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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für und ein
Verfahren zum Herstellen von Spindeln und insbesondere ein Verfahren
zum starren Befestigen von Zweitkomponenten, wie Flanschen, an einer
Spindel.
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Spindeln
in Form von zylindrischen, länglichen
Stangen werden weit verbreitet benutzt in mechanischen Geräten. Spindeln
können
benutzt werden zum Übertragen
sowohl von axialen Kräften
als auch von Rotationskräften
zwischen Komponenten einer Maschine und es ist bekannt, Zweitkomponenten,
wie Passfedern, Passfedernuten, Kerbverzahnungen und Flansche, auf
der Spindel bereitzustellen, um eine solche Kraftübertragung
zu erleichtern. Spindeln können
ebenfalls Gewindeteile und/oder Unterschnitte enthalten, um die
Anbindung der Spindel an andere Komponenten und Gegenwirkungspunkte,
wie das Chassis in einem Fahrzeug, zu erleichtern. Ein Beispiel
für die
Benutzung einer Spindel ist als ein Sockel für eine Feder in einer Fahrzeugsitzeinstellvorrichtung.
Die Spindel wird mit einem Flansch an einem Punkt entlang ihrer
Längsachse
bereitgestellt, gegen den ein Ende der Feder anstößt. Eine
Axialkraft wird von der Feder zu der Spindel (und dann auf entweder
eine weitere Komponente oder einen Gegenwirkungspunkt) über den Flansch übertragen.
Es ist sofort verständlich,
dass die Verbindungsstelle zwischen Flansch und Spindel Scherbeanspruchungen
entsprechend der Axialkraft unterliegt, die über die Feder übertragen
wird.
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Es
ist bekannt, Zweitkomponenten, wie Passfedern und Flansche, an die
zentrale Spindel durch Schweißen
oder Löten
anzubringen. Löten kann
jedoch zu einer Verbindungsstelle zwischen der Zweitkomponente und
der Spindel führen,
die zu schwach ist, um die erforderlichen Kräfte zu übertragen. Während Schweißen eine
starke Verbindungsstelle zur Verfügung stellt, erfordert es aggressives Erhitzen
der Komponenten, was für
die Stärke-
und die Härteeigenschaften
der Spindel und/oder des Flansches schädlich sein kann. Löten und
Schweißen
kann auch zu einer nicht akzeptablen, unebenen Oberfläche an der
Zweitkomponente und der Spindel in der Nähe der Verbindungsstelle führen, und
sie sind Prozesse, die arbeitsintensiv, langsam und teuer auszuführen sind.
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US-A-4574448
beschreibt ein Verfahren zum festen Anbringen eines Maschinenelementes,
wie einem Lager, auf einer glatten Welle. Das Material der Welle
wird durch Hineindrücken
einer Anzahl von Stanzwerkzeugen in eine äußere Oberfläche der Welle verschoben, wobei
jedes Stanzwerkzeug in eine Richtung mit einem Winkel zu der Wellenachse bewegt
wird. Es wird kein Gebrauch von Rollen gemacht. Die Werkzeuge sind
Stempel. Die Welle wird während
des Vorganges feststehend gehalten.
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GB-A-2034439
beschreibt ein Verfahren des druckfesten Anbringens eines Kolbens
an eine Kolbenstange durch Benutzen von Rollen, die veranlasst werden,
sich der Kolbenstange radial zu nähern, um den Arbeitskolben
in Position zu bringen. Die Rollen werden gegen den Kolben und überall um die
Kolbenstange herum gedrückt,
um Rippen zu bilden, die den Kolben an der Stange befestigen. Die Rollen
bewegen sich nur radial zur Kolbenstange und bewegen sich nicht
längs der
Kolbenstange.
