BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Profilformen von als Rollkörper ausgebildeten Werkstücken insbesondere von Fahrzeugfelgen.
Zum Profilformen von als Rollkörper ausgebildeten Werkstücken, insbesondere zur Herstellung von Fahrzeugfelgen sind Einrichtungen bekannt, welche zwei rotationskörperförmige Werkzeuge aufweisen, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist. Zum Formen einer Fahrzeugfelge wird diese mit seinem Rand zwischen den beiden Werkzeugen eingespannt, wobei der Formdruck durch die Verringerung des gegenseitigen Abstandes der beiden Werkzeuge erfolgt, zwischen welchen der Felgenrand eingespannt ist. Das durch die Felge gebildete Werkstück rotiert zwischen den beiden angepressten Rollen, wobei die eine Rolle an der äusseren Seite und die andere Rolle an der inneren Seite der Felge angreift. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, dass die Flächenpressung auf der äusseren Seite der Felge annähernd dreimal grösser ist als die entsprechende Flächenpressung auf der inneren Seite der Felge.
Dies geht aus der prinzipiellen Betrachtung der Fig. 1 hervor, welche die prinzipielle Anordnung einer solchen Einrichtung rein schematisch darstellt. Mit 1 ist die äussere Rolle mit 2 die innere Rolle und mit 3 das Werkstück bezeichnet. Die Rollen 1 und 2 werden mit einer Kraft P gegen das Werkstück 3 gepresst.
Der spezifische Druck auf der Aussenseite des Werkstückes wird mit Pa und der spezifische Druck auf der Innenseite des Werkstückes mit pi bezeichnet. Die entsprechenden Radien der Rollen und des Werkstückes sind mit ra, ri und rw bezeichnet.
Zur Berechnung des spezifischen Druckes auf der Aussen- und auf der Innenseite wird die Herzsche Formel:
EMI1.1
verwendet. Dabei bedeutet rm den mittleren Durchmesser der beiden Rollkörpern mit den Durchmessern rl und r2; L die Rollkörperlänge und E den Elastizitätsmodul. Dabei wäre noch zu berücksichtigen, dass:
EMI1.2
Mit Hilfe dieser Beziehungen kann der Fachmann ohne weiteres ausrechnen, dass: pa = pi 2,77 Dies bedeutet, dass der spezifische Druck auf der Aussenseite des Werkstückes 2,77 x grösser ist als der spezifische Druck auf der Innenseite des Werkstückes.
Dieser Nachteil wird bei der Fabrikation von Stahlfelgen in Kauf genommen, so dass diese in drei Rolloperationen geformt werden können. Anders verhält sich bei der Herstellung von Rollkörpern aus Leichtmetall, wie z. B. aus Aluminium. Hier kann dieser Nachteil nicht in Kauf genommen werden, da das weiche Aluminium zu stark auf die ungleichen Flächenpressungen reagiert.
Zweck der Erfindung ist es eine Einrichtung zum Profilformen von als Rollkörpern ausgebildeten Werkstücken, insbesondere Fahrzeugfelgen vorzuschlagen, bei welcher der oben erwähnte Nachteil nicht mehr auftritt. Es wird also bestrebt, die Einrichtung so auszubilden, dass die Flächenpressung sowohl auf der Aussenseite als auch auf der Innenseite des Werkstückes annähernd gleich ist. Das Profilformen erfolgt mit Hilfe von zwei zusammenwirkenden rotationskörperförmigen Werkzeugen, deren gegenseitiger Abstand ver änderbar ist. Bei einer solchen Einrichtung wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das eine Werkzeug mit seiner bezüglich der Werkzeugmittelachse konvexen Aussenseite und das andere Werkzeug mit seiner bezüglich der Werkzeugmittelachse konkaven Innenseite an der gleichen Umfangsstelle auf das Werkstück wirkend angeordnet sind.
