-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
einer zylindrischen Komponente mit einem gebogenen Abschnitt und
ist insbesondere geeignet für
die Herstellung einer Lagerhülse
einer Riemenscheibe aus Harz.
-
Um
die von einem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Antriebskraft
einem Verdichter zuzuführen,
der für
eine Kraftfahrzeugklimaanlage eingesetzt wird, ist eine Riemenscheibe
B über
ein Lager A derart an der Gehäuseseite
des Verdichters angebracht, daß sie
sich wie in 1 gezeigt
drehen kann. Andererseits ist eine Nabe C an einer Drehwelle des
Verdichters befestigt und ein Leistungsübertragungssystem ist zwischen
der Riemenscheibe B und der Nabe C ausgebildet. Ein Riemen umschlingt
die äußere Umgangsfläche der
Riemenscheibe B. Die Riemenscheibe B wird durch eine von außen, wie vom
Verbrennungsmotor, kommende Leistung in Drehung versetzt und diese
drehende Kraft wird zur Drehung der Drehwelle des Verdichters und
zur Betätigung
des Verdichters übertragen.
-
In
diesem Falle sind die Riemenscheibe B und das Lager A durch eine
Lagerhülse
D verbunden. Die 2 zeigt
detailliert die Konstruktion der Lagerhülse D. Die Lagerhülse D entspricht
einer zylindrischen Komponente mit einem abgebogenen Abschnitt gemäß der Erfindung
und besitzt einen nach innen vorspringenden Abschnitt D1 (einem
abgebogenen Abschnitt 1a entsprechend), um eine Axialbewegung
des Lagers A zu verhindern. Um die Riemenscheibe B fest zu fixieren,
besitzt die Lagerhülse
D eine die Drehung stoppende Rille D2 (Rille 1b der zylindrischen
Komponente 1), die an der äußeren Umfangsfläche der
Lagerhülse
D ausgebildet ist.
-
Eine
einen solchen abgebogenen Abschnitt aufweisende zylindrische Komponente
(Lagerhülse) wird
bisher durch Pressen eines gewickelten Materials hergestellt. In
diesem Falle wird durch Pressen in eine vorgegebene Form eine Blechstärke abgeändert und
ein unnötiger
Abschnitt abgetrennt. Weil dabei Abfall anfällt, wird deshalb ein Arbeitsgang
für die Behandlung
des Abfalls erforderlich und die Materialverwertung ist gering und
liegt bei etwa 40%. Es ist eine großer Zahl von Arbeitsschritten
erforderlich, hohe Investitionskosten sind für Formen nötig und die Vorbereitungszeit
für die
Produktion ist groß.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Angesichts
der oben beschriebenen Probleme ist es das Ziel der Erfindung, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zylindrischer Komponenten
zu schaffen, die mit großer
Genauigkeit die gesamte Länge
der zylindrischen Komponente und eine ebene Gestalt einer Stirnfläche nach
der Bearbeitung ausformen können,
selbst wenn ein Rohr verwendet wird, das handelsüblich ist und eine geringe Genauigkeit
bezüglich
der Blechdicke aufweist.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine hundertprozentige Materialverwertung
zu erreichen, indem Abfall vermieden wird, Arbeitsschritte drastisch
zu reduzieren, Formkosten zu vermeiden und die Vorbereitungszeit
für die
Produktion zu verkürzen.
