[0001] Die Erfindung betrifft eine Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug und mindestens einem
gegen eine Werkstückfläche unter Walzkraft anlegbaren und drehbar gelagerten Walzelement
sowie mit hydraulisch betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft und einer mit
den hydraulisch betätigten Mitteln verbundenen Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten
Druckes und Volumenstromes eines die Mittel zur Erzeugung der Walzkraft beaufschlagenden
Fluides.
[0002] Walzeinheiten der vorbeschriebenen Art sind allgemein bekannt und haben sich im praktischen
Einsatz gut bewährt. Sie werden z.B. ganz allgemein auf Spitzendrehmaschinen für das
Glattwalzen von Drehteilen eingesetzt. Je nach Bedarf wird ein solches Werkzeug vom
Bediener manuell auf dem Maschinensupport eingespannt und nach Gebrauch wieder entfernt.
Zur Versorgung weist eine solche bekannte Walzeinheit neben dem Walzwerkzeug auch
eine Hydraulikeinrichtung auf, die über Rohre oder Schläuche mit dem Werkzeug verbunden
ist und zur Erzeugung des notwendigen Druckes eine eigene Pumpen-Motor-Einheit aufweist,
so daß eine Walzeinheit entsteht aus Walzwerkzeug, Einrichtung zur Erzeugung des
notwendigen Hydraulikdrucks und Verbindungsmittel zwischen dieser Einrichtung und
dem Werkzeug. Solche hydraulisch beaufschlagten Werkzeuge eignen sich damit nicht
für einen Einsatz auf solchen Maschinen, bei denen ein automatischer oder manuell
gesteuerter Werkzeugwechsel während der Bearbeitung eines Werkstückes erfolgt.
[0003] Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde eine Walzeinheit der eingangs beschriebenen
Art vorzuschlagen, die im Werkzeugrevolver oder im Werkzeugträger der zugeordneten
Werkzeugmaschine als installiertes Werkzeug verbleiben kann oder zwischen einem üblichen
Werkzeugrevolver oder Werkzeugträger und einem der Maschine zugeordneten Werkzeugmagazin
gewechselt werden kann und nicht, wie bei hydraulisch betätigten bekannten Werkzeugen
bisher notwendig, für jede Bearbeitung des Werkstückes separat eingebaut und nach
Beendigung der Bearbeitung jedesmal ausgebaut werden muß.
[0004] Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Walzeinheit der eingangs beschriebenen
Art dadurch gelöst, daß das Walzwerkzeug und die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten
Druckes als Baueinheit ausgebildet und starr miteinander verbunden sind, wobei Anschlüsse
zur Energieversorgung der genannten Einrichtung vorgesehen sind, die mit entsprechenden
Anschlüssen zur Energielieferung an einer Werkzeugmaschine verbunden oder verbindbar
sind. Die bisher übliche externe Hydraulikstation als Einrichtung zur Erzeugung des
notwendigen oder gewünschten Druckes entfällt hierdurch und wird zur werkzeugeigenen
Einrichtung. Auf diese Art und Weise kann gleichzeitig der bei solchen Werkzeugmaschinen
immer vorhandene Kühlmittelkreislauf oder Schmiermittelkreislauf zur Energieversorgung
verwendet werden, der dann gleichzeitig, falls notwendig, große Volumenströme für
das Werkzeug bereit stellt, während von der werkzeuginternen Einrichtung zur Erzeugung
des gewünschten Druckes der notwendige hohe Fluiddruck erzeugt wird, so daß diese
Einrichtung entsprechend klein gehalten werden kann, da sie keine größeren Volumenströme
bewältigen muß. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn sowohl das Walzwerkzeug
als auch die Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes je über ein unabhängiges
Gehäuse verfügen, die starr miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine einfacherere
Leistungsanpassung von Werkzeug und Druckeinrichtung sowie ein einfacherer Austausch
von verschlissenen Komponenten möglich.
[0005] Eine solche Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes kann aus einer einfachen
Zahnradpumpe oder Flügelzellenpumpe oder Kolbenpumpe, welch letztere über einen Nocken
oder eine Exzenterscheibe angetrieben werden kann, gebildet sein, die über eine eigene
Antriebswelle von einem zugeordneten Antrieb der verwendeten Werkzeugmaschine angetrieben
werden kann. Solche Antriebseinrichtungen sind beispielsweise bei üblichen NC-Drehmaschinen
oder CNC-Drehmaschinen häufig vorhanden. Es ist aber auch denkbar, als Antrieb einen
weiteren, mit der Pumpe verbundenen Hydromotor vorzusehen, der ebenfalls vom Kühlmittelkreislauf
oder Schmiermittelkreislauf der Maschine betrieben wird, der dann nicht nur den Hydromotor
versorgt, sondern der auch den notwendigen Volumenstrom für die vom Hydromotor angetriebene
Pumpe, die für den erforderlichen Druck sorgt, bereit stellt. Mindestens bei Verwendung
einer Kolbenpumpe ist es sinnvoll, einen Druckspeicher zwischen Werkzeug und Kolbenpumpe
zu schalten, um die Druckstöße der Kolbenpumpe abzudämpfen.
