DE19959677B4

DE19959677B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken

Info

Publication number: DE19959677B4
Application number: DE1999159677
Authority: DE
Inventors: Michael HÄHNEL; Horst Wisniewski
Original assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2019-12-11
Also published as: DE19959677A1

Abstract

Verfahren zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken (2, 52), bei dem die Werkstücke (2, 52) an der gesamten Ringaußenseite (4) elastisch mit Hilfe eines elastischen Mittels (24, 24a – 24k), das eine Shore-A-Härte von ≥ 70 besitzt, abgestützt werden und von der Ringinnenseite (12) her eine Brechkraft (16, 22) aufgebracht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken, wie zum Beispiel Lagern, Pleueln, ringförmigen Gehäusen, beispielsweise für Drossel- und Absperrplatten, oder dergleichen. Die ringförmigen Werkstücke können dabei mit oder ohne unstetigen Stellen, wie beispielsweise Flanschen, Vorsprüngen, Einbuchtungen oder dergleichen ausgestattet sein.

Die zum Bruchtrennen vorgesehenen ringförmigen Werkstücke sind üblicherweise mit einer oder mehreren Bruchtrennkerben versehen, die eine vorgegebene Bruchtrennebene definieren. Diese Bruchtrennkerben werden zumeist durch Stoßen, Räumen, Laserbearbeitung oder andere geeignete Verfahren erzeugt. Für ein zufriedenstellendes und reproduzierbares Bruchergebnis sind beim Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken eine Vielzahl von Parametern und Einflüssen maßgeblich. Während ein Teil dieser Parameter und Einflüsse im Material der Werkstücke und insbesondere in deren Gefüge sowie deren Form begründet ist, ist ein anderer Teil auf den Aufbau der Brechvorrichtung und insbesondere deren Arbeitsweise und Verfahrensablauf beim Bruchtrennvorgang zurückzuführen.

So ist es beispielsweise bekannt, dass beim Brechvorgang eines ringförmigen Werkstücks, das in zwei Ringhälften aufgetrennt werden soll, die Ringhälften nie exakt gleichzeitig brechen. Ein sogenannter "Biegebruch" muss daher unbedingt vermieden werden, weil sonst nach dem vollständigen Bruch die beiden Teile des getrennten Werkstückes in der Bruchfläche nicht mehr fugenlos aufeinander passen, so dass Klafferscheinungen auftreten. Ein Biegebruch wird immer dann beobachtet, wenn sich ein ringförmiges Werkstück beim Brechvorgang unmittelbar nach dem Bruch auf einer Seite (erster Bruch) aufbiegen kann, bevor die andere Seite bricht (zweiter Bruch). Diese Problematik ist beispielsweise in der US-PS 1 630 759 beschrieben und dort als "hinging action" bezeichnet.

Derartige Biegebruchprobleme können gemäß der Lehre des Standes der Technik vermieden oder zumindest reduziert werden, wenn die ringförmigen Werkstücke auf der Ringaußenseite möglichst vollflächig abgestützt werden und ein Verdrehen in Umfangsrichtung unterbunden wird. Dies ist bei Werkstücken mit einer unbearbeiteten Kontur auf der Ringaußenseite allerdings nicht oder nur unvollständig möglich, so dass bei solchen Werkstücken eine Abstützung über zustellbare starre Anschläge vorgenommen wird. Solche Anschlaglösungen führen insbesondere bei ringförmigen Werkstücken mit geringer Wandstärke zu einem stark unterschiedlichen Brechverhalten und als Folge dessen zu sehr verschiedenen, qualitativ nicht optimalen Bruchergebnissen mit einer schlechten Reproduzierbarkeit.

Aus der DE 92 10 167 U1 ist ein Verfahren bekannt zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken mit auf der Ringaußenseite angeordneten unstetigen Stellen in Form von Flanschen oder Vorsprüngen, wobei das Werkstück von seiner Außenseite her an den unstetigen Stellen abgestützt wird und von der durch eine Bohrung gebildeten Ringinnenseite her eine Brechkraft aufgebracht wird. Die Abstützung an den unstetigen Stellen, nämlich Pleuelschultern oder Flanschen des Werkstückes, erfolgt mit Hilfe von zwei Anschlagelementen aus Metall, die durch Federn elastisch auf die unstetigen Stellen gedrückt werden. Mit anderen Worten sind die Anschlagelemente selbst starre Bauteile, lediglich ihre Lagerung ist elastisch.