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Die
vorliegende Erfindung stellt in einem ersten Aspekt ein Verfahren
zum Herstellen eines Produktes aus einer ersten Komponente aus deformierbarem
Material und einer zweiten Komponente bereit, wobei das Verfahren
die Schritte aufweist:
Einfügen
eines Teils der ersten Komponente durch eine in der zweiten Komponente
vordefinierte Öffnung;
und anschließend
Verformen
des Materials der ersten Komponente, um gleichzeitig ein Paar voneinander
beabstandeter Schultern integral mit der ersten Komponente zu bilden,
wobei die voneinander beabstandeten Schultern zwischen sich die
zweite Komponente halten und dadurch verhindern, dass die zweite
Komponente längs
der ersten Komponente rutscht; wobei:
jede Schulter dadurch
gebildet wird, dass Rollmittel auf eine Oberfläche der ersten Komponente angewendet
werden, um eine Aussparung in der Oberfläche zu erzeugen und die Schulter
angrenzend an die Aussparung zu bilden, wobei die Schulter durch
Verschieben des deformierbaren Materials der ersten Komponente während des
Erzeugens der Aussparung gebildet wird; und
die erste Komponente
während
des Bildens der Schultern rotiert; dadurch gekennzeichnet, dass:
in
dem Verfahren das Rollmittel aus zwei Rollen besteht, die sich während des
Bildens der Schultern radial und axial zu der ersten Komponente
bewegen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt in einem zweiten Aspekt eine Vorrichtung
zum festen Anordnen einer zweiten Komponente auf einer ersten Komponente
bereit, die einen zylindrischen Teil hat, wobei die zweite Komponente
in sich eine Öffnung
mit einem Durchmesser aufweist, der so gewählt ist, dass die zweite Komponente
auf dem zylindrischen Teil montierbar und längs des zylindrischen Teiles
der ersten Komponente frei verschiebbar ist, wobei die Vorrichtung
enthält:
ein frei rotierendes Mittel zum Stützen der ersten Komponente;
erste
und zweite Welle, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei
wenigstens eine der ersten und zweiten Welle in einer Ebene senkrecht
zu ihrer Achse in eine Richtung auf die andere Welle zu bewegbar
ist;
Mittel zum Rotieren der ersten und zweiten Welle;
erste
und zweite Rollmittel, die axial voneinander beabstandet auf jeder
Welle angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Rollmittel jeweils
erste und zweite geneigte Oberflächen
mit sich unterscheidenden Neigungen haben und die erste und zweite
geneigte Oberfläche
des ersten Rollmittels auf einer Welle Neigungen haben, die den
Neigungen der ersten und zweiten geneigten Oberfläche des
ersten Rollmittels auf der anderen Welle entsprechen, und die ersten und
zweiten geneigten Oberflächen
des zweiten Rollmittels auf einer Welle Neigungen haben, die den Neigungen
der ersten und zweiten geneigten Oberfläche des zweiten Rollmittels
auf der anderen Welle entsprechen; wobei:
die erste und zweite
Welle aufeinander zu bewegt werden, um die ersten und zweiten Rollmittel
jeder Welle mit der ersten Komponente in Eingriff zu bringen, wobei
das in Eingriff bringen der Rollmittel mit der ersten Komponente
Kräfte
erzeugt, die die ersten und zweiten Rollmittel aufeinander zu drücken, wobei diese
Kräfte
auf Grund der sich unterscheidenden Neigungen zwischen der ersten
und zweiten geneigten Oberfläche
jedes Rollmittels entstehen, und das in Eingriff bringen der Rollmittel
mit der ersten Komponente Material der ersten Komponente auf beiden Seiten
der zweiten Komponente verformen kann, wobei die Kräfte, die
auf die erste Komponente ausgeübt
werden, auf ihr errichtete Schultern bilden und die errichteten
Schul tern auf beiden Seiten der zweiten Komponente angeordnet sind
und die zweite Komponente auf der ersten Komponente fest platzieren.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Gebrauch in einem
automatischen Verfahren zum Befestigen von Zweitkomponenten, wie Flanschen,
an einer Spindel ohne Löten
oder Schweißen
bereit, was zu einer Verbindung führt, die stark genug ist, um
hohe axiale Kräfte
und Rotationskräfte
zwischen der Spindel und der Zweitkomponente übertragen zu können, und
die dennoch kein äußeres und
aggressives Erhitzen der Spindel und/oder der Zweitkomponente erfordert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein schnelleres, sichereres, stärkeres und
genaueres Verfahren zum Verbinden von Zweitkomponenten mit Spindeln bereit,
als durch den Stand der Technik bekannt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun beispielhaft beschrieben, ausschließlich mit
Referenz auf die beigefügten
Zeichnungen und wie in ihnen dargestellt, in denen:
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1 eine Vorderansicht einer
Vorrichtung gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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2 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie A-A nach 1 ist;
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3 ein schematischer Querschnitt
eines Teils der in Gebrauch befindlichen Vorrichtung nach 1 ist;
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4 ein schematisches Diagramm
eines Teils der Vorrichtung nach 1 ist;
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5 eine Vorderansicht einer
Vorrichtung gemäß des zweiten
Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine Querschnittsansicht
entlang der Linie B-B nach 5 ist;
und
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7 eine Querschnittsseitenansicht
eines weiteren Teils der Vorrichtung nach den 1 und 5 ist.
