[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Radialrollkopf nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] Bekanntlich weist ein Radialrollkopf, insbesondere ein Radialgewinderollkopf zwei
oder drei Walzen oder Rollen auf mit Abflachungen, die in der Ruhestellung der Rollen
einander zugekehrt sind. Von der Abflachung ausgehend hat der Umfang einen spiralförmigen
Verlauf. An diesen schließt sich eine Walzfläche über einen Winkel von etwa 90° an.
Beim Rollvorgang wird das Werkstück, beispielsweise eine Stange, die mit einem Gewinde
versehen werden soll, zwischen die Rollen eingeführt. Das Werkstück wird mit Hilfe
einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise einer Drehmaschine, um seine Achse in
Drehung versetzt. Die Rollen sind mit einem Zahnradgetriebe gekoppelt, das seinerseits
mittels einer Federanordnung betätigbar ist. Das zentrale Zahnrad, mit dem die Rollen
über weitere Zahnräder gekoppelt sind, wird von der Federanordnung vorgespannt. Wird
die Federanordnung ausgelöst bzw. die Sperrung des Mechanismus, setzt die Federanordnung
die Rollen in Drehung, sodass sie im Reibschluss das Werkstück erfassen. Das Werkstück
dreht dabei die Rollen weiter, und es kommt zu dem gewünschten Formvorgang. Bei diesem
Vorgang wird außerdem die Federanordnung erneut gespannt. Bei einem Radialrollkopf
findet stets nur eine Umdrehung der Rollen statt. Das Werkstück kann dabei mehrere
Umdrehungen ausführen.
[0003] Ein Radialrollkopf mit den beschriebenen Merkmalen ist etwa aus DE 197 01 049 C1
bekannt, auf welche Druckschrift nachfolgend, auch im Hinblick auf die Offenbarung,
ausdrücklich Bezug genommen wird. Aus diesem Stand der Technik ist auch bekannt, mit
dem mittigen Zahnrad einen Sperrnocken zu koppeln, der in der Ruhestellung mit Hilfe
eines geeigneten Sperrmechanismus gehalten ist. Der Sperrnocken weist einen Sperrabschnitt
auf, der mit gegenüberliegenden Sperrstiften zusammenwirkt. Die Sperrstifte sind jeweils
von einer Feder beaufschlagt, wobei die eine Feder stärker als die andere ist. In
der Sperrstellung des Spermockens wirkt mithin der Sperrstift sperrend auf den Sperrnocken,
der von der stärkeren Feder beaufschlagt ist. Wird der Sperrstift gegen die Feder
bewegt, kann die Federanordnung, die exzentrisch am Sperrnocken angreift, den Sperrnocken
um einen vorgegebenen Winkel verdrehen. Die Drehung des Sperrnockens wird durch die
Zwangsdrehung aufgrund der Mitnahme durch das Werkstück weitergeführt, bis der zweite
Sperrstift mit dem Sperrnocken in Anschlag gelangt und dadurch die Drehung beendet.
Bei diesem Vorgang wird die Federanordnung erneut gespannt. Der erste Sperrstift gelangt
wieder sperrend mit dem Sperrnocken in Eingriff, während der zweite Sperrstift aufgrund
seiner geringeren Federkraft in eine Freigabestellung bewegt wird.
[0004] Die Betätigung des Sperrstifts mit der stärkeren Feder kann über einen Handhebel
erfolgen, der mithin den Sperrmechanismus auslöst und den Beginn des Rollvorgangs
in Gang setzt. Aus der genannten Druckschrift ist jedoch auch bekannt, diese Auslösung
automatisch durch das Werkstück zu bewerkstelligen. Zu diesem Zweck wird der Handhebel
von einem Stift betätigt, der seinerseits von einem Hebel betätigt wird, der schwenkbar
im Federgehäuse gelagert ist. Das Federgehäuse ist gegenüber dem Halteflansch, der
an einer Werkzeugmaschine angebracht wird, gegen Federkraft axial verstellbar. Ein
Aufeinanderzubewegen von Federgehäuse und Flansch führt mithin zu einer Verschwenkung
des Hebels und damit zur Auslösung des Sperrmechanismus. Die axiale Relativverstellung
wird dadurch herbeigeführt, dass das Werkstück gegen einen mittigen Vorsprung zwischen
den Rollen anfährt.
[0005] Der beschriebene Radialrollkopf arbeitet zufriedenstellend. Er hat jedoch den Nachteil,
dass z.B. ein Gewinde nur im vorderen Bereich des Werkstücks geformt werden kann.
