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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Längsnuten in zylindrischen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist aus der
EP 2 165 785 B1 bekannt geworden. Auf die dortige Offenbarung im Hinblick auf die Funktion und die verwendeten Werkzeuge wird zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung Bezug genommen.
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Zur Verzahnung eines rotationssymmetrischen Bauteils verwendet die genannte Druckschrift jeweils eine Profilscheibe, wobei eine Vielzahl von Profilscheiben gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnet sind und jede Profilscheibe durch mindestens zwei voneinander beabstandet angeordnete Pleuel im Sinn einer Abwälzbewegung am zu verformenden Bauteil bewegbar angetrieben ist. Jeweils das eine Ende des Pleuels ist in einer Aufnahme in der Profilscheibe gehalten und das jeweilige andere Ende des Pleuels ist über jeweils eine Lagerachse in einer gehäusefesten Lagerschale drehbar gelagert.
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Eine solche Vorrichtung zur Anbringung von Verzahnungen hat sich im großen Umfang bewährt. Als nachteilig wird allerdings die relativ große Bauform angesehen, weil die radial am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Pleuel den Außendurchmesser der Vorrichtung wesentlich vergrößern. Außerdem ist eine selbsttätige Rückstellung der Profilscheiben in eine neutrale Ausgangslage schwierig, weil diese und andere Druckschriften vorschlagen, dass die Rückstellung jeweils durch einen Pressenhub erfolgt, was mit höherem Steuerungs- und Maschinenaufwand der Presse verbunden ist. Eine selbsttätige Zurückstellung der Verformungswerkzeuge ist deshalb nicht gegeben.
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Die gleiche Kritik, wie nämlich das Vorhandensein einer relativ großen Baubreite in Verbindung mit der lediglich durch einen Pressenhub erfolgenden Rückstellung der Verformungswerkzeuge, gilt auch für die
EP 0 006 137 A1 und die
EP 0 728 540 A2 .
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Die
EP 2 024 111 B1 verwendet als Umformwerkzeuge Segmentscheiben, deren radiale Zustellung und Wegstellung von den zu verformenden Bauteil allein durch den Pressenhub erreicht wird. Auch bei diesen an sich bekannten segmentförmigen Bauteilen besteht der Nachteil einer relativ großen Baubreite und die Notwendigkeit der Anordnung von zusätzlichen Pressenhüben, um die segmentscheibenförmigen Verformungswerkzeuge vom verformten Bauteil zu entfernen und zuzustellen.
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Der Erfindung liegt deshalb ausgehend von der
EP 2 165 785 B1 die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Längsnuten in zylindrischen Werkstücken der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei geringerer Baubreite und Bauhöhe eine einfachere Betätigung der Verformungswerkzeuge gegeben ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Vorrichtung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Ein Verfahren, zur Ausführung des Umformvorganges wird durch die technische Lehre des Anspruches 9 definiert.
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Merkmal der Erfindung ist, dass eine geringe Baubreite der Vorrichtung dadurch erzielt wird, dass die jeweilige Profilscheibe als in Lagerschalen des Gehäuses einseitig schwenkbar gelagertes Kippsegment ausgebildet ist, dessen Schwenkbewegung durch jeweils eine in Längsrichtung auf dem Kippsegment verschiebbar angetriebenes Antriebselement bewirkt ist, das bevorzugt als Segmentkalotte ausgebildet ist.
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Die Längsverschiebung der Segmentkalotte ist durch eine vom Pressenhub betätigte, etwa stangen- oder ringförmige Kalottenführung bewirkt, die im Gehäuse der Vorrichtung längsverschiebbar geführt ist..
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Damit wird der Vorteil erreicht, dass bei geringem Pressenhub eine hohe Presskraft auf das in radialer Richtung verschwenkbar ausgebildete Kippsegment ausgeübt wird und solche – zum Stand der Technik gehörenden – Antriebselemente entfallen, die eine in Querrichtung zum Pressenhub gerichtete Verschiebebewegung ausführen, was die Baubreite in unerwünschter Weise erhöhen wurde.