[0006] Für eine Einspannung kann die Walzeinheit einen gesonderten Einspannschaft aufweisen.
Der Einspannschaft kann vorzugsweise Normabmessungen haben, so daß die gesamte Walzeinheit
über einen solchen Einspannschaft mit genormten Abmessungen in die ebenfalls genormten
und üblichen Aufnahmen eines Werkzeugmagazins oder eines Revolverkopfes von NC-gesteuerten
oder CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen hineinpaßt. Hierbei kann vorteilhafterweise
die notwendige Antriebswelle für die Pumpe in diesem Einspannschaft drehbar gelagert
sein.
[0007] Besonders klein kann die gesamte erfindungsgemäße Walzeinheit bauen, wenn der Rollenkopf
als hydrostatisches Lager für das Walzelement ausgebildet ist, das mit einem Anschlußkanal
an die Druckseite der zugeordneten Pumpe angeschlossen ist.
[0008] Die Erfindung soll nun anhand der in den Zeichnungen ausgeführten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben werden.
[0009] Es zeigen:
Figur 1 Walzeinheit mit hydrostatisch gelagertem Walzelement im Schnitt
Figur 2 Walzeinheit mit von einer Kolben-Zylinder-Einheit betätigtem Walzelement
im Schnitt
Figur 3 Hydraulikschaltplan
Figur 4 Hydraulikschaltplan
Figur 5 Ansicht in Richtung des Pfeiles X-X aus Figur 2
Figur 6 Längsschnitt durch eine Bauvariante
Figur 7 Schnitt I-I nach Figur 6
[0010] Die Figur 1 zeigt eine Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug 1 mit hydrostatisch gelagertem
Walzelement 2, welches in dem Gehäuse 1′ gehalten und geführt wird. Diese in Figur
1 dargestellte Walzeinheit ist zusammengesetzt aus den Funktionsgruppen A bis E, wobei
die Funktionsgruppe A das Walzwerkzeug 1 bildet. Die Funktionsgruppe B umfaßt eine
Kolbenpumpe 3, die in einem zugeordneten Pumpengehäuse 3′ untergebracht ist, wobei
diese Kolbenpumpe 3 mit ihrer Druckseite 4 den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 beaufschlagt.
Hierzu liegt das Gehäuse 1′ direkt mit einer entsprechenden planen Fläche an einer
zugeordneten Planfläche des Pumpengehäuses 3′ an. Irgendwelche Rohrleitungen oder
Schläuche sind zwischen den beiden Funktionsgruppen nicht erforderlich.
[0011] Der Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 dient gleichzeitig als Druckspeicher 29, der
im Ausführungsbeispiel als Federdruckspeicher ausgebildet ist. Hierzu weist der nicht
näher bezeichnete Innenraum dieses Federdruckspeichers 29 einen vom Druckmedium beaufschlagten
Kolben 28 auf, der sich über eine Feder 54 an einem Deckel 45 abstützt. Das Druckverhalten
des Druckspeichers wird hierbei von der Kennlinie der Feder 54 bestimmt. Eine Dichtung
49, die z.B. als O-Ring ausgebildet sein kann, kann im Bereich der Druckverbindung
zwischen den Funktionsgruppen A und B für die notwendige Dichtigkeit sorgen. Hier
sind jedoch auch andersartige Dichtungen möglich.
[0012] In dem Pumpengehäuse 3′ der Kolbenpumpe 3 ist in an sich bekannter Weise eine Antriebswelle
6 drehbar gelagert, auf der drehfest, aber axial unverschiebbar ein Exzenter 19 angeordnet
ist. An der Umfangsfläche des Exzenters 19 liegt ein Kolben 23 an, der von einer Feder
25 immer in dieser Anlage gehalten wird. Ein Pumpenraum 22 ist über ein Rückschlagventil
24 mit dem Zylinder 27 auf der Saugseite der Kolbenpumpe 3 verbunden. In einem umgekehrten
Kolbenhub wird die Saugseite zur Druckseite und sperrt damit das Rückschlagventil
24 ab, öffnet hingegen ein Rückschlagventil 26, wodurch Drucköl an der Druckseite
der Kolbenpumpe 3 zur Belieferung des Druckraumes 5 des Walzwerkzeugs 1 bereitgestellt
wird. Der Aufbau einer solchen Pumpe ist allgemein bekannt, so daß hierauf nicht weiter
eingegangen werden muß.
[0013] Die Antriebswelle 6 der Kolbenpumpe 3 ragt in das Gehäuse 52′ eines Zwischenstücks
52 hinein und ist dort über eine Kupplung 7 mit einer Abtriebswelle 8 eines Hydromotors
9 verbunden, der in einem zugeordneten Gehäuse 9′ untergebracht ist. Das Zwischenstück
52 und der Hydromotor 9 bilden hierbei die Funktionsgruppen C und D. Beide Funktionsgruppen
liegen über entsprechende Planflächen gegeneinander an, wobei die Funktionsgruppe
C mit einer weiteren entsprechenden Planfläche an einer zugeordneten Planfläche der
Kolbenpumpe 3 als Funktionsgruppe B anliegt. Flächdichtungen 51 können hierbei für
die notwendige Dichtigkeit sorgen.