Besteht hingegen die Aufgabe, ein Gewinde im größeren Abstand zum Ende des Werkstücks,
beispielsweise einer Stange, zu formen, müssen hierfür andere Werkzeuge eingesetzt
werden.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radialrollkopf zu schaffen, mit dem
auch im größeren Abstand zum Ende des Werkstücks eine Formgebung durchgeführt werden
kann.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0008] Bei dem erfindungsgemäßen Radialrollkopf, insbesondere Radialgewinderollkopf, ist
ein axialer Durchgang durch das zentrale Zahnrad, den Sperrnocken und mindestens ein
Teil des Federgehäuses gebildet.
[0009] Bei dem axialen Zusammenführen des Werkstücks und des Radialrollkopfs kann das Werkstück
über eine gewünschte Strecke in den Rollkopf hinein bewegt werden, damit die Rollen
an der gewünschten Stelle des Werkstücks die Formgebung durchführen können. Bei den
bisher bekannten Rollköpfen, insbesondere auch nach der diskutierten 197 01 049 C1
ist zum einen der mittige Anschlag für die automatische Auslösung ein Hindernis zur
Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe. Auch bei Wegfall eines solchen Anschlags besteht
keine Möglichkeit, das Werkstück mehr oder weniger weit in den Rollkopf hinein zu
führen, da das mittige Zahnrad und auch der Sperrnocken ein unüberwindliches Hindernis
bilden. Dies trifft im Übrigen auch zu auf die Federanordnung, welche im bekannten
Fall aus drei in gleichem Umfangsabstand angeordneten Zugfedern besteht, die am äußeren
Ende am Federgehäuse und mit dem inneren Ende exzentrisch an einer mit den Sperrnocken
verbundenen Scheibe angreifen. Auch die Federanordnung stellt für das Einführen des
Werkstücks ein Hindernis dar.
[0010] Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der Sperrnocken mit einem axialen Durchgang
versehen, und es versteht sich, dass mindestens eine Zugfeder, die auf den Sperrnocken
wirkt, so angeordnet ist, dass sie außerhalb dieses Durchgangs am Sperrnocken angreift,
um ihn entsprechend vorzuspannen.
[0011] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sperrnocken als hohle Kurbelwelle
ausgebildet, deren eines Ende drehfest mit dem zentralen Zahnrad gekoppelt und deren
anderes Ende im Federgehäuse drehbar gelagert ist. Mindestens eine Zugfeder greift
an einem Kurbelarm an, der zwischen den Enden der Kurbelwelle liegt.
[0012] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung greifen am Kurbelarm mehrere parallele
Zugfedern an, die an einem Ende mit einem Joch verbunden sind, das schwenkbar im Federgehäuse
gelagert ist. Da die am Kurbelarm angebrachten Federenden während der Betätigung auch
in Umfangsrichtung bewegt werden, können die Federn durch das Joch diese Bewegung
mitmachen. Die Anbindung des radial inneren Endes der Federanordnung etwa am Kurbelarm
erfordert naturgemäß, dass bei einer vollen Umdrehung des Sperrnockens dieser nicht
mitgenommen wird. Daher wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
der Angreifpunkt der Zugfeder am Kurbelarm von einem drehbar gelagerten Ring gebildet
ist. Dieses Merkmal ist jedoch in Verbindung mit dem bereits beschriebenen Radialgewinderollkopf
an sich bekannt.
[0013] Vorzugsweise wird der Kurbelarm von einer Scheibe mit einer exzentrischen Durchbohrung
gebildet, die konzentrisch zum axialen Durchgang ist. Die Scheibe dient z.B. zur drehbaren
Lagerung des Ringes, an dem die Federanordnung angreift.
[0014] Es ist zwar denkbar, mit einer Zugfeder die gewünschte Rollenumdrehung einzuleiten,
nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorteilhaft, an der Kurbelwelle
zwei Kurbelarme vorzusehen mit einem Winkelversatz in Umfangsrichtung von etwa 180°,
wobei an jedem Kurbelarm eine Zugfederanordnung angreifen kann in einer Weise, die
bereits beschrieben wurde. Auch der zweite Kurbelarm kann von einer Scheibe mit exzentrischer
Durchbohrung gebildet sein, auf der dann ein Lagerring für die Zugfederanordnung drehbar
gelagert ist. Die Kurbelwelle ist vorzugsweise einteilig geformt.
[0015] Der Sperrnocken dient bekanntlich dazu, mit einem Sperrmechanismus, wie er beispielsweise
oben beschrieben wurde, zusammenzuwirken, um den Rollenantrieb in einer Ausgangslage
zu halten, aus der heraus die Federn die Rollen über einen bestimmten Winkel antreiben.
