DE19943805A1 - Verfahren zum Entformen eines Stempels aus einem hohlen Gegenstand und Werkzeug zum Bearbeiten von Rillen an der Innenmantelfläche eines solchen hohlen Gegenstands - Google Patents
Verfahren zum Entformen eines Stempels aus einem hohlen Gegenstand und Werkzeug zum Bearbeiten von Rillen an der Innenmantelfläche eines solchen hohlen GegenstandsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entformen eines Stempels (4) aus einem hohlen Gegenstand (11) mit mehreren, an seiner Innenmantelfläche (15) einander gegenüberliegend angeordneten Rillen (16, 17), deren Längsmittelachsen bezüglich der zugehörigen Längsmittelebene (E) kreuzweise verlaufen (Cross-Groove), wobei der Stempel (4) Teil eines Werkzeugs (10) mit einer Matrize (1) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) ist und mehrere bezüglich seiner Mittelachse (2) einander gegenüberliegend angeordnete Stempelsegmente (9a, 9b) jeweils mit einem außenseitigen Wulst (21a, 21b) aufweist, und wobei die Stempelsegmente (9a, 9b) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) in eine Arbeitsstellung gespreizt werden, in der die Wülste (21a, 21b) zu zugehörigen Rillen (16, 17) passen und nach dem Formen des hohlen Gegenstands (11) entformt werden. Um das Entformen zu vereinfachen, werden alle Stempelsegmente (9a, 9b) durch quer zur Mittelachse (2) gerichtete Kontraktionsbewegungen (9d) und eine relative Axialbewegung (9c) zwischen den Stempelsegmenten (9a, 9b) und dem hohlen Gegenstand (11) entformt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Werkzeug nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bzw. 5.
Das Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere auf dem Gebiet
der Herstellung von Außenteilen von Gleichlaufgelenken. Wie in Fig. 3 schematisch
dargestellt ist, weist das Außenteil eines solchen Gelenks eine im wesentlichen
zylindrische Innenfläche auf. Es sind mehrere Sätze vorzugsweise schraubenförmiger
Rillen angeordnet, wobei die Rillen in entgegengesetztem Drehsinn erstreckende
Schraubenlinien darstellen. Um die Herstellung zu vereinfachen, weisen die Rillen
normalerweise einen geradlinigen Verlauf auf und sind gegenüber der Drehachse des
entsprechenden Gelenkteils beispielsweise in einem Winkel von etwa 16° geneigt,
anstatt genau schraubenförmig zu verlaufen. Kugeln greifen in die Rillen ein und
werden von einem Käfig gehalten, wobei aufgrund der sich kreuzenden Konfiguration
der Rillen die Kugeln in der winkelhalbierenden Ebene des Gelenks gehalten werden,
wenn die Gelenkteile abgewinkelt werden, so daß dem Gelenk Gleichlaufeigenschaften
verliehen werden. Derartige Gleichlaufgelenke sind unter dem Fachbegriff VL-Gelenke
(Verschiebegelenk Löbro) bzw. im englischsprachigen Raum unter der Bezeichnung
Cross-Groove-Gelenke bekannt. Diese Gelenke arbeiten wie gesagt mit geradlinigen
oder schraubenförmigen Laufrillen, die unter einem Winkel von beispielsweise γ = 16°
schräg zu den Achsen des An- und Abtriebskörpers liegen.
In Fig. 4 ist schematisch angedeutet, wie derartige Teile in der Praxis gefertigt
werden. Ausgehend von einer leicht geöffneten Stellung des kelchartigen Außenteils
wird eine sogenannte Einzugsbewegung ausgeführt, bei der die Außenwände des
kelchförmigen Außenteils nach innen gedrückt werden, wie schematisch durch Pfeile
angedeutet ist.
Ein Verfahren und ein Werkzeug dieser Arten sind in der EP 0 270 538 B1
beschrieben. Dieses bekannte Verfahren erfolgt mit einem Werkzeug, das einen
Stempel mit einem ersten und einem zweiten Satz Stempelsegmente aufweist, die gegen
die Stempelachse hin frei klappbar gelagert sind, wobei der zweite Satz
Stempelsegmente sich am ersten Satz Stempelsegmente radial abstützt. Der erste Satz
Stempelsegmente ist durch einen Dorn spreizbar, mit dem mittelbar über den ersten
Satz Stempelsegmente auch der zweite Satz Stempelsegmente spreizbar ist. Nach dem
Einführen des Stempels in seiner Bearbeitungsstellung in einen sich in einer Matrize
befindlichen hohlen Gegenstand wird dieser mit dem Stempel durch die Matrize
gedrückt, wobei die Umfangswand des hohlen Gegenstandes mit darin in Cross-Groove-
Bauweise angeordneten Rillen eingezogen und gegen die entsprechend den Rillen
angeordneten und geformten Stempelsegmente gedrückt wird. Nach diesem Einziehen
des hohlen Gegenstandes wird zunächst der Dorn zurückgezogen, so daß der erste Satz
der Stempelsegmente sich nach innen bewegen und außer Eingriff mit den Rillen
gebracht werden kann. Anschließend kann dann der noch in den Rillen verbleibende
zweite Satz Stempelsegmente aus dem hohlen Gegenstand axial herausgezogen werden,
wobei der Stempel entsprechend der Steigung der Rillen zu drehen ist.