[0014] Abgeschlossen wird die gesamte Einheit durch die Funktionsgruppe E, die die Abdeckung
10 bildet. Die Abdeckung 10 bildet im wesentlichen ein Gehäuse 10′, an dem der Einspannschaft
11′ mit vorzugsweise genormten Abmessungen vorgesehen ist. Weiterhin weist das Gehäuse
10′ einen Ölanschluß 12 auf, der über einen Kanal 21 zum Pumpenraum 22 geführt ist.
Ein weiterer Kanal 15, der ebenfalls mit dem Ölanschluß 12 in Verbindung steht, ist
zur Öffnung 16 des Hydromotors 9 geführt und sorgt bei entsprechender Bereitstellung
eines Fluidstromes 14 für dessen Antrieb. Solche Hydromotoren und die notwendige Führung
des Fluidstromes sind bekannt, so daß auch hier auf eine detailliertere Beschreibung
des Aufbaues und der Funktionsweise verzichtet werden kann.
[0015] Das notwendige hydraulische Schaltbild zu der in Figur 1 dargestellten Walzeinheit
zeigt Figur 3. Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß das notwendige Sicherheitsventil
30 zur Absicherung der Kolbenpumpe 3 im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 am Walzwerkzeug
vorgesehen ist. Dies stellt gleichzeitig eine sinnvolle Absicherung des hydrostatisch
arbeitenden Walzwerkzeuges dar, so daß dieses Werkzeug unabhängig von der Pumpe abgesichert
sein kann. Dieses Sicherheitsventil 30 kann dann gleichzeitig die Pumpenabsicherung
mit übernehmen. Es kann jedoch auch an der Kolbenpumpe 3 eine gleichartige separate
Absicherung gegen Überdruck vorgesehen sein. Hierbei kann dann natürlich umgekehrt
auch diese Pumpenabsicherung die Absicherung des hydrostatischen Werkzeuges mit übernehmen.
Auch soll darauf hingewiesen werden, daß in Figur 3 der Druckspeicher 29 als sogen.
Blasenspeicher schematisch dargestellt wurde, während in der Ausführungsform nach
Figur 1 der Druckspeicher ein Federdruckspeicher ist. Hiermit soll angedeutet werden,
daß natürlich unterschiedliche Druckspeicher Anwendung finden können und die Einrichtung
nicht auf eine bestimmte Druckspeicherbauart beschränkt ist.
[0016] Die Ausführungsform nach Figur 2 zeigt einen im Gegensatz zum hydrostatischen Rollenkopf
44′ in üblicher Weise aufgebauten Rollenkopf 44, bei dem ein Walzelement 2 auf einer
Stütztrolle 20 aufliegt und von dieser abgestützt wird. Das Walzelement 2 wird hierbei
in an sich bekannter Weise von einem Käfig 18 geführt.
Der Rollenkopf 44 ist am freien Ende einer Kolbenstange 42 befestigt, an deren anderem
Ende ein Kolben 41 angeordnet ist, der in einem Zylinderraum 40 in üblicher und bekannter
Weise verschiebbar angeordnet ist. Auf der der Kolbenstange 42 abgewandten Seite ist
der Zylinderraum 40 verschlossen von einem Deckel 45 mit einer vorzugsweise als O-Ring
ausgebildeten Dichtung 46. Ein Sicherungsring 47 hält den Deckel 45 in seiner Position.
Im Deckel 45 eingebaut ist ein Drosselventil 61.
[0017] Auch der Kolben 41 weist in üblicher und bekannter Art eine Dichtung 48 auf, mit
der der Kolben 41 gegen die Wandung des Zylinderraumes 40 abgedichtet ist.
[0018] Auf der Kolbenstangenseite ist in ebenfalls üblicher Weise eine Feder 43 im Zylinderraum
vorgesehen, die mit ihrer Kraft den Kolben 41 ständig bewegen und damit die Kolbenstange
42 einfahren will. Für eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange 42 mit der notwendigen
Kraft wird gesorgt durch eine Druckbeaufschlagung des der Kolbenstange abgewandten
Teiles des Zylinderraumes 40, so daß die kolbenstangenfreie Seite des Kolbens 41 mit
entsprechendem Drucköl beaufschlagt wird und damit die Kolbenstange 42 mit dem Rollenkopf
44 in Richtung des Werkstückes 13 bewegt. Das Werkzeug in der Ausführungsform nach
Figur 2 ist damit in der Lage, einen größeren Zwischenraum zwischen Werkstück und
Werkzeug zu überbrücken als das Werkzeug in der Ausführungsform nach Figur 1.
