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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Maschine zum automatischen Herstellen von Druckringen aus
einem flachen Rohling, gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 bzw. 13, mit einer mechanischen Verbindung, vorzugsweise mit einer
Verriegelung vom Puzzletyp.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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In der Technik sind schrumpffähige Druckringe
bekannt, die, zum größten Teil,
dadurch hergestellt wurden, dass Ringe aus verschiedenen rohrförmigen Ausgangsmaterialien
abgeschnitten wurden. Diese Ringe wurden durch verschiedene Maßnahmen
zusammengedrückt
oder geschrumpft, wie durch mechanische, magnetische, hydraulische Maßnahmen
usw.
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Die Verwendung derartiger Druckringe
hat in jüngerer
Zeit auf Grund der Möglichkeit
sogenannter Klemm- oder Druckringe mit Puzzleverriegelung aus Bandmaterial
Bedeutung erlangt, d.h. von Druckringen mit einer mechanischen Verbindung
an ihren freien Enden, die einer Puzzleverriegelung ähnelt, wie es
durch meine früheren
US-Patente 5,001,816 und 5,185,908 offenbart ist, gemäß denen
die Verwendung eines flachen Bandmaterials zur Herstellung derartiger
Druckringe möglich
ist. Um jedoch Märkten wie
der Automobilindustrie zu genügen,
ist es erforderlich, Maschinen bereit zu stellen, die diese Druckringe
mit sogenannter Puzzleverriegelung automatisch in Massen herstellen
können.
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US-A-1,924,230 offenbart ein Verfahren
zum automatischen Herstellen einer Muffe aus einem flachen Rohling
mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegten Schritten sowie
eine Maschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargelegten
Merkmalen. Die Enden des Rohlings sind in der fertiggestellten Muffe
nicht verbunden.
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US-A-4,543,297 offenbart ein Verfahren
zum Herstellen eines Rings aus einem flachen Rohling in einem einzelnen
Verformungsschritt, an dessen Ende die zueinander passenden Endabschnitte
des Rohlings in Eingriff miteinander gebracht werden, um eine Verbindung
vom Puzzleverriegelungstyp zu bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
einen Prozess und eine Maschine zum vollständig automatischen Herstellen
von Druckringen aus einem flachen Bandmaterialrohling mit verbesserter
Verriegelung der Enden des Rohlings und verbesserter Haltefähigkeit
gegen unbeabsichtigtes Wiederöffnen
zu schaffen.
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Diese Aufgabe ist durch das im Anspruch
1 definierte Verfahren und die im Anspruch 13 definierte Maschine
gelöst.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung führt
eine Zuführstation
das Flachband von einer Haspel einer Stanzstation zu, in der ein
Endabschnitt eines Rohlings mit mechanischer Verbindung, vorzugsweise
vom Puzzleverriegelungstyp, so ausgestanzt wird, dass für jeden
Rohling zwei aufeinanderfolgende Schneidvorgänge erforderlich sind, wobei
dann Schnitte mit komplementärer
Puzzleverriegelungs-Konfiguration an entgegengesetzten Enden des
Rohlings gebildet werden. Daraufhin wird der Rohling der Verformungsstation
zugeführt,
wo der flache Rohling genauer gesagt quer zu seiner Zuführrichtung
in die Biegemaschine bewegt wird. Die Biegemaschine verfügt über drei
aufeinanderfolgende Positionen in der Quer- oder Achsenrichtung
ihres Kernelements, um das herum der flache Rohling verformt wird,
und sie verfügt über eine
Anzahl von Schiebern, die mechanisch durch Nocken angetrieben werden.
In einer Position wird der flache Rohling in eine Form vorgeformt,
die ungefähr
der Form des fertiggestellten Druckrings entspricht, wobei die freien
Endabschnitts des Rohlings genau in eine Form vorgeformt werden,
die dazu erforderlich, in der zweiten Position das Schließen der
mechanischen Verbindung in den freien Endabschnitten des Rohlings zu
ermöglichen.
Der geschlossene Druckring, der nun seine vorbestimmte Durchmesserabmessung zeigt,
wird dann in einer dritten Position einem Schmiedevorgang unterzogen,
um die Verriegelungswirkung und das Haltevermögen der mechanischen Verbindung
gegen unbeabsichtigtes Wiederöffnen
während
des Transports und/oder während der
anschließenden
Verwendung zu verbessern. Nach Abschluss der verschiedenen Arbeitsschritte wird
der fertiggestellte Druckring dann ausgeworfen.
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In der Stanzstation erzeugt die Stanzmatrize vorzugsweise
einen Schnitt, der einer Puzzleverriegelung ähnelt, wenn benachbarte Bandabschnitte getrennt
werden.
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Jedoch ist die Stanzmatrize, bei
einer bevorzugten Ausführungsform,
so ausgebildet, dass das eingreifende und das aufnehmende Ende,
die einander zugewandt sind und sich aus dem Stanzvorgang ergeben
haben, nach der anfänglichen
vollständigen Trennung
erneut teilweise wiederverbunden werden, um eine Fortsetzung der
Zufuhr zweier oder mehrerer aufeinanderfolgender Rohlinge zu erlauben,
von denen jeder zwei in der Längsrichtung
beabstandete Schnitte als Funktion der Größe des Druckrings benötigt. Ferner
werden die Geschwindigkeit der kontinuierlichen Zuführung von
der Haspel zur Stanzstation und die Geschwindigkeit der intermittierenden Zuführung von
der Stanzstation zur Biege- oder Verformungsstation so korreliert,
vorzugsweise unter Verwendung eines Durchhangs zwischen der Haspel und
der Stanzstation, dass die kontinuierliche und die intermittierende
Zuführung
geeignet koordiniert sind, um das gesamte Bandmaterialstück innerhalb
eines vorgegebenen Arbeitszyklus zuzuführen. Außerdem beinhaltet die Maschine
vorzugsweise eine gerade Richtvorrichtung mit herkömmlicher
Konstruktion, die zum Beispiel über
Druckwalzen verfügt,
die in zwei Reihen gestaffelt angeordnet sind, um jegliche Verwindungen,
Knicke oder Biegungen aus dem Band zu beseitigen, die sich aus dem
Haspelvorgang ergeben bevor das Band die Stanzstation erreicht.