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Alle Antriebselemente agieren also in Längsrichtung, das heißt in Richtung des Pressenhubes und lediglich das erfindungsgemäße Kippsegment, welches das Verformungswerkzeug darstellt, führt eine kurzhubige Kippbewegung in radialer Richtung – also quer zum Pressenhub – aus.
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Erfindungsgemäß ist nämlich mit dem verschiebbar angetriebenen Oberwerkzeug der Presse jedem Kippsegment eine Kalottenführung zugeordnet. Die Kalottenführungen sind gleichmäßig verteilt am Umfang des Werkzeugs angeordnet und alle Kalottenführungen bilden bevorzugt eine Ringhülse, an deren Innenumfang eine Anzahl von gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Bogenflächen angeordnet sind, die alle schräg gerichtet radial einwärts geöffnet sind, wobei in diesen Bogenflächen formschlüssig die vorher erwähnten Segmentkalotten eingepasst sind, die mit ihren radial außen liegenden Bogenflächen in den radial einwärts gerichteten Bogenflächen der Kalottenführung formschlüssig eingepasst sind.
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Die Segmentkalotten wirken als Druckstücke und Gleitelemente, welche die Kippsegmente verschwenkbar antreiben.
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Die Verwendung einer Segmentkalotte ist deshalb bevorzugt, weil die in vertikaler Richtung gerichtete Vorschubbewegung in eine horizontale Bewegung umgewandelt wird. Es werden damit zwei Bewegungsrichtungen gegenseitig überlagert, und die Segmentkalotte sorgt dafür, dass die sich berührenden Gleitflächen von Segmentkalotte und Kippsegment immer parallel zueinander stehen, sodass es nie zu einer Punkt- oder Linienbelastung auf der Gleitfläche des Kippsegments kommt.
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Die Segmentkalotte wirkt demnach wie ein kardanisch aufgehängtes Antriebselement.
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Statt einer Segmentkalotte sind jedoch auch andere Antriebselemente für den Kippantrieb des Kippsegments vorgesehen. Es kann sich dabei um Roll- oder Gleitkörper allgemeiner Art handeln. Solche Roll- oder Gleitkörper sind insbesondere Zylinderrollen oder Kugeln oder Tonnenrollen, wobei sich letztere aufgrund ihrer Tonnenform auf den Gleitflächen der Kippsegmente selbsttätig zentrieren.
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Damit wird der lediglich in Längsrichtung vom Pressenhub axial angetriebenen, ringförmigen Kalottenführung jeweils ein Druckstück zugeordnet, das als Segmentkalotte ausgebildet ist, die sich mit einer radial innen liegenden Gleitfläche an der radial außen liegenden Gleitfläche eines Kippsegments abstützt, welches einseitig schwenkbar in einer gehäusefesten Lagerschale im Bereich des Unterteils der Vorrichtung gelagert ist.
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Somit erfolgt die Bewegung des verschiebbar angetriebenen Oberteils der Vorrichtung in Richtung auf das gehäusefeste Unterteil der Vorrichtung durch den linearen Bewegungsantrieb der Kalottenführung, die in Längsrichtung der Vorrichtung verschiebbar angetrieben ist und die ihrerseits als Druckstück jeweils eine Segmentkalotte mitnimmt, die an der radialen Innenseite als schräg zur Vorschubrichtung ausgebildete Gleitfläche ausgebildet ist, die sich an einer gleichgerichteten Gleitfläche an der radialen Außenseite des Kippsegments abstützt und dieses somit zu einer radial einwärts gerichteten Kippbewegung in Richtung auf das radial innen liegende Bauteil antreibt.
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Vorteil dieser Maßnahme ist, dass man über einen relativ geringen Pressenhub eine Relativbewegung zwischen der kalottenführungsfesten Segmentkalotte und dem Kippsegment erreicht, welches als Verformungswerkzeug arbeitet.
