DE3533654A1

DE3533654A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von rotationskoerpern durch fliessumformung

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Publication number: DE3533654A1
Application number: DE19853533654
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. Lochau Balint
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1986-04-24
Also published as: IT1182624B; CN1014210B; JPS6199533A; GB8525696D0; GB2165785A; CN85107691A; IT8553951V0; FR2571990B1; KR920007454B1; IT8567887A0; GB2165785B; FR2571990A1; AT382093B; JPH0698424B2; SE8504383L; KR860003067A; CH668011A5; SE454145B; SE8504383D0; ATA334484A

Description

GRUNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE EUROP¹F All PATENT ATTO^NfiS-

A SRUNECKER- r»i\ i~<.

DR H. KINKELDEY c»>·. >n(,

DR W STOCKMAIR ro-, ,Ni, At t -.nuc·«

DR. K SCHUMANN η,ρι »hvs P H JAKOB. DiP₁ ι«, DR G BEZOLD. op. che-k,

W. MEISTER. HiPi -ini.

H. HILGERS. dipl inc.

DR. H. MEYER-PLATH. [»pi. ing

DR M. BOTT-BODENHAUSEN: 3.pl pmyj,

DR U KINKELDEY. dipl βόι

Dipl.-Ing. Ludwig BALINT Bregenzer Str. A-6911 Lochau/Österreich

8000 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 56

PH 19 828

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rotationskörpern durch Fließumformung

353365/f

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rotationskörpern mit mindestens einer sich im wesentlichen in deren Umfangsrichtung erstreckenden Nut oder dgl. deren sich in Axialrichtung der Rotationskörper erstreckende Breite sich in Richtung zum Nutgrund hin vermindert, bei welchem unter Drehung des Rohlings um seine Längsachse örtlich ein die Fließgrenze des Materials des Rohlings übersteigender Druck ausgeübt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei den bisher bekannten derartigen Verfahren wurde eine Profilrippe in den sich drehenden Rohling eingedrückt, deren Breite sich in Vorschubrichtung gesehen von einem Minimalwert zum Maximalwert vergrößert und deren Höhe sich dabei vergrößert. Anders ausgedrückt, zur Herstellung z.B. einer V-förmigen Nut wurde bisher eine Profilrippe verwendet, die mit ihrer Spitze voran in den sich drehenden Rohling eingedrückt wurde, wobei im Zuge der Vorschubbewegung der Profilrippe sich diese verbreitert und erhöht.

Der Nachteil eines solchen Herstellungsverfahrens liegt darin, daß es durch das Eindrücken der Spitze der Profilrippe zu einer Verhärtung des Materials kommt und dieser verhärtete Bereich noch weiter verformt werden muß, wodurch entsprechend große Drücke erforderlich werden und es sehr leicht zu einer Überbeanspruchung des Materials und damit zu Rißbildungen kommen kann.

Ziel der Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen bei dem eine weitere Verformung bereits stärker verformter Bereiche des Werkstückes vermieden sind.

Er findungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Einwirkbreite des Druckes von einer der Breite der

herzustellenden Nut an der Mantelfläche des Rohlings entsprechenden Breite entsprechend der fortschreitenden Eindrücktiefe auf die Breite des Nutgrundes der herzustellenden Nut vermindert wird, wobei die Verminderung der Eindrückbreite mit fortschreitender Eindrücktiefe entsprechend der Neigung der Nutwände erfolgt.

Dadurch wird erreicht, daß stets nur die weniger verformten Bereiche weiter verformt werden und extreme Verfestigungen und Verhärtungen des Materials vermieden werden. Außerdem erfordert die Verformung der Rohlinge auf diese Weise weniger Energie.

Bei der Herstellung von Gewinden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß die Gewinderille in einen der Außendurchmesser des gewünschten Gewindes aufweisenden Rohling eingedrückt wird. Das dabei aus den Gewinderillen herausgedrückte Material wird dabei in axialer Richtung verdrängt, sodaß der fertige Gewindebolzen eine größere Länge aufweist als der dazu eingesetzte Rohling.

Bei Gewinden, insbesondere Trapezgewinden oder dgl. ergibt sich bei Verwendung von den Außendurchmesser aufweisenden Rohlingen der Vorteil, daß das Material nicht die Gewindeflanken hinauf fließen muß, um die Gewinderippen vollständig aufzubauen, was unter Umständen zu einer überbeanspruchung des Materials und zu Rißbildungen an der Mantelfläche der Gewinderippen führen kann, sondern nur axial fließen kann, wodurch gewährleistet ist, daß die Gewinderippen aus vollem Material bestehen und kein von nach außen verdrängtem Material überdeckte Hohlräume bzw. Risse aufweisen kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.

Bei einer Einrichtung mit mindestens einer Walze, die mit einer Gegendruckfläche zusammenwirkt und relativ zu dieser bewegbar

ist wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Breite der Prof ilrippe(n) in Richtung der Relativbewegung zwischen Walze und Gegendruckfläche abnimmt und deren Höhe zunimmt. Auf diese Weise wird sichergestellt/ daß bei der Herstellung einer umlaufenden Rille oder dgl. zuerst mit der maximalen Breite der herzustellenden Rille auf den Rohling eingewirkt wird, wobei sich die Eindrückbreite im Zuge der Herstellung ständig vermindert und sich die Eindrücktiefe erhöht.

Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß bei einer Einrichtung mit zwei in zueinander entgegengesetzen Drehrichtungen antreibbaren Walzen, von denen mindestens eine mit einer erhabenen Profilrippe versehen ist und zwischen denen ein Walzspalt vorgesehen ist, nach einem anderen Merkmal der Erfindung die Profilrippe in Drehrichtung der Walze eine abnehmende Breite und zunehmende Höhe aufweist. Auch bei einer solchen Einrichtung ist sichergestellt, daß der Druck zuerst mit der der größten Breite der herzustellenden Rille auf den Rohling einwirkt und sich die Einwirkbreite im Zuge des Eindrückens der Rille vermindert. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß sowohl an einer antriebbaren zentralen Walze und an der in Segmente unterteilten Gegenfläche Profilrippen angeordnet sind, die einander im Zuge der gegenseitigen Relativbewegung kreuzen.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich die Gegendruckfläche bei Bedarf mehr oder weniger weit zur zentralen Walze zuzustellen, ohne daß dadurch ein sich über seine Bogenlänge ändernder Wirkbzw. Walzspalt entsteht. Dies ist dadurch bedingt, daß die einander kreuzenden Profilrippen nur entlang der durch den Kreuzungspunkt der Profilrippen gehenden Mantel linien der zentralen Walze bzw. der Gegendruckfläche zusammenwirken und den nötigen Druck auf den Rohling ausüben.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Segmente der Gegenfläche an radial zur zentralen Walze verschiebbar geführten Schlitten angeordnet sind, die mittels eines Steuerantriebes

vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar sind. Damit kann die Abnutzung der Profilrippen, aber auch Unterschiede sowohl in den Abmessungen des Rohlings wie auch seiner Materialeigenschaften berücksichtigt werden.

Weiters kann vorgesehen sein, daß der Steuerantrieb der Schlitten mit einer Meßeinrichtung, die die fertig verformten Gegenstände mißt, verbunden ist und in Abhängigkeit von den erfaßten Meßdaten die Schlitten zustellt. Damit läßt sich eine automatische Justierung der Gegendruckfläche erreichen. So kann vorgesehen sein, Stichproben der erzeugten Gegenstände aus den die Einrichtung verlassenden Strom abzuleiten, in der Meßeinrichtung zu vermessen und mit einem vorgegebenen Toleranzfeld zu vergleichen und die die Gegendruckfläche tragenden Schlitten in dem Sinne nachzuführen, daß die erzeugten Gegenstände in der Mitte des Toleranzfeldes liegen.

Es ist durchaus möglich eine der einander kreuzenden Profilrippen senkrecht zur Achse der zentralen Walze anzuordnen, doch müssen in diesem Falle die zentrale Walze und die Gegendruckfläche neben der relativen Drehbewegung auch noch eine Relativbewegung ausführen, die eine in axialer Richtung der Walze verlaufende Komponente aufweist.

Um diese zusätzliche Bewegung, die in diesem Falle in beliebiger Weise gesteuert werden kann, zu vermeiden und dadurch einen einfacheren Aufbau der Einrichtung zu ermöglichen, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß jede der einander kreuzenden Profilrippen der zentralen Walze und der Gegenfläche gegen die Achse der zentralen Walze schräg geneigt verläuft. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Profilrippen einander während des Drehens der zentralen Walze ständig schneiden, wenn man von einem Ein- bzw. Ausgabebereich der Einrichtung für die Zufuhr der Rohlinge bzw. der Abfuhr der fertigen Gegenstände, welcher von Profilrippen freigehalten ist, absieht.
Um eine exakte Mitnahme und Führung der Rohlinge während deren

Bearbeitung zwischen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche zu gewährleisten kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß die zentrale Walze über Getriebe mit einer Mitnahmeeinrichtung für die Rohlinge in Antriebsverbindung steht, welche Mitnahmeeinrichtung mindestens einen vorzugsweise aber zwei in axialer Richtung der zentralen Walze voneinander distanzierte Drehkörper aufweist, in dem bzw. denen Stößel in deren Längsrichtung verschiebbar gehalten sind, die mittels eines Gleitsteines oder dgl. in eine in einem ortsfesten Teil der Einrichtung angeordnete umlaufende Steuernut eingreifen, wobei die in zwei verschiedenen Drohkörpern geführten Stößel axial zueinander ausgerichtet sind. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Rohlinge zwischen den Stößel und einer Kulisse, besser aber zwischen je zwei axial zueinander ausgericheten Stößeln, geklemmt und so mitgenommen werden. Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß die Steuernut mit Ausnahme eines Zuführ- und Entnahmebereiches für die Rohlinge bzw. die fertigen Rotationskörper im wesentlichen parallel zum Verlauf der Schnittpunkte der Profilrippen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche während der Drehung der Walze verläuft, wobei die den in beiden Drehkörpern geführten Stößeln zugeordneten Steuernuten in diesem Bereich parallel zueinander verlaufen, wodurch eine exakte Führung der Rohlinge und eine einfache Zufuhr der Rohlinge und Abfuhr der fertigen Rotationskörper sichergestellt wird.

Bei der Herstellung von Rotationskörpern mit umlaufenden Rillen kann eine zusätzliche Verdichtung im Bereich der Rillenwände in manchen Fällen erwünscht sein. In einem solchen Falle kann die Steuernut gegen die sich aus dem Verlauf der Kreuzungspunkte der Profilrippen der zentralen Walze und der Gegendruckfläche ergebenden imaginären Linie geneigt geführt sein. Dadurch drücken die Profilrippen nicht nur radial auf den Rohling sondern auch in axialer Richtung auf die sich bildenden Rillenwände.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung ist weiters vorgesehen, daß zumindest die einander

zugekehrten Endbereiche der Stößel um die Längsachse der Stößel drehbar gehalten sind, wobei vorzugsweise die Endbereiche der einen Stößel gegen die koaxial ausgerichteten Stößel federbelastet sind. Damit wird eine Reibung zwischen den Stirnflächen der Rohlinge und den Stößeln vermieden. Durch eine federnde Abstützung der Endbereiche der einen Stößel wird eine zu starke Pressung des in Bearbeitung befindlichen Rohlings verhindert, wenn dieser durch das Eindrücken der Rille in axialer Richtung wächst. Außerdem können dadurch auch Maßabweichungen der Rohlinge ausgeglichen werden. Die Endbereiche der Stößel können dabei durch Einsätze gebildet sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann auch noch vorgesehen sein, daß für die Mitnahmeeinrichtung ein mit der zentralen Walze drehfest verbundener Zahnkranz vorgesehen ist, in den mit parallel zu den Stößeln angeordneten Abstützwellen in Antriebsverbindung stehende Zahnradgetriebe eingreifen, wobei die Abstützwellen in den die Stößel führenden Druckkörpern bzw. mit diesen drehfest verbundenen Drehkörpern gehalten sind.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Rohlinge während ihrer Bearbeitung angetrieben werden, wobei durch entsprechende Abstimmung der Zahnradgetriebe die Umfangsgeschwindigkeiten der zentralen Walze und der Rohlinge einander angeglichen werden können.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigt

Figur IA und IB schematisch Werkzeuge zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Verformung eines Rohlings mit solchen Werkzeugen,

Figur 2 die Abwicklung der Profilrippen der Werkzeuge nach Figur IA und IB,

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vertikalschnitt,

Figur 4 eine Draufsicht auf die Einrichtung gemäß Figur 3,

Figur 5 ein Detail der Einrichtung nach Figur 3 und 4 in einem größeren Maßstab,

Figur 6 ein Detail der Stößelführung der Einrichtung gemäß Figur 3 und 4 in vergrößertem Maßstab,

Figur 7 ein weiteres Detail der Stößel,

Figur 8 eine Explosionsdarstellung der Mitnahmeeinrichtung der Einrichtung gemäß Figur 3 und 4,

Figur 9 eine Ansicht der Mitnahmeeinrichtung und

Figur 10 eine Draufsicht auf die Mitnahmeeinrichtung.

Figur IA zeigt schematisch die an der Gegendruckfläche 1, die in fünf Segmente 2,3,4,5 und 6 unterteilt ist, angeordneten Profilrippen 7 und 8, von denen die Profilrippe 7 zur Ausbildung des Absatzes bzw. der Schulter 10 des fertigen, aus dem Rohling 9 hergestellten Gegenstandes 9^V dient. Die Profilrippe 8 dient dagegen zur Ausformung der Rille 11 des fertigen Gegenstandes 9^V und weist am Beginn der Gegendruckfläche bzw. an der Grenze zum Eingabebereich für die zu bearbeitenden Rohlinge 9 ihre größte Breite und geringste Höhe auf. Entlang ihres Weges vom Anfang der Profilrippe 8 bis zu deren Ende an der, wie noch später erklärt werden wird, in Drehrichtung einer zentralen Walze gesehen, ablaufenden Kante des Segmentes 6 nimmt die Breite der Profilrippe 8 ständig ab und lauft in einer der Rille 11 gegengleichen Form aus.

Die in Figur IB dargestellte zentrale Walze 12 läuft in dem von den Segmenten 2 bis 6 der Gegendruckfläche umschlossenen Raum, doch wurde von einer gemeinsamen Darstellung aus Gründen einer "besseren Übersichtlichkeit abgesehen. Der Einbau der Walze 12 erfolgt dabei so, daß bei einer Stellung der Walze 12 relativ zu den Segmenten 2 bis 6 der Gegendruckfläche 1, in der die Anfänge der Profilrippen 7'und 8'.'radial mit den Anfängen der Profilrippen 7 und 8 ausgerichtet sind, diese auch in gleicher Höhe liegen.

Die Änderung der Querschnittsform der Profilrippe 8 von Segment zu Segment bzw. von Segmentgrenze zu Segmentgrenze ist deutlich

aus der Änderung der Gestalt des Rohlings 9 bis zum fertigen Gegenstand zu ersehen. So entspricht das Zwischenprodukt 9'dem Verformungszustand des Rohlings 9, wie er an der Grenze xl zwischen dem Segment 2 gegeben ist. Dies läßt die Querschnittsform der Profilrippen in diesem Querschnitt erkennen. In gleicher Weise entspricht das Zwischenprodukt 9" dem Verformungszustand des Rohlings im Querschnitt x2, das Zwischenprodukt 9"'dem Verformungszustand des Rohlings im Querschnitt x3 und das Zwischenprodukt 9^lV dem Verformungszustand im Querschnitt x4. Im Querschnitt x5 ist der Rohling zum fertigen Rotationskörper 9^V ausgeformt.

Aus der Form der Zwischenprodukte 9^I,9",9"^l _/9^lV _f9^v ist deutlich ersichtlich, daß die Profilrippe 8 und die Profilrippen 8¹ (Figur IB) von ihrem Beginn an in ihrer Breite an ihrer größten Erhebung im jeweiligen Querschnitt abnehmen, wogegen die Profilrippen 7 und 7'in ihrer Breite zunehmen. Aus der Figur IA ist auch zu ersehen, daß die Rohlinge 9 während der Bearbeitung zwischen zwei Stößeln 14,14'gehalten sind, die sich im zwischen den Querschnitten 5x und χ liegenden Eingabe und Ausgabebereich voneinander trennen und so die Eingabe der Rohlinge 9 und die Ausgabe der fertigen Gegenstände 9^V ermöglichen, die in verschiedenen Ebenen erfolgen.

Figur IB zeigt schematisch die mit der Gegendruckfläche 1 zusammenwirkende zentrale Walze 12. Diese ist mit zwei, den Profilrippen 7 und 8 entsprechenden Profilrippen 7'und 8' versehen, die jedoch in der den Profilrippen 7 und 8 entgegengesetzten Richtung geneigt verlaufen, sodaß die zwischen den Segmenten 2 bis 6 eingesetzte zentrale Walze 12 die Profilrippen 7 und 7'bzw. 8 und 8'einander kreuzen, wenn sich die zentrale Walze 12 in Richtung des Pfeiles 13 dreht.