Dieses bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung sind aufwendig, und zwar
sowohl bezüglich der Ausbildung des Werkzeugs als auch bezüglich der
Verfahrensschritte zum Entformen. Beim Entformen der Stempelsegmente bedarf es
zwei nacheinander folgender Entformungsvorgänge, nämlich zum einen bedarf es der
Bewegung des ersten Satzes Stempelsegmente in eine Freigabestellung und dann bedarf
es der axialen Entformung des zweiten Satzes der Stempelsegmente, wobei dieser mit
dem Stempel entsprechend der Steigung der Rillen zu drehen ist. Das bekannte
Werkzeug ist deshalb so auszugestalten, daß der Stempel die bestimmte
Schraubenbewegung ausführen kann. Hierzu ist nicht nur ein besonderer Antrieb,
sondern auch eine besondere Schraubenführung erforderlich.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung besteht
darin, daß der erste Satz der Stempelsegmente durch mechanischen Kontakt mit den
Konturen des Werkzeugs im Bereich der Rillen in seine Freigabestellung verdrängt
werden. Ein solcher Verdrängungskontakt führt in einem schnellen Funktionsbetrieb,
was anzustreben ist, zu Schlägen gegen den ersten Satz Stempelsegmente, wenn der
Stempel beim Entformen gedreht wird und der erste Satz Stempelsegmente durch den
Verdrängungskontakt in die Freigabestellung verdrängt wird. Hierdurch ist eine
wesentliche Beanspruchung des ersten Satzes Stempelsegmente und daraus
resultierender Verschleiß sowohl am hohlen Gegenstand als auch am Stempel
vorgegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen
Art zu vereinfachen. Außerdem soll das Bewegen der Stempelsegmente in die
Freigabestellung verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden alle Stempelsegmente durch
Kontraktierungsbewegungen in ihre Freigabestellung entformt, so daß eine
Drehbewegung des Stempels entfallen kann und die Einschubbewegung der
Stempelsegmente ausreicht, um sie zu entformen. Durch eine weitere axiale
Relativbewegung zwischen dem hohlen Gegenstand und dem Stempel lassen sich diese
Teile in einfacher Weise voneinander axial entfernen, wobei der hohle Gegenstand vom
Stempel getrennt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich deshalb mit einem bedeutend einfacheren
Werkzeug durchführen, da es einer Schraubenbewegung für den Stempel einschließlich
einer zugehörigen Führung nicht bedarf.
Dabei kann das Werkzeug so ausgebildet sein, daß die Stempelsegmente beim
Entformen, zum Beispiel aufgrund einer axialen Bewegung der Stempelsegmente, aus
den Rillen verdrängt werden, oder es kann eine aktiv wirksame Einschubvorrichtung als
Teil des Werkzeugs vorgesehen sein, die die Stempelsegmente aktiv in ihre
Freigabestellung verschiebt, wodurch ein Verdrängungskontakt und ein daraus
resultierender Verschleiß zwischen den Stempelsegmenten und dem hohlen Gegenstand
vermieden wird.
Der Erfindung liegt im weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der im
Oberbegriff des Anspruchs 5 angegebenen Art so auszugestalten, daß die
Stempelsegmente oder die Stempelsegmente ohne Verdrängungskontakt mit dem hohlen
Gegenstand entformt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist wenigstens einigen der Stempelsegmente eine
Einschubvorrichtung zugeordnet, die Teil des Werkzeugs ist und die die zugehörigen
Stempelsegmente in deren Freigabestellung bewegt. Wenn bei dem erfindungsgemäßen
Werkzeug nur einige der Stempelsegmente, nämlich die Stempelsegmente einer
Steigungsrichtung, mit den zugehörigen Einschubvorrichtungen in die Freigabestellung
bewegt werden, können die übrigen Stempelsegmente der anderen Steigungsrichtung
durch ein axiales Herausschrauben entformt werden, wie es beim Stand der Technik der
Fall ist. Vorzugsweise ist allen Stempelsegmenten jeweils eine Einschubvorrichtung
zugeordnet, so daß es keines Herausdrehens bedarf. Bei der erfindungsgemäßen
Ausgestaltung findet daher kein Verdrängungskontakt zwischen den betreffenden
Stempelsegmenten und dem hohlen Gegenstand beim Entformen statt und deshalb
entfällt auch ein aus dem Verdrängungskontakt resultierender Verschleiß an den
Stempelsegmenten und am hohlen Gegenstand sowie aus dem Verdrängungskontakt
resultierende Störungen.
