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Die Erfindung betrifft einen Wälzlagerkäfig und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Fertigungsverfahren zur Herstellung von innenbordgeführten oder außenbordgeführten Fensterkäfigen aus Stahlblech für Zylinderrollenlager mit einem hohem Wälzkörperfüllgrad bekannt, die beispielsweise in Windkraftanlagen oder anderen Schwerlastanwendungen zum Einsatz kommen. Derartige Wälzlagerkäfige lassen sich mittels spangebender Bearbeitung aus einem massiven Rohling fertigen. Ferner ist es bekannt, derartige Wälzlagerkäfige mittels Schwenkbiegeverfahren herzustellen.
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Das Drehen und Fräsen einer Käfigtasche aufweisenden Wälzlagerkäfigs aus einem massiven metallischen Rohling bewirkt nachteilig einen Materialverlust von bis zu 85 %, eine Verringerung der mechanischen Festigkeit des erzeugten Bauteils sowie vergleichsweise hohe Fertigungskosten. Beim Schwenkbiegen von nach radial innen sich ersteckenden Käfigstegen besteht hingegen der Nachteil, dass dieses verfahrensbedingt nur für Wälzlagerkäfige einsetzbar ist, bei denen die die Käfigtaschen begrenzenden Stege eine hierfür ausreichende Länge aufweisen, welche deutlich größer sein muss als die Taschenbreite. Anders ausgedrückt muss die Wälzkörperlänge mindestens dem 1,5-fachen des Wälzkörperdurchmessers entsprechen.
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Demzufolge lassen sich insbesondere Wälzlagerkäfige für axial schmale Zylinderrollenlager mit in radialer Draufsicht beinahe quadratischen Wälzkörpern, also mit zylindrischen Wälzkörpern, deren axiale Länge annähernd so groß ist wie deren Durchmesser, nicht im Wege des Schwenkbiegens fertigen, denn die sich nach radial innen im Käfig ersteckenden Stege sind hierfür einfach zu kurz. Außerdem muss ein Öffnungswinkel der Stege eines Wälzlagerkäfigs für die Nutzung des Schwenkbiege-Prozesses größer als 60° sein, so dass keine näherungsweise rechtwinkligen Bügelstege herstellbar sind, wenn die Wälzkörperlänge weniger als das 1,5-fache des Wälzkörperdurchmessers beträgt.
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Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs für ein Zylinderrollenlager mit Wälzkörpern anzugeben, deren Länge weniger als das 1,5-fache des Wälzkörperdurchmessers beträgt, welches zwar das Schwenkbiegen als Herstellprozess nutzt, jedoch dessen genannte Limitierungen bei der Herstellung von Wälzlagerkäfigen aus Stahlblech überwindet. Außerdem soll ein Wälzlagerkäfig vorgestellt werden, welcher nach diesem Herstellverfahren gefertigt wurde.
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Die Lösung dieser Aufgaben wird durch ein Fertigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, während der unabhängige Produktanspruch 8 einen mit diesem Verfahren hergestellten Wälzlagerkäfig definiert. In jeweils zugeordneten, abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich ein vergleichsweise stabiler Käfig für ein Zylinderrollenlager, bei dem die Wälzkörperlänge weniger als das 1,5-fache des Wälzkörperdurchmessers beträgt, unter Nutzung eines Schwenkbiegeverfahrens herstellen lässt, wenn der Wälzlagerkäfig aus zwei kammkäfigartigen Seitenteilen mit axial abstehenden Stegen zusammengefügt wird.
