DE3741596A1 - Vorrichtung zum herstellen eines profils an einem topffoermigen blechkoerper - Google Patents
Vorrichtung zum herstellen eines profils an einem topffoermigen blechkoerperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Profils an einem topfförmigen Blechkörper mit einer
zentrischen Blechkörperachse, der eine zur Blechkörper
achse koaxiale Außenfläche mit einem nach außen offenen
U-förmigen Querschnitt aufweist, und mit einem drehbar ge
lagerten Prägewerkzeug, wobei das Werkzeug auf der Außen
fläche des Blechkörpers abrollt.
Derartige Blechkörper dienen häufig als Rohling zur Herstel
lung von Riemenscheiben. Dabei wird als erster Herstellungs
schritt zunächst aus einer Blechscheibe ein Blechtopf ge
preßt, dessen Außenfläche zunächst einem glatten Zylinder
mantel entspricht. Anschließend wird in den Zylinderman
tel ein nach außen offenes U-förmiges Profil gerollt, in
welchem in einem weiteren Herstellungsschritt das gewünsch
te Profil eingeprägt wird.
Hierfür wird der Blechkörper drehbar eingespannt und mit
einem drehbar gelagerten, scheibenförmigen Werkzeug beauf
schlagt, wobei das Werkzeug und der Blechkörper aufeinander
abrollen. Die Breite des Werkzeugs ist so bemessen, daß es
bei einem quer zur Blechkörperachse verlaufenden Vorschub
zwischen die beiden U-Schenkel gelangt. Durch mehrere voll
ständige Umdrehungen des Blechkörpers unter gleichzeitigem
Werkzeugvorschub erhält man die gewünschte Profiltiefe.
Wird der Blechkörper dabei mit dem Werkzeug mit radialem
Druck beaufschlagt, so neigt das Blech dazu, diesem Druck
auszuweichen, indem es vor dem Eingriffspunkt einen Rück
stau bildet. Dies kann zu Rundlauf-Ungenauigkeiten führen,
die wieder korrigiert werden müssen. Der Rückstau ist ab
hängig von der Größe des Öffnungswinkels zwischen den
Stirnseiten des Blechkörpers und des Werkzeugs. Je größer
der Öffnungwinkel ist, desto größer ist der Rückstau.
Aufgrund des stirnseitigen Eingriffs kann der Öffnungs
winkel jedoch konstruktionsbedingt nicht in der gewünsch
ten Weise verkleinert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine
Verkleinerung des Öffnungswinkels erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkzeug als
Innenzylinder ausgebildet ist, welcher auf einem drehbar
gelagerten Innenexzenter exzentrisch angeordnet ist, und
daß die Drehachse des Innenexzenters exzentrisch an einem
treibenden Außenexzenter angeordnet ist, der koaxial zur
Blechkörperachse drehbar ist, so daß eine Relativbewegung
des Innen- und des Außenexzenters einen quer zur Blech
körperachse gerichteten Vorschub erzeugt.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den Eingriff eines
Innen- und eines Außenzylinders der zugehörige Öffnungs
winkel optimal verkleinert werden kann. Ein weiterer be
sonders großer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Blech
körper drehfest angeordnet werden kann, da das Werkzeug
während des Prägevorgangs um das Werkstück kreist. Es kann
daher die relativ aufwendige drehbare Lagerung des Werk
stücks entfallen. Bei den bekannten Verfahren mußte bei
spielsweise das Werkstück auf dem freien Ende einer Welle,
bzw. zweier Wellenenden, die gegenseitig unter axialer Vor
spannung stehen, angeordnet sein, wobei ein Ausweichen des
Wellenendes bei der seitlichen Druckbeaufschlagung durch das Werk
zeug nicht ausgeschlossen werden konnte. Ebenso mußte ein dreh
bares Gegenlager für den Hohlraum des Blechkörpers vorge
sehen werden. Nicht zuletzt wird die gesamte Vorrichtung
dadurch vereinfacht, daß kein eigener Werkstück-Antrieb und keine
Synchronisation mit dem Werkzeugantrieb vorhanden zu sein
braucht. Durch die drehfeste Lagerung des Werkstücks wird
auch das Anbringen und Betreiben einer Kühlvorrichtung er
leichtert, so daß die bei der Verformung auftretende Hitze
auf einfache Weise vom Werkstück abgeführt werden kann.