In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die sowohl das Verfahren als auch
das Werkzeug weiter vereinfachen und verbessern. So ist es zum Beispiel möglich, die
Einschubbewegung aus einer axialen Bewegung betreffender Stempelsegmente
abzuleiten, so daß es keines besonderen eigenständigen Antriebs für die
Stempelsegmente bedarf. Dabei ist es im weiteren vorteilhaft und vereinfachend, die
axiale Bewegung der Stempelsegmente durch eine am hohlen Gegenstand
hervorgerufene axiale Bewegung herbeizuführen. Hierdurch wird das Abstreifen des
hohlen Gegenstands vom Stempel vereinfacht und beschleunigt. Weitere Merkmale in
den Unteransprüchen führen zu einfachen, kleinen, funktionssicheren und kostengünstig
herstellbaren Bauweisen, die sich in einen Stempel sehr vorteilhaft integrieren lassen.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand
von bevorzugten Ausgestaltungen und einer Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
bei dem abschließend der umgeformte Gegenstand nach oben
ausgeworfen wird,
Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel zu Fig. 1, bei dem
nach erfolgter Umformung des hohlen Gegenstands dieser nach unten von
dem Werkzeug weg transportiert wird (fällt),
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Außenteils eines VL-
Gelenks, und
Fig. 4 zeigt schematisch die Einzugsbewegung der Außenwände des
kelchförmigen Außenteils des VL-Gelenks, wie sie in einem Werkzeug
gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
Fig. 1 zeigt die Hauptteile eines erfindungsgemäßen Werkzeugs im axialen Schnitt.
Die Hauptteile sind eine Matrize 1 in Form eines hohlzylindrischen Körpers, der beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer vertikalen Mittelachse 2 in einem
Matrizenhalter 3 gelagert ist, bei dem es sich um das Unterteil einer Presse handeln
kann. Über der Matrize 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichneter Stempel an
einem Stempelhalter 5 befestigt, der in einer nicht dargestellten Vertikalführung durch
einen nicht dargestellten Antrieb mit dem Stempel 4 vertikal verschiebbar ist, wie es der
Doppelpfeil 5a verdeutlicht, und bei dem es sich um das Oberteil einer Presse handeln
kann.
Außerdem sind oberhalb der Matrize 1 ein Stempelring 6 an der Unterseite des
Stempelhalters 5. zum Beispiel fest angeordnet und ein Abstreifer 7 unterhalb des
Stempelhalters 5 vertikal verschiebbar angeordnet, der weiter unten noch beschrieben
wird.
Der Stempel 4 besteht aus einem Dorn 8, an dessen Umfang verteilt mehrere, zum
Beispiel 6 Stück, Stempelsegmente 9a, 9b angeordnet und relativ zum Dorn 8 radial
und axial verschiebbar gelagert sind.
Ein so gebildetes Werkzeug 10 dient dazu, einen hohlen Gegenstand 11, beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel das Außenteil eines Gleichlaufgelenks, im Bereich
einer Umfangswand 12 zu formen, die ein einstückiges Teil eines topfförmigen Körpers
13 ist, von dessen Bodenwand sich nach außen ein Zapfen 14 koaxial erstreckt.
Der hohle Gegenstand 11 befindet sich in einer Vorfertigungsform, in der die
Umfangswand 12 nach innen konvergent vorgeformt ist, wie es die Zeichnung auf der
linken Seite der Mittelachse 2 zeigt, in der sich der hohle Gegenstand 11 und das
Werkzeug 10 in einem Zwischenstadium eines Herstellungsverfahrens befinden. Rechts
von der Mittelachse 2 befinden sich der hohle Gegenstand 11 und das Werkzeug 10 in
einem weiteren Verfahrensstadium, was noch beschrieben wird.
An der Innenmantelfläche 15 der Umfangswand 12 befinden sich mehrere einander
gegenüberliegende, vereinfacht dargestellte Rillen 16, 17, die sich vom freien Rand der
Umfangswand 12 bis zum Boden des topfförmigen Körpers 13 erstrecken oder einen
Abstand vom freien Rand aufweisen können, wobei sie bezüglich der jeweils
zugehörigen Längsmittelebene E schräg oder schraubenförmig verlaufen, wobei jeweils
Rillenpaare vorgesehen sind, die einander entgegengesetzt schräg oder schraubenförmig
verlaufen. Ein solcher Rillenverlauf ist bei einem Gleichlaufgelenk unter der
Bezeichnung "Gross-Groove" an sich bekannt und braucht deshalb nicht näher
beschrieben zu werden. Die Rillen 16, 17 sind in der Vorfertigungsform an der
Innenmantelfläche 15 bereits vorgeformt, wie es links gestrichelt vereinfacht angedeutet
ist.
