DE29907807U1 - Device for producing ring-shaped workpieces by cold forming - Google Patents
Device for producing ring-shaped workpieces by cold formingInfo
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Description
Patentanwälte Erich und Nern GBM 205B1Patent Attorneys Erich and Nern GBM 205B1
Vorrichtung zum Herstellen ringförmiger Werkstücke durch KaltumformenDevice for producing ring-shaped workpieces by cold forming
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kaltaufweiten ringförmiger Werkstücke durch Kaltumformen, insbesondere zum Kaltwalzen, wahlweise mit Profilen versehener ringförmiger Werkstücke, durch Aufweiten eines Ausgangsringes zwischen einer profilierten Walze und einem mit komplementär dazu geformtem Profil versehenen Walzdorn, der auf einem mit einer Relativbewegung zum Walzdorn arbeitenden Walzenschlitten angeordnet ist, mit der Walze und/oder dem Walzdorn die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten eingeleitet und bis zum Erhalt des vorgesehenen Fertigmaßes weitergeführt wird.The invention relates to a device for cold expanding ring-shaped workpieces by cold forming, in particular for cold rolling, ring-shaped workpieces optionally provided with profiles, by expanding an initial ring between a profiled roller and a rolling mandrel provided with a complementary profile, which is arranged on a roller carriage working with a relative movement to the rolling mandrel, the rolling force for rotating expansion is introduced with the roller and/or the rolling mandrel and is continued until the intended finished size is obtained.
Es sind Vorrichtungen zum Profilringkaltwalzen mit einem überwiegend tangentialen
Werkstofffluß nach dem Prinzip Walze - Walzdorn bekannt, ringförmige Werkstücke aus
Rohlingen herzustellen. Bei dieser Art der Kaltumformung, auch bekannterweise als
Aufweitwalzen bezeichnet, werden die in der Regel durch eine spanende Formgebung
volumengenau hergestellten Rohlinge in den Spalt, der wahlweise profiliert ausgeführten,
rotierenden Werkzeuge aufgenommen. Durch eine kontinuierliche Walzspaltverringerung
zwischen Walze und Walzdorn wird das Werkstück durch tangentiale Reckung bei gleichzeitig
weitestgehend formtreuer Übertragung der Werkzeugprofile auf das Werkstück aufgeweitet. Nach Abschluß der Umformung steht ein drehgenauer innen oder außen
profilierter rotationssymmetrischer Ring für eine Weiterbearbeitung zur Verfügung.
Es sind aus der Schrift DE 16 02 666 Al ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Profilieren
von ringförmigen Werkstücken bekannt. Der Aufweit- und Profilierungsvorgang erfolgt in einer geschlossenen Profilierungseinrichtung, in der mehrere derartige
Vorrichtungen nebeneinander vorgesehen sind. Die zu verformenden Werkstücke, hier
Ringe vorrangig für Kugellager, als Außen- und Innenringe ausgeführt, sind in den Profilierungsvorrichtungen
eingeführt und werden in diesen während des Profilierungs- und Aufweitvorganges in käfigartigen Führungen, teilweise durch Transportketten durch die
Vorrichtung bewegt. Das Verfahren und die zugehörige Einrichtung sind darauf gerichtet,
ein Profilieren ringförmiger Werkstücke in einer geschlossenen, mit Profilierungsgängen
versehenen Vorrichtungen durchzuführen. Die zu bearbeitenden Werkstücke sind dabei
radial und axial von der Vorrichtung umschlossen. Die Bearbeitung der Werkstücke in
diesen Vorrichtungen beschränkt sich weitestgehend auf sehr kleindimensionierte Werkstücke. Das Verfahren sowie die Vorrichtung gestatten keinen frei ablaufenden Kalt-Devices for cold rolling profile rings with a predominantly tangential material flow based on the roller-rolling mandrel principle are known for producing ring-shaped workpieces from blanks. In this type of cold forming, also known as expanding rolling, the blanks, which are usually produced with precise volume by machining, are placed in the gap of the rotating tools, which can optionally be profiled. By continuously reducing the roll gap between the roller and rolling mandrel, the workpiece is expanded by tangential stretching while at the same time transferring the tool profiles to the workpiece as accurately as possible. After forming is complete, a rotationally symmetrical ring with precise internal or external profiles is available for further processing.
A method and a device for profiling ring-shaped workpieces are known from the document DE 16 02 666 A1. The expansion and profiling process takes place in a closed profiling device in which several such devices are provided next to one another. The workpieces to be deformed, here rings primarily for ball bearings, designed as outer and inner rings, are introduced into the profiling devices and are moved through the device in cage-like guides during the profiling and expansion process, partly by transport chains. The method and the associated device are aimed at profiling ring-shaped workpieces in a closed device provided with profiling channels. The workpieces to be machined are radially and axially enclosed by the device. The machining of the workpieces in these devices is largely limited to very small-sized workpieces. The method and the device do not allow freely running cold
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walzvorgang mit relativ zueinander verlaufenden Walzen und Walzdornen. Als Nachteil
dieser Vorrichtung ist zu erkennen, daß Walze und Walzdorn keine gelenkt zueinander
genau definierte Relativbewegung durchführen können. Die Walzdorne gemäß dieser Lösung sind nur axial in Käfigen bzw. seitiichen Transportketten geführt.
Die DE 196 34 927 Al stellt eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Aufweitung von mindestens
einem Paar ringförmiger Rohlinge vor. Die Rohlinge sind aus metallischen Werkstoffen
gefertigt und werden durch eine Kaltumformung bis zum Erreichen einer bestimmten
Dicke der Wand und deren axialen Erstreckung kalt verformt. Dem Umformungsvorgang
werden dabei gleichzeitig zwei axial, stirnseitig aneinandergefügte Rohlinge zugeführt.
