DE2813801A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von nutrollen o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von gekerbten Hollen, Keilnutscheiben oder Nutrollen auf einer Drehbank, beispielsweise zur Herstellung von Rollen für V—förmige Antriebsriemen oder von ähnlichen zylindrischen Bauteilen mit V-förmigen Nuten an ihrem umfang, insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von derartigen Nutrollen mit drei oder mehr Nuten am Umfang aus einem einzigen schalenförmigen Metallteil.

Die bekannten Anordnungen nach dem Stande der Technik lassen sich hinsichtlich der Herstellung von Nutrollen mit drei oder mehr Nuten an ihrem Umfang ganz allgemein in zwei Kategorien einteilen.

In der ersten Kategorie besteht ein bekanntes und lange verwendetes Verfahren darin, auf einer Drehbank eine Rolle mit zwei Nuten herzustellen., und zwar unter Verwendung von äußeren Formgebungsrollen und inneren Tragrollen, und dann ein getrenntes Werkstück mit einer Nut herzustellen und anschließend die beiden derartig hergestellten Teile zusammenzuschweißen oder in anderer Weise aneinander zu befestigen, um somit ein Endprodukt mit drei Nuten am Umfang zu erhalten.

Ein derartiges System weist jedoch zahlreiche Nachteile auf. Der erste Nachteil ergibt sich aus den Kosten, und zwar aufgrund der Tatsache, daß zwei getrennte Formvorgänge und ein zusätzlicher Verbindungsvorgang erforderlich sind. Dies erhöht die erforderliche Ilerstell-ungszeit sowie den Betrag der Maschinen- und Gesamtkosten.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die fertige Rolle ein erhöhtes Gewicht besitzt, und zwar aufgrund der Anwesenheit des Flansches an einem der beiden zusammengeschweißten Teile, was für viele Verwendungszwecke nachteilig ist. Beispielsweise werden Nutrollen dieser Art auf dem Kraftfahrzeugsektor verwendet, und bei dem bestehenden Trend zur Gewichtsverringerung zur .Reduzierung des

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Kraftstoffverbrauches, weil eine ganze Anzahl derartiger Nutrollen in den meisten Kraftfahrzeugen vorhanden ist, ist jedes eingesparte Gewicht von besonderem Wert. Darüber hinaus liegt eine Materialverschwendung bei einem derartigen Verfahren vor.

Das zweite bekannte Verfahren zur Herstellung derartiger Nutrollen ist beispielsweise in der US-PS 3 852 363 beschrieben, in der eine Vorrichtung zur Herstellung von Nutrollen mit mindestens drei V-förmigen Nuten aus einem einzelnen schalenförmigen Metallwerkstück auf einer Drehbank angegeben ist. Das dort beschriebene Verfahren beinhaltet jedoch zwei getrennte Arbeitsgänge. So werden dort in einem ersten Arbeitsgang die ersten beiden Nuten ausgebildet und die so hergestellte Nutrolle an eine zweite Maschine abgegeben, auf der die dritte Nut ausgebildet wird. Das dort beschriebene Verfahren beinhaltet auch eine expandierbare Spindelkonstruktion für die Tragfunktion im Inneren, die wegen ihrer Bearbeitbarkeit den Nachteil aufweist, daß sie relativ kompliziert ist, und daher ist im Falle eines Ausfalles oder einer Beschädigung der tragenden Spindel eine zeitraubende Reparatur erforderlich.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sich das oben erörterte Ziel, nämlich eine dynamisch ausgeglichene Nutrolle mit mindestens drei Nuten am Umfang aus einem einzigen tassen- oder schalenförmigen Metallwerkstück in einem kontinuierlichen Arbeitsgang herzustellen, in einfacher, rascher und wirtschaftlicher Weise erreichen läßt.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Nutrollen dieser Art angegeben, bei der die üblichen äußeren Fertigbcarbeitungs- und Formgebungsrollen, die geeignete Vorsprünge zur Ausbildung von drei oder mehr Nuten aufweisen, zusammen mit einer inneren Tragrollenanordnung, die geeignete Rollenelemente für drei oder mehr Nuten aufweist, und mit dem Innenteil verwendet werden, dessen Rollen mit Federn verbunden sind, so daß dann, wenn die Vorbearbeitungs-Formgebungsrollen

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und die Fertigbearbeitungs-Formgebungsrollen ihren Arbeitsvorgang ausführen und die tatsächliche Höhe des Werkstückes verringern, die Inncnrollen sich bei dieser Bewegung axial frei bewagen können und gleichzeitig eine feste Abstützung oder Unterstützung für die Fertigbearbeitungs- und Formgebungsrollen darstellen. Die Anzahl von mit Federn verbundenen Rollen kann variieren, jedoch sind zur Herstellung der gewünschten Basisnutrolle mit drei Nuten zwei erforderlich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen im folgenden anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt der erforderlichen Grundausstattung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Nutrollen in einer offenen Stellung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung im Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei die Nutrolle fertiggestellt ist und die Teile der Vorrichtung zusammenbewegt worden sind;

Fig. 3 eine Darstellung im Schnitt der fertigen Nutrolle;

und in

Fig. 4 eine Darstellung der fertigen Nutrolle längs der

Linie 4-4 der Fig. 3.