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Somit kann auf eine die Baubreite unerwünscht erhöhende Pleuelführung eines Verformungswerkzeuges gemäß der
EP 2 165 785 B1 verzichtet werden, weil mit einfachsten Mitteln eine in axialer Richtung gerichtete Längsbewegung in eine schräg radial einwärts gerichtete Schubbewegung umgesetzt wird. Diese Schubbewegung wird auf das frei schwenkbare Ende eines einseitig schwenkbar im Gehäuse gelagerten Kippsegments übertragen, das sich damit mit hoher Verformungskraft an den Außenumfang des umzuformenden Bauteils im Sinn einer Kaltfließverformung anlegt.
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Neben einem relativ geringen Pressenhub, wie er bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nicht möglich war, ergibt sich der weitere Vorteil, dass es nun erstmals möglich ist, die Rückstellbewegung des Kippsegmentes zu automatisieren und vom Pressenhub unabhängig zu machen.
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Das Kippsegment ist in einer bevorzugten Ausgestaltung als zweiarmiger Hebel ausgebildet, der in einer horizontalen Lagerachse schwenkbar in einer gehäusefesten Führung aufgenommen ist.
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Die Schwenklagerung des Kipphebels kann in einer gehäusefesten Achse erfolgen. In einer anderen Ausgestaltung kann das Kippsegment achslos in einer nach oben offenen, gehäusefesten Lagerschale schwenkbar aufgenommen sein.
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Bei der Verwendung eines schwenkbaren Kippsegments ergibt sich der Vorteil, dass an dem einen schwenkbaren Hebelarm des zweiarmigen Hebels nunmehr jeweils eine Rückholfeder angeordnet werden kann, die sich einerseits an der gehäusefesten Lagerschale und andererseits an dem freien schwenkbaren Hebelarm des zweiarmigen Kippsegmentes abstützt.
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In einer anderen Ausgestaltung kann das Kippsegment auch als einarmiger, einseitig schwenkbar gelagerter Hebel ausgebildet sein. In diesem Fall würde sich die Rückholfeder kraftübertragend am freien verschwenkbaren Teil dieses einarmigen Hebels abstützen.
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Eine solche Rückholfeder ist allgemein ein elastischer Kraftspeicher, und sie kann deshalb als mechanische Feder in der Art einer Schraubendruckfeder oder einer Schenkel- oder Spiralfeder oder als Tellerfeder ausgebildet sein.
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Sie kann auch als Gasdruckfeder, Hydraulikfeder oder als elektromagnetisches Stellelement ausgebildet sein.
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Statt der Verwendung von Druckfedern können auch Zugfedern verwendet werden, die sich längeren Hebelarm des Kippsegments anlegen und dieses in die neutrale, ausgeschwenkte Position ziehen.
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Wenn jedoch Druckfedern verwendet werden, kann es in einer Weiterbildung vorgesehen sein, alle Druckfedern durch eine am Werkzeugunterteil umlaufende Federspange zu ersetzen, die als einseitig offener Sprengring oder als geschlossenes Federband ausgebildet sein kann. Das umlaufende Federband legt sich dann anstelle der verteilt angeordneten Druckfedern an das freie, schwenkbare Ende aller Kippsegmente an. Der jedem Kippsegment zugeordnete Kraftspeicher wird dann durch ein einziges, alle Kippsegmente vorspannendes Federband oder durch einen federnden, einseitig offenen Sprengring ersetzt.
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In alle Fällen bedarf es nicht mehr eines Pressenhubes, um das Verformungswerkzeug in seine neutrale Position außer Eingriff mit dem Bauteil zu bringen. Es genügt nun die Anbringung jeweils einer Rückholfeder am Kippsegment, so dass beim Zurückbewegen des Oberteils der Presse in die neutrale Ausgangsposition automatisch das Kippsegment unter Einwirkung der Rückholfeder außer Eingriff mit dem umzuformenden Bauteil kommt und ein weiterer Pressenhub für die Rückstellung des Verformungswerkzeuges somit nicht mehr notwendig ist. Daraus ergibt sich ein besonders einfacher und betriebssicherer Aufbau.