Daher weist der Sperrnocken einen Sperrnockenabschnitt auf, der an dem Sperrnockenkörper
angebracht ist. Der Sperrnockenkörper kann zum Beispiel von einer Scheibe gebildet
sein, die zugleich den Kurbelarm bildet. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
kann die Scheibe stirnseitig eine Ausnehmung aufweisen zur Aufnahme eines Sperrnockenelements,
das z.B. mittels Schraubverbindung fest mit der Scheibe verbunden wird.
[0016] Bereits eingangs wurde die automatische Auslösung des Federantriebs für die Rollen
erörtert. Dieser lässt sich auch bei dem erfindungsgemäßen Rollkopf durchführen, allerdings
nicht durch einen zentralen Anschlag. Vielmehr muss auf andere Weise dafür gesorgt
werden, dass beim Einfahren des Werkstücks in den Rollkopf eine Relativverschiebung
zwischen dem Lagerbauteil für die Rollen bzw. dem Federgehäuse einerseits und dem
Flansch zur Halterung des Rollkopfes andererseits die beschriebene Axialverschiebung
herbeigeführt wird, um den Sperrmechanismus auszulösen.
[0017] Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden.
- Fig. 1
- zeigt die Seitenansicht teilweise im Schnitt eines Radialrollkopfs nach der Erfindung.
- Fig. 2
- zeigt die Vorderansicht des Rollkopfs nach Fig. 1 mit nur einer Rolle.
- Fig. 3
- zeigt perspektivisch einen Sperrnocken mit Federantrieb für den Rollkopf nach den
Figuren 1 und 2.
- Fig. 4
- zeigt die Seitenansicht des Sperrnockens nach Fig. 3 ohne Federanordnung.
- Fig. 5
- zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 mit einer anderen Ausführung des Federantriebs.
[0018] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Radialrollkopf, beispielsweise Radialgewinderollkopf,
gleicht von seinem grundsätzlichen Aufbau dem Radialrollkopf nach DE 197 01 049 C1.
Daher wird auf diesen Stand der Technik ausdrücklich Bezug genommen. Lediglich die
abweichenden konstruktiven Bestandteile werden nachfolgend detailliert erörtert.
[0019] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rollkopf weist einen Lagerteil 10 auf sowie
ein Federgehäuse 12 und einen Flansch 14. Die genannten Teile können axial fest miteinander
verbunden sein, beispielsweise über eine Verschraubung. Der Flansch 14 kann jedoch,
wie dies in DE 197 01 049 C1 erläutert und gezeigt ist, axial gegen Federkraft zum
Gehäuse 12 verschiebbar sein, um eine automatische Auslösung des Rollenantriebs zu
bewerkstelligen.
[0020] Im Lagerteil 10 sind drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Rollen drehbar
gelagert, von denen eine bei 16 dargestellt ist. Wie in Fig. 2 zu erkennen, weisen
die Rollen 16 wie üblich eine Abflachung auf, und die Abflachungen aller drei Rollen
16 sind in der Ausgangsposition der Rollen 16 einander zugekehrt.
[0021] Die Rollen 16 sind auf nicht gezeigten Achsen drehbar gelagert, wobei eine Mitnehmerscheibe
18 mit der Rolle 16 in Dreheingriff ist. Die Mitnehmerscheibe ist ihrerseits mit dem
Mitnehmerabschnitt eines nicht gezeigten Zahnrads in Eingriff. Wird das Zahnrad gedreht,
wird auch die Rolle 16 gedreht. Ein Abschnitt 20 der Achse ist in einer Frontplatte
22 angebracht. Zwischen der Frontplatte 20 und dem rückwärtigen Lagerbauteil sind
Distanzstücke 22 durch Verschraubung angebracht.
[0022] In einer vorderen Platte 26 des Lagerteils 10 ist eine mittige Öffnung 28 vorgesehen.