Ferner offenbart die DE 92 10 167 U1 eine Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken mit auf der Ringaußenseite angeordneten unstetigen Stellen in Form von Flanschen oder Vorsprüngen, wobei die Vorrichtung mit einem Brechelement auf der Ringinnenseite und einer an der Außenseite des Werkstückes befindlichen Abstützung für die unstetigen Stellen des Werkstückes versehen ist. Die Abstützung wird von zwei metallenen Anschlagelementen gebildet, die durch Federn elastisch auf die unstetigen Stellen gedrückt werden. Die Anschlagelemente welche das Werkstück direkt kontaktieren und dessen Abstützung sicherstellen, sind also starre Bauteile, lediglich ihre Lagerung ist elastisch.

Die US 5 503 317 A offenbart ein Verfahren zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken mit auf der Ringaußenseite angeordneten unstetigen Stellen in Form von Flanschen, Vorsprüngen, Schultern oder dergleichen, wobei das Werkstück von seiner Außenseite her an den unstetigen Stellen abgestützt wird, und von der durch eine Bohrung gebildeten Ringinnenseite her eine Brechkraft aufgebracht wird. Die Abstützung an den unstetigen Stellen, nämlich Pleuelschultern oder Verbindungsflanschen des Werkstückes, erfolgt mit Hilfe von zwei starren, metallenen oberen Anschlagelementen und zwei ersten starren, metallenen, seitlichen Anschlagelementen sowie zwei zweiten metallenen, seitlichen Anschlagelementen, die selbst zwar ebenfalls starr sind, aber durch Federn oder andere elastische Mittel auf die seitlichen unstetigen Stellen des Werkstücks gedrückt werden.

Ferner offenbart die US 5 503 317 A eine Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken mit auf der Ringaußenseite angeordneten unstetigen Stellen in Form von Flanschen, Vorsprüngen, Schultern oder dergleichen, wobei das Werkstück von seiner Außenseite her an den unstetigen Stellen abgestützt wird und von der durch eine Bohrung gebildete Ringinnenseite her eine Brechkraft aufgebracht wird. Die Abstützung an den unstetigen Stellen, nämlich Pleuelschultern oder Verbindungsflanschen des Werkstückes, folgt mit Hilfe von zwei starren, metallenen oberen Anschlagelementen, zwei ersten metallenen, seitlichen, starren Anschlagelementen sowie zwei zweiten seitlichen, metallenen Anschlagelementen, die selbst zwar ebenfalls starr sind, aber durch Federn oder andere elastische Mittel auf die seitlichen unstetigen Stellen des Werkstücks gedrückt werden. Die zweiten seitlichen Anschlagelemente selbst sind also nicht elastisch, sondern lediglich ihre Lagerung ist durch die Federn elastisch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die insbesondere bei ringförmigen Werkstücken mit geringer Wandstärke zu einem besseren, reproduzierbaren Bruchergebnis führt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es auf relativ einfache und effektive Art und Weise, bei einem Bruchtrennvorgang einen unerwünschten und technisch nachteiligen Biegebruch wirkungsvoll zu vermeiden. Hierbei verhindert die durch das Abstützen auf der gesamten Ringaußenseite mittels eines elastischen Mediums erzeugte Reibung zwischen dem elastischen Mittel und dem Ring und denjenigen zum Bruchtrennen erforderlichen Vorrichtungskomponenten, welche die Brechkraft auf das Werkstück übertragen, dass sich die Bruchkraft während des Brechens in voller Höhe durch den gesamte Ring fortpflanzt, was zu einem unkontrollierten Bruch an nicht dafür vorgesehenen Stellen führen könnte. Diese positive Wirkung ist insbesondere beim Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken mit geringer Wandstärke sehr ausgeprägt. Auch bei Werkstücken, die unbearbeitete Außenkonturen aufweisen, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu hervorragenden Resultaten, wobei die bisher für diesen Werkstücktyp zum Einspannen und Abstützen zwingend erforderlichen zustellbaren, an der Werkstückaußenkontur angreifenden Anschläge entfallen können. Dies erleichtert nicht nur die Einrichtungs- und Einstellarbeiten, sondern erhöht für eine vorgegebene Werkstückcharge auch die Verarbeitungsgeschwindigkeit. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bruchgetrennten Werkstücke besitzen im wesentlichen fugenlose, ausgezeichnet aufeinander passende Bruchflächen mit einer außergewöhnlichen Parallelität. Klafferscheinungen treten nicht auf. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren somit ein qualitativ hochwertiges Bruchergebnis mit einer sehr guten Reproduzierbarkeit bei gesteigerter Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Wesentliches Merkmal ist dabei, dass die Werkstücke auf der gesamten Ringaußenseite abgestützt werden. Mit dem Begriff „auf der gesamten Ringaußenfläche" ist der überwiegende Teil der Ringaußenseite gemeint. Unstetigkeiten oder bestimmte Bereiche, wie Flansche oder dergleichen, auf der Ringaußenseite können dabei von der Abstützung durch das elastische Mittel ausgenommen sein.