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Weil die Verformungskraft, welche im Sinne einer Kippbewegung auf das freie schwenkbare Ende des Kippsegments von der Segmentkalotte ausgeübt wird, relativ hoch ist, wird es bevorzugt, wenn die Segmentkalotte aus einem besonders druckfesten und hochbelastbaren Material besteht. Es kann sich hierbei um eine hochfeste Metalllegierung oder auch um ein Keramikelement oder um ein Metall-Keramik-Verbundelement handeln.
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Weil es zu einer geringfügigen Gleitbewegung von schräg zur Vorschubrichtung (= Längsachse der Presse) geneigten Flächen zwischen der Segmentkalotte und dem Kippsegment kommt, wird es bevorzugt, wenn die aneinander entlang gleitenden Flächen besonders reibungsarm ausgebildet sind. Dabei wird die Segmentkalotte vornehmlich als sich geometrisch anpassendes Rundkeilelement ausgeführt, das eine über die gesamte Kippbewegung notwendige Parallelität der sich berührenden Gleitflächen auf dem Kippsegment und der Segmentkalotte garantiert. Die Gleitflächen können geschmiert sein oder in anderer Weise gut gleitfähig ausgebildet sein. Es können auch Geradführungselemente, wie z. B. ineinander greifende Nuten vorhanden sein.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die kalottenführungsseitige Segmentkalotte im Bereich einer bogenförmigen Ausnehmung (z. B. mit einem Radius R80) der Kalottenführung aufgenommen ist und dadurch vor dem Herausfallen aus der Kalottenführung geschützt ist, wenn das Werkzeug zerlegt werden soll. Im Übrigen kann die Segmentkalotte nicht aus der bogenförmigen Ausnehmung der Kalottenführung heraus fallen, weil sie sich – bei nicht zerlegtem Werkzeug – ständig in Berührungseingriff mit dem Kippsegment befindet.
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Statt der bogenförmigen Ausnehmung in der Kalottenführung, die z. B. als Kreisbogen- oder als Ovalsegment ausgebildet ist, können auch andere Zurückhalte- oder Arretierungsmittel für die Arretierung der Segmentkalotte in der Kalottenführung vorgesehen sein. Solche Arretierungsmittel können Formschlussmittel, wie z. B. Nut-Feder-Verbindungen, Haken-Verbindungen oder Rastverbindungen sein.
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Die Verformungswerkzeuge sind gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnet, und jedes Verformungswerkzeug besteht somit aus einer gehäusefesten Lagerschale, in welcher die in horizontaler Richtung ausgerichtete Schwenkachse für die einseitige Schwenklagerung des jeweiligen Kippsegments angeordnet ist und ferner aus einem an der radialen Außenseite des Kippsegmentes anliegenden Segmentkalotte, die ihrerseits im Bereich einer bogenförmigen Ausnehmung in der in Richtung zur Längsachse verschiebbaren Kalottenführung lösbar oder fest aufgenommen ist.
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Die vorgenannten Verformungswerkzeuge sind also in einer Vielzahl gleichmäßig verteilt am Umfang der Vorrichtung angeordnet.
