WO2002022284A1 - Rollenkäfig für eine festwalzrolle - Google Patents

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Alfred Heimann
Hans Zimmermann
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Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg
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    • B21H7/185—Filet rolling, e.g. of crankshafts
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    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
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    • B21B45/0245—Lubricating devices
    • B21B45/0263—Lubricating devices using solid lubricants

Definitions

  • the invention relates to a roller cage for at least one deep rolling roller of a tool for deep rolling punctures or radii at bearing points of crankshafts, the deep rolling roller being loosely guided on a portion of its circumference on the roller cage or within a concave recess in the roller cage.
  • reference numeral 22 shows deep rolling rolls which are loosely guided in roller cages, reference numeral 15.
  • the roller cages 15 are attached to the outer end of the long leg of an L-shaped tool holder, provided with the reference number 20.
  • the deep rolling rollers are described, for example, in US Pat. No. 5,806,184.
  • the deep rolling rollers provided with the reference number 40 are guided in roller cages with the reference number 26.
  • the size and shape of the deep rolling rollers 40 can be seen from FIGS. 4a to 4c.
  • a rolling bearing which are arranged in the body between the cage and the rolling elements made of lubricating material.
  • the sheet metal cage of the known roller bearing itself is not in contact with the roller bodies and is therefore not exposed to wear from the rolling elements.
  • the known roller bearing is intended for use in machines which process products in which contamination by oils, greases or solid lubricants is to be avoided.
  • the textile and food industry are examples of applications for the known roller bearing.
  • Deep rolling rollers for deep rolling punctures or radii at crankshaft bearings are highly stressed tools. They wear out, for example, due to material breakouts, similar to gearwheels or rolling elements in rolling bearings.
  • the deep rolling roller is supported in the vertical direction upwards by a guide roller.
  • the entire load on the deep rolling roller is caused by contacts between the deep rolling roller, the guide roller, the crankshaft and the roller cage.
  • the roller cages opposite each deep rolling roller only the roller cage in the drive direction of the crankshaft wears out. To reduce this wear, it is generally known to offset the deep rolling roller by a small amount compared to the line formed by the axis of the crankshaft and the guide roller.
  • the deep rolling rollers are not only subjected to pressure, however, slip also occurs between the deep rolling roller, the crankshaft and the guide roller because the rolling effective radii are different.
  • the roller cage transmits the generated rolling force directly to the deep rolling roller and is therefore used the slip movement is heavily loaded and accordingly wears out quickly. Up to now, this wear has been counteracted by applying rolling oil to the deep rolling tools or oil-air lubrication.
  • Low-viscosity oil (5 CST) is used for oil lubrication and is supplied very abundantly.
  • the task for the invention results from this to reduce the wear of the roller cage.
  • the funds used should be easy to use, reliable and inexpensive at the same time.
  • a suitable material of this type is, for example, graphite.
  • a graphite block is arranged within a recess in the roller cage and, during deep-rolling, releases graphite particles to the deep-rolling roller, which bring about their lubrication.
  • the wear of the graphite-containing part of the roller cage is controlled in a simple manner in that the remaining parts of the roller cage, which do not contain graphite, are kept so small in their dimensions that a sufficiently large graphite layer can always be removed with their wear ,
  • a solid lubricant such as Mo S2.
  • a sintered metal material is considered as a roller cage.
  • the porosity of the sintered metal material enables a lubricant to be applied under pressure from the outside. The lubricant travels through the sintered metal material and exits at those points where the roller cage is in contact with the deep rolling roller.
  • the invention is based on a
  • Fig. 1 is a side view of the engaged parts of a deep rolling tool
  • Fig. 2 shows a roller cage, in which a lubricant-dispensing element is contained.
  • the number 1 in FIG. 1 denotes a circle which represents the circumference of a bearing point of any crankshaft.
  • the crankshaft 1 rotates in the direction of the arrow 2.
  • a deep-rolling roller 3 engages in a recess (not shown) in the crankshaft 1.
  • the deep-rolling roller 3 is supported in the vertical direction from above by a support roller 4, which in turn rotates in the direction of the arrow 5.
  • the deep rolling roller 3 itself is loosely guided by a roller cage 6 which touches the deep rolling roller 3 in the direction of arrow 7.
  • the contact between the deep rolling roller 3 and the roller cage 6 is shown enlarged in FIG. 2.
  • the roller cage 6 has a recess 11.
  • a graphite block 8 is embedded, which represents the direct contact between the roller cage 6 and the deep-rolling roller 3.
  • the ratio of the contact surface 9 between the end face of the graphite block 8 and the deep-rolling roller 3 and the surfaces 10 of the wall of the roller cage 6 which laterally supports the graphite block 8 is selected such that a sufficient amount of graphite can always be released from the graphite block 8 to the deep-rolling roller 3 when the roller cage 6 wears.
  • the ratio of the areas to be considered is determined experimentally.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollenkäfig (6) für wenigstens eine Festwalzrolle (3) eines Werkzeugs zum Festwalzen von Einstichen oder Radien an Lagerstellen (1) von Kurbelwellen, wobei die Festwalzrolle (3) auf einem Abschnitt ihres Umfangs am Rollenkäfig (6) oder innerhalb einer konkaven Ausnehmung des Rollenkäfigs (6) lose geführt wird. Teile des Rollenkäfigs (6), woran die Festwalzrolle (3) geführt wird, bestehen aus einem Werkstoff, welcher Festkörperschmierstoff an die Festwalzrolle (3) abgibt.

