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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung
von Längsnuten in zylindrischen Werkstücken.
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Bei
der Fertigung von Profilkörpern, wie beispielsweise Lamellenträgern
von Kupplungen, Zahnriemenscheiben oder ähnlichen Werkstücken
mit einer zylindrischen Grundstruktur, werden häufig hohe Genauigkeiten
und Präzision gefordert. Insbesondere kommt es auf die
Genauigkeit des Rundlaufes und die Oberflächenqualität
an.
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Bei
den beschriebenen Werkstücken handelt es sich um hochwertige
Fertigungsteile, welche in großer Stückzahl hergestellt
werden. Somit sind neben den qualitativen Merkmalen auch die Kosten
und die Ausbringung wichtige Kriterien bei einer Produktionsanlage
für solche Werkstücke.
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Zur
Herstellung der oben beschriebenen Werkstücke offenbart
die
DE 20 2006
025 034 A1 ein geeignetes Verfahren. Ein spezielles Rollwerkzeug ermöglicht
es, das Werkstück aus einem Rohling mit glatter Außenkontur
mittels einer Presse herzustellen, wobei jeder Pressenhub aus einem
Rohling ein Werkstück ausformt.
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Bei
jedem Pressenhub läuft ein Walzvorgang ab, bei dem die
Profilrollen das gewünschte Außenprofil in die
Mantelfläche des Werkstückes eindrücken.
Die Profilrollen sind dabei in einem Unterwerkzeug entlang des Umfanges
des zu bearbeitenden Werkstückes angeordnet. Wird das Werkstück
mittels eines am Stößel der Presse befestigten
Oberwerkzeuges zwischen die Rollen gepresst, stützen sich
diese an Stützrollen mit entsprechender Lagerung ab.
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Das
Unterwerkzeug lässt sich rotationssymmetrisch aufbauen,
wobei die das Profil des Werkstückes erzeugenden einzelnen
Profilrollen regelmäßig und mit einheitlichem
Winkel zueinander entlang des Umfanges des Werkstückes
verteilt sind. Infolge dessen und infolge der sich ergebenden rotationssymmetrischen
Kräfteaufteilung während eines Umformvorganges
sind die einzelnen, von den jeweiligen Profilrollen hergestellten
Nuten untereinander praktisch gleich. Es wird insbesondere eine
absatzfreie Kontur erreicht.
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Bei
der genannten
DE
2006 025 034 A1 ist in einem Werkzeugoberteil ein Oberstempel
angeordnet, an dessen unteren Ende ein Rollstempel angeordnet ist,
welcher das zu verformende Bauteil trägt. Gegenüberliegend
im Gehäuse sind hierbei einander gegenüberliegende
Segmentscheiben angeordnet, die in gehäusefesten Lagerschalen
drehbar gelagert sind.
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Beim
Gegenstand der genannten
DE 10 2006 025 034 A1 besteht die Lagerung
der einander gegenüberliegend angeordneten Segmentscheiben aus
jeweils einem Kreissegment, wobei die Segmentscheibe in einer einzigen
gehäusefesten Drehachse drehbar gelagert sind und sich
auf einer kreisförmigen Abrollbahn am Außenumfang
des zu verformenden Bauteils abwälzen.
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Damit
besteht der Nachteil, dass nur durchgehende, stetige und gleichförmige
Bewegungskurven auf dem zu bearbeitenden Bauteil möglich
sind. Abweichungen von der kreisförmigen Bahnkurve sind
nicht möglich und vorgesehen.
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Beispielsweise
ist es nicht möglich, durch Veränderung im Bereich
der Kreisbahn ein Eindringen der Profilscheibe in das Bauteil in
irgendeiner Weise in Richtung auf ein „weiches Eindringen” zu beeinflussen.
Ferner ist es bei kreisförmigen Bewegungsbahnen nicht möglich,
die Abhebebewegung der Profilscheiben nach vollendeter Drückverformung
an dem sich zwischen Profilscheibe und zu verformenden Bauteil ergebenden
Kontaktpunkt im Sinne einer schnellen Abhebebewegung zu beeinflussen,
um ein Klemmen des Bauteils an der Profilscheibe zu verhindern.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der Gestalt weiter zu entwickeln, dass die verwendeten
Profilscheiben auf unterschiedlichen Bewegungskurven angetrieben
werden können, die nicht unbedingt auf einer Kreisbahn
liegen.
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Zur
Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die
technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass jeweils eine Profilscheibe durch
mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete Pleuel bewegbar
angetrieben ist, wobei jeweils das eine Ende des Pleuels in einer
Aufnahme in der Profilscheibe gehalten ist und das jeweilige andere
Ende des Pleuels über jeweils eine Lagerachse in einer
gehäusefesten Lagerschale drehbar gelagert ist.