Eine Ölvorrichtung
mit beliebiger herkömmlicher
Konstruktion unmittelbar vor der Stanzmatrize gewährleistet
ausreichende Schmierung beider Seiten des Bands, wie es für die Stanzmatrize
erforderlich ist, bevor das Band die Stanzstation erreicht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
in Verbindung mit der beigefügten
Zeichnung besser erkennbar, die, nur zur Veranschaulichungszwecken,
eine Ausführungsform
gemäß der Erfindung
zeigt.
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1a und 1b sind schematische Ansichten einer
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Maschine;
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2A ist
eine etwas schematische Vorderansicht der verschiedenen Teile der
Biege- oder Verformungsstation mit allen Schiebern in der zurückgezogenen
Position;
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2B ist
eine der 2A ähnliche Vorderansicht, wobei
sich die unteren Schieber in ihrer nach oben ausgefahrenen Position
befinden;
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2C ist
eine der 2B ähnliche
Seitenansicht, wobei sich die Querschieber in ihrer ausgefahrenen
Position befinden;
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2D ist
eine der 2C ähnliche
Seitenansicht, wobei sich der obere Schieber in der nach unten ausgefahrenen
Position befindet;
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3A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in der 2A;
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3B ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in der 2B;
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3C ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in der 2C;
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3D ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in der 2D;
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4A ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 4-4 in der 2A;
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5 ist
eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer mechanischen
Verbindung mit einer einer Puzzleverriegelung ähnelnden Konfiguration;
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6 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie 6-6 in der 5;
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7 ist
eine etwas schematische axiale Seitenansicht, die die Konfiguration
des Abschnitts des Kernelements und der Schieber und ihrer Verformungsflächen in
der Position 1 der Verformungsmaschine zeigt;
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8 ist
eine etwas schematische axiale Seitenansicht des Kernelements und
der Schieber und ihrer Verformungsflächen in der Position 2 der Biege-
oder der Verformungsmaschine;
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9 ist
eine vergrößerte Teilschnittansicht, die
das Fingerelement im Abschnitt des Kernelements in der Position 2 zeigt;
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10 ist
eine etwas schematische Teilansicht, die die Oberfläche des
Kernelements und des Einsatzelements im oberen Vertikalschieber
in der Position 2 des Kernelements und des oberen Schiebers
zeigt;
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11 ist
eine etwas schematische axiale Seitenansicht der Abschnitte des
Kernelements und der Schieber sowie ihrer Verformungsflächen in
der Position 3 der Maschine;
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12 ist
eine etwas schematische Ansicht der Einsatzelemente für den Kernabschnitt
und den oberen vertikalen Schieber, wobei die Verformungsvorsprünge den
Schmiedevorgang ausführen;
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13 ist
eine etwas schematische Ansicht der Vorrichtung zum Halten des Bands
in derselben Position relativ zum Kernelement während der Verformung;
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14 ist
eine schematische Ansicht des Stanzvorgangs des Bandmaterials und
der teilweisen Wiederverbindung der getrennten Teile;
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15 ist
eine schematische Ansicht zum Erläutern der verschiedenen Verformungsstadien
in der erfindungsgemäßen Verformungsmaschine;
und
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16 ist
eine Teilansicht, mit vergrößerndem
Maßstab,
die die Form des Schmiedezahns des Einsatzelements für den Abschnitt
des oberen Schiebers in der Position 3 zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug
genommen, in der gleiche Bezugszahlen in allen verschiedenen Ansichten
dazu verwendet sind, gleiche Teile zu bezeichnen, und es wird insbesondere
auf die 1a und 1b Bezug genommen, in denen
die Bezugszahl 10 allgemein die Zuführstation für das kontinuierliche Zuführen eines
Bands bezeichnet, die eine Haspel 11 mit aufgewickeltem
Bandmaterial enthält.
Die Haspel 11 wird durch einen Antriebsmechanismus 12 mit
Antriebsrollen 13 gedreht. Eine gerade Richteinheit 14 verfügt über obere
Druckwalzen 15 und untere Druckwalzen 15', die vorzugsweise übereinander
gestaffelt angeordnet sind und die dazu vorgesehen sind, jegliche
Verwindungen, Knicke oder Biegungen im Band zu beseitigen, wie sie
während des
Aufwickelns des Bands auf die Haspel 11 aufgetreten sein
können.
Auf die gerade Richteinheit 14 folgt eine Zuführeinheit 16,
die für
kontinuierliche Zuführung
des Bands 111 sorgt und über obere Zuführrollen 17 und
untere Zuführrollen 17' von herkömmlichem
Aufbau verfügt.
Eine Steuereinheit 18 von herkömmlichem Aufbau führt eine
elektronische Steuerung des Betriebs der verschiedenen Teile der
Maschine aus. Dabei wird die Geschwindigkeit der Rollenelemente 13 durch
einen Hebelarm 19 mit einem auf dem Band 111 laufenden
Nachlaufelement 19', das
mit einem Potentiometer verbunden ist, geregelt, wobei die Geschwindigkeit
der Rollenelemente 13 über
eine Leitung 18a geregelt wird. Eine allgemein durch die
Bezugszahl 20 gekennzeichnete und in der Zeichnung schematisch
dargestellte Durchhäng-Steuereinheit
kontrolliert den maximalen und den minimalen Durchhang 111'' und 111' des Bands, wie er bei Ver wendung
kontinuierlicher Zufuhr in der Zuführstation 10 im Gegensatz
zur intermittierenden Zuführung
des Bands erforderlich ist, die für den Stanzvorgang in der Stanzstation 40 benötigt wird, um
ein Stanzen der Puzzleverriegelung während des Stillstands des Bands
zu ermöglichen.