-
Bei
einem Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Komponente mit
einem abgebogenen Abschnitt gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Vorformrolle 4 mit einer
Druckfläche,
die an ihrer äußeren Umfangsfläche in eine
konvexe Gestalt ge bracht ist, vorwärts bewegt und gegen eine äußere Umfangsfläche eines
zylindrischen Werkstücks 1A gedrückt, während das
Werkstück 1A durch
ein Paar von Formteilen 2 und 3 eingespannt ist
und durch Aufbringen einer axialen Antriebskraft gedreht wird, um
die äußere Umfangsfläche des
Werkstücks
in radialer Richtung einwärts
zu biegen; und nachdem die Blechdicke des Werkstücks durch die Vorformrolle 4 und
das Paar von Formteilen 2 und 3, die einen taschenförmigen Totraum
aufweisen, eingeklemmt ist, wird die Vorformrolle 4 zurückbewegt
und das Werkstück 1A in
axialer Richtung derart gequetscht, daß der gebogene Abschnitt 1a geformt
wird. Demzufolge kann das Anfallen von Abfall verhindert und eine
hundertprozentige Materialausnützung
erreicht werden und die Herstellungsschritte können im Vergleich mit dem Preßformen
nach dem Stand der Technik drastisch reduziert werden. Das Werkstück 1A wird
durch die Vorformrolle 4 als Walzrolle und die Formteile 2 und 3 eingeklemmt
und festgespannt, so daß das Material
des Werkstücks
im taschenförmigen
Totraum ohne Anforderungen an die Genauigkeit konzentriert werden
und die Gesamtlänge
der zylindrischen Komponente mit hoher Genauigkeit geformt werden
kann.
-
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung der zylindrischen Komponente wird nach dem quetschenden
Formgebungsschritt ein Formgebungsschritt für die äußere Gestalt angefügt, bei
dem zur Formgebung einer äußeren Gestalt
des Werkstücks
dadurch geformt wird, daß eine
Formrolle 5 gegen das Werkstück 1A gedrückt wird.
Dadurch kann die äußere Gestalt
der zylindrischen Komponente als Formkörper verbessert werden.
-
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung der zylindrischen Komponente wird nach dem Formgebungsschritt
für die äußere Gestalt
ein rillenbildender Schritt zur Formung eine Rille 1b an der äußeren Umfangsfläche des
Werkstücks 1A durch
Andrücken
einer gerillten Rolle 6 an das Werkstück 1A angefügt. Dadurch
wird beispielsweise eine Rille 1b an der äußeren Umfangsfläche einer
Lagerhülse
als zylindrischer Komponente 1 ausgebildet, und ein Vorsprung
wird an der inneren Umfangsfläche
einer Riemenscheibe als Gegenstück
derart ausgebildet, daß die
Lagerhülse
und die Riemenscheibe durch formschlüssige Verbindung fest aneinander
fixiert werden.
-
Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zur Herstellung der zylindrischen Komponente sind drei Rollen, nämlich die
Vorformrolle 4, die Formrolle 5 und die gerillte
Rolle 6 rund um das Werkstück 1A derart angeordnet,
daß sie
zu einer Bewegung auf das Werkstück 1A zu
und von ihm weg in der Lage sind. Dadurch kann die Formgebung durch
einen einzigen Walzschritt unter Nutzung der drei Arten von Rollen
durchgeführt
werden.
-
Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung einer zylindrischen Komponente mit einem gebogenen
Abschnitt unter Anwendung des oben beschriebenen Verfahrens zur
Herstellung einer zylindrischen Komponente mit einem abgebogenen
Abschnitt umfaßt
ein Paar von Spindeln 7 und 9 zum Festhalten des
Werkstücks 1A,
Drehen des Werkstücks 1A während in
axialer Richtung Druck auf das Werkstück 1A ausgeübt wird
und zurückziehbare
Mittel 12 zur Bewegung der Rolle 4 in radialer
Richtung auf das Werkstück 1A zu
und von diesem zurück.
Die Funktion und Wirkung ist die gleiche wie beim oben beschriebenen
Herstellungsverfahren.