Eine vorteilhafte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Unteranspruchs 2.

Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3.

Die Shore-A-Härte kann hierbei über die gesamte elastische Abstützung hinweg gleiche oder aber lokal unterschiedliche Werte aufweisen. Als Werkstoff für die elastische Abstützung kann beispielsweise Gummi oder ein anderes geeignetes Elastomer sowie entsprechende Werkstoffkombinationen dienen. Grundsätzlich sind auch elastische Federelemente aus anderen Kunststoffen oder sogar Metallen denkbar. Bis auf den Bereich, in dem sich die beabsichtigte Bruchtrennebene des Werkstücks befindet, liegt die elastische Abstützung vorzugsweise an im wesentlichen der gesamten Ringaußenseite an.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet im wesentlichen die gleichen Vorteile wie das oben genannte erfindungsgemäße Verfahren.

Weitere vorteilhafte bevorzugte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 4 bis 30.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

1 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von 1;

3 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;

4 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von 3;

5 eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;

6 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von 5; und

7 eine zur Darstellungsweise der 6 analoge schematische Detailansicht eines Abstützbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich ist.
In der 1 ist eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken 2 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. 2 zeigt eine schematische Draufsicht entlang der Linie II-II in 1 Für das vorliegende Beispiel wird ein ringförmiges Werkstück 2 verwendet, welches relativ dünnwandig ausgestaltet ist und eine unbearbeitete rohe Ringaußenseite 4 bzw. entsprechende Außenflächen bzw. -kanten aufweist. Das Werkstück 2 besitzt an seiner Ringaußenseite 4 ferner mehrere unstetige Stellen in Form von zwei einander diametral gegenüberliegenden Flanschen 6, 6 sowie zwei in Bezug zu den Flanschen 6, 6 um ca. 90° versetzt angeordnete Vorsprünge 8, 10, von denen der eine (8) T-förmig ausgebildet ist. An der Ringinnenseite 12 ist das Werkstück 2 im Bereich der beiden Flansche 6, 6 jeweils mit einer aufgrund des Zeichnungsmaßstabs nicht erkennbaren Bruchtrennkerbe versehen, die für den späteren Bruchtrennvorgang eine vorgegebene Bruchtrennebene E definiert, die etwa mittig durch die beiden Flansche 6, 6 verläuft. Die Kerben sind durch Stoßen, Räumen, Laserbearbeitung oder andere geeignete Verfahren erzeugt. Durch den Bruchtrennvorgang wird das Werkstück 2 an der Bruchtrennebene E in zwei genau zusammenpassende Teile in der Gestalt von Ringhälften getrennt. In der nachfolgenden Beschreibung wird auch im Zusammenhang mit dem noch nicht bruchgetrennten Werkstück 2 von Ringhälften die Rede sein, um die Lage bestimmter Werkstückbereiche sowie die Anordnung und Zuordnung bestimmter Vorrichtungskomponenten zu veranschaulichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen Grundkörper 14, an dem weitere, in den 1 und 2 erkennbare Vorrichtungskomponenten angeordnet sind. Zu diesen Vorrichtungskomponenten zählt ein Brechdorn 16, der im vorliegenden Fall zwei halbkreisförmige Hälften 16a, 16b umfasst. Die eine Hälfte 16a ist eine feste Brechdornhälfte, die auf dem Grundkörper 14 angeordnet ist, der ein festes Vorrichtungsteil bildet. Die andere Hälfte 16b ist eine bewegliche Brechdornhälfte, die auf einem ein bewegliches Vorrichtungsteil bildenden Schlitten 18 angebracht ist, der senkrecht zur beabsichtigten Bruchtrennebene E des Werkstücks 2 auf dem Grundkörper 14 verfahrbar angeordnet ist. Die Brechdornhälften 16a, 16b tragen im vorliegenden Beispiel jeweils eine auswechselbare Dornhalbschale 16c, 16d, so dass der Brechdorn 16 durch Austauschen dieser Dornhalbschalen 16c, 16d gegen andere verschiedene Werkstücke mit unterschiedlichen Ringinnendurchmessern zu bearbeiten sind. Sowohl die Brechdornhälften 16a, 16b als auch die Dornhalbschalen 16c, 16d weisen eine im wesentlichen starre Außenfläche 20 auf. Ebenso ist es allerdings denkbar, für bestimmte Anwendungen einen Brechdorn bzw. Brechdornhälften und/oder Dornhalbschalen 16c, 16d einzusetzen, die eine elastische Außenfläche besitzen.