Zum Vermeiden unerwünschter Konturenveränderungen und Beeinträchtigung der Maßhaltigkeit
sowie einer Nachbearbeitung nach der Kaltumformung der fertiggeformten Ringe sind an deren Stirnseiten Eindrehungen angeordnet, die beim paarweisen Zusammenfügen
der aneinander liegenden Stirnseiten eines Paares ein offenes kreisförmiges Profil
ausbilden. Die Eindrehungen sind dazu vorgesehen, die bei der Material Verdrängung im
Kaltwalzvorgang störend auftretenden Materialwülste aufzunehmen und durch ein gewolltes Ausfüllen der Hohlräume nachteilige Maßabweichungen zu vermeiden. Die
erfindungsgemäße Lösung entsprechend der Schrift läßt die Möglichkeit eines mehr als
paarweisen Zusammenfügens von ringförmigen Rohlingen für den Walzvorgang erkennen,
ohne jedoch eine solche Lösung zu beanspruchen und im Prinzip zu offenbaren. Der mitlesende
Fachmann, der mit der Lösung einer solchen Aufgabe betraut ist, liest bei Kenntnis
der Schrift mit, daß ein mehrfaches Zusammenfügen von Ringen beim Kaltwalzvorgang
nur dann sinnvoll ist, wenn sie paarweise zusammengefügt, in einem durchgängig verlaufenden
Kaltwalzprozeß bearbeitet werden.rolling process with rollers and rolling mandrels running relative to each other. The disadvantage of this device is that the roller and rolling mandrel cannot perform a precisely defined relative movement to each other. The rolling mandrels according to this solution are only guided axially in cages or lateral transport chains.
DE 196 34 927 A1 presents a device for the simultaneous expansion of at least one pair of ring-shaped blanks. The blanks are made of metallic materials and are cold-formed by cold forming until a certain thickness of the wall and its axial extension are reached. Two blanks joined axially to one another at the end are fed to the forming process at the same time. To avoid undesirable changes in contour and impairment of dimensional accuracy, as well as post-processing after cold forming of the finished rings, recesses are arranged on their end faces, which form an open circular profile when the adjacent end faces of a pair are joined together in pairs. The recesses are intended to accommodate the material beads that occur during material displacement in the cold rolling process and to avoid disadvantageous dimensional deviations by intentionally filling the cavities. The inventive solution according to the document shows the possibility of joining ring-shaped blanks together in more than one pair for the rolling process, without, however, claiming such a solution or disclosing it in principle. The expert reading this who is entrusted with solving such a problem will, if he is familiar with the document, read that joining rings together several times during the cold rolling process only makes sense if they are joined together in pairs and processed in a continuous cold rolling process.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kaltaufweiten ringförmiger Werkstücke, insbesondere zum Kaltwalzen mit Profilen versehener ringförmiger Werkstücke durch Aufweiten eines Ausgangsringes zwischen einer profilierten Walze und einem mit komplementär dazu geformten Profil versehenen Walzdorn, der auf einem mit einer Relativbewegung zum Walzdorn arbeitenden Walzenschlitten angeordnet ist, mit der Walze und/oder dem Walzdorn die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten eingeleitet und bis zum Erhalt des vorgesehenen Fertigmaßes weitergeführt wird, zu schaffen, mittels der es möglich ist, mit einem koordinierten Aufweitvorgang, die produzierte Menge ringförmiger Werkstücke innerhalb gleicher bisher zur Verfügung stehender Zeiteinheiten zu vervielfachen.The invention is based on the object of creating a device for cold expanding ring-shaped workpieces, in particular for cold rolling ring-shaped workpieces provided with profiles by expanding an initial ring between a profiled roller and a rolling mandrel provided with a complementary profile, which is arranged on a roller carriage working with a relative movement to the rolling mandrel, with the roller and/or the rolling mandrel the rolling force for rotating expansion is introduced and continued until the intended finished size is obtained, by means of which it is possible, with a coordinated expansion process, to multiply the quantity of ring-shaped workpieces produced within the same time units previously available.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Kaltwalzen von ringförmigen Werkstücken, insbesondere einem Kaltumformen mit Profilen versehener ringförmiger Werkstücke durch Aufweiten mehrerer Ausgangsringe zwischen einer profilierten Walze und einem mit komplementär dazu geformten Profil versehenen Walzdorn, der auf einen, eine Relativbewegung zwischen Walze und Walzdorn erzeugenden, beweglichen Walzenschlitten angeordnet ist, und mit der Walze die Walzkraft zum rotierenden Aufweiten des Werkstückes eingeleitet und bis zum Erhalt seines vorgesehenen Fertigmaßes weitergeführt ist, wobei in axialer Richtung, parallel zueinander gerichtet, mehrere achsmitten- und maßgleiche ringförmige Werkstücke in dem resultierenden Spalt zwischen Walzdorn und Walze, in Abstand zueinander gestellt, gleichzeitig in einem Aufweitvorgang bearbeitet werden, gelöst. Dabei ist es für die Vorrichtung bezeichnend, daß zu dessen Durchführung grundsätzlich nur ein Walzdorn und eine Walze erforderlich sind und die Rohlinge in axialer Richtung nebeneinander in einem frei verlaufenden Aufweitvorgang, in übereinstimmende Aufweitgrößen, gleichzeitig auf ihr vorgesehenes Fertigmaß gebracht werden. Es ist im Sinne der Erfindung vorteilhaft, daß nur ein Walzdorn und eine Walze erforderlich sind, um die Rohlinge in axialer Richtung nebeneinander in einem frei verlaufenden Arbeitsgang in aufeinander abgestimmte Aufweitgrößen gleichzeitig auf ihr vorgesehenes Fertigmaß gebracht sind. Dabei ist es erfindungsgemäß möglich, die Meßdaten mehrerer Meßrollen, die unterschiedliche Profile aufweisen können, auszuwerten. Die Unterschiedlichkeit der Profile der Meßrollen ist deshalb möglich, da in einem Walzvorgang ringförmige Werkstücke mit unterschiedlichen Profilausbildungen nebeneinander in einem Umformvorgang hergestellt werden können.According to the invention, the object is achieved by a device for cold rolling ring-shaped workpieces, in particular cold forming ring-shaped workpieces provided with profiles by expanding several starting rings between a profiled roller and a rolling mandrel provided with a complementary profile, which is arranged on a movable roller carriage that generates a relative movement between the roller and the rolling mandrel, and with the roller the rolling force for rotatingly expanding the workpiece is introduced and continued until its intended finished size is obtained, whereby in the axial direction, parallel to one another, several ring-shaped workpieces with the same axis center and dimensions are machined simultaneously in an expanding process in the resulting gap between the rolling mandrel and the roller, placed at a distance from one another. It is characteristic of the device that basically only one rolling mandrel and one roller are required to carry it out and the blanks are brought to their intended finished size in the axial direction next to one another in a freely running expansion process, in matching expansion sizes. It is advantageous in the sense of the invention that only one rolling mandrel and one roller are required to bring the blanks to their intended finished size in the axial direction next to one another in a freely running operation, in matching expansion sizes. According to the invention, it is possible to evaluate the measurement data from several measuring rollers, which can have different profiles. The different profiles of the measuring rollers are possible because in one rolling process, ring-shaped workpieces with different profile designs can be produced next to one another in one forming process.