-
Die
vorliegende Erfindung kann vollständiger verstanden werden anhand
der unten folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
In
den Zeichnungen zeigt
-
1 ein
Beispiel für
die Anwendung einer zylindrischen Komponente, die durch ein Herstellungsverfahren
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ausgeformt ist;
-
2 eine
vergrößerte Ansicht
einer Lagerhülse
als ein zylindrisches Element;
-
3 eine
erläuternde
Darstellung zur Erklärung
von Verfahrensschritten (a) bis (d) eines Herstellungsverfahrens
für eine
zylindrische Komponente mit einem gebogenen Abschnitt gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
4A bis 4C erläuternde
Ansichten zur Erklärung
von Formgebungsverfahren durch eine Vorformrolle beim Herstellungsverfahren
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
-
5 eine
Detailansicht zum Zeitpunkt der Vollendung der Formgebung durch
die Vorformrolle;
-
6 eine
Gesamtkonstruktion einer Herstellungsvorrichtung (Wälzschleifer)
zur Durchführung
des Herstellungsverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
-
7 die
Anordnung der drei Wälzrollen;
-
8A und 8B ein
Ablaufdiagramm zur Erläuterung
der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung.
-
BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ein
Herstellungsverfahren für
eine zylindrische Komponente mit einem gebogenen Abschnitt gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird
eine Herstellungsvorrichtung (Wälzschleifer)
zur Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen zylindrischen Komponente
erläutert. 6 zeigt
die gesamte Konstruktion der Herstellungsvorrichtung und 7 zeigt
die Anordnung der Wälzrollen.
Eine Spindel 7 (Element auf der Hauptantriebsseite) zur
drehbaren Lagerung eines unteren Formteils 2 einer Form
ist an einem Sockel der Herstellungsvorrichtung angeordnet und wird
zur Drehung über
einen Riemen 14 durch einen Motor 8 angetrieben.
-
Ein
loser Leerlaufspindelblock 9 (Element auf der Nachlaufseite)
ist drehbar an einem Hydraulikzylinder 10 oberhalb der
Spindel 7 befestigt. Deshalb ist der Leerlaufspindelblock 9 durch
den Hydraulikzylinder 10 auf und ab bewegbar. Der obere
Formteil 3 der Form ist am Leerlaufspindelblock 9 befestigt.
Wenn ein Werkstück 1A geformt
wird, wird das Werkstück 1A durch
das obere Formteil 3 und das untere Formteil 2 eingeklemmt.
Demzufolge wird die durch den Motor 8 bewirkte Drehung
der Spindel 7 während
der Formgebung durch die das untere Formteil 2, das Werkstück 1A und
das obere Formteil übertragen
und der Leerlaufspindelblock 9 dreht sich mit. Mit anderen
Worten: die Spindel 7 befindet sich auf der Hauptantriebsseite
und der Leerlaufspindelblock 9 befindet sich auf der Nachlaufseite.
Dabei bilden das obere Formteil 3 und das untere Formteil 2 die
Form.
-
Ein
Sensor 11 für
die Position des Leerlaufspindelblocks ist dem losen Spindelblock 9 zugeordnet
und eine Information über
die Position des Leerlaufspindelblocks 9, das heißt, eine
Information über die
Position des oberen Formteils 3, wird an ein Steuerpult 13 übersandt.
Das Steuerpult 13 treibt den Hydraulikzylinder 10 auf
der Basis dieser Information an und bewegt den Leerlaufspindelblock 9 (das
obere Formteil) auf und ab.
-
Drei
Rollen, das heißt
eine Vorformrolle 4, eine Formrolle 5 und eine
gerillte Rolle 6 sind als walzende Rollen um das untere
Formteil 2 auf dem Sockel, das heißt um das von dem unteren Formteil 2 gehaltene
Werkstück,
derart angeordnet, daß sie, wie
in 7 gezeigt, zurückziehbar
sind.
-
Die 6 zeigt
jedoch nur eine der Rollen. Diese drei Rollen 4, 5 und 6 werden
durch zugeordnete Hydraulikzylinder (Rückziehmittel) 12 aus
einer Position, in der sie in Kontakt mit dem Werkstück 1A stehen,
in eine Position zurückgezogen,
in der sie vom Werkstück 1A gelöst sind.
