Die Erfindung betrifft eine Fertigungsvorrichtung zur Fertigung eines gekrümmten Verlaufs an mindestens einer Stirnfläche einer Rolle. Die Fertigungsvorrichtung weist eine Schleifeinrichtung zum Schleifen des gekrümmten Verlaufs und eine Halteeinrichtung zum Halten der Rolle zwischen der Halteeinrichtung und der Schleifeinrichtung auf. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fertigung eines gekrümmten Verlaufs an der mindestens einen Stirnfläche der Rolle mit der Fertigungsvorrichtung.
Wälzkörper mit gekrümmten Flächen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Oftmals werden die gekrümmten Flächen mit geeigneten Vorrichtungen geschliffen, um sie mit einem gekrümmten Verlauf zu versehen.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungsvorrichtung zur kosteneffektiven Fertigung von gekrümmten Stirnflächen einer Rolle bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Fertigungsvorrichtung zur Fertigung eines gekrümmten Verlaufs an mindestens einer Stirnfläche einer Rolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Fertigung eines gekrümmten Verlaufs an der mindestens einen Stirnfläche der Rolle mit der Fertigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Es wird eine Fertigungsvorrichtung vorgeschlagen, die zur Fertigung eines gekrümmten, insbesondere balligen Verlaufs an mindestens einer Stirnfläche einer Rolle ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Rolle als ein Wälzkörper für ein Wälzlager ausgebildet. Beispielsweise ist die Rolle als eine Zylinderrolle ausgebildet. Sie kann aber auch eine Nadelrolle oder Tonnenrolle sein. Beispielsweise weist die Rolle einen Durchmesser von 5 Millimeter, vorzugsweise von 6 Millimeter und/oder von bis zu 8 Millimeter auf. Eine Länge der Rolle beträgt vorzugsweise mindestens 4 Millimeter, insbesondere mindestens 20 Millimeter, im Speziellen mindestens 40 Millimeter und/oder maximal 70 Millimeter.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Stirnfläche axial zu einer Drehachse der Rolle angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Rolle eine Mantelfläche auf, die sich radial um die Drehachse der Rolle erstreckt. Im Speziellen weist die Rolle eine erste und zweite Stirnfläche auf, die axial zu der Drehachse gegenüberliegend zueinander angeordnet sind.
Die Fertigungsvorrichtung weist eine Schleifeinrichtung auf. Die Schleifeinrichtung ist dazu ausgebildet, den gekrümmten Verlauf an der mindestens einen Stirnfläche der Rolle zu schleifen. Beispielsweise ist die Schleifeinrichtung als ein quaderförmiger Backen, insbesondere mit einer deutlich größeren Länge als Höhe ausgebildet.
Die Fertigungsvorrichtung umfasst eine Halteeinrichtung. Die Halteeinrichtung ist dazu ausgebildet, die Rolle zwischen der Halteeinrichtung und der Schleifeinrichtung zu halten. Zum Beispiel ist die Halteeinrichtung als ein weiterer quaderförmiger Backen ausgebildet, dessen Länge insbesondere deutlich größer ist als dessen Höhe ist. Bevorzugt weisen die Schleifeinrichtung und die Halteeinrichtung gleiche Abmaße, insbesondere eine gleiche Länge und/oder Höhe, auf. Bevorzugt sind die Schleifeinrichtung und die Halteeinrichtung aus einer Stahllegierung gebildet.