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Die genannte Aufgabe wird zunächst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, Es weist die folgeden Schritte auf:
- a) Heraustrennen eines ersten Käfigzuschnitts sowie eines zu diesem spiegelsymmetrisch ausgebildeten zweiten Käfigzuschnitts aus einem metallischen Flachmaterial, und zwar derartig, dass der erste Käfigzuschnitt ein erstes Seitenteil und der zweite Käfigzuschnitt ein zweites Seitenteil mit jeweils einer Vielzahl von kammzinkenartigen Halbstegen eines Wälzlagerkäfigs ausbildet,
- b) mindestens zweimaliges Schwenkbiegen des ersten Käfigzuschnitts und des zweiten Käfigzuschnitts zum Umformen der Halbstege in jeweils näherungsweise Z-förmige Halbbügelstege,
- c) Fügen des ersten Käfigzuschnitts und des zweiten Käfigzuschnitts im Bereich jeweils gegenüber liegender freier Enden der Halbbügelstege zu einem langgestreckten Käfigrohling, dessen beide Seitenteile hierdurch mittels näherungsweise trapezförmig und axial verlaufende Bügelstege miteinander verbunden sind, und
- d) kreisförmiges Biegen des gefügten Käfigrohlings und Fügen der freien Enden des ersten Seitenteils und des zweiten Seitenteils zum Wälzlagerkäfig mit radial einwärts gerichteten Bügelstegen unter Schaffung einer Vielzahl von näherungsweise quadratischen Käfigtaschen.
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Hierdurch lassen sich Wälzlagerkäfige für axial besonders schmal bauende Zylinderrollenlager mit durchmessergroßen Wälzkörpern fertigungstechnisch einfach herstellen. Das Verfahren ist hierbei bevorzugt für große Zylinderrollenlagerkäfige, wie sie zum Beispiel in Windkraftanlagen als Rotorlagerungen Verwendung finden, geeignet.
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Alternativ dazu kann nur ein Käfigzuschnitt mit zwei parallelen Seitenteilen, Halbstegen und hierdurch gebildeten Taschen einstückig aus dem Flachmaterial heraus getrennt werden, aus dem anschließend durch mittiges Durchtrennen der Halbstege der erste Käfigzuschnitt und der zweite Käfigzuschnitt gebildet werden. Die beiden Käfigzuschnitte werden dann gemäß den genannten Verfahrensschritten b) bis d) weiter verarbeitet.
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Gemäß einer technisch vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass beim Heraustrennen der Käfigzuschnitte aus dem metallischen Flachmaterial jeweils mindestens eine Teilanlaufkontur für Wälzkörper an den Halbstegen ausgebildet wird. Hierdurch ist eine Minimierung der Kontaktfläche zwischen dem Wälzlagerkäfig sowie einem Wälzkörper und damit einhergehend eine Reibungsminimierung innerhalb eines mit dem Wälzlagerkäfig ausgestatteten Zylinderrollenlagers realisierbar.
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Eine zweite Ausgestaltung sieht vor, dass beim Heraustrennen der Käfigzuschnitte aus dem Flachmaterial im Anschlussbereich der jeweiligen Halbstege an das erste Seitenteil beziehungsweise an das zweite Seitenteil jeweils eine Außenanlaufkontur für Wälzkörper ausgebildet wird. Hierdurch wird unter anderem die umfangsseitige Führung der Wälzkörper optimiert und der Entstehung von Spannungsrissen an den jeweiligen Anschlussbereichen der Halbstege an den Seitenteilen vorgebeugt.
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Gemäß einer anderen günstigen Weiterbildung des die Merkmale der Erfindung aufweisenden Verfahrens ist vorgesehen, dass die Käfigzuschnitte durch Schneiden, wie zum Beispiel Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden, aus dem metallischen Flachmaterial herausgetrennt werden. Hierdurch ist eine exakte sowie reproduzierbare, maßhaltige Herstellung der Käfigzuschnitte bei einer zugleich minimalen Schnittbreite möglich.