Die Erfindung ist sinnvoll ausgebildet, wenn im Wirkbereich von Walze und Walzdorn, die im Abstand zueinander angeordneten Werkstücke durch Stütz- und Distanzelemente axial in ihren Abständen, parallel zueinander und in der radialen Erstreckung senkrecht zur Walzdornmittenachse, geführt sind. In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind zum Einarbeiten asymmetrischer Ringquerschnitte in die radial nach innen und nach außen gerichteten Flächen der ringförmigen Werkstücke, die Rohlinge, mit der das Profil tragenden Seite, spiegelbildlich zueinander gerichtet. Die erforderliche Vorprofilierung der Ausgangsringe mit asymmetrischen Querschnitten setzt eine entsprechende richtungsorientierte Zuführung der Ausgangsringe voraus. Im Sinne der Erfindung sind dabei Distanz- und Stützelemente vorgesehen, die zwischen den Werkstücken eingeordnet sind, beim Aufweiten axiale Kraftkomponenten aufnehmen und die Ringe in ihrer genauenThe invention is designed to be useful if, in the effective area of the roller and rolling mandrel, the workpieces arranged at a distance from one another are guided by support and spacer elements axially in their distances, parallel to one another and in the radial extension perpendicular to the rolling mandrel center axis. In an advantageous embodiment of the invention, the blanks are arranged with the side bearing the profile mirrored to one another in order to work asymmetrical ring cross-sections into the radially inward and outward facing surfaces of the ring-shaped workpieces. The required pre-profiling of the starting rings with asymmetrical cross-sections requires a corresponding direction-oriented feeding of the starting rings. In the sense of the invention, spacer and support elements are provided which are arranged between the workpieces, absorb axial force components during expansion and hold the rings in their exact
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Arbeitslage halten. Es ist eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung, daß für ein Aufweiten und Profilieren von mehr als zwei Werkstücken, die eine Profilierung tragende Ringseite dem eingeordneten Stütz- und Distanzelement zur Justierung der axialen Winkellage des Ringes zur Mittenachse des Walzdorns zugewendet wird. Die Verfahrensweise ist weiterhin ausgebildet, wenn bei einer geradzahligen Anordnung ringförmiger asymmetrisch zu profilierender Werkstücke, die eine große seitliche Ausformung erhaltenden Seiten der Ringe in einer paarweisen Anordnung zueinander gerichtet sind und zwischen den einander zugerichteten Seiten eines jeden Paares ein Stütz- und Distanzelement zur Aufnahme von Querkräften eingeordnet ist. Vorteilhafterweise ist jedem aufzuweitenden ringförmigen Werkstück eine Meßrolle in bekannter Funktionslage, mit den Umformvorgang aktiv unterstützenden Funktionen, wie Aufnahme von Umformungskräften, zugeordnet. Maintain working position. It is an advantageous embodiment of the invention that for expanding and profiling more than two workpieces, the ring side bearing a profile is turned towards the arranged support and spacer element for adjusting the axial angular position of the ring to the center axis of the rolling mandrel. The procedure is further developed if, in an even number of ring-shaped asymmetrical workpieces to be profiled, the sides of the rings that have a large lateral shape are arranged in pairs towards each other and a support and spacer element is arranged between the sides of each pair that are facing each other to absorb transverse forces. Advantageously, each ring-shaped workpiece to be expanded is assigned a measuring roller in a known functional position with functions that actively support the forming process, such as absorbing forming forces.
Es ist eine vorteilhafte Ausbildungsform der Erfindung, wenn das Stütz- und Distanzelement als ringförmig erhabenes Profilteil ausgebildet, zwischen den durch die Werkstücke bestimmten Profilgruppen auf der Walze sowie dem Walzdorn als Distanzelement vorgesehen sind. Dabei sind die Erfindung fortführend, die Distanzelemente als Profilteile ausgebildet, mittig zwischen den für die Werkstücke bestimmten Profilgruppen auf der Walze, dem Walzdorn und der Meßrolle vorgesehen.It is an advantageous embodiment of the invention if the support and spacer element is designed as a ring-shaped raised profile part, provided as a spacer element between the profile groups determined by the workpieces on the roller and the rolling mandrel. In this case, the invention continues, the spacer elements are designed as profile parts, provided centrally between the profile groups determined for the workpieces on the roller, the rolling mandrel and the measuring roller.
