DE2320901A1 - Lagerkaefig fuer ein rollenlager und verfahren und anlage zur herstellung desselben - Google Patents

Description

e 232Q901

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN '

DIPL-PHYS. DIPL.-ING. 8 MÜNCHEN 25 · LIPOWSKYSTR. 10

The Torrington Company ir-tor-17

25. 4. 1973

Lagerkäfig für ein Rollenlager und Verfahren und Anlage zur Herstellung desselben

Verfahren zur Herstellung von Walzlagerkafigen sind beispielsweise in den US-PS 3 565 775 und 3 4j51 ο 37. beschrieben. Ein solcher Lagerkäfig hat üblicherweise mehr oder minder rechteckige öffnungen, in welchen die Lagerwalzen liegen. Dabei sind Anschläge vorgesehen, welche die Lagerwalzen oder -rollen auch bei nicht eingebautem Lager in ihrem Käfig halten, so daß sie nicht herausfallen können. Die vorliegende Erfindung sucht solche Lagerkäfige wirtschaftlicher zu fertigen, als dies nach dem Stand der Technik möglich ist. Das bezieht sich Insbesondere auf die Art der Herstellung und die Ausbildung derjenigen Vorsprünge, die als "Sicherungen" in den Öffnungen des Käfigs ausgebildet sind und zur Arretierung der Lagerwalzen dienen. Anspruch 1 beschreibt das erfindungsgemäße Verfahren. Die Ansprüche 2 bis 4 sind besonders zweckmäßige Ausgestaltungen des Verfahrens. Anspruch 5 beschreibt eine besonders zweckmäßige Anlage zur Herstellung von Wälzlagerkäfigen nach der Erfindung. Die Ansprüche 6 und 7 beschreiben bewährte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage. Die Ansprüche 8, 9 und Io beschreiben nach der Erfindung hergestellte Lagerkäfige.

Im folgenden wird-die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In

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der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 schematiseh eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage;

Fig. 2 schematiseh und teilweise geschnitten den

Stanzen-Teil der Anlage nach Fig. 1 mehr im Detail;

Figuren 3 und 4 vergrößerte Schnitte nach den Linien ->3 bzw. 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 eine der Fig. J5 ähnliche Darstellung einer anderen Ausführung;

Fig. 6 schematiseh einen Verformungsvorgang nach Abschluß des Verfahrenssehrittes gemäß Fig. 5i

Fig. 7 teilweise geschnitten die Herstellung weiterer Lappen oder Vorsprünge in einem Gesenk-Preßverfahren;

Fig. 8 die Unterseite eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und ausgestanzten Blechstreifens vor dem Schneiden und Biegen in Ringe;

Fig. 9 stark vergrößert perspektivisch einige Einzelheiten eines erfindungsgemäß ausgebildeten Lagerkäfigs; und

Fig. Io teilweise geschnitten einen fertigen Lagerring mit Walzen.

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Gemäß insbesondere Pig. 1 gehört zu der Anlage zur Herstellung von Lagerkäfigen ein Stempel mit Matritze (im ganzen mit Io bezeichnet), ein Pressenstempel 12, ein Lappenformer 14, eine Schneideinrichtung 16 und eine Anordnung 18 zur Formung der geschnittenen Bänder aus Blech in die Gestalt eines Käfigs.

Die Anordnung Io weist eine Matritze 2o mit mehreren rechteckigen öffnungen 22 auf. Eine bewegliche Stempelhalterung 24 trägt eine Anzahl von Stempeln 26, die mit den entsprechenden rechteckigen öffnungen in der Matritze fluchten.

Ein Blechstreifen 28 wird nacheinander jeder Bearbeitungsstation lo, 12,14, 16 und 18 zugeführt. Durch die Prägeanordnung werden Taschen oder Ausbeulungen in das zunächst flache Blech geformt. Die Einzelheiten der Matritze 2o und der Stempel 26 sind aus Figuren 2 und j5 ersichtlich. Danach weist jeder der bewegbaren Stempel zwei Nuten Jo auf, die je an den Längsseiten des Stempels ausgebildet sind. Die Nuten sind in Längsrichtung um eine vorherbestimmte Entfernung mit Abstand zueinander angeordnet, so daß die gewünschten Vorsprünge an den richtigen Stellen des flachen Bleches 28 ausgebildet werden können. Die Nuten, welche die Zeichnung darstellt, sind im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig gestaltet; selbstverständlich können ggfs. auch anders gestaltete Nuten angewendet werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Breite A der rechteckigen öffnung 22 in der Matritze 2o größer als die Breite B des Stempels 26. Selbstverständlich ist mithin die Breite A auch größer als die Abmessung C zwischen den entsprechenden beiden Nuten J>o.