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Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Vorrichtung 1 enthält zwei rotierende Wellen 3,
die parallel zueinander angeordnet sind. Eine der Wellen 3 ist
auf festen Zentren, während
die andere Welle auf einem hydraulisch betriebenen Schieber (nicht
dargestellt) positioniert ist, der es der Welle 3 erlaubt,
eine kontrollierte Bewegung in eine Richtung senkrecht zu der Achse
der Welle 3 auf die feste Welle zu durchzumachen, während sie
zu dieser parallel angeordnet bleibt.
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Jede
Welle 3 enthält
eine ringförmige
Rollenhalterung 14, die um die Welle 3 herum angeordnet ist.
Eine auf der Welle 3 gebildete Passfeder 15 und eine
in der Rollenhalterung 14 gebildete Passfedernut 16 übertragen
Rotationskräfte
zwischen der Welle 3 und der Rollenhalterung 14 und
stellen sicher, dass keine Relativbewegung dazwischen auftritt.
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Die
Rollenhalterung 14 jeder Welle 3 enthält auf einer äußeren Oberfläche 17 zwei
Rollen 20, 21 mit im allgemeinen ringförmiger Form.
Die zwei Rollen 20, 21 sind in axialer Richtung
voneinander beabstandet, um eine Lücke 22 zwischen inneren
Seitenflächen 23 der
Rollen 20, 21 zu bilden. Innerhalb der Lücke 22 ist
eine ringförmige
innere Platte 12 positioniert, die radial bezüglich der
Welle 3 befestigt ist. Jede Rolle 20, 21 ist
in der Rollenhalterung 14 so angebracht, dass sie in axialer
Richtung verschiebbar ist. Die innere Seitenfläche 23 jeder Rolle 20, 21 umfasst
jeweils eine Aussparung 26, die einander gegenüber liegen.
Federmittel 13 in Form von Belleville Tellerfedern oder
gewindeartigen Federn sind in jeder Aussparung 26 verankert
und erstrecken sich zwischen den zwei Rollen 20, 21,
um die Rollen 20, 21 voneinander beabstandet einzustellen,
so dass die Lücke 22 maximal
ist, wenn die Vorrichtung in einem Außerbetriebszustand ist. Die
maximale Größe der Lücke 22 ist
mittels Einstellmutter 31 einstellbar und dies ermöglicht es,
die axiale Startposition der Rollen 20, 21 einzurichten.
Eine unterschiedliche Anzahl und unterschiedliche Typen von Belleville
Tellerfedern kann verwendet werden, um die effektive Federkraft
zwischen den zwei Rollen 20, 21 zu verändern. Die
ringförmige
innere Platte 12 stellt eine Begrenzung zur Verfügung, um
zu verhindern, dass sich die Rollen 20, 21 axial
zu nah aneinander bewegen, um die Einstellmittel 13 beschädigen würde.