Die Stempelsegmente 9a, 9b weisen jeweils an der Außenseite eines unteren
Endabschnitts 18, mit dem sie in die Ausnehmung 19 des topfförmigen Körpers 13
hinein bewegbar sind, jeweils einen vereinfacht dargestellten Wulst 21a, 21b auf,
dessen Querschnittsform und Erstreckungsrichtung einer zugehörigen Rille 16, 17
entspricht, so daß auch die Längsachsen der Wülste 21a, 21b einander kreuzen.
Die sich in der Längsrichtung des Dorns 8 erstreckende Länge a der leistenförmigen
Stempelsegmente 9a, 9b ist um ein mehrfaches größer bemessen als die Tiefe b der
Ausnehmung 19. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Länge a etwa viermal
so groß bemessen wie die Tiefe b. Wie bereits erwähnt, sind die Stempelsegmente 9a,
9b vorzugsweise jeweils gleichzeitig radial bzw. bezüglich der Mittelachse 2
achsparallel aus- und einschiebbar gelagert. Hierzu ist eine Radialführung 23
vorgesehen, die sich zum Beispiel in Form von Führungsnuten am Dorn 8 oder am
Stempelring 6 befinden kann, der ein axiales Durchgangsloch 24 für den Stempel 4
aufweist, dessen Querschnittsform und Größe der Querschnittsform und Größe des
Stempels 4 in der dargestellten, radial ausgeschobenen Stellung der Stempelsegmente
9a, 9b entspricht, wie es die Fig. 1 zeigt. Als radiale Ausschubvorrichtung 25 zum
radialen Verschieben der Stempelsegmente 9a, 9b ist jeweils ein Keiltrieb 26a, 26b mit
sich jeweils parallel zueinander erstreckenden Keil- oder Konusflächen 27, 28 an der
Mantelfläche des Dorns 8 und an der Innenseite der Stempelsegmente 9a, 9b
vorgesehen, und zwar in deren Endbereichen, so daß ein axialer Mittelabstand c
zwischen den jeweils einem Stempelsegment 9a, 9b zugehörigen Keiltrieb 26a, 26b
besteht, der ebenfalls ein mehrfaches der Tiefe b beträgt. Zueinander gehörige
Keilflächen 27, 28 sind jeweils radial versetzt zueinander angeordnet und in Richtung
auf den Stempelhalter 5 divergent, so daß die Stempelsegmente 9a, 9b jeweils bei einer
axialen Verschiebung relativ zum Dorn 8 zum hohlen Gegenstand 11 hin radial nach
innen und bei einer entgegengesetzten axialen Verschiebung radial nach außen parallel
verschoben werden. Bei einer Verschiebung des Dorns 8 sind die Bewegungen
umgekehrt. Der radiale Hub d der Stempelsegmente 9a, 9b ist größer bemessen, als die
Tiefe der Rillen 16, 17. Dabei sind die Keiltriebe 26a, 26b so aufeinander abgestimmt,
daß die Position der Wülste 21a, 21b in der ausgeschobenen Position der Position der
Rillen 16, 17 in der Fertigstellung der Umfangswand 12 entspricht und in der radial
eingeschobenen Position die Wülste 21a, 21b sich innerhalb des hohlzylindrischen
Freiraums der Ausnehmung 19 befinden. In der radial ausgeschobenen Stellung der
Stempelsegmente 9a, 9b schließen deren dem hohlen Gegenstand 11 zugewandten freien
Enden und das freie Ende des Dorns 8 in etwa miteinander ab. Beim radialen
Einschieben der Stempelsegmente 9a, 9b werden diese gleichzeitig axial in eine das
freie Ende 8a des Dorns 8 überragende Stellung verschoben (nicht dargestellt), was
noch beschrieben wird. Die Keil- oder Konusflächen 27, 28 des vorderen Keiltriebs 26a
befinden sich im freien Endbereich 8a des Dorns und im vorderen Endbereich 18, in
dem sich auch die Wülste 21a, 21b außen befinden.
Den Stempelsegmenten 9a, 9b ist jeweils eine im wesentlichen radial einwärts gerichtete
Einschubvorrichtung 31 zugeordnet, die sie aus ihrer radial ausgeschobenen
Arbeitsstellung nach innen in eine Freigabestellung verschiebt, wobei diese
Einschubvorrichtung 31 jeweils mit einer längs wirksamen Verstellvorrichtung
zusammenwirkt, mit der die Stempelsegmente 9a, 9b aus ihrer bezüglich des Dorns 8
hinteren Arbeitsstellung in die vordere Freigabestellung zum freien Endabschnitt 8a des
Dorns 8 hin längs verschiebbar sind. Die Einschubvorrichtung 31 wird ebenfalls durch
einen Keiltrieb 33 mit einer äußeren Keil- oder Konusfläche 34 an der Außenseite des
zugehörigen Stempelsegments 9a, 9b und einer inneren Keil- oder Konusfläche 35 am
Stempelring 6 gebildet, wobei letzere im Durchgangsloch 24 angeordnet sein kann. Der
bereits erwähnte und mit 7 bezeichnete Abstreifer ist unabhängig vom Stempelhalter 5
vertikal verschiebbar, was durch den Doppelpfeil 37 verdeutlicht ist. Er kann durch
einen Ring oder eine Platte mit einem Durchgangsloch 39 gebildet sein, durch das sich
der Stempel 4 mit Bewegungsspiel erstreckt. Zum vertikalen Verschieben des
Abstreifers 7 kann eine Stange 41 vorgesehen sein, die beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel in einem vertikalen Führungsloch 42 im Stempelhalter 5 und im
Stempelring 6 verschiebbar gelagert ist und durch einen nicht dargestellten Antrieb auf
und ab verschiebbar ist.