Wenn sie mit dem durch die Spindel 7 in Drehung ver setzten
Werkstück 1A in
Kontakt kommen, werden diese drei walzenden Rollen 4, 5 und 6 zu
einer relativen Drehung veranlaßt.
Die Zurückziehung
der drei walzenden Rollen 4, 5 und 6 durch
den Hydraulikzylinder wird auf der Basis der vom Steuerpult 13 erhaltenen
Informationen ausgeführt.
-
Die
Aktion der Vorrichtung, die die vorstehend beschriebene Konstruktion
aufweist, wird gemäß dem in
den 8A und 8B gezeigten
Ablaufdiagramm ausgeführt.
Zunächst
wird das Werkstück 1A durch
Zuschneiden eines handelsüblichen Rohrelements
auf eine vorgegebene Länge
vorbereitet. Danach wird der Hydraulikzylinder 10 betätigt und der
Leerlaufspindelblock 9 wird derart abgesenkt, daß das Werkstück 1A zwischen
dem am Leerlaufspindelblock 9 befestigten oberen Formteil
und dem an der Spindel 7 befestigten unteren Formstück 2 eingespannt
wird (Schritt S2). Beim folgenden Schritt S3 wird die Position des
vom Leerlaufspindelblock 9 festgespannten Werkstücks 1A durch
den Sensor 11 für
die Position des Leerlaufspindelblocks ermittelt und nach Vollendung
des Festspannens des Werkstücks 1A wird
die Zykluszeit des Hydraulikzylinders 10 beendet und das
Absenken des Leerlaufspindelblocks 9 wird zeitweilig gestoppt.
Diese Schritte S2 und S3 stellen die Festspannaktion des Leerlaufspindelblocks 9 dar.
-
Als
nächstes
wird die Spindel 7 durch den Motor 8 mit einer
Drehzahl von etwa 300 U/min angetrieben und gedreht (Schritt S4).
Der Hydraulikzylinder 12 wird dann angetrieben und der
Vorformrolle wird gestattet, sich vorwärts zu bewegen (Schritt S5), so
daß die
Vorformrolle in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des
Werkstücks 1A gelangt
und auf diese äußere Umfangsfläche drückt. Wenn
die Vorformrolle 4 sich weiter von der Kontaktposition
aus bewegt, wird die äußere Umfangsfläche allmählich, wie
in 4B gezeigt, einwärts gebogen. Die Formgebung
durch diese Vorformrolle 4 wird später mit weiteren Details unter
Bezugnahme auf die 4A bis 4C erläutert. Wenn
die Vorformrolle 4 zu einer vorgegebenen Position vorrückt, wird
die Aktion des Hydraulikzylinders 12 und die Vorwärtsbewegung
der Vorformrolle gestoppt (Schritt S6).
-
Wenn
der gebogene Abschnitt 1a des Werkstücks 1A durch die Vorformrolle 4 geformt
wird, wird die Länge
des Werkstücks
in axialer Richtung gering und das Werkstück 1A kann nicht gedrückt und
durch den oberen Formteil 3 und den unteren Formteil 2 festgespannt
werden. Um dieses Problem zu verhindern, arbeitet der Hydraulikzylinder 10 während des Biegevorgangs
durch die Vorformrolle 4 und der Leerlaufspindelblock 9 bewegt
sich nach unten. Wenn die vorbereitende Formgebung durch die Vorformrolle
beendet ist und der Sensor 11 für die Position des Leerlaufspindelblocks
die Ankunft des Leerlaufspindelblocks 9 in der Endposition
der vorformenden Formgebung feststellt (Schritt S7), ist die Zykluszeit
des Hydraulikzylinders 10 beendet und das Absenken des
Leerlaufspindelblocks 9 stoppt. Danach wirkt der Hydraulikzylinder 12 derart,
daß die
Vorformrolle 4 sich zurück
bewegt und vom Werkstück 1A getrennt
wird (Schritt S8). Die Schritte S5 bis S8 stellen die Bewegung der
Vorformrolle 4 dar.