Auch die Brechdornhälften 16a, 16b sind in diesem Beispiel auswechselbar ausgestaltet. Zwischen den Brechdornhälften 16a, 16b befindet sich ein Spreizkeil 22, der dazu dient, die Brechdornhälften 16a, 16b einschließlich ihrer Dornhalbschalen 16c, 16d auseinander zu treiben und so eine Brechkraft auf das Werkstück 2 aufzubringen. Der Spreizkeil 22 wird vorzugsweise hydraulisch oder auf eine andere geeignete Weise betätigt. Das Werkstück 2 ist auf den Brechdorn 16 und seine Dornhalbschalen 16c, 16d aufsteckbar, so dass die Ringinnenseite 12 im wesentlichen vollflächig (oder je nach Ausgestaltung der Dornhalbschalenquerschnitte auch nur an bestimmten Teilbereichen oder linien- oder punktförmigen Abschnitten der Dornhalbschalen) an dem Außenumfang der Dornhalbschalen 16c, 16d anliegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner eine der Ringaußenseite 4 des Werkstücks 2 zugeordnete Abstützung 24. Diese Abstützung 24 ist im wesentlichen elastisch ausgebildet und besitzt eine Shore-A-Härte von ≥ 70. Für bestimmte Anwendungsfälle beträgt die Shore-A-Härte vorzugsweise ≥ 80 beziehungsweise ≥ 90. Als Werkstoff für die elastische Abstützung 24 dient im vorliegenden Beispiel ein Elastomer.
Wie insbesondere in der 2 gut zu erkennen, ist die elastische Abstützung 24 an zwei im wesentlichen starren Abstütz-Trägerelementen 26, 28 angebracht, wobei das erste Abstütz-Trägerelement 26 der ersten Ringhälfte des Werkstücks 2 sowie der festen Brechdornhälfte 16a zugeordnet ist, und wobei das zweite Abstütz-Trägerelement 28 der zweiten Ringhälfte des Werkstücks 2 sowie der beweglichen Brechdornhälfte 16b zugeordnet ist. Mit anderen Worten, ist die elastische Abstützung 24 im Bereich beider Ringhälften vorgesehen. Es wird an dieser Stelle angemerkt, dass es im Sinne der Erfindung natürlich auch denkbar ist, die elastische Abstützung 24 in Spezialfällen nur im Bereich einer Ringhälfte oder in nur in bestimmten Ringteilabschnitten vorzusehen.
Das die elastische Abstützung 24 tragende erste Abstütz-Trägerelement 26 ist auf dem Grundkörper 14 in der durch den Doppelpfeil 30 angedeuteten Richtung senkrecht zur Bruchtrennebene E verstellbar gelagert. Die Verstellung erfolgt über eine Zustelleinrichtung 32, die zum Beispiel mechanisch oder hydraulisch zu betätigen ist. Das erstes Abstütz-Trägerelement 26 ist mit seiner elastischen Abstützung 24 in einer unnachgiebigen Abstütz-Trägerelementposition gegen die erste Ringaußenseitenhälfte anpreßbar. "Unnachgiebig" bedeutet hierbei, dass das Abstütz-Trägerelement 26 nach dem Zustellen in einer durch die Zustelleinrichtung 32 fest vorgegebenen Position am Grundkörper 14 fixiert ist, die sich auch während des Bruchtrennvorgangs unter dem Einfluss der hohen Bruchkräfte nicht ändert.
Das die elastische Abstützung 24 tragende zweite Abstütz-Trägerelement 28 ist auf dem Schlitten 18 in der durch den Doppelpfeil 34 angedeuteten Richtung senkrecht zur Bruchtrennebene E verstellbar gelagert. Die Verstellung erfolgt über eine im vorliegenden Fall als hydraulischer Abstützzylinder ausgebildete Zustelleinrichtung 36, mit der das zweite Abstütz-Trägerelement 28 gekoppelt ist. Wie aus der 1 ersichtlich ist, sind die bewegliche Brechdornhälfte 16b und das zweite Abstütz-Trägerelement 28 also auf ein und demselben Schlitten 18 gelagert (das zweite Abstütz-Trägerelement 28 könnte natürlich ebenso über eine separate, von dem Schlitten 18 vollständig getrennte Führung verfügen, die z.B. im Grundkörper 14 vorgesehen ist). Hierbei ist die zweite Abstütz-Trägerelement 28 jedoch unabhängig von einer Bewegung des Schlittens 18 verschiebbar. Das zweite Abstütz-Trägerelement 28 ist mit seiner elastischen Abstützung 24 in einer nachgiebigen Abstütz-Trägerelementposition gegen die erste Ringaußenseitenhälfte anpreßbar. "Nachgiebig" bedeutet hierbei, dass das Abstütz-Trägerelement 28 nach dem Zustellen das Werkstück 2 zwar sicher abstützt, beim Bruchtrennvorgang jedoch die für das Bruchtrennen erforderliche Aufweitung des Werkstückes 2 kontrolliert auffangen und somit den Bruch zulassen kann.
Aus der 2 geht des Weiteren hervor, dass die Abstütz-Trägerelemente 26, 28 mit Aussparungen 38 versehen sind, welche die Vorsprünge 8, 10 berührungslos aufnehmen. Ferner sind die Abstütz-Trägerelemente 26, 28 an ihren der Ringaußenseite 4 zugewandten Enden klauen- bzw. schalenförmig ausgebildet. Die Schalenflächen 26a, 28a sind hierbei der ringförmigen Außenkontur des Werkstückes 2 entsprechend angepasst ausgestaltet und tragen die elastische Abstützung 24, die in Form einer zu der Ringaußenseite 4 im wesentlichen komplementären elastischen Materialschicht 24.2 von im wesentlichen konstanter Dicke D vorgesehen ist (die Erfindung umfasst auch Varianten, die mit einer elastischen Materialschicht von örtlich unterschiedlicher Dicke ausgestattet sind). Mit anderen Worten ist die elastische Materialschicht 24.2 also an Flächenabschnitten der Abstütz-Trägerelemente 26, 28, die der Ringaußenseite 4 zugewandt sind, befestigt oder zumindest teilweise eingebettet.
