EP3501688B1 - Gewinderollkopf - Google Patents

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EP3501688B1
EP3501688B1 EP17208446.9A EP17208446A EP3501688B1 EP 3501688 B1 EP3501688 B1 EP 3501688B1 EP 17208446 A EP17208446 A EP 17208446A EP 3501688 B1 EP3501688 B1 EP 3501688B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread rolling
rolling head
rollers
thread
electrical
Prior art date
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Active
Application number
EP17208446.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3501688A1 (de
Inventor
Raphael Lienau
Andreas Teetzen
Andreas Groth
Holger Lünstedt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG filed Critical LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH and Co KG
Priority to EP17208446.9A priority Critical patent/EP3501688B1/de
Priority to ES17208446T priority patent/ES2834602T3/es
Priority to US16/224,861 priority patent/US20190184446A1/en
Priority to CN201811551404.4A priority patent/CN109926530B/zh
Publication of EP3501688A1 publication Critical patent/EP3501688A1/de
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Publication of EP3501688B1 publication Critical patent/EP3501688B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B21H3/042—Thread-rolling heads
    • B21H3/048—Thread-rolling heads working tangentially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04—Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • B21H3/042—Thread-rolling heads

Definitions

  • the invention relates to a thread rolling head comprising at least one roller holder for holding rollers for forming a thread on a workpiece, the rollers rotating in the course of the thread forming.
  • Axial thread rolling heads, radial thread rolling heads and tangential thread rolling heads are known, for example. They are based on the principle of cold forming, with an external thread being formed in a, for example, cylindrical workpiece by the rollers of the thread rolling head. The rollers rotate as the thread is formed.
  • EP 2 014 389 B1 a radial thread rolling head is known.
  • Radial thread rolling heads have a lock that is released before a rolling process, for example from the workpiece or from an actuating lever. Only after releasing the lock can the workpiece be inserted between the rollers for processing.
  • an electromagnet is arranged in the rolling head, which is coupled to the locking element.
  • the electrical energy source includes a battery and a capacitor connected to the battery.
  • the capacitor can store and release the energy to be applied briefly to actuate the electromagnet.
  • the invention is based on the object of providing a thread rolling head of the type mentioned at the beginning which has increased energy efficiency.
  • the invention achieves the object in that an energy generation device is integrated into the thread rolling head, which generates electrical energy when the thread rolling head is in operation.
  • threads are formed on, for example, cylindrical workpieces with thread rolling heads.
  • the roller rotation can be brought about, for example, by the workpiece being driven to rotate during machining.
  • the thread rolling head therefore does not need its own rotary drive for the rollers.
  • the thread rolling head can be, for example, an axial thread rolling head, a radial thread rolling head or a tangential thread rolling head.
  • Such thread rolling heads are known in principle and differ essentially with regard to the relative direction of movement between the workpiece and the rollers during machining.
  • the workpiece to be processed is fed in in an axial, radial or tangential direction, depending on the thread rolling head.
  • an energy generation device is integrated into the thread rolling head. This gains energy from the operation of the thread rolling head.
  • the energy generation device forms an energy converter. During operation of the thread rolling head, it converts, for example, to the rotation of the rollers or with the rollers connected components (mechanical energy), or, for example, an increased temperature caused by operation (thermal energy) into electrical energy, which can then be used.
  • the otherwise unused mechanical or thermal energy for example, can be made usable in this way.
  • This increases the energy efficiency of the thread rolling head. For example, in the case of electrical consumers arranged in the thread rolling head, batteries that otherwise have to be replaced regularly can be dispensed with.
  • the energy generation device can generate electrical energy from the movement of at least one component of the thread rolling head that is moved during operation of the thread rolling head. Otherwise lost mechanical energy is converted into electrical energy. Because of the considerable mechanical kinetic energy that occurs during operation of the thread rolling head, which is otherwise lost, this configuration allows particularly extensive energy generation.
  • the energy generation device can generate electrical energy from the rotation of the rollers or from a component of the thread rolling head rotated with the rollers.
  • a particularly large amount of energy is contained in the rotational movement of the rollers or a component rotated with the rollers during operation of the thread rolling head, so that a correspondingly large amount of electrical energy can be obtained.
  • the energy generation device can generate the electrical energy by means of induction.
  • the energy generation device can have at least one electrical coil and at least one magnet rotated relative to the at least one electrical coil when the rollers or a component of the thread rolling head rotated with the rollers, in particular permanent magnets include. In this way, the rotational movement of the rollers or the component rotated with the rollers can be used efficiently and without contact for the energy generation according to the invention.