-
Nach
der vollständigen
Rückbewegung
der Vorformrolle 4, wird der Öldruck des Hydraulikzylinders 10 erhöht und der
Leerlaufspindelblock 9 wird mit erhöhtem Druck abgesenkt (Schritt
S9). Dadurch wird der durch die Vorformrolle 4 ausgebildete,
gebogene Abschnitt des Werkstücks 1A gequetscht
und es wird ein gebogener Abschnitt 1a ausgebildet, in dem
die Blechdicke, wie in 5 gezeigt, vollständig überlagert
ist. Dieser Quetschschritt beim Schritt S9 wird später unter
Bezugnahme auf 5 weiter im Detail erläutert. Das
Ende des Quetschschritts wird durch die Position des Leerlaufspindelblocks 9 erkannt.
Demzufolge beendet der Hydraulikzylinder 10 seine Zykluszeit,
die Absenkung mit erhöhtem
Druck stoppt und der obere Formteil 3 und der untere Formteil 2 spannen
das Werkstück 1A in
einem Zustand mit normalem Klemmdruck ein. Mit anderen Worten: es
wird die Startposition der Formrolle 5 festgestellt (Schritt
S10).
-
Beim
Schritt S11 tritt der Hydraulikzylinder 10 in Aktion und
die Formrolle 5 wird vorwärts bewegt. Die Formrolle 5 bewegt
sich vorwärts,
kommt in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des
Werkstücks 1A und
stoppt in einer vorgegebenen Position (Schritt S12). Als nächstes wird
der Zeitgeber der Formrolle 5 betätigt (Schritt S13) und die
Formrolle 5 gegen die äußere Umfangsfläche des
Werkstücks 1A gedrückt, das
sich dreht, um die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 1A zu
formen. Nach der Formung der äußeren Gestalt
während
einer vorgegebenen Zeitspanne durch die Formrolle 5 bewegt
sich die Formrolle 5 zurück und löst sich vom Werkstück 1A (Schritt S14).
Die oben beschriebenen Schritte S10 bis S14 stellen die Bewegung
der Formrolle 5 dar.
-
Nachdem
sich die Formrolle zurückbewegt hat,
wird die Drehzahl der Spindel 7 von etwa 300 U/min auf
etwa 100 U/min geändert
(Schritt S15).
-
Danach
wird der Hydraulikzylinder 12 betätigt und die gerillte Rolle 6 vorwärts bewegt
(Schritt S16), wobei ihr gestattet wird, mit der äußeren Umfangsfläche des
Werkstücks 1A in
Kontakt zu gelangen und sie in einer vorgegebenen Position gestoppt wird,
in der die Rolle 6 gegen das Werkstück 1A drückt (Schritt
S17). Hier wird der Zeitgeber für
die gerillte Rolle 6 aktiviert (Schritt S18) und während einer
vorgegebenen Zeitspanne findet das Einbringen von Rillen in die äußerer Oberfläche des
Werkstücks 1A statt.
Nachdem dieses Einbringen von Rille vollendet ist, bewegt sich die
gerillte Rolle 6 zurück
und löst
sich vom Werkstück 1A (Schritt
S19). Die Schritte S15 bis S19 stellen die Bewegung der gerillten Rolle 6 dar.
-
Nachdem
sich die gerillte Rolle 6 zurückbewegt hat, wird die Aktion
des Motors 8 und die Drehung der Spindel 7 gestoppt
(Schritt S20). Als nächstes
wird der Hydraulikzylinder 10 betätigt, um den Leerlaufspindelblock 9 anzuheben
und die Einspannung des Werkstücks 1A durch
das obere Formteil 2 und das untere Formteil 2 wird
gelöst
(Schritt S21). Schließlich
wird das Werkstück 1A nach
dem Ende der Bearbeitung entnommen (Schritt S22). Das Werkstück 1A wird
auf diese Weise in die zylindrische Komponente 1 mit dem
gebogenen Abschnitt 1a umgeformt und bearbeitet.
