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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feinschneiden von Werkstücken,
wie Zahnräder od. dgl., im wesentlichen bestehend aus einem,
mit einer Schneidkontur sowie Schneidflächen versehenen Schneidstempel,
der mit einer Einrichtung zur Zwangsführung versehen ist,
einer Pressplatte sowie einer Schneidplatte, in der ein Gegenhalter
geführt ist, wobei zwischen der Pressplatte und der Schneidplatte
ein Blech unverrückbar gehalten ist.
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Eine
derartige Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist grundsätzlich
aus der
DE OS 3324680 bekannt.
Im Gegensatz einer Stanzvorrichtung handelt es sich hierbei um eine
Vorrichtung, bei dem der Werkstoff – meist ein Blechstreifen – vor
und während des Schneidvorganges fest eingespannt und mit
engen Toleranzen geführt wird. So wird vor dem Schneidvorgang
der Blechstreifen zwischen der Schneidplatte und der Pressplatte
eingeklemmt. Eine zusätzliche Einspannung des Blechstreifens
geschieht zwischen dem Gegenhalter und dem Schneidstempel, wobei
sich die jeweiligen Kräfte zunächst die Waage halten.
Durch Erhöhung der Stempelkraft wird der Schneidvorgang
eingeleitet, so dass der Schneidstempel den Gegenhalter verdrängt. Letztlich
wird das herausgeschnittene Werkstück vom Gegenhalter aus
der Schneidplatte ausgeworfen und der Blechstreifen für
den nächsten Schneidvorgang vorgeschoben.
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Eine
derartige Vorrichtung weist auf vorteilhafte Weise gegenüber
dem Stanzen einen deutlich reduzierten Schneidspalt auf, wodurch
eine höhere Maßgenauigkeit der Schnittflächen
erreicht wird.
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Mit
dieser grundsätzlich vorteilhaften Vorrichtung können
jedoch auf nachteilige Weise nur Werkstücke feingeschnitten
werden, deren Schnittflächen senkrecht zur Blechebene liegen,
dadurch sind zwar Geradverzahnungen herstellbar, nicht aber die
im Bereich der Laufverzahnung bedeutenderen Schrägverzahnungen.
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Ausgehend
von dem oben dargelegten Stand der Technik besteht die Aufgabe der
Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen erweiterten
Einsatzbereich bei der Herstellung von Werkstücken mittels
der Feinschneidtechnik aufweist.
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Die
Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs
1, insbesondere den Merkmalen des Kennzeichenteils, wonach zumindest der
Schneidstempel und die Schneidplatte relativ zueinander drehbar
angeordnet sind und dass der Schneidstempel mit im Winkel zur vertikalen
Bewegungsrichtung des Schneidstempels angeordneten Schneidflächen
versehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Feinschneiden
hat den grundsätzlichen Vorteil, dass der Einsatzbereich
des Feinschneidens auch auf Werkstücke erweitert wird,
deren Schnittflächen nicht senkrecht zur Blechebene verlaufen,
wodurch es beispielsweise möglich wird, die immer wichtiger
werdenden Schrägverzahnungen herzustellen. Da in der Vergangenheit
nur die zeitintensive zerspanende Herstellung von Schrägverzahnungen
möglich war, ermöglicht die erfindungsgemäße
Vorrichtung nicht nur eine erhebliche Erweiterung des Einsatzbereiches
des Feinschneidens, sondern auch eine deutlich günstigere
Herstellung von Schrägverzahnungen.
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Um
eine schräge Verzahnung aus einem Blechstreifen zu schneiden,
ist es erfindungsgemäß erforderlich, dass die
Schneidbewegung nicht senkrecht, sondern schräg durch das
Blech geführt wird. Im Falle eines schrägverzahnten
Stirnlaufrades bedeutet das die Überlagerung der senkrechten Schneidbewegung
mit einer Rotation der Schneidelemente zueinander. Diese Rotation
kann grundsätzlich auf zwei Arten erzeugt werden, nämlich
entweder durch eine Drehung von Schneid- und Führungsplatte
bei drehfester Position von Stempel und Gegenhalter oder durch eine
Drehung von Stempel und Gegenhalter bei drehfester Lage von Schneid-
und Führungsplatte, weil für die Erzeugung der
Schrägverzahnung einzig und allein die Relativbewegung
zwischen Schneidplatte und Stempel von Bedeutung ist. Zwar ist erfindungsgemäß die
Rotationsbewegung durch Schneidstempel und Gegenhalter als bevorzugt
anzusehen, jedoch umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung auch die oben dargelegte andere Möglichkeit.
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Aus
dem heterogenen Stand der Technik, nämlich dem
italienischen Patent 1137113 des
Erfinders Luigi Belcredi, ist bereits eine Vorrichtung bekannt,
bei dem ein Schrägstirnrad feingeschnitten wird, jedoch
weist diese Vorrichtung grundsätzliche Unterschiede auf.