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Eine andere Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Halbstege zur Erzeugung der Z-förmigen Halbbügelstege beim Schwenkbiegen derartig umgebogen werden, dass die Schenkel der Halbbügelstege unter Winkel α, β von bis zu 90° verlaufen. Hierdurch ist unbeschadet der reduzierten axialen Baulänge des Wälzlagerkäfigs erforderlichenfalls auch eine annähernd rechtwinklige Geometrie der durch Schwenkbiegen umgeformten Bügelstege des Wälzlagerkäfigs realisierbar.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Fügen des ersten Käfigzuschnitts mit dem zweiten Käfigzuschnitt durch thermisches Fügen erfolgt, wie etwa Laserschweißen, Schutzgasschweißen oder Löten. Hierbei wird jeweils eine Fügezone zwischen den jeweils einander zugeordneten Halbbügelstege gebildet. Hierdurch ist eine mechanisch zuverlässige Verbindung der vorab mittels Schwenkbiegen umgeformten Käfigabschnitte realisierbar, wobei insbesondere das Laserschweißen mechanisch hoch belastbare und spannungsarme sowie verzugsarme Fügeverbindungen ermöglicht. Laserschweißverbindungen erfordern darüber hinaus in der Regel nur einen vergleichsweise geringen mechanischen Nachbearbeitungsaufwand. Alternativ dazu können auch Klebeverfahren zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer weiteren technisch vorteilhaften Fortbildung des hier vorgestellten Fertigungsverfahrens werden insbesondere die Fügezonen einer mechanischen Oberflächennachbehandlung unterzogen. Hierdurch kann das Anlaufverhalten zwischen den Wälzkörpern und dem Wälzlagerkäfig optimiert werden. Die Oberflächenbehandlung kann beispielsweise in Form von Härten, Schleifen, Polieren, Honen, Läppen oder dergleichen erfolgen.
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Schließlich wird der fertige Wälzlagerkäfig vorzugsweise kalibriert. Hierdurch können noch letzte geringfügige Maßkorrekturen vorgenommen werden, wie zum Beispiel zur Einhaltung vorgegebener Toleranzen für eine Zielanwendung in einem Wälzlager. Zu diesem Zweck kann der Wälzlagerkäfig zum Beispiel mittels einer Lasermesseinrichtung dreidimensional vermessen und im Fall von etwaigen Abweichungen an eine vorgegebene Sollgeometrie auf einer Richtbank oder dergleichen angepasst werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird produktbezogen durch einen Wälzlagerkäfig für ein einreihiges Zylinderrollenlager gelöst, dessen Käfigtaschen jeweils durch zwei kreisförmige Seitenteile und diese beiden Seitenteile verbindende Bügelstege begrenzt sind, wobei die Länge der Käfigtaschen in Axialrichtung des Wälzlagerkäfigs geringer ist als das 1,5-fache des Wälzkörperdurchmessers. Dieser Wälzlagerkäfig ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass dessen Bügelstege aus jeweils zwei Halbbügelstegen gebildet sind, welche einstückig mit jeweils einem zugeordneten Seitenteil verbunden sind, und dass das freie Ende von jeweils zwei einander zugeordneten Halbbügelstegen unter Ausbildung einer mittigen Fügezone miteinander verbunden ist.
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Demnach ist jeder Bügelsteg des Wälzlagerkäfigs aus jeweils zwei Halbbügelstegen gebildet, deren freie Enden unter Ausbildung einer mittigen Fügezone zusammengefügt sind. Hierdurch lässt sich der Wälzlagerkäfig fertigungstechnisch einfach und kostenoptimal mithilfe des genannten Schwenkbiege-Verfahrens herstellen. Durch den speziellen konstruktiven Aufbau des Wälzlagerkäfigs mit nach dem Schwenkbiegeprozess mittig zu Bügelstegen verschweißten Halbbügelstegen ist zudem eine wirtschaftliche Kleinserienfertigung gewährleistet.
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Die miteinander verbundenen Bügelstege und Seitenteile begrenzen in Axialrichtung vergleichsweise kurze und in Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs vergleichsweise breite Käfigtaschen, wobei die Bügelstege eine kleiderbügelartig Geometrie aufweisen, welche sich im fertiggestellten Wälzlagerkäfig in Bezug zu den beiden Seitenteilen nach radial innen erstrecken. Ein solcher Wälzlagerkäfig ist in Zylinderrollenlagern nutzbar, welche eine vergleichsweise kurze axiale Länge aufweisen, und bei denen die axiale Länge der Wälzkörper zumindest ähnlich groß ist wie deren Durchmesser, jedenfalls kleiner ist als das 1,5-fache des Wälzkörperdurchmessers.