[0019] Dem Walzwerkzeug 1 in der Ausführungsform nach Figur 2, das dort die Funktionsgruppe
F darstellt, folgt wiederum die Funktionsgruppe G in Form einer Zahnradpumpe 34 mit
dem Pumpengehäuse 34′. Wenn eine solche Zahnradpumpe 34 verwendet wird, kann das Drosselventil
ganz geschlossen sein oder entfallen. Dem Pumpengehäuse 34′ schließt sich nun wieder
das Gehäuse 59 der Abdeckung 10˝ an, wobei dieses Gehäuse 59 gleichzeitig den Einspannschaft
11 aufweist für eine Werkzeugaufnahme 57. Die Werkzeugaufnahme 57 ist der Werkzeugmaschine
zugeordnet auf der das Werkzeug zum Einsatz kommt.
Im Einspannschaft 11 ist drehbar die Antriebswelle 32 für die Zahnräder 39 und 39′
in den Lagern 38 und 38′ gelagert. Die notwendige Dichtigkeit zwischen den Funktionsgruppen
wird wieder hergestellt durch die Flachdichtungen 51 und soweit erforderlich, durch
Dichtringe 49. Im Gehäuse 59 ist weiter ein nach außen geführter Ölanschluß 35 vorgesehen,
an dem die entsprechende Versorgungsleitung der zugehörigen Werkzeugmaschine angeschlossen
wird. Ein Kanal 36 führt hierbei den Fluidstrom 14 über den Kanal 37 der Zahnradpumpe
34 zu, die für den notwendigen Druck des Fluidstromes 14 sorgt und den unter Druck
stehenden Fluidstrom auf der Druckseite 4 in den Zylinderraum 40 des Walzwerkzeuges
1 führt. Ein Sicherheitsventil 30 ist von der Druckseite 4 her nach außen geführt
und sichert die Zahnradpumpe 34 gegen Überlastung. Der Verlauf der Kanäle 35, 36 und
37 sowie 4 ist in Figur 5 dargestellt.
[0020] Für den Antrieb der Bauvariante nach Figur 2 kann die Antriebswelle 32 über die Kupplung
33 mit einer Antriebswelle 60 eines Elektromotors 58 verbunden werden. Dieser Elektromotor
58 ist in der zugeordneten Werkzeugmaschine als Antriebseinrichtung ohnehin vorhanden.
Gleiches gilt für die Antriebswelle 60. Solche bekannten CNC-gesteuerten Maschinen
verfügen üblicherweise nicht nur über einen Antrieb der Hauptspindel sondern auch
über weitere, vom Antrieb der Hauptspindel abgeleitete oder separat angetriebene Spindeln,
mit denen bei Bedarf entsprechend eingesetzte Werkzeuge, wie ein Werkzeug nach Figur
2, angetrieben werden können.
[0021] Das hydraulische Schaltbild der Ausführungsform nach Figur 2 ist in Figur 4 dargestellt.
[0022] Zu beiden Ausführungsformen kann der Einspannschaft 11 bzw. 11′ in seinen Abmessungen
z.B. der DIN 69880 entsprechen. Beim Arbeitseinsatz auf einer Werkzeugmaschine wird
der Einspannschaft 11 bzw. 11′ mit der Werkzeugaufnahme 57 einer Werkzeugmaschine
in Wirkverbindung gebracht und fest eingespannt. Im Falle der Ausführungsform nach
Figur 1 wird der Ölanschluß 12 zugleich beim Einspannen des Werkzeuges in einen Werkzeugträger
oder in eine Werkzeugaufnahme 57 mit dem Schmiermittelkreislauf dieser Maschine dicht
verbunden. Hierzu können im Bereich der Werkzeugaufnahme einer solchen Maschine bereits
in bekannter Weise Anschlüsse eines Schmiermittelkreislaufs vorhanden sein, die benutzt
werden können.
[0023] Soll nun das Walzwerkzeug 1 an einem rotierenden Werkstück 13 eine Walzbearbeitung
durchführen, dann wird das Walzwerkzeug 1 in der Werkzeugaufnahme 57 über die Maschinensteuerung
gesteuert in Arbeitsstellung gebracht und das Walzelement 2 zum Werkstück 13 so positioniert,
daß ein lockerer Kontakt zwischen Walzelement 2 und Werkstück 13 vorliegt, jedoch
keine nennenswerten Kräfte zwischen Walzelement 2 und Werkstück 13 auftreten. Der
Schmiermittelkreislauf der Werkzeugmaschine wird dann aktiviert und ein Fluidstrom
14 strömt durch den Ölanschluß 12 in den Kanal 15 des Hydromotors 9. Der Fluidstrom
14 tritt durch die Öffnung 16 in das Zahnradgehäuse 9′ ein und beaufschlagt die Zahnräder
17 und 17′, die dann die Strömungsenergie des Fluidstromes 14 in Rotationsenergie
umwandeln. Die Welle 8 des Zahnrades 17 treibt dann über die Kupplung 7 die Antriebswelle
6 der Kolbenpumpe 3 an, die den Exzenter 19 aufweist. Der durch den Ölanschluß 12
einströmende Fluidstrom 14 strömt durch den Kanal 15 und den Kanal 21 in den Pumpenraum
22, der den Exzenter 19 und den Kolben 23 umhüllt. Der Fluidstrom 14 erreicht so das
Rückschlagventil 24 oder auch Saugventil der Kolbenpumpe 3. Wird die Antriebswelle
6 der Kolbenpumpe 3 durch den Hydromotor 9 angetrieben, bewegt sich der Kolben 23
unter Federdruck der Feder 25 am Exzenter 19, gehalten im Zylinder 27, hin und her.
