Q)이 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 경로(U)(도 1 참조)를 따라 특정 위치에서, 예를 들면 공작물(1)과 맞물림이 완료되는 위치 또는 공작물(1)과 맞물림이 시작되는 위치는 각 궤도에서 항상 동일한 방위각 위치(회전 축에 대해)를 갖는다는 것을 보장할 수 있다.

2 개의 링 기어와 2 개의 유성 휠을 갖는 유성 기어 대신, 예를 들어 유성 기어는 또한 1 개 이하의 링 기어와 1 개 이하의 유성 휠로 실현될 수 있다.

공작물 홀더(10)에 대한 기계적 요구사항들은, 두 개의 공구 맞물림이 각각의 공구 맞물림으로, 특히 종축에 대해 서로 대향하여 놓이는 공작물(1)의 위치에서, 특히 또한 동일한 위치에서 (종축(Z)에 대해) 축방향으로 발생하는 경우, 크게 감소될 수 있다.

도 5는 2 개의 프로파일링 헤드(3a, 3b)를 갖는 장치(100)의 세부 사항을 도시하며, 또한 반경방향 피드(radial feed) 및 축방향 전진이 기호로 표시되어 있다. 궤도를 선회하는 바디(각 경우 적어도 하나의 공구 홀더를 포함함) 및 제공되는 한 유성 기어는 프로파일링 헤드(3a, 3b)에 장착될 수 있다.

프로파일링 헤드(3a, 3b) 또는 그들에 장착된 부품들은 본질적으로 동일한 유형일 수 있지만 운동들에 대해 거울 이미지 방식으로 설계될 수 있다.

이를 통해, 도 5에 기호화된 방식으로 표시된 공작물(1)(점선)은 종축(Z)에 대해 서로 반대편에 있는 두 개의 공구를 통해 각 경우에 가공될 수 있다.

따라서 두 개의 궤도를 선회하는 바디들의 운동들은 서로 동기화될 수 있으며 또는 예를 들어 하나의 동일한 회전 드라이브의 하나의 동일한 운동으로부터 발생할 수 있다. 그리고 하나 이상의 링 기어가 각 프로파일링 헤드에 고정될 수 있다.

기계 가공 과정에서, 공작물에 다수의 연속적인 공구 맞물림을 통해 종축(Z)을 따라 프로파일링의 전진 형성을 허용하기 위해, 공구가 축향으로 따라서 종축(Z)에 평행인 방향으로 이동될 수 있다면 유리할 수 있다. 물론 이는 단일 프로파일링 헤드만 제공되거나 공구 맞물림이 한쪽에서만 발생하거나 각각의 경우 단일 공구 이상을 통해 발생하지 않는 경우에도 마찬가지이다.

이러한 축방향 이동은 도 5에서 검정색으로 채워진 큰 화살표 기호로 표시된다.

이를 위해 축방향 전진을 위한 드라이브(AZ)를 제공할 수 있다.

가공 과정에서 공구를 반경 방향으로, 즉 종축(Z)에 수직인 방향으로 이송할 수 있다면 유리할 수 있는데, 왜냐하면 맞물림 횟수가 증가함에 따라 형성되는 프로파일 갭들이 더욱 깊어지기 때문이다. 이것은 단일 프로파일링 헤드만 제공되거나 공구 맞물림이 한쪽에서만 발생하거나 각각의 경우 단일 공구 이상을 통해 동시에 발생하지 않는 경우에도 적용된다.

이러한 반경방향 이송 운동은 L2로 표시된 열린 화살표로 도 5에 기호로 표시된다. 그것은 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동에 의해 기술되는 평면에 평행하고 종축에 수직으로 진행하는 축을 따라 발생할 수 있다.

이를 위해, 반경방향 이송을 위한 드라이브(A2)가 제공될 수 있다.