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Eine äußere Fläche der
ringförmigen
Rollen 20, 21 bildet eine Rollfläche 25.
Die Konfiguration der Rollfläche 25 ist
am Besten gezeigt in den 3 und 4. Jede Rolle 20, 21 hat
Teile, die sich allmählich nach
außen
neigen. Die Rollen 20, 21 haben ebenfalls ringförmige Vorsprünge 27A und 27B,
die in Querschnittsdarstellung jeweils eine im allgemeinen dreickförmige Form
haben, wie in 4 gezeigt.
Die Vorsprünge 27A und 27B haben
verhältnismäßig steil
geneigte Flächen 28A und 28B (bei
einem α Winkel
zu der radialen Richtung) am nächsten
der inneren Seitenfläche 23 der
Rolle und eine flacher geneigte Fläche 29A und 29B (bei
einem Winkel β zu der
Längsachse)
am weitesten von der inneren Seitenfläche 23 der Rolle.
Im bevorzugten, in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist α 45° und β 9°. Zusätzlich haben
die Flächen 25 Teile 30 mit
minimaler Neigung (bei einem Winkel γ zur Längsachse und in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist γ 1°). Der Rest
der Flächen 25 ist
recht zylindrisch, mit einem im wesentlichen gleichen äußeren Durchmesser.
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Die
zu bearbeitende Komponente ist eine Spindel 4 mit länglicher,
im allgemeinen zylindrischer Form. Die Spindel 4 kann ausgesparte
und/oder erhöhte
Teile aufweisen. Wie auch immer, der Teil der Spindel 4 in
der Nähe
des Bereichs, der zu bearbeiten ist, ist zylindrisch mit einem gleichmäßigen äußeren Durchmesser.
Vorzugsweise hat die Spindel 4 eine Ausdehnung von größer als
oder gleich 12 Prozent.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Komponente, die an der Spindel 4 befestigt werden soll,
eine Scheibe 5, die eine zentrale Öffnung mit einem Durchmesser
hat, der marginal größer ist,
als der äußere Durchmesser
des zylindrischen Teils der Spindel 4, so dass die Scheibe 5 frei
ist, um entlang der Achse der Spindel 4 verschoben zu werden,
bevor sie an ihr befestigt wird. Der äußere Durchmesser der Scheibe 5 ist
unerheblich für
die vorliegende Erfindung.
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Im
Betrieb ist die Spindel 4 so zwischen den beiden Wellen 3 positioniert,
dass die drei länglichen Achsen
der beiden Wellen 3 und der Spindel 4 parallel
sind.
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Die
Spindel 4 ist auf einer frei rotierenden Auflage 40 gestützt, wie
in 7 gezeigt. Die frei
rotierende Auflage 40 enthält eine Reihe von Rollenlagern 41 in
einer im allgemeinen U-förmigen
Mulde, in denen die Spindel 4 so positioniert werden kann, dass
die Rollenlager an einer Anzahl von Punkten entlang der Länge der
Spindel 4 tragen. Die Rollenlager 41 helfen zu
verhindern, dass die Achse der Spindel 4 während des
Bearbeitungsprozesses unrund verformt wird. Die frei rotierende
Auflage 40 umfasst ebenfalls einen frei rotierenden Endhalt 43 an
einem Ende, gegen den ein Ende der Spindel 4 im Betrieb gestoßen wird.
Die frei rotierende Auflage 40 und Endhalt 43 haben
beide die Fähigkeit,
frei zu rotieren, um die Tangentialkräfte aufzunehmen, die von der Rollreibung
und dem kombinierten polaren Trägheitsmoment
erzeugt wird, wenn die Spindel 4 und die Scheibe 5 in
Kontakt mit den Rollen 20, 21 kommen. Der rotierende
Endhalt 43 ist in die Richtung der Längsachse der Spindel 4 von
einer rückwärts sich erstreckenden
Position (in der die Spindel 4 eingeführt und aus der Vorrichtung
entfernt werden kann) zu einer vorwärts sich erstreckenden Position
bewegbar.