Es wird nachstehend gezeigt, dass bei der Einhaltung des vorangehend definierten Merkmals die gestellte Forderung erfüllt wird, indem der spezifische Druck auf der Innenseite und auf der Aussenseite des Werkstückes annähernd gleich bleibt. Dies bedeutet aber, dass mit der gleichen Einrichtung beim Bedarf sowohl Stahl wie auch Leichtmetallfelgen problemlos hergestellt werden können. Dadurch wird eine wesentliche Vereinfachung und Verbesserung der Felgenproduktion erreicht.
Eine praktische Ausführung der Einrichtung sieht vor, dass ein ringförmig ausgebildetes Aussenwerkzeug drehbar in einem Gehäuse Aufnahme findet und das Innenwerkzeug mit äusserer Profilierungsfläche innerhalb des Aussenwerkzeuges in derselben vertikalen Ebene verschiebbar angeordnet ist.
Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt und zwar zeigen:
Fig. 1 die rein schematische Anordnung einer bekannten Anlage;
Fig. 2 die rein schematische Anordnung einer Anlage wie vorgeschlagen;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Einrichtung gemäss der Erfindung;
Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch die Einrichtung; und
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung derselben.
Gemäss der vorgeschlagenen Lösung zeigt die schematische Darstellung nach Fig. 2 ein Werkstück 4, welches als Rollkörper ausgebildet ist und mit Hilfe von zwei zusammenwirkenden rotationskörperförmigen Werkzeugen profilgeformt wird. Zu diesem Zwecke ist eine innere Rolle 5 vorgesehen, mittels welcher die innere Seite des Werkstückes 4 an entlang der gemeinsamen Berührungslinie bei A bearbeitet wird. Die äussere Fläche des Werkstückes 4 wird mit Hilfe einer äusseren Rolle 6 geformt, welche das Werkstück entlang der gleichen Linie A aber aussen berührt. Die innere Rolle 5 berührt das Werkstück 4 mit ihrer konvexen Aussenseite, während die äussere Rolle 6 das Werkstück 4 mit ihrer inneren konkaven Innenseite berührt. Die Flächenpressung auf der Aussenseite wird mit pa und die Flächenpressung auf der Innenseite mit pi bezeichnet.
Die innere Rolle 5 weist einen Radius ri, das Werkstück einen Radius rw und die äussere Rolle, welche zweckmässiger Weise als Ring ausgebildet ist einen Radius ra besitzt.
Die Berechnung des spezifischen Innendruckes und Aussendruckes Pi und Pa erfolgt wiederum mit Hilfe der Herzsche-Formel und ergibt als Resultat, dass: pi = pa.
Das Verhältnis des Durchmessers rw des Werkstückes 4 zum Durchmesser ri der inneren Rolle 5 kann z. B. 1,5 betragen.
Aufgrund der Fig. 3, 4 und 5 wird nun der praktische Aufbau der vorgeschlagenen Einrichtung näher erläutert:
Die Einrichtung weist ein Gehäuse 7 auf, in welchem mit Hilfe von Kugellagern 8 ein Aussenring 9 gelagert ist, welcher zur Aufnahme des Aussenwerkzeuges 10 dient. Dieses Aussenwerkzeug 10 ist ringförmig ausgebildet und weist eine innere Profilierungsfläche 11 auf. Mit dem Aussenwerkzeug 10 arbeitet ein Innenwerkzeug 12 zusammen, welches ebenfalls als Rotationskörper ausgebildet ist, eine äussere Profi lierungsfläche 13 besitzt, welche dem Abdruck der Profilie rungsfläche 11 entspricht.
Der Durchmesser des inneren Werkzeuges 12 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Aussenwerkzeuges 10, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Aussenfläche des inneren Werkzeuges 12 die Innenfläche des äusseren Werkzeuges 10 berührt. An der Berührungsstelle erfolgt die Profilierung des Werkstückes 14 in der Weise, indem das Innenwerkzeug 12 gegen das Aussenwerkzeug 10 gepresst wird. Das Gehäuse 7 ist vorne durch einen ringförmigen Lagerdeckel 15 begrenzt.