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Dadurch, daß die Breite A größer ist als die Abmessung B, wird in dem Blech 28 eine vorherbestimmte Ausnehmung gestaltet, während das Blech von dem Stempel 26 bearbeitet wird. Wie Fig. 3 zeigt, bilden die Nuten Jo eine Ausnehmung J2, die einen sich verjüngenden Abschnitt 34 aufweist, der seinerseits von den Nuten geformt wird, während der Stempel durch das Blech hindurchtritt. Während der Stempel durch das flache Blech hindurchgeht, wird zunächst ein leicht gerundeter Abschnitt 36 gebildet, dem ein gerader Abschnitt 38 folgt; sodann kommt ein sich verjüngender Abschnitt 34, der sich bis zum eigentlichen Beginn oder Eintritt der rechtwinkligen Ausnehmung 22 fortsetzt.

Der Teil des Stempels 26, der nicht von den Nuten 30 eingenommen ist, bildet Seiten an der Ausnehmung 32, die ihrerseits einen leicht kurvig gestalteten Abschnitt 4o haben, woraufhin ein gerader Abschnitt 42 und dann ein sich verjüngender Abschnitt 44 folgt, der sich bis zur - in Fig. 3 - unteren Ebene des Bleches erstreckt, d.h., bis zur eigentlichen Sintrittsöffnung der Ausnehmung oder öffnung 22 der Formwerkzeuge. Die sich verjüngenden Abschnitte 34, die von der Nut 30 gebildet werden, weisen eine größere Winkelneigung auf, als die Abschnitte 44, was Fig. 3 besonders deutlich zeigt.

Die Differenz der Breiten des Stempels 26 und der öffnung oder Ausnehmung 22 ist so gewählt, daß man die gewünschte Gestalt einschließlich der sich verjüngenden Abschnitte erhält. Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn diese Differenz in den Breiten bei etwa 5-1ο % der Dicke D des Bleches 28 liegt, sehr gute Ergebnisse erzielt werden.

Nach dem Durchstoßen bzw. Ausstanzen des flachen Bleches 28 durch die Stempel 26 wird dieses Vorprodukt einer

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Presse 12 zugeführt. Wie Fig. 2 zeigt, weist diese Presse 12 u.a. eine bewegliche flache Platte 46 oder dgl. auf. Diese flache Platte drückt nun den Rohling, d.h., das gestanzte Blech, auf eine Anzahl von amboßartigen Vorsprüngen 48, die auf einer Araboßhalterung 5o angeordnet und getragen sind. Wie man aus Fig. 4 sieht, werden beim Drücken der Blechbahn 28 über die Ambosse 48 die sich verjüngenden Abschnitte 34 (s. Fig. 3) durch den jeweiligen Amboß 48 so verformt, daß sich die Vorsprünge 52 bilden. Ein jeder "Amboß" weist an den entsprechenden Stellen längsverlaufende Auskehlungen 34, 56 auf, um Hohlräume zu bilden, die ihrerseits die Ausbildung der Vorsprünge 52 gestattet.

Die Ausbildung von Stempel und Matritze gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der diesbezüglichen Anordnung nach den Figuren 1 bis mit 4 dadurch, daß die Öffnungen 57 in der Matritze 2o Vorsprünge 58 in den Längsseiten der rechteckigen Öffnungen haben. Vorzugsweise sind zwei derartige Vorsprünge auf jeder Längsseite der rechteckigen Öffnung vorgesehen. Die Vorsprünge fluchten mit entsprechenden Nuten 30 im Stempel 26. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bestehen die in dem ebenen Blech 28 ausgebildeten Öffnungai oder Taschen 60 aus einem leicht gekrümmten Abschnitt 62 und einem sich verjüngenden Abschnitt 64, der jeweils von den Nuten 30 geformt wird, und dem leicht gekrümmten Abschnitt 66 mit sich daran anschließendem verjüngenden Abschnitt 78, welch letztere Oberflächengestalt durch die anderen Teile des Stempels ausgebildet werden. Dieses Vorgehen gestattet größere Vorsprünge in den Öffnungen, als dies beim Vorgehen etwa nach Fig. 3 möglich ist. Der Abstand zwischen dem Stempel und der Öffnung ia der Matritze liegt zweckmäßig zwischen 5 und Io $ der Dicke des Bleches.