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Die
auf der Spindel 4 zu befestigende Scheibe 5 wird
in die Vorrichtung eingeführt
und positioniert und zwischen der frei rotierenden Auflage 40 und
den inneren Platten 12 der Rollenhalterungen 14 gehalten.
Die Scheibe 5 wird auch axial auf der Spindel 4 positioniert,
so dass die Scheibe zwischen den inneren Seitenflächen 23 der
Rollen 20, 21 angeordnet ist.
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Der
hydraulisch betriebene Schieber auf der beweglichen Welle 3 wird
betrieben, um die zwei Wellen 3 und Rollenpaare 20, 21 aufeinander
zu zu bringen, um zu bewirken, dass die Rollflächen 25 jeder Rolle 20, 21 mit
der Oberfläche
der Spindel 4 in Kontakt kommen. Die Bewegung der beweglichen Welle 3 auf
dem hydraulischen Schieber ist vorzugsweise wie ein rechnergesteuertes
System bekannter Ausgestaltung durch automatische Mittel gesteuert.
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Das
Rollenpaar 20 kommt mit der Spindel 4 axial auf
einer Seite der Scheibe 5 in Kontakt und das andere Rollenpaar 21 mit
der Spindel 4 axial auf der anderen Seite. Wegen der geringen
Reibungscharakteristiken der frei rotierenden Rollenauflage 40 und
des rotierenden Endhalts 41, veranlasst der Kontakt zwischen
den Rollen 20, 21 und der Spindel 4 die Spindel 4 zu
rotieren, so dass keine relative tangentiale Bewegung zwischen den
Rollflächen 25 und
der Spindeloberfläche 4 an
der Verbindungsstelle da ist. In anderen Worten die Rollen 20, 21 rotieren
die Spindel 4 sicher ohne Schlupf zwischen der Spindel 4 und
den Rollflächen 25.
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Wegen
seines vergrößerten Durchmessers im
Vergleich zu dem Rest der Rollen, ist das äußerste Ende des Vorsprungs 27 der
erste Teil der Rollflächen 25 der
Rollen 20, 21, der mit der Spindeloberfläche in Kontakt
kommt. Kontakt des Vorsprungs 27 mit der Spindel 4 führt zu einer
Kraft, die auf die Spindel 4 übertragen wird. Wegen der steil
geneigten 28 und flach geneigten 29 Flächen des
Vorsprungs 27 erzeugt die Radialkraft, die durch den die
bewegliche Welle 3 bewegenden hydraulischen Schieber gelierfert
wird, bei beginnendem Eindringen des Vorsprungs 27 in die
Spindeloberfläche
eine Kraft mit radialen und axialen Komponenten zwischen jeder geneigten
Fläche 28, 29 und
der Spindel 4. Wegen der Differenz bei den Winkeln α und β wird eine
Differenzkraft in die Längsrichtung
von jedem Vorsprung 27 in die Richtung der Scheibe 5 erzeugt.
Diese Differenzkraft veranlasst die Rollen 20, 21 entgegen
der Einstellkraft der Belleville Tellerfedern sich aufeinander zu
und zu der Scheibe 5 zu bewegen, wenn die Wellen 3 in
nächste
Nähe gebracht
werden. Wegen der Symmetrie der Rollen 20, 21 um
die Ebene der Scheibe 5 ist der Ort der Bewegung jeder
Rolle 20, 21 einander gespiegelt. Daher deformiert
die Tätigkeit
des Vorsprungs 27 der Rollen 20, 21 das
Material der Spindel in der Nähe
der Scheibe 5 sowohl radial als auch axial, um eine gleichmäßig erhöhte Schulter 50 auf
jeder Seite der Scheibe 5 zu bilden. Die erhöhte Schulter 50 hat
einen Durchmesser, der größer ist, als
beides, der Rest des zylindrischen Teils der Spindel und der Durchmesser
der Öffnung
der Scheibe 5. Die Längsdeformation
des Materials der Spindel ist derart, dass die erhöhte Schulter 50 auch
gegen die Seitenflächen
der Scheibe 5 drückt.