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Der erfindungsgemäße Wälzlagerkäfig ist aus einem metallischen Flachmaterial, vorzugsweise aus einem Stahlblech mit einer Materialstärke zwischen 1 mm und 20 mm gefertigt. Hierdurch lassen sich Wälzlagerkäfige in großer Vielfalt mit unterschiedlichen Abmessungen insbesondere für Schwerlastanwendungen herstellen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Schwenkbiegen von Bestandteilen eines Wälzlagerkäfigs,
- 2 eine perspektivische Ansicht von zwei identischen Käfigzuschnitten nach dem Durchlaufen des ersten Verfahrensschritts, die aus einem metallischen Flachmaterial erzeugt wurden,
- 3 eine perspektivische Ansicht der beiden Käfigzuschnitte gemäß 2 mit jeweils in einem zweiten Verfahrensschritt durch Schwenkbiegen umgeformten und einander jeweils zugewandten Halbbügelstegen,
- 4 einen vergrößerten Querschnitt durch den ersten Käfigzuschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß 3,
- 5 eine perspektivische Ansicht der beiden Käfigzuschnitte, nachdem diese in einem dritten Verfahrensschritt zu einem langgestreckten Käfigrohling zusammengefügt wurden,
- 6 einen vergrößerten Querschnitt durch den Käfigrohling entlang der Schnittlinie VI-VI gemäß 5,
- 7 einen perspektivischen Teilquerschnitt durch einen in einem vierten Verfahrensschritt fertiggestellten Wälzlagerkäfig, und
- 8 eine perspektivische Ansicht eines Wälzkörpers, dessen axiale Länge in Bezug zum Durchmesser vergleichsweise gering ist.
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Demnach zeigt 1 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Vorrichtung 10 zum Schwenkbiegen von Blechteilen. Diese Vorrichtung 10 zum Schwenkbiegen umfasst unter anderem einen massiven, quaderförmigen Anschlag 12, eine keilförmige Oberwange 14, eine darunter angeordnete zweiteilige Unterwange 16 sowie eine Schwenkwange 18, welche in Richtung des Pfeils 20 zur Durchführung eines Schwenkbiege-Prozesses verschwenkbar angeordnet ist. Ein mittels eines ersten Schwenkbiegevorgangs bereits teilweise umgeformter, einstückiger Käfigrohling 22 liegt an dem Anschlag 12 stirnseitig an und ist zwischen der Oberwange 14 sowie der Unterwange 16 über eine Einspannlänge L_E fest eingespannt. Zum sicheren Festspannen ist es erforderlich, diese Einspannlänge L_E in etwa doppelt so groß zu bemessen, wie die Materialstärke h_1 des Käfigrohlings 22 beziehungsweise des verwendeten Flachmaterials aus einem Stahlblech. Zur vollständigen Fertigstellung des Käfigrohlings 22 unter gleichzeitiger Schaffung eines vollständig ausgeformten, angenähert rechteckförmigen Bügelstegs 24 ist ein zweiter Schwenkbiegevorgang notwendig.
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Das Erzeugen des mit gestrichelter Linie dargestellten umgeformten Käfigrohlings 22' mittels eines zweiten Schwenkbiegevorgangs ist in der hier gezeigten Konstellation jedoch nicht möglich, da der Winkel α zwischen dem eingespannten Schenkel und dem dann folgenden geraden Mittelabschnitt 26 des Käfigrohlings 22 schon fast 90° erreicht hat. Zudem ist die Breite B des geraden Mittelabschnitts 26 des Bügelstegs 24 in Bezug zu der Bügelhöhe h_2 beziehungsweise einer Bügeltiefe zu klein, so dass die Schwenkwange 18 der Vorrichtung 10 mit dem Käfigrohling 22 beim Schwenkbiegeprozess kollidiert beziehungsweise die Schwenkwange 18 nicht ausreichend frei geht. Somit lassen sich einstückige Käfigrohlinge 22 mit vergleichsweise kurzen Käfigstegen für Wälzkörper mit geringer Länge in Bezug zum Wälzkörperdurchmesser nicht mittels Schwenkbiegen aus einem einzigen Zuschnitt aus einem Flachmaterial, wie zum Beispiel einem Stahlblech, fertigen.