Bezugnehmend auf Fig. 1 darf zunächst einmal darauf hingewiesen werden, daß ein beträchtlicher Teil der Vorrichtung lediglich s-lematisch wiedergegeben ist. Dem Fachmann auf dem in Rede stehenden Gebiet sind jedoch die normalen Vorrichtungen zur Herstellung von Rollen auf Drehbänken bekannt, die im allgemeinen eine zwischen

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offenen und geschlossenen Stellungen bewegbare Druckvorrichtung oder Presse, eine Vorformungs-Rollenanordnung, die in und außer Kontakt mit dem schalenförmigcn Werkstück bewegbar ist, sowie
eine Profilierungs- oder Fertigbearbcitungs- Formgebungsrolle aufweist, die ebenfalls in und außer Kontakt mit dem Werkstück bewegbar ist.

Aus diesem Grunde sind in den Figuren der Zeichnung nur diejenigen Teile der Vorrichtung wiedergegeben, die zur Durchführung des neuartigen Verfahrens zur Herstellung von Nutrollen mit drei oder
mehr Nuten aus einem einzigen Werkstück erforderlich sind.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, weist die Vorrichtung zur Herstellung von Nutrollen einen oberen Halterungsring 10 auf, der üblicherweise von einer Presse oder Druckvorrichtung gehalten ist, die aus der in Fig. 1 wiedergegebenen offenen Stellung in Richtung des
Pfeiles 90 in die in Fig. 2 wiedergegebene geschlossene Stellung bewegbar ist. Die Presse selbst ist aus dem vorstehend genannten Grunde nicht in der Zeichnung wiedergegeben.

Der obere Halterungsring 10 trägt einen Formgebungsring 11, der ringförmig ausgebildet ist, eine Mittelbohrung 11b aufweist und in einer bogenförmigen Bodenfläche 11a endet; die Wirkungsweise dieses Bauteiles wird im folgenden noch näher beschrieben. Der
Formgebungsring 11 ist am oberen Halterungsring 10 mit einer
Schraube 12 befestigt, wobei zu diesem Zweck normalerweise eine Reihe von Schrauben 12 verwendet wird, auch wenn nur eine derartige Schraube 12 in der Schnittdarstellung der Fig. 1 wiedergegeben ist. Ferner ist ein Zapfen oder Paßstift 17 in den oberen Ilalterungsring 10 eingepaßt und dient zu Lokalisierungs- und Ausrichtungszwecken .

In der Mittelbohrung 11b des Formgebungsringes 11 ist ein Führungshalter 14 aufgenommen, der am oberen Halterungsrin 10 mit einer Schraube oder Schrauben 15 befestigt ist. Der Führungshalter 14

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weist ebenfalls eine Mittelbohrung 14a auf, die mit einer Gegenbohrung versehen ist, um in der Nähe ihres oberen Endes eine Schulter 14b auszubilden.

In der Mittelbohrung 14a des Führungshalters 14 ist ein zylindrischer Halter 13 aufgenommen, der T-förmigen Querschnitt besitzt und gegen die Schulter 14b anliegend eingesetzt werden kann. Dieser Halter 13 hält die Führungsspitze 16, die aus nachstehend näher angegebenen Gründen koaxial zum oberen Halterungsring 10 und dem oberen Formgebungsring 11 angeordnet ist.

Bezugnehmend auf den unteren Halterungsring 20 darf zunächst einmal darauf hingewiesen werden, daß dieser Halterungsring 20 ebenfalls in einer Tragplatte oder einer Druckvorrichtung montiert wird, die in der Zeichnung nicht wiedergegeben ist, da es sich um eine relativ bekannte Anordnung handelt.

Ein Haltering 21 ist an der Oberseite des unteren Halterungsringes 20 aufgenommen und an ihm mit einer Vielzahl von Schrauben 22, 22 befestigt. Sowohl der untere Halterungsring 20 als auch der Haltering·21 sind zylindrisch und mit einem hohlen Mittelteil ausgebildet, das die übrigen Bauteile der unteren Anordnung aufnehmen und enthalten kann, was noch näher erläutert werden soll.