반경방향 이송으로 인해, 공구 홀더의 궤적 또는 운동 경로는 도 6A 내지 도 6C에 개략적으로 도시된 바와 같이 (선형) 반경방향 이송 운동과 궤도를 선회하는 운동(U)의 중첩의 결과로서 생긴다.

도 6A는 공구 홀더의 궤도를 선회하는 경로(U)를 기호로 표시한다.

도 6B는 반경방향 이송 운동(radial feed movement)(L2)를 기호로 표시한다.

도 6C는 궤도를 선회하는 운동(U)과 반경방향 이송(L2)의 중첩의 결과로서 생기는 공구 홀더의 궤적(T)를 기호로 표시한다. 여기서, 실제로는 대략적으로 원형인 궤적 구성 요소들 사이의 거리는 명확성을 위해 도 6C에 표시된 것보다 훨씬 더 작다.

도 7은 각각 2 개의 공구(2a1, 2a1'및 2a2, 2a2' 등)을 갖는 3 개의 공구 홀더 (5a1, 5a2, 5a3 및 5b1, 5b2, 5b3)를 각각 포함하는 2 개의 프로파일링 헤드를 갖는 장치(100)의 상세를 도시한다.

(경우에 따라 프로파일링 헤드당일 수 있음) 여러 개의 공구 홀더 (5a1, 5a2,...)가 제공됨을 통해, 여러 개의 맞물림들이 궤도를 선회하는 바디의 하나의 궤도 당 발생할 수 있으며, 이것은 더 신속한 가공으로 이어지고 따라서 짧은 시간 내에 프로파일링의 생성을 가능하게 만들 수 있다.

공구 홀더 당 여러 개의 공구들을 제공함을 통해 사용 수명을 늘릴 수 있으며 따라서 오랜 중단없는 프로파일링을 가능하게 만든다. 예를 들어, 제2 동기화 장치(S5)(도 1 참조)는, 공구 홀더 당 n 개의 공구들이 제공되는 경우, 각 경우 궤도를 선회하는 바디(8)의 궤도 후에, 공구 홀더(5)의 궤도를 선회하는 경로(U)(도 1 참조)를 따라 특정 위치에서 (예를 들면 공구(1)와의 맞물림이 완료되는 경우) 각 공구의 공구 축은 궤도의 시작에서의 방위각 위치와 360°/n 만큼 다른 방위각 방향을 갖도록 구성될 수 있다. 이 배수가 360°및 360°의 배수와 다르기 때문에, 차이는 또한 360°/n의 배수일 수도 있다.

또한 도 7에는 2 개의 프로파일링 경계 구조들 사이의, 예를 들어 2 개의 공작물 숄더들(13, 13') 사이의 프로파일링도 본 명세서에 기술된 방법에 의해 또한 생성될 수 있으며, 여기서 프로파일링은 프로파일링 경계 구조 가까이까지 각각 도달할 수 있는 것이 예시된다.

도 8은 종축 Z에 수직인 단면에서 기술된 방법 또는 기술된 장치에 의해 생성될 수 있는 프로파일링(P)를 포함하는 프로파일 바디(profile body)(1p)를 도시한다. 프로파일링은 다수의 프로파일 갭들(pl)을 포함한다. 각각의 이러한 프로파일 갭들(pl)은 도 8에 따른 단면에서 본질적으로 생성될 프로파일 갭(pl)의 형상에 대응하는 형상을 갖는 활성 영역(21)을 각각 갖는 하나 이상의 공구(2)의 다수의 맞물림(결합)을 연속적으로 실행함에 의해 생긴다.

프로파일 바디(1p)는 외측 프로파일링된 맨드릴(outer-profiled mandrel)(6)에 안착되고 외향으로 돌출하는 숄더(13)를 포함하는 중공 부품이다. 프로파일링된 맨드릴(6)의 사용으로 인해, 상기 방법에 의해 외측 프로파일링이 생성될 수 있을 뿐만 아니라 동시에 또한 내측 프로파일링이 생성될 수 있다.