Eine vorteilhaft variable Ausgestaltung dieser Verwendungsmöglichkeit ist darin zu sehen, daß ringförmige Werkstücke im Bereich der ringförmig erhabenen Distanzelemente nebeneinander angeordnet sind und in einem Formgebungsvorgang umgeformt werden. Die für die Durchführung des Verfahrens erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zum Kaltwalzen von ringförmigen Werkstücken ist mit einer rotierenden Walze und einem Walzdorn, bei dem die Walze für eine Relativbewegung zwischen Walze und Walzdorn auf einem Walzenschlitten angeordnet ist, ausgebildet. Zwischen Walze und Walzdorn ist das Werkstück rotierend aufgenommen. Auf dem Walzdorn und der Walze sind Profile angeordnet, zwischen denen das Werkstück rotierend für die Durchführung des tangentialen Aufweitens aufgenommen ist. Die Profile sind auf dem Walzdorn und auf der Walze, sich in axialer Richtung wiederholend, angeordnet. Die Wiederholungen der Profile sind in Weiterführung der Erfindung als nebeneinander verlaufende, sich wiederholende Profilgruppen ausgebildet.An advantageously variable embodiment of this possible use is that ring-shaped workpieces are arranged next to one another in the area of the ring-shaped raised spacer elements and are formed in a shaping process. The device for cold rolling ring-shaped workpieces designed according to the invention for carrying out the method is designed with a rotating roller and a rolling mandrel, in which the roller is arranged on a roller carriage for a relative movement between the roller and the rolling mandrel. The workpiece is held in a rotating manner between the roller and the rolling mandrel. Profiles are arranged on the rolling mandrel and the roller, between which the workpiece is held in a rotating manner for carrying out the tangential expansion. The profiles are arranged on the rolling mandrel and on the roller, repeating in the axial direction. The repetitions of the profiles are designed as repeating profile groups running next to one another in a continuation of the invention.
Eine vorteilhafte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Lösung ist so gestaltet, daß die Profilgruppen als in sich geschlossene Profile für paarig nebeneinander aufzuweitende Werkstücke ausgebildet sind. Es ist vorteilhaft im Sinne der Erfindung, zwischen jedemAn advantageous embodiment of the solution according to the invention is designed in such a way that the profile groups are designed as self-contained profiles for workpieces to be expanded in pairs next to each other. It is advantageous in the sense of the invention to have a
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Profil einer Profilgruppe eine Stützfläche einzuordnen und mit einem Distanz- und Stützelement
in eine Wirkverbindung zu bringen. Eine Ausführungsform der Erfindung stellt sinnvoll vor, daß das Stütz- und Distanzelement rotationssymmetrisch geformt, mit seiner
Umfangsfläche an der Stützfläche des Walzdoms anliegt und zwischen den Werkstücken
zum Eingreifen gebracht ist. Die Seitenflächen der Distanzstücke sind mit den Seitenflächen
der sich aufweitenden ringförmigen Werkstücke für deren axialer Führung zur Anlage gebracht. Sinnvoll weitergebildet ist die Erfindung dadurch, daß die Seitenflächen
der Stütz- und Distanzelemente den mit einer größeren zur Seite in axialer Richtung
wirkenden Aufweitkraft beaufschlagten asymmetrischen Ringsektoren zugerichtet sind. Es
ist eine sinnvolle Ausbildung der Erfindung, daß die Profilelemente auf der Walze sowie
auf dem Walzdom und der Meßrolle zu nah aneinander liegenden Profilgruppen ausgebildet
sind. Zwischen den auf diesen Profilgruppen angeordneten Werkstücken greifen auf den Werkzeugen erhaben ausgebildete Distanzelemente ein. Gemäß dieser Ausbildung
der Erfindung ist es möglich, die Quererstreckung der Werkzeuge, wie Walze, Walzdom
und Meßrolle, gering zu halten und mit dicht an dicht liegenden, nur durch das Distanzelement
axial geführte Werkstücke den Aufweitvorgang durchzuführen.
Durch das Einbringen eines sich mehrfach wiederholenden Profils oder sich wiederholender
Profilgruppen, die in sich spiegelbildlich ausgebildet sind, werden beim Kaltwalzen
asymmetrischer Werkstücke auftretende Axialkraftkomponenten - F-axial - durch die sich
axial gegenüberliegende Profilierung in den Gruppen, gegeneinander nicht aufgehoben.
Die vorgesehenen Stützelemente dienen dazu, ungleiche, axialverlaufende Umformkräfte
aufzunehmen und die Werkstücke in genau axialer Richtung, in Bezug zu ihrer Lage zu
den Mittenachsen von Walze und Walzdom zu halten. Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen
Lösung, daß ein paarweises Walzen ringförmiger Werkstücke sich nicht auf die Herstellung asymmetrisch ausgebildeter Werkstücke beschränken braucht, sondern bei einmaligem
Umrüsten der Maschine mit der Verwendung von entsprechenden Werkzeugen auch gleichartig profilierte Werkstücke mit symmetrischen Werkstücken hergestellt
werden können. Die Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Lösung läßt in ihren Ausgestaltungen
erkennen, daß es nach der Erfindung vorteilhaft möglich ist, nicht nur zwei, sondern vier und mehr, auch im Bereich von ungeradzahligen Stückzahlen liegende
Werkstückgrößen zu fertigen. Eine weitere sinnvolle Ausbildung erhält die Erfindung, daß
in einem Arbeitsgang in den Werkzeugen nebeneinander angeordnet, bei deren entsprechender
Profilierung Werkstücke unterschiedlicher Profilausbildung gleichzeitig gefertigt
werden können. So ist es möglich, in einem Aufweitvorgang ringförmige Werkstücke mitProfile of a profile group to arrange a support surface and to bring it into an operative connection with a spacer and support element. One embodiment of the invention sensibly provides that the support and spacer element is rotationally symmetrical, rests with its peripheral surface on the support surface of the rolling mandrel and is brought into engagement between the workpieces. The side surfaces of the spacers are brought into contact with the side surfaces of the expanding ring-shaped workpieces for their axial guidance. The invention is sensibly further developed in that the side surfaces of the support and spacer elements are aligned with the asymmetrical ring sectors subjected to a larger expansion force acting to the side in the axial direction. It is a sensible development of the invention that the profile elements on the roller as well as on the rolling mandrel and the measuring roller are formed in profile groups that are too close to one another. Raised spacer elements on the tools engage between the workpieces arranged on these profile groups. According to this embodiment of the invention, it is possible to keep the transverse extension of the tools, such as roller, rolling mandrel and measuring roller, small and to carry out the expansion process with workpieces lying close together and guided axially only by the spacer element.