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Mit
dem Pleuelantrieb der Profilscheiben besteht nun der wesentliche
Vorteil, dass der jeweiligen Profilscheibe nun keine kreisförmigen
Bewegungen mehr zugeordnet werden, sondern ein von der Kreisbahn
abweichender Bewegungsablauf. Damit kann z. B. ein weiches Eintauchen
des Profilscheiben-Werkzeuges in die Oberfläche des zu
verformenden Bauteils erreicht werden und ebenso kann hier erreicht
werden, dass beim Ausklinken oder beim Entfernen der Profilscheibe
von dem Bauteil eine schnelle Abhebebewegung stattfindet, ohne dass
die Gefahr besteht, dass das Bauteil an der Profilscheibe festklemmt.
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Es
ergibt sich damit ein optimierter Bewegungsablauf, der bei kreisförmigen
Bewegungsbahnen bisher nicht erreichbar war.
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Bedingt
durch die beiden voneinander beabstandet angeordneten Lagerachsen
der beiden Pleuel ergibt sich also eine doppelte Lagerung der Profilscheibe
und wegen dieser doppelten Lagerung ergeben sich wesentlich kürzere
Abrollbewegungen der Profilscheibe, weil diese in zwei voneinander
beabstandeten Drehachsen aufgenommen ist.
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Dies
ist im Unterschied zu einer rein auf einer Kreisbahn sich bewegenden
Profilscheibe, weil diese sich um ein einziges Drehzentrum dreht
und hierdurch größere Drehwege erforderlich sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung von zwei voneinander
beabstandet angeordneten Pleuel beschränkt. Es ist ebenso
möglich, statt zweier Pleuel ihrer drei oder mehr zu verwenden,
um eine noch bessere Lagerung der Profilscheibe zu erreichen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen,
dass die effektive Pleuellänge einstellbar ausgebildet
ist. Zu diesem Zweck könnte es z. B. vorgesehen sein, dass
im Bereich des Pleuelarms eine Schraubverbindung angeordnet ist,
die den Abstand zwischen der profilscheibenseitigen Drehachse und
der lagerschalenseitigen Lagerachse veränderbar ausbildet.
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Hierbei
können die beiden Pleuel vollkommen unabhängig
voneinander eingestellt werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagerachse in
Richtung der Längsachse des Pleuels einstellbar ausgebildet
ist. Zu diesem Zweck ist in der Lagerachse ein Zwischenstück
angeordnet, welches einstellbar ausgebildet ist. Ein solches Zwischenstück
kann beispielsweise durch eine Keilverbindung oder ein Exzenter
oder ein anderes längeneinstellbares Element einstellbar
ausgebildet werden, um so ebenfalls den Abstand zwischen der profilscheibenseitigen
Drehachse und der lagerschalenseitigen Lagerachse einstellbar zu
gestalten.
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Mit
der Verwirklichung der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:
- 1. Durch die Anordnung von Pleuels (min. 2)
ergeben sich mehrere Druckpunkte zur Kraftaufnahme.
- 2. Da die Position der Druckpunkte bestimmbar ist, kann die
Wirkungsweise der Umformung beeinflusst werden. Daraus ergeben sich
Vorteile bei der Umformung bezogen auf die Zahnqualität
hinsichtlich Maßhaltigkeit und Verfüllgrad.
- 3. Die Stellung des Pleuels in Verbindung mit den Druckpunkten
ermöglicht es für die Vorrichtung (Werkzeuge)
deutlich geringere Halte- und Arbeitskräfte zu erzielen.
- 4. Bei der Anordnung und Ausführung der Vorrichtung
sind die Umformwege erheblich geringer als gegenüber den
bekannten Verfahren.
- 5. Die genannten Vorteile aus Punkt 3 haben zur Folge, dass
keine zusätzlichen Gasdruckfedern oder hydraulische Kissen
erforderlich sind. Somit sind die Standardpressen mit ihren Funktionen ausreichend.
- 6. Auch bei dieser Vorrichtung ist es möglich, eine in
axialer Richtung der Pleuel wirksame Verstellung an den Pleueln
einzubringen, die es erlaubt, auf Maßeinteilungen direkt
oder indirekt zu reagieren, z. B. durch eine verstellbare Aufnahme
der Pleuel oder durch einen verstellbaren Lagerpunkt an der gehäusefesten
Lagerschale. Die Längenveränderung der wirksamen
Länge der Pleuel kann durch Abstimmscheiben oder Exzenterbuchsen
in der Lagerbuchse erfolgen.
- 7. Die Druckverteilung auf die Profilscheibe wird durch die
min. 2 voneinander beabstandeten Lagerpunkte verkleinert.