  • the component of the thread rolling head rotated by the rollers can be a gear wheel, in particular a gear wheel, coupling the rollers to one another.
  • Thread rolling heads often have a gear mechanism that couples the rotary movement of the rollers with one another.
  • the thread rolling head can be a tangential thread rolling head.
  • Tangential thread rolling heads are usually passive, i.e. they have no drive of their own for their roles. Instead, the rollers are rotated by the workpiece, which is driven to rotate during machining and comes into engagement with the rollers. In the case of a tangential thread rolling head, in the course of the tangential approach, the workpiece initially comes into rotating engagement with a first of, for example, two rollers of the tangential thread rolling head, so that this roller initially rotates.
  • a gear of the tangential thread rolling head ensures that this rotary movement is transmitted synchronously to the second roller.
  • the energy generation is particularly efficient with a tangential thread rolling head, since the gear wheel (s) rotates or rotates at any time during the machining process. This means that energy can be obtained from this rotary movement during the entire machining process.
  • a gearbox usually does not rotate during the entire machining process, but only when the thread rolling head is opened and closed.
  • the energy generation device can in principle also comprise at least one piezo element and / or at least one thermocouple and / or at least one vibration element. Energy can also be obtained from the operation of the thread rolling head in the manner according to the invention by means of such elements.
  • the energy generation device could also comprise a turbine which is arranged in the cooling liquid flow and which is coupled to an electrical generator. This then generates electrical energy based on the dynamo principle from the rotary motion forced on the turbine by the flow of coolant.
  • At least one battery which is electrically charged by the energy generation device, can also be integrated into the thread rolling head.
  • the electrical energy obtained or converted according to the invention is thus stored in a battery. It can therefore also be used when the thread rolling head is not (no longer) in operation.
  • electrical consumers which may be arranged in the thread rolling head, can be active regardless of the operation of the thread rolling head.
  • At least one electrical consumer which is fed with the electrical energy obtained by the energy generation device, can also be integrated into the thread rolling head.
  • the consumer can be fed directly from the energy generation device or preferably indirectly from a battery charged by the energy generation device.
  • the electrical consumer can be at least one microprocessor and / or at least one sensor for recording data on the thread rolling head and / or the machining process.
  • the microprocessor can form a CPU (Central Processing Unit).
  • Sensors can be, for example, force sensors such as strain gauges, temperature sensors or position or movement sensors, for example Hall sensors.
  • a measuring device which measures and evaluates the electrical energy obtained by the energy generation device, for example an electrical voltage, can also be provided as a sensor. From such a measurement, the measuring device can, for example, determine the number of rolling processes carried out with the thread rolling head or the rotational speed of the rollers during machining. Based on the measurement data from the at least one sensor, conclusions can be drawn about the state of the thread rolling head, for example wear or damage, and the machining process, for example acceptable or unacceptable machining process.
  • the at least one electrical consumer can be designed to transmit data about the thread rolling head and / or the machining process to a machine control system formed separately from the thread rolling head and / or a mobile communication unit formed separately from the thread rolling head.
  • the mobile communication unit can be a smartphone, for example.
  • the electrical consumer can in particular be the microprocessor that receives measurement data from at least one sensor and forwards it to the machine control or the mobile communication unit, or already evaluates the measurement data received from the at least one sensor and sends the evaluation result to the machine control or the mobile communication unit forwards.
  • Such data can be the electrical consumers, for example the microprocessor, static data of the thread rolling head provided in advance (serial number, production date, equipment, etc.) and / or dynamic data (number of rolling processes, rotational speeds of the rolls during processing, temperature readings, force readings, position readings, etc.).
  • the microprocessor can evaluate the received data itself and forward the evaluation result to the machine control or the mobile communication unit.
  • this evaluation takes place in the machine control or the mobile communication unit or a further evaluation device separate from the machine control and the thread rolling head. This evaluation device could then be connected to the thread rolling head for evaluation, be it wireless or wired.
  • the microprocessor If the microprocessor carries out the evaluation itself, it also forms an evaluation device which is integrated into the thread rolling head.
  • the force measured values can, for example, be press force measured values.
  • the microprocessor can also use the data received and / or evaluated by the at least one sensor to send a warning signal or stop signal to the machine control or the mobile communication unit, so that a machine operator can intervene in the process, for example can stop it or the machine control or the mobile communication unit automatically carries out such a stop on the basis of a stop signal.
  • the communication of the at least one electrical consumer with the machine control or the mobile communication unit can take place wirelessly in a particularly preferred manner.