Erfindungsgemäß ist die Halteeinrichtung relativ zu der Schleifeinrichtung linear beweglich. Vorzugsweise ist die Halteeinrichtung gleichgerichtet und/oder parallel zu der Schleifeinrichtung bewegbar. Insbesondere umfasst die Fertigungsvorrichtung einen Aktor, zum Beispiel einen Linearmotor, zum linearen Antrieb der Halteeinrichtung relativ zu der Schleifeinrichtung. Im Speziellen wird die Halteeirichtung durch den Aktor dazu angetrieben, sich linear, insbesondere gleichgerichtet und/oder parallel zu der Schleifeinrichtung zu bewegen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schleifeinrichtung ortsfest angeordnet ist. Bevorzugt ist, dass die Schleifeinrichtung in einer Walzmaschine als Schleifmaschine integriert und darin ortsfest verankert ist. Insbesondere ist auch die Halteeinrichtung in der Schleifmaschine integriert und dort linear beweglich in einem definierten Abstand zu der Schleifeinrichtung und gleichgerichtet und/oder parallel zu dieser bewegbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rolle zwischen der Schleifeinrichtung und der Halteeinrichtung bevorzugt formschlüssig anordbar. Optional ist die Rolle in einer Übergangspassung oder Presspassung zwischen der Schleifeinrichtung und der Halteeinrichtung angeordnet. Vorzugsweise kontaktieren die Schleifeinrichtung und die Halteeinrichtung die Rolle. Insbesondere weist die Halteeinrichtung eine Haltefläche auf, mit der sie die Rolle hält und gegen die Schleifeinrichtung drückt, sodass sich die Rolle nicht von dieser lösen kann. Besonders bevorzugt ist, dass die Haltefläche mit einer Beschichtung oder einer Materiallage oder eine Oberflächenstrukturierung, wie z.B. eine Rändelung, versehen ist, die einen Reibbeiwert der Haltefläche erhöht. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein sicherer Halt der Rolle zwischen der Schleifeinrichtung und der Halteeinrichtung gewährleistet werden. Insbesondere kann dadurch ein Durchrutschen der Rolle zwischen der Schleifeinrichtung und der Halteeinrichtung verhindert werden, im Speziellen bei und/oder während der Linearbewegung der Halteeinrichtung.
Erfindungsgemäß weist die Schleifeinrichtung einen Schleifkanal mit einer Kanalöffnung auf.
Der Schleifkanal umfasst erfindungsgemäß ein oberes Schleifprofil und ein unteres Schleifprofil. Bevorzugt verlaufen das obere und untere Schleifprofil entlang der Kanalöffnung und/oder Rahmen diese entlang des Schleifkanals ein. Erfindungsgemäß ist das obere Schleifprofil zum Schleifen des gekrümmten Verlaufs an der ersten Stirnfläche der Rolle ausgebildet. Erfindungsgemäß ist das untere Schleifprofil zum Schleifen des gekrümmten Verlaufs der zweiten Stirnfläche der Rolle ausgebildet. Besonders bevorzugt ist, dass das obere und untere Schleifprofil einen abriebfesten Belag, zum Beispiel aus Bornitrit (CBN) aufweist, um eine Abnutzung bei und/oder während des Schleifens zu vermeiden oder hinauszuzögern. Optional weist der Schleifkanal eine Kanalwand auf, die gegenüberliegend zu der Kanalöffnung angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rolle zumindest abschnittsweise in dem Schleifkanal anordbar ist. Bevorzugt umfasst die Fertigungsvorrichtung hierfür eine Zuführeinrichtung, die zur Zuführung der Rolle zu der Schleifeinrichtung, insbesondere in den Schleifkanal, ausgebildet ist. Optional legt die Zuführeinrichtung die Rolle in einen Kanalzugang, der einen Einlass zu dem Schleifkanal bildet. Bei der Zuführeinrichtung kann es sich z.B. um einen Greifer eines Roboterarms handeln.