- 8. Durch die gewählten Lagerpunkte werden nicht nur
kreisförmige Bewegungen (Stand der Technik) abgefahren,
sondern es können davon abgewandelte Kurven entwickelt
werden, die für jedes Werkstück geeignet sind
wie z. B. das weiche Eindringen einer Profilscheibe in ein Bauteil.
Das schnelle Öffnen eines Lastpunktes verhindert das Klemmen
von fertig verformten Bauteilen. Damit ist jegliches Profil für
die Längsnuten möglich, z. B. Hinterschnitte,
große Durchmessersprünge, Lücken oder
Erhebungen am Bauteil.
- 9. Durch die Gestaltung des abzuwälzenden Profiles
können auch speziell für Innenlamellenträger (Hubs)
die beginnende Verzahnung am Boden/Deckel deutlich verbessert werden,
de die Profilscheibe den Walzprozess im Ablauf der Materialverformung
zum Boden hindrücken kann.
- 10. Ein Klemmen der Profilscheiben zwischen min. 2 Kontaktflächen
ist nicht erforderlich, da sich durch den Formschluss die Profilscheibe
in seiner Position behält.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern
auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit
sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der
Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einem Ausführungsweg
in den darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert im Schnitt die Vorrichtung zur Herstellung von Längsnuten
in einem zylindrischen Bauteil
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2 bis 4:
der Bewegungsablauf des Oberstempels in Verbindung mit dem Bewegungsablauf
der Profilscheiben beim Drückumformen des Bauteils
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5:
Schnitt gemäß der Linie V-V in 1
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6:
schematisiert die Anordnung eines einzigen Pleuelpaares mit einer
Möglichkeit zur Einstellung der Länge des Pleuels
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7:
schematisiert die Draufsicht eine Profilscheibe mit zwei Pleueln
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8:
Vergleich einer kreisförmigen Bewegungskurve mit der pleuelgeführten
Bewegungskurve nach der Erfindung
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Die
Vorrichtung zur Herstellung von Längsnuten in einem zylindrischen
Bauteil 11 besteht gem. 1 aus einem
Oberstempel 9, der über einen nicht näher
dargestellten Antrieb in Richtung seiner Längsachse verschiebbar
angetrieben ist.
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Er
läuft über einen Abstreifer 8 in das
Maschinengehäuse 25 hinein und trägt
an seinem vorderen freien Ende einen Rollstempel 7, auf
dem das zu verformende Bauteil 11 angeordnet ist.
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Gleichmäßig
am Umfang verteilt sind eine Vielzahl von Profilscheiben 4 segmentförmig
und jeweils radial einwärtsgerichtet im Maschinengehäuse 25 angeordnet,
wie dies am besten aus 5 zu entnehmen ist.
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Jede
Profilscheibe 4 wird von zwei voneinander beabstandet angeordneten
Pleueln 1 und 2 in ihrer Abwälzbewegung
geführt. Gem. 7 bildet somit das eine Ende
des Pleuels 1, 2 jeweils eine Drehachse 17 im
Bereich der Profilscheibe 4 aus, während das gegenüberliegende
Ende des Pleuels 1, 2 eine Lagerachse 16 in
einer gehäusefesten Lagerschale 3 ausbildet.
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In 1 ist
die unterste Stellung eines Hebebodens 5 dargestellt. Dieser
dient dazu, mit seiner Anschlagkante 26 an dem jeweilig
unteren Ende der Profilscheibe 4 anzusetzen und diese abzustützen.
In 1 ist bereits schon der fertig verformte Zustand eines
Bauteils 11 dargestellt, weil sich der Hebeboden 5 in
seiner untersten Stellung befindet und sich die Profilscheibe 4 auf
der Anschlagkante 26 abstützt.
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Zur
Verformung eines neuen Bauteiles fährt deshalb der Oberstempel 9 nach
oben zurück und dem folgt der Hebeboden 5, um
so die Profilscheiben 4 wieder in ihre angehobene Stellung
zu bringen.
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Dem
Oberstempel 9 und dem zu verformenden Bauteil 11 ist
gegenüberliegend in axialer Richtung ein Teilheber 6 angeordnet,
der ebenfalls verschiebbar in der Aufnahmebohrung des Maschinengehäuses 25 gehalten
ist und der an seinem unteren Ende einen Zwischenbolzen 10 trägt.
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Der
Teilheber 6 ist zum Auswerfen des verformten Bauteils 11 bestimmt
und fördert das verformte Bauteil 11 nach oben,
wenn der Oberstempel 9 zurückgefahren ist, um
das Bauteil aus der zentrischen Aufnahmebohrung im Maschinengehäuse 25 entnehmen
zu können.
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Der
Bewegungsablauf zur Verformung eines Bauteils 11 mit zwei
ineinander liegenden Verzahnungen 12, 13 ist anhand
der 2 bis 5 dargestellt.