-
Als
nächstes
wird als das am stärksten
charakterisierende Merkmal dieser Ausführungsform der Verfahrensablauf
unter Bezugnahme auf die 3, 4A bis 4C und 5 beschrieben.
Die 3 erläutert
die Schritte zur Wälzbearbeitung
mittels der Rollen 4, 5 und 6. Beispielsweise
wird das Werkstück 1A,
das als zylindrischer Rohling durch Zuschneiden eines handelsüblichen
Rohrelements auf eine vorgegebene Länge vorbereitet ist, durch
die durch den oberen und den unteren Formteil 3 und 2 gebildete
Form wie oben beschrieben festgehalten und durch die Spindel 7 gedreht,
wenn die Antriebskraft aufgebracht wird. Bei dem in 3(a) gezeigten vorbereitenden
Formgebungsschritt werden die oben beschriebenen Schritte S5 bis
S8 ausgeführt.
Mit anderen Worten, die konvexe Drückfläche der Vorformrolle 4 wird
gegen die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 1A gedrückt, um
die äußere Umfangsfläche des
Werkstücks 1A in
radialer Richtung einwärts zu
biegen.
-
Bei
dem in 3(b) gezeigten quetschenden
Formgebungsschritt werden die oben beschriebenen Aktionen der Schritte
S9 und S10 ausgeführt. Mit
anderen Worten, nachdem die Vorformrolle 4 sich vom Werkstück 1A wegbewegt
hat, senkt sich der Leerlaufspindelblock 9 mit erhöhtem Druck.
-
Dementsprechend
empfängt
das zwischen dem oberen Formteil 3 und dem unteren Formteil 2 eingespannte
Werkstück 1A eine
in axialer Richtung verstärkte
Preßkraft
und der durch die Vorformrolle 4 gebogene Abschnitt 1a wird
in den in 3(b) gezeigten Überlappungszustand
gequetscht. Die Absenkung des Leerlaufspindelblocks 9 mit
erhöhtem Druck
wird beendet, wenn der gebogene Abschnitt 1a gequetscht
ist und der Sensor 11 feststellt, daß sich der Leerlaufspindelblock 9 in
dem der Dicke des gebogenen Bereichs zugeordneten stabilen Zustand befindet.
Die Vorwärtsbewegung
der nächsten,
formenden Rolle 5 beginnt.
-
Wenn
sich die äußere Umfangsfläche des Werkstücks 1A im
freien Zustand befindet und nicht im oben beschriebenen Quetschformungsschritt
von außen
gestützt
wird, wie dies in 3(b) gezeigt ist, wird
eine Seitenfläche
des Werkstücks
in einem gewissen Ausmaß gekrümmt. Deshalb
werden die Aktionen der oben beschriebenen Schritte S11 bis S14
in dem in 3(c) gezeigten Schritt zur
Formgebung der äußeren Gestalt
ausgeführt.
Die Formrolle 5 wird gegen die äußere Umfangsfläche des
Werkstücks 1A zu
dessen Formung gedrückt
und die Seitenfläche des
Werkstücks 1A wird
in den geraden Zustand korrigiert.
-
Die 3(d) zeigt den Schritt zur Ausformung
der Rillen, in dem die oben beschriebenen Schritte S16 bis S19 ausgeführt werden.
In diesem die Rillen bildenden Schritt wird die gerillte Rolle 6 gegen
die äußere Umfangsfläche des
Werkstücks 1A gedrückt und
die Rille 1b wird auf der äußeren Umfangsfläche des
Werkstücks 1A ausgebildet.