프로파일링 되지 않은 맨드릴에 안착된 중실 부품 또는 중공 부품과 관련하여, 내측 프로파일링이 동시에 공동 생성되지 않고도 외측 프로파일링을 생성할 수 있다.

또한, 외측 프로파일링이 중공 부품에 생성되지 않고도 중공 부품에 내부 치형부를 생성하는 것이 가능하다. 도 9는 이를 설명한다.

도 9는 종축에 수직인 단면으로 외측 프로파일링된 맨드릴(outer-profiled mandrel)(6)에 안착되고 기술된 방식으로 공구(2)에 의해 막 가공될 공작물(1)의 상세를 도시한다. 가공에 의해 공작물(1)의 재료는 프로파일 갭(profile gaps)(6p)으로 성형된다. 공구(2)에는 광범위한 활성 영역을 갖는다.

도 10은 종축(Z)을 포함하는 단면으로 예로서 공구(1)의 가공 영역(11)의 외측 표면이 원통형일 필요는 없지만 예를 들어 표시된 바와 같이 원추형일 수 있음을 보여준다.

도 11은 종축(Z)에 수직인 단면으로 예로서 공작물(1)의 가공 영역(11)의 외측 표면(11a)이 반드시 회전 대칭일 필요는 없지만, 예를 들어 표현된 바와 같이 다각형일 수 있음을 보여준다. 도 11에 나타낸 것은 외측 표면(11a)이 6 개의 부분 표면들을 포함하는 경우이며; 그러나, 더 많은 부분 표면들을 포함하는 외측 표면(11a)을 또한 생각할 수 있다. 관련된 가공 영역에서 공작물(1)은 예를 들어 프리즘형일 수 있다.

도 12는 반경방향 외향으로 돌출하는 2개의 축방향으로 이격된 프로파일링 경계 구조들(13, 13')을 갖는 공작물(1) 또는 프로파일 바디(1p)의 실시예를 도시한다. 기술된 방법에 의해 생성된 프로파일 갭들(pl)을 갖는 프로파일링(P)은 이들에 가까이까지 도달한다.

프로파일링 경계 구조는 가공 영역의 인접 섹션에 대해 반경방향 내향으로 향할 수도 있다. 도 13은 가공 영역(11)의 일 단부에 있는 프로파일링 경계 구조(13)가 반경방향 내향으로 향하고 가공 영역(11)의 타 단부에 있는 프로파일링 경계 구조(13')가 반경방향 외향으로 향하는 실시예를 도시한다.

도 14는 예로서 가공 영역(11)이 프로파일링 경계 구조들에 의해 일측 또는 양측에서 반드시 경계가 정해질 필요가 없다는 것을 예시한다. 가공 영역들(11)의 양 단부들이 프로파일링 경계 구조에 인접하지 않은 프로파일 바디가 도시되어 있다.

도 15는 예로서 공작물(1)의 프로파일링 경계 구조(13)가 반드시 회전 대칭일 필요가 없음을 예시한다. 예시된 실시예에서, 상이한 방위각 위치에 배치되는, 몇 개의 반경방향 외향으로 돌출하는 공작물 돌출부들이 제공된다.

도 16은 종축(L)에 수직인 단면으로 프로파일 갭(1p)이 방위각으로 비균일 방식으로 분포된 프로파일링을 포함하는 공작물(1) 또는 프로파일 바디(1p)를 도시한다. 원주(둘레)에 균일하게 분포된 프로파일 갭이 많은 적용들에서 선호되지만, 프로파일 갭(pl)의 방위각으로 불규칙한 배열이 유리한 적용들이 있다.

물론, 단일 공작물은, 예를 들어 서로 축방향으로 거리를 둘 수 있으며 각 경우 본 명세서에 기술된 방식으로 프로파일링이 제공되는, 두 개 이상의 다른 가공 영역들을 포함할 수 있다.