Eine Haltescheibe 23 ist im unteren Halterungsring 20 aufgenommen und nimmt die feste tragende Welle 20b auf. Eine Abdeckplatte 24 ist ebenfalls an der Oberseite der Haltescheibe 23 aufgenommen und an ihr mit einer Vielzahl von Schrauben 25' befestigt. Die Haltescheibe 23 ist auch am Zentriermodul 28 mit einer Vielzahl von Schrauben 26 befestigt. Den Zentriermodul 28 umgibt ein Tragring 29. Der Tragring 29 ist länglich und zylindrisch ausgebildet und weist eine ringförmige, zum Einsetzen dienende Aussparung 29.a an seiner oberen Oberfläche auf, die noch näher erläutert werden soll. Ferner ist ein Vorsprung 29b in den unteren Umfang des Trag-

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ringes 29 eingesetzt und in seiner Stellung mit Schrauben 29c gehalten.

Auf diese Weise sind der untere Halterungsring 20, der Haltering 21 und der Tragring 29 aneinander befestigt und für eine gemeinsame Bewegung ausgelegt.

Desweiteren sind im Abstand zwischen dem stationären Zentriermodul 2ΐ und dem Tragring 29 Drucklager 32, 32 und Rollenlager 36, 36 angeordnet, wobei diese Elemente um den Umfang des Zentriermodules 28 verteilt angeordnet sind.

Außerdem ist um den Umfang des Halteringes 21 ein O-Ring 21a zu Abdichtungszwecken angeordnet.

Desweiteren werden die üblichen Federn 33, 33 verwendet, obwohl nur eine in Fig. 1 wiedergegeben ist; diese Federn 33 sind unterhalb eines hinterschnittenen Teiles des Zentriermoduls 28 zwischen dem Zentriermodul 28 und einem vorspringenden Teil des unteren Halterungsringes 20 eingeschlossen.

Ein Haltering 27 ist an der Oberseite der Abdeckplatte 24 aufgenommen und trägt Halterungen 37, 37 und Abstandshalter 35, 35. Die Halterungen 37, 37 schließen eine zweite Halterung 30 gegen die Oberseite des Halteringes 27 ein. Eine Schraube 31 ist durch die zweite Halterung 30 eingesetzt und steht mit der frei drehbaren Spindel oder Welle 40 in Eingriff, die für eine Rotationsbewegung montiert ist. An der Oberseite der Welle 40 ist eine dritte Halterung 43 von einer Schraube 44 in ihrer Stellung gehalten.

Die Unterseite des unteren Halterungsringes 20 ist mit einer kegelstumpf förmigen Aussparung versehen, die auf einer sich konisch verjüngenden, nicht dargestellten Nase oder einem Dorn aufgenommen werden kann, um auf die Ringe 20, 21 und 29 in der nachstehend näher beschriebenen Weise eine Antriebskraft zu übertragen.

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Ferner darf darauf hingewiesen werden, daß Kugellager 39, 39 um den Umfang der Welle 40 aufgenommen sind und daß eine Abdeckplatte 41 Verwendung findet, um diese Kugellager 39, 39 in ihrer Position zu halten. Ferner ist eine Schmiereinrichtung 42 an der Oberseite des Zentriermoduls 28 vorgesehen und steht zu Schmierzwecken mit den nicht näher bezeichneten Durchführungen und öffnungen in Verbindung .

An der Oberseite der Welle 40 ist die Halterung 43 mit der Schraube 44 und einem Haltevorsprung 45 in ihrer Stellung gehalten.

Die inneren Formgebungsrollen 5 0 und 51 sind jeweils mit inneren axialen Öffnungen 50a und 51a versehen, so daß sie in ihre Stellung auf der Welle 40 gleiten und darauf vom Haltevorsprung 45 gehalten werden können. Diese Formgebungsrollen 50 und 51 haben geeignete Umfangskonturen, so daß sie, wenn sie in Zusammenarbeit mit den Endbearbeitungsrollen verwendet werden, eine geeignete und wirksame innere Abstützung bilden, um in den Nutrollen die Nuten fertigzubearbeiten.

Die innen angeordneten Formgebungsrollen 50 und 51 sind ferner mit einer oder mehreren Aussparungen 50b und 51b ausgestattet, die in ihren zusammengehörigen Seiten ausgebildet sind, und diese Aussparungen 50b und 51b nehmen Federn 52, 52 auf, die normalerweise die Formgebungsrollen 50 und 51 auseinanderzudrücken versuchen.