By introducing a profile that repeats several times or repeating profile groups that are mirror images of each other, axial force components - F-axial - that occur during the cold rolling of asymmetrical workpieces are not canceled out by the axially opposing profiling in the groups. The support elements provided serve to absorb unequal, axially running forming forces and to hold the workpieces in a precise axial direction in relation to their position on the center axes of the roller and rolling mandrel. One advantage of the solution according to the invention is that rolling ring-shaped workpieces in pairs does not have to be limited to the production of asymmetrically formed workpieces, but with a one-time conversion of the machine with the use of appropriate tools, similarly profiled workpieces can also be produced with symmetrical workpieces. The design of the solution according to the invention shows in its embodiments that it is advantageously possible according to the invention to produce not just two, but four and more workpiece sizes, even in the range of odd numbers. Another useful development of the invention is that in one operation, workpieces with different profiles can be manufactured simultaneously in the tools arranged next to each other, with their corresponding profiling. In this way, it is possible to produce ring-shaped workpieces with
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schräg verlaufenden Innenprofüierungen, wie z. B. für Kegel-, Schrägrollen- oder Schrägkugellager, und gleichzeitig Innen- oder Außenringe von Wälzlagern herzustellen. Als wesentlich ist dabei zu erkennen, daß der Aufweitprozeß der unterschiedlich profilierten Werkstücke zum gleichen Zeitpunkt beendet sein muß. Es ist vorteilhaft im Sinne der Erfindung, die Meßrollen, wie bereits dargestellt, auch als arbeitsaktive, im Sinne der Umformung, Mittel zu benutzen und dabei gleichzeitig Meßvorgänge auszuführen, die darüber Aufschluß geben, inwieweit die Toleranzfelder eines jeden im gleichzeitigen Aufweitprozeß bearbeiteten Werkstückes eingehalten werden. Dabei werden die Meßdaten einer jeden im Verfahrensablauf beanspruchten Meßrolle ausgewertet. Jedem Meßrollenweg wird ein Toleranzfeld für die Beendigung des Walzprozesses zugeordnet. Ein Beendigen des Prozesses erfolgt dann, wenninclined internal profiles, such as for tapered roller bearings, tapered roller bearings or angular contact ball bearings, and at the same time produce inner or outer rings of rolling bearings. It is important to recognize that the expansion process of the differently profiled workpieces must be completed at the same time. It is advantageous in the sense of the invention to use the measuring rollers, as already shown, as active working means, in the sense of forming, and at the same time to carry out measuring processes that provide information on the extent to which the tolerance fields of each workpiece machined in the simultaneous expansion process are adhered to. The measurement data of each measuring roller used in the process sequence are evaluated. Each measuring roller path is assigned a tolerance field for the completion of the rolling process. The process is terminated when
1. die Daten aller Meßrollen wege sich in dem jeweilig erforderlichen Toleranzfeld befinden oder1. the data of all measuring rollers are within the required tolerance range or
2. einer der Meßrollenwege die obere Toleranzgrenze des ihm zugeordneten Toleranzfeldes erreicht hat.2. one of the measuring roller paths has reached the upper tolerance limit of the tolerance field assigned to it.
Die Beendigung des Aufweitprozesses erfolgt dann durch ein Abschalten der Maschine.
Die Erfindung ist auch dann erfüllt, wenn in einer vorteilhaften Verfahrensdurchführung,
die steuerungsinterne Auswertung der Meßdaten grundsätzlich in einer vom Betreiber
bevorzugten Form unter Beachtung der vorstehenden Prämissen durchgeführt wird.
Die Erfindung kann vorteilhafterweise in der Wälzlagerfertigung Anwendung finden.
Erstmals besteht hier vorteilhafterweise die Möglichkeit, gleichzeitig mehrere, mit
asymmetrischen Querschnitten ausgebildete Werkstücke in einem Arbeitsgang durch Kaltumformen herzustellen. Besonders zu bewerten ist dabei die Herstellung von Schrägrollenlagern,
Kegelrollenlagerringen u.a. Der Vorzug der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß hier das Prinzip des freien Kaltumformens von ringförmigen Werkstücken
durch Aufweiten nicht verlassen werden muß. Als signifikant ist zu erkennen, daß die
Ausbildung des Vorrichtung vorteilhaft darin gesehen werden kann, daß zwei voneinander
getrennte Rohlinge in einem Arbeitsgang zu zwei und mehr separaten Werkstücken gefertigt werden können. Dazu werden die Rohlinge in mehrfache Profilierungen der
Walzdorne eingelegt und beim Aufweitvorgang durch mitlaufende, zwischengreifende
Stütz- und Markierungselemente lagegerecht geführt. Der Fachmann erkennt beim Lesen
der erfindungsgemäßen Lösung, daß hier wirtschaftliche Vorteile nicht nur in der Vervielfachung
der Stückzahlen pro Arbeitsgang gesehen werden können.The expansion process is then terminated by switching off the machine. The invention is also fulfilled if, in an advantageous implementation of the method, the internal control evaluation of the measurement data is basically carried out in a form preferred by the operator, taking into account the above premises.
The invention can advantageously be used in the production of rolling bearings. For the first time, it is advantageously possible to simultaneously produce several workpieces with asymmetrical cross-sections in one operation by cold forming. The production of angular contact roller bearings, tapered roller bearing rings, etc. is particularly important here. The advantage of the solution according to the invention is that the principle of free cold forming of ring-shaped workpieces by expanding does not have to be abandoned. It can be seen as significant that the design of the device can be seen as advantageous in that two separate blanks can be manufactured into two or more separate workpieces in one operation. For this purpose, the blanks are placed in multiple profiles of the rolling mandrels and guided into the correct position during the expansion process by rotating, interlocking support and marking elements. When reading the solution according to the invention, the expert recognizes that economic advantages can be seen not only in the multiplication of the quantities per operation.