Beim Saughub des Kolbens 23 öffnet das Saugventil 24 und Fluid wird angesaugt. Beim
Druckhub des Kolbens 23 schließt das Saugventil 24 und das Druckventil 26 öffnet sich
und gibt den Pumpenaustritt 4 frei. Beide Ventile, Saugventil 24 und Druckventil 26,
können in ihrer einfachsten Form als übliche Rückschlagventile ausgebildet sein. Es
tritt nun das Fluid in den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 ein. Das nun auf einen
wesentlich höheren Druck als aus dem Schmiermittelkreislauf der Werkzeugmaschine übersetzte
Fluid beaufschlagt das hydrostatisch gelagerte Walzelement 2 und erzeugt die gewünschte
Walzkraft. Das Walzelement 2 legt sich unter Walzkraft an das Werkstück 13 an. Beim
Einströmen des Fluids in den Druckraum 5 des Walzwerkzeuges 1 wird der Kolben 28 des
Druckspeichers 29 gegen die Federkraft der Feder 54 verdrängt und speichert so das
Fluid unter Druck, um Druckunregelmäßigkeiten, die aus der Bauart der Kolbenpumpe
herrühren, auszugleichen. Wird eine Zahnradpumpe anstelle der Kolbenpumpe eingesetzt,
könnte der Druckspeicher entfallen. Wie bereits beschrieben wird die Feder 54, die
den Kolben 28 federnd abstützt, ihrerseits auf der freien Seite von dem Deckel 45
abgestützt, der, wie ebenfalls bereits beschrieben, von dem Sicherungsring 47 im Gehäuse
gehalten ist. Die ganze in Figur 1 dargestellte Baueinheit kann in Form von als Zuganker
ausgebildeten und lediglich über die Linien 50, 50′ angedeuteten, durchgehenden Schrauben
starr zusammengehalten sein. Alle Funktionsgruppen A bis E werden so fest und dicht
aufeinander gepreßt und bilden einen starren, massiven Block, der recht klein baut.
[0024] Bei der Ausführungsform nach Figur 2 wird der Pumpenantrieb mit einem üblichen Werkzeugantrieb
der zugeordneten Werkzeugmaschine verbunden. Der Werkzeugantrieb der Werkzeugmaschine
ist in Figur 2 dargestellt durch die Antriebswelle 60 und den Elektromotor 58. Auch
hier wird der Ölanschluß 35 zugleich beim Einspannen der gesamten Einheit in die Werkzeugaufnahme
mit dem Schmiermittelkreislauf der zugeordneten Werkzeugmaschine verbunden. Um eine
Bearbeitung des Werkstückes 13 durchzuführen, wird das Walzwerkzeug im Werkzeugträger
oder in der Werkzeugaufnahme 57 gehalten und über die Maschinensteuerung gesteuert
in Arbeitsstellung gebracht, so, daß das Walzelement 2 zur zu bearbeitenden Oberfläche
des Werkstücks 13 einen geringen Abstand einnimmt. Der Schmiermittelkreislauf der
Werkzeugmaschine wird dann aktiviert und ein Fluidstrom 14 strömt durch den Ölanschluß
35 in den Kanal 36 der Zahnradpumpe 34 und tritt in den Kanal 37 ein, der vom Innenraum
des Pumpengehäuses 34′ gebildet wird. Durch die über die Antriebswelle 32 angetriebenen
Zahnräder 39, 39′ wird das einströmende Fluid auf einen für das Betreiben des Walzwerkzeugs
1 geeigneten Druck gebracht und strömt durch die Druckseite 4 in den Zylinderraum
40, wodurch der Kolben 41 mit der Kolbenstange 42 gegen die Federkraft der Feder 43
verschoben wird. Hierdurch wird das Walzelement 2, welches vom Rollenkopf 44 getragen
wird, gegen das rotierende Werkstück 13 gepreßt, wodurch sich die erforderliche Walzkraft
aufbaut. Die Entlüftungsbohrung 53 sorgt dafür, daß im Einbauraum 55 für die Feder
43 kein unerwünschter Gegendruck entsteht.