Auf diese Weise ergeben sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt vier elastische Abstützbereiche 24a, 24b, 24c, 24d, die sich im eingespannten Zustand des Werkstücks 2 jeweils zwischen den Flanschen 6, 6 und den Vorsprüngen 8, 10 entlang der Ringaußenseite 4 erstrecken und das Werkstück 2 in diesen Abschnitten elastisch abstützen. Die Form und Abmessung der elastischen Abstützbereiche 24a, 24b, 24c, 24d ist so gewählt, dass diese auch die Übergangsbereiche 40 zwischen der Ringaußenseite und den Flanschen 6, 6 sowie zwischen der Ringaußenseite und den Vorsprüngen 8, 10 abstützen.
Die den Flanschen 6, 6 zugeordneten äußersten Ende der starren Abstütz-Trägerelemente 26, 28 sind mit Ausrichtelementen (hier: Ausrichtbolzen 42, 44, 46, 48) ausgestattet, die im eingespannten Zustand des Werkstücks 2 an den Flanschen 6, 6 angreifen, jeweils einen starren Anschlag bilden und das Werkstück 2 gehen Verdrehen sichern. Die Ausrichtbolzen 42, 44 des ersten Abstütz-Trägerelementes 26 sind fest, während bei dem zweiten Abstütz-Trägerelement 28 ein Ausrichtbolzen 46 fest und der andere 48 beweglich, d.h. zustellbar, ist.
Es wird nun das mit dieser Vorrichtung durchführbare erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. Die jeweiligen Verfahrensschritte müssen nicht zwingenderweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Zunächst wird das ringförmige Werkstück 2 derart in die Vorrichtung eingelegt, dass seine Durchgangsöffnung auf den Dornhälften 16c und 16d des Brechdorns aufgesteckt ist und die Bruchtrennkerben parallel zur beabsichtigten Bruchrichtung bzw. Bruchtrennebene E stehen (an der Teilungsstelle der beiden Brechdornhälften 16a, 16b bzw. Dornhalbschalen 16c, 16d). Danach wird das erste, der festen Brechdornhälfte 16a zugeordnete Abstütz-Trägerelement 26 mit seinen elastischen Abstützbereichen 24a, 24b gegen das Werkstück 2 zugestellt, wodurch dieses wiederum gegen die feste Brechdornhälfte 16a gepresst wird. Das erste Abstütz-Trägerelement 26 wird in dieser Stellung dann am Grundkörper 14 fixiert und so eine unnachgiebige Abstütz-Trägerelementposition hergestellt. Als nächstes wird das zweite, der beweglichen Brechdornhälfte 16b zugeordnete Abstütz-Trägerelement 28 mit seinen elastischen Abstützbereichen 24c, 24d mittels des hydraulischen Abstützzylinders 36 gegen das Werkstück 2 gedrückt. Da die Flansche 6, 6 unbearbeitete rohe Außenflächen bzw. Kanten haben und nicht parallel sind, muss der bewegliche Abstützbolzen 48 entsprechend zugestellt werden. Danach werden die Brechdornhälften 16a, 16b einschließlich ihrer Dornhalbschalen 16c, 16d mittels des Spreizkeils 22 auseinander gedrückt und das Werkstück 2 an der Bruchtrennebene E aufgebrochen. Hierbei wird das Werkstück 2 an der Ringaußenseite und zusätzlich an den Übergangsbereichen 40 mittels der elastischen Abstützbereiche 24a – 24d elastisch abgestützt.
3 stellt eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. 4 zeigt eine schematische Draufsicht der Vorrichtung von 3. Die Variante nach den 3 und 4 entspricht im wesentlichen der gemäß 1 und 2, im Gegensatz dazu besitzt das zweite Abstütz-Trägerelement 28 jedoch keine Abstützbolzen. Das heißt, die diesem Abstütz-Trägerelement 28 zugeordnete Ringhälfte des Werkstücks 2 wird ausschließlich über die elastischen Abstützbereichen 24c, 24d abgestützt. Ein Kontakt zwischen dem zweiten Abstütz-Trägerelement 28 und den Flanschen 6, 6 besteht nicht. Die Sicherung des Werkstückes 2 gegen eine Verdrehung erfolgt mit Hilfe einer von der elastischen Abstützung 24 bzw. 24a – 24d unabhängigen Werkstück-Verdrehsicherung 50, die im vorliegenden Fall durch zwei in der linken Aussparung 38 angeordnete zustellbare seitliche Abstützelemente (hier: Abstützbolzen 50, 50 ) gebildet ist, die an dem T-förmigen Vorsprung 8 angreifen.
5 zeigt eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. 6 stellt eine schematische Draufsicht der Vorrichtung von 5 dar. Die Variante nach den 5 und 6 entspricht im wesentlichen denen gemäß den 1 bis 4, im Gegensatz dazu ist sie jedoch zum Bruchtrennen eines einfachen runden Ringes 52 ausgelegt, der an seinem Außenumfang keine unstetigen Stellen und somit keine besondere Abstützmöglichkeit, sondern lediglich eine unbearbeitete Ringaußenseite 4 besitzt. Auch die in den Ausführungsformen gemäß 1 bis 4 verwendeten Abstützbzw. Ausrichtbolzen sind hier nicht vorhanden. Wie in der