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Diese bekannten Limitierungen von Schwenkbiegeverfahren umgeht das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass jeweils mindestens ein Schwenkbiegevorgang an zwei zunächst getrennten, spiegelsymmetrisch ausgebildeten Käfigzuschnitten vollzogen wird, welche erst in einem weiteren Verfahrensschritt zu einem Käfigrohling zur weiteren Verarbeitung fest zusammen gefügt werden. Hierdurch lassen sich die dem Schwenkbiegeprozess innewohnenden Limitierungen elegant überwinden.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht von zwei identischen Käfigzuschnitte 30, 32 nach dem Durchlaufen des ersten Verfahrensschritts. In diesem ersten Verfahrensschritt werden zunächst der erste Käfigzuschnitt 30 und der zweite Käfigzuschnitt 32 aus einem Flachmaterial 34 herausgetrennt beziehungsweise herausgeschnitten. Bei dem bahnförmigen Flachmaterial 34 kann es sich zum Beispiel um ein Stahlblech mit einer Materialstärke zwischen 1 mm und 20 mm handeln. Besonders bevorzugt liegt die Materialstärke des Stahlblechs in einem Bereich zwischen 2 mm und 12 mm. Das Heraustrennen der beiden Käfigzuschnitte 30, 32 kann beispielsweise mittels Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden erfolgen.
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Der erste Käfigzuschnitt 30 weist ein erstes, streifenförmiges Seitenteil 36 auf, an dem eine Vielzahl von jeweils identischen ersten Halbstegen 38 integral ausgebildet ist. Diese Halbstege 38 verlaufen jeweils quer zu dem ersten Seitenteil 36 und sind gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet und kammzinkenartig ausgebildet. Der zweite Käfigzuschnitt 32 ist spiegelsymmetrisch zum ersten Käfigzuschnitt 30 ausgebildet und verfügt über ein zweites, streifenförmiges Seitenteil 40, an dem gleichfalls eine Vielzahl von quer verlaufenden und in Längsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandeten zweiten Halbstegen 42 einstückig ausgebildet ist. Die beiden Seitenteile 36, 40 weisen jeweils eine annähernd rechteckförmige Querschnittsgeometrie auf, wie es beispielsweise die 3 und 4 veranschaulichen.
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Alternativ dazu kann ein leiterartiger, einstückiger Käfigzuschnitt aus dem metallischen Flachmaterial heraus getrennt werden, dessen Seitenteile mittels durchgehenden und in Längsrichtung gleichmäßig zueinander beabstandeten Querstegen verbunden sind. Anschließend können die Querstege mittig durchtrennt werden, um wie in 1 dargestellt, wiederum zwei separate Seitenteile mit jeweils kammzinkenartig daran ausgebildeten Halbstegen zu schaffen.