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Im Bereich der Maschinenherstellung ergibt sich durch die vorteilhafte Einführung der erfindungsgemäßen Lösung ein breites Anwendungsgebiet. War es bisher üblich, nur ein Werkstück in einem Arbeitsvorgang frei zu walzen, so ist es jetzt gestattet, die Fertigung von zwei und mehr Werkstücken in einem Arbeitsvorgang durchzuführen. Dem Fachmann eröffnet sich die Möglichkeit, über den Einsatz langdimensionierter, wahlweise zwischengestützter Walzdorne eine Vielzahl von ringförmigen Werkstücken kalt zu verformen. Dabei ist die Verwendung von einem Werkzeugsatz, Walze, Walzdorn, Meßrolle, erforderlich.In the field of machine manufacturing, the advantageous introduction of the solution according to the invention results in a wide range of applications. Whereas it was previously usual to roll only one workpiece in one operation, it is now permitted to produce two or more workpieces in one operation. The specialist has the opportunity to cold-form a large number of ring-shaped workpieces using long-dimensioned, optionally intermediately supported rolling mandrels. The use of a tool set, roller, rolling mandrel, measuring roller, is required.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail using an embodiment. The accompanying drawing shows:
Fig. 1: Die Vorrichtung zum Kaltumformen eines symmetrischen Werkstückpaares in einer Draufsicht,Fig. 1: The device for cold forming a symmetrical pair of workpieces in a top view,
Fig. la: Die Vorrichtung zum Kaltumformen eines asymmetrischen Werkstückpaares in einer Draufsicht mit Distanzelementen,Fig. la: The device for cold forming an asymmetrical pair of workpieces in a top view with spacer elements,
Fig. 2: Die Vorrichtung nach Fig. la in entgegengesetzter axialer Asymmetrie der Werkstücke, teilweise im Schnitt,Fig. 2: The device according to Fig. la with opposite axial asymmetry of the workpieces, partly in section,
Fig. 3: Die Vorrichtung zum Walzen eines Werkstückpaares mit eingeordneter Trennmarkierung, Fig. 3: The device for rolling a pair of workpieces with an arranged separation mark,
Fig. 3a: Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 ohne Kontaktbereich zwischen Distanzelement und Werkstück mit Meßrollen und Distanzelementen,Fig. 3a: The device according to Fig. 3 without contact area between spacer element and workpiece with measuring rollers and spacer elements,
Fig. 3b: Die Vorrichtung nach Fig. 2 mit mittig zwischen den Werkstücken angeordnetem Distanzelement und zur axialen Lagestabilisierung geformten Meßrollen.Fig. 3b: The device according to Fig. 2 with a spacer element arranged centrally between the workpieces and measuring rollers shaped for axial position stabilization.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Draufsicht. Dabei ist ein Walzdorn 1 mit einer Walze 2 in eine Wirkverbindung gebracht worden. Die Walze 2 ist mit einem Profilelement 3 versehen, das paarweise zu Profilgruppen 3' zusammengeführt, auf der Walze 2 in symmetrischer Lage SLl eingearbeitet ist. In diese Profilelemente 3 sind die Werkstücke 5 eingesetzt. Der Walzdorn 1 durchragt das Innere der ringförmigen Werkstücke 5 und wird mit der Walzdornlagerung 4 in einer Relativbewegung zur Walze 2 gegen die auf einem Walzschlitten 8 gelagerte Walze 2 bewegt. Mit der Rotationsbewegung der Walze 2 und des Walzdorns 1 sowie durch die kontinuierliche Walzspaltverringerung werden die ringförmigen Werkstücke 5 in eine rotierende Arbeitsbewegung versetzt und die Umformungsarbeit desFig. 1 shows a schematic representation of the device according to the invention in a top view. A rolling mandrel 1 has been brought into an operative connection with a roller 2. The roller 2 is provided with a profile element 3, which is brought together in pairs to form profile groups 3' and is incorporated on the roller 2 in a symmetrical position SL1. The workpieces 5 are inserted into these profile elements 3. The rolling mandrel 1 extends through the interior of the ring-shaped workpieces 5 and is moved with the rolling mandrel bearing 4 in a relative movement to the roller 2 against the roller 2 mounted on a roller carriage 8. With the rotational movement of the roller 2 and the rolling mandrel 1 as well as the continuous reduction in the roll gap, the ring-shaped workpieces 5 are set in a rotating working movement and the forming work of the
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Aufweitens der Werkstückringe 5 ausgeführt. Die radiale Relativbewegung zwischen Walzdorn 1 und Walze 2 führt durch den tangentialen Materialfluß zur einer Verringerung der Materialdicke der Werkstücke 5 und zu einer Durchmesservergrößerung bei gleichzeitiger formgetreuer Übertragung der Profile der Werkzeuge auf die Werkstücke 5. Das Erreichen des Solldurchmessers der Werkstückringe 5 wird an der Meßrolle 6 gemessen und der Aufweitprozeß beendet.Expanding the workpiece rings 5 is carried out. The radial relative movement between the rolling mandrel 1 and the roller 2 leads to a reduction in the material thickness of the workpieces 5 and an increase in diameter due to the tangential material flow, while at the same time transferring the profiles of the tools to the workpieces 5 in a true-to-shape manner. The achievement of the target diameter of the workpiece rings 5 is measured on the measuring roller 6 and the expanding process is terminated.
Zur Einhaltung der Werkstückgeometrie ist es erforderlich, die Werkstückringe 5 in
genau 90° zu den Längsmittenachsen SL2 der Werkzeuge 1;2, Walze - Walzdorn, in ihrer
Arbeitslage zu halten. Dazu ist im Bereich der Walzdornlagerung 4, symmetrisch zwischen den Profilelementen 3, ein Distanzelement 7 eingeordnet, das mit seinen Seitenflächen
9 die inneren Seitenflächen der Werkstücke 5 führend berührt und ein Verkanten der Werkstücke 5 in radialer Richtung und ihr Ausweichen in axialer Richtung unterbindet.