Description

Rollenkäfig für eine Festwalzrolle
Die Erfindung betrifft einen Rollenkäfig für wenigstens eine Festwalzrolle eines Werkzeugs zum Festwalzen von Einstichen oder Radien an Lagerstellen von Kurbelwellen, wobei die Festwalzrolle auf einem Abschnitt ihres Umfangs am Rollenkäfig oder innerhalb einer konkaven Ausnehmung des Rollenkäfigs lose geführt wird.
Ein Werkzeug dieser Art ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP 0 839 607 AI ausführlich beschrieben. In dieser Schrift sind mit der Bezugsziffer 22 Festwalzrollen gezeigt, welche in Rollenkäfigen, mit der Bezugsziffer 15, lose geführt sind. Die Rollenkäfige 15 sind am äußeren Ende des langen Schenkels eines L- förmigen Werkzeughalters, mit der Bezugsziffer 20 versehen, befestigt.
Die Festwalzrollen sind beispielsweise in dem USA Patent Nr. 5,806,184 näher beschrieben. In dieser Schrift sind die mit der Bezugsziffer 40 versehenen Festwalzrollen in Rollenkäfigen mit der Bezugsziffer 26 geführt. Die Größe und Form der Festwalzrollen 40 ist aus den Figuren 4a bis 4c ersichtlich.
Darüber hinaus ist aus der DE 42 10 060 AI ein Wälzlager bekannt geworden, das bei dem zwischen dem Käfig und den Wälzkörpern Körper aus schmieraktivem Werkstoff angeordnet sind. Der Blechkäfig des bekannten Wälzlagers steht selbst nicht im Kontakt mit den Wälzkörpern und ist deshalb auch nicht dem Verschleiss durch die Wälzkörper ausgesetzt. Das bekannte Wälzlager ist zum Einsatz in Maschinen vorgesehen, welche Produkte bearbeiten, bei denen eine Verschmutzung durch Öle, Fette oder Festschmierstoffe vermieden werden soll. Als Einsatzgebiete für das bekannte Wälzlager werden beispielhaft die Textil- und Lebensmittelindustrie genannt .
Festwalzrollen zum Festwalzen von Einstichen oder Radien an Lagerstellen von Kurbelwellen sind hochbelastete Werkzeuge. Sie verschleißen beispielsweise durch Werkstoffausbrüche, ähnlich wie Zahnräder oder Wälzkörper in Wälzlagern.
Innerhalb eines bekannten Festwalzwerkzeugs wird die Festwalzrolle in vertikaler Richtung nach oben hin jeweils von einer Führungsrolle abgestützt. Die gesamte Belastung an der Festwalzrolle entsteht durch Kontakte zwischen der Festwalzrolle, der Führungsrolle, der Kurbelwelle und dem Rollenkäfig. Von den beiden, einer jeden Festwalzrolle gegenüberliegenden Rollenkäfigen verschleißt jeweils nur der in Antriebsrichtung der Kurbelwelle gelegene. Zur Reduzierung dieses Verschleißes ist es allgemein bekannt, die Festwalzrolle um ein geringes Maß gegenüber der von der Achse der Kurbelwelle und der Führungsrolle gebildeten Linie zu versetzen.
Die Festwalzrollen sind aber nicht nur druckbelastet, ebenso tritt Schlupf zwischen der Festwalzrolle, der Kurbelwelle und der Führungsrolle auf, weil die abwälzenden Wirkradien unterschiedlich sind. Der Rollenkäfig überträgt die erzeugte Wälzkraft unmittelbar auf die Festwalzrolle und wird aus diesem Grunde durch die Schlupfbewegung stark belastet und verschleißt dementsprechend schnell. Diesem Verschleiß hat man bisher dadurch entgegengewirkt, indem man die Festwalzwerkzeuge mit einer Ölschmierung oder Öl-Luftschmierung mit Walzöl beaufschlagt hat. Bei der Ölschmierung wird dünnflüssiges Öl (5 CST) verwendet und sehr reichlich zugeführt.
Hieraus ergibt sich die Aufgabe für die Erfindung, den Verschleiß des Rollenkäfigs zu verringern. Dabei sollen die zur Anwendung gelangenden Mittel einfach zu handhaben, betriebssicher und zugleich preiswert sein.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens jene Teile des Rollenkäfigs oder Abschnitte der konkaven Ausnehmung, woran beziehungsweise worin die Festwalzrolle im Rollenkäfig geführt wird, aus einem Werkstoff bestehen, der Festkörperschmierstoff an die Festwalzrolle abgibt. Ein geeigneter Werkstoff dieser Art ist beispielsweise Graphit. Ein Graphitblock wird innerhalb einer Ausnehmung des Rollenkäfigs angeordnet und gibt beim Festwalzen Graphitteilchen an die Festwalzrolle ab, welche deren Schmierung bewirken.
Der Verschleiß des graphitenthaltenden Teiles des Rollenkäfigs wird auf einfache Art und Weise dadurch gesteuert, daß die übrigen Teile des Rollenkäfigs, welche kein Graphit enthalten, in ihren Abmessungen so gering gehalten werden, daß mit ihrem Verschleiß zugleich auch immer eine ausreichend große Graphitschicht abgetragen werden kann. Diese Verhältnisse werden von Fall zu Fall durch Versuche bestimmt.
Anstelle von Graphit kann auch ein anderer Werkstoff als Festschmierstoff herangezogen werden, wie zum Beispiel Mo S2. Aber auch der Einsatz eines Sintermetallwerkstoffs als Rollenkäfig kommt in Betracht. Die Porosität des Sintermetallwerkstoffs ermöglicht eine Beaufschlagung mit einem Schmiermittel unter Druck von außen her. Das Schmiermittel durchwandert den Sintermetallwerkstoff und tritt an jenen Stellen aus, wo der Rollenkäfig mit der Festwalzrolle in Berührung steht.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter und schematischer Darstellung die
Fig. 1 eine Seitenansicht der miteinander in Eingriff befindlichen Teile eines Festwalzwerkzeugs und
Fig. 2 einen Rollenkäfig, worin ein schmierstoffabgebendes Element enthalten ist.
Mit der Ziffer 1 der Fig. 1 ist ein Kreis bezeichnet, welcher den Umfang einer Lagerstelle einer beliebigen Kurbelwelle darstellt. Die Kurbelwelle 1 dreht sich in Richtung des Pfeils 2. In einen Einstich (nicht gezeigt) der Kurbelwelle 1 greift eine Festwalzrolle 3 ein. Die Festwalzrolle 3 wird in vertikaler Richtung von oben her von einer Stützrolle 4 abgestützt, welche ihrerseits in Richtung des Pfeiles 5 umläuft. Die Festwalzrolle 3 selbst wird von einem Rollenkäfig 6 lose geführt, der in Richtung des Pfeiles 7 die Festwalzrolle 3 berührt. Die Berührung zwischen der Festwalzrolle 3 und dem Rollenkäfig 6 ist in der Fig. 2 vergrößert herausgezeichnet. Der Rollenkäfig 6 weist eine Ausnehmung 11 auf. In der Ausnehmung 11 ist ein Graphitblock 8 eingelassen, der die unmittelbare Berührung zwischen dem Rollenkäfig 6 und der Festwalzrolle 3 darstellt. Das Verhältnis der Berührungsfläche 9 zwischen der Stirnseite des Graphitblocks 8 und der Festwalzrolle 3 und der Oberflächen 10 der den Graphitblock 8 seitlich stützenden Wandung des Rollenkäfigs 6 ist so gewählt, daß beim Verschleiß des Rolienkäfigs 6 immer eine ausreichende Menge an Graphit von dem Graphitblock 8 an die Festwalzrolle 3 abgegeben werden kann. Das Verhältnis der in Betracht zu ziehenden Flächen wird jeweils experimentell bestimmt.
Bezugszeichenliste
1 Lagerstelle einer Kurbelwelle
2 Drehrichtung
3 Festwalzrolle
4 Stützrolle
5 Drehrichtung
6 Rollenkäfig
7 Berührungsrichtung
8 Graphitblock
9 Berührungsfläche
10 Berührungsfläche
11 Ausnehmung