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Beim Heraustrennen der beiden Käfigzuschnitte 30, 32 wird an den ersten Halbstegen 38 bevorzugt jeweils eine erste taschenseitige Teilanlaufkontur 44 und an den zweiten Halbstegen 42 entsprechend jeweils eine zweite taschenseitige Teilanlaufkontur 46 ausgebildet, die der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht durchgehend bezeichnet sind. In ersten Anschlussbereichen 48 der ersten Halbstege 38 an das erste Seitenteil 36 ist jeweils eine erste Außenanlaufkontur 50 und in den jeweiligen zweiten Anschlussbereichen 52 der zweiten Halbstege 42 an das zweite Seitenteil 40 ist jeweils eine zweite Außenanlaufkontur 54 ausgebildet.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden Käfigzuschnitte 30, 32 der 2 mit jeweils in dem zweiten Verfahrensschritt durch Schwenkbiegen umgeformten und einander jeweils zugewandten Halbbügelstegen 56, 58. In dem zweiten Verfahrensschritt erfolgte das Schwenkbiegen der bis dahin geraden Halbstege 38, 42 (siehe 2) an den Seitenteilen 36, 40 zu gleichfalls nicht durchgehend mit Bezugsziffern bezeichneten, Z-förmig gebogenen ersten und zweiten Halbbügelstegen 56, 58. Das Umformen der Halbstege 38, 42 in die Geometrie der Halbbügelstege 56, 58 erfolgte jeweils unabhängig voneinander in jeweils mindestens zwei Biegeschritten, zum Beispiel mittels der in 1 dargestellten Vorrichtung 10 zum Schwenkbiegen. Nicht durchgehend bezeichnete erste freie Enden 60 der ersten Halbbügelstege 56 sind jeweils gegenüberliegend zu zweiten freien Enden 62 der zweiten Haltbügelstege 58 positioniert. Im Bereich der freien Enden 60, 62 der Halbbügelstege 56, 58 sind jeweils die bereits erwähnten Teilanlaufkonturen 44, 46 ausgebildet. Die Teilanlaufkonturen 44, 46 ergänzen sich nach dem Zusammenfügen der freien Enden der Halbbügelstege 56, 58 jeweils zu mittleren Anlaufkonturen 76 der gefügten Bügelstege.
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4 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den ersten Käfigzuschnitt 30 entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß 3. Der annähernd Z-förmige erste Halbbügelsteg 56 des ersten Seitenteils 36 des ersten Käfigzuschnitts 30 verfügt über einen geneigt verlaufenden Flankenabschnitt 64, der sich zwischen der ersten Außenanlaufkontur 50 des ersten Seitenteils 36 und dem freien Endabschnitt 60 des ersten Halbbügelstegs 56 erstreckt. Dasselbe gilt für alle übrigen, hier nicht dargestellten Halbbügelstege des ersten und zweiten Seitenteils 36, 38 der beiden Käfigzuschnitte 30, 32.
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Der Schwenkbiegeprozess erfolgt derart, dass sich zwischen dem Flankenabschnitt 64 und dem parallel zum ersten Seitenteil 36 verlaufenden freien Ende 60 ein Innenwinkel α und zwischen dem ersten Seitenteil 36 und dem Flankenabschnitt 64 ein Außenwinkel β zur Realisierung der Z-Geometrie des Halbbügelstegs 56 ergibt. Die beiden Winkel α, β sind hier lediglich exemplarisch gleich groß und betragen etwa 105°. Der Umformprozess geschieht mittels zwei nacheinander erfolgenden Schwenkbiegeschritten um jeweils einen der beiden Biegeradien 66, 68. Dieselben geometrischen Verhältnisse gelten für die spiegelsymmetrisch zu den Halbbügelstegen 56, im Übrigen jedoch konstruktiv identisch ausgeführten, hier nicht dargestellten zweiten Halbbügelstege 58 des zweiten Seitenteils 40 (siehe auch 3).
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der beiden in dem dritten Verfahrensschritt zusammen gefügten Käfigzuschnitte 30, 32. In dem dritten Verfahrensschritt werden die beiden Seitenteile 36, 40 der Käfigzuschnitte 30, 32 durch jeweils mittiges Fügen einander gegenüberliegender Halbbügelstege 56, 58 zu einem Käfigrohling 70 fest miteinander verbunden. Das Zusammenfügen der nur teilweise bezeichneten, paarweise gegenüberliegenden Halbbügelstege 56, 58 zu jeweils einem annähernd trapezförmigen Bügelsteg 72 erfolgt unter Schaffung von Fügezonen 74. Diese Fügezonen 74 werden abschließend vorzugsweise einer ausführlichen Oberflächennachbehandlung unterzogen, die zum Beispiel in Form von Härten, Schleifen, Polieren, Honen, Läppen oder dergleichen erfolgen kann, denn die Fügezonen 74 sind danach als mittlere Anlaufkontur 76 für die zugeordneten Wälzkörper 102 ausgebildet.