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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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Soweit einzelne Gegenstände als „erfindungswesentlich” oder „wichtig” bezeichnet sind, bedeutet dies nicht, dass diese Gegenstände notwendigerweise den Gegenstand eines unabhängigen Anspruches bilden müssen. Dies wird allein durch die jeweils geltende Fassung des unabhängigen Patentanspruches bestimmt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen:
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1: perspektivische Darstellung einer teilweise aufgeschnittenen Vorrichtung nach der Erfindung
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2: perspektivische Darstellung eines Verformungswerkzeuges nach der Erfindung
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3: Schnitt durch eine Vorrichtung in der Neutralposition des Kippsegmentes
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4: die Draufsicht auf die Anwendung nach 3
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5: die gleiche Darstellung wie 3 mit dem Kippsegment in der Verformungsstellung
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6: die Draufsicht auf die Anordnung nach 5
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7: die gleiche Darstellung wie 3 mit Darstellung weiterer Einzelheiten
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8: die Draufsicht auf die Anordnung nach 7
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9: die gleiche Darstellung wie 5 mit Darstellung weiterer Einzelheiten
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10: die Draufsicht auf die Anordnung nach 9
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11: ein erster Verfahrensschritt beim Betrieb der Vorrichtung
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12: ein zweiter Verfahrensschritt beim Betrieb der Vorrichtung, wobei die Kippsegmente noch nicht in ihrer Verformungsstellung sind
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13: die gleiche Darstellung wie vor mit der Verformungsstellung der Kippsegmente
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14: das Ausheben der Vorrichtung nach Anbringung der Verzahnung am Bauteil
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15: Schnitt durch ein zu verformendes Bauteil im unverformten Zustand
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16: die Draufsicht auf die Anordnung nach 15
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17: eine gegenüber 15 abgewandelte Ausführungsform
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18: die Draufsicht auf die 17
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19: die Darstellung der Anbringung einer Verzahnung an dem topfförmigen Bauteil nach 15 und 16
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20: die Draufsicht auf die Anordnung nach 19
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21: die Seitenansicht eines nach 17 verformten Bauteils
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22: die Draufsicht auf die Anordnung nach 21 Die Zeichnungsbeschreibung beschreibt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Längsnuten in zylindrischen Bauteilen 10, bestehend aus einem Unterwerkzeug 5 mit Werkzeugoberplatte 25 und mit einem Teileheber 6, sowie einem Oberwerkzeug an dessen unteren Ende ein Formgegenstempel 35 angeordnet ist, der im Gebrauch das zu verformende Bauteil 10 trägt.
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Gegenüberliegend im Gehäuse 26, 27, 28 sind eine Anzahl von am Umfang des Formgegenstempels 35 verteilt angeordneten Kippsegmenten 4 in gehäusefesten Lagerschalen 3 gelagert, die jeweils radial einwärts gerichtet an dem zu verformenden Bauteil 10 eine Abwälzbewegung ausführen und dadurch eine in axialer Richtung gerichtete Verzahnung 29 am Bauteil 10 erzeugen
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In 1 ist allgemein eine Vorrichtung 1 mit einem Unterwerkzeug 5 nach der Erfindung dargestellt, die im Wesentlichen aus einer Werkzeug-Oberplatte 25 besteht, die in Bezug zu der darunter liegenden Halteplatte 26 in axialer Richtung verschiebbar angetrieben ist.
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Unterhalb der Halteplatte 26 ist ein Mittelteil 27 angeordnet, das als Ringteil ausgebildet ist und an seinem inneren Umfang eine Anzahl von Längsnuten trägt, in denen jeweils das Profilteil 42 einer stabförmigen Kalottenführung 12 in Längsrichtung verschiebbar geführt ist.
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Im Bereich des Profilteils 42 der Kalottenführung 12 sind Schrauben 36 angeordnet, die in zugeordneten Schraubenbohrungen im Bereich des Werkzeug-Oberplattes 25 aufgenommen und dort befestigt sind.
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Somit werden beim Anheben oder beim Absenken der Werkzeug-Oberplatte 25 in Richtung auf die Halteplatte 26 die alle stabförmigen Kalottenführungen 12 mit Hilfe der Schrauben 36 mitgenommen.
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An das hülsenförmige Mittelteil 27 schließt sich nach unten ein Unterteil 28 an, in dessen Bereich eine ringförmige Ausnehmung angeordnet ist, in deren radial innen liegenden Bereich eine Vielzahl von gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Lagerschalen 3 angeordnet sind, die jeweils eine Schwenkachse 8 aufnehmen, in welches das freie untere Ende eines dort schwenkbar gelagerten Kippsegmentes 4 aufgenommen ist.
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Anstatt von einzelnen Lagerschalen 3, die gemäß 2 relativ schmal ausgebildet sind, kann es in einer anderen Ausführung auch vorgesehen sein, die einzelnen Lagerschalen 3 zu einem am Umfang geschlossenen Ring zu vereinigen.
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Die Vorrichtung 1 bildet eine mittige Ausnehmung 2, in welche das zu verformende Bauteil 10 in Verbindung mit einem Formgegenstempel 35 eingefahren wird.