Das Distanzelement 7 ist so gelagert, daß es mit seiner Umlauffläche 14 der linearen Arbeitsbewegung des Walzdorns 1, an dessen Stützfläche 10 anliegend, diesen
gleichzeitig gegen Durchbiegen stützend, folgt. Das Distanzelement 7 kann aus einem
rotationssymmetrischen Element bestehen, was gleichzeitig und gegenläufig mit dem Walzdorn
1 umläuft oder auch ein nicht rotierendes Element sein, das geradlinig der linearen
Arbeitsbewegung des Walzdorns 1 folgt. Das Distanzelement 7 vermeidet eine Richtungsänderung der Werkstücke 5 in axialer Richtung bzw. deren Verkanten, also der
Veränderung einer Winkelneigung der radialen Richtung der Werkstücke 5 zueinander
hin. Gemäß Fig. la ist an den Außenseiten der paarig angeordneten Werkstücke 5 jeweils
ein Distanzelement 7" vorgesehen. Das Distanzelement 7" verhindert ein Auseinanderdriften
bzw. Neigen der Werkstücke 5 aus der lotrechten Lage in Bezug auf die Mittenachse SL4 des Walzdorns 1 bzw. der Walze 2 der Vorrichtung. Die Vorrichtung
gemäß dieser Ausführung ist vorteilhafterweise für die Herstellung von Werkstücken 5 mit
asymmetrischer Profilierung ihrer Ringquerschnitte geeignet. Es ist diskussionswürdig und
im Sinne dieser Ausführung richtig, bei der Bearbeitung ringförmiger Werkstücke 5 auf
das Einwirken von Stützelementen 7;7" insgesamt zu verzichten. Auch mit dieser Lösung
ist der erfindungsgemäße Gedanke entsprechend der Aufgabe vollständig erfüllt.
Fig. 2 zeigt die grundsätzliche Anordnung der Hauptarbeitselemente wie in Fig. 1 und la.
Dabei ist der Walzdorn 1 in einer gleichen Anordnung wie in Fig. 1 über einer Walze 2
angeordnet, die in gleicher Art ausgebildete Profilgruppen 31 aufweist. Der Walzdorn 1 ist
für die Herstellung asymmetrisch ausgebildeter Ringe 5 vorgesehen. Die Asymmetrie der
Ringe 5 ist so gebildet, daß sie beispielsweise für die Aufnahme von Kegelrollen,In order to maintain the workpiece geometry, it is necessary to hold the workpiece rings 5 in their working position at exactly 90° to the longitudinal center axes SL2 of the tools 1; 2, roller - rolling mandrel. For this purpose, a spacer element 7 is arranged in the area of the rolling mandrel bearing 4, symmetrically between the profile elements 3, which with its side surfaces 9 touches the inner side surfaces of the workpieces 5 and prevents the workpieces 5 from tilting in the radial direction and from deflecting in the axial direction. The spacer element 7 is mounted in such a way that its rotating surface 14 follows the linear working movement of the rolling mandrel 1, resting on its support surface 10, at the same time supporting it against bending. The spacer element 7 can consist of a rotationally symmetrical element that rotates at the same time and in the opposite direction as the rolling mandrel 1, or it can be a non-rotating element that follows the linear working movement of the rolling mandrel 1 in a straight line. The spacer element 7 prevents a change in the direction of the workpieces 5 in the axial direction or their tilting, i.e. the change in an angular inclination of the radial direction of the workpieces 5 towards each other. According to Fig. 1a, a spacer element 7" is provided on the outer sides of the paired workpieces 5. The spacer element 7" prevents the workpieces 5 from drifting apart or tilting out of the vertical position in relation to the center axis SL4 of the rolling mandrel 1 or the roller 2 of the device. The device according to this embodiment is advantageously suitable for the production of workpieces 5 with asymmetrical profiling of their ring cross-sections. It is worthy of discussion and correct in the sense of this embodiment to dispense with the action of support elements 7; 7" altogether when machining ring-shaped workpieces 5. With this solution, too, the inventive idea is completely fulfilled in accordance with the task.
Fig. 2 shows the basic arrangement of the main working elements as in Fig. 1 and la. The rolling mandrel 1 is arranged in the same arrangement as in Fig. 1 above a roller 2, which has profile groups 3 1 designed in the same way. The rolling mandrel 1 is intended for the production of asymmetrically designed rings 5. The asymmetry of the rings 5 is designed in such a way that they can be used, for example, to accommodate tapered rollers,
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Tonnenrollen oder Kugeln in Schrägkugellagern geeignet sind. In sinnvoller Weise ist der Walzdorn 1 so geformt, daß die größeren Aufweitungen der Ringe 5 und damit die erhöhte Umformarbeit auf der abgewandten Seite des Werkstückpaares vorgesehen ist. Die Querschnittsfläche 11 der im Schnitt dargestellten Werkstücke 5 zeigt den größer aufzuweitenden Ringsektor 12. Der mit der Lösung einer solchen Aufgabe betraute Fachmann erkennt, daß durch die partiell erhöhte Umformungsarbeit die Belastung im Ringsektor 12, die Werkstücke 5 an ihrem frei drehenden, der Stelle Walzdorn 1 - Walze 2 gegenüberliegenden Bereich, sich mit ihren Seitenflächen 91 zueinander neigen würden. Dieser störenden Beeinflussung entgegenarbeitend ist ein Distanzelement 7* in der Art des Distanzelementes 7 aus Fig. 1 in gleicher Art und Weise eingearbeitet. Das Distanzelement T stützt mit seinen Seitenflächen 9 die Seitenflächen 9' der Werkstücke 5 und bewahrt sie führend und stützend vor einer Neigung, die durch den erhöhten Arbeitsdruck des WaIzdorns 1 im Bereich des Ringsektors 12 hervorgerufen werden würde. Aus der Sicht gemäß Fig. 2 ist zu erkennen, daß bei einer bewußt gewählten paarigen Anordnung der Werkstücke 5 miteinander abgewandten Ringsektoren 12 die Anordnung eines Distanzelementes 7 in die Distanz zwischen den Werkstücken 5 des jeweiligen Werkstückpaares ausreichend ist. Entgegen der Ausbildung gemäß der Fig. la können asymmetrisch ausgebildete ringförmige Werkstücke 5 ihre senkrecht zu den Mittenachsen SL3;SL4 gelagerte radiale Erstreckung axial nach außen nicht verlassen. Deshalb erübrigt sich bei der Ausbildung gemäß Fig. 2 die Anordnung von Distanzelementen 7" an den äußeren Seiten des Werkstückpaares.Barrel rollers or balls in angular contact ball bearings are suitable. The rolling mandrel 1 is sensibly shaped so that the larger expansions of the rings 5 and thus the increased forming work are provided on the opposite side of the workpiece pair. The cross-sectional area 11 of the workpieces 5 shown in section shows the ring sector 12 to be expanded larger. The expert entrusted with the solution of such a task will recognize that due to the partially increased forming work, the load in the ring sector 12, the workpieces 5 in their freely rotating area opposite the point rolling mandrel 1 - roller 2, would lean towards each other with their side surfaces 9 1. To counteract this disruptive influence, a spacer element 7* in the type of spacer element 7 from Fig. 1 is incorporated in the same way. The spacer element T supports the side surfaces 9' of the workpieces 5 with its side surfaces 9 and, by guiding and supporting them, protects them from an inclination which would be caused by the increased working pressure of the rolling mandrel 1 in the area of the ring sector 12. From the view according to Fig. 2 it can be seen that with a deliberately chosen paired arrangement of the workpieces 5 in ring sectors 12 facing away from each other, the arrangement of a spacer element 7 in the distance between the workpieces 5 of the respective workpiece pair is sufficient. Contrary to the design according to Fig. 1a, asymmetrically designed ring-shaped workpieces 5 cannot leave their radial extension, which is perpendicular to the center axes SL3; SL4, axially outwards. Therefore, with the design according to Fig. 2, the arrangement of spacer elements 7" on the outer sides of the workpiece pair is unnecessary.