Die Erfindung macht sich den Gedanken zunutze, daß der
Werkzeugvorschub und das Einfahren des Werkzeugs zwischen
die beiden U-Schenkel des Blechkörpers bzw. die entgegen
gesetzte Bewegung durch eine auf einfache Weise steuerbare
Relativbewegung zwischen dem Innen- und dem Außenexzenter
erfolgen kann.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß sie mit einem Wechselfutter zur Aufnahme unterschied
licher Werkzeugringe versehen ist. Das hat den Vorteil, daß
die Umrüstung auf unterschiedliche Blechkörper-Durchmesser
oder Poly-V-Profile auf einfache Weise und in kurzer Zeit
vorgenommen werden kann. Das Wechselfutter kann also wahl
weise mit unterschiedlichen Werkzeug-Innenringen versehen
werden.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht
darin, daß der Innen- und der Außenexzenter gegen eine
Relativbewegung federnd vorgespannt sind. Somit wird
wahlweise sichergestellt, daß der Innenexzenter in die
Arbeitsstellung, in welcher er mit dem Blechkörper in Ein
griff steht, oder in eine Freigabestellung, in welcher
die Vorrichtung bestückt werden kann, zurückgestellt wird.
Eine bevorzugte Anordnung ist darin zu sehen, daß der
Innenexzenter durch die Feder in der Aus
gangsposition gehalten ist und daß eine entgegen der
Federkraft wirkende, den Innenexzenter beaufschlagende
Bremse vorhanden ist. Wird die Bremse betätigt, so er
folgt die gewünschte Auslenkung des Innenexzenters gegen
über dem Außenexzenter. Es handelt sich also um ein kraft
gesteuertes System, welches auf einfache Weise realisier
bar und betreibbar ist.
Das Steuern der Vorrichtung wird dadurch weiter verein
facht, daß die Bremse mit einem Endschalter versehen ist.
Dies hat den Vorteil, daß die Bremse beim Erreichen einer
vorgegebenen Auslenkung bzw. eines vorgegebenen Werkzeug
vorschubs freigibt und der Innenexzenter aufgrund seiner
Vorspannung in die Ausgangsposition zurückgeführt wird.
Eine besonders wirkungsvolle und einfache Realisierung
der Bremse besteht darin, daß sie als Wirbelstrombremse
ausgebildet ist.
Alternativ dazu kann es auch zweckmäßig sein, daß die Brem
se als mechanische Bremse, bevorzugt als Backenbremse, aus
gebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter beschrie
ben.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine
Einzelheit der Vorrichtung in der Ausgangsposi
tion.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die
Einzelheit gemäß Fig. 1 in einer Arbeitsposition.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Einzel
heit in der Arbeitsposition.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ansicht der Vorrichtung
in der Ausgangsposition und
Fig. 5 zeigt schematisch eine Ansicht der Vorrichtung
gemäß Fig. 4 in der Arbeitsposition.
In der Querschnittsdarstellung der Fig. 1 ist ein insge
samt drehfest angeordneter topfförmiger Blechkörper
veranschaulicht, der als Rohling für ein Antriebsrad, bei
spielsweise eine Poly-V-Riemenscheibe, dient. Er weist
ein konzentrisch zu einer Blechkörperachse 2 angeordnetes
Scheibenteil 3 auf, an dessen Außenumfang ein zur Blech
körperachse 2 koaxialer Zylindermantel angeordnet ist,
welcher einen nach außen offenen U-förmigen Querschnitt
aufweist. Die beiden U-Schenkel 5 dienen beim fertigen An
triebsrad als seitliche Begrenzungen einer Lauffläche 6,
die von dem die beiden U-Schenkel 5 verbindenden Zylinder
mantel-Teil gebildet wird. Um den Blechkörper 1 ist ein
als Innenzylinder 7 ausgebildetes Werkzeug mit dem entspre
chenden negativen Poly-V-Profil drehbar angeordnet. Die
Fig. 1 zeigt eine Ausgangsposition, in welcher sich der
Innenzylinder 7 außerhalb der U-Schenkel 5 befindet. Es
wird deutlich, daß der Blechkörper 1 in dieser Ausgangs
position ungehindert in den Innenzylinder 7 verbracht wer
den kann.