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In
der angehobenen Position nach 2 fährt
der Oberstempel 9 in Pfeilrichtung 21 nach unten
und fördert das zu verformende Bauteil 11 in den Kontaktbereich
der Profilscheiben 4, wie dies anhand der 3 gezeichnet
ist. Hierbei fährt der das Bauteil 11 tragende
Teilheber 6 in Pfeilrichtung 20 nach unten.
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Gem. 3 kommt
nun das zu verformende Bauteil im Bereich eines Kontaktpunktes 22 mit
den Profilscheiben 4 in Berührung und durch Reibschluss werden
die Profilscheiben 4 in Pfeilrichtung 20 nach unten
mitgenommen und wälzen sich unter Einbringung von radial
einwärtsgerichteten Längsnuten verformend am Außenumfang
des Bauteils ab. Dies ist in 4 dargestellt.
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Die 4 zeigt
die unterste Stellung, die etwa der Abbildung nach 1 entspricht,
bei der das zu verformende Bauteil 11 mit den beiden zueinander
versetzten Verzahnungen 12, 13 versehen ist.
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Dies
lässt sich aus 5 entnehmen, wo erkennbar ist,
dass die Verzahnungen 12, 13 am Umfang versetzt
zueinander angeordnet sind.
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Die 6 zeigt
eine erste Möglichkeit zur Längeneinstellung der
jeweiligen Pleuel 1, 2. Hier ist erkennbar, dass
am rückwärtigen Ende der Lagerschale 3 ein
Zwischenstück 23 lose in die Lagerschale eingehängt
ist und hierdurch ergibt sich ein Verstellspiel 15 im Bezug
zu einem gegenüberliegend angeordneten und einstellbar
ausgebildeten Verstellkeil 14.
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Auf
diese Weise wird somit die effektive Länge des jeweiligen
Pleuels 1, 2 eingestellt.
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In
der allgemeinen Beschreibung wurde noch darauf hingewiesen, dass
auch die Länge der Pleuel 1, 2 selbst
veränderbar ist, indem jedes Pleuel zweiteilig ausgebildet
ist, wobei das eine Teil als Schraubmuffe und das andere Teil als
Schraubspindel ausgebildet ist.
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Ebenso
ist es möglich, statt einer Spindelverstellung zur Veränderung
der Länge der Pleuel 1, 2 eine Exzenterverstellung
vorzunehmen. In diesem Fall ist im Bereich der Lagerschale 3 und
zwar im Bereich der Lagerachse 16 eine einstellbare Exzenterbuchse
angeordnet.
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Die 7 zeigt
die Bewegungskurve der Profilscheibe 4, die von der Bewegungskurve
einer Kreisbahn stark abweicht. Hierbei bewegt sich die Profilscheibe 4 in
Pfeilrichtung 18 nach oben und zwar entsprechend einer
etwas flachen, nicht kreisförmigen Bewegungskurve, wobei
diese Profilkurve 24 demzufolge keiner Kreisbahn folgt,
sondern eher einer Bewegungskurve, deren Krümmungsradius kleiner
als die Kreisbahn ist, um so schnellere Eintauchbewegungen der Profilscheibe
auf dem zu verformenden Bauteil 11 und in entsprechender
Weise auch eine schnellere Abhebebewegung der Profilscheibe von
dem Bauteil 11 zu erreichen. Damit erfolgt ein weicheres
Eintauchen der Profilscheibe 4 in das Material des Bauteils 11 und
auch ein entsprechend schnelleres Ausklinken der Profilkurve 24 aus dem
verformten Bauteil, wodurch Klemmungserscheinungen zwischen Bauteil
und Profilscheibe stark minimiert werden.
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Es
werden also geringere Bewegungswege mit schnelleren Abhebe- und
schnelleren Eintauchbewegungen vorgenommen. Dies ist ein wesentlicher
Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.
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- 1
- Pleuel 1
- 2
- Pleuel 2
- 3
- Lagerschale
- 4
- Profilscheibe
- 5
- Hebeboden
- 6
- Teilheber
- 7
- Rollstempel
- 8
- Abstreifer
- 9
- Oberstempel
- 10
- Zwischenbolzen
- 11
- Bauteil
- 12
- Verzahnung
- 13
- Verzahnung
- 14
- Verstellkeil
- 15
- Verstellspiel
- 16
- Lagerachse
- 17
- Drehachse
- 18
- Pfeilrichtung
- 19
- Pfeilrichtung
- 20
- Pfeilrichtung
- 21
- Pfeilrichtung
- 22
- Kontaktpunkt
- 23
- Zwischenstück
- 24
- Profilkurve
- 25
- Maschinengehäuse
- 26
- Anschlagkante
- 27
- Kreisbahn
(St. d. T.)
- 28
- Bewegungskurve
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006025034
A1 [0004]
- - DE 2006025034 A1 [0007]
- - DE 102006025034 A1 [0008]