  • Possible wireless communication options are, for example, Bluetooth or NFC (Near Field Communication), but also WIFI or other wireless communication.
  • wired communication between the electrical one would also be an alternative Consumers and the machine control or the mobile communication unit are conceivable.
  • the thread rolling head shown is a tangential thread rolling head with a housing 10 and a clamping section 12 for clamping in a machine tool.
  • the thread rolling head has two rollers 16 for forming an external thread on a cylindrical workpiece 18.
  • the cylindrical workpiece 18 is rotated by means of a drive device not shown in detail, as illustrated by the arrow 20.
  • the rollers 16 have an outer contour which forms an external thread on the workpiece 18 by cold forming.
  • the rollers 16 are each carried by a roller holder 22.
  • Fig. 2 For illustration purposes, the housing 10 with the clamping section 12 and the upper roller holder 22 and a bearing of the lower roller holder 22 are not shown. It can be seen here that an external toothing 26 that rotates with the rotating shaft 24 when the roller 16 rotates is formed on a rotating shaft 24.
  • the gears 26 each mesh with an intermediate gear 28, which in turn meshes with a center gear 30.
  • the center gear 30 forms a gear wheel 30.
  • the two rollers 16 are coupled to one another via the gear mechanism formed in this way, so that their rotational movement is synchronized.
  • Fig. 3 For further illustration, in addition to the diameter adjustment unit 32, the center gear 30 is also not shown.
  • stationary electrical coils 36 can be seen on a housing section 34 accommodating the center gear 30.
  • the coils 36 are held on a semicircular holder 38.
  • Fig. 4 This is also in Fig. 4 to recognize the one opposite Fig. 3 shows a view of the thread rolling head rotated by 180 ° without roll holder 22 and further housing components. In this view it can also be seen that a plurality of permanent magnets 40 evenly distributed over the circumference are embedded in the center gear 30 on a side opposite the coils 36 and their holder 38.
  • an electrical voltage is induced in a manner known per se, which in the example shown is one in FIG Fig. 5 to be recognized, in a receptacle 42 of the thread rolling head integrated battery 44 is supplied so that the battery 44 is charged.
  • a microprocessor 46 which is fed by the battery 44, is also arranged in the receptacle 42.
  • a strain gauge 48 can also be seen, which is connected to the microprocessor 46 via electrical lines 50.
  • the strain gauge 48 can be used to measure the force, with the measurement results being fed to the microprocessor 46 via the electrical connection 50. This can, for example, infer the quality of the respective rolling process from these measured values and possibly from measured values from further sensors integrated in the thread rolling head.
  • the microprocessor 46 via a wireless connection, such as Bluetooth or NFC, the microprocessor 46 (CPU) can transmit the result of the classification of the rolling process in a good process or a bad process to a machine control system arranged separately from the thread rolling head, as in FIG Fig.
  • the machine control can then, for example, when evaluating a rolling process as a good process, give the microprocessor 46 of the thread rolling head the signal to continue production, as also in FIG Fig. 7 shown. If a rolling process is assessed as a bad process, on the other hand, the machine control can initiate a machine stop so that the process is not continued, as also in FIG Fig. 7 shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gewinderollkopf, umfassend mindestens einen Rollenhalter zum Halten von Rollen zur Formung eines Gewindes an einem Werkstück, wobei sich die Rollen im Zuge der Gewindeformung drehen.
  • Bekannt sind beispielsweise Axialgewinderollköpfe, Radialgewinderollköpfe und Tangentialgewinderollköpfe. Sie basieren auf dem Prinzip der Kaltverformung, wobei in ein beispielsweise zylindrisches Werkstück durch die Rollen des Gewinderollkopfes ein Außengewinde eingeformt wird. Im Zuge der Gewindeformung drehen sich die Rollen.
  • Aus EP 2 014 389 B1 ist ein Radialgewinderollkopf bekannt. Radialgewinderollköpfe besitzen eine Verriegelung, die vor einem Rollvorgang gelöst wird, beispielsweise von dem Werkstück oder von einem Betätigungshebel. Erst nach Lösen der Verriegelung kann das Werkstück zur Bearbeitung zwischen die Rollen eingeführt werden. Bei dem aus EP 2 014 389 B1 bekannten Radialgewinderollkopf ist ein Elektromagnet in dem Rollkopf angeordnet, der mit dem Verriegelungselement gekoppelt ist. Außerdem befinden sich im Radialgewinderollkopf eine elektrische Energiequelle und zwei Schalter. Ein Schalter betätigt ein Relais, das den Elektromagneten mit der Energiequelle verbindet, wenn ein Schalter über das Werkstück oder eine andere Betätigungsvorrichtung betätigt wird. Mit Hilfe des Elektromagneten kann das Verriegelungselement der Verriegelungsvorrichtung außer Eingriff gebracht werden, so dass die Antriebsvorrichtung eine Drehung der Rollen in Gang setzen kann. Die elektrische Energiequelle umfasst eine Batterie und einen an die Batterie angeschlossenen Kondensator. Der Kondensator kann die kurzzeitig für die Betätigung des Elektromagneten aufzubringende Energie speichern und abgeben.
  • Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gewinderollkopf der eingangs genannten Art bereitzustellen, der eine erhöhte Energieeffizienz besitzt.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Ausführungsbeispiele finden sich in der Beschreibung und den Figuren.
  • Für einen Gewinderollkopf der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass in den Gewinderollkopf eine Energiegewinnungseinrichtung integriert ist, die im Betrieb des Gewinderollkopfes elektrische Energie gewinnt. Wie eingangs erläutert, werden mit Gewinderollköpfen Gewinde an beispielsweise zylindrischen Werkstücken geformt. Während der Bearbeitung drehen sich die das Gewinde ausbildenden Rollen des Gewinderollkopfes. Die Rollendrehung kann beispielsweise durch das während der Bearbeitung drehend angetriebene Werkstück bewirkt werden. Der Gewinderollkopf benötigt also keinen eigenen Drehantrieb für die Rollen. Bei dem Gewinderollkopf kann es sich beispielsweise um einen Axialgewinderollkopf, einen Radialgewinderollkopf oder einen Tangentialgewinderollkopf handeln. Solche Gewinderollköpfe sind grundsätzlich bekannt und unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich der relativen Bewegungsrichtung zwischen Werkstück und Rollen während der Bearbeitung. So erfolgt das Zuführen des zu bearbeitenden Werkstücks je nach Gewinderollkopf in axialer, radialer oder tangentialer Richtung.
  • Erfindungsgemäß ist eine Energiegewinnungseinrichtung in den Gewinderollkopf integriert. Diese gewinnt Energie aus dem Betrieb des Gewinderollkopfes. Die Energiegewinnungseinrichtung bildet einen Energiewandler. Sie wandelt im Betrieb des Gewinderollkopfes beispielsweise zur Drehung der Rollen oder mit den Rollen verbundenen Komponenten erzeugte Energie (mechanische Energie), oder beispielsweise eine durch den Betrieb bewirkte erhöhte Temperatur (thermische Energie), in elektrische Energie, die dann genutzt werden kann. Die anderenfalls ungenutzte beispielsweise mechanische oder thermische Energie kann auf diese Weise nutzbar gemacht werden. Dadurch wird die Energieeffizienz des Gewinderollkopfes erhöht. Beispielsweise kann bei im Gewinderollkopf angeordneten elektrischen Verbrauchern auf anderenfalls regelmäßig zu ersetzende Batterien verzichtet werden.
  • In besonders effizienter Weise kann die Energiegewinnungseinrichtung elektrische Energie aus der Bewegung mindestens einer im Betrieb des Gewinderollkopfes bewegten Komponente des Gewinderollkopfes gewinnen. Es wird also anderenfalls verlorene mechanische Energie in elektrische Energie gewandelt. Aufgrund der im Betrieb des Gewinderollkopfes erheblichen anfallenden, anderenfalls verlorenen mechanischen Bewegungsenergie, erlaubt diese Ausgestaltung eine besonders umfangreiche Energiegewinnung.
  • Beispielsweise kann die Energiegewinnungseinrichtung elektrische Energie aus der Drehung der Rollen oder einer mit den Rollen gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes gewinnen. In der Drehbewegung der Rollen bzw. einer mit den Rollen gedrehten Komponente ist während des Betriebs des Gewinderollkopfes besonders viel Energie enthalten, so dass entsprechend besonders viel elektrische Energie gewonnen werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Energiegewinnungseinrichtung kann die elektrische Energie mittels Induktion gewinnen. Insbesondere kann die Energiegewinnungseinrichtung mindestens eine elektrische Spule und mindestens einen bei einer Drehung der Rollen oder einer mit den Rollen gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes relativ zu der mindestens einen elektrischen Spule gedrehten Magneten, insbesondere Permanentmagneten, umfassen. Auf diese Weise kann die Drehbewegung der Rollen oder der mit den Rollen gedrehten Komponente berührungslos und effizient für die erfindungsgemäße Energiegewinnung genutzt werden.