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Als Gegenlager für die radial einwärts gerichtete Verformung des Bauteils 10 ist ein innen liegender Formgegenstempel 35 vorgesehen, der das zu verformende Bauteil 10 radial einwärts gerichtet von innen her abstützt. Nach der entsprechenden Verformung entsteht ein dimensional größeres Abbild des Formgegenstempels 35 in Form eines verzahnten Bauteiles 10.
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In 1 ist noch zu erkennen, dass jedem Kippsegment 4 jeweils eine Rückholfeder 7 in der Lagerschale 3 zugeordnet ist. Die Längsachse der Rückholfeder 7 ist in radialer Richtung ausgerichtet.
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In der mittigen, zentralen Ausnehmung 2 ist an der Unterseite noch ein verschiebbar angetriebener Teilheber 6 vorgesehen.
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In 2 ist ein einziges Verformungswerkzeug gezeigt, welches im Wesentlichen aus dem Kippsegment 4 besteht, welches mit seinem unteren Ende in einer Schwenkachse 8 verschwenkbar in der gehäusefesten Lagerschale 3 aufgenommen ist und an dessen radialen äußeren Seite eine Segmentkalotte 11 anliegt, die ihrerseits Teil der verschiebbar angetriebenen Kalottenführung 12 ist.
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Weitere Einzelheiten des Verformungswerkzeuges ergeben sich aus den 3 bis 10.
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In 3 ist die neutrale Stellung des Verformungswerkzeuges dargestellt, und es ist erkennbar, dass das Kippsegment 4 mit seiner der Verformung zugeordneten Formfläche 19 außer Eingriff mit dem zu verformenden Bauteil 10 ist.
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Wird nun die Kalottenführung 12 in Pfeilrichtung 13 nach unten verschoben, wird gleichzeitig die in einer bogenförmigen Ausnehmung (Bogenfläche 21) der Kalottenführung 12 eingepasste Segmentkalotte 11 in Pfeilrichtung 13 mit nach unten mitgenommen.
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Durch die Ausbildung der bogenförmigen Lagerfläche der Segmentkalotte 11 in der Bogenfläche 21 der Kalottenführung 12 ergibt sich eine besonders hoch belastbare, über die gesamte Fläche lastenübertragende Lagerfläche für die Segmentkalotte 11, die aufgrund des gewählten Radius der Bogenfläche 21 auch noch gegen Herausfallen aus der Kalottenführung 12 gesichert ist. Sie ist dort also selbsthemmend formschlüssig aufgenommen.
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Durch die geringe Relativbewegung in Pfeilrichtung 13 an den Gleitflächen 23 ergibt sich ohnehin der Vorteil, dass die Segmentkalotte 11 nie aus der Kalottenführung 12 herausfallen kann, da sie stets durch das Kippsegment 4 in Position gehalten wird.
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Die radiale Innenseite der Segmentkalotte 11 ist gemäß 7 als gerade Anlagefläche 40 ausgebildet, die sich gleitfähig an der gleichfalls geneigten Gleitfläche 23 am Außenumfang des Kippsegmentes 4 anlegt und dort verschiebbar in den Pfeilrichtungen 22 bewegbar ist.
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Bei der Fließverformung des Bauteils kommt es daher beim Vergleich zwischen den 3 und 5 zu einer Relativverschiebung zwischen der radial einwärts gerichteten Anlagefläche 40 der Segmentkalotte 11 und der zugeordneten, gleichsinnig geneigten Gleitfläche 23 des Kippsegmentes 4.
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Somit führt beim Übergang von 3 zur 5 das Kippsegment 4 eine entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Schwenkbewegung in Pfeilrichtung 18 um die Schwenkachse 8 herum aus, wobei die Schwenkachse 8 durch einen lagerfesten Bolzen in der Lagerschale 3 gebildet ist.
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Gemäß 7 bildet das Kippsegment 4 einen zweiarmigen Hebel, bestehend aus den Hebelteilen 32 und 33.