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Im
Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können die schrägverzahnten Zahnräder nicht
direkt aus einem Blechstreifen geschnitten werden, sondern es müssen
vorher Blechrohlinge (Platinen) erstellt werden, deren Außendurchmesser
den späteren Kopfkreisdurchmesser des Schrägstirnrads aufweisen.
Durch einen im Schneidstempel angeordneten rechteckigen Stift wird
die eine entsprechende Öffnung aufweisende Platine drehfest
an der Unterseite des Schneidstempels fixiert. Nach dem Einklemmen
der Platine zwischen Schneidstempel und Abstreifer wird der Schneidvorgang
eingeleitet. Dabei wird der Schneidstempel mit darunter angeordneter
Platine nach unten gedrückt. Mit der Hilfe einer in den
Schneidstempel und den Abstreifer sowie in die Führung
und die Matrize eingebrachten Schrägverzahnung werden der
Schneidstempel einschließlich Platine zu einer Rotation
gezwungen. Dadurch werden aus den Platinen während der
Rotation die Zahnzwischenräume herausgeschnitten.
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Vorrichtungsgemäß ist
es von Vorteil, wenn wie bei einer weiteren Ausführungsform
auch der Gegenhalter und die Schneidplatte relativ zueinander drehbar
angeordnet sind sowie eine zum Schneidstempel analog ausgebildete
Schneidkontur sowie Schneidflächen aufweisen. Durch diese
Ausbildung des Feinschneidwerkzeuges erhöht sich die geometrische
Genauigkeit der Werkstücke deutlich.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind der Schneidstempel
und der Gegenhalter drehbar gelagert und die Pressplatte und die Schneidplatte
umdrehbar, jedoch vertikal beweglich gelagert.
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Eine
zusätzliche Einrichtung zur Synchronisation von Schneidstempel
und Gegenhalter hinsichtlich ihrer Schneidlinien sowie der Rotationsgeschwindigkeit
während des Feinschneidens weist eine besonders bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung auf. Hierdurch wird das Zusammenwirken von
Schneidstempel und Gegenhalter während des Schneidvorgangs
verbessert, so dass die Qualität der erstellten Schnittflächen
insbesondere in dem dem Gegenhalter naheliegenden Werkstückbereich größer
ist, da der Gegenhalter bezüglich des Werkstücks
während des Schneidvorgangs eine verbesserte Stützfunktion
aufweist.
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Letztlich
weist der Schneidstempel bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung einen Stempelfuß aus, der in einem Druckraum
drehbar gelagert ist, welcher mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt ist. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise im Lagerbereich
des Stempels auch bei großen Belastungen erreicht, dass
die Oberflächen voneinander getrennt sind. Durch die großzügige
Dicke des Ölposters von mehreren Millimetern rotiert der
Stempelfuß jederzeit ausschließlich auf dem Ölpolster.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es
zeigen:
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1 eine
prinzipielle Darstellung des Feinschneidens nach dem Stand der Technik,
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2 eine Abbildung eines Schrägstirnrades,
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3 eine
prinzipielle Darstellung des rotationsüberlagerten Feinschneidens
und
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4 eine
Darstellung einer Lagerung des Schneidstempels gemäß 4
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In
den 1 und 2 ist zunächst
prinzipiell das Feinschneiden nach dem Stand der Technik dargestellt.
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Die 1 zeigt,
dass im Unterschied zum Stanzen beim Feinschneiden zusätzlich
neben einem Schneidstempel A und einer Schneidplatte B ein Gegenhalter
C und eine Führungsplatte D vorhanden ist, wobei in die
Führungsplatte D eine Ringzacke E integriert ist, mit der
eine vollständige Einspannung des Blechstreifens G im Bereich
der Schnittlinie ermöglicht wird. Durch die vollständige
Einspannung des Blechstreifens G liegt in der Scherzone während des
Schnittvorgangs eine reine Scherung vor, wodurch vollständig
glatte Schnittflächen ohne Bruchzonen entstehen können.
Dies wird unter anderem durch einen deutlich reduzierten Schneidspalt
erreicht.
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Des
Weiteren erkennt man in der 1, dass
der Schneidstempel A mit der Stempelkraft FST, der
Blechstreifen G mit der Ringzackenkraft FR,
der Gegenhalter C mit der Gegenhalterkraft FG und
die Schneidplatte B mit der Stößelkraft FStößel belastet wird.
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Die
prinzipielle Darstellung gemäß 1 zeigt,
dass beim Feinschneiden nach dem Stand der Technik der Schneidstempel
A eine rein vertikale, im rechten Winkel zum Blechstreifen G verlaufende Schneidbewegung
vollzieht, so dass die erstellten Schnittflächen in einem
rechten Winkel zur Blechstreifenebene angeordnet sind.