Die Durchhangsteuereinheit 20 kann von beliebiger herkömmlicher
Konstruktion sein, und sie kann z. B. zwei Holmelemente 22a und 22b aufweisen,
die oben miteinander verbunden sind und an der Unterseite bei 23 fest
angebracht sind. Dabei ist mit dem oberen Teil des Holmelements 22b ein
Grenzschalter 24 verbunden, dessen Schaltmechanismus durch
ein sich nach unten erstreckendes Sondenelement 25 betätigt wird,
das so angeordnet ist, dass es mit dem durchhängenden Teil in Kontakt tritt,
wenn der durchhängende
Teil 111' den
vorbestimmten minimalen Durchhang erreicht, um den Schalter im Schaltmechanismus 24 zu
betätigen
und die Information über
eine Leitung 24a an die Steuereinheit 18 zu liefern,
um die kontinuierliche Zuführung
zu beschleunigen. Der maximale vorbestimmte Durchhang wird ebenfalls
durch einen Grenzschalter, z. B. ein Metallplattenelement 26 erfasst,
das in Bezug auf Masse isoliert ist und an einer vorbestimmten Position,
vorzugsweise einstellbar, an den Holmelementen 22a und 22b angebracht ist,
wobei Drähte 27a und 27b über den
Holmen 22a und 22b angebracht sind. Das Band 111
wird normalerweise durch irgendeine herkömmliche Einrichtung elektrisch
geerdet, so dass es dann, wenn der Durchhang 111'' den maximal vorgesehenen Durchgang erreicht,
Masse an das Plattenelement 26 anlegt, das zuvor in Bezug
auf Masse isoliert war, wobei die Erdung des Plattenelements 26 über einen
Verbinder 28 und eine Leitung 28a an die Steuereinheit
geliefert wird, was bewirkt, dass sich die kontinuierliche Zuführung verlangsamt.
Die durch die Leitungen 24a und 28a an die Steuereinheit 18 übertragene
Information wird so dazu verwendet, die Geschwindigkeit der Zuführstation 10, 11, 12, 13, 15 und 16 durch langsames
Variieren der Geschwindigkeit derselben zu kontrollieren, um den
Durchhang zwischen vorbestimmten Grenzen zu halten. Selbstverständlich kann
jede andere bekannte Anordnung ebenfalls verwendet werden, um die
Grenzfunktionen von 25, 24, 24a sowie 26, 28, 28a auszuführen. Eine
intermittierende Zuführeinheit,
die allgemein durch die Bezugszahl 30 gekennzeichnet ist,
sorgt für
intermittierende Zuführung
des Bands 111 zur allgemein mit der Bezugszahl 40 gekennzeichneten
Stanzeinheit über eine
allgemein mit der Bezugszahl 35 gekennzeichnete Ölvorrichtung,
die die Ober- und
die Unterseite des Bands aus einem Behälter 36 über eine
Leitung 37 und Zweigleitungen 38 und 39 schmiert,
wie es für die
Stanzmatrize erforderlich ist. Die Ölvorrichtung 35 liegt
dabei so nahe wie möglich
an der Stanzeinheit 40. Die Stanzeinheit 40 verfügt über ein
Rammkolbenelement 47 und ein fester Trägerelement 42, das
senkrechte, säulenartige
Führungselemente 43 fest
hält, gegenüber denen
das Rammkolbenelement 41 hin- und herbewegbar durch kurze
Halteelemente 44 gehalten wird, die einstückig mit
dem Rammkolbenelement 41 vorhanden sind. Die Stanzmatrize (nicht
dargestellt) ist in einem zweigeteilten Gehäuse 45 enthalten,
das die eigentliche Stanzmatrize (nicht dargestellt) enthält, um eine
mechanische Verbindung, vorzugsweise vom Puzzleverriegelungtyp,
zu erhalten. Die Stanzmatrize besteht aus vier Teilen, nämlich zwei
unteren matrizenförmigen
Elementen und zwei oberen Stanzstempelelementen, die durch das Rammkolbenelement 41 auf
beliebige herkömmliche
Weise betätigt
werden. Das nachlaufende untere matrixförmige Element, wie in der Zuführrichtung des
Bands gesehen, ist dabei nicht direkt auf dem festen Trägerelement 42 gelagert,
sondern es ist vielmehr durch starke Federn federgelagert, während das
vordere, untere matrizenförmige
Element direkt auf dem festen Trägerelement 42 gelagert
ist und auch das vordere obere Stanzstempelelement aus Gründen federgelagert
ist, die nachfolgend in Zusammenhang mit dem Stanzvorgang erläutert werden,
der eine teilweise Wiederverbindung aufeinanderfolgen der Rohlinge
für die
weitere Zufuhr des ausgestanzten Bandmaterials von der Stanzstation
zur eigentlichen Verformungsstation, die allgemein mit der Bezugszahl 50 gekennzeichnet
ist, benötigt.
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Die eigentliche Biege- oder Verformungsstation 50 verfügt über drei
axiale Positionen in einer Richtung quer zur Zuführrichtung des Bands von der Stanzstation 40 zur
Verformungsstation 50. Der Rohling mit mechanischer Verbindung,
vorzugsweise mit eingreifender und aufnehmender Puzzleverriegelungs-Konfiguration
am vorderen bzw. hinteren Endabschnitt wird durch untere, vertikal
hin- und herbewegbare Schieber 52 und 53, Querschieber 60 und 61,
die so ausgebildet sind, dass sie in einer geringfügig nach
unten geneigten Querrichtung hin- und herbewegbar sind, und durch
einen oberen, vertikal hin- und herbewegbaren Schieber 70 um
das Kernelement 51 herum verformt. Jeder Schieber 52, 53, 60, 61 und 70 besteht
hierbei aus so vielen axial angeordneten Abschnitten, die in einem
vorgegebenen Schieber starr miteinander verbunden sind, wie es wegen
der Anzahl axialer Positionen in der Verformungsmaschine und der
zugehörigen
Verformungsflächen
erforderlich ist. Der untere Schieber 52 ist innerhalb
Führungselementen 54 geführt, während der untere
Schieber 53 innerhalb Führungselementen 55 geführt ist,
wobei die Führungselemente
zu beiden Seiten jedes Schiebers 52 und 53 angeordnet
sind, wobei jedoch der Zweckdienlichkeit halber in einigen der Figuren
nur einer dargestellt ist. Die Schieber 52 und 53 werden
dabei durch Verbindungsstangen 56 und 57 (1b) hin- und herbewegt,
die mit Nockenläufern
verbunden sind, die geeigneten Nockenflächen von Nockenelementen folgen,
die in der Maschine alle synchron mechanisch angetrieben werden.