Das Innenwerkzeug 12, welches in der Fig. 5 entfernt ist, ist auf einer Welle 16 gelagert, welche sich durch das Gehäuse 7 erstreckt und ausserhalb des Gehäuses mit Hilfe von zwei in der vertikalen Richtung in der Höhe beweglichen Lagern 17 und 18 gelagert ist. Am andern dem Innenwerkzeug 12 abgekehrten Ende der Welle 16 ist mittels einer flexiblen Kupplung 19 ein Hydraulikmotor 20 angeflanscht.
Zur vertikalen Höhenverschiebung der Welle 16 sind die Lager 17 und 18 in Gleitorganen 21 und 22 angeordnet, die ihrerseits in Lagerführungen 23 und 24 Aufnahme finden.
Die Gleitorgane 21 und 22 stehen unter dem Einfluss von hydraulischen Pressen 25 und 26, deren Kolbenstangen mit den Gleitorganen 21 und 22 verbunden sind. Die hydraulische Presse 25 ist wesentlich grösser dimensioniert als die hydraulische Presse 26 da, durch die Hebelarmverhältnisse bedingt, mit der Presse 25 wesentlich grösserer Druck ausgeübt werden muss, als mit der Presse 26, wobei die Bewegung der beiden Pressen gekoppelt ist und mit Hilfe von Glasmassstäben 29 überwacht wird.
Mit 30 ist ein weiterer Hydraulikmotor bezeichnet, welcher zum Antrieb des Aussenwerkzeuges 10 dient. Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, dass eine weitere Welle 31 zur Aufnahme einer Seitenführung 32 dient, mittels welcher die Zentrierung des Werkstückes 14 in nicht näher beschriebenen Weise erfolgt. Der Zu- und Abtransport des Werkstückes erfolgt mit Hilfe eines Lade- Entladekorbes 33, welcher auf einer axial verschiebbaren Welle 33' Aufnahme findet. Der Lade- Entladekorb 33 bildet nicht den Gegenstand der Erfindung und wird nicht näher beschrieben. Schliesslich sei noch erwähnt, dass zur Schwenkung der Seitenführung 32 ein Pneumatikzylinder 34 mit Übersetzung vorhanden und an der Seitenplatte 35 befestigt ist.
Die zu bearbeitenden Felgen werden automatisch zugeführt, wobei der dazu notwendige Felgentransporteinrichtung an den Flanschen 36 des Gehäuses 7 befestigbar ist.
Das zu bearbeitende Werkstück 14 gelangt auf das Innenwerkzeug 12, welches im Durchmesser wesentlich kleiner ist als die kleinste zu bearbeitende Felge. Die Zentrierung erfolgt mittels der Seitenführung 32. Bei allen diesen Operationen nimmt die Welle 16 eine untere Lage ein, bei welchen die Kolbenstangen 27 und 28 eingezogen sind. Zur Durchführung der Profilierung wird mittels der hydraulischen Pressen 25 und 26 Druck ausgeübt, so dass die Kolbenstangen 27 und 28 ausfahren und die Welle 16 nach oben verschieben, wobei die eingenommene horizontale Lage ständig eingehalten wird. Dies kann mittels den Glasmassstäben 29 kontrolliert werden. Die eigentliche Profilierung erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Aussenwerkzeug 10 in der Weise, dass die entsprechenden Teile in Rotation versetzt werden, wobei gleichzeitig Druck ausgeübt wird.
Nach Fertigstellen des Werkstückes, nachdem dieses die gewünschte Profilform angenommen hat, werden die Kolbenstangen 27 und 28 wieder eingefahren, so dass das fertige Werkstück am Innenwerkzeug 12 durchhängend aufliegt und vom Aussenwerkzeug 10 nicht mehr gehalten wird. Mit Hilfe der Lade- Entladekörbe 33 wird das fertige Werkstück vom Innenwerkzeug 12 abgehoben und einem Transporter übergehen zur Weiterförderung.
Mit der beschriebenen Einrichtung können als Rollkörper ausgebildete Werkstücke insbesondere Fahrzeugfelgen sowohl aus Stahl als auch aus Leichtmetall wie Aluminium gefertigt werden. Wie eingangs erwähnt sind die auftretenden Flächenpressungen beim Profiliervorgang auf der Innenseite und auf der Aussenseite des Werkstückes gleich, so dass bei der Bearbeitung von Aluminiumfelgen keine Probleme entstehen. In dieser Weise kann die Fahrzeugfelgenproduktion vereinfacht, verbilligt und beschleunigt werden.