Wie aus Figur 2, die eine Abwicklung der Profilrippen 7,8,7' und 8^Ezeigt, ersichtlich, werden die Profilrippen 7' und 8'in Richtung des Pfeiles 13 an den Profilrippen 7 und 8 vorbeibewegt, wodurch die Kreuzungspunkte der Profilrippen

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schräg nach rechts unten wandern. Der Rohling 9 wird dabei durch die zwei Stößel 14,14'im wesentlichen entlang der Linie geführt die dem geometrischen Ort der Kreuzungspunkte der Profilrippen 8,8'während der Relativbewegung der Profilrippen 7 und 8 zu den Profilrippen 7\und 8'entspricht.

Die Stößel 14,14'werden zwischen den Grenzen χ und x5 der Segmente der Gegendruckfläche 1 entlang den parallel zu den Profilrippen 8,8' laufenden strichpunktiert gezeichneten imaginären Basislinien 15,15* geführt, die gegenüber der dem geometrischen Ort der Kreuzungspunkte entsprechenden Linie geringfügig geneigt verläuft, wodurch das axiale Längenwachstum des Rohlings 9 durch das Eindrücken der Rille 11 berücksichtigt wird.

Selbstverständlich werden die Rohlinge 9 nicht entlang zweier verschiedener Wege geführt sondern die strichpunktierten Linien 15,15' geben lediglich den Weg der Rohlinge in Bezug auf die Profilrippen 7 und 8 bzw. 7'und 8'an. Praktisch werden die Rohlinge, wie noch später erläutert werden wird, im Prinzip durch eine in einem feststehenden Maschinenteil eingearbeitete Nut gesteuert, deren Verlauf im wesentlichen jenem der Profilrippe 8 entspricht.

Von der zentralen Walze 12 aus betrachtet, ergibt sich dabei ein zur Profilrippe 8'paralleler Verlauf der Bewegung der Rohlinge.

Wie aus den Figuren IB und 2 zu ersehen ist, ändert sich auch die Querschnittsform der Profilrippen 7'und 8'in der gleichen Weise wie jene der Profil rippen 7'und 8', d.h. die Profilrippe 8' erhöht sich von ihrem Anfang bis zu ihrem Ende und nimmt dabei in ihrer Breite im Bereich ihrer höchsten Erhöhung ab.

Figur 3 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vertikalschnitt, wobei insbesondere die Lager bzw. deren Einbau vereinfacht dargestellt sind. Auch sind aus herstellungstechnischen Gründen und aus

Gründen einer einfacheren Montage aus mehreren Teilen bestehende Baugruppen zum Teil als ein Teil dargestellt.

Der Antriebsmotor 20 treibt über eine Kupplung 21, deren eine Hälfte mit einer Schwungmasse 22 verbunden ist, eine Welle 23 an. Diese ist in üblicher Weise über die Wälzlager 24 und 25 im Gehäuse 26 abgestützt und ist drehfest mit einem Kegelzahnrad 27 und einem Kettenrad 29 verbunden.

Das Kegelrad 27 kämmt mit einem weiteren Kegelzahnzahnrad 28, das mit einer vertikal stehenden Hauptwelle 30 drehfest verbunden ist. Die Hauptwelle 30 ist mittels zweier Kegelrollenlager 31 und 32 in einem mit dem Gehäuse 26 verbundenen Tragzylinder 33 gehalten.

Auf diesem Tragzylinder 33 ist ein erster Führungskörper 34 aufgesetzt und mit diesem starr verbunden. Weiters ist auf dem Tragzylinder 33 ein Nadellager 35 angeordnet, das durch den Führungskörper 34 und einen Stützflansch 36 in seiner axialen Lage festgelegt ist und einen mit einem Kettenzahnkranz 38 versehenen Drehkörper 37 drehbar lagert.

Dieser Drehkörper 37 bzw. dessen Kettenzahnkranz 38 ist über zwei Ketten 39 mit Kettenrädern 40 verbunden, die mit der Abtriebswelle 41 eines Getriebes 42 drehfest verbunden sind. Dieses Getriebe 42 wird über zwei Ketten 44 und Kettenräder 43 von der Welle 23 bzw. den mit dieser verbundenen Kettenrädern 29 angetrieben und über eine Konsole 46 im Gehäuse 26'gehalten.

Der Drehkörper 37 ist über Bolzen 45 mit einem weiteren Drehkörper 47 verbunden und über ein Wälzlager 48 an der Hauptwelle 30 gelagert. Diese beiden Drehkörper 37 und 47 sind weiters über geschlitzte Führungshülsen 49 miteinander verbunden, in denen die Stößel 14', bzw. deren Führungsköpfe 50 axial verschiebbar geführt sind. Diese Führungsköpfe 50 greifen mit ihrer drehbar gehaltenen Rolle 51 in eine im Führungskörper 43 angeordnete Steuernut 52 ein.

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Die Stößel ^'durchsetzen den Drehkörper 47 und sind in diesem in Buchsen 53 geführt. Weiters ist an dem Drehkörper 47 ein Spritzring 54 befestigt, der zum Ableiten des zur Schmierung dienenden Öls in einen nicht dargestellten, ringförmig angeordneten Ölsumpf dient.

Der Drehkörper 47 ist mittels Stützen 55 mit einem weiteren Drehkörper 56 verbunden, der ebenso wie der Drehkörper 47 mit sich in tangentialer Richtung erstreckenden Abschnitten von Schwalbenschwanzführungen versehen ist, die zur Aufnahme von Gleitsteinen dienen, die Teile der in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Mitnahmeeinrichtung sind und später an Hand dieser Figuren erläutert werden. Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind die entsprechenden Bezugszeichen in der Figur 3 nicht eingetragen.