Eine Ausführungsart der Erfindung mit veränderten Verfahrensparametern ist in der Vorrichtung gemäß Fig. 3 dargestellt. Demgemäß sind die Profilelemente 3 auf der Walze 2 zu nah aneinander liegenden Profilgruppen 3' ausgebildet, die zwischen sich ein Distanzelement 13 aufweisen. Der Walzdorn 1 und die Meßrolle 6 sind in einer dem Walzdorn 1 kongruenten Form ausgebildet. In diesem Falle werden für eine paarweise Herstellung ringförmiger Werkstücke 5 zwei Rohlinge zwischen Walzdorn 1 und Walze 2 eingesetzt, die zwischen den Distanzelementen 7" in ihrer seitlichen Lage und Ausrichtung fixiert werden. Dabei läuft das Distanzelement 13 genau mittig entsprechend der axialen Erstreckung des Werkstückes 5 auf den Werkzeugen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsart der Erfindung ist das Distanzelement 13 auf den Werkzeugen 5 angeordnet. Es bildet auf den Profilen 3 der Walze 2 des Walzdorns 1 und der Meßrolle 6 ein auf dem Profil 3 erhabenen ringförmigen Teil. In diesem Fall ist das Distanzelement 13 mittig zwischen den Profilen 3 einer Profilgruppe 3' eingegliedert, wobei die Distanzelemente 13,An embodiment of the invention with modified process parameters is shown in the device according to Fig. 3. Accordingly, the profile elements 3 on the roller 2 are designed as profile groups 3' that are close to one another and have a spacer element 13 between them. The rolling mandrel 1 and the measuring roller 6 are designed in a shape that is congruent with the rolling mandrel 1. In this case, for the production of ring-shaped workpieces 5 in pairs, two blanks are inserted between the rolling mandrel 1 and roller 2, which are fixed in their lateral position and alignment between the spacer elements 7". The spacer element 13 runs exactly in the middle of the tools according to the axial extension of the workpiece 5. According to the present embodiment of the invention, the spacer element 13 is arranged on the tools 5. It forms a raised ring-shaped part on the profile 3 on the profile 3 of the roller 2 of the rolling mandrel 1 and the measuring roller 6. In this case, the spacer element 13 is integrated in the middle between the profiles 3 of a profile group 3', whereby the spacer elements 13,
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sich radial annähernd, zwischen den Werkstücken 5 eingeordnet sind. Durch diese Anordnung des Distanzelementes 13 auf allen Werkzeugen 1;2 einschließlich der Meßrolle 6 ist eine in axialer Richtung genaue Führung der Werkstücke 5 beim Aufweiten gewährleistet und ein ungewolltes seitliches Ausweichen des Werkstoffes in Form einer Balligkeit oder eines Fischmauls unterbunden. Die erfindungsgemäße Ausführung gestattet es, aus zwei Rohlingen in den durchgehend geführten kontinuierlichen Arbeitsgang ein Paar gleichartig gestalteter ringförmiger Werkstücke 5 zu erzeugen. Der Walzvorgang erfolgt adäquat zur Verfahrensführung gemäß Fig. 1 mit dem Unterschied, daß keine mittig geführte Stützvorrichtung erforderlich ist. Gemäß der Darstellung in der Fig. 3a liegt die Unterscheidung nach Fig. 3 auch darin, daß kein Werkstückkontakt zu äußeren Distanzelementen 7" vorhanden ist. Gemäß dieser Ausführung übernimmt die Meßeinrichtung zugleich die Aufgabe einer axialen LageabStützung. Bei der Ausführung gemäß der Fig. 3b wird in einer weiteren Ausbildungsart die Meßrolle 6 für die axiale Lagestabilisierung der Werkstücke 5 verwendet. Das mittig zwischen den Werkstücken 5 angeordnete Distanzelement 7 dient gemäß der Ausführungsart ausschließlich der Dornabstützung gegen ein Durchbiegen.are arranged radially approximately between the workpieces 5. This arrangement of the spacer element 13 on all tools 1; 2 including the measuring roller 6 ensures that the workpieces 5 are guided precisely in the axial direction during expansion and prevents the material from undesirably moving sideways in the form of a crown or a fish mouth. The design according to the invention makes it possible to produce a pair of similarly designed ring-shaped workpieces 5 from two blanks in the continuous operation. The rolling process is carried out in a manner appropriate to the process according to Fig. 1 with the difference that no centrally guided support device is required. According to the illustration in Fig. 3a, the difference according to Fig. 3 also lies in the fact that there is no workpiece contact with external spacer elements 7". According to this design, the measuring device also takes on the task of axial position support. In the design according to Fig. 3b, the measuring roller 6 is used in a further embodiment for the axial position stabilization of the workpieces 5. The spacer element 7 arranged centrally between the workpieces 5 serves, according to the design, exclusively to support the mandrel against bending.
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|---|---|---|---|
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Effective date: 19990812 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20021031 |