Daher legt die erhöhte
Schulter sicher die Längsposition
der Scheibe 5 bezüglich
der Spindel 4 fest. Die Deformation kann auch groß genug
sein, um die Scheibe 5 drehend bezüglich der Spindel 4 zu
fixieren. Die Unversehrtheit der drehenden Fixierung der Scheibe 5 kann
verbessert werden durch Bereitstellen von Oberflächeneinkerbungen oder -auszackungen
in der Seitenfläche der
Scheibe in der Nähe
der Öffnungskante,
in die deformiertes Material fließen kann; das deformierte Material
und die Einkerbungen haben einen befestigenden Effekt.
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Die
Größe des Vorsprungs 27 ist
so, dass das Gesamtvolumen des deformierten Materials geringfügig größer ist,
als das Volumen des Materials, das über den Anfangsdurchmesser
des zylindrischen Teils der Spindel erhöht wird, um die erhöhte Schulter zu
bilden. Der geringe Überschuss
an deformiertem Material erzeugt eine Kuppe 51 aus Material
neben der Seitenfläche
der Scheibe 5. Die so gebildeten Kuppen verhindern, dass
die inneren Seitenflächen 23 der
Rollen 20, 21 mit den Seitenflächen der Scheibe 5 in
Kontakt kommen und diese beschädigen.
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Die
Winkel α und β können verändert werden,
um verschiedene Profile der erhöhten
Schulter zu erzeugen und ebenfalls, um die Höhe der Differenzkraft zu verändern. Je
größer die
Differenz zwischen den Winkeln α und β, desto größer ist
die Differenzkraft. Man hat festgestellt, dass Winkel α vorzugsweise
mindestens viermal die Größe des Winkels β hat, um
eine genügend
große
Differenzkraft zu erzeugen. Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist Winkel α =
45° und
Winkel β =
9°.
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Die
minimal geneigten Teile der Oberfläche 30 der Rollen 20, 21 beabstanden
den Rest der Rollflächen
von der Spindeloberfläche.
Der Rest der Rollflächen
,bügelt' vorteilhafterweise
jegliche, von den erhöhten
Schultern entfernte Unförmigkeiten
in der Spindeloberfläche
aus, die durch den Formungsprozess erzeugt wurden.
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Das
Vorhandensein von identischen Sets von Rollen 20, 21 auf
beiden Wellen 3 bedeutet, dass Kräfte, die auf die Spindel bei
dem Formungsprozess angewendet werden, symmetrisch sind; keine Biegemomente
werden auf die Spindel 4 gegeben und die Wellen erfahren
keine resultierenden Axialkräfte.
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Nach
Bildung der erhöhten
Schultern 50 wird die bewegliche Welle 3 von der
festen Welle wegbewegt und die Rollen 20, 21 werden,
eingestellt durch die Belleville Tellerfedern, veranlasst, in ihre
Ruheposition, in der sie voneinander beabstandet sind, zurückzukehren.
Der rotierende Endhalt 51 wird in seine rückwärtigste
Position bewegt und die fertige Spindel 4 entnommen und
die Vorrichtung ist bereit, die nächste zu formende Spindel aufzunehmen.
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Die
vorliegende Erfindung ist zum genauen Positionieren der Längseinstellung
der Scheibe 5 auf der Spindel 4 geeignet, da die
Längsposition
der Scheibe 5 ausschließlich durch die Distanz zwischen dem
rotierenden Endhalt 43, gegen den ein Ende der Spindel
drückt,
und dem Zentrum der Lücke 22 zwischen
den beiden Rollen 20, 21 bestimmt wird. Diese Distanz
ist gleichmäßig und
kann einfach kalibriert werden.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist in den 5 und 6 gezeigt. Die Rollflächen 25 der
Rollen 20, 21 in dem zweiten Ausführungs beispiel
sind so, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel
jedoch, ist die Bewegung jeder Rolle 20, 21 sicher
und getrennt durch hydraulische Mittel gesteuert. Hydraulischer
Druck und Fluss ist jeder Welle 3 durch ein geeignetes
bekanntes Verbindungsmittel, wie einem Deublin Rotationsverteiler,
zur Verfügung gestellt.