Auf der Hauptwelle 30 ist ein Futterkörper 57 drehfest angeordnet, auf den die mit den Profilrippen 7'und 8'versehene Walze 12 aufgeschoben und mittels einer Feder- und Nutverbindung drehfest gehalten ist. Mit der Walze 12 ist ein Zahnkranz 58 verschraubt, von dem der Antrieb für die Mitnahmeeinrichtung abgeleitet wird, wie noch an Hand der Figur 8 und 10 näher erläutert werden wird.

Auf einem Absatz der Hauptwelle 30 ist eine Hülse 59 aufgeschoben und über eine Nut-Federverbindung drehfest mit dieser verbunden. Auf dieser Hülse 59 ist über ein Wälzlager 60 ein mit einem Innenzahnkranz 61 verschraubter Drehkörper 62 gelagert. Der Innenzahnkranz 61 kämmt, wie aus Figur 5 ersichtlich ist, mit Zwischenzahnrädern 63, die ihrerseits mit weiteren, lediglich zur Drehrichtungsumkehr dienenden Zahnrädern 64 kämmen, die ebenso wie die Zwischenzahnräder 63 drehbar in einem im Inneren eines weiteren gehäusefesten Führungskörpers 65 angeordneten Ring 66 gehalten sind. Die Zahnräder 64 ihrerseits kämmen mit einem an der Hülse 59 angeordneten Zahnkranz, der für den Antrieb des Drehkörpers 62 über die Zahnräder 63 und 64 sowie den Zahnkranz 61 sorgt, der

den Führungskörper 65 über ein Wälzlager 60'abstützt.

Der Drehkörper 62 ist über Bolzen 67 und eine Hülse 68 mit einem Ring 69 verbunden, in dem ebenso wie im Drehkörper 62 Buchsen 53, in denen die Stößel 14 drehbar und axial verschiebbar geführt sind, gehalten sind.

Der Führungskörper 65 ist zweiteilig ausgebildet und stützt über ein Wälzlager 69'di.e Hauptwelle 30 ab. Weiters ist der Führungskörper 65 mit einer Steuernut 70 versehen, in die, wie aus Figur 6 in größerem Maßstab dargestellt ist, eine in jedem Führungskopf 71 der Stößel 14 gehaltene drehbare Rolle 51 eingreift. Der die Rolle 51 tragende Zapfen 72 greift, wie Figur 6 zeigt, mit einem Ansatz in eine umlaufende Nut 73 des Stößels 14 ein, wodurch dieser drehbar aber axial unverschiebbar in dem Führungskopf 71 gehalten ist.

Die Steuernut 70 verläuft über den größten Teil des Umfanges des Führungskörpers 65 parallel zu der Steuernut 52 des Führungskörpers 34. Lediglich im an Hand der Figur IA erläuterten Eingabe- und Ausgabebereich ist diese Parallelität nicht gegeben und die beiden Steuernuten laufen in diesem Bereich auseinander und wieder zusammen.

Der Führungskörper 65 ist über einen Flanschkörper 74 mit einem Stützarm 75 verbindbar, in dem die Hauptwelle 30 in einem Gleitlager abgestützt ist. Der Stützarm 75 ist auf einer Tragsäule 76, die auf dem Gehäuse 26'befestigt ist, abgestützt. In dieser Tragsäule 76 ist eine Spindel 77 angeordnet, die in ihrem oberen Bereich mittels eines Zentrierringes 78 gegen die Innenwand der Tragsäule 76 und gegen eine zylindrische Bohrung 79 des Stützarmes 75 abgestützt ist. Der Stützarm 75 ist mittels einer Mutter 80 mit der Tragsäule 76 verspannt.
Nach dem Aufdrehen und Abnahmen der Mutter 80 und Lösen der Verbindung des Flanschkörpers 74 mit dem Stützarm 75 kann dieser angehoben und verschwenkt werden, wodurch es möglich ist die Einrichtung zu zerlegen um z.B. die Walze 12 gegen eine

andere mit anders ausgebildeten Profilrippen auszutauschen um andere Rotationskörper herstellen zu können.

An dem Gehäuse 26'sind weiters noch fünf die Segmente 2 bis 6 der Gegenfläche 1 tragende Schlitten 81 angeordnet. Diese Schlitten sind in Gehäusen 82 geführt, in denen je eine in einer aus Axial- und Radialwälzlagern bestehende Lageranordnung 83 abgestützte Gewindespindel 84 angeordnet ist. Diese ist über ein Getriebe 85 von einem Schrittschaltmotor 86 angetrieben und durchsetzt zwei gegenseitig zum Ausgleich des Gewindespieles verspannte Muttern 87, die ihrerseits mit dem im Gehäuse 82 geführten Schlittenkörper 88, in dem eine Schwachstelle 89 zur Aufnahme von Dehnungsmeßstreifen eingearbeitet ist, verbunden ist.

An der Stirnseite des Schlittenkörpers 88 ist ein Höhensupport geführt, der samt der zugehörigen Verstellspindel mit 90 bezeichnet ist. An diesem Höhensupport 90 ist ein Segment der die Profilrippen 7 und 8 tragenden Gegenfläche 1 befestigt.

An den Schlitten 81 und der Tragsäule 76 ist über Haltearme 91 eine umlaufende Kulisse 92 gehalten, die wie noch an Hand der Fig. 8 und 9 näher erläutert werden wird, zur Steuerung der Mitnehmereinrichtung vorgesehen ist.

Die in der Figur 4 besser ersichtliche Zuführeinrichtung für die zu verformenden Rohlinge ist in ihrer Gesamtheit mit 93 bezeichnet und wird von dem Getriebe 42 über ein Kettenrad 94 und eine Kette 95 angetrieben.

Die Übersetzung des Getriebes 42 und der Kettenräder 40 und 38, sowie jene des durch den Zahnkranz 61 und den Zahnkranz der Hülse 59, sowie die Zahnräder 63 und 64 gebildeten Getriebes ist so gewählt, daß die mit diesen Getrieben angetriebenen Drehkörper auf der von den in diesen Drehkörpern gehaltenen Stößeln 14,14' be se h r i e b e n.e η Bah η die halbe Umfangsgeschwindigkeit des Mantels der die Profilrippen tragenden Walze aufweisen.