In ähnlicher
Weise werden die Schieber 60 und 61 durch Schwenkbetätigungselemente 64 und 65 betätigt, deren
unteren Enden durch Verbindungsstangen 64a und 65a mit
den Schiebern 60 und 61 verbunden sind und deren obere
Enden mit Nockenläufern
versehen sind, die den Nockenflächen
mechanisch angetriebener Nocken 66 und 67 folgen.
Jedes Betätigungselement 64 und 65 kann
dabei um den Schwenkpunkt 64b und 65b verschwenken.
Der obere Schieber 70 wird betreffend seine Hin- und Herbewegung
durch ein Betätigungselement 72 betätigt, das
funktionsmäßig über einen
Nockenläufer mit
einem mechanisch angetriebenen Nocken (nicht dargestellt) verbunden
ist.
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Die mechanische Verbindung der Druckringe kann
von beliebigem bekannten Typ sein, und z. B. verfügen sie über Puzzleverriegelungs-Konfiguration,
wie es in meinen US-Patenten 5,001,816 und 5,185,908 beschrieben
ist. Der allgemein mit der Bezugszahl 400 (3B, 3C und 3D) gekennzeichnete eingreifende
Abschnitt einer derartigen mechanischen Verbindung vom Puzzleverriegelungstyp
verfügt über einen
Zungenabschnitt 401 (5),
der in einem vergrößerten Kopfabschnitt 402 endet
und mit Quernasenabschnitten 403 und 404 versehen
ist. Der aufnehmende Abschnitt einer derartigen mechanischen Verbindung
vom Puzzleverriegelungstyp, wie allgemein durch die Bezugszahl 420 (3B, 3C und 3D)
gekennzeichnet, ist von zum eingreifenden Abschnitt 400 komplementärer Form.
Während
für die
verschiedenen Ecken im Wesentlichen rechte Winkel bevorzugt sind,
um für
sich in der Querrichtung erstreckende Stoßflächen 431, 432, 433, 434, 435 und 436 zu
sorgen, gehen die seitlichen Stoßflächen 437 und 438 im
Gebiet des vergrößerten Kopfabschnitts 402 über abgerundete
Stoßflächen 440 und 441 in
die sich quer erstreckende Stoßstirnfläche 439 über, was
das haltevermögen
der mechanischen Verbindung stark verbessert, wie es in der oben
genannten ebenfalls anhängigen
Anmeldung vollständiger
erläutert
ist. Außerdem
werden die durch gestrichelte Linien gekennzeichneten Gebiete 410, 411 und 412 einem
Schmiedevorgang unterzogen, der Material im Gebiet der Verbindungen
der sich quer erstreckenden, miteinander in Eingriff stehen den Stoßflächen 432, 434 und 439 verdrängt, um
die Haltewirkung der mechanischen Verbindung des Druckrings während des
Transports und/oder des Gebrauchs desselben zu verbessern, um z.
B. Schläuche,
Achskappen oder dergleichen an Nippeln, Achszapfen usw. zu befestigen.
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Die restlichen Einzelheiten der Maschine werden
in Verbindung mit dem Betrieb derselben beschrieben. Ein Betriebszyklus
derselben beinhaltet das intermittierende Zuführen von Bandmaterial zur Stanzstation 40 und
aus dieser zur Verformungsstation, wobei das Ausstanzen der mechanischen
Verbindung mit bevorzugter Puzzleverriegelungs-Konfiguration erfolgt,
während
die intermittierende Zuführung
still steht, und dazu gehört
das Trennen und teilweise Wiederverbinden benachbarter eingreifender und
aufnehmender Teile der mechanischen Verbindung vom Puzzleverriegelungtyp
sowie die zyklische Bewegung der Schieber 50, 52, 53, 60, 62 und 70, wie
dies nachfolgend detaillierter erläutert wird. Es ist jedoch ferner
zu beachten, dass die Herstellung des Druckrings in der Biege- oder
Verformungsmaschine so viele sequenzielle Betriebszyklen erfordert,
wie Stationen, d.h. Positionen in der axialen Richtung des Kernelements 50 vorhanden
sind. Während
die Schieber in der schematischen Darstellung der 1b durch die Bezugszahlen 52, 53, 60, 61 und 70 gekennzeichnet
sind, besteht jeder derartige Schieber aus einer Anzahl axial angeordneter,
starr verbundener Abschnitte entsprechend der Anzahl der Positionen
entlang der Achsenrichtung des Kernelements 51 mit einer
entsprechenden Anzahl verschiedener Verformungsflächen. Um
das Verständis
des Betriebs der Maschine zu erleichtern, sind Teile des Kernelements
und der Schieber, die der ersten, zweiten und dritten Position entsprechen,
in den 7, 8, 9, 10, 11 und 12 durch entsprechende Bezugszahlen der
Reihen 100, 200 und 300 gekennzeichnet.
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BETRIEB
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Der Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine
ist der Folgende.
