DE3925618C2 - Vorrichtung zum Erzeugen von Längsnuten in einem Rohr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Längsnuten auf der Innenseite eines zylindrischen Rohres nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Gattung ist aus der JP 58-202920 A bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung weist einen Dorn auf, der zwei verschiedene Durch­ messer, in einem ersten Teil einen kleineren, in einem zweiten Teil einen größeren, hat. Zum Erzeugen von Längsnuten in einem Zylinder werden bei dieser Vorrich­ tung radial beweglich gelagerte Kugeln durch Einführen des Dorns in den Zylinder radial nach außen gegen die Innenwand des zu bearbeitenden Zylinders gedrückt und dadurch Nuten geformt. Mit dieser Vorrichtung lassen sich somit Nuten einer bestimmten Tiefe in einem zylindrischen Rohr herstellen. Ein veränderliches Profil der Nuten ist jedoch nicht möglich. Eine Bewegung des Dorns gegen den Kugel haltenden Käfig während der Nutformung ist nicht vorgesehen.

Aus der JP 61-162235 A ist eine Vorrichtung zum Erzeugen ringförmiger Nuten wählbaren Durchmessers in einem Zylinder bekannt. Die Vorrichtung ver­ wendet ein konisch geformtes Werkzeug, das die Kugeln auseinander drückt. Die Herstellung von Längsnuten in einem Rohr ist mit dieser Vorrichtung nicht mög­ lich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Längsnuten auf der Innenseite eines zylindrischen Rohres zu schaffen, mit der Längsnuten frei wählbaren Profils hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung weist der Dorn einen konischen Endabschnitt auf, an dem die Kugeln anliegen und auf dessen konischer Fläche sie sich beim Längsverschieben des Dorns abwälzen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, die Änderungen des Nutprofils während der Längsverschiebung des Käfigs durch die radiale Bewegung der Kugeln beim Verschieben des Dorns er­ zeugt. Damit ist es möglich, Nuten frei wählbaren Profils herzustellen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt eines Stoßdämpfers mit gerilltem Innenrohr,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer nutbildenden Vorrichtung,

Fig. 3 einen Seitenschnitt durch das in Fig. 2 dargestellte Werkzeug, das in ein zylindrisches Rohr eingeführt ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Werkzeuges gemäß Fig. 2 während des Durchgangs,

Fig. 5 eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab des Werkzeuges gemäß Fig. 3 zur Darstellung der unverdrehbaren Bauteile in dem zylindrischen Rohr vor dem Nutformvorgang,

Fig. 6 unterschiedliche Nutprofile, die mit dem Werkzeug der erläuterten Ausführungsform herstellbar sind und

Fig. 7 einen Schnitt zur Darstellung der radialen Anordnung der Kugeln.

In Fig. 1 ist die übliche Anordnung eines Stoßdämpfers 10 dargestellt, wie er in Fahrzeugen zur Dämpfung von Schwingungen verwendet wird. Der Stoß­ dämpfer 10 besteht aus einem inneren zylindrischen Rohr 11, in dem ein Kolben 12 mit einer Kolbenstange 14 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Innenwand 16 des Rohres 11 teilt Kammern 18 und 20 auf beiden Seiten des Kolbens 12 ab. Eine Nut 22 ist auf der Innenseite 16 des Rohres 11 gebildet und erlaubt den Durchfluss von Arbeitsmitteln zwischen den Kammern 18 und 20 während der Dämpfungsbe­ wegung des Kolbens. Anzahl, Anordnung und Profil der Nuten 22 bestimmen we­ nigstens teilweise die Dämpfungseigenschaften des Stoßdämpfers 10.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines nutbildenden Werkzeugs 24 darge­ stellt. Das Werkzeug 24 ist mit Antrieben 26 und 28 verbunden, die eine Längsbe­ wegung ohne Drehung vermitteln. Ist das zylindrische Rohr 11 unverrückbar einge­ spannt, so wird das Werkzeug 24 in das Rohr 11 eingeführt. Die Antriebe 26 und 28 erteilen dem Werkzeug eine hin- und hergehende Bewegung und bestehen bei­ spielsweise aus hydraulischen Zylindern. Diese Antriebe sind jedoch beliebiger Natur.