Nachfolgend wird die Funktion und ein Arbeitsverfahren des Werkzeugs 10
beschrieben.
In einer nicht dargestellten Ausgangsstellung befinden sich der Stempel 4, der
Abstreifer 7 und der Stempelhalter 5 mit dem Stempelring 6 in einem so großen
Abstand oberhalb der Matrize 1, daß ein hohler Gegenstand 11 in ein entsprechend der
Vorfertigungsform des hohlen Gegenstands 11 entsprechenden Aufnahmeloch 43
einsetzbar ist. Das Aufnahmeloch 43 wird durch eine Bohrung 44 und eine
kegelförmige Bohrungserweiterung 45 im oberen Randbereich der Matrize 1 gebildet,
deren Kegelwinkel W dem Kegelwinkel des hohlen Gegenstands 11 in seiner
Vorfertigungsform entspricht und die Querschnittsgröße der Bohrung 44 der
Querschnittsgröße der Fertigform des hohlen Gegenstands 11 entspricht, so daß letzterer
in das Aufnahmeloch 43 so einsetzbar ist, daß die divergente Umfangswand 12 sich in
der Locherweiterung 45 befindet. Das Einsetzen des gegebenenfalls erwärmten hohlen
Gegenstands 11 erfolgt in einer bestimmten Position der Rillen 16, 17 bezüglich der
Umfangsrichtung, die der Position der Wülste 21a, 21b entspricht.
Danach wird der Stempel 4 mit seinen jeweils in der Arbeitsstellung befindlichen
Stempelsegmenten 9a, 9b in die Ausnehmung 19 hineinbewegt, wobei die vorderen
Enden der Stempelsegmente 9a, 9b und gegebenenfalls auch das vordere Ende des
Dorns 8 gegen die Bodenwand des topfförmigen Körpers 13 stoßen und der Stempel 4
in einem Zuge in die in der Figur rechts dargestellte Hubstellung vorgeschoben werden
kann, wobei die Umfangswand 12 mit ihren Rillen 16, 17 gegen die Wülste 21a, 21b
eingezogen wird und dabei die Rillen 16, 17 nachgeformt bzw. kalibriert oder
gegebenenfalls auch vollständig geformt werden können, wobei der Formvorgang des
hohlen Gegenstands 11 beendet ist. In dieser Arbeitsstellung ist zwischen der
Umfangswand 12 und den Formsegmenten 9a, 9b eine axial wirksame
Formschlußverbindung 46 vorhanden, die durch den Eingriff der Wülste 21a, 21b in
die Rillen 16, 17 bedingt ist.
Nach dem Erreichen des unteren Totpunkts werden der hohle Gegenstand 11 und der
Stempel 4 zusammen aus der Matrize 1 herausbewegt, wozu ein von unten gegen den
hohlen Gegenstand 11 wirksamer, nicht dargestellter Ausschubstempel dienen kann.
Daraufhin wird der Abstreifer 7 als Teil der Verstellvorrichtung zum axialen Bewegen
der Stempelsegmente 9a, 9b relativ zum Dorn 8 gegen den hohlen Gegenstand 11
vorgeschoben. An dieser Vorbewegung nehmen die Stempelsegmente 9a, 9b teil, da
ihre Wülste 21a, 21b sich in den Rillen 16, 17 befinden und somit die
Formschlußverbindung 46 zwischen den Stempelsegmenten 9a, 9b und dem hohlen
Gegenstand 11 besteht. Bei dieser Vorbewegung erweisen sich die Keiltriebe 33 als
Getriebe, die die axiale Vorbewegung der Stempelsegmente 9a, 9b in eine radial
einwärts gerichtete Einschubbewegung 9d umwandeln, wodurch die Stempelsegmente
9a, 9b gleichzeitig nach innen verschoben werden, und zwar dadurch, daß die vorher
nahe beieinander angeordneten Keil- und Konusflächen 34, 35 aufeinandertreffen und
die Keiltriebwirkung auslösen. Wenn die Stempelsegmente 9a, 9b sich in ihrer nach
innen verschobenen Freigabestellung befinden ist die Mitnahmeverbindung bzw.