Wenn die Rolle in dem Schleifkanal, insbesondere in dem Kanalzugang, angeordnet ist, erstreckt sich die Drehachse der Rolle erfindungsgemäß parallel zu der Kanalwand. Insbesondere ist die Rolle so in dem Schleifkanal, insbesondere in dem Kanalzugang, anordbar, dass die erste Stirnfläche das obere Schleifprofil des Schleifkanals kontaktiert und/oder dass die zweite Stirnfläche das untere Schleifprofil des Schleifkanals kontaktiert. Insbesondere liegt die Haltefläche der Halteeinrichtung an der Mantelfläche der Rolle an, wenn die Rolle in dem Schleifkanal, insbesondere in dem Kanalzugang, angeordnet ist. Im Speziellen hält oder drückt die Halteeinrichtung die Rolle dadurch in Richtung des Schleifkanals und positioniert die Stirnflächen an den jeweiligen Schleifprofilen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rolle durch die relativ zu der Schleifeinrichtung gerichtete Linearbewegung der Halteeinrichtung dazu antreibbar, sich an der Schleifeinrichtung abzuwälzen und den Schleifkanal in einer Durchlaufrichtung zu durchlaufen. Vorzugsweise treibt die Halteeinrichtung die in dem Schleifkanal angeordnete Rolle durch ihre Linearbewegung dazu an, sich um ihre Drehachse rotierend entlang des Schleifkanals fortzubewegen. Insbesondere durchläuft die Rolle den Schleifkanal von dem Kanalzugang bis zu einem Kanalende, an dem bevorzugt ein Auswurf der fertig bearbeiteten Rolle erfolgt. Durch den Kontakt der Stirnflächen mit dem jeweiligen Schleifprofil erfolgt das Schleifen des gekrümmten Verlaufs der ersten und zweiten Stirnfläche bei und/oder während der Rotation der Rolle und des Durchlaufens des Schleifkanals.
Bevorzugt ist, dass das obere Schleifprofil und das untere Schleifprofil schräg, winklig und/oder in einem Radius oder Radienverlauf zu der Kanalwand angeordnet sind. Dadurch kann der gekrümmte Verlauf an der mindestens einen Stirnfläche der Rolle, insbesondere an der ersten Stirnfläche durch das obere Schleifprofil und an der zweiten Stirnfläche durch das untere bei und/oder während des Durchlaufens des Schleifkanals gefertigt werden. Optional ist an der fertig bearbeiteten Rolle eine besondere Oberflächentopographie entstanden, die nur durch die erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung und/oder durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schleifkanal in Durchlaufrichtung der Rolle verjüngt ausgebildet. Vorzugsweise verengt sich der Schleifkanal in Durchlaufrichtung. Insbesondere weist der Kanalzugang eine größere Weite auf als das Kanalende. Da durch das Schleifen der mindestens einen Stirnfläche bei und/oder während des Durchlaufens der Rolle durch den Schleifkanal eine axiale Längenanpassung der Rolle erfolgt, ist die Verjüngung und/oder zunehmende Verengung des Schleifkanals bevorzugt und von Vorteil, um den fortlaufenden Kontakt der mindestens einen Stirnfläche mit dem entsprechenden Schleifprofil der Schleifkanals zu gewährleisten.
Durch die Fertigungsvorrichtung kann eine effektive und kostengünstige Fertigung, insbesondere Massenfertigung, gekrümmter Stirnflächen an Rollen bereitgestellt werden. Insbesondere kann in vorteilhafter Weise eine Taktzahl fertig bearbeiteter Rollen gegenüber herkömmlichen Fertigungsvorrichtungen erhöht werden.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Fertigung eines gekrümmten Verlaufs an mindestens einer Stirnfläche einer Rolle mit der Fertigungsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach den Ansprüchen 1 bis 7. Im Rahmen des Verfahrens wird die Halteeinrichtung insbesondere durch den Aktor dazu angetrieben, sich relativ zu der Schleifeinrichtung linear zu bewegen.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt wird die Rolle in dem Schleifkanal angeordnet, sodass die Mantelfläche an der Halteeinrichtung anliegt, sodass die erste Stirnfläche das obere Schleifprofil kontaktiert und sodass die zweite Stirnfläche das untere Schleifprofil kontaktiert. Vorzugsweise wird die Rolle durch eine Linearbewegung der Halteeinrichtung relativ zu der Schleifeinrichtung dazu angetrieben, den ersten und zweiten Schleifkanal insbesondere rotierend zu durchlaufen.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt werden der gekrümmte Verlauf an der ersten Stirnfläche durch das obere Schleifprofil und der gekrümmte Verlauf der zweiten Stirnfläche durch das untere Schleifprofil geschliffen, während die Rolle den Schleifkanal rotierend durchläuft.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Rolle 2 ist als ein Wälzkörper, insbesondere als eine Zylinderrolle, als eine Nadelrolle oder Tonnenrolle, für ein Wälzlager ausgebildet. Sie weist einen Durchmesser von z.B. 5 Millimeter, vorzugsweise von 6 Millimeter und/oder von bis zu 8 Millimeter auf. Eine Länge der Rolle 2 beträgt vorzugsweise mindestens 4 Millimeter, insbesondere mindestens 20 Millimeter, im Speziellen mindestens 40 Millimeter und/oder maximal 70 Millimeter.