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Wie Fig. 6 zeigt, weist jeder entsprechende "Amboß" 68 längsverlaufende Auskehlungen bzxtf. abgerundete Ausnehmungen 7o und 72 auf. Das Drücken des zuvor flachen Bleches 28 über diese Ambosse bildet nun Vorsprünge 72 an den oberen Kanten des Bleches aus. Selbstverständlich ist die Zahl der zusammenarbeitenden Vorsprünge und Nuten 3o im Stempel 26 gleich.

Die Ausführungen nach den Figuren 1 bis 4 und nach den Figuren 5 und 6 zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Vorsprüngen, die eine Bewegung der Walzen nach außen verhindern, die dann später in die einzelnen Ausnehmungen des. Käfigs eingebracht werden. Wenn man eine Bewegung oder ein Freikommen der Walzen nach innen verhindern W\L11, dann kann man die entsprechenden Vorsprünge auch an den Innenkanten der Ausnehmungen des Käfigrohlings herstellen. Dies kann man z.B. dadurch machen, daß man die Matritze 2o gegen die Stempel 26 vertauscht und ebenso.die "Ambosse" und die Platte 26. Man kann das hier zu beschreibende Verfahren und die diesbezüglichen Vorrichtungen auch dazu verwenden, Vorsprünge an den Riegeln oder Stegen eines Käfigs anzubringen, wobei die Stege einen versetzten mittleren Abschnitt haben, um die Walzen gegen ein Freikommen nach innen zu sichern. Da die versetzten Abschnitte ein Freikommen nach innen verhindern, muß man die Vor Sprünge nur an der geraden Abschnitten der Stege nahe den Kanten ausbilden, um ein unerwünschtes Freikommen nach außen zu verhindern.

Nach dem Formen der Vorsprünge an dem flachen Blechrohling 28 kann man ggfs. das Blech mit den Ausnehmungen direkt in eine Schneideinrichtung l6 führen und in die Formmaschine 18, um die Streifen dann in einen ringförmigen Käfig zu verformen. Wenn man aber die Walzen sowohl

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gegen ein Herausfallen nach innen als auch nach außen sichern will, dann führt man den flachen Blechrohling zuerst in bzw. durch die Gesenkschmiedemaschine 14.

Wie die Figuren 7 und 8 zeigen, kann diese Gesenkschm-Meeinrichtung eine bewegliche Matritze 74 aufweisen, die eine Anzahl von die Verformung bewirkenden Druckstücken 76 aufweist. Die Druckstücke sind so angeordnet, daß sie die Unterseiten der Stege 78 leicht zusammendrücken. Gemäß Fig. 1 wird dabei eine schwere ebene Platte 80 von oben auf die Oberseite des Blechbandes 28 gedrückt.

Die Druckstücke 76 bilden kleine Eindrüekungen 82 (s. Figuren 7 und 8) an den Unterseiten der Stege 78 des Bleches 28 aus. Diese Einprägungen bilden sich, wenn das Metall der Stege 78 von den Druckstücken 76 nach außen gedrückt wird, wobei die Lappen 84 (s. Figuren 7 bis 90 an den Innenseiten der Stege 78 entstehen. Zweckmäßig werden zwei mit Längsabstand zueinander angeordnete Vorsprünge oder Lappen an jeder Längsseite der Stege 78 ausgebildet.