Formschlußverbindung 46 mit dem hohlen Gegenstand 11 aufgehoben, so daß dieser
auch von den Stempelsegmenten 9a, 9b abgestreift wird oder abfallen kann.
Während der Längsverschiebung der Stempelsegmente 9a, 9b aufgrund der Mitnahme
mit dem hohlen Gegenstand 11 wird eine Rückzugvorrichtung 47 für die
Stempelsegmente 9a, 9b mit einer oder mehreren auf dem Umfang verteilt angeordneten
Federn 48, zum Beispiel Druckfedern, vorgespannt. Hierzu kann die
Rückzugvorrichtung 47 ein oder mehrere Anschlagteile 49 oder einen Anschlagring
aufweisen, der einen radialen Ansatz 51 am hinteren Ende der Stempelsegmente 9a, 9b
hintergreift. Sobald die formschlüssige Mitnahme zwischen den Stempelsegmenten 9a,
9b und dem hohlen Gegenstand 11 aufgrund der radialen Verschiebung der
Stempelsegmente 9a, 9b radial nach innen beendet ist, werden die Stempelsegmente 9a,
9b durch die Rückzugvorrichtung 47 in ihre Ausgangsstellung zurückgeschoben, wobei
sie gleichzeitig durch die Keiltriebe 26a, 26b parallel nach außen in ihre Arbeitsstellung
verlagert werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Feder 48 in einem
oberseitig offenem Sackloch 52 im Stempelhalter 5 oder im Stempelring 6 angeordnet
und zwischen deren Grund und dem Anschlagteil 49 eingespannt.
Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Werkzeugs 10 ist somit die zwangsläufig
wirksame Einschubvorrichtung 31, die die Stempelsegmente 9a, 9b bei deren axialen
Vorbewegung radial nach innen in ihre Freigabestellung verschiebt, in der die
Formschlußverbindung 46 gelöst ist und somit der hohle Gegenstand 11 frei wird und
weiter abgestreift werden kann bzw. beim vorliegenden Ausführungsbeispiel abfallen
kann. Hierdurch ist eine einfache und störungsfreie Funktion bei einer einfachen
Ausgestaltung des Werkzeugs 10 gewährleistet. Wie die vorliegende Konstruktion
deutlich macht, lassen sich die Einschubvorrichtung 31 und auch die
Verstellvorrichtung in einfacher und kostengünstig wirksamer Bauweise verwirklichen,
die sich auch in einfacher Weise in das Werkzeug 10 integrieren lassen und von sicherer
Funktion sind.
Die Einschubvorrichtung 31 ist in axialer Richtung zwischen den zugehörigen
Keiltrieben 26a, 26b angeordnet, wobei die Keil- oder Kegelwinkel der Konus- oder
Keilflächen 34, 35 einerseits und 27, 28 andererseits im wesentlichen gleich sind und in
der Arbeitsstellung gemäß der Zeichnung die Konus- bzw. Keilflächen 34, 35 des
Keiltriebs 33 nur einen geringen Abstand voneinander aufweisen. Hierdurch ist
ebenfalls im wesentlichen eine Parallelverschiebung bzw. radiale Verschiebung nach
innen der Stempelsegmente 9a, 9b gewährleistet.
Im Rahmen der Erfindung kann die Verstellvorrichtung 32 auch dadurch gebildet sein,
daß eine entsprechend axial wirksame Vorschubvorrichtung direkt an den
Stempelsegmenten 9a, 9b angreift.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel werden alle Stempelsegmente 9a, 9b
vorzugsweise gleichzeitig in die vorbeschriebene Freigabestellung bewegt, so daß eine
axiale Rückzugsbewegung der Stempelsegmente 9a, 9b und eine gegebenenfalls
erforderliche weitere axiale Bewegung des Dorns 8 ausreichen, um die Entformung des
Stempels 4 aus dem hohlen Gegenstand 11 zu bewirken.
Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Einschubvorrichtung 31
jeweils nur für das oder die Formsegmente 9a bzw. 9b des einen Schrägverlaufs bzw.
Schraubenverlaufs der zugehörigen Wülste 21a bzw. 21b vorzusehen, so daß nur die
eine Art Stempelsegmente 9a bzw. 9b in die Freigabestellung verschoben wird,
während die andere Art in der Arbeits- bzw. Eingriffsstellung verbleibt. Bei einer
solchen Ausgestaltung bedarf es beim axialen Herausziehen des oder der im Eingriff
befindlichen Stempelsegmente einer dem Schräg- bzw. Schraubenverlauf des
zugehörigen Wulstes entsprechenden Schraubbewegung, wie es beim eingangs
beschriebenen Stand der Technik der Fall ist. Auch bei einer solchen Ausgestaltung
führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer sicheren Funktion, da das
wenigstens eine Stempelsegment vor der Entformung zwangsläufig in seine
Freigabestellung bewegt wird und somit eine störungsfreie Funktion gewährleistet ist.
Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird der umgeformte hohle Gegenstand nach dem
Entformen und dem Zurückziehen des Stempels durch eine Auswurfvorrichtung nach
oben ausgeworfen und dann beispielsweise von einem geeigneten Manipulator von dem
Werkzeug weggenommen.
In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt, das sich von dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 lediglich dadurch unterscheidet, daß das Werkzeug
derart gestaltet ist, daß abschließend der umgeformte hohle Gegenstand nach unten
wegfallen kann.
Wie in Fig. 2 ersichtlich ist der Hub des Stempels 8 dazu so bemessen, daß er nach
der Einzugsbewegung in der Werkzeugmatrize 1 den derart umgeformten hohlen
Gegenstand 11 nach unten aus der Matrize 1 herausschieben kann. Somit erfolgt ein
Verfahrensablauf von der Stellung A, in die Wände noch nicht eingezogen sind, zu
einer Stellung B, in der Umformbewegung abgeschlossen ist, hin zu einer Stellung C,
in der der Stempel 8 den umgeformten Gegenstand 11 bereits nach unten aus der
Matrize 1 herausgeschoben hat. Zum Entformen des Stempels aus dem hohlen
Gegenstand 11 gegen die Reibungskräfte, die an den Kontaktflächen zwischen den
Stempelsegmenten und der Innenseite der Wand des hohlen Gegenstands 11 auftreten,
wird nunmehr ein Schieber 100, 101 nach innen bis über die Oberseite der Außenwand
des hohlen Gegenstands 11 hereingefahren. In diesem eingefahrenen Zustand der
Schiebervorrichtung 100, 101 kann nunmehr der Stempel 8 nach oben herausgezogen
werden und die entsprechenden Einklappbewegungen für die Stempelsegmente
angesteuert werden. Der hohle Gegenstand 11, der abgesehen von dem
Reib/Formschluß mit den Stempelsegmenten im übrigen sozusagen in der Luft hängt,
wird nunmehr von der Schiebervorrichtung 100, 101 zurückgehalten. Sobald sich daher
der Stempel 8 nach oben aus dem hohlen Gegenstand 11 gelöst hat, fällt der hohle
Gegenstand 11 nach unten weg und kann beispielsweise durch ein Förderband zur
weiteren Verarbeitung abtransportiert werden.
Diese Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist gegenüber der von Fig. 1 dahingehend
vorteilhaft, daß der Auswerfer zum abschließenden Auswerfen des umgeformten
Gegenstands 11 nach oben entfallen kann. Die Schiebervorrichtung 100, 101 mit
Abstreifwirkung, die beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 zusätzlich notwendig ist, ist
demgegenüber konstruktiv wesentlich weniger aufwendig.
Claims (14)
1. Verfahren zum Entformen eines Stempels (4) aus einem hohlen Gegenstand (11) mit
mehreren, an seiner Innenmantelfläche (15) einander gegenüberliegend angeordneten
Rillen (16, 17), deren Längsmittelachsen bezüglich der zugehörigen
Längsmittelebene (E) schräg verlaufen (Cross-Groove),
wobei der Stempel (4) Teil eines Werkzeugs (10) mit einer Matrize (1) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) ist und mehrere bezüglich seiner Mittelachse (2) einander gegenüberliegend angeordnete Stempelsegmente (9a, 9b) jeweils mit einem außenseitigen Wulst (21a, 21b) aufweist,
wobei die Stempelsegmente (9a, 9b) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) in eine Arbeitsstellung gespreizt werden, in der die Wülste (21a, 21b) zu zugehörigen Rillen (16, 17) passen
und nach dem Formen des hohlen Gegenstands (11) entformt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Stempelsegmente (9a, 9b) durch quer zur Mittelachse (2) gerichtete aktive Kontraktionsbewegungen (9d) und eine relative Axialbewegung (9c) zwischen den Stempelsegmenten (9a, 9b) und dem hohlen Gegenstand (11) entformt werden.
wobei der Stempel (4) Teil eines Werkzeugs (10) mit einer Matrize (1) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) ist und mehrere bezüglich seiner Mittelachse (2) einander gegenüberliegend angeordnete Stempelsegmente (9a, 9b) jeweils mit einem außenseitigen Wulst (21a, 21b) aufweist,
wobei die Stempelsegmente (9a, 9b) zum Formen des hohlen Gegenstands (11) in eine Arbeitsstellung gespreizt werden, in der die Wülste (21a, 21b) zu zugehörigen Rillen (16, 17) passen
und nach dem Formen des hohlen Gegenstands (11) entformt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß alle Stempelsegmente (9a, 9b) durch quer zur Mittelachse (2) gerichtete aktive Kontraktionsbewegungen (9d) und eine relative Axialbewegung (9c) zwischen den Stempelsegmenten (9a, 9b) und dem hohlen Gegenstand (11) entformt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stempelsegmente (9a, 9b) axial bewegt werden und die
Kontraktionsbewegungen (9d) durch ein die Axialbewegung (9c) in eine quer
gerichtete Bewegung umwandelndes Getriebe erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hohle Gegenstand (11) nach seinem Formvorgang mit dem Stempel (4) aus
der Matrize (1) herausbewegt wird und danach die Axialbewegung (9c) der
Stempelsegmente (9a, 9b) ausgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialbewegung (9c) durch ein Abstreifen des hohlen Gegenstands (11) vom
Stempel (4) erzeugt wird.