In dem in Figur 4 im Schnitt dargestellten Schlitten 81 ist ein Schwingungserzeuger 96 in das Segment der Gegendruckfläche 1 eingeschraubt, der die Gegendruckfläche in hochfrequente Schwingungen versetzt und dadurch die Verformung der Rohlinge 9 erleichtert, die mittels einer in der Figur 4 aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellten Mitnehmereinrichtung zwischen den Segementen der Gegendruckfläche 1 und der Walze 12 geführt werden.

Die Zuführeinrichtung 93 weist, wie aus Figur 4 ersichtlich, eine geneigt verlaufende Rinne 97 auf, welche die Rohlinge 9 zu einem Sternrad 98 leitet. Dieses Sternrad 98 transportiert die Rohlinge zu einem weiteren Sternrad 99, wobei zur überführung der Rohlinge 9 ein Leitblech 100 vorgesehen ist, das über einen aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellten Halter an dem Gehäuse 26'befestigt ist.

In dem Sternrad 99, das in einer gegenüber dem Sternrad 98 versetzten Ebene umläuft, sind Stempel 101 geführt, von denen nur zwei dargestellt sind. Diese Stempel ragen über die obere Stirnfläche des Sternrades 99 vor und gleiten an der Nocke 102. Diese Nocke, die stillsteht, bewirkt das Ausschieben der Rohlinge 9 in die Bahn der Stößel 14,14',von denen sie erfaßt, bzw. geklemmt werden.

In einer von der Zuführeinrichtung verschiedenen horizontalen Ebene ist ein Magnet 103 angeordnet, der die fertigen Rotationskörper 9^V nach deren Freigabe durch die Stößel 14,14' in eine weitere Rinne 104 leitet.

In der Rinne 104 ist eine Weiche 105 eingebaut, die es ermöglicht durch Einschieben eines Ablenkbleches 106 mittels der Kolben- Zylinderanordnung 107 wahlweise einen Rotationskörper herauszuziehen, der dann über eine Rinne 108 zu einer Meßeinrichtung 109 gelangt. In dieser wird der Rotationskörper 9^V mit einem Kolben 110 in eine Meßposition

geschoben, in der er an einem durch die Kolben-Zylinderanordnung 112 verschwenkbaren Anschlag 111 anliegt. Die Messung selbst erfolgt mittels eines optischen Meßkopfes 113, der das Meßergebnis in Form von elektrischen Signalen abgibt, die einer nicht dargestellten Steuereinrichtung z.B. einem Prozeßrechner zugeführt werden. Dieser gibt im Falle, daß die ermittelten Meßwerte gegen die Grenzen eines vorgegebenen Toleranzfeldes gehen, an die Schrittschaltmotor 86 der Schlitten 81 entsprechende Steuerbefehle um diese entsprechend zu verstellen. Dadurch wird die Einhaltung sehr enger Toleranzen möglich.

Nach dem Vermessen des Rotationskörpers 9^V wird der Anschlag durch die Zylinder- Kolbenanordnung 112 der Anschlag 111 verschwenkt und die Zylinder- Kolbenanordnung 110 schiebt den bereits vermessenen Rotationskörper zu der Öffnung 114 vor, durch die er über die Rinne 115 nach außen rutscht.

Figur 7 zeigt die Endbereiche der Stößel 14 und 14' in vergrößertem Maßstab, wobei diese Endbereiche um die Längsachsen der Stößel drehbar sind. Dabei ist in den Stößel 14 ein Einsatz 116 in dessen Stirnseite eingeschraubt, in dem eine Spitze mittels eines eine Querbohrung 118 der Spitze 117 durchsetzenden Stiftes 119, der auch die Wände des Einsatzes 116 durchsetzt, gehalten ist. Die Spitze 117 ist axial verschiebbar in dem Einsatz 116 gehalten und von einer Feder 146 beaufschlagt. Da die Querbohrung 118 einen größeren Durchmesser aufweist als der Stift, ist eine geringe axiale Verschiebung der Spitze 117 gegenüber dem Einsatz, bzw. dessen Hülse gegeben. Diese ermöglicht den Ausgleich von geringen Maßabweichungen der Rohlinge 9 und des Ausgleichs des Längenwachstums der Rohlinge während der Verformung durch die Profilrippen 7 und 8 bzw. 7'und 8'der Gegendruckfläche 1 bzw. der Walze 12.

Auf den Gewindezapfen 120 des Stößels 14'ist eine Hülse 121 aufgeschraubt, in die eine Gleitbuchse 122 eingesetzt und mit einem Einsatzstück 123 gesichert ist. In dieser Gleitbuchse 122 ist eine Spitze 124 drehbar gehalten, wobei der Bund der Spitze

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an einem Gleitring 125 abgestützt ist, der seinerseits an einer Schulter der Hülse 121 abgestützt ist.

Durch die drehbare Spitze 124 der Stößel 14'und die drehbare Halterung der Stößel 14 in deren Führungsköpfen 71 ist die Gewähr gegeben, daß zwischen den Stößeln 14,14'und den zwischen diesen gehaltenen Rohlingen 9 eine Reibung vermieden ist.

Die Mitnahmeeinrichtung wird an Hand der Figuren 8,9 und 10 näher erläutert.

Die Drehkörper 47 und 56 sind abschnittweise mit tangential verlaufenden,radial vorspringenden Schwalbenschwanzführungen 126 versehen. Auf jedem der Abschnitte der Schwalbenschwanzführungen sind zwei Gleitsteine 127 verschiebbar angeordnet. Die Stößel 14 und 14'verlaufen zwischen den Ansätzen der Drehkörper hindurch, wogegen die Abstützrollen 128 in den Bohrungen 129 der Gleitsteine 127 drehbar gelagert sind. Die in verschiedenen Drehkörpern 47 bzw. 56 gehaltene Gleitsteine 127 sind über die Druckkörper 130, die mit den Gleitsteinen 127 verschraubt sind, miteinander verbunden.