DESCRIPTION
The present invention relates to a device for profiling workpieces designed as rolling bodies, in particular vehicle rims.
For the profile forming of workpieces designed as rolling bodies, in particular for the production of vehicle rims, devices are known which have two rotary body-shaped tools, the mutual spacing of which can be changed. To form a vehicle rim, it is clamped with its edge between the two tools, the molding pressure being produced by reducing the mutual distance between the two tools, between which the rim edge is clamped. The workpiece formed by the rim rotates between the two pressed rollers, one roller acting on the outer side and the other roller on the inner side of the rim. The disadvantage of this device is that the surface pressure on the outer side of the rim is approximately three times greater than the corresponding surface pressure on the inner side of the rim.
This can be seen from the basic consideration of FIG. 1, which shows the basic arrangement of such a device in a purely schematic manner. With 1 the outer role with 2 the inner role and with 3 the workpiece. The rollers 1 and 2 are pressed against the workpiece 3 with a force P.
The specific pressure on the outside of the workpiece is denoted by Pa and the specific pressure on the inside of the workpiece by pi. The corresponding radii of the rollers and the workpiece are labeled ra, ri and rw.
To calculate the specific pressure on the outside and inside, the Herz formula is:
EMI1.1
used. Here rm means the mean diameter of the two rolling elements with the diameters rl and r2; L the roll body length and E the elastic modulus. It should also be taken into account that:
EMI1.2
Using these relationships, the person skilled in the art can easily calculate that: pa = pi 2.77 This means that the specific pressure on the outside of the workpiece is 2.77 times greater than the specific pressure on the inside of the workpiece.
This disadvantage is accepted in the manufacture of steel rims, so that they can be formed in three rolling operations. It behaves differently in the manufacture of rolling elements made of light metal, such as. B. made of aluminum. This disadvantage cannot be accepted here because the soft aluminum reacts too strongly to the uneven surface pressures.
The purpose of the invention is to propose a device for profiling workpieces designed as rolling bodies, in particular vehicle rims, in which the above-mentioned disadvantage no longer occurs. It is therefore endeavored to design the device in such a way that the surface pressure is approximately the same both on the outside and on the inside of the workpiece. The profile is formed with the help of two interacting rotary body-shaped tools, the mutual distance between which can be changed. In such a device, it is proposed according to the invention that one tool with its outside convex with respect to the tool center axis and the other tool with its inside concave with respect to the tool center axis are arranged to act on the workpiece at the same peripheral point.
It is shown below that if the previously defined feature is adhered to, the requirement is met in that the specific pressure on the inside and on the outside of the workpiece remains approximately the same. However, this means that both steel and light alloy rims can be easily manufactured with the same equipment if required. This significantly simplifies and improves rim production.
A practical embodiment of the device provides that a ring-shaped outer tool is rotatably accommodated in a housing and the inner tool with an outer profiling surface is arranged to be displaceable within the outer tool in the same vertical plane.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown on the accompanying drawing, namely:
Figure 1 shows the purely schematic arrangement of a known system.
Figure 2 shows the purely schematic arrangement of a system as proposed.
3 shows a vertical section through a device according to the invention;
4 shows a horizontal section through the device; and
Fig. 5 is a diagrammatic representation of the same.
According to the proposed solution, the schematic representation according to FIG. 2 shows a workpiece 4, which is designed as a rolling body and is profile-shaped with the aid of two interacting rotary body-shaped tools. For this purpose, an inner roller 5 is provided, by means of which the inner side of the workpiece 4 is machined along the common line of contact at A. The outer surface of the workpiece 4 is formed with the aid of an outer roller 6 which, however, touches the workpiece along the same line A on the outside. The inner roller 5 touches the workpiece 4 with its convex outside, while the outer roller 6 touches the workpiece 4 with its inner concave inside. The surface pressure on the outside is designated by pa and the surface pressure on the inside by pi.