Diese Rille wird ausgebildet, um die Befestigung der zylindrischen
Komponente 1 als Formling an anderen Komponenten, wie die
Lagerhülse
D und die Riemenscheibe B, beispielsweise in 1 gezeigt,
und dieser Schritt kann entfallen, wenn eine Rillenbildung nicht
erforderlich ist.
-
Die 4A bis 4C erläutern das
Formungsverfahren des gebogenen Abschnitts durch die Vorformrolle 4.
Ein ringartiger Stufenabschnitt 21 ist am unteren Formteil 2 zur
Ausformung des gebogenen Abschnitts 1a des Werkstücks 1A ausgebildet, und
eine Ecke 22 dieses Stufenabschnitts 21 ist ein taschenartiger,
toter Raum P. Eine ringartige Ausnehmung 31 zur Aufnahme
des Endabschnitts des Werkstücks 1A ist
an der unteren Oberfläche
des oberen Formteils 3 ausgebildet. Die untere Oberfläche 32 liegt
an der Außenseite
etwas niedriger als die untere Oberfläche 33 auf der Innenseite,
wobei diese Ausnehmung 31, wie in 4 gezeigt,
die Grenze zwischen beiden darstellt. Deshalb ist eine ansteigende Fläche 34 derart
ausgebildet, daß sie
sich von der Ausnehmung 31 zur unteren Oberfläche 33 auf
der Innenseite erstreckt, und dabei bildet der innere Rand der Ausnehmung 31 eine
Kante 35.
-
Andererseits
ist an der Vorformrolle eine konvexe Druckfläche 41 mit einem im
wesentlichen dreieckig geformten Querschnitt an der Vorformrolle 4 ausgebildet.
In 4A wird das Werkstück 1A vom oberen Formteil 3 gedrückt und
festgespannt und das untere Formteil und der obere Endabschnitt
des Werkstücks 1A werden
von der Ausnehmung 31 des oberen Formteils 3 aufgenommen.
Die axial gerichtete Druckkraft F1 wird bei diesem Zustand vom Hydraulikzylinder 10 auf
das Werkstück 1A ausgeübt. Wenn
sich die Vorformrolle 4 vorwärts bewegt, kommt ihre Druckfläche 41 in
Kontakt mit der äußeren Oberfläche des
Werkstücks 1A und
die Vorformrolle 4 überträgt die Druckkraft
F2 durch den Hydraulikzylinder 12 in radialer Richtung
auf das Werkstück 1A.
-
Demgemäß wird die
Seitenfläche
des Werkstücks 1A allmählich einwärts gebogen,
wie dies in 4B gezeigt ist. Das obere Formteil 3 senkt
sich während
des Biegevorgangs allmählich
ab und die Vorformrolle 4 rückt weiter vor. Aufgrund dieses
Biegevorgangs stellt sich die obere Endfläche des Werkstücks 1A aus
ihrer horizontalen Anordnung heraus schräg und verläßt die Bodenfläche der
Ausnehmung 31. Schließlich
gelangen die aufwärts
drückende Kraft
F3 der Druckfläche 41 der
Vorformrolle 4 und die absenkende Kraft F4 des oberen Formteils 3 ins Gleichgewicht,
so daß der
obere Endabschnitt des Werkstücks 1A voll
innerhalb der Ausnehmung 31 des oberen Formteils aufgenommen
und die obere Endfläche
des Werkstücks 1A korrigierend
in den horizontalen Zustand überführt wird..