Claims

PA T E N T AN S P RÜ C H E
1. Rollenkäfig für wenigstens eine Festwalzrolle eines Werkzeugs zum Festwalzen von Einstichen oder Radien an Lagerstellen von Kurbelwellen, wobei die Festwalzrolle auf einem Abschnitt ihres Umfangs am Rollenkäfig oder innerhalb- einer konkaven Ausnehmung des Rollenkäfigs lose geführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß wenigstens Teile des Rollenkäfigs (6) oder Abschnitte der konkaven Ausnehmung, woran bzw. worin die Festwalzrolle (3) geführt wird, aus einem Werkstoff bestehen, der Festkörperschmierstoff an die Festwalzrolle (3) abgibt.
2. Rollenkäfig nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß er aus Lagermetall besteht und eine Ausnehmung (11) aufweist, worin ein Graphitblock (8) eingelassen ist.
3. Rollenkäfig nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß das Lagermetall Bronze oder Messing ist.
4. Rollenkäfig nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß er aus einem porösen Sintermetall besteht und an eine Schmierung angeschlossen ist, welche dem Sintermetall einen Schmierstoff unter Druck zuführt.
Rollenkäfig nach den Ansprüchen 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a ß er eine Ausnehmung (11) aufweist, worin ein Körper aus Sintermetall eingelassen ist.
PCT/EP2001/010469 2000-09-13 2001-09-11 Rollenkäfig für eine festwalzrolle WO2002022284A1 (de)

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