DE2344516A1

DE2344516A1 - Hohlzylindrischer koerper und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2344516A1
Application number: DE19732344516
Authority: DE
Inventors: Hans R Luedi; Albert Roze; Christian H Stettler
Original assignee: Grotnes Machine Works Inc
Current assignee: Grotnes Machine Works Inc
Priority date: 1972-09-08
Filing date: 1973-09-04
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2198800B1; DE2344516B2; DE2344516C3; FR2198800A1; CA998521A; IT995305B; GB1422747A; JPS4965371A; JPS529554B2; US3797088A

Description

A Ho 2 75 b

b - 16 3

U. September 19 7 3

Grotnes Machine Works Inc. Chicago, 111., USA

Hohlzylindrischer Körper und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen mindestens ungefähr hohlzylindrischen Körper aus Bandmaterial und einer -zwei Kanten des Bandmaterials miteinander verbindenden Schweißnaht sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem verbesserten Verfahren zur Herstellung im wesentlichen höhlzylindriseher Körper oder Hülsen aus einem Blechstreifen.

Es gibt eine Vielzahl von Produkten, insbesondere die Stahlräder von Kraftfahrzeugen, die aus hohlzylindrischen Körpern als Ausgangsprodukt hergestellt werden. Es gibt auch verschiedene

409813/0372 - 2 -

A 4o 275 b

b - 163

4. September 19 7 3 · - *K-

Verfahren zur Herstellung solcher hohlzylindrischer Körper, die sich für die Herstellung von Kraftfahrzeugrädern und ähnlichen Erzeugnissen eignen, und nur beispielsweise soll auf die US-Patentschrift 3 662 94o hingewiesen werden.

Das dort beschriebene Verfahren geht von einem zu einer Rolle aufgewickelten Blechstreifen vorgegebener Breite aus, der abgewickelt und zwischen Rollen geradegebogen, d.h. gerichtet wird; dann schneidet man vorgegebene Längen des Blechstreifens ab, worauf diese Zuschnitte um einen Kern herum zu einer Hülse geformt und die Längskanten durch eine Schweißnaht miteinander verbunden werden. Nach Bildung der Schweißnaht wird diese bearbeitet und es werden die Kanten der Hülse beschnitten, ehe man das fertige Rad aus der Hülse formt. Es handelt sich also um ein mehrstufiges Verfahren, das den Nachteil besitzt, daß eine Massenfertigung mehrere Anlagen benötigt, um auf dieselben Produktions zahlen zu kommen, wie dies bei einem kontinuierlichen Verfahren möglich wäre.

Kontinuierliche Herstellungsverfahren zur Herstellung hohlzylindrischer Körper führen zu einem Rohr als Zwischenprodukt, wobei das Rohr entweder stranggepreßt oder aus einem von einer Rolle abgewickelten Blechstreifen mittels einer Wellmaschine hergestellt wird. Die kontinuierlichen Verfahren haben den Vorteil, daß Hülsen oder hohlzylindrische Körper beliebiger Länge von dem als Zwischenprodukt hergestellten Rohr abgeschnitten werden können.

Alle diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sich mit ihnen hohlzylindrische Körper unterschiedlichen Durchmessers nur unter Aufwendung beträchtlicher Kosten herstellen lassen. Gerade die Kraftfahrzeugräder zeigen jedoch, wie schwerwiegend dieser Nachteil ist, da sich die Grossen der Kraftfahrzeug-

4 0 9 8 1 3/0372

A Uo 275 b

b - 163

14. September 19 7 3

räder von Jahr zu Jahr und selbst noch in kürzeren Zeiträumen andern, jeder Autohersteller andere Grossen benötigt und so insgesamt eine große Anzahl unterschiedlicher Räder gefertigt werden muss.

Im Fall eines Herstellungsverfahrens, bei dem ein auf die gewünschte Länge zugeschnittener Blechstreifen zum Rohr gebogen wird, macht eine Änderung der Radgröße einen Wechsel der Anlage oder einen Austausch zahlreicher Teile einer Anlage erforderlich, weil die zunächst hergestellten Zuschnitte der Länge und dem Durchmesser der zu bildenden hohlzylindrischen Körper angepaßt werden müssen.