Gesteuert werden die Druckkörper 130 von je einer Nockenwelle 131, deren zylindrische Ansätze 132 die in den radial vorspringenden Ansätzen der Drehkörper 47 und 56 angeordnete Bohrungen 133 durchsetzen bzw. in diesen drehbar gehalten sind. Dabei sind die oberen zylindrischen Ansätze 132 in je einem Steuerhebel 134 drehfest geklemmt, wobei die Ansätze 132 in die Bohrungen 135 eingreifen, die einen Schlitz 136 begrenzen. Diese Steuerhebel 134 gleiten beim Drehen der beiden Drehkörper 47, 56 an der feststehenden Kulisse 92 entlang.

Diese Kulisse 92 beschreibt über den Bogenbereich, über den sich die Gegendruckfläche 1 erstreckt, im wesentlichen einen Kreisbogen. Im Bereich des Zuführ- und Ausgabebereiches für die Rohlinge 9 bzw. die fertigen Rotationskörper 9^V weist die Kulisse 92 eine Vertiefung 137 auf, die den Steuerhebeln ein

Verschwenken ermöglicht.

Die Abstüztwalzen 128 weisen einen mit einer Randrierung versehenen Bereich auf, der mit den Rohlingen 9 in Berührung kommt und diese antreibt. Der Antrieb der Abstützwalzen erfolgt durch die Zahnräder 138, die mit den Abstützwalzen drehfest verbunden sind. Diese Zahnräder 138 kämmen mit Zwischenrädern 13 9, die mit je einem Zahnrad 138 in einem Halter 140 drehbar gelagert sind, wobei die Zwischenräder 139 mit dem mit der die Profilrippen 7' ,8'tragenden Walze 12 verbundenen Zahnkranz 58 kämmen. Dabei kommt es, aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zahnkranz 58 und den sich aufgrund der bewegungsschlüssigen Verbindung mit den Drehkörpern 47 und 56, die durch die Abstützwellen 128 gegeben ist, mitbewegenden Haltern 140 zu einem Abwälzen der Zwischenräder 139 und damit zu einem Antrieb der Abstützwellen.

Die jeweils zusammengehörenden Halter 140 sind, wie aus der Figur 9 und 10 ersichtlich ist, mit einem Bolzen 141 miteinander verbunden, wobei die beiden Halter 140 durch zwei Federn 142 zusammengespannt sind.

Solange die Steuerhebel 134 an dem kreisbogenförmigen Bereich der Kulisse 92 entlanggleiten, sind diese ausgelenkt und die Nockenwellen 131, die mit diesen drehfest verbunden sind, drücken die Druckkörper 130 und die mit diesen in den Gleitsteinen 127 gehaltenen Abstützwellen 128 gegen die Stößel 14,14'und damit gegen die zu verformenden Rohlinge 9. Dabei werden auch die Halter 140 gegen die Kraft der Federn 142 auseinander gezwängt. Gleitet einer der Steuerhebeln 134 in die Vertiefung der Kulisse, so kann dieser ausweichen und die Federn 142 können die Abstützwellen 128 von den Stößeln wegdrücken, wodurch es über die Verschwenkung der Nockenwelle 131 auch zu einem Verschwenken des Steuerhebels 134 kommt, der durch die Federn 142 in Kontakt mit der Kulisse 92 gehalten wird.

Wie aus Figur 10 zu ersehen ist, laufen die Zwischenräder 139 in zwei verschiednen horizontalen Ebenen um und sind auf einseitig in dem jeweiligen Halter 140 gehaltenen Achsstummeln drehbar befestigt. Die Übersetzung der Getriebe 58,139,138 und die Abstützwelle 128, bzw. der Durchmesser deren randrierten Bereiches sind so aufeinander abgestimmt, daß die Umfangsgeschwindigkeit des randrierten Bereiches der Abstützwellen 128 und damit auch jene der an diesen anliegenden Rohlinge 9, gleich der Umfangsgeschwindigkeit des Mantels der die Profilrippen tragenden Walze 12 ist. Die Rohlinge 9 werden zwar schon allein durch das Abwälzen an der stillstehenden Gegendruckfläche 1 und dem Mantel der Walze 12 in Drehung versetzt, wie dies durch die Pfeile in Figur 10 angedeutet ist, doch kann es während der Verformung des Rohlings auch zu einem Gleiten des Rohlings an diesen Flächen kommen. Dies wird durch den zusätzlichen Antrieb der Rohlinge durch die Abstützwellen verhindert, wobei, wie aus Figur 10 ersichtlich ist, die Rohlinge 9 stets zwischen den in benachbarten Paaren von Haltern 140 gehaltenen Abstützwellen 128 abgestützt und angetrieben werden.

Wie aus der Figur 8 ersichtlich ist, weisen die Druckkörper 130 eine den Abstützwellen 128 zugekehrte Nut auf, die in axialer Richtung verläuft und in der Wälzkörper 144 gehalten sind, die über die äußeren Ränder der Nut 145 vorragen. Damit wird die Reibung zwischen den Abstützwellen und den Druckkörpern 130 weitgehend vermieden.

Beim Übergang der Steuerhebeln 134 vom kreisbogenförmigen Bereich 143 der Kulisse 92 in deren Vertiefung 137 kommt es zu einer zusätzlichen Bewegung der Zwischenräder 139 gegenüber dem Zahnkranz 58 aufgrund der dabei erfolgenden Annäherung der beiden mit dem Bolzen 141 verbundenen Haltern 140, die durch die Federn 142 bedingt ist. Diese zusätzliche Bewegung führt zwar zu einer Änderung der Drehzahl der Abstützwellen, die aber, da sich dabei die Abstützwellen 128 vom Rohling 9 entfernen, bedeutungslos ist.