Wie in
Die Schleifeinrichtung 4 und die Halteeinrichtung 5 der Fertigungsvorrichtung 1 sind wie in
Bei einer Linearbewegung L der Halteeinrichtung 5 bewegt sich diese beabstandet zu der Schleifeinrichtung 4 und gleichgerichtet und/oder parallel zu der Schleifeinrichtung 4.
Die Schleifeinrichtung 4 weist einen Schleifkanal 6 auf, der eine Kanalöffnung, eine Kanalwand 7 und ein oberes Schleifprofil 8a und ein unteres Schleifprofil 8b umfasst. Das obere und untere Schleifprofil 8a, 8b erstreckt sich entlang der Kanalöffnung, die der Kanalwand 7 gegenüberliegt. Das obere Schleifprofil 8a ist dazu ausgebildet, die erste Stirnfläche 3a der Rolle 2 zu schleifen, sodass daran der gekrümmte, insbesondere ballige, Verlauf entsteht. Das untere Schleifprofil 8b ist dazu ausgebildet, die zweite Stirnfläche 3b der Rolle 2 zu schleifen, sodass auch hier der gekrümmte, insbesondere ballige, Verlauf gebildet wird.
Die Halteeinrichtung 5 weist eine Haltefläche 9 zum Halten der Rolle 2 in dem Schleifkanal 6 auf. Die Haltefläche 9 ist optional mit einer reibbeiwerterhöhenden Beschichtung versehen, sodass ein sicherer Halt der Rolle 2 zwischen der Schleifeinrichtung 4 und der Halteeinrichtung 5 gewährleistet ist und ein Abrutschen der Rolle 2 vermieden werden kann.
In
Die Rolle 2 ist abschnittsweise so in dem Schleifkanal 6 angeordnet, dass die Drehachse X senkrecht, lotrecht oder vertikal verläuft und sich gleichgerichtet zu der Kanalwand 7 erstreckt. Mit den beiden Stirnflächen 3a, 3b kontaktiert die Rolle 2 die Schleifprofilen 8a, 8b. Durch die in
Die Halteeinrichtung 5 führt, aktiviert durch den Aktor, die Linearbewegung L aus. Dadurch wird die Rolle 2 in einer Durchlaufrichtung D um die Drehachse X in Rotation versetzt, sodass sich die Rolle 2 in Durchlaufrichtung D durch den Schleifkanal 6 bewegt. Dabei oder währenddessen wird der gekrümmte Verlauf an der ersten Stirnfläche 3a der Rolle 2 durch das obere Schleifprofil 8a und der gekrümmte Verlauf an der zweiten Stirnfläche 3b durch das untere Schleifprofil 8b geschliffen.
Der Kanalzugang 10 weist eine größere Weite W auf, als der Schleifkanal 6 im weiteren Verlauf in Durchlaufrichtung D. Insbesondere verjüngt oder verengt sich der Schleifkanal 6 in Durchlaufrichtung D. Dies ist notwendig, da die Rolle 2 bei dem Einsetzen in den Kanalzugang 10 und vor dem Schleifen eine größere Höhe H in axialer Richtung aufweist, als während oder nach dem Schleifen in dem Schleifkanal 6. Insbesondere verringert sich die Höhe H (
Das obere und untere Schleifprofil 8a, 8b sind mit einem abriebfesten Belag, zum Beispiel aus Bornitrit (CBN) versehen, sodass eine Lebensdauer erhöht und eine Abstumpfung verzögert werden kann. Die Schleifprofile 8a, 8b verlaufen quer, winklig oder in einem Radius oder Radienverlauf zu der Kanalwand 7 (siehe auch
Durch die Fertigungsvorrichtung 1 gemäß
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