Wird zunächst ein Rohr als Zwischenprodukt hergestellt, so haben Durchmesseränderungen ebenfalls zur Folge, daß die Anlage gewechselt werden muss , und wenn ein Hersteller verschiedene Radgrössen fertigt, ergeben sich zusätzliche Probleme durch das Erfordernis der Lagerung von Rohren mit unterschiedlichem Durchmesser.

Des weiteren lassen sich nach dem geschilderten Verfahren die Rohre wesentlich schneller herstellen, als- dies an sich für die weiteren Verfahrensschritte, durch die die einzelnen Räder hergestellt werden, erforderlich wäre, so daß sich eigentlich der Gang der Herstellung über das Rohr als Zwischenprodukt kaum rechtfertigen läßt, wenn man nicht zahlreiche Anlagen zur Weiterverarbeitung in Räder betreibt.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion für einen hohlzylindrischen Körper zu finden, der, soll von einem Durchmesser auf einen anderen übergegangen werden, keine großen Änderungen in der Produktionsanlage erforderlich macht; außerdem soll ein wirtschaftliches Herstellungsverfahren

\09813/0372 ₄

für die kontinuierliche Herstellung hohlzylindrischer Körper angegeben werden. Zur Lösung dieser Aufgaben wird vorgeschlagen, einen mindestens hohlzylindrischen Körper aus Bandmaterial und einer zwei Kanten des Bandmaterials miteinander verbindenden Schweißnaht erfindungsgemäss so auszubilden, daß das Bandmaterial schraubenlinienförmig verläuft und seine aneinanderstoßenden Längskanten durch die ebenfalls schraubenlinienförmige Schweißnaht miteinander verbunden sind. Eine besonders wirtschaftliche Fertigung ergibt sich bei einem Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Körpers , bei dem aus dem Bandmaterial ein Rohr geformt und die Bandkanten durch eine Schweißnaht miteinander verbunden werden, worauf vom Rohr hohlzylindrische Körper abgetrennt werden, dann, wenn das Bandmaterial schraubenlinienförmig zu einem Rohr gewickelt wird und die aneinanderstoßenden Längskanten des Bandmaterials miteinander verschweißt werden, worauf vom freien Ende des Rohrs die hohlzylindrischen Körper nacheinander abgetrennt werden,-während am anderen Ende des Rohrs weitergewickelt wird. Dank des schraubenlinienförmigen Wickeins des Bandmaterials können hohlzylindrische Körper unterschiedlichen Durchmessers hergestellt werden, ohne daß es eines aufwendigen Wechsels der Anlage bedarf; außerdem kommt man in einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer geringen Zahl unterschiedlicher Vorrichtungen aus , um unterschiedliche hohlzylindrische Körper in Serie herzustellen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren bringt aber nicht nur eine Durchmesseränderung keine Schwierigkeiten mit sich, sondern es lassen sich auch hohlzylindrische Körper unterschiedlicher Länge leicht herstellen.

Die Erfindung wird anhand der Fertigung von Kraftfahrzeugrädern noch im Detail beschrieben werden, sie ist jedoch nicht auf die Herstellung solcher Räder beschränkt. Mit Hilfe der

409813/0372

Erfindung lassen sich die verschiedensten hülsenförmigen Körper herstellen, insbesondere ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf die Herstellung kurzer Hülsen von Vorteil. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verarbeitung von Blechstreifen. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch gut für eine vollständige Automatisierung. Besonders bemerkenswert ist, daß ein Wechsel im Durchmesser oder in der Länge der hohlzylindrischen Körper keinen Wechsel im verarbeiteten Bandmaterial erforderlich macht, d.h. es kann stets Bandmaterial derselben Breite verarbeitet werden. Schließlich lassen sich erfindungsgemäss die einzelnen hohlzylindrischen Körper in rascher Folge von dem als Zwischenprodukt gefertigten Rohr abtrennen, so daß die Herstellung der einzelnen höh!zylindrischen Körper mit der Rohrherstellung Schritt halten kann.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung und der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Gesamtdarstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des als Zwischenprodukt hergestellten Rohrs;