The inner roller 5 has a radius ri, the workpiece has a radius rw and the outer roller, which is expediently designed as a ring, has a radius ra.
The specific internal pressure and external pressure Pi and Pa are again calculated using the Herzsche formula and the result is that: pi = pa.
The ratio of the diameter rw of the workpiece 4 to the diameter ri of the inner roller 5 can, for. B. 1.5.
The practical structure of the proposed device is now explained in more detail on the basis of FIGS. 3, 4 and 5:
The device has a housing 7, in which, with the aid of ball bearings 8, an outer ring 9 is mounted, which serves to receive the outer tool 10. This outer tool 10 is ring-shaped and has an inner profiling surface 11. With the outer tool 10, an inner tool 12 works together, which is also designed as a rotating body, has an outer profiling surface 13, which corresponds to the impression of the profiling surface 11.
The diameter of the inner tool 12 is substantially smaller than the diameter of the outer tool 10, the arrangement being such that the outer surface of the inner tool 12 touches the inner surface of the outer tool 10. At the point of contact, the workpiece 14 is profiled in such a way that the inner tool 12 is pressed against the outer tool 10. The housing 7 is delimited at the front by an annular bearing cover 15.
The inner tool 12, which is removed in FIG. 5, is mounted on a shaft 16 which extends through the housing 7 and is mounted outside the housing with the aid of two bearings 17 and 18 which are vertically movable in the vertical direction. At the other end of the shaft 16 facing away from the inner tool 12, a hydraulic motor 20 is flanged by means of a flexible coupling 19.
For the vertical height shift of the shaft 16, the bearings 17 and 18 are arranged in sliding members 21 and 22, which in turn are accommodated in bearing guides 23 and 24.
The sliding members 21 and 22 are under the influence of hydraulic presses 25 and 26, the piston rods of which are connected to the sliding members 21 and 22. The hydraulic press 25 is dimensioned much larger than the hydraulic press 26 because, due to the lever arm conditions, the press 25 must exert considerably greater pressure than the press 26, the movement of the two presses being coupled and using glass scales 29 is monitored.
30 is another hydraulic motor, which serves to drive the external tool 10. For the sake of completeness, it should also be mentioned that a further shaft 31 serves to receive a side guide 32, by means of which the workpiece 14 is centered in a manner not described in detail. The workpiece is transported in and out with the aid of a loading / unloading basket 33, which is received on an axially displaceable shaft 33 '. The loading / unloading basket 33 does not form the subject of the invention and is not described in detail. Finally, it should also be mentioned that a pneumatic cylinder 34 with translation is provided for pivoting the side guide 32 and is attached to the side plate 35.
The rims to be machined are fed automatically, the rim transport device required for this being attachable to the flanges 36 of the housing 7.
The workpiece 14 to be machined reaches the inner tool 12, which is significantly smaller in diameter than the smallest rim to be machined. The centering takes place by means of the side guide 32. In all these operations, the shaft 16 assumes a lower position, in which the piston rods 27 and 28 are retracted. To carry out the profiling, pressure is exerted by means of the hydraulic presses 25 and 26, so that the piston rods 27 and 28 extend and move the shaft 16 upwards, the horizontal position assumed being maintained at all times. This can be checked by means of the glass scales 29. The actual profiling takes place in cooperation with the external tool 10 in such a way that the corresponding parts are set in rotation, pressure being exerted at the same time.
After completion of the workpiece, after it has assumed the desired profile shape, the piston rods 27 and 28 are retracted so that the finished workpiece rests on the inner tool 12 and is no longer held by the outer tool 10. With the help of the loading / unloading baskets 33, the finished workpiece is lifted from the inner tool 12 and a transporter is passed on for further conveyance.
With the device described, workpieces designed as rolling bodies, in particular vehicle rims, can be produced both from steel and from light metal such as aluminum. As mentioned at the beginning, the surface pressures that occur during the profiling process on the inside and on the outside of the workpiece are the same, so that no problems arise when machining aluminum rims. In this way, the production of vehicle rims can be simplified, cheaper and accelerated.