Die Steuernuten 52,70, die den Weg der Rohlinge 9 bestimmen, verlaufen in dem den durch die Gegendruckfläche 1 überdeckten Bereich entsprechend der Linie 15 in Figur IA parallel zu dieser. Außerhalb dieses Bereiches weist der Verlauf der Steuernuten gegenläufige Ausbauchungen auf, wobei sich die umlaufenden Steuernuten 52,70 voneinander weiter entfernen und wieder einander annähern, sodaß es in diesem Bereich zu keiner Klemmung der Rohlinge 9 bzw. der Rotationskörper 9^V in diesem Bereich kommt und die Rohlinge zugeführt und die fertigen Rotationskörper abgeführt werden können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Gegendruckfläche eine Walze 12 entsprechende Krümmung auf. Dies ist aber keineswegs unbedingt erforderlich. So kann auch eine ebene Gegendruckfläche vorgesehen sein über die sich die Walze hinwegbewegt, wobei es gleichgültig ist, ob die Gegendruckfläche gegenüber der Achse der Walze bewegt wird oder diese parallel zur Gegendruckfläche bewegt wird.

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ZU-

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Claims

Dipl. Ing. Ludwig Balint in Lochau (Österreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rotationskörpern

durch Fließumformung

P ATEN T A N S PRuCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Rotationskörpern mit mindestens einer sich im wesentlichen in deren Umfangsrichtung erstreckenden Nut oder dgl. deren sich in Axialrichtung der Rotationskörper erstreckende Breite sich in Richtung zum Nutgrund hin vermindert, bei welchem unter Drehung des Rohlings um seine Langsachse örtlich ein die Fließgrenze des Materials des Rohlings übersteigender Druck ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkbreite des Druckes von einer der Breite der herzustellenden Nut an der Mantelfläche des Rohlings entsprechender Breite entsprechend der fortschreitenden Eindrücktiefe auf die Breite des Nutgrundes der herzustellenden Nut vermindert wird, wobei die Verminderung der Eindrückbreite mit fortschreitender Eindrücktiefe entsprechend der Neigung der Nutwände erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Gewinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinderille in einen den Außendurchmesser des gewünschten Gewindes aufweisenden Rohling eingedrückt wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, die zumindest eine Walze aufweist, die mit einer Gegendruckfläche zusammenwirkt und relativ zu dieser bewegbar ist, wobei auf der Walze und bzw. oder der Gegendruckfläche eine

erhabene Profilrippe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ProfiIrippe(η) (7,8;7',8') in Richtung der Relativbewegung zwischen Walze (12) und Gegendruckfläche (1) abnimmt und deren Höhe zunimmt.

„Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an einer antreibbaren zentralen Walze (12) und an der in Segmente (2, 3, 4; 5, 6) unterteilten Gegenfläche (1) Profilrippen (7,8;7',8') angeordnet sind, die einander im Zuge der gegenseitigen Relativbewegung kreuzen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2,3,4,5,6) der Gegenfläche (1) an radial zur zentralen Walze (12) verschiebbar geführten Schlitten (81) angeordnet sind, die mittels eines Steuerantriebes (85,86), vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß jede der einander kreuzenden Profilrippen (7,8,7',8') der zentralen Walze (12) und der Gegenfläche (1) gegen die Achse der zentralen Walze (12) schräg geneigt verläuft.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Walze (12) über Getriebe (42,61,63,64) mit einer Mitnahmeeinrichtung für die Rohlinge (9) in An t r i e b s ν e r b i nd u ng steht, welche Mitnahmeeinrichtung mindestens einen vorzugsweise aber zwei in axialer Richtung der zentralen Walze (12) voneinander distanzierte Drehkörper (37,47,62,69) aufweist, in dem bzw. denen Stößel (14,14') in deren Längsrichtung verschiebbar gehalten sind, die mittels eines Gleitsteines oder dgl. in eine in einem ortsfesten Teil der Einrichtung angeordnete umlaufende Steuernut (52,70) eingreifen, wobei in zwei verschiedenen Drehkörpern (37,47,62,69) geführte Stößel (14,14') axial zueinander,ausgerichtet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

zumindest die einander zugekehrten Endbe reiche der Stößel (14,14') um die Längsachse der Stößel (14,14·) drehbar gehalten sind, wobei vorzugsweise die Endbereiche der einzelnen Stößel (1.4) gegen die koaxial ausgerichteten Stößel (14¹) federbelastet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mitnahmeeinrichtung ein mit der zentralen Walze (12) drehfest verbundenen Zahnkranz (58) vorgesehen ist, in den mit parallel zu den Stößeln (14,14") angeordneten Abstützwellen (12 8) in Antriebsrichtung ste he η d e Zahnradgetriebe (139,138) eingreifen, w ob ei die Abstützwellen (128) in den die Stößel (14,14') führenden Drehkörpern bzw. mit diesen dreh fest verbundenen Drehkörpern (47,56) gehalten sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernut ( 5 2 ,70 ) mit Ausnahme eines Zuführ- und Entnahmebereiches für die Rohlinge (9) bzw. die fertigen Rotationskörper (9^V) im wesentlichen parallel zum Verlauf der Schnittpunkte der Profilrippen (8,8") der zentralen Walze (12) und der Gegendruckfläche (1) während der Drehung der Walze (12) _j verläuft, wobei die den in beiden Drehkörpern (37,47,62,69) geführten Stößeln (14,14') zugeordneten Steuernuten (52,70) in diesem Bereich parallel zueinander verlaufen.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerantrieb, der Schlitten (81) mit einer Meßeinrichtung (109), die die fertigen Rotationskörper (9^V) mißt, verbunden ist und in Abhängigkeit von den erfaßten Meßdaten die Schlitten (81) zustellt.