5. Werkzeug zum Bearbeiten von Rillen (16, 17) an der Innenmantelfläche (15) eines
hohlen Gegenstandes (11), mit
einer Matrize (1) mit einem Matrizenloch (44), in das der hohle Gegenstand (11) einsetzbar ist,
einem Stempel (4), der bezüglich der Matrize (1) axial hin und her verschiebbar gelagert ist,
und der einen bezüglich des Stempels (4) axial angeordneten Dorn (8) und mehrere an dessen Umfang verteilt angeordnete Stempelsegmente (9a, 9b) aufweist, die an ihren Außenseiten zu den Rillen (16, 17) passende Wülste (21a, 21b) aufweisen,
die relativ zum Dorn (8) axial und quer zwischen einer mit den Rillen (16, 17) übereinstimmenden Arbeitsstellung und einer außerhalb der Rillen (16, 17) angeordneten Freigabestellung bewegbar gelagert und durch eine axiale Bewegung des Dorns (8) in die Arbeitsstellung spreizbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einigen der Stempelsegmente (9a, 9b) jeweils eine Einschubvorrichtung (31) zugeordnet ist, mit der das zugehörige Stempelsegment aktiv (9a, 9b) in seine Freigabestellung bewegbar ist.
einer Matrize (1) mit einem Matrizenloch (44), in das der hohle Gegenstand (11) einsetzbar ist,
einem Stempel (4), der bezüglich der Matrize (1) axial hin und her verschiebbar gelagert ist,
und der einen bezüglich des Stempels (4) axial angeordneten Dorn (8) und mehrere an dessen Umfang verteilt angeordnete Stempelsegmente (9a, 9b) aufweist, die an ihren Außenseiten zu den Rillen (16, 17) passende Wülste (21a, 21b) aufweisen,
die relativ zum Dorn (8) axial und quer zwischen einer mit den Rillen (16, 17) übereinstimmenden Arbeitsstellung und einer außerhalb der Rillen (16, 17) angeordneten Freigabestellung bewegbar gelagert und durch eine axiale Bewegung des Dorns (8) in die Arbeitsstellung spreizbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einigen der Stempelsegmente (9a, 9b) jeweils eine Einschubvorrichtung (31) zugeordnet ist, mit der das zugehörige Stempelsegment aktiv (9a, 9b) in seine Freigabestellung bewegbar ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß allen Stempelsegmenten (9a, 9b) jeweils eine Einschubvorrichtung (31)
zugeordnet ist.
7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschubvorrichtungen (31) durch eine axiale Bewegung des zugehörigen
Stempelsegments (9a, 9b) und ein Getriebe aktiviert werden, daß die axiale
Bewegung in eine Einschubbewegung umwandelt.
8. Werkzeug nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Getriebe jeweils durch ein Keilgetriebe (33) gebildet sind.
9. Werkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Keilgetriebe (33) jeweils durch eine Keil- oder Konusfläche und eine damit
korrespondierende, vorzugsweise ebenfalls durch eine Keil- oder Konusfläche
gebildetes Kontaktteil an der Außenseite des zugehörigen Stempelsegments (9a, 9b)
und an einem Bauteil des Werkzeugs (10) gebildet sind.
10. Werkzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil durch einen Ring (6) oder eine Platte mit einem Loch (24) gebildet
ist, in dem der Stempel (4) mit Bewegungsspiel aufgenommen ist.
11. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß es einen Abstreifer (7) zum Abstreifen des hohlen Gegenstands (11) vom
Stempel (4) aufweist.
12. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Stempelsegmenten (9a, 9b) eine Rückzugvorrichtung (47) zugeordnet ist, die
eine oder mehrere Federn (48) aufweist, die beim axialen Vorbewegen der
Stempelsegmente (9a, 9b) gespannt werden und die Stempelsegmente (9a, 9b) in ihre
axiale Ausgangsstellung vorspannen.
13. Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Stempelsegmenten (9a, 9b) jeweils eine Ausschubvorrichtung zugeordnet ist,
die vorzugsweise durch zwei Keiltriebe (26a, 26b) gebildet ist, die in einem axialen
Abstand (c) voneinander angeordnet sind.
14. Werkzeug nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschubvorrichtung (31) axial zwischen zwei zugehörigen Keiltrieben (26a,
26b) der Ausschubvorrichtung angeordnet ist.
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- 2000-08-07 DE DE50008437T patent/DE50008437D1/de not_active Expired - Lifetime
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