Wie sich weiter aus Fig. 1 entnehmen läßt, sind die Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 auf der linken Seite der Fig. 1 wiedergegeben. Diese Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 sind von einem Träger und einem Rahmen 6 9 getragen, wobei diese gesamte Anordnung in Richtung des Pfeiles 100 bewegbar ist, um den Arbeitsgang der Endbearbeitung durchzuführen.

Die Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 sind auf einer Spindel oder Welle 64 montiert, und es sind geeignete Lager 68, 68 zwischen

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den Rollen 61, 62 und 63 sowie der Welle 64 vorgesehen. Während die Endbcarbeitungsrollen 61, 62 und 63 von der Schraube 66 zusammengehalten ist, kann sich die gesamte Anordnung in Richtung des Pfeiles 101 gegen die Kraft der Feder 65 längs der Längsachse der Welle 6 4 bewegen, welche im Rahmen 69 von einem Vorsprung 64a gehalten ist. Die Wirkungsweise der Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 wird im folgenden noch näher beschrieben, obwohl bereits hier darauf hingewiesen werden soll, daß die Einrichtung zur Bewegung dieser Endbearbeitungsrollen in Richtung der Presse und von dieser weg nicht wiedergegeben ist, da sie im wesentlichen von üblicher Bauart ist.

Die Vorbearbeitungs-Formgebungsrollen sind ebenfalls nicht wiedergegeben, da sie ebenfalls im wesentlichen von üblicher Bauart sind.

Bei Betrieb der neuartigen Vorrichtung ist davon auszugehen, daß die Druckvorrichtung oder Presse zuerst einmal geöffnet wird, so daß die Vorrichtung die in Fig. 1 wiedergegebene Stellung einnimmt. Im Anschluß daran wird das vorgefertigte schalenförmige Werkstück 70 eingesetzt, so daß seine Bodenkantenfläche auf der zum Lokalisieren und Positionieren dienenden Aussparung 29a an der Oberseite des Tragringes 29 ruht und tatsächlich in seiner Stellung zwischen der hochstehenden Lippe 28a des Halteringes 21 eingeschlossen ist, um sie auf diese Weise festzuhalten.

Die Presse wird dann in Richtung des Pfeiles 90 geschlossen, wobei die Führungsspitze 16 durch die Öffnung 77 in der Basis des Werkstückes 70 hindurchgeht. Im Anschluß daran tritt die Vorformungs-Rollcnanordnung vor und führt, während sich das Werkstück dreht, auf der Drehbank den ersten groben Formgobungsarbeitsgang aus. Dies führt zu einem Ziehen des Metalls unter Ausbildung von vorbearbeiteten Nuten am Umfang des Werkstückes 70.

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Wie bereits erwähnt ist die Vorrichtung der Vorformungs-Rollenanordnung nicht wiedergegeben. Diese Art von Anordnung ist an sich bekannt und im wesentlichen die gleiche wie die Anordnung der Endbearbeitungsrollenanordnung, die in Fig. 1 und 2 auf der linken Seite wiedergegeben ist, obwohl sie unter einem Winkel von 90° gegenüber dem Ort der Endbearbeitungsrollenanordnung montiert ist. Ferner darf darauf hingewiesen werden, daß die inneren Formgebungsrollen 50 und 51 exzentrisch gegenüber der Hauptachse der Presse angeordnet sind und auf diese Weise beim anfänglichen Vorformungsarbeitsgang keine Rolle spielen.

Sobald die Vorformungsrollenanordnung ihre Funktion ausgeübt hat, wird sie zurückgezogen, und die Endbearbeitungsrollenanordnung tritt nach innen in die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung vor. Zu diesem Zeitpunkt werden, wobei sämtliche Teile umlaufen, die Endbearbeitungsrollen 61 , 62 und 63 in die vorgefertigten Nuten hineingetrieben, um die fertigen Nuten 74, 74 auszubilden und das Werkstück 70 in seinen Endzustand zu ziehen. Während dieses Vorganges wird das Metall des Werkstückes 70 zum Boden der Presse hin gezogen, und die Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 können dieses dadurch erreichen, daß sie die Welle 64 nach unten gegen die Kraft der Feder 65 bewegen.

Wenn dieser Vorgang stattfindet, werden die tragenden Formgebungsrollen 50 und 51 auf der Innenseite mit der freilaufenden Welle rotieren und sich aufeinander zu bewegen, wenn das Metall nach unten gezogen wird, so daß die fertige Nutkonfiguration erreicht wird, wie sie in Fig. 2 und 3 wiedergegeben ist. All dies wird in einem einzigen Arbeitsgang ohne jegliche Bewegung oder Verschiebung des Werkstückes 70 erreicht und führt zu konzentrischen und dynamisch ausgeglichenen Nuten.