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Bandmaterial 111 wird von
der Zuführstation 10 durch
Abwickeln von der Haspel 11 kontinuierlich zugeführt, wobei
die Haspel durch den Antriebsmechanismus 12 und die Rollenelemente 13 mit
durch die Steuereinheit 18 geregelter kontinuierlicher
Geschwindigkeit betrieben wird, wobei die kontinuierliche Geschwindigkeit
wiederum durch die Position des Hebelarms 10 bestimmt wird,
der mit seinem Nachlaufelement 19' auf dem Bandmaterial 111 reitet und
mit einem Potentiometer verbunden ist. Da die elektronischen Schaltungen
der Steuereinheit 18 von herkömmlichem Typ sind, die dem
Fachmann bekannt sind und die keinen Teil der Erfindung bilden, wird
hier eine detaillierte Beschreibung weggelassen. Das kontinuierlich
von der Haspel 11 abgewickelte Bandmaterial 111 wird
der Geraderichteinheit 14 zugeführt, in der Verwindungen, Knicke
oder Biegungen entfernt werden, um zu gewährleisten, dass das der kontinuierlichen
Zuführeinheit 16 zugeführte Bandmaterial
vollständig
flach ist. Die Zuführrollen 17 und 17' der Zuführeinheit 16 sorgen
für kontinuierliche
Zuführung
des Bandmaterials 111. Die Durchhang-Steuereinheit 20,
die den maximalen Durchhang 111'' mittels
des Plattenelements 26 und den minimalen Durchhang 111' mittels des
Nachlaufelements 25 erfasst, liefert Information über die
Leitungen 24a und 28a zurück an die Steuereinheit 18, wenn
der Minimal- oder Maximaldurchhang des Bandmaterials vorbestimmte
Grenzen überschreitet. Diese
Durchhangsteuerung ist erforderlich, um die Geschwindigkeit der
kontinuierlichen Zuführeinheit 16 mit
der Geschwindigkeit der intermittierenden Zuführeinheit 30 zu korrelieren,
damit die Länge
des pro Zyklus zugeführten
Bandmaterials gleich ist. Dies bedeutet, dass die durch die Steuereinheit 18 über die Leitung 33 geregelte
Geschwindigkeit der Zuführrollen 31 und 32 größer als
die Geschwindigkeit der kontinuierlich arbeitenden Zuführrollen 17 und 17' sein muss,
um den Stillstand während
des Stanzvorgangs zu kompensieren. Eine allgemein mit der Bezugszahl 35 gekennzeichnete Ölvorrichtung,
die so nahe wie möglich
an der Stanzeinheit 40 liegen sollte, verfügt über einen
Vorratsbehälter 36 zum
Liefern von Schmieröl über die
Leitung 37 und die Zweigleitungen 38 und 39 an
die Ober- und die Unterseite des intermittierend zugeführten Bandmaterials
mit einer Menge, wie sie für
die Stanzmatrize benötigt
wird.
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Die Stanzeinheit 40 verfügt über ein
hin- und herlaufendes Rammkolbenelement 41, das mittels einer
kürzeren
Elemente 44 an senkrechten, pfostenartigen Führungselementen 43 hin- und herläuft, wie es
in Zusammenhang mit derartigen Stanzeinheiten herkömmlich ist.
Die Stanzeinheit 40 verfügt ferner über ein festes Trägerelement 42,
an dem die senkrechten Führungselemente 43 gehalten
sind. Ein zweigeteiltes Gehäuse 45,
das fest am Trägerelement 42 gehalten
ist, enthält
die eigentlich Stanzmatrize (nicht dargestellt), um die Schnitte
für die
mechanische Verbindung, vorzugsweise vom Puzzleverriegelungstyp
zu realisieren. Jeder Schnitt bei einem Stanzvorgang für eine derartige
mechanische Verbindung sorgt dabei für eine aufnehmende Puzzleverriegelungs-Konfiguration
am hinteren Teil des Bandmaterials sowie eine eingreifende Puzzleverriegelungs-Konfiguration
am vorderen Teil des Bandmaterials. Um dazu in der Lage zu sein,
in der Stanzstation zugeschnittene Rohlinge von dieser Stanzstation 40 durch
die intermittierend betreibbare Zuführeinheit 30 zur Biege-
oder Verformungsstation 50 zu bewegen, ist es erforderlich,
die zwei aufeinanderfolgenden Teile des Bandmaterials, die durch
den Stanzvorgang während
des Stillstands in einem vorgegebenen Betriebszyklus getrennt wurden,
erneut wieder zu verbinden. Aus diesem Grund besteht die Stanzmatrize
aus zwei unteren matrizenförmigen
Teilen (nicht dargestellt) und zwei oberen Stanzstempelelementen
(nicht dargestellt), die mit einem jeweiligen unteren Matrizenelement
zusammen arbeiten. Das untere nachlaufende matrizenförmige Element, wie
in der Zuführrichtung
gesehen, ist dabei durch eine starke Feder oder starke Federn federgelagert, während das
vordere obere Stanzstempelelements des vorderen Paars ebenfalls
federgelagert ist. Das obere Stanzstempelelement des hinteren Paars
ist dabei funktionsmäßig direkt
mit dem Rammkolbenelement 41 verbunden, während das
untere matrizenförmige
Element des vorderen Paars direkt auf dem Trägerelement 42 gelagert
ist. Auf diese Weise wird eine Teilwiederverbindung der durchgetrennten
Puzzleverriegelungs-Konfigurationen, wie durch den Schnitt während des
Stillstands in einem Stanzzyklus erhalten, erneut wiederhergestellt,
wie es schematisch in der 14 dargestellt
ist. Das teilweise Zusammenpressen der Puzzleverriegelung ist dabei
im Schritt 2 der 14 veranschaulicht,
wozu es durch die Wirkung der starken Feder kommt, die das untere Matrizenelement
des hinteren Paars abstützt.