-
Die 5 erläutert den
Zustand, wenn die Ausformung des gebogenen Abschnitts durch die Vorformrolle 4 abgeschlossen
ist. Wie in 5 gezeigt, ist die Absenkposition
des oberen Formteils 3 zum Zeitpunkt der Vollendung der
Formgebung durch die Vorformrolle 4 jene Position, in der
ein vorgegebener Spalt G zwischen der oberen Oberfläche 23 des
unteren Formteils 2 und der inneren, unteren Oberfläche 33 des
oberen Formteils 3 ausgebildet ist. Dieser Spalt G und
die Ecke 22 des Stufenabschnitts 21 im unteren
Formteil 2 übernehmen
die Aufgabe des taschenförmigen
Totraums P zur Aufnahme der Volumenänderung (tote Dicke), die während des
Biegevorgangs am gebogenen Abschnitt auftritt. Spalten d1 und d2
sind zwischen der Kante 35 am inneren Rand der Ausnehmung 31 des
oberen Formteils 3 und der Druckfläche 41 der Vorformrolle 4 bzw.
zwischen dem Stufenabschnitt 21 des unteren Formteils 2 und
der Druckfläche 41 der
Vorformrolle 4 zum Zeitpunkt der Vollendung der Formgebung
ausgebildet, und diese Spalten d1 und d2 stellen die Dicke des gebogenen
Abschnitts 1a sicher.
-
Nachdem
die Ausformung des gebogenen Abschnitts durch die Vorformrolle 4 vollendet
ist, bewegt sich, wie bereits beschrieben, die Vorformrolle 4 zurück, der
obere Formteil 3 wird weiter abgesenkt und der gebogene
Abschnitt 1a des Werkstücks 1A wird
in axialer Richtung gequetscht, so daß sich die gebogenen Abschnitte 1a vollstän dig übereinanderlegen.
Wenn die Volumenänderung
des gebogenen Abschnitts 1a, wie in 5 gezeigt,
gering ist, wird in diesem Falle eine Biegekante 1c mit
großem
Biegeradius an der äußeren Umfangsfläche des
gebogenen Abschnitts 1a ausgebildet. Wenn die Volumenänderung
groß ist,
wird eine Biegekante 1d mit kleinem Biegeradius ausgebildet.
Die Dicke des gebogenen Abschnitts 1a kann stabil zu einer
Dicke von etwa d1 + d2 ausgeformt werden und die Gesamtlänge der zylindrischen
Komponente 1 als Ausformung des Werkstücks 1A kann genau
gestaltet werden.
-
Wie
oben erläutert,
wird erfindungsgemäß das Material
durch die sich abwälzenden
Rollen und die Form (oberes und unteres Formteil) eingespannt und
es wird ihm ermöglicht,
sich – ohne
daß Genauigkeit
erforderlich ist – im
Totraum P zu konzentrieren, so daß Genauigkeit der Gesamtlänge des
Formkörpers
und die ebene Gestalt der Stirnfläche (Endfläche) mit hoher Genauigkeit
erreicht wird. Die Erfindung ermöglicht
es, die Formgebung in einem Wälzschritt
(3 Rollen) auszuführen
und den Formgebungsschritt drastisch zu reduzieren. Weil nur ein Wälzschritt
erforderlich ist, tritt kein Materialabfall auf und es kann eine
hundertprozentige Materialausnützung
erreicht werden. Außerdem
kann der Aufwand für
die Form- und Fertigungsvorbereitungszeit reduziert werden. Obwohl
die 6 lediglich beispielsweise eine Fertigungsanordnung
(Wälzscheibe)
der Längsbauart
zeigt, kann auch eine Fertigungsvorrichtung (Wälzscheibe) der Horizontalbauart
eingesetzt werden. Außerdem
befindet sich die Spindel 7 auf der Hauptantriebsseite
und der Leerlaufspindelblock 9 ist auf der Nachlaufseite.
Jedoch ist es auch möglich,
den Leerlaufspindelblock 9 durch den Motor anzutreiben
und ihn simultan mit der Spindel 7 zu drehen.
-
Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf die für Erläuterungszwecke gewählte spezielle
Ausführungsform
beschrieben wurde, sollte es offensichtlich sein, daß sie durch
den Fachmann zahlreichen Abwandlungen unterworfen werden kann, ohne von
ihrem Grundkonzept und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.