In Fig. 3 ist das Eintrittsende 23 des Werkzeuges 24 innerhalb des Rohres 11 vor dem nutformenden Durchgang dargestellt. Das Werkzeug 24 weist eine zy­ lindrische Hülse 30 auf, die an einem zylindrischen Käfigteil 32 befestigt ist, so dass ein durchgehender zylindrischer Käfig 34 gebildet ist. Die Länge des Käfigs 34 bestimmt die maximale Länge des Rohres 11, in dem die Nuten geformt werden sollen. Der Käfig 34 ist unverdrehbar an dem linearen Antrieb 26 an dessen Antriebsende 25 befestigt. Einzelheiten dieser Unverdrehbarkeit sind unten stehend erläutert. Die Befestigung erfolgt so, dass die Teile auswechselbar sind. Die Hülse 30 weist ein konisches Eintrittsende 36 auf, das der zentralen Positionierung des Käfigs 34 in dem Rohr 11 dienlich ist. Die Hülse 30 und das Käfigteil 32 sind mit­ einander verschraubt und mit Verriegelungsstiften 31 und Setzschrauben 33 gesi­ chert, um den zweiteiligen Käfig 34 zu bilden. Axial in dem Käfig 34 befindet sich ein zentraler Durchgang 38. Dieser Durchgang 38 hat einen konstanten Durchmes­ ser innerhalb des Käfigteils 32. Der Durchgang 38 hat einen größeren Durchmesser am Eintrittsende der Hülse 30, die eine Ringschulter 39 bildet, wo sich die beiden unterschiedlichen Durchmesser des Durchgangs 38 treffen.

In dem Käfig 34 ist der aus einem Endabschnitt 40 und einem Schaft 44 bestehende Dorn 46 verschiebbar angeordnet. Der Endabschnitt 40 und der Schaft 44 bilden zusammen den nur zweiteiligen Dorn 46. Der Endabschnitt 40 ist voll­ ständig innerhalb des Abschnitts mit dem größeren Durchmesser des in der Hülse 30 liegenden Durchgangs 38 angeordnet. Der Dorn 46 führt eine unverdrehbare Längsbewegung durch den Käfig 34 aus. Diese Längsbewegung wird dadurch er­ zeugt, dass der Dorn 46 an dem unabhängigen zweiten Antrieb 28 an dessen Antriebsende 25 befestigt ist. Der Antrieb 28 führt eine Längsbewegung ohne Dre­ hung des Dorns 46 unabhängig von dem Antrieb 26 aus, welcher den Käfig 34 an­ treibt. Betätigung und Steuerung der Antriebe 26 und 28 erfolgen durch ein pro­ grammierbares Steuergerät.

Beim Einführen in das Rohr 11 ist der Dorn 46 zurückgezogen, wobei der Endabschnitt 40 im wesentlichen im zylindrischen Durchgang 38 der Hülse 30 gehalten ist. Der Endabschnitt 40 besitzt eine sich konisch verjüngende Außenflä­ che 48. Dieses konische Profil weist anwachsende Durchmesser in Richtung auf das Antriebsende 25 zu auf. In der Hülse 30 sind drei in Umfangsabständen angeordnete Öffnungen 50 vorgesehen. Diese Öffnungen 50 liegen in gleicher Umfangsebene, durch die sich rechtwinkelig die Zylinderachse des Werkzeugs 24 erstreckt. Die Öffnungen 50 sind im Winkel von 120° zueinander angeordnet und weisen gegen­ über der wahren Senkrechten eine vorbestimmte Orientierung auf, wie untenstehend erläutert ist.

Ein Kugelelement 52 ist in jeder Öffnung 50 angeordnet. Die Kugeln 52 wer­ den in den Öffnungen 50 durch eine zylindrische geschlitzte Federhülse 54 gehal­ ten. Die Federhülse 54 hat am Umfang beabstandete Bohrungen 56 entsprechend den Öffnungen 50. Die Bohrungen 56 sind im Durchmesser etwas kleiner als die Durchmesser der Kugeln 52 und dienen somit zum Halten der Kugeln 52 gegen Herausfallen. Die Federhülse 54 ist formschlüssig auf einem Durchmesser 58 am Außendurchmesser der Hülse 30 zwischen benachbarten Ringschultern 59 und 60 angeordnet. Die Kugeln 52 sind in den Öffnungen 50 mittels der Federhülse 54 gehalten. Die Kugeln 52 sind in Anlage an der konischen Fläche 48 des Endab­ schnittes 40, der axial im Durchgang 38 der Hülse 30 liegt.

Wird der Dorn 46 zum Antriebsende 25 auf der Rückseite zurückgezogen, so liegt der Endabschnitt 40 im wesentlichen innerhalb der Hülse 30. Somit wälzen sich die Kugeln 52 auf der konischen Fläche 48 des Endabschnittes 40 ab und wer­ den radial nach außen gedrückt. Die radiale Bewegung der Kugeln 52 wird durch die Schräge der konischen Fläche 48 des Endabschnittes 40 bestimmt. Die Kugeln 52 sind nicht in Anlage mit der Innenwand 16, wenn das Werkzeug 24 in das Rohr 11 eingeführt wird.