Nach dem Formen der Lappen 84 wird das Blechband 28 der Schneideinrichtung l6 (s. Fig. 1) zugeführt. Das eigentliche Schneidwerkzeug ist vertikal in Richtung zum Blechband und von diesem weg bewegbar und wirkt mit einem kleinen Gegenstück 86 zusammen, um nach Art einer Blechschere das Metallband in Stücke vorherbestimmter Länge zu schneiden, die dann ringförmig verformt werden, um den eigentlichen Käfig zu ergeben. Von der Schneideinrichtung gelangen die abgeschnittenen Teile zu einer Biegeeinrichtung 18, die dann die eigentlichen Ringe bildet. Diese Biegeeinrichtung 18 weist einen Biegekern 88 und vier nach den Pfeilen in Fig. 1 hin- und her- bzw. auf- und abbewegbare

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Werkzeuge 90, 92, 9^ und 9β auf. Diese Werkzeuge sind nach Art der Speichen eines Rades im Verhältnis zur Nabe, die hier vom Dorn 88 gebildet wird, angeordnet und biegen in der aus Fig. 1 ohne weiteres ersichtlichen Weise einen jeden Streifen zu einem Ring. Zu Beginn des Biegevorgangs wird jeder Streifen durch einen Niederhalter 98 an dem Biegedorn 88 festgelegt.

Nachdem ein jeder Streifen in einen ringförmigen Käfig des gewünschten Durchmessers gebogen wurde, kann man die Enden des Streifens miteinander verschweißen. Obwohl bei der beschriebenen Herstellung der Käfige in Umfangsrichtung die Ausnehmungen j52 innen eine zunächst größere Breite haben als außen, was durch das Stanzen in der"beschriebenen Weise unvermeidbar ist, ist nach dem Biegen der einzelnen Streifen in Ringgestalt die Breite der Ausnehmungen innen und außen etwa die gleiche, da.die Breite der Ausnehmungen innen beim Biegen kleiner wird.

Der neue Lagerkäfig weist gemäß den Figuren 9 und Io in axialer Richtung gesehen zwei äußere Rrige loo und Io2 auf. Die Vielzahl der in tlmfangsrichtung voneinander mit Abstand angeordneten Stege 78 verbindet diese "Ringe", so daß im wesentliehen rechteckige Ausnehmungen oder Taschen 32 für die Walzen entstehen. Die Stege haben von einem Ring zum anderen gesehen durchgehend etwa den gleichen Querschnitt. Bei dem Beispiel nach Fig. 9 erstrecken sich die in Längsrichtung mit Abstand angeordneten Vorsprünge 72 seitlich von jeder Seite eines Steges 78 weit genug, um die Walzen Io4 (s. Fig. lo) sicher zu halten. Bei der Ausführung nach Fig. 9 sind die Vorsprünge neben den Außenkanten der Stege 78 ausgebildet,· selbstverständlich kann man die Vorsprünge auch an den Innenkanten ausbilden. Die Lappen 84 erstrecken sich bei der Ausführung nach

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Fig. 9 von jeder Seite eines jeden Steges aus in Umfangsrichtung. Diese in Längsabstand angeordneten Lappen liegen dabei an den Innenkanten der Stege 78.

Bei dem neuen Käfig ist wichtig, daß er Stege 78 gleichbleibenden Querschnittes hat, die dadurch erheblich höher mechanisch belastet werden können, als dies bei bekannten Lagerkäfigen der Fall ist, bei welchen Stege verwendet v/erden, bei welchen zur Ausbildung von "Vorsprüngen seitlich an den Stegen Teile weggeschnitten werden. Da dabei keine lokalen Beanspruchungen entstehen, hat man insgesamt eine größere Festigkeit erreicht.

Beim Betrieb der Anlage nach Fig. 1 wird das Blech 28 intermittierend zunächst der Stanze Io zugeführt, wo entweder nach Fig. 3 oder mit der Stanze nach Fig. 5 gestanzt wird. Der immer noch ebene Rohling 28 wird dann zur Presse 12 weitergeführt, wo mit Hilfe der unter Hinweis auf die Figuren 4 oder β beschriebenen Gesenkwerkzeuge die Vorsprünge geformt werden. Dann kann man den Rohling ggfs. in eine weitere Gesenkschmiede-Station 14 fahren, wo die Lappen 84 gemäß Fig. 7 angeformt werden. Dann wird das Band in Stücke entsprechender Länge geschnitten, und diese Einzelstücke werden dann in die bekannte Hohlzylinderform der Käfige gebogen, wozu die Station l8 in der beschriebenen Weise dient.