Hydraulischer Fluss wird den ersten und zweiten Kolbenmitteln 61, 62 durch
interne Leitungen 63, 64 zugeführt. Jedes Kolbenmittel 61, 62 enthält einen
Kolben 65, der fest an einem Rollenträger 66 befestigt ist.
Jeder Rollenträger 66 ist
an einer der Rollen 20, 21 befestigt und bewegt
sich mit einer der Rollen 20, 21. Die Kolbenmittel 61, 62 werden
somit benutzt, um die Rollen 20, 21 nach innen
aufeinander zu zu bewegen und sie werden nach außen durch Federn, wie Feder 100 oder
eine solche, wie die Belleville Feder 13 des ersten Ausführungsbeispiels, eingestellt.
Einstellmuttern 101 richten die axiale Startposition der
Rollen 20, 21 ein, die bezüglich der Geometrie der Komponenten
und dem Volumen der zu rollenden Schultern 50 genau sein
muss. Als eine Konsequenz der Benutzung der Kolbenmittel 61, 62 kann
jede Rolle 20, 21 unabhängig voneinander bewegt werden.
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Jede
Rolle 20, 21 hat die selbe äußere Konfiguration, wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel, und
eine ringförmige
innere Platte 12 wird wieder in der Lücke 22 zwischen den
Rollen 20, 21 als ein Druckbegrenzungshalt bereit
gestellt. Während
des Formungsprozesses lehnt die Scheibe 5 gegen die Rollen 20, 21 und
darf nicht mit der inneren Platte 12 in Kontakt kommen.
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Ein
digitales Steuerungssystem bekannter Art steuert die Bewegung jedes
Kolbens 65 und den hydraulischen Schieber der beweglichen
Welle 3.
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Der
Kolben 65 des ersten Kolbenmittels 61 hat eine
geringfügig
größere Kolbenfläche als
der Kolben 65 des zweiten Kolbenmittels 62. In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung hat das erste Kolbenmittel 61 eine
Kolbenfläche,
die 2% größer ist,
als diejenige des zweiten Kolbenmittels 62. Wegen des identischen
hydraulischen Drucks, der jedem Kolbenmittel zugeführt wird,
bedeutet die vergrößerte Fläche des
ersten Kolbens, dass eine geringfügig größere Kraft durch die ersten
Kolbenmittel 61 auf die Spindel einwirkt, als durch die
zweiten Kolbenmittel 62. Dies hat den Effekt, dass sichergestellt
ist, dass die Spindel jederzeit fest gegen den rotierenden Endhalt 43 gedrückt wird,
da das erste Kolbenmittel in Richtung des rotierenden Endhalts 43 wirkt.
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Das
erste Kolbenmittel 61 und zugehörige Rollen 20 werden
der Länge
nach unter Kontrolle des Steuersystems bewegt, so dass sich der
Vorsprung 27A von der Position A1 in 3 zur Position A2 bewegt. Die Bewegung
des ersten Kolbenmittels 61 ist durch die Schulter 70 begrenzt,
gegen die der Rollenträger
drückt.
Genaue Längspositionierung
der Scheibe 5 auf der Spindel 4 kann daher durch
Kalibrieren der Distanz zwischen dem frei rotierenden Endhalt 43 und
der Schulter 70 sichergestellt werden. Das zweite Kolbenmittel 62 und
Rollen 21 werden betrieben, um den zugehörigen Vorsprung 27B von
Position B1 zu Position B2 zu bewegen, wie in 3 gezeigt. Unterschiedliche Kräfte entstehen
wegen der unterschiedlichen Kolbenflächen und deshalb erreicht das
zweite Kolbenmittel 