도 1, 도 5, 도 7에 표시된 예와 관련하여 공구축(Q)에 수직인 평면은 종축(Z)을 포함한다. 그러나 이는 하나의 옵션일 뿐이다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 이 옵션은 직선형 치형부를 생성해야 하고 공작물이 정지 상태에 있거나 맞물림 중에 단지 천천히 회전하는 경우 특히 유용할 수 있다.

그러나 도 17에 개략적으로 표시된 것처럼 종축과 피벗 각도 δ(0도가 아님)를 둘러싸는 공구축에 수직인 평면을 생각할 수도 있다. 이는 예를 들어 비스듬한 치형부와 같이 비스듬하게 이어지는 프로파일링을 생성하는 데 유용할 수 있으며, 또는 예를 들어 공작물(1) 또는 공작물 홀더가 일정한 회전 속도로 회전 운동하는 경우와 같이 공구 맞물림 중에 공작물(1)이 회전하는 경우에도 유용할 수 있다. 특히, 도 17에 도시된 바와 같이, (피벗된) 공구축(Q')은 종축(Z)에 평행한 방향으로 수직으로 정렬된 공구축(Q)에 대해 피벗될 수 있다. 즉, 피벗되지 않은 공구축(Q')은 피벗된 공구축(Q')와 함께 종축(Z)에 평행한 이러한 평면에 놓이도록 피벗된다. 도 17에서 언급된 평면은 도면의 평면이다. 피벗된 공구축(Q')에 수직인 평면은 도 17에 점선으로 표시되어 있으며 피벗된 공구축(Q)이 피벗되지 않은 공구축(Q)과 함께 피벗 각도(δ)를 에워싸듯이 종축과 함께 피벗 각도(δ)를 에워싼다. 피벗 각도(δ)의 크기는 예를 들어 프로파일링의 경사각 또는 맞물림 중 공작물 또는 공작물 홀더의 회전 속도에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 프로파일링 헤드는 공구축(Q), (공구 홀더의) 회전축(W) 및 궤도를 선회하는 바디 축(V)이 동시에 피벗될 수 있도록 피벗될 수 있다.

공구축(Q), 회전축(W) 및 궤도를 선회하는 바디 축(V)이 서로 평행한 경우, 예를 들어 이들 모두 동일한 피벗 각도(δ)로 피벗될 수 있다. 공구축(Q)에 수직인 평면은 상호 평행성으로 인해 회전축(W) 및 궤도를 선회하는 바디 축(V)에도 수직이다.

위에서 이미 설명된 바와 같이, 여기에 설명된 방법은 이를 위해 큰 힘을 요구하는 프로파일링의 생성을 허용할 수도 있으며, 그럼에도 불구하고 (예를 들어 공작물 숄더와 같은) 프로파일링 경계 구조 가까이까지의 프로파일링의 형성이 가능하다.

Claims (15)