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6 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die beiden zusammengefügten, einen Käfigrohling 70 ausbildenden Käfigzuschnitte 30, 31 entlang der Schnittlinie VI-VI gemäß 5. Der Käfigrohling 70 umfasst die beiden, mittels des näherungsweise trapezförmigen Bügelstegs 72 fest zusammen gefügten Seitenteile 36, 40. Die Fügezone 74 zwischen den Halbbügelstegen 56, 58 bildet zusammen mit den beidseits anschließenden Teilanlaufkonturen 44, 46 die mittlere Anlaufkontur 76 aus. Ferner befindet sich an dem ersten Anschlussbereich 48 die erste Außenanlaufkontur 50 und entsprechend in dem zweiten Anschlussbereich 52 die zweite Außenanlaufkontur 54 für einen Wälzkörper 102. Die beiden Außenanlaufkonturen 50, 54 gewährleisten im Zusammenspiel mit der mittigen Anlaufkontur 76 des Bügelstegs 72 eine zuverlässige umfangsseitige und vor allem verschränkungsfreie Führung eines in 8 dargestellten kurzen, zylindrischen Wälzkörpers 102, dessen Durchmesser D_W ungefähr so groß ist wie dessen axiale Länge L_W.
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Ein zwischen den beiden Halbbügelstegen 56, 58 ausgebildeter Öffnungswinkel ү des Bügelstegs 72 kann bei Anwendung herkömmlicher Verfahren zur Herstellung von Bügelstegen 72 mittels Schwenkbiegen größer als 60° sein, so dass der hier noch annähernd trapezförmige beziehungsweise schon fast rechteckförmige Bügelsteg 72 nicht mehr auf konventionellem Weg herstellbar ist.
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7 zeigt einen perspektivischen Teilquerschnitt eines in dem vierten Verfahrensschritt fertiggestellten Wälzlagerkäfigs 90 für ein Zylinderrollenlager. In dem vierten Verfahrensschritt wird der ringförmige Wälzlagerkä90 durch kreisförmiges Biegen des Käfigrohlings 70 und anschließendes auf Stoß Zusammenfügen der freien Enden 78, 80 des ersten Seitenteils 36 und der freien Enden 82, 84 des zweiten Seitenteils 40 fertiggestellt. Das auf Stoß Fügen der nach dem Ringbiegeprozess gegenüber liegenden freien axialen Enden 78, 80; 82, 84 der beiden Seitenteile 36, 40 erfolgt bevorzugt ebenfalls mittels Laserschweißen oder Elektroschweißen (Schutzgasschweißen. Das Fügen kann gegebenenfalls aber auch durch Kleben, Nieten, Schrauben oder dergleichen erfolgen. In Abhängigkeit von der Güte der hierbei ausgebildeten Fügezonen 92, 94 kann gegebenenfalls auch deren Oberflächennachbehandlung analog zu den Fügezonen zwischen den Bügelstegen notwendig sein.
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Die beiden parallel und deckungsgleich zueinander positionierten Seitenteile 36, 40 sind durch die umfangsseitig gleichmäßig beabstandet zueinander angeordneten, näherungsweise trapezförmigen Bügelstege 72 miteinander verbunden, wobei jeweils zwei unmittelbar benachbarte Bügelstege 72 eine jeweils näherungsweise quadratische Käfigtasche 96 zur Aufnahme jeweils eines Wälzkörpers 102 begrenzen, dessen Länge im Vergleich zu dessen Durchmesser zwar größer aber doch sehr klein ist. Der Begriff der „quadratischen Käfigtasche“ 96 bedeutet im Kontext dieser Beschreibung demnach, dass die im Umfangsrichtung des Wälzlagerkäfigs gerichtete Breite der Käfigtaschen 96 jeweils annähernd so groß ist wie deren axialen Erstreckung, so dass geometrisch dem entsprechende Wälzkörper darin aufgenommen und geführt werden können.