In Fig. 4 ist das Werkzeug 24 dargestellt, wenn der Käfig 34 eine unverdrehbare Längsbewegung ausführt. Sobald das Werkzeug 24 in dem Rohr 11 sauber eingesetzt ist, erzeugt der Antrieb 28 eine Längsbewegung des Dorns 46. Diese Längsbewegung des Endabschnittes 40 führt zu einer nach außen gerichteten radialen Bewegung der Kugeln 52, welche der konischen Fläche 48 des Endab­ schnittes 40 folgen. Diese Auswärtsbewegung bringt die Kugeln 52 in Druckeingriff mit der Innenwand 16 des Rohres 11. Der Käfig 34 wird dann von dem Antrieb 26 verschoben und führt eine Längsbewegung ohne Drehung aus.

Wie in Fig. 4 dargestellt, vollzieht sich die Längsbewegung des Käfigs 34 nach rückwärts gegen das Antriebsende 25 zu. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass es möglich ist, die Nuten in beiden Richtungen der Längsbewegung des Käfigs 34 zu formen. Die Steuerung des Hubes des Endabschnittes 40 in der Hülse 30 und die Schräge der Fläche 48 bestimmen den Bereich der möglichen Ra­ dialbewegung. Eine weitere Auswärtsbewegung der Kugeln 52 nach ihrer Anlage an das Rohr 11 erzeugt einen Nuteindruck 21 an der Innenwand 16 des Rohres 11.

Die Längsbewegung des Käfigs 34 nach rückwärts führt zur Anlage der Ku­ geln 52 an die Innenwand 16 des Rohres 11 und formt somit die gewünschte Nut. Die radialen Wälzkräfte werden gleichmäßig am Werkzeug 24 verteilt, so dass ver­ hältnismäßig geringe Kräfte zum Nutformen erforderlich sind. Die zylindrischen Bauteile vermitteln eine sehr gute radiale Abstützung und Verteilung der Belastung. Somit erzeugt jede Kugel 52 identische und gleichbleibende genaue Nuten 22.

Fig. 5 zeigt in vergrößertem Maßstab weitere Einzelheiten der Vorrichtung, insbesondere zum Auswechseln. So können die Kugeln 52 wie auch der Endab­ schnitt 40, die verschleißanfällig sind, leicht ausgewechselt werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass verschleißfeste Zwischenschichten zwischen den Kugeln 52 und dem Endabschnitt 40 vorgesehen sein können. Dies kann beispielsweise eine über den verjüngten Endabschnitt 40 gezogene Hülse oder Einsätze auf dem Endab­ schnitt 40 sein, wo die Kugeln 52 sich abwälzen.

Gemäß Fig. 5 ist der Endabschnitt 40 an dem Schaft 44 durch einen Bolzen 41 befestigt, der sich durch den Endabschnitt 40 erstreckt. Eine Setzschraube 43 verhindert eine Drehung des Endabschnittes 40. Die Kugeln 52 werden leicht aus­ gewechselt, indem die geschlitzte Federhülse 54 vom Durchmesser 58 am Außen­ durchmesser der Hülse 30 abgenommen wird. Nach dem Einsetzen neuer Kugeln 52 wird die Federhülse 54 wieder aufgesetzt. Die Ansicht zeigt die Kugeln 52, wie sie auf der konischen Fläche 48 des Endabschnittes 40 in Wälzkontakt sind und dabei von der Federhülse 54 in den Öffnungen 50 der Hülse 30 gehalten sind.

In den Fig. 2, 4 und 6 ist die Nut 22 in ihrer gewöhnlichen Form darge­ stellt. Bei entsprechender Betätigung der Antriebe 26 und 28 sind aber auch auto­ matisch sich ändernde geometrische Profilveränderungen der Nut 22 möglich. So bestimmt der Antrieb 26 die Längsbewegung ohne Drehung für den Käfig 34, der Antrieb 28 bestimmt dagegen die Längsbewegung des Dorns 46 ohne Drehung und ist somit Ursache für die Radialbewegung der Kugeln 52. Während des Nutform­ vorganges wird die Länge der Nut 22 durch die Längsbewegung des Käfigs 34 be­ stimmt. Die Längsbewegung des Dorns 46 bestimmt dagegen die Tiefe und Breite der Nut 22. Bei entsprechender Steuerung beider Längsbewegungen lassen sich Nuten 22 mit unterschiedlichen Profilen erzeugen. Die Fig. 6-A und 6-B zeigen ein unveränderliches Nutprofil 62 konstanter Breite und Tiefe. Die Fig. 6-C und 6-D zeigen ein Nutprofil 64, das durch eine zweifach gerichtete Längsbewegung des Dorns 46 während der Längsbewegung des Käfigs 34 erzeugt wird. Die Fig. 6-E und 6-F zeigen ein veränderliches Nutprofil 66, das bei einer einfachen Längs­ bewegung des Dorns 46 während einer Längsbewegung des Käfigs 34 erzeugt wird. Die resultierenden Nutprofile 64 und 66 zeigen die Fähigkeit der Vorrichtung, ver­ änderliche Profile entsprechend der Richtung und dem Grad der Längsbewegung des Dorns 46 während der Längsbewegung des Käfigs 34 zu erzeugen.