1. 종축(Z) 및 가공 영역(11)에 프로파일링(P)이 포함될 외측 표면(11a)을 포함하는 공작물(1)을 냉간 성형함에 의해, 프로파일링(P)이 제공되는 프로파일 바디(1p)를 제조하는 방법으로서, 공작물(1)은 종축(Z)을 중심으로 회전 운동(R1)을 수행하고 제1 공구(2)가 가공 영역(11)과 접촉하게 되는 다수의 연속적으로 실행되는 리쉐이핑 맞물림들에서 공작물(1)은 제1 공구(2)에 의해 가공되며, 제1 공구(2)는 제1 공구 홀더(5; 5a1…)에 의해 홀딩되며, 여기서 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)는
   - 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 회전축(W)을 중심으로 회전 가능하도록, 궤도를 선회하는 바디(8)에 장착되며, 회전축(W)을 중심으로 회전 운동(R5)을 하도록 구동되며, 이하에서 사용되는 용어 방위각은 회전축(W)에 의해 정의되며;
   - 궤도를 선회하는 바디(8)에 의해 궤도를 선회하는 운동(R8)을 하도록 구동되며;
   여기서
   - 공작물(1)의 회전 운동(R1)은 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되며;
   - 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 회전 운동(R5)은 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되며,
   제1 공구(2)는 회전축(W)과 다른 제1 공구축(Q)을 중심으로 회전 가능하도록 제1 공구 홀더(5; 5a1, ...)에 장착, 특히 자유롭게 회전 가능하게 장착되며, 특히, 제1 공구 축(Q)은 회전 축(W)과 거리를 두고 있는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   - 공작물(1)의 회전 운동(R1)은 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되어 공작물(1)의 원주에 걸쳐 분포된 다수의 서로 다른 위치 각각에서 여러 개의 리쉐이핑 맞물림들이 발생하며;
   - 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 회전 운동(R5)은 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되어 제1 공구(2)가 각각의 리쉐이핑 맞물림에 대해 동일한 방위각 배향()을 통해 진행하는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   궤도를 선회하는 바디(8)는 궤도를 선회하는 바디 축(V)을 중심으로 회전(R8')을 수행하고, 궤도를 선회하는 바디 축(V)과 회전 축(W)은 서로 평행하게 정렬되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 공구(2)는 공구축(Q)에 대해 회전 대칭인 활성 영역(21)을 포함하고, 특히 제1 공구(2)는 롤러로서 구현되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항들 중 어느 한 항에 있어서,
   제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 회전 운동(R5)은 유성 기어(40)에 의해 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서,
   유성 기어(40)는 링 기어(41) 및 링 기어(41)에서 작동하는 유성 휠(45)을 포함하며, 유성 휠(45)은 제1 공구 홀더(5; 5a1,...)의 일부이며 이것과 함께 회전 운동(R5)을 실행하는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   공작물은 제2 공구(2b)가 공작물(1)과 접촉하게 되는 다수의 연속적으로 실행되는 리쉐이핑 맞물림에서 제2 공구(2b)에 의해 동시에 가공되고, 특히 제2 공구(2b)의 연속적으로 실행되는 리쉐이핑 맞물림 각각은 제1 공구(2a)의 리쉐이핑 맞물림이 동시에 발생하는 종축(Z)에 대해 공작물(1)의 위치 반대편에 있는 공작물(1)의 위치에서 발생하며, 특히, 제1 공구(2a)와 제2 공구(2b)는 롤러로서 구현되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   공작물은 추가 공구(2a2, 2a1)가 공작물(1)과 접촉하게 되는 다수의 연속적으로 실행되는 리쉐이핑 맞물림에서 추가 공구(2a2, 2a1')에 의해 추가로 가공되고, 특히 추가 공구(2a1')를 유지하는 공구 홀더(5; 5a2,...)는 이미 언급된 공구 홀더(5; 5a1,...)와 동일한 궤도를 선회하는 운동(R8)을 수행하며, 이 추가 공구 홀더(5; 5a2)는 이미 언급된 공구 홀더(5; 5a1,...)와 동일하거나 또는 이와 다르며; 특히, 제1 공구(2a) 및 추가 공구(2a2, 2a1')는 롤러로서 구현되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   추가 공구(2a1')는 제1 공구(2; 2a1)와 동일한 공구 홀더(5a1)에 의해 유지되고, 특히 추가 공구(2a1; 2a1')는 회전축(W) 및 제1 공구축(Q)과 다른 추가 공구 축을 중심으로 회전 가능하도록 공구 홀더(5a1)에 장착되며, 특히 추가 공구축은 제1 공구축(Q)과 방위각으로 거리를 두고 있으며, 특히 제1 공구축(Q) 및 추가 공구축과 회전축(W)은 공통 평면에 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