Die 14 veranschaulicht
im Schritt 4 die wieder erfolgende Trennung des vorderen
Rohlings in der Verformungsstation vom hinteren Rohling, die im
Schritt 2 teilweise wiederverbunden wurden. Zu diesem Zweck drückt ein
federbelasteter Kolben oder ein Stiftelement zunächst in der Verformungsstation während des
Stillstands der intermittierenden Zuführung auf den nächstfolgenden,
hinteren Rohling herunter, und eine völlige Wiedertrennung erfolgt
dann durch einen Kolben oder ein Stiftelement, das auf die eingreifende
Puzzleverriegelungs-Konfiguration des nächstfolgenden Rohlings einwirkt,
der dann im getrennten Zustand durch den federbelasteten Kolben über das
Stiftelement unten gehalten wird, bis der so getrennte, vordere
Rohling, der nun mit der Bezugszahl 111a gekennzeichnet
ist, durch fingerartige Elemente 80a, 80b, 80c,
wie in den 2A und 3A dargestellt, quer zur Zuführrichtung
verschoben wurde. Es ist zu beachten, dass die 1a, 1b, 2A, 2B, 2C und 2D Seitenansichten entlang der axialen
Richtung des Kernelements 51 sind, während die 3A, 3B, 3C, 3D und 4A schematische
Draufsichten sind, wobei die Position der verschiedenen Teile in
den 2A, 3A und 4A, in den 2B und 3B,
in den 2C und 3C sowie in den 2D und 3D immer einander entsprechen. Dabei
ist der Rohling in der ersten, zweiten und dritten Position der
Maschine mit den Bezugszahlen 111a, 111b und 111c gekennzeichnet,
während
der ausgeworfene Rohling mit der Bezugszahl 111d gekennzeichnet
ist. Der Zuführpfad am
Punkt vollständiger
Wiedertrennung in der Verformungsmaschine verfügt über eine leichte Rampe, so dass
der nächstfolgende
Rohling während
des nächsten
Vorschubzyklus bis auf das Niveau des vorigen Rohlings angehoben
wird, ohne dass eine Behinderung durch Auftreffen auf einen Anschlagspunkt bestünde. Die
Schritte 1, 2, 3 und 4 der 14 sind dort schematische
Seitenansichten, während
der Schritt 5 eine schematische Draufsicht ist.
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Die Querverschiebung des Rohlings,
wie im Schritt 5 in der 14 veranschaulicht,
erfolgt durch drei hin- und herlaufende Fingerelemente 80a, 80b und 80c,
die den abgetrennten Rohling in die erste Position des Kernelements 51 verschieben.
In dieser ersten Position wird der Rohling, um schließlich den Druckring
zu bilden, so vorverformt, dass seine Endabschnitte genau zur Umfangskonfiguration
passen, wie sie erforderlich ist, um ein Schließen der mechanischen Verbindung
vom Puzzleverriegelungstyp zu ermöglichen. Wie es insbesondere
aus den 2A und 7 erkennbar ist, ist der erste Abschnitt 151 des
Kernelements 51 etwas ovalförmig, mit apfelartiger Konfiguration.
Nach der vollständigen
Trennung des zuvor teilweise wiederverbundenen Rohlings und der
Querverschiebung des abgetrennten Rohlings 111a durch die
Fingerelemente 80a, 80b und 80c werden
die unteren Schieber 52 und 53 im Wesentlichen
gleichzeitig nach oben verstellt, so dass die Abschnitte 152 und 153 mit
ihren Bandkontakt-Ver formungsflächen 158 und 159 den
Rohling über
einen Weg von null über 1, 2, 3, 4 bis
zur Position 5 der 15 verformen.
Die Schieber 60 und 61 greifen dann mit ihren
Abschnitten 160 und 161 an den sich im Wesentlichen
rechtwinklig nach oben erstreckenden Bandabschnitten mit ihren Bandkontakt-Verformungsflächen 168 und 169 an,
um das Band über
Postionen 1', 2', 3', 4' und 5' in eine Position 6' zu verformen,
in der der Abschnitt 170 des oberen Schiebers 70,
nach einer Abwärtsbewegung, mit
seiner Bandkontakt-Verformungsfläche 173 am Band
angreift, um die Bandabschnitte, die die mechanische Verbindung
der Puzzleverriegelungs-Konfigurationen enthalten, in eine Position 6'' zu verformen. Nach dem Zurückziehen
aller Schieber schnappt der so vorgeformte Rohling als Ergebnis der
Materialelastizität
und unterstützt
durch die L-förmigen
Fingerelemente 190a und 190b (7), die durch die Federn 192a und 192b in
Aussparungen 191a und 191b im Kernabschnitt 191 federgelagert sind,
in die Position 6''' zurück.
Die kürzeren
Beine 194a und 194b der fingerartigen Elemente 190a und 190b bestimmen
dadurch das maximale Vorstehen dieser fingerförmigen Elemente nach außen. Falls
erwünscht,
kann das maximale Vorstehen dieser fingerförmigen Elemente 190a und 190b auch
eingestellt werden, wie es in Zusammenhang mit der 9 beschrieben wird.
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Die 2A veranschaulicht
die Position der Schieber in ihrer zurückgezogenen Position während des
Beginns eines Zyklus. Bei Abschluss eines Zyklus und der Verformung
des Rohlings in seine erste Position, in der seine Enden 6''' die
in der 15 dargestellte,
durch Federkraft zurückgesprungene
Position zeigen, wird der so vorgeformte Rohling anschließend von
seiner ersten Position am Kernelement 51 durch die hin-
und herlaufenden fingerförmigen
Elemente 81a, 81b, 81c und 81d in
die zweite axiale Position des Kernelements 51 verschoben.
In dieser Position wird der Rohling 111b in seine Kreiskonfiguration
verformt, und die mechanische Verbin dung der Puzzleverriegelungs-Konfiguration
wird geschlossen. Die 8 veranschaulicht
dabei die Position der Abschnitte 252, 253, 260, 261 und 270 der Schieber 52, 53, 60, 61 und 70 in
ihrer ausgefahrenen Position. Um die Überlappung zu erzielen, die dazu
erforderlich ist, dass die mechanische Puzzleverriegelungs-Konfiguration
durch den Abschnitt 270 des oberen Schiebers 70 geschlossen
werden kann, geht die Einwärtsbewegung
des Schiebers 60 in seine ausgefahrene Position geringfügig der
Bewegung des Schiebers 61 voran. Das Fingerelement 290 steht
zunächst
aus seiner Aussparung 291 über, damit der aufnehmende
Puzzleverriegelungs-Endabschnitt über dem eingreifenden Puzzleverriegelungs-Endabschnitt
zu liegen kommt, wobei das Fingerelement 290 entgegen der
Kraft der Feder 292 nach innen geschoben wird, wenn der
Abschnitt 261 des Schiebers 62 seine nach innen
ausgefahrene Position erreicht. Der obere Schieberabschnitt 270 mit
seinem Verformungseinsatz 274 schließt dadurch während seiner
Abwärtsbewegung
die Puzzleverriegelung, um die Verformung und das Schließen des Druckrings
abzuschließen.