Die Fig. 2 veranschaulicht eine Arbeitsposition, in wel
cher der Innenzylinder 7 gegenüber der Ausgangsposition
in der Weise radial versetzt ist, daß er sich an einer
Seite des Blechkörpers 1 zwischen den U-Schenkeln 5 be
findet, so daß das Poly-V-Profil 8 mit der Lauffläche 6
in Eingriff gelangt. Die Längsachse 9 des Innenzylinders
7 kommt dabei neben der Blechkörperachse zu liegen, d.h.
der Innenzylinder 7 rotiert bei einer Drehung exzentrisch
um den Blechkörper 1. Auf diese Weise rollt der Innen
zylinder 7 auf dem Blechkörper 1 unter Ausprägung eines
Poly-V-Profils auf der Lauffläche 6 ab.
In der Fig. 2 ist ferner beispielhaft ein Wechselfutter
12 eingezeichnet, welches den als Kreisring ausgebildeten
Innenzylinder 7 aufnimmt. Das Wechselfutter 12 gestattet
einen Austausch des Innenzylinders, wenn eine Änderung
des Profils oder des Innendurchmessers gewünscht wird.
Das Wechselfutter 12 ist Bestandteil eines Außenexzen
ters, der im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrie
ben ist.
In der Fig. 3 ist die Arbeitsposition in einer Seitenan
sicht gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die
U-Schenkel 5 im Bereich der Eingriffsstelle des Innen
zylinders 7 mit der Lauffläche 6 weggeschnitten. Ein Öff
nungswinkel zwischen der Lauffläche 6 des Blechkörpers 1
und dem Innenzylinder 7 ist mit dem Bezugszeichen 10 ver
sehen. Es wird deutlich, daß der Öffnungswinkel 10 um so
kleiner wird, je mehr sich die Radien des Innenzylinders
7 und der Lauffläche 7 anpassen. Ferner ist auch ersicht
lich, daß der minimale Radius des Innenzylinders 7 durch
den Außenradius der U-Schenkel 5 bestimmt wird.
Die Ansichten gemäß Fig. 4 und 5 veranschaulichen, auf
welche Weise der Innenzylinders 7 angetrieben und mit
einem radialen Vorschub beaufschlagt wird. Der Innenzylin
der 7 befindet sich auf einem Innenexzenter 11 exzentrisch
zu dessen Drehachse 15, über welche er drehbar auf einem
Außenexzenter 14 gelagert ist. Der Außenexzenter 14 ist
um die Blechkörperachse 2 drehbar angeordnet. Dagegen ist
die Rotationsachse 15 des Innenexzenters 11 versetzt zur
Blechkörperachse 2 angeordnet. Bei einer Drehung des In
nenexzenters 11 bewegt sich der Innenzylinder 7 daher auf
einer Kreisbahn.
In der dargestellten Ausgangsposition ist der Innenex
zenter 11 so gedreht, daß der Innenzylinder 7 den Blech
körper 1 in axialer Richtung freigibt. Die Winkellage in
dieser Ausgangsposition ist durch einen Anschlag 17 fest
gelegt.
Der Innenexzenter 11 ist gegenüber dem Außenexzenter 14
mit Hilfe einer Feder 18 in dieser Stellung gehalten. Bei
einer Drehung des Außenexzenters 14 bewegt sich seine Ro
tationsachse 15 auf einer Kreisbahn 20 um die Blechkörper
achse 2.
Wird hierbei der Innenexzenter 11 im Uhrzeigersinn gegen
die Federbeaufschlagung gedreht, so gelangt der Innenzylin
der 7 in Eingriff mit dem Blechkörper 1, wie in Fig. 5
verdeutlicht. Die Längsachse 9 des Innenzylinders 7 rotiert
dabei auf einer Kreisbahn 13 koaxial zur Blechkörperachse
2. Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits erwähnt, rollt
der Innenzylinder 11 dabei auf dem feststehenden Blechkör
per 1 ab.
Die maximale Verdrehung des Innenexzenters 11 gegenüber dem
Außenexzenter 14 wird durch einen weiteren Anschlag 21 be
stimmt.
Die Winkelverdrehung des Innenexzenters 11 bezüglich des
Außenexzenters 14 wird durch eine auf den Innenexzenter 11
wirkende Bremse erreicht, die so ausgebildet ist, daß sie
lageunabhängig auf den Innenexzenter 11 wirkt und ein
Drehmoment ausübt. Sie kann beispielsweise als fliegende
Backenbremse ausgebildet sein. Im Hinblick auf eine über
sichtliche Darstellung ist sie in den Figuren nicht dar
gestellt. Wird auf den Innenexzenter 11 bei einer Drehung
des Außenexzenters 14 entgegen dem Uhrzeigersinn ein Dreh
moment im Uhrzeigersinn ausgeübt, so führt dieser eine
Drehung um seine Rotationsachse 15 gemäß Pfeil 16 aus,
wobei er gegen die Federkraft ausgelenkt wird, bis eine
weitere Auslenkung durch den weiteren Anschlag 21 ver
hindert wird.