[0025] Die Verwendung einer Zahnradpumpe bei einem Aufbau der Einheit nach Figur 2 macht
es möglich, dort auf einen Druckspeicher zu verzichten. Die Verwendung einer solchen
Zahnradpumpe ist allerdings nicht zwingend. Es könnte auch eine Kolbenpumpe verwendet
werden. Für diesen Fall muß das Drosselventil geringfügig geöffnet sein, damit bei
Stillstand der Kolbenpumpe im Zylinderraum 40 ein Druckabbau erfolgen kann, der bei
Verwendung einer Zahnradpumpe über die Leckage der Zahnradpumpe erfolgt. Bei weiterer
Öffnung der Drossel kann diese in Zusammenwirkung mit der Pumpendrehzahl als Druckregeleinheit
dienen, da der Durchsatz durch die Drossel in weiten Bereichen abhängig ist vom Druckgefälle
an der Drossel. Zum Beispiel bei einer Kolbenpumpe entsteht bei geschlossener Drossel
auch bei niedriger Drehzahl der volle Pumpendruck. Wird nun die Drossel geöffnet,
fällt, abhängig vom Öffnungsquerschnitt der Druck. Er kann nun wieder gesteigert werden
durch Erhöhung der Pumpendrehzahl.
[0026] Die Figur 6 zeigt nun ein Ausführungbeispiel im Längsschnitt, bei dem das Walzwerkzeug
1 verbunden ist mit einem Aufnahmeschaft 62, der für eine Aufnahme in der Arbeitsspindel
oder Hauptspindel einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, gestaltet
ist. Der Aufnahmeschaft 62 kann in üblicher Weise gestaltet sein. Auf dem der Maschinenspindel
71 abgewandten Ende des Aufnahmeschaftes 62 ist zwischen dem Walzwerkzeug 1 und dem
genannten Ende des Aufnahmeschaftes 62 ein Zwischenbereich 64 vorgesehen und mit
dem Aufnahmeschaft 62 fest verbunden, der sich mit dem Aufnahmeschaft dreht und der
eine Kolbenpumpe 65 aufweist. Hierzu kann in dem genannten Zwischenbereich 64 einfach
beispielsweise eine Radialbohrung 72 vorgesehen sein, in welche ein Kolben 73 eingesetzt
ist. Der Kolben 73 steht unter der Vorlast einer Feder 74, die sich einerseits am
genannten Zwischenbereich 64 und andererseits an einem Kragen 75 des Kolbens 73 abstützt.
[0027] Die Radialbohrung 72 steht saugseitig über ein Rückschlagventil 76 in Verbindung
mit einer Versorgungsleitung 78, über welche das notwendige Fluid beispielsweise vom
Kreislauf der Werkzeugmaschine herangeführt wird.
Druckseitig ist, wie bei Kolbenpumpen üblich, ein weiterers Rückschlagventil 77 vorgesehen,
durch welches hindurch das Drucköl zum Walzwerkzeug 1 geliefert wird, welches im
gezeichneten Ausführungsbeispiel nach Figur 6 als Rollenkopf mit hydrostatisch gelagerter
Rolle ausgebildet ist. Die zum Rollenkopf führende Druckleitung 79 ist hierbei über
eine Verbindungsleitung 80 mit einem Druckspeicher 70 verbunden, der ebenfalls im
Zwischenbereich 64 angeordnet ist und sich daher mit dem Walzwerkzeug 1 und der Maschinenspindel
71 gemeinsam dreht. Der Druckspeicher 70 kann hierbei als Federdruckspeicher ausgebildet
sein, wie er bereits zu Figur 1 beschrieben wurde.
[0028] Der Zwischenbereich 64 ist über einen Teil seiner Längserstreckung oder Breite umfaßt
von einem Ring 67 der in diesem Zwischenbereich 64, beispielsweise über Wälzlager
81, drehbar gelagert ist. Kragen 82 und 83 sorgen für eine axiale Unverschiebbarkeit.
Der Ring 67 weist auf seiner Innenseite eine innere Kurvenbahn 68 auf, an welcher
der Betätigungsnocken 66 des Kolbens 73 anliegt und von der Feder 74 in Anlage gehalten
wird. Auf seiner Außenseite verfügt der Ring 67 über eine sogen. Drehmomentstütze
69, die sich an einem beliebigen Halteteil 84 der Werkzeugmaschine 63 abstützt. Wird
nun die Maschinenspindel 71 in Drehung versetzt, so dreht sich der gesamte beschriebene
Aufbau, mit Ausnahme des Ringes 67, mit. Hierdurch läuft der Betätigungsnocken 66
des Kolbens 73 der Kolbenpumpe 65 auf der inneren Kurvenbahn 68 des Ringes 67 entlang
und wird hierdurch in eine radiale Schwingbewegung, also in die notwendige Pumpbewegung,
versetzt. Das notwendige Fluid wird durch die Versorgungsleitung 78 zugeführt und
von der Kolbenpumpe 65 auf den notwendigen Druck für das Walzwerkzeug 1 gebracht.