Wenn die Schieber 52, 53, 60, 61 und 70 erneut
während
des Abschlusses des zweiten Betriebszyklus zurückgezogen werden, wird der
so verformte und geschlossene Druckring von seiner zweiten Position
durch die Fingerelemente 82a, 82b, 82c und 82d in
die dritte Position des Druckrings 111c verschoben. Diese
Verschiebung des verformten und geschlossenen Druckrings von der
Position 2 in die Position 3 führt gleichzeitig zu einem Auswerfen
des zuvor an der Position 3 gehaltenen Druckrings 111d,
nachdem er dem Schmiedevorgang in der Position 3 unterzogen
wurde, was nachfolgend vollständiger
beschrieben wird.
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In der Position 3 (11) wird der geschlossene
Ring 111c durch die kleinen zahnartigen Vorsprünge 376 am
Einsatzelement 374 des Abschnitts 370 des oberen
Schiebers 70 und durch die kleinen zahnartigen Vorsprünge 378 am
in den Kern abschnitt 371 eingesetzten Einsatzelement 377 einem Schmiedevorgang
unterzogen. Diese Zähne
werden dadurch so positioniert, dass ein Schmiedevorgang im Gebiet
der sich quer erstreckenden Stoßränder 411, 412 und 439 der
mechanischen Puzzleverriegelungs-Verbindung (5) innerhalb der durch die gestrichelten
Linien 411, 412 und 410 gekennzeichneten
Gebiete erfolgt. Dieser Schmiedevorgang, wie er in meiner ebenfalls
anhängigen
Anmeldung beschrieben ist, deren Gegenstand hier durch Bezugnahme
eingeschlossen ist, verbessert das Haltevermögen des Druckrings beträchtlich.
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Die 13 veranschaulicht
eine allgemein durch die Bezugszahl 500 gekennzeichnete
Vorrichtung zum Halten des Rohlings in seiner vorbestimmten Position
am Kernelement 51 in solcher Weise, dass der Schmiedevorgang
immer an den korrekten Positionen einer mechanischen Puzzleverriegelungs-Verbindung
erfolgt. Die Vorrichtung 500 ist dabei im Raum zwischen
dem unteren Schieber 52 und 53 und deren Führungsteilen
angeordnet, wobei die 13 eine
Schnittansicht in der axialen Richtung ist. Zwei Druckelemente 501 und 502,
die sich entgegen der Unterseite des Rohlings, der schließlich den Druckring
bildet, nach oben erstrecken, werden durch Federn 503 und 504 federbelastet,
die innerhalb Aussparungen des Gehäuseblocks 507 aufgenommen
sind und Kolbenelemente 505 und 506 umgeben. Die
Führungselemente 508 und 509 führen dadurch
die Druckelemente 501 und 502 und ihnen zugeordnete
Teile bei der Bewegung nach oben und unten. Ein Anschlagselement 510 liegt
mit den unteren Enden der Kolbenelemente 505 und 506 in
Eingriff, um den durch die Druckelemente 501 und 502 auf
die Unterseite des den Druckring bildenden Rohlings über die
Kraft zu erhöhen,
die normalerweise durch die Federn 503 und 504 ausgeübt wird.
Das Anschlagselement 510 wird dadurch durch ein Verbindungselement 511 mit
einer beliebigen Vorrichtung verbunden, die für eine Bewegung des Anschlagselements 510 nach
oben und unten sorgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement 511 mit
einer Kolbenstange einer Pneumatikkolbeneinheit (nicht dargestellt)
verbunden, die so betrieben wird, dass das Verbindungselement 511 während Verformungsvorgängen in
einem vorgegebenen Zyklus die in der 13 dargestellte Position
nach oben verstellt wird, um den den Druckring bildenden Rohling
in seiner vorbestimmten Position während derartiger Verformungsvorgänge sehr fest
zu halten. Während
desjenigen Teils jedes Zyklus, in dem die Klemmringe durch die Fingerelemente 81a bis 81d sowie 82a bis 82b verschoben
werden, wird das Anschlagelement 510 nach unten verstellt,
um den durch die Druckelemente 501 und 502 ausgeübten Druck
zu verringern und dadurch eine axiale Verschiebung der Druckringe
ohne Umfangsbewegung zu erlauben. Jedoch sind die Federn 503 und 504 so
dimensioniert, dass sie den Druckring an einer korrekten Position
am Kernelement 51 halten, wobei sie immer noch eine axiale
Bewegung der Druckringe erlauben, wie sie für jeden Vorgang erforderlich
ist.
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Bei einer typischen, nicht beschränkenden Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Maschine,
wie sie zum Herstellen von Druckringen mit einer Innendurchmesserabmessung
von 79,6 mm und einer Banddicke von 1,4 mm verwendet wird, sind
die mit dem Druckring-Rohling in Kontakt stehenden Verformungsflächen der
Schieber wie folgt. Der Kernabschnitt 151 verfügt über eine
Länge von
92 mm und eine Höhe
von 70 mm. Die Flächen 158 und 159 der Abschnitte 152 und 153 der
unteren Schieber 52 und 53 verfügen über einen
Krümmungsradius
von 36,4 mm. Die Flächen 168 und 169 der
Abschnitte 160 und 161 der Schieber 60 und 61 verfügen über einen Krümmungsradius
von 36,4 mm. Der Krümmungsradius
des gekrümmten
Teils der Fläche 173 beträgt jeweils
36,4 mm, während
die entsprechenden Flächen
am Kernabschnitt 151 einen Krümmungsradius von 35 mm aufweisen.