6 gut erkennbar ist, besteht die Besonderheit der dritten Ausführungsformen darin, dass in die elastische Abstützung 24 mehrere gleichartig geformte starre Abstützbereiche 54 integriert sind, die jeweils durch einen im vorliegenden Beispiel zungenartigen Abschnitt des starren ersten und zweiten Abstütz-Trägerelements 26, 28 gebildet sind und einen lokalen, im wesentlichen starren Anschlag darstellen. Pro Ringhälfte sind jeweils zwei solcher starrer Anschläge 54 vorgesehen. Wie 6 zeigt, sind die starren Anschläge 54 symmetrisch angeordnet und befinden sich in Bezug auf die Bruchtrennebene E jeweils annähernd in einer 45° Position zwischen benachbarten elastischen Abstützbereichen 24e, 24f, 24g, 24h, 24i, 24k, welche die elastische Abstützung 24 bilden. Im vorliegenden Fall erstrecken sich die starren Anschläge 54 von ihrem jeweiligen Abstütz-Trägerelement 26, 28 in einem schrägen Winkel zur Ringaußenseite 4 hin; für bestimmte Anwendungsfälle könnten sie sich jedoch auch radial zur Ringaußenseite 4 hin erstrecken. Die der Ringaußenseite 4 zugewandte Anlagefläche 56 der starren Anschläge 54 schließt im wesentlichen bündig mit den der Ringaußenseite 4 zugewandten Anlageflächen 58 der elastischen Abstützbereiche ab. Bei dieser dritten Variante wird der Außenumfang des Werkstückrings 2 also ausschließlich über die elastischen Abstützbereiche 24e, 24f, 24g, 24h, 24i, 24k und die darin integrierten starren Abstützbereiche 52 abgestützt und durch den beim Abstützen auftretenden Reibschluss gleichzeitig gegen Verdrehen gesichert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die starren Abstützbereiche bzw. Anschläge 54 jedoch grundsätzlich auch unterschiedliche Formen, Abmessungen und Anordnungen, z.B. eine asymmetrische Anordnung, aufweisen und auch in Verbindung mit ringförmigen Werkstücken, die unstetige Stellen aufweisen, eingesetzt werden können. Überdies kann mindestens ein starrer Abstützbereich bzw. Anschlag zustellbar ausgebildet sein.
7 zeigt eine zur Darstellungsweise der 6 analoge schematische Detailansicht eines Abstützbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Ausbildung der elastischen 24_X und starren Abstützbereiche 54 entspricht im wesentlichen der gemäß 6, jedoch sind die dem Werkstück 2, d.h. dessen Ringaußenseite bzw. Außenumfang zugeordnete Anlageflächen 56 der integrierten starren Abstützbereiche 54 in einem Zustand, in dem diese nicht an das Werkstück angelegt sind, von den dem Werkstück zugeordneten Anlagefläche 58 der elastischen Abstützbereiche 24_X um eine Distanz t zurückgezogen angeordnet. Wird diese aus einer Kombination von elastischen und starren Abstützbereichen 24_X , 54 bestehende Abstützung gegen das Werkstück gepresst, deformieren sich zunächst die elastischen Abstützbereiche 24_X in einem gewissen Maße bis schließlich auch die Anlageflächen 56 der starren Abstützbereiche 54 an dem Werkstück zur Anlage kommen. Auf diese Weise kann ein ganz bestimmtes Abstütz- und Drehsicherungsverhalten erzielt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dienen, beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Das Verfahren und die Vorrichtung können hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen von zwei oder mehreren der zugehörigen Ansprüche darstellen. Obwohl in den obigen Ausführungsbeispielen Brechdorne mit zwei Brechdornhälften mit Dornhalbschalen verwendet wurden, können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung beliebige andere zum Aufspreizen des/der Werkstücke bzw. zum Aufbringen einer Bruchtrennkraft geeignete Brecheinrichtungen zur Anwendung kommen, z.B. Brechdorne, die keine Dornhalbschalen besitzen, sondern Brechdornhälften, die direkt an der Ringinnenfläche anliegen, oder aber Spreizhülsen, oder dergleichen. Die elastischen Abstützbereiche und/oder die darin integrierten starren Abstützbereiche können zudem in ihrer Anzahl variieren und auch für andere Werkstückbereiche als die annähernd kreisförmigen Ringaußenseiten vorgesehen werden. Überdies ist es denkbar, die elastischen Abstützbereiche nicht nur in Form einer im wesentlichen durchgehenden Materialschicht, sondern auch in Form von elastischen Einzelelementen bereitzustellen.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