Die mittige Öffnung ist ausgerichtet mit einer Platte 30 bzw. deren mittigen Öffnung
32. In den ausgerichteten Öffnungen 28, 32 ist ein Lagerzapfen eines nicht gezeigten
mittigen Zahnrads drehbar gelagert, das mit den Zahnrädern kämmt, die in Dreheingriff
mit den Rollen 16 stehen, wie dies an sich bekannt ist. Das mittige nicht gezeigte
Zahnrad hat auf der in Fig. 1 rechten Seite eine Drehangriffsmöglichkeit, beispielsweise
in Form einer Klaue, wie dies auch für die Mitnehmerscheibe 18 dargestellt ist. Diese
Klaue steht in Dreheingriff mit einer Kurbelwelle 30, wie sie in den Figuren 3 und
4 angedeutet ist. Die Kurbelwelle 30 ist hohl und weist einen Endabschnitt 32 und
einen Endabschnitt 34 auf. Der Endabschnitt 34 steht, wie erwähnt, mit dem mittigen
Zahnrad in Dreheingriff. Der Endabschnitt 32 ist innerhalb des Federgehäuses 12 drehbar
gelagert (im Einzelnen nicht gezeigt). Einstückig mit der Kurbelwelle 30 sind zwei
scheibenförmige Wangen 36, 38 geformt. Diese sind exzentrisch, wobei die Wangen 36,
38 um annähernd 180° zueinander in Umfangsrichtung versetzt liegen. Wie aus Fig. 3
zu erkennen, läuft auf dem Kreisumfang der Wange 36 ein Ring 40.
Die Lagerung des Ringes 40 auf der Wange 36 ist im Einzelnen nicht dargestellt. Der
Ring 40 hat einen radialen kreisbogenförmigen Ansatz 42 mit Löchern, in denen die
Enden von vier Zugfedern 44 verbunden sind. Die Zugfedern sind am anderen Ende mit
einem Joch 46 verbunden. Das Joch 46 weist ein mittiges Loch 48 auf zur schwenkbaren
Lagerung innerhalb des nicht im Einzelnen dargestellten Federgehäuses. In der dargestellten
Position üben die Federn eine Zugkraft auf die Wange 36 aus. Die Anordnung ist derart,
dass ein Moment in Umfangsrichtung erzeugt wird, welches versucht, die Kurbelwelle
30 zu verdrehen. In Fig. 3 ist zu erkennen, dass die Wange 38 an der Stirnseite eine
Ausnehmung 50 aufweist. Die Ausnehmung 50 dient zur Aufnahme eines Sperrnockenelements,
das in Verbindung mit Fig. 5 noch beschrieben wird. Grundsätzlich hat das Sperrnockenelement
die Aufgabe, mit einem Sperrmechanismus zusammenzuwirken, um die gezeigte Anordnung
und damit die Rollen 16 in einer Ausgangsposition zu halten, die in Fig. 2 angedeutet
ist. Hierzu wird das Nockenelement von dem nicht gezeigten Sperrmechanismus gehalten.
Ein solcher Sperrmechanismus ist etwa in der DE 197 01 049 C1 beschrieben und dargestellt.
Wird der Sperrmechanismus gelöst, können die Federn 44 eine Verschwenkung der Nockenwelle
30 vornehmen, wodurch auch die Rollen 16 über einen bestimmten Drehwinkel gedreht
werden in Reibungseingriff mit dem nicht gezeigten Werkstück. Anschließend nimmt das
Werkstück die Rollen 16 mit und damit auch die Nockenwelle 30, sodass nach einer Umdrehung
der Nockenwelle 30 der Sperrmechanismus wieder greift und die Federn 44 erneut gespannt
sind. Wie schon mehrfach erwähnt, ist ein Federantrieb zur Anfangsdrehung der Rollen
eines Rollkopfs grundsätzlich bekannt.
[0023] In Fig. 5 ist gezeigt, dass auch auf der kreisförmigen Wange 38 ein Ring 52 drehbar
gelagert ist, der einen radialen Ansatz 54 aufweist, mit dem vier weitere Zugfedern
56 verbunden sind, die am anderen Ende mit einem Joch 58 verbunden sind. Das Joch
ist an einem Zapfen 60 an einer Platte 62 des im Übrigen nicht gezeigten Federgehäuses
schwenkbar gelagert. In Fig. 5 ist auch ein Lagerzapfen 64 für das Joch 46 dargestellt.
Wie erkennbar, greifen die Federn 44, 56 an gegenüberliegenden Seiten an der Kurbelwelle
30 an und üben ein Moment in der gleichen Richtung aus.
[0024] In Fig. 5 ist auch gezeigt, dass ein Sperrnockenelement 66 in der Ausnehmung 52 angebracht
und mittels einer Schraube 68 befestigt werden kann. Auf die Einzelheiten des Sperrnockenelements
66 soll nicht eingegangen werden. Es wirkt in der gleichen Weise, wie dies in DE 197
01 049 C1 beschrieben oder auch in der Firmenschrift der Anmelderin "Rollsysteme"
aus dem Jahre 1994 ausführlich dargestellt ist.
[0025] Die Entriegelung des Sperrnockenelements 96 kann mit Hilfe eines Hebels erfolgen,
der bei 70 in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist.