Fig. 3 eine Darstellung eines Teils der Anlage gemäss Fig. zum Teil in der Draufsicht und zum Teil im Schnitt;

- 6 409813/0372

Fig. 4 eine Darstellung des Vorgangs des Abschneidens eines hohlzylindrischen Körpers vom Rohr, teilweise im Schnitt_;und

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich der Fig. 4, jedoch nach dem vollständigen Abtrennen des hohlzylindrischeη Körpers vom Rohr.

Da eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäss aufgebauten hohlzylindrischen Körpers ein Fahrzeugrad ist, soll die Erfindung anhand der Herstellung von Fahrzeugrädern im folgenden näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäss aufgebauten hohlzylindrischen Körper Io mit abgebogenen Stirnenden, die Flansche 12 bilden. Ein solcher hohlzylindrischer Körper eignet sich "" besonders gut für die Herstellung von Kraftfahrzeugrädern.

Eine Gesamtanlage zur erfindungsgeinässen Herstellung hohlzylindrischer Körper wurde mit 14 bezeichnet; sie verarbeitet einen Blechstreifen 16 von einer Rolle weg; dieser Blechstreifen wird durch eine mit Walzen versehene Vorrichtung 18 zum Führen und Richten des Blechs hindurchgeschickt und gelangt dann in eine Wickelvorrichtung 2o, in der der Blechstreifen schraubenlinienförmig zu einem kontinuierlichen Rohr 22 aufgewickelt wird. Derartige Wxckelvorrichtungen sind bekannt und auf dem Markt erhältlich, so daß eine Beschreibung im einzelnen nicht erforderlich ist.

Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, steht der Winkel zwischen der Längsachse des zugeführten Blechstreifens 16 und der Längsachse des gewickelten Rohrs 22 in folgendem Zusammen-

- 7 40 98 137 0372

ORIGINAL INSPECTED

Λ 4ο 275 b

b - 163

4. September 19 73

hang mit dem Durchmesser D des Rohrs 22 und der Breite w des Blechstreifens :

•W

sin ^"

Bei gleichbleibender Breite des verarbeiteten Bandmaterials läßt sich also der Durchmesser D des Rohrs ohne Schwierigkeiten variieren, indem man den Steigungswinkel V entsprechend wählt. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß man mit einer einzigen Anlage Rohre und damit auch hohlzylindrische Körper unterschiedlichen Durchmessers herstellen kann, wie dies bei der Produktion beispielsweise von Kraftfahrzeugrädern wünschenswert ist.

Während des Wickeins wird das Rohr in axialer Richtung vorgeschoben, und gleichzeitig werden die gegeneinander anliegenden Längskanten des schraubenlinienförmig aufgewickelten Blechstreifens 16 miteinander verschweißt, und zwar mittels eines Schweißgeräts 24, bei dem es sich um ein elektrisches, ein Autogen-Schweißgerät oder um ein anderes geeignetes Gerät zum Verbinden der Längskanten des Blechstreifens handeln kann. Neben dem Schweißgerät 24 ist. noch ein Bearbeitungsgerät 26 angeordnet, das die Schweißnaht bearbeitet, Zunder und Unebenheiten entfernt und so eine saubere, flache und schraubenlinienförmige Schweißnaht .entstehen läßt.

Es ist besonders zweckmässig, wenn man die herzustellenden hohlzylindrischen Körper vom vorderen Ende des Rohrs abtrennt, und zwar insbesondere so lange der Wickelvorgang weitergeführt wird. Zu diesem Zweck sieht die erfindungsgemässe Anlage ein im Rohr angeordnetes Werkzeug 2 8 vor, das erfindungsgemäss in radialer Richtung aufspreizbar ist. Es wird von einem sich in

_ ρ —

409813/0372

A 4o 275 b

b - 163

4. September 19 73

Längsrichtung des Rohrs 22 erstreckenden Schaft 3o getragen, der seinerseits ausfahrbar in einer Traghülse 32 gelagert ist. Die letztere wird von einem Lagerbock 34 gehalten, der eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung aufweist, mit deren Hilfe der Schaft 3o in Längsrichtung verschoben werden kann. An der Traghülse 32 ist. auch eine Innenelektrode 3 6 des Schweißgeräts 24 befestigt.