2: Ringförmiges Werkstück
4: Ringaußenseite von 2
6: Flansche (unstetige Stellen) von 2
8: T-förmiger Vorsprung (unstetige Stelle) von 2
10: Vorsprung (unstetige Stelle) von 2
12: Ringinnenseite von 2
14: Grundkörper
16: Brechdorn
16a: Feste Brechdornhälfte,
16b: Bewegliche Brechdornhälfte
16c: Dornhalbschale von 16a
16d: Dornhalbschale von 16b
18: Schlitten
20: Starre Außenfläche von 16, 16a, 16b
22: Spreizkeil
24: Elastische Abstützung
24.2: Elastische Materialschicht von 24
24a-k: Elastische Abstützbereiche von 24
26: Erstes starres Abstütz-Trägerelemente
26a: Schalenfläche von 26
28: Zweites starres Abstütz-Trägerelemente
28a: Schalenfläche von 28
30: Bewegungsrichtung von 26
32: Zustelleinrichtung für 26
34: Bewegungsrichtung von 28
36: Zustelleinrichtung/hydraulischer Abstützzylinder
38: Aussparungen in 26, 28
40: Übergangsbereiche
42: Ausrichtbolzen (fest)
44: Ausrichtbolzen (fest)
46: Abstützbolzen (fest)
48: Abstützbolzen (beweglich)
50: Separate Werkstück-Verdrehsicherung
: (hier: Abstützbolzen)
52: Werkstück/runder Ring
54: starre Abstützbereiche/starre Anschläge
56: Anlageflächen von 54
58: Anlageflächen von 24e – 24k
D: Dicke von 24.2
E: Bruchtrennebene
t: Distanz