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In
der 2 ist ein Schrägstirnrad
S abgebildet, welches heutzutage einen großen Einsatzbereich
in unterschiedlichen Ausgestaltungen aufweist, jedoch mit einer
Vorrichtung gemäß der 1 nach dem
Stand der Technik nicht herstellbar ist.
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In
den 3 und 4 ist eine Vorrichtung zum rotationsüberlagerten
Feinschneiden dargestellt und insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Eine
derartige Vorrichtung 10 wird einerseits von einem rotierenden
Schneidstempel 11 gebildet, der in einer drehfesten Führungsplatte 12 angeordnet
ist. Der Schneidstempel 11 weist eine Außen-Schrägverzahnung 13a auf und wird durch eine übereinstimmende
Innen-Schrägverzahnung 13b der Führungsplatte 12 geführt.
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Darüber
hinaus weist die Vorrichtung 10 einen innerhalb einer drehfesten
Schneidplatte 15 ebenfalls rotierend angeordneten Gegenhalter 14 mit einer
Schrägverzahnung 16a auf,
der ebenfalls mittels einer Schrägverzahnung 16b der Schneidplatte 15 geführt
ist. Die vorgenannten Schrägverzahnungen 13a und 16a des
Schneidstempels 11 sowie des Gegenhalters 14 sind
mit im Winkel zur Vertikalen angeordneten Schneidflächen
versehen. Zwischen dem Schneidstempel 11 und der Führungsplatte 12 einerseits
und dem Gegenhalter 14 bzw. der Schneidplatte 15 andererseits
ist ein Blechstreifen 17 angeordnet, der zusätzlich
durch eine nicht dargestellte Ringzacke zwischen Schneidplatte 15 und Führungsplatte 12 vollständig
eingespannt ist.
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Vor
dem Beginn eines Schneidvorganges ist es zwingend erforderlich,
dass Schneidstempel 11 und Gegenhalter 14 mit
ihren jeweiligen Schrägverzahnungen 13 und 16 eine
Position zueinander einnehmen, dass die jeweiligen Schneidflächen
der Schrägverzahnungen 13 bzw. 16 übereinstimmende Schnittlinien
s aufweisen. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung 10 auf
nicht dargestellte Weise auch mit einer Einrichtung zur exakten
Positionierung der Schrägverzahnung 16 des Gegenhalters 14 zur Schrägverzahnung 13 des
Stempels 11 versehen.
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In
der 4 ist ergänzend die Lagerung des Schneidstempels 11 dargestellt.
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Man
erkennt grundsätzlich die in der 3 dargestellte
Vorrichtung bestehend aus Schneidstempel 11, Führungsplatte 12,
Schrägverzahnungen 13/16, Gegenhalter 14 sowie
Schneidplatte 15.
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Zusätzlich
sind ein Innenformgegenhalter sowie ein Innenformstempel 18 und 19 dargestellt, welche
jedoch im Folgenden keine Bedeutung aufweisen.
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Ein
sogenannter Obersatz 20 ist mit einem Druckraum 21 versehen,
in dem ein Stempelfuß 22 vertikal beweglich geführt
ist, der mit dem Schneidstempel 11 verbunden ist. Der Druckraum 21 ist
mit einer Hydraulikflüssigkeit, vorzugsweise Öl,
befüllt und auf nicht dargestellte Weise von einem Rückschlagventil
verschlossen. Mit Hilfe dieser Anordnung ist eine Lagerung des Schneidstempels 11 während
des Schneidvorgangs mit Hilfe eines Ölpolsters 23 möglich.
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Das Ölpolster 23 als
Variante des sogenannten hydrostatischen Prinzips sichert genau
dann automatisch die Trennung der Oberflächen von Stempelfuß 22 und
Obersatz 20, wenn die Belastungen groß sind. Der
Aufwand für die Versorgung der Einrichtung ist äußerst
gering, da das als Druckmedium verwendete Feinschneidöl
bereits in einem entsprechend vorgespannten Vorratsbehälter
an der Presse zur Verfügung steht. Durch die Lagerung des
Stempelfußes 22 auf einem Ölpolster 23 wird
die geforderte Trennung der Oberflächen von Stempelfuß 22 und Obersatz 20 zuverlässig
erfüllt. Durch die großzügige Dicke des Ölpolsters 23 von
mehreren Millimetern rotiert der Stempelfuß 22 jederzeit
ausschließlich auf dem Ölpolster 23.
Ein Rückfluss von Öl durch die Zuleitung wird
durch ein nicht dargestelltes Rückschlagventil verhindert,
dessen Wirkung sich bei steigendem Druck im Ölpolster 23 selbst
verstärkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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