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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
bzw. 5.
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Das Anwendungsgebiet der vorliegenden
Erfindung liegt insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von
Außenteilen
von Gleichlaufgelenken. Wie in 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.
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In 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.
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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.
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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.
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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.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 39 677 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des äußeren Elements
eines Universalgelenks mit Kreuznuten bekannt. Dabei wird die Umfangswand
des äußeren Elements
radial einwärts verformt,
wobei gleichzeitig an deren Innenmantelfläche die Kreuznuten mit Wülsten von
Stempelsegmenten eingeformt werden. Die radial einwärts gerichtete
Entformbewegung der Stempelsegmente erfolgt dadurch, dass die Stempelsegmente
mit dem äußeren Element
soweit axial verschoben werden, dass an den hinteren bzw. inneren
Enden der Stempelsegmente an deren Außenseiten angeordnete Schrägflächen axial
gegen entsprechende Schrägflächen an
einem die Stempelsegmente umgebenden ortsfesten Ring bewegt werden.
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Da die radial einwärts auf
die Stempelsegmente gerichtete Schubkraft nur an den hinteren Enden
der Stempelsegmente wirksam ist, ist dabei im Funktionsbetrieb damit
zu rechnen, dass die vorderen Enden der Stempelsegmente mit den
Wülsten
in ihrer ausgeschobenen Stellung verbleiben können, zum Beispiel dann, wenn
Klemmungen auftreten, wodurch der Funktionsablauf wesentlich gestört oder sogar
unterbrochen wird.
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In der
DE 44 33 991 A1 ist ein Spreizwerkzeug zur
Herstellung hinterschnittener Werkstücke beschrieben, wobei die
Außenkontur
der Umfangswand des Werkstücks
nicht verformt wird. Es findet lediglich ein Prägen der inneren Werkstückhinterschnitte
statt und zwar durch Spreizen der vorhandenen Stempelsegmente mit
einem zentralen Spreizdorn. Das Spreizen erfolgt bei einer Vorbewegung des
Spreizdorns in die Stempelsegmente, wobei an der Mantelfläche des
Spreizdorns und an den Innenseiten der Stempelsegmente angeordnete
Schrägflächen im
freien Endbereich des Spreizdorns und der Stempelsegmente und in
einem axialen Abstand davon axial aufeinandertreffen und die Spreizbewegung
hervorrufen. Dabei werden gegen die Außenseiten der Stempelsegmente
drückende
Federsysteme radial nach außen
verschoben und gegen integrierte Federn verschoben, die eine Einschubvorrichtung
bilden. Das Entformen der Stempelsegmente erfolgt durch eine Rückbewegung
des Spreizdorns aus dem Stempelsegmenten, wobei diese durch die Federsysteme
radial einwärts
verschoben und entformt werden. Bei diesem Stand der Technik ist
zu berücksichtigen,
dass die Federsysteme nachgiebig sind und ein Entformen der Stempelsegmente
zum Beispiel dann ausbleiben kann, wenn zum Beispiel ein Stempelsegment
aufgrund von Klemmwirkung im Hinterschnitt verbleibt.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 5 gelöst.
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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.
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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.
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Nachfolgend werden die Erfindung
und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von bevorzugten
Ausgestaltungen und einer Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, bei dem abschließend der umgeformte Gegenstand
nach oben ausgeworfen wird,
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2 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
zu 1, bei dem nach erfolgter
Umformung des hohlen Gegenstands dieser nach unten von dem Werkzeug
weg transportiert wird (fällt),
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3 zeigt
eine schematische Ansicht des Außenteils eines VL-Gelenks, und
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4 zeigt
schematisch die Einzugsbewegung der Außenwände des kelchförmigen Außenteils des
VL-Gelenks, wie sie in einem Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 „Cross-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.
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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.
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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 Dom 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 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.
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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.
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Nachfolgend wird die Funktion und
ein Arbeitsverfahren des Werkzeugs 10 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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..
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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.
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Bei der Vorrichtung gemäß 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.
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In 2 ist
ein alternatives Ausführungsbeispiel
dargestellt, das sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 lediglich dadurch unterscheidet, daß das Werkzeug
derart gestaltet ist, daß abschließend der
umgeformte hohle Gegenstand nach unten wegfallen kann.
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Wie in 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.
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Diese Ausführungsform gemäß 2 ist gegenüber der
von 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 2 zusätzlich notwendig
ist, ist demgegenüber
konstruktiv wesentlich weniger aufwendig.