Claims

Verfahren zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken (2, 52), bei dem die Werkstücke (2, 52) an der gesamten Ringaußenseite (4) elastisch mit Hilfe eines elastischen Mittels (24, 24a – 24k), das eine Shore-A-Härte von ≥ 70 besitzt, abgestützt werden und von der Ringinnenseite (12) her eine Brechkraft (16, 22) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, für ringförmige Werkstücke (2) mit auf der Ringaußenseite (4) angeordneten Flanschen, Vorsprüngen, Einbuchtungen oder anderen unstetigen Stellen (6, 8, 10), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück zum Bruchtrennen zusätzlich zur Ringaußenseite (4) zumindest auch an einem Übergangsbereich (40) zwischen der Ringaußenseite (4) und der unstetigen Stelle (6, 8, 10) elastisch abgestützt (24, 24a – 24k) wird.
Vorrichtung zum Bruchtrennen von ringförmigen Werkstücken (2), mit einem Brechelement (16, 16a – 16d) auf der Ringinnenseite (12) und einer Abstützung auf der Ringaußenseite (4), wobei die Abstützung (24, 24a – 24k) auf der Ringaußenseite (40) im wesentlichen elastisch ausgebildet ist und eine Shore-A-Härte von ≥ 70 besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Shore-A-Härte ≥ 80 ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Shore-A-Härte ≥ 90 ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Ringaußenseite (4) befindliche elastische Abstützung (24) nur im Bereich einer Ringhälfte vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Ringaußenseite (4) befindliche elastische Abstützung (24, 24a – 24k) im Bereich beider Ringhälften vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Abstützung (24, 24a – 24k) eine elastische Materialschicht (24.2) von im wesentlichen konstanter Dicke (D) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Abstützung (24, 24a – 24k) eine elastische Materialschicht von örtlich unterschiedlicher Dicke aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Abstützung (24, 24a – 24k) an einem im wesentlichen starren Abstütz-Trägerelement (26, 28) angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für ringförmige Werkstücke (2) mit auf der Ringaußenseite angeordneten Flanschen, Vorsprüngen, Einbuchtungen oder anderen unstetigen Stellen (6, 8, 10), dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Abstützung (24, 24a – 24k) das Werkstück (2) zusätzlich zur Ringaußenseite (2) zumindest auch an einem Übergangsbereich (40) zwischen der Ringaußenseite (4) und der unstetigen Stelle (6, 8, 10) abstützt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die elastische Abstützung (24e – 24k)) mindestens ein starrer Abstützbereich (54) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Abstützbereich (54) durch einen Abschnitt des starren Abstütz-Trägerelement (26, 28) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Werkstück (2) zugeordnete Anlagefläche (56) des integrierten starren Abstützbereich (54) in einem Zustand, in dem dieser Abstützbereich (54) nicht an das Werkstück (2) angelegt ist, von einer dem Werkstück (2) zugeordneten Anlagefläche (58) der elastischen Abstützung (24e – 24k) um eine Distanz (t) zurückgezogen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Abstützbereich pro Ringhälfte von mindestens einem starren Anschlag (42 – 48; 54) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Anschlag (48; 54) zustellbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass pro Ringhälfte mindestens zwei starre Anschläge (42 – 48; 54) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Anschläge (42 – 48; 54) symmetrisch angeordnet sind.
Vorrichtung nach Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Anschläge (42 – 48; 54) asymmetrisch angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, für ringförmige Werkstücke (2) mit auf der Ringaußenseite angeordneten Flanschen, Vorsprüngen, Einbuchtungen oder anderen unstetigen Stellen (6, 8, 10), dadurch gekennzeichnet, dass der starre Anschlag (42 – 48: 54) an mindestens einer unstetigen Stelle (6, 8) des Werkstücks (2) anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Brechelement (16, 16a – 16d) eine starre Außenfläche (20) besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Brechelement eine elastische Außenfläche besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Brechelement ein Brechdorn (16) ist, der zwei Hälften (16a, 16b) umfasst, von denen die eine Hälfte (16a) eine auf einen festen Vorrichtungsteil (14) angeordnete feste Brechdornhälfte (16a) ist, und von denen die andere Hälfte (16b) eine auf einem beweglichen Vorrichtungsteil (18) angeordnete bewegliche Brechdornhälfte (16b) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der festen Brechdornhälfte (16a) ein erstes Abstütz-Trägerelement (26) zugeordnet ist, das in einer unnachgiebigen Abstütz-Trägerelementposition gegen eine erste Ringaußenseitenhälfte anpreßbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglichen Brechdornhälfte (16b) ein zweites Abstütz-Trägerelement (28) zugeordnet ist, das in einer nachgiebigen Abstütz-Trägerelementposition gegen eine zweite Ringaußenseitenhälfte anpreßbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest das zweite Abstütz-Trägerelement (28) mit einer Zustelleinrichtung (36) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Brechdornhälfte (16b) auf einem Schlitten (18) gelagert ist, der senkrecht zur beabsichtigten Bruchtrennebene (E) des Werkstücks (2) verfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das der beweglichen Brechdornhälfte (16b) zugeordnete zweite Abstütz-Trägerelement (28) auf einem Schlitten (18) gelagert ist, der senkrecht zur Bruchtrennebene (E) verfahrbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Brechdornhälfte (16b) und das zweite Abstütz-Trägerelement (28) auf demselben Schlitten (18) gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine von der elastischen Abstützung (24; 24a – 24k) unabhängige Werkstück-Verdrehsicherung (50) umfasst.