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Am freien schwenkbaren Ende des kürzeren Hebelteils 32 liegt das eine Ende einer Rückholfeder 7 an, deren anderes Ende sich an der Lagerschale 3 abstützt. Damit ist gewährleistet, dass nach erfolgter Verformung des Bauteils die Rückholfeder 7 stets für eine selbsttätige Zurückschwenkung des Kippsegments 4 im Uhrzeigersinn der Pfeilrichtung 18 sorgt. Die Rückholfeder 7 wirkt als Druckfeder.
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Als Schwenkweg ist der Schwenkwinkel 30 in 7 eingezeichnet, den die Rückholfeder 7 aufgrund ihrer Rückstellkraft überwindet.
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Die Schrägstellung der aneinander anliegenden Flächen 23, 40 wird in 7 durch eine Linie dargestellt, die in Bezug zu der Mittenachse 31 der Vorrichtung einen Winkel 39 bildet.
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In 9 ist der Schwenkwinkel 30 als Beispiel mit einem Winkelgrad von 3° angegeben.
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Die 3 und 5 zeigen auch noch, dass es durch die besondere Formgebung des Kippsegments 4 ohne weiteres möglich ist, willkürliche Formgebungen am zu verformenden Bauteil 10 anzubringen.
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Als Beispiel zeigen die 3 und 7, dass im Bereich der Formfläche 19 des Kippsegmentes 4 zwei axial untereinander liegende Aussparungen 20 vorgesehen sind, die bei einem geeigneten Verformungsdruck gemäß 5 zur Ausformung von übereinander liegenden Zahnreihen von Zähnen 16, 17 im Bereich der Verzahnung 29 am Außenumfang des Bauteils 10 führen.
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Somit kann durch die Wahl beliebiger Aussparungen 20 im Bereich der Formfläche 19 des Kippsegmentes 4 eine Veränderung der Formgebung am Außenumfang des Bauteils 10 in sehr einfacher Weise verwirklicht werden. Ebenso kann die Kontur und Profilierung der Formfläche 19 in weiten Grenzen verändert werden.
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Selbstverständlich können die Aussparungen 20 auch entfallen, oder es können andersartige Aussparungen vorgesehen werden.
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Die 3 im Vergleich zur 5 zeigt auch, dass ein relativ kurzer Umformhub 14 notwendig ist, um von der Neutralstellung nach 3 und 7 in die Umformstellung nach 5 und 9 zu gelangen.
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Eine Freistellung 24 zwischen der Unterseite der Kalottenführung 12 und der Oberseite der Lagerschale 3 sorgt dafür, dass die Kalottenführung 12 nur um einen bestimmten Hubweg (Umformhub 14) nach unten bewegt werden kann.
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Die 3 bis 10 zeigen im Übrigen, dass fertig umgeformte verzahnte Bauteil 10', das eine zu der innenliegenden Verzahnung des Formgegenstempel 35 unter Formgebung des Kippsegmentes 4 komplementäre Formgebung aufweist.
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Die 11 bis 14 zeigen nun den Verfahrensablauf bei der Ausführung der Verformungsarbeit am Bauteil 10.
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Es ist in 11 erkennbar, dass zunächst das umzuformende Bauteil 10 über einen Formgegenstempel 35 gestülpt wird und dabei auf einen in Pfeilrichtung 38 antreibbaren Teilheber 6 aufsitzt.
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Der Teilheber 6 wird in Pfeilrichtung 38 in die zentrale Ausnehmung 2 hineingefahren, wodurch dann das umzuformende Bauteil in Verbindung mit dem Formgegenstempel 35 in die in 12 dargestellte, neutrale Lage kommt.
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Es wird danach die Werkzeug-Oberplatte 25 in Pfeilrichtung 13 nach unten von einem nicht näher dargestellten Pressenstempel angetrieben und nach unten gedrückt.
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Durch diese Druckbewegung bewegt sich die Werkzeug-Oberplatte 25 zusammen mit dem an der Unterseite befestigten Kalottenführungen 12 in Richtung nach unten. Die in senkrechter Richtung (Pfeilrichtung 13) nach unten fahrende Kalottenführung 12 nimmt die in der Bogenfläche 41 der Aussparung formschlüssig eingepasste und dort in Pfeilrichtung 22 verschiebbare Segmentkalotte 11 mit, die mit ihrer Bogenfläche 21 der Bogenfläche 41 der Kalottenführung 12 angepasst ist.