Patentansprüche 309848/0428

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. !Verfahren zur Herstellung eines Lager-Käfigs, gekenn- ^— zeichnet 'durch folgende Verfahrensschritte:

   Herstellung im wesentlichen rechteckiger Ausnehmungen in festem Werkstoff, wobei die Ausnehmungen an ihren Längsseiten zumindest auf einem Teil der Werkstoffdicke einen konvergierenden Querschnitt haben;

   einige Teile der konvergierenden Seitenwände läßt man weiter in die öffnung einstehen, als andere Teilej

   die vorstehenden Abschnitte der konvergierenden Seitenwände werden in Gestalt von Vorsprüngen gepreßt, die von den konvergierenden Seitenwänden der öffnung in diese öffnung hinein vorstehen.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiter nach innen in die öffnung hineinweisenden Abschnitte der konvergierenden Seitenwände der öffnungen stärker konvergierend (im Schnitt) ausgebildet sind, als die verbleibenden Teile der Seitenwände.

   3. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß

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   • man beim Herstellen der im wesentlichen rechteckigen Öffnungen mit konvergierenden Seitenwänden das Ausgangsmaterial - zweckmäßig in Blechform - über eine Matritze mit darin befindlichen öffnungen führt, und das zuvor in den öffnungen befindliche Material mit einem Stanzstempel ausstanzt, dessen Abmessungen quer zur Bewegungsrichtung kleiner sind als die parallel dazu liegenden Abmessungen der Matritzen-Öffnung.

   k. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß - senkrecht zur Bewegungsrichtung gemessen - die Abmessungen des Stanzstempels etwa 5-lo % der Blechdicke kleiner sind als die entsprechenden Abmessungen der Matritzenöffnung.

   5. Anlage zur Herstellung des Käfigs eines Rollenlagers, insbesondere nach dem Verfahren des Anspruchs 1, gekennzeiohnet durch:

   eine Matritze mit mindestens einer im wesentlichen rechteckigen öffnung;

   einen mit der Matritze zusammenwirkenden Stanzstempel in fluchtender Ausrichtung, vrelcher schmaler ist als die entsprechende Abmessung der öffnung, und mindestens eine in Bewegungsrichtung verlaufende Nut in der Seitenwand des Stempels;

   eine Transporteinrichtung zum Fördern von massivem Blech zwischen Matritze und Stempel, um im wesentlichen rechteckige öffnungen in das Blech zu stanzen, dessen Längsseiten konvergierende Schnittflächen haben und Fortsätze aufweisen, die durch die Nuten

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   erzeugt weiter in die eigentliche Öffnung einstehen, als die übrigen Teile der Seitenwandung der Öffnung; und

   eine darauf folgende Presse zum weiteren Vortreiben der Vorsprünge.

   6. Anlage nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwerkzeuge am Stempel auf Jeder Längsseite der späteren Öffnung im Blech zwei mit Abstand voneinander angeordnete Nuten aufweist.

   7· Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matritze in Bewegungsrichtung der Stanze verlaufende Vorsprünge aufweist, die mit den Nuten im Stempel fluchten.

   8. Käfig für ein Rollenlager, gekennzeiohnet durch:

   zwei mit Abstand voneinander angeordnete und in Umfangsrichtung verlaufende Ringe (loo, Io2);

   mehrere am Umfang mit Abstand zueinander angeordnete Stege (78), welche die beiden Ringe verbinden und mit den Ringen zusammen im xve sent liehen rechteckige Öffnungen zur Aufnahme der Walzen bilden, und über ihre Länge von einem Ring zum anderen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweisen;

   zwei in Axialrichtung mit Abstand angeordnete und im wesentlichen bogenförmig gestaltete Fortsätze (72) in einstückiger Ausbildung mit den Stegen an deren Längskanten als Anschläge zur Sicherung der Walzen in den Ausnehmungen, wobei diese Vorsprünge (72)

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   sich (radial gesehen) an den äußeren Begrenzungskanten der Öffnungen (32) befinden.

   9· Lagerkäfig nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren und von den Stegen (78) begrenzten
   Ränder der Ausnehmungen an den Stegen (78) ausgedrückte Vorsprünge (84) aufweisen, welche eine Sicherung der
   Rollen gegen herausfallen nach innen bilden.

   Io. Lagerkäfig wie Anspruch 8, nur daß die zuerst genannten Fortsätze (72; Fig. 9) sich an den radial inneren Längskanten der Stege (78) befinden.

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