[0026] Wie erkennbar, ergibt sich durch die beschriebene Konstruktion ein axialer Durchgang
durch den gesamten Rollkopf, und zwar durch die Öffnungen 32, 28, die Kurbelwelle
30 sowie durch weitere Durchgänge in Teilen innerhalb des Federgehäuses 12 und im
Flansch 14, was durch die teilweise gestrichelten Linien 72 in Fig. 1 angedeutet ist.
Dadurch kann ein stangenförmiges Werkzeug beliebig weit in den gezeigten Rollkopf
hineingeführt und an einer gewünschten Stelle im Abstand zum freien Ende mit einer
Formgebung versehen werden.
[0027] Falls eine automatische Auslösung des Sperrmechanismus über den Hebel 70 innerhalb
des Rollkopfes erfolgen soll, wie dies etwa in DE 197 01 049 C1 beschrieben ist, dann
ist eine Relativverstellung zwischen Federgehäuse 17 und Flansch 14 erforderlich.
Außerdem ist erforderlich, dass mit Hilfe des Werkstücks oder des das Werkstück tragenden
Einspannkopfes, beispielsweise einer Drehbank, ein Druck auf den Rollkopf ausgeübt
wird, sodass dieser auf den Flansch 14 zu bewegt wird, wodurch der bekannte Auslösemechanismus
wirken kann.
1. Radialrollkopf mit einem Halter, in dem drei in Winkelabständen um eine Rollachse
verteilt angeordnete Rollen drehbar gelagert sind, einem die Rollen miteinander koppelnden
Zahnradgetriebe, das ein zentrales, um die Rollachse drehbar gelagertes Zahnrad aufweist,
einem Sperrnocken, der drehfest mit dem zentralen Zahnrad gekoppelt ist, einem Sperrmechanismus
für den Sperrnocken, der den Sperrnocken in einer vorgegebenen Drehstellung verriegelt,
eine in einem Federgehäuse angeordnete Federanordnung, die den Sperrnocken in der
vorgegebenen Drehstellung in eine Drehrichtung vorspannt, einem Auslösemechanismus
für den Sperrmechanismus derart, dass bei Betätigung des Auslösemechanismus die vorgespannte
Federanordnung das zentrale Zahnrad und damit die Rollen um einen vorgegebenen Drehwinkel
verdreht und die Federanordnung beim Weiterdrehen der Rollen durch Mitnahme vom Werkstück
wieder gespannt wird, und der Sperrmechanismus den Sperrnocken nach einer vollen Umdrehung
der Rollen automatisch erneut verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Durchgang (28, 32, 72) durch das zentrale Zahnrad, den Sperrnocken (30)
und mindestens einem Teil des Federgehäuses gebildet ist.
2. Radialrollkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrnocken als hohle Kurbelwelle (30) ausgebildet ist, deren eines Ende (34)
drehfest mit dem zentralen Zahnrad gekoppelt ist und deren anderes Ende (32) im Federgehäuse
drehbar gelagert ist und mindestens eine Zugfeder (44) an einem zwischen den Enden
der Kurbelwelle (30) liegenden Kurbelarm (36, 38) angreift.
3. Radialrollkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Angreifpunkt der Zugfeder (44, 56) am Kurbelarm von einem drehbar gelagerten
Ring (40, 52) gebildet ist.
4. Radialrollkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Kurbelarm mehrere parallele Zugfedern (44, 56) angreifen, die am anderen Ende
mit einem Joch (46, 58) verbunden sind, das schwenkbar im Federgehäuse gelagert ist.
5. Radialrollkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelarm von einer Scheibe (36, 38) mit exzentrischer Durchbohrung gebildet
ist, die konzentrisch zum Durchgang (72) ist.
6. Radialrollkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kurbelwelle (30) zwei Kurbelarme aufweist, die um einen Winkel von etwa
180° versetzt angeordnet sind und an jedem der Arme eine Zugfederanordnung angreift.
7. Radialrollkopf nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch der zweite Kurbelarm von einer Scheibe gebildet ist mit exzentrischer Durchbohrung.
8. Radialrollkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (30) einteilig geformt ist.
9. Radialrollkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sperrnockenelement (66) an einem Sperrnockenkörper mittels Schraubbefestigung
(68) angebracht ist.
10. Radialrollkopf nach Anspruch 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrnockenkörper von einer Scheibe (38) gebildet ist.
11. Radialrollkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (38) eine exzentrische Ausnehmung aufweist, in der ein Abschnitt des
Sperrnockenelements (66) annähernd passend' aufgenommen ist.