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Die 7 zeigt außerdem, dass die radial außen liegende Bogenfläche 41 der Kalottenführung 12 in die einen gleichen Radius aufweisende Bogenfläche 21 der Segmentkalotte 11 eingepasst ist. Die beiden Bogenflächen 21, 41 haben beispielsweise einen Radius von R80.
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Somit wird beim Übergang von 12 auf 13 (siehe auch die 3 und 5) das jeweilige Kippsegment 4 radial nach innen um die Achse 8 in radialer Richtung einwärts verschwenkt, so dass die gewünschte Verzahnung am umzuformenden Bauteil 10 durch die sich im Übergang zwischen 3 und 5 erkennbare Kippbewegung ausgeführt wird. Es handelt sich demnach um eine in vertikaler Richtung fortschreitende Abwälzbewegung der Formfläche 19 des Kippsegments 4 am Außenumfang des Bauteils 10.
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Nach erfolgter Anbringung der Verzahnung in 13 wird der Teilheber 6 in Pfeilrichtung 38' verschoben. Die Verzahnung 29 ist nun am Umfang des Bauteils 10 gemäß 14 eingeformt. Es wird dann der Formgegenstempel 35 entfernt.
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Die 11 zeigt, dass der Mittelteil 27 immer auf dem Unterteil 28 aufliegt.
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Es ist ferner dargestellt, dass sich in der Nähe der Schwenklager 8 im Innenbereich der Vorrichtung 1 eine Hubkammer 37 ausbildet, in welche die ringförmige Kalottenführung 12 hineinfährt.
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Die 15 bis 22 zeigen die unterschiedlichen Formgebungen von umzuformenden Bauteilen 10a, 10b und die daraus gebildeten verzahnten Bauteile 10a' und 10b' mit den jeweiligen Verzahnungen 29.
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Die 15 und 16 zeigen das Bauteil nach dem Verfahrensschritt der 11.
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Die 17 und 18 zeigen das Bauteil nach dem Verfahrensschritt der 13 und die 19 und 20 nach dem Verfahrensschritt der 14.
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Das fertig verzahnte und aus dem Werkzeug ausgehobene Bauteil 10' ist in den 21 und 22 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Ausnehmung
- 3
- Lagerschale (von 4)
- 4
- Kippsegment
- 5
- Unterwerkzeug
- 6
- Teilheber
- 7
- Rückholfeder
- 8
- Schwenkachse (von 4)
- 9
- Teilheber
- 10
- Bauteil
- 11
- Segmentkalotte
- 12
- Kalottenführung
- 13
- Pfeilrichtung
- 14
- Umformhub
- 15
- Verzahntes Bauteil-Segmentscheibe
- 16
- Zahn (oben)
- 17
- Zahn (unten)
- 18
- Pfeilrichtung
- 19
- Formfläche
- 20
- Aussparung
- 21
- Bogenfläche (von 11)
- 22
- Pfeilrichtung
- 23
- Gleitfläche
- 24
- Freistellung
- 25
- Werkzeug-Oberplatte
- 26
- Halteplatte
- 27
- Mittelteil
- 28
- Unterteil
- 29
- Verzahnung
- 30
- Schwenkwinkel (3°)
- 31
- Mittenachse
- 32
- Hebelteil (unten)
- 33
- Hebelteil (oben)
- 34
-
- 35
- Formgegenstempel
- 36
- Schraube
- 37
- Hubkammer
- 38
- Pfeilrichtung 38'
- 39
- Winkel
- 40
- Anlagefläche (von 11)
- 41
- Bogenfläche (von 12)
- 42
- Profilteil (von 12)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2165785 B1 [0002, 0007, 0022]
- EP 0006137 A1 [0005]
- EP 0728540 A2 [0005]
- EP 2024111 B1 [0006]