  • Bei der durch die Rollen gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes kann es sich um ein die Rollen miteinander koppelndes Getrieberad, insbesondere Getriebezahnrad, handeln. Gewinderollköpfe weisen oftmals ein Getriebe auf, das die Drehbewegung der Rollen miteinander koppelt. Beispielsweise kann der Gewinderollkopf ein Tangentialgewinderollkopf sein. Tangentialgewinderollköpfe sind in der Regel passiv, d.h. sie besitzen keinen eigenen Antrieb für ihre Rollen. Stattdessen werden die Rollen durch das während der Bearbeitung drehend angetriebene und mit den Rollen in Eingriff gelangende Werkstück gedreht. Bei einem Tangentialgewinderollkopf kommt das Werkstück im Zuge des tangentialen Heranführens zunächst mit einer ersten von beispielsweise zwei Rollen des Tangentialgewinderollkopfes in drehenden Eingriff, so dass sich zunächst diese Rolle dreht. Ein Getriebe des Tangentialgewinderollkopfes sorgt dafür, dass diese Drehbewegung synchron auf die zweite Rolle übertragen wird. Die Energiegewinnung ist bei einem Tangentialgewinderollkopf besonders effizient, da sich das oder die Getriebezahnräder während des Bearbeitungsvorganges jederzeit dreht, bzw. drehen. Damit kann während der gesamten Bearbeitung Energie aus dieser Drehbewegung gewonnen werden. Beispielsweise bei Axial- oder Radialgewinderollköpfen dreht sich ein Getriebe dagegen in der Regel nicht während der gesamten Bearbeitung, sondern nur beim Öffnen und Schließen des Gewinderollkopfes.
  • Die Energiegewinnungseinrichtung kann grundsätzlich auch mindestens ein Piezoelement und/oder mindestens ein Thermoelement und/oder mindestens ein Vibrationselement umfassen. Auch mittels solcher Elemente kann aus dem Betrieb des Gewinderollkopfes Energie in der erfindungsgemäßen Weise gewonnen werden.
  • Beispielsweise treten bei Piezoelementen bei Auftreten einer mechanischen Spannung, wie sie während des Betriebs des Gewinderollkopfes entstehen kann, eine elektrische Spannung auf, die entsprechend in der erfindungsgemäßen Weise genutzt werden kann. Dies gilt auch für Vibrationselemente. Thermoelemente bilden dagegen eine elektrische Spannung bei Auftreten von Temperaturunterschieden zwischen zwei Abschnitten des Thermoelements aus. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine durch den Betrieb des Gewinderollkopfes verursachte erhöhte Temperatur einer Komponente des Gewinderollkopfes zur erfindungsgemäßen Energiegewinnung genutzt werden. Gewinderollköpfe der erfindungsgemäß betroffenen Art werden teilweise während des Betriebs von einer Kühlflüssigkeit durchströmt. Bei einem solchen Gewinderollkopf könnte die Energiegewinnungseinrichtung auch eine in dem Kühlflüssigkeitsstrom angeordnete Turbine umfassen, die mit einem elektrischen Generator gekoppelt ist. Dieser erzeugt dann nach dem Dynamoprinzip elektrische Energie aus der durch den Kühlflüssigkeitsstrom der Turbine aufgezwungenen Drehbewegung.
  • In den Gewinderollkopf kann weiterhin mindestens eine Batterie integriert sein, die von der Energiegewinnungseinrichtung elektrisch geladen wird. Bei dieser Ausgestaltung wird die erfindungsgemäß gewonnene bzw. gewandelte elektrische Energie also in einer Batterie gespeichert. Sie kann damit auch dann genutzt werden, wenn der Gewinderollkopf nicht (mehr) im Betrieb ist. Dadurch können elektrische Verbraucher, die gegebenenfalls im Gewinderollkopf angeordnet sind, unabhängig von einem Betrieb des Gewinderollkopfes aktiv sein.
  • In den Gewinderollkopf kann weiterhin mindestens ein elektrischer Verbraucher integriert sein, der mit der von der Energiegewinnungseinrichtung gewonnenen elektrischen Energie gespeist wird. Der Verbraucher kann dabei direkt von der Energiegewinnungseinrichtung oder bevorzugt indirekt aus einer von der Energiegewinnungseinrichtung geladenen Batterie gespeist werden.
  • Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich nach einer weiteren Ausgestaltung um mindestens einen Mikroprozessor und/oder mindestens einen Sensor zur Erfassung von Daten über den Gewinderollkopf und/oder den Bearbeitungsprozess handeln. Der Mikroprozessor kann eine CPU (Central Processing Unit) bilden. Sensoren können beispielsweise Kraftsensoren, wie Dehnungsmessstreifen, Temperatursensoren oder Positions- oder Bewegungssensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, sein. Als Sensor kann auch eine Messeinrichtung vorgesehen sein, die die von der Energiegewinnungseinrichtung gewonnene elektrische Energie, beispielsweise eine elektrische Spannung, misst und auswertet. Die Messeinrichtung kann aus einer solchen Messung zum Beispiel die Anzahl mit dem Gewinderollkopf durchgeführter Rollvorgänge oder die Drehgeschwindigkeit der Rollen während einer Bearbeitung bestimmen. Anhand der Messdaten des mindestens einen Sensors können Rückschlüsse auf den Zustand des Gewinderollkopfes, beispielsweise Verschleiß oder Beschädigung, und den Bearbeitungsprozess, beispielsweise akzeptabler oder nicht akzeptabler Bearbeitungsprozess, getroffen werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der mindestens eine elektrische Verbraucher dazu ausgebildet sein, Daten über den Gewinderollkopf und/oder den Bearbeitungsprozess an eine getrennt von dem Gewinderollkopf ausgebildete Maschinensteuerung und/oder eine getrennt von dem Gewinderollkopf ausgebildete mobile Kommunikationseinheit zu übermitteln. Bei der mobilen Kommunikationseinheit kann es sich beispielsweise um eine Smartphone handeln. Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich insbesondere um den Mikroprozessor handeln, der Messdaten mindestens eines Sensors erhält und an die Maschinensteuerung bzw. die mobile Kommunikationseinheit weiterleitet oder von dem mindestens einen Sensor erhaltene Messdaten bereits auswertet und das Auswertungsergebnis an die Maschinensteuerung bzw. die mobile Kommunikationseinheit weiterleitet. Bei solchen Daten kann es sich um dem elektrischen Verbraucher, beispielsweise dem Mikroprozessor, vorab bereitgestellte statische Daten des Gewinderollkopfes (Seriennummer, Produktionsdatum, Ausstattung etc.) und/oder um dynamische Daten (Anzahl der Rollvorgänge, Drehgeschwindigkeiten der Rollen während der Bearbeitung, Temperaturmesswerte, Kraftmesswerte, Positionsmesswerte etc.) handeln. Wie bereits erwähnt, kann der Mikroprozessor die empfangenen Daten selbst auswerten und das Auswertungsergebnis an die Maschinensteuerung bzw. die mobile Kommunikationseinheit weiterleiten. Es ist aber auch denkbar, dass diese Auswertung in der Maschinensteuerung bzw. der mobilen Kommunikationseinheit oder einem weiteren, von der Maschinensteuerung und dem Gewinderollkopf getrennten Auswertegerät erfolgt. Dieses Auswertegerät könnte dann zur Auswertung an den Gewinderollkopf angeschlossen werden, sei dies drahtlos oder drahtgebunden. Sofern der Mikroprozessor die Auswertung selbst vornimmt, bildet er somit auch eine Auswerteeinrichtung, die in den Gewinderollkopf integriert ist. Bei den Kraftmesswerten kann es sich zum Beispiel um Presskraftmesswerte handeln. Der Mikroprozessor kann anhand der von dem mindestens einen Sensor empfangenen und/oder ausgewerteten Daten auch ein Warnsignal oder Stoppsignal an die Maschinensteuerung bzw. die mobile Kommunikationseinheit geben, so dass ein Maschinenbediener Eingriff in den Prozess nehmen kann, beispielsweise diesen stoppen kann oder die Maschinensteuerung bzw. die mobile Kommunikationseinheit einen solchen Stopp auf Grundlage eines Stoppsignals automatisch vornimmt.