Die hierbei bei einer Kolbenpumpe immer auftretenden Druckschwankungen werden vom
Druckspeicher 70 aufgefangen. Das Walzwerkzeug 1 kann nun mit seinem Walzelement 2
beispielsweise gegen die Planfläche 85 eines nicht näher bezeichneten Werkstückes
geführt werden und dort eine Glattwalzbearbeitung durchführen. Hierbei beschreibt
das Walzelement 2 aufgrund seiner exzentrischen Lage zur Drehachse 86 auf der Planfläche
85 einen Kreis. Eine lineare Vorschubbewegung des Werkzeuges in Richtung des Pfeils
87 durch entsprechende Verschiebung der Maschinenspindel 71 sorgt für eine Überlagerung
dieser Kreise, so daß mit einem solchen Werkzeug eine ebene Fläche eines Werkstückes
Bahn für Bahn glattgewalzt werden kann.
[0029] Es ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Figur 6 durchaus möglich, die
Versorgungsleitung 78 nicht zentral durch die Maschinenspindel 71 und den Aufnahmeschaft
62 zu führen, sondern stattdessen außen an die Drehmomentstütze 69 anzuschließen,
die dann entsprechend hohl ist und die über eine strichpunktiert dargestellte Leitung
88 durch einen Zwischenraum 89 hindurch wieder zur Pumpe 65 geführt wird.
[0030] Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es erstmals gelungen eine Walzeinheit so zu
gestalten, daß eine hydraulische Betätigung des Werkzeuges möglich ist, wobei die
gesamte Einheit gleichzeitig so klein gehalten werden kann, daß sie als Werkzeug auf
Werkzeugmaschinen, wie z.B. CNC-gesteuerten Drehautomaten einsetzbar ist und dort
in den üblichen Werkzeugaufnahmen oder Werkzeugmagazinen gehalten werden kann. Eine
Verbindung mit irgendwelchen gesonderten maschinenfremden Zusatzaggregaten ist nicht
mehr erforderlich.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
[0031]
1 Walzwerkzeug
1′ Gehäuse
2 Walzelement
3 Kolbenpumpe
3′ Pumpengehäuse
4 Druckseite
5 Druckraum
6 Antriebswelle
7 Kupplung
8 Abtriebswelle
9 Hydromotor
9′ Gehäuse
10 Abdeckung
10′ Gehäuse
10˝ Abdeckung
11 Einspannschaft
11′ Enspannschaft
12 Ölanschluß
13 Werkstück
14 Fluidstrom
15 Kanal
16 Öffnung
17 Zahnrad
17′ Zahnrad
18 Käfig
19 Exzenter
20 Stützrolle
21 Kanal
22 Pumpenraum
23 Kolben
24 Rückschlagventil
25 Feder
26 Rückschlagventil
27 Zylinder
28 Kolben
29 Druckspeicher
30 Sicherheitsventil
31 unbenutzt
32 Antriebswelle
33 Kupplung
34 Zahnradpumpe
34′ Pumpengehäuse
35 Ölanschluß
36 Kanal
37 Kanal
38 Lager
38′ Lager
39 Zahnrad
39′ Zahnrad
40 Zylinderraum
41 Kolben
42 Kolbenstange
43 Feder
44 Rollenkopf
44′ Rollenkopf
45 Deckel
46 Dichtung
47 Sicherungsring
48 Dichtung
49 Dichtung
50 Linie
50′ Linie
51 Flachdichtung
52 Zwischenstück
52′ Gehäuse
53 Entlüftungsbohrung
54 Feder
55 Einbauraum
56 unbenutzt
57 Werkzeugaufnahme
58 Elektromotor
59 Gehäuse
60 Abtriebswelle
61 Drosselventil
62 Aufnahmeschaft
63 Werkzeugmaschine
64 Zwischenbereich
65 Kolbenpumpe
66 Betätigungsnocken
67 Ring
68 innere Kurvenbahn
69 Drehmomentstütze
70 Druckspeicher
71 Maschinenspindel
72 Radialbohrung
73 Kolben
74 Feder
75 Kragen
76 Rückschlagventil
77 Rückschlagventil
78 Versorgungsleitung
79 Druckleitung
80 Verbindungsleitung
81 Wälzlager
82 Kragen
83 Kragen
84 Halteteil
85 Planfläche
86 Drehachse
87 Pfeil
88 Leitung
89 Zwischenraum
1. Walzeinheit mit einem Walzwerkzeug mit mindestens einem gegen eine Werkstückfläche
unter Walzkraft anlegbarem und drehbar gelagertem Walzelement sowie mit hydraulisch
betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft und einer mit den hydraulisch betätigten
Mitteln verbundenen Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes und Volumenstromes
eines die Mittel zur Erzeugung der Walzkraft beaufschlagenden Fluides, dadurch gekennzeichnet,
daß das Walzwerkzeug (1) und die Einrichtung (B-E; G, H) zur Erzeugung des gewünschten
Druckes als Baueinheit ausgebildet und starr miteinander verbunden sind, wobei Anschlüsse
zur Energieversorgung der genannten Einrichtung vorgesehen sind, die mit entsprechenden
Anschlüssen zur Energielieferung an einer Werkzeugmaschine verbunden oder verbindbar
sind.
2. Walzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerkzeug (1) und
die Einrichtung (B-E; G, H) zur Erzeugung des gewünschten Druckes je über ein unabhängiges
Gehäuse (1′; 3′, 52′, 9′, 10′; 34′, 59) verfügen, die starr miteinander verbunden
sind.
3. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes als Pumpe (3, 34) ausgebildet und
saugseitig an den Schmiermittelkreislauf oder Kühlmittelkreislauf der Maschine, an
der die Einheit zum Einsatz kommt, angeschlossen oder anschließbar ist.
4. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpe (3,34) mit einem Antriebsmotor (9,58) verbunden oder verbindbar ist.
5. Walzeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (3,34) zur Verbindung
mit dem Antriebsmotor (9,58) eine Antriebswelle (6,32) aufweist, die mit einer entsprechenden
Abtriebswelle (8,60) des Antriebsmotors verbindbar oder verbunden ist.
6. Walzeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor als
Hydromotor (9) ausgebildet und zur Energieversorgung an den Kühlmittelkreislauf oder
Schmiermittelkreislauf der Maschine, an der die Einheit zum Einsatz kommt, angeschlossen
oder anschließbar ist.
7. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Erzeugung des gewünschten Druckes eine Hydraulikpumpe (3) und einen
Hydraulikmotor (9) aufweist, wobei Pumpe und Motor in einem gemeinsamen Gehäuse (B,C,D)
oder in separaten, aber starr miteinander verbundenen Gehäusen (3′, 52′, 9′) angeordnet
sind.
8. Walzeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung weiter
einen Druckspeicher (29) aufweist.
9. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Walzeinheit in Funktionsgruppen (A-H) unterteilt ist, wobei jede Funktionsgruppe ein
eigenes Gehäuse (1',3′, 52′, 9′, 10′, 34′, 59) aufweist mit mindestens einer ebenen
Anlagefläche und wobei zur Herstellung der Walzeinheit alle Gehäuse der vorgesehenen
Funktionsgruppen (A-E; F-H) über die ebenen Anlageflächen funktionsgerecht aneinander
gelegt und starr miteinander verbunden sind.
10. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpe (3) als Kolbenpumpe ausgebildet ist.
11. Walzeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) der
Kolbenpumpe (3) mittels eines rotierend angetriebenen oder antreibbaren Nockens oder
Exzenters (19) bewegt wird.
12. Walzeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (58)
ein Elektromotor ist.
13. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpe (34) eine Zahnradpumpe ist.
14. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Walzeinheit einen Einspannschaft (11, 11′) zur Aufnahme an einem Werkzeugmagazin,
einem Revolverkopf oder in einer sonstigen Werkzeugaufnahme (57) der Maschine, an
der die Einheit zum Einsatz kommt, aufweist.
15. Walzeinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (32)
für die Pumpe (34) im Einspannschaft (11) drehbar gelagert und mit einer Antriebswelle
der Maschine über eine Kupplung (33) kuppelbar ist.
16. Walzeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (29)
ein Federdruckspeicher ist.
17. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Walzelement (2) in einem Rollenkopf (44′) geführt, abgestützt und drehbar gelagert
ist, wobei der Rollenkopf (44′) als hydrostatisches Lager für das Walzelement (2)
ausgebildet ist und mit einem Anschlußkanal an die Druckseite (4) der Pumpe (3) angeschlossen
oder anschließbar ist.
18. Walzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes
Walzelement (2) in einem Rollenkopf (44) geführt, abgestützt und drehbar gelagert
ist, wobei der Rollenkopf (44) am freien Ende einer Kolbenstange (42) einer Kolben-Zylinder-Einheit
(41, 42, 45,) angeordnet ist, deren Zylinderraum (40) auf der der Kolbenstange (42)
abgewandten Seite des Kolbens (41) mit der Druckseite (4) der Pumpe (34) verbunden
oder verbindbar ist.
19. Walzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzwerkzeug (1)
mit einem Aufnahmeschaft (62) für eine Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine (63)
verbunden ist, wobei im Zwischenbereich (64) zwischen Werkzeug (1) und Aufnahmeschaft
(62) mindestens eine Kolbenpumpe (65) mit einem Betätigungsnocken (66) vorgesehen
ist, die druckseitig mit den hydraulisch betätigten Mitteln zur Erzeugung der Walzkraft
und saugseitig mit Fluidliefermitteln verbunden ist, wobei der Zwischenbereich (64)
mit dem Betätigungsnocken (66) umfaßt ist von einem an diesem Zwischenbereich (64)
drehbar gelagerten Ring (67) mit einer inneren Kurvenbahn (68) zur Betätigung des
Betätigungsnockens (66) und wobei der Ring (67) mittels einer Drehmomentstütze (69)
an einer ungewollten Drehung gehindert wird.
20. Walzeinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Walzwerkzeug
(1) umlaufender und mit der Druckseite der Pumpe (65) verbundener Druckspeicher (70)
vorgesehen ist.