Der Außenexzenter 14 wird im dem dargestellten Beispiel
über eine zylindrische Schnecke 23 angetrieben, deren
Verzahnung in Eingriff mit einer entsprechenden Verzah
nung auf der zylindrischen Stirnseite des Außenexzenters
14 steht.
Anhand der Figuren wird nachfolgend die Funktion der Vor
richtung beschrieben.
Zunächst wird in der Ausgangsposition der gewünschte In
nenzylinder 7 mit Hilfe des Wechselfutters 12 am Innen
exzenter 11 drehbar befestigt. Wenn der Blechkörper 11
in den Innenzylinder gebracht und dort gesichert ist,
wird der Außenexzenter über die Schnecke 23 angetrieben
und in Rotation um die Blechkörperachse 2 versetzt. So
lange dabei der Innenexzenter 11 am Anschlag 17 anliegt,
rotiert er exzentrisch um den Blechkörper 1, ohne daß
der Innenzylinder 7 den Blechkörper 1 berührt.
Sobald die Bremse 22 betätigt wird, wird der Innenzylin
der 7 durch Auslenkung des Innenexzenters 11 auf eine
weiter außen liegende Kreisbahn versetzt, so daß das
Poly-V-Profil 8 mit der Lauffläche 6 in Eingriff gelangt.
Aufgrund der Drehlagerung des Innenzylinders 11 erfolgt
dabei keine Relativbewegung zwischen Innenzylinder 11 und
Lauffläche 6.
Je größer die vom Innenzylinder 7 durchlaufene Kreisbahn
wird, desto tiefer wird das Poly-V-Profil 8 in die Lauf
fläche 6 eingeprägt. Erreicht hierbei der Exzenter 11 den
weiteren Anschlag 21, so wird ein Endschalter (nicht dar
gestellt) betätigt, welcher ein Lösen der Bremse 22 be
wirkt. Dadurch wird der Innenexzenter durch die Feder 18
wieder in die Ausgangsposition zurückgestellt und der
Blechkörper 1 kann aus der Vorrichtung entnommen werden.
In den Figuren sind zur Verdeutlichung der Funktion der
Erfindung die Größenverhältnisse, insbesondere die exzent
rischen Anordnungen, stark übertrieben dargestellt.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Herstellen eines Profils an
einem topfförmigen Blechkörper mit einer zentri
schen Blechkörperachse, der eine zur Blechkörper
achse koaxiale Außenfläche mit einem nach außen
offenen U-förmigen Querschnitt aufweist, und mit
einem drehbar gelagerten Prägewerkzeug, wobei das
Werkzeug auf der Außenfläche des Blechkörpers ab
rollt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prägewerkzeug als Innenzylinder (7) ausge
bildet ist, welcher auf einem um seine Mittelachse
(15) drehbar gelagerten Innenexzenter (11) drehbar
angeordnet ist, und daß die Drehachse (15) des
Innenexzenters (11) exzentrisch an einem treibenden
Außenexzenter (14) angeordnet ist, der koaxial zur
Blechkörperachse (2) drehbar ist, so daß eine Rela
tivbewegung des Innen- und des Außenexzenters (11,
14) einen quer zur Blechkörperachse (2) gerichteten
Vorschub erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter mit einem Wechselfutter (12)
zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeugringe ver
sehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innen- und der Außenexzenter (11, 14) gegen
eine Relativbewegung federnd vorgespannt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) durch die Feder (18) in
einer Ausgangsposition gehalten ist, und daß eine
den Innenexzenter (11) beaufschlagende, gegen die
Federkraft wirkende Bremse vorhanden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Endschalter vorhanden ist, welcher bei einer
vorgegebenen Auslenkung des Innenexzenters (11) die
Bremse löst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als Wirbelstrombremse ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als mechanische Bremse ausgebildet
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als Backenbremse ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Kreisscheibe ausge
bildet ist, die in einem kreisförmigen Lager am
Außenexzenter (14) gelagert ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Hebelarm ausgebildet
ist, der winkelverschieblich am Außenexzenter (14)
angelenkt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Schieber ausgebildet
ist, der radial auf einer geraden Bahn verschiebbar
auf dem Außenexzenter (14) angeordnet ist.
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