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch die Ebene der in Fig. 4 dargestellten Kugeln 52. Die Öffnungen 50 in der Hülse 30 sind in gleichen Winkelabständen am Umfang der Hülse 30 verteilt.

Die Kugeln 52 sind winkelmäßig im Gegenuhrzeigersinn aus ihrer wahren senkrechten Position angeordnet, um ein Herausführen des Werkzeuges 24 aus dem Rohr 11 nach Vollendung des Durchgangs zu erlauben. Die unverdrehbare Längs­ bewegung der Antriebe 26 und 28 bestimmt den letzten vom Werkzeug 24 verur­ sachten Nuteindruck. Das Werkzeug 24 vermittelt eine ausgezeichnete radiale Ab­ stützung während des Wälzvorgangs und erlaubt somit das gleichzeitige Formen von drei Nuten 22 mit hoher wiederholbarer Genauigkeit. Die Erfindung eignet sich insbesondere für die Massenproduktion und weist erhebliche Vorteile auf. Insbe­ sondere eliminiert das Werkzeug 24 bisher nötige Werkzeugsätze für entsprechend unterschiedliche Nutprofile. Änderungen des Nutprofiles lassen sich automatisch ohne Auswechselzeiten für das Werkzeug erzielen. Ferner lassen sich mehrere und veränderliche Nutprofile in einem einzigen Durchgang erzeugen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Längsnuten auf der Innenseite eines zylindrischen Rohres (11) mit mehreren Kugeln (52), die in einem hohlzylindri­ schen Käfig (34) angeordnet sind, Öffnungen (50) im Käfig, in denen die Kugeln (52) gehalten sind, eine Einrichtung zum Halten der Kugeln (52) in den Öffnungen (50), wobei diese eine radiale Auswärtsbewegung der Kugeln (52) zulässt, einem Antrieb (26) für eine unverdrehbare hin- und hergehende Längsverschiebung des Käfigs (34) entlang der Rohrachse und einem innerhalb des Käfigs (34) längsver­ schiebbar angeordneten Dorn (46), der die Kugeln (52) nach außen gegen die In­ nenwandung des Rohres (11) drückt, um die Längsnuten zu erzeugen, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Dorn (46) einen konischen Endabschnitt (40) aufweist, an dem die Kugeln (52) anliegen; und auf dessen konischer Fläche (48) sie sich beim Längsverschieben des Dorns (46) abwälzen, und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die Änderungen des Nutprofils während der Längsverschiebung des Käfigs (34) durch die radiale Bewegung der Kugeln (52) beim Verschieben des Dorns (46) er­ zeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnun­ gen (50) in einer rechtwinkelig zur Längsachse des Käfigs stehenden Ebene ausge­ richtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteein­ richtung für die Kugeln (52) in den Öffnungen (50) eine geschlitzte Federhülse (54) ist, die auf der Außenseite des Käfigs (34) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (34) von einem Linearantrieb (26) angetrieben ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswärtsbewegung der Kugeln (52) durch einen linearen Antrieb (28) für den Dorn (46) erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (34) aus einer die Kugeln (52) tragenden Hülse (30) und einem Kä­ figteil (32) besteht, dass die Hülse (30) zwei Abschnitte mit unterschiedlichen In­ nendurchmessern aufweist, wobei der Abschnitt mit dem größeren Innendurchmes­ ser am Eintrittsende der Hülse (30) in das Rohr (11) angeordnet ist und am Über­ gang zu dem Abschnitt mit dem kleineren Innendurchmesser eine Ringschulter (39) aufweist und der konische Endabschnitt (40) des Dorns (46) verschiebbar in dem Abschnitt größeren Durchmessers der Hülse (30) angeordnet ist, und dass der Durchmesser des konischen Endabschnitts (40) des Dorns (46) vom vorderen Ende zu seinem Schaft (44) hin ansteigt und die Ringschulter (39) eine Begrenzung für die Längsbewegung des Dorns (46) nach rückwärts beim radialen Einziehen der Kugeln (52) bildet.