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Die Bügelstege 72 weisen jeweils radial einwärts in Richtung zur Längsmittelachse 98 beziehungsweise Rotationsachse des Wälzlagerkäfigs 90, wobei deren mittlere Anlaufkonturen 76 jeweils parallel zu dieser Längsmittelachse 98 verlaufen. Beiderseits der mittleren Anlaufkonturen 76 der Bügelstege 72 sind an jedem Bügelsteg 72 jeweils gegenüberliegend die Außenanlaufkonturen 50, 54 ausgebildet. Der Wälzlagerkä 90 ist erkennbar spiegelsymmetrisch zu einer axialen Mittelebene 100 aufgebaut.
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Um etwaige Abweichungen der dreidimensionalen Ist-Geometrie des Wälzlagerkäfigs 90 von einer vorgegebenen dreidimensionalen Soll-Geometrie zu beseitigen, kann gegebenenfalls abschließend in einem dem vierten Verfahrensschritt nachgeordneten Herstellungsschritt noch eine Kalibrierung des Wälzlagerkäfigs 90 auf einer Richtbank oder dergleichen erfolgen.
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Die 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wälzkörpers 102, der in dem Wälzlagerkä90 aufgenommen sein kann. Dieser Wälzkörper 102 weist die Geometrie eines massiven Zylinders auf, wobei dessen axiale Länge L_W näherungsweise seinem Durchmesser D_W entspricht. Derartige Wälzkörper 102 werden gelegentlich etwas ungenau auch als „quadratische Wälzkörper“ bezeichnet, wobei dieser Begriff in etwas grober Anlehnung an die geometrischen Abmessungsverhältnisse eines solchen Wälzkörpers 102 in einer radialen Draufsicht auf dessen zylindrische Außenmantelfläche gebildet wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung zum Schenkbiegen
- 12
- Anschlag der Vorrichtung
- 14
- Oberwange der Vorrichtung
- 16
- Unterwange der Vorrichtung
- 18
- Schwenkwange der Vorrichtung
- 20
- Pfeil
- 22
- Käfigrohling
- 22'
- Käfigrohling 22 (nach Umformung)
- 24
- Bügelsteg des Käfigrohlings 22
- 26
- Mittelabschnitt des Käfigrohlings 22
- 30
- Erster Käfigzuschnitt
- 32
- Zweiter Käfigzuschnitt
- 34
- Flachmaterial
- 36
- Erstes Seitenteil des Käfigzuschnitts
- 38
- Erster Halbsteg
- 40
- Zweites Seitenteil des Käfigzuschnitts
- 42
- Zweiter Halbsteg
- 44
- Erste Teilanlaufkontur
- 46
- Zweite Teilanlaufkontur
- 48
- Erster Anschlussbereich
- 50
- Erste Außenanlaufkontur
- 52
- Zweiter Anschlussbereich
- 54
- Zweite Außenanlaufkontur
- 56
- Erster Halbbügelsteg
- 58
- Zweiter Halbbügelsteg
- 60
- Erstes freies Ende
- 62
- Zweites freies Ende
- 64
- Flankenabschnitt
- 66
- Erster Biegeradius
- 68
- Zweiter Biegeradius
- 70
- Käfigrohling
- 72
- Bügelsteg des Käfigrohlings
- 74
- Fügezone des Käfigrohlings
- 76
- Mittlere Anlaufkontur des Käfigrohlings
- 78
- Erstes freies Ende
- 80
- Zweites freies Ende
- 82
- Drittes freies Ende
- 84
- Viertes freies Ende
- 90
- Wälzlagerkäfig
- 92
- Fügezone des ersten Seitenteils
- 94
- Fügezone des zweiten Seitenteils
- 96
- Käfigtasche
- 98
- Längsmittelachse des Wälzlagerkäfigs
- 100
- Mittelebene des Wälzlagerkäfigs
- 102
- Wälzkörper
- α
- Innenwinkel
- β
- Außenwinkel
- ү
- Öffnungswinkel
- B
- Breite des Mittelabschnitts des Bügelstegs
- D_W
- Durchmesser des Wälzkörpers
- L_W
- Axiale Länge des Wälzkörpers
- L_E
- Einspannlänge
- h_1
- Materialstärke
- h_2
- Bügelhöhe