10. 제8항에 있어서,
    제2 공구 홀더(5a2)가 제공되고, 상기 제2 공구 홀더는 제1 공구 홀더(5a1)와 다르며, 제2 공구 홀더를 통해 추가 공구(2a2)가 추가 공구 축을 중심으로 회전 가능하게 유지되며, 제1 공구 홀더와 제2 공구 홀더의 궤도를 선회하는 운동은 동일한 궤도를 선회하는 경로(U)를 나타내며, 특히 추가 공구(2a2)는 제2 공구 홀더의 회전축과 다른 추가 공구 축을 중심으로 회전 가능하도록 제2 공구 홀더(5a2)에 장착되며, 특히 제1 공구축(Q) 및 추가 공구축과 회전축(W)은 공통 평면에 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 방법.
11. 공작물(1)을 냉간 성형함에 의해, 프로파일링(P)이 제공되는 프로파일 바디(1p)를 제조하기 위한 장치(100)로서, 상기 장치(100)는:
    - 공작물(1)을 홀딩하기 위해 종축(Z)을 중심으로 회전 가능한 공작물 홀더(10);
    - 종축(Z)을 중심으로 공작물 홀더(10)의 회전 운동(R1)을 생성하기 위한 구동 장치(A1);
    - 궤도를 선회하는 바디(8);
    - 제1 공구(2; 2a1)를 홀딩하기 위한 제1 공구 홀더(5; 5a1)로서, 공구 홀더(5; 5a1)는 공구 홀더(5; 5a1)의 회전축(W)을 중심으로 회전 가능하도록 궤도를 선회하는 바디(8)에 장착되는, 제1 공구 홀더;
    - 제1 공구 홀더(5a; 5a1)의 그 회전축(W)을 중심으로 한 회전 운동(R5)을 생성하기 위한 구동 장치(A5);
    - 제1 공구 홀더(5; 5a1)가 궤도를 선회하는 운동(R8)을 하도록 구동 가능한, 궤도를 선회하는 바디(8)의 운동을 생성하기 위한 구동 장치(A8);
    - 공작물 홀더(10)의 회전 운동(R1)을 제1 공구 홀더(5; 5a1)의 궤도를 선회하는 운동 (R8)과 동기화하기 위한 제1 동기화 장치(S1); 및
    - 제 1 공구 홀더(5, 5a1)의 회전 운동(R5)을 제1 공구 홀더(5, 5a1)의 궤도를 선회하는 운동(R8)과 동기화하기 위한 제2 동기화 장치(S5)를 포함하며;
    제1 공구 홀더(5; 5a1)는 제1 공구(2; 2a1)를 수용하기 위한 제1 회전 베어링을 포함하며, 상기 제1 회전 베어링은 제1 공구 홀더(5; 5a1)의 회전축(W)과 다른 제1 공구축(Q)을 정의하며, 제1 공구(2, 2a1)는 제1 공구축(Q)을 중심으로 회전 가능한, 특히 자유롭게 회전 가능한 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 장치(100).
12. 제11항에 있어서,
    제1 공구축(Q)을 중심으로 회전 가능하도록 제1 회전 베어링에 장착된 제1 공구(2; 2a1)를 포함하고, 특히 제1 공구(2; 2a1)는
    - 제1 공구축(Q)에 대해 회전 대칭인 활성 영역(2)을 포함하며; 및/또는
    - 롤러(2; 2a1)로서 구현되는
    것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 장치(100).
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 장치(100)는 종축(Z)에 평행한 공작물 홀더(100)의 운동을 생성하기 위한 구동 장치(AZ)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 장치(100).
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전축(W)을 중심으로 제1 공구 홀더(5; 5a1)의 회전 운동(R5)을 생성하기 위한 제2 동기화 장치(S5)의 구성요소 및/또는 구동 장치(A5)의 구성요소인 유성 기어(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 장치(100).
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    궤도를 선회하는 바디(8)는 프로파일링 헤드(3)에 장착되고, 장치(100)는 종축(Z)을 향해 프로파일링 헤드(3)의 운동을 위한 드라이브(A2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로파일 바디의 제조 장치(100).