Um den gewünschten hohlzylindrischen Körper Io vom Rohr 22 abzutrennen, und zwar während dieses Rohr infolge des fortgesetzten Wickelvorgangs in axialer Richtung vorgeschoben wird, läßt sich das Werkzeug 2 8 in radialer Richtung aufspreizen, während es gleichzeitig synchron mit dem Rohr in axialer Richtung verschoben wird. Durch das Aufspreizen des Werkzeugs wird nicht nur der Körper Io vom Rohr abgetrennt, sondern er wird gleichzeitig geformt, durch die Verformung gehärtet und innerhalb vorgegebener Grenzen kalibriert.

Das Werkzeug 2 8 weist mehrere Werzeugsegmente 3 8 auf, die einen Kreisring bilden; jedes Werkzeugsegment hat eine innere Oberfläche, die Teil eines Innenkonus ist und eine Mitnehmerfläche bildet. Die Umfangsflächen der Werkzeugsegmente 3 8 bilden Schneidkanten und formende Flächen. So stellt die rechte Kante des Werkzeugs eine mit.4o bezeichnete Schneidkante dar, wie die Fig. 3 zeigt; durch diese Schneidkante wird beim Aufspreizen des Werkzeugs ein hohlzylindrischer Körper Io vom Rohr 22 abgetrennt, dessen Breite (Länge in axialer Richtung) der Breite des Werkzeugs 2 8 entspricht. Wie der Zeichnung entnommen werden kann, dient das Werkzeug 28 auch dazu, die Flansche 12 am hohlzylindrischen Körper Io zu bilden, und zwar dann, wenn das Werkzeug vollständig in radialer Richtung aufgespreizt ist. Die besondere Gestalt der hohlzylindrischen Körper Io eignet

40981 3/0372

A 4o 275 b

b - 163

4. September 19 73

sich besonders gut für die weitere Vearbeitung zu Felgen für Kraftfahrzeuge, wobei es sich vorteilhaft auswirkt, daß die Flansche 12 schon beim Abtrennen der Körper Io vom Rohr 22 gebildet werden; dadurch verringert sich die Zahl der im Zuge der weiteren Herstellung erforderlichen Schritte.

Um das Werkzeug 28 aufzuspreizen, ist ein kegeIstumpfförmxger Kern 42 auf einem Schaft 44 vorgesehen; Kern und Schaft können in Richtung.auf das Werkzeug 2 8 mit Hilfe eines druckmittelbetätigten Zylinders 46 vorgeschoben werden. Wie die Fig. 4 erkennen läßt, wird der Kern 42 so lange nach rechts geschoben, bis er in die zentrale Öffnung des Werkzeugs 2 8 eintritt und die Werkzeugsegmente 3 8 in radialer Richtung aufspreizt, wodurch wieder ein Körper Io vom Rohr 22 abgetrennt wird. Die Anlage kann so getaktet werden, daß der Kern 42 in das Werkzeug 28 eintritt, wenn die vorder Kante des Rohrs 22 sich gerade über einen Abführ-Förderer 4 8 bewegt; sobald der Kern 4 2 ganz in das Werkzeug 2 8 eingedrungen ist und es aufgespreizt hat, wird die Relativbewegung zwischen Kern 42 und Werkzeug 28 unterbrochen und der Kern beginnt sich zusammen mit dem Werkzeug nach links zu bewegen, wie dies die Fig. 4 erkennen läßt.