Wenn die Fertigbearbeitung der Endbearbeitungsrollen auf der Drehbahn ausgeführt ist, wird die Endbearbeitungsrollenanordnung, wie bereits erwähnt, zurückgezogen und die Druckvorrichtung oder

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Presse wieder geöffnet, wobei die Bauteile in die in Fig. 1 wiedergegebene Stellung gebracht werden; im Anschluß daran ist es einfach, das fertige Werkstück 70 herauszunehmen, das dann, bei der beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung, drei Nuten 74, 74, 74 an seinem Umfang aufweist, welche von einfachen Nutenkanten 76, 76 getrennt sind; ferner ist eine doppelte Nutenkante 75 an der Oberseite ausgebildet, die von der bogenförmigen Bodenfläche 11a des Formgebungsringes 11 gebildet worden ist (vgl. Fig. 3).

Es darf darauf hingewiesen werden, daß bei der wiedergegebenen und oben beschriebenen Ausführungsform zwei innere tragende Fo rmgebungsrollen 50 und 51 im Zusammenhang mit drei äußeren Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 63 angegeben sind. Es ist jedoch offensichtlich, daß das oben beschriebene Prinzip hinsichtlich der inneren Formgebungsrollen 50 und 51, nämlich ihre Floating- oder Schwimmzustands- und automatischen Kompensationseigenschaften ebensogut Verwendung finden können, wenn drei, vier oder fast eine unbegrenzte Anzahl von Formgebungsrollen jeweils aufeinandergesteckt und mit zusätzlichen Federn, wie z.B. der Feder 52, miteinander verbunden werden. Selbstverständlich muß man dann die Anzahl der Endbearbeitungsrollen 61, 62 und 6 3 ebenfalls in entsprechender Weise erhöhen.

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L e e r s e i \ e

Claims (6)

Patentansprüche

1. ) Verfahren zur Herstellung eines zylindrischen Körpers mit mindestens drei V-förmigen Nuten am Umfang aus einem einzigen schalenförmigen Werkstück, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Positionieren des Werkstückes auf einer drehbaren Traganordnung mit mindestens zwei federvorgespannten und innerhalb des Werkstückes aufgenommenen Tragrollen; Einklemmen des Werkstücks in seine Stellung mit einem drehbaren Drehbankfutter;

Vorformen von Nuten mit außerhalb getragenen Vorformungsrollen und

Fertigbearbeitung der Nuten mit außerhalb getragenen Endbearbeitungsrollen, die mit den federvorgespannten Tragrollen zusammenwirken.

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ORIGINAL INSPECTgD

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbearbeitungsrollen das Werkstück in einer axialen Richtung ziehen und daß sich die Tragrollen in Abhängigkeit vom Ziehvorgang der Endboarbeitungsrollen in axialer Richtung bewegen.

3. Vorrichtung zur Herstellung von Zylinderkörpern mit drei oder mehr V-förmigen Nuten am Umfang aus einem einzigen Werkstück, mit einem drehbaren Drehbankfutter und mit einer drehbaren Traganordnung zur Aufnahme des Zylinderkörpers, wobei das Drehbankfutter und die Traganordnung relativ zueinander bewegbar sind und zwischeneinander den Zylinderkörper einschliessen, gekennzeichnet durch eine drehbare Tragrollenanordnung (20,30,40,50,51), die innerhalb des Zylinderkörpers (70) aufnehmbar ist und mindestens zwei drehbar angeordnete Tragrollen (50,51) aufweist; durch eine Federanordnung (52,52), die die Tragrollen verbindet und diese norma lerweise auseinanderdrückt; und durch eine Formgebungsrollenanordnung (60,61,62,63) zur Ausbildung von Nuten an der Aussenseite des Zylinderkörpers (70) , wobei die Tragrollenanordnung als Abstützung für die Formgebungsrollenanordnung dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Tragrollenanordnung eine frei drehbare Spindel (40) aufweist und daß die Tragrollen (50,51) für eine Bewegung mit der Spindel (40) an ihr befestigt sind.

. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragrollen (50,51) exzentrisch gegenüber der Hauptachse des drehbaren Dre'hbankfutters und der drehbaren Traganordnung montiert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebungsrollenanordnung eine Vielzahl von Formgebungsrollen (61,62,63) aufweist und daß die Anzahl der Tragrollen (50,51) um Eins niedriger als die Anzahl der Formgebungsrollen (61,62,63) ist.

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