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Die Durchmesserabmessung des Kernabschnitts 251 des
Kernelements 51 beträgt
79,4 mm, die Krümmung 268 und 269 der
Abschnitte 260 und 261 der Schieber 60 und 61 verfügt über einen
Krümmungsradius
von 41,1 mm, und das Einsatzelement 274 im Abschnitt 270 des
oberen Schiebers 70 verfügt über eine Fläche 273 mit einem
Krümmungsradius
von ebenfalls 41,1 mm.
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Der Abschnitt 351 des Kernelements 51 (11) verfügt über eine Durchmesserabmessung erneut
von 79,4 mm, während
die Flächen 358 und 359 der
Abschnitte 352 und 353 der Schieber 52 und 53 erneut
einen Krümmungsradius
von 41,1 mm aufweisen. Die Flächen 368 und 369 der
Abschnitte 360 und 361 der Schieber 60 und 61 verfügen ebenfalls über einen
Krümmungsradius
von 41,1 mm, während die
kleinen zahnförmigen
Vorsprünge 376 am
Einsatzelement 374 im Abschnitt 370 des Schiebers 70,
die in der 16 vollständiger dargestellt
sind, über
eine Höhe
von 0,35 mm verfügen,
wobei sie sich unter einem Winkel von 60° erstrecken, wie es ebenfalls
in der 16 dargestellt
ist. Diese zahnförmigen
Elemente 376 sind dabei mit insgesamt 10,6° in der Umfangsrichtung
beabstandet. Die kleinen zahnförmigen
Vorsprünge 378 am
Einsatzelement 377 verfügen über ähnliche
Konfiguration wie die zahnförmigen
Vorsprünge 376,
d. h., sie verfügen über eine Höhe von 0,35
mm, und sie erstrecken sich unter einem Winkel von 60°, mit einem
Abstand von 10,6° in der
Umfangsrichtung.
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Das Vorverformen des Druckrings der
Position 1 zum Erleichtern des Schließens der mechanischen Verbindung
erfordert bei Druckringen mit kleinem Durchmesser eine andere Handhabung,
da in diesem Fall die Verjüngungseffekte
auf Grund des kleinen Krümmungsradius
im eingreifenden und aufnehmenden Teil einer Puzzleverriegelungs-Verbindung
größere Bedeutung
einnehmen, was es erschwert, die Verbindung auf Grund der kleinen Öffnungen
entlang der Innenumfangsfläche
des Bandab schnitts zu schließen.
In diesem Fall kann es wünschenswert
sein, die Endabschnitte, die eine mechanische Verbindung mit Puzzleverriegelungs-Konfigurationen
enthalten, in der Position 1 so vorzuverformen, dass sie
flach sind, dann die flachen Puzzleverriegelungs-Konfigurationen
in der Position 2 zu schließen und schließlich den
geschlossenen Druckring in die gewünschte Kreiskonfiguration zu
verformen. Dies kann z. B. in einem Stadium erfolgen, so dass eine
vollständige
Herstellung vier Betriebszyklen mit vier Positionen erfordert. Jedoch
wurden auch in diesem Fall gute Ergebnisse dadurch erzielt, dass das
Material in den Gebieten der eingreifenden und aufnehmenden Puzzleverriegelungs-Konfigurationen in
den Endabschnitten der Druckring-Rohlings dadurch erweicht wurde,
dass es einer Wärmebehandlung
von ungefähr
400°C unterzogen
wurde. Durch dieses Weichmachen des Materials wird das Schließen der
mechanischen Verbindung einer Puzzleverriegelungs-Konfiguration
durch das weichere Material erleichtert, das jedoch erneut durch
den tatsächlichen
Schließvorgang
der mechanischen Verbindung durch die Bearbeitung hart wird, so
dass nur diese drei Betriebsstadien in den oben beschriebenen drei Positionen
ausreichend sind.
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Die erfindungsgemäße Maschine ist sehr effizient,
da es durch bloßes
Wechseln der Abschnitte der verschiedenen Schieber möglich ist,
Druckringe verschiedener Durchmesserabmessungen mit derselben Anlage
herzustellen. Ferner ist die Geschwindigkeit, mit der die Maschine
betrieben werden kann, hoch, was die einfache Herstellung von 55
Druckringen pro Minute erlaubt.
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Alle Schieber werden durch mechanisch
angetriebene Nocken mechanisch betätigt, während sie durch Kugellager
gelagert sind, um für
reibungsfreie Gleitbewegung ihrer Hin- und Herbewegungen während eines
Betriebszyklus zu sorgen. Die verschiedenen Abschnitte der Gleitelemente 52, 53, 60, 61 so wie
des Kernelements 50 sind auch mit solchen Flächen versehen,
dass eine axiale Verlängerung
der Fingerelemente 81a– 81d sowie 82a–82d möglich ist,
z. B. so, wie es durch die teilkreisförmigen Aussparungen und kreisförmigen Öffnungen
im Kernabschnitt 150 der 7 und
die geeignet geformten Stirnflächen
an den Schiebern 52, 53 sowie 60, 61 dargestellt
ist. Wenn der Schmiedevorgang nicht erforderlich oder erwünscht ist,
kann die oben beschriebene Maschine auch nur zwei axiale Positionen
an Stelle dreier verwenden. Die Schieber können auch durch andere Maßnahmen
als mechanischen Nockenbetrieb betätigt werden. Jedoch wird die
Koordination der verschiedenen Bewegungen der Schieber und ihr Timing
am besten durch geeignetes Design der Nockenelemente und synchronen
Betrieb derselben erzielt, z. B. durch Antrieb durch einen einzelnen Elektromotor über Kettenräder.
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Während
ich nur eine Ausführungsform
gemäß der Erfindung
dargestellt und beschrieben habe, ist es zu beachten, dass dieselbe
nicht hierauf beschränkt
ist, sondern dass sie zahlreichen Änderungen und Modifizierungen
zugänglich
ist.