Befinden sich Werkzeug und abgetrennter Körper Io über dem. Förderer 48, wird der Kern 4 2 vollständig nach links zurückgezogen, wie dies der Fig. 5 entnommen werden kann. Dadurch zieht sich das Werkzeug in radialer Richtung wieder zusammen und es wird nach rechts in das freie Ende des Rohrs 22 zurückgezogen, um von diesem den nächsten hohlzylindrischen Körper Io abzutrennen. Der zuvor abgetrennte Körper Io wird dann durch den Förderer 48 abtransportiert, beispielsweise zu einem Lager. Anschliessend wiederholt sich der ganze Vorgang.

- 10 409813/0372

A 4o 275 b
b - 163

H. September 19 73

Ein besonderes Merkmal des erfindungsgeraässen Verfahrens ist darin zu sehen, daß beim Abtrennen der hohlzylindrischen Körper Io vom Rohr 22 durch ein in radialer Richtung aufweitbares Werkzeug, das im Rohr angeordnet ist, der abgetrennte hohlzylindrische Körper verfestigt und kalibriert wird, so daß sich qualitativ höherwertige Produkte ergeben und die erfindungsgemäss hergestellten hohlzylindrischen Körper insbesondere auch runder sind als die nach bekannten Verfahren hergestellten Hülsen.

Da jeder Körper Io während des Abtrennens vom Rohr 22 aufgeweitet wird, wählt man den Rohrdurchmesser zweckmässigerweise geringfügig kleiner als den Durchmesser des Endprodukt, d.h. des fertigen hohlzylindrischen Körpers Io.

Um hohlzylindrische Körper geänderten Durchmessers herzustellen, wird einfach der Steigungswinkel des schraubenlinienförmig gewickelten Blechstreifens geändert, und es ist einfach, das Werkzeug auszutauschen, um'die Länge bzw. Breite und den Durchmesser der herzustellenden hohlzylindrischen Körper zu variieren.

Eine einzige erfindungsgemässe Anlage erlaubt die Herstellung einer gleich großen Anzahl hohlzylindrischer Körper pro Zeiteinheit wie bekannte Anlagen, die 1000 bis 1200 Felgen pro Stunde erzeugen, jedoch benötigen die bekannten Anlagen jeweils zwei Vorrichtungen zum Formen eines Blechs zum Rohr, zum Schweißen und zur Bearbeitung der Kanten und Schweißnähte.

409813/0 372

Claims

b - 163

H. September 19 73

Patentansprüche:

Mindestens ungefähr hohlzylindrischer Körper aus Bandmaterial und einer zwei Kanten des Bandmaterials miteinander verbindenden Schweißnaht, dadurch gekennzeichnet, daß .das Bandmaterial (16) schraubenlinienförmig verläuft und seine aneinanderstoßenden Längskanten durch die ebenfalls schraubenlinienförmige Schweißnaht miteinander verbunden sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Körpers nach Anspruch 1, bei dem aus dem Bandmaterial ein Rohr geformt und die Bandkanten durch eine Schweißnaht miteinander verbunden werden, worauf vom Rohr hohlzylindrischo Körper abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandmaterial schraubenlinienförmig zu einem Rohr gewickelt wird und die aneinanderstoßenden Längskanten des Bandmaterials miteinander verschweißt werden, worauf vom freien Ende des Rohrs die hohlzylindrischen Körper nacheinander abgetrennt werden, während am anderen Ende des Rohrs weitergewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht vor dem Abtrennen der hohlzylindrischen Körper bearbeitet wird.

ι+. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

— O —

409813/0372

A Ho 275 b

b - 163"

H-. September 19 73

daß zum Abtrennen der hohlzylindrischen Körper das Rohr von innen nach außen mittels eines in ihm angeordneten, aufspreizbaren Werkzeugs durchgeschnitten wird.

5. Verfahren nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrischen Körper beim Abtrennen vom Rohr auf den gewünschten Durchmesser aufgeweitet, in eine zylindrische Form gebracht und verfestigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrischen Körper beim Abtrennen vom Rohr verformt, insbesondere mit Flanschen versehen werden.

7. Verfahren nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug während des Abtrennens der hohlzylindrischen Körper in Längsrichtung des Rohi^s synchron mit diesem verschoben wird.

4098 1 3/0372

Leerseite