  • Die Kommunikation des mindestens einen elektrischen Verbrauchers mit der Maschinensteuerung bzw. der mobilen Kommunikationseinheit kann in besonders bevorzugter Weise drahtlos erfolgen. Als drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten kommen beispielsweise Bluetooth oder NFC (Near Field Communication), aber auch WIFI oder eine andere drahtlose Kommunikation infrage. Natürlich wäre alternativ auch eine kabelgebundene Kommunikation zwischen dem elektrischen Verbraucher und der Maschinensteuerung bzw. der mobilen Kommunikationseinheit denkbar.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    einen erfindungsgemäßen Gewinderollkopf in einer perspektivischen Ansicht,
    Fig. 2
    eine vergrößerte Teildarstellung des in Fig. 1 gezeigten Gewinderollkopfes,
    Fig. 3
    eine weitere Teildarstellung des in Fig. 1 gezeigten Gewinderollkopfes,
    Fig. 4
    eine weitere Teildarstellung des in Fig. 1 gezeigten Gewinderollkopfes,
    Fig. 5
    die Darstellung aus Fig. 3 in einer gegenüber Fig. 3 gedrehten Ansicht,
    Fig. 6
    eine vergrößerte Detaildarstellung der Fig. 5,
    Fig. 7
    ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktion des erfindungsgemäßen Gewinderollkopfes.
  • Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Gewinderollkopf ist ein Tangentialgewinderollkopf mit einem Gehäuse 10 und einem Einspannabschnitt 12 zum Einspannen in eine Werkzeugmaschine. Der Gewinderollkopf besitzt zwei Rollen 16 zum Formen eines Außengewindes an einem zylindrischen Werkstück 18. Während der Gewindeformung wird das zylindrische Werkstück 18 mittels einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung gedreht, wie durch den Pfeil 20 veranschaulicht. Die Rollen 16 besitzen eine Außenkontur, die an dem Werkstück 18 durch Kaltverformung ein Außengewinde ausbildet. Die Rollen 16 sind jeweils von einem Rollenhalter 22 getragen.
  • In Fig. 2 sind zur Veranschaulichung das Gehäuse 10 mit dem Einspannabschnitt 12 und der obere Rollenhalter 22 sowie ein Lager des unteren Rollenhalters 22 nicht dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass auf einer Drehwelle 24 jeweils eine sich bei einer Drehung der Rolle 16 mit der Drehwelle 24 mitdrehende Außenverzahnung 26 ausgebildet ist. Die Verzahnungen 26 stehen jeweils in Eingriff mit einem Zwischenzahnrad 28, welches wiederum in Eingriff steht mit einem Mittenzahnrad 30. Das Mittenzahnrad 30 bildet ein Getriebezahnrad 30. Über das so gebildete Getriebe werden die beiden Rollen 16 miteinander gekoppelt, so dass ihre Drehbewegung synchronisiert ist.
  • In Fig. 3 ist zur weiteren Veranschaulichung neben der Durchmesserverstelleinheit 32 auch das Mittenzahnrad 30 nicht dargestellt. Dabei sind stationär an einem das Mittenzahnrad 30 aufnehmenden Gehäuseabschnitt 34 angeordnete elektrische Spulen 36 zu erkennen. Die Spulen 36 sind an einer halbkreisförmigen Halterung 38 gehalten. Dies ist auch in Fig. 4 zu erkennen, die eine gegenüber Fig. 3 um 180° gedrehte Ansicht des Gewinderollkopfes ohne Rollenhalter 22 und weitere Gehäusebestandteile zeigt. In dieser Ansicht ist auch zu erkennen, dass auf einer den Spulen 36 und ihrer Halterung 38 gegenüberliegenden Seite in das Mittenzahnrad 30 eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilte Permanentmagneten 40 eingelassen ist. Eine durch das drehend angetriebene Werkstück 18 bewirkte Drehung der Rollen 16 und damit über die Verzahnungen 26 und die Zwischenzahnräder 28 des Mittenzahnrads 30 führt also dazu, dass die Permanentmagneten 40 entlang der Anordnung der stationären Spulen 36 an diesen vorbeigedreht werden. Dadurch wird in an sich bekannter Weise eine elektrische Spannung induziert, die in dem dargestellten Beispiel einer in Fig. 5 zu erkennenden, in einer Aufnahme 42 des Gewinderollkopfes integrierten Batterie 44 zugeführt wird, so dass die Batterie 44 geladen wird.
  • In der Aufnahme 42 ist außerdem ein Mikroprozessor 46 angeordnet, der von der Batterie 44 gespeist wird. In Fig. 6 ist außerdem ein Dehnungsmessstreifen 48 zu erkennen, der über elektrische Leitungen 50 mit dem Mikroprozessor 46 verbunden ist. Im Betrieb kann mittels des Dehnungsmessstreifens 48 eine Kraftmessung erfolgen, wobei die Messergebnisse über die elektrische Verbindung 50 dem Mikroprozessor 46 zugeführt werden. Dieser kann aus diesen Messwerten und gegebenenfalls aus Messwerten weiterer in den Gewinderollkopf integrierter Sensoren beispielsweise auf die Qualität des jeweiligen Rollvorgangs schließen. Zum Beispiel über eine Drahtlosverbindung, wie Bluetooth oder NFC, kann der Mikroprozessor 46 (CPU) das Ergebnis der Einordung des Rollvorgangs in einen Gut-Prozess oder Schlecht-Prozess einer getrennt von dem Gewinderollkopf angeordneten Maschinensteuerung übermitteln, wie in Fig. 7 veranschaulicht. Die Maschinensteuerung kann dann beispielsweise bei einer Bewertung eines Rollvorgangs als Gut-Prozess dem Mikroprozessor 46 des Gewinderollkopfes das Signal zur Fortführung der Produktion geben, wie ebenfalls in Fig. 7 dargestellt. Bei einer Bewertung eines Rollvorgangs als Schlecht-Prozess kann die Maschinensteuerung dagegen einen Maschinenstopp veranlassen, so dass der Prozess nicht fortgesetzt wird, wie ebenfalls in Fig. 7 gezeigt.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gehäuse
    12
    Einspannabschnitt
    16
    Rollen
    18
    Werkstück
    20
    Pfeil
    22
    Rollenhalter
    24
    Drehwelle
    26
    Außenverzahnung
    28
    Zwischenzahnrad
    30
    Mittenzahnrad
    32
    Durchmesserverstelleinheit
    34
    Gehäuseabschnitt
    36
    Elektrische Spulen
    38
    Halterung
    40
    Permanentmagneten
    42
    Aufnahme
    44
    Batterie
    46
    Mikroprozessor
    48
    Dehnungsmessstreifen
    50
    Elektrische Leitungen

Claims (13)

  1. Gewinderollkopf, umfassend mindestens einen Rollenhalter (22) zum Halten von Rollen (16) zur Formung eines Gewindes an einem Werkstück (18), wobei sich die Rollen (16) im Zuge der Gewindeformung drehen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gewinderollkopf eine Energiegewinnungseinrichtung integriert ist, die im Betrieb des Gewinderollkopfes elektrische Energie gewinnt.
  2. Gewinderollkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiegewinnungseinrichtung elektrische Energie aus der Bewegung mindestens einer im Betrieb des Gewinderollkopfes bewegten Komponente des Gewinderollkopfes gewinnt.
  3. Gewinderollkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiegewinnungseinrichtung elektrische Energie aus der Drehung der Rollen (16) oder einer mit den Rollen (16) gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes gewinnt.
  4. Gewinderollkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiegewinnungseinrichtung elektrische Energie mittels Induktion gewinnt.
  5. Gewinderollkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiegewinnungseinrichtung mindestens eine elektrische Spule (36) und mindestens einen bei einer Drehung der Rollen (16) oder einer mit den Rollen (16) gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes relativ zu der mindestens einen elektrischen Spule gedrehten Magneten (40) umfasst.
  6. Gewinderollkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der durch die Rollen (16) gedrehten Komponente des Gewinderollkopfes um ein die Rollen (16) miteinander koppelndes Getrieberad (30), insbesondere Getriebezahnrad (30), handelt.
  7. Gewinderollkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewinderollkopf ein Tangentialgewinderollkopf ist.
  8. Gewinderollkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiegewinnungseinrichtung mindestens ein Piezoelement und/oder mindestens ein Thermoelement und/oder mindestens ein Vibrationselement umfasst.
  9. Gewinderollkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gewinderollkopf weiterhin mindestens eine Batterie (44) integriert ist, die von der Energiegewinnungseinrichtung elektrisch geladen wird.
  10. Gewinderollkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Gewinderollkopf weiterhin mindestens ein elektrischer Verbraucher integriert ist, der mit der von der Energiegewinnungseinrichtung gewonnenen elektrischen Energie gespeist wird.
  11. Gewinderollkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elektrischen Verbraucher um mindestens einen Mikroprozessor (46) und/oder mindestens einen Sensor zur Erfassung von Daten über den Gewinderollkopf und/oder den Bearbeitungsprozess handelt.
  12. Gewinderollkopf nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Verbraucher dazu ausgebildet ist, Daten über den Gewinderollkopf und/oder den Bearbeitungsprozess an eine getrennt von dem Gewinderollkopf ausgebildete Maschinensteuerung und/oder eine getrennt von dem Gewinderollkopf ausgebildete mobile Kommunikationseinheit zu übermitteln.
  13. Gewinderollkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Verbraucher drahtlos mit der Maschinensteuerung und/oder mit der mobilen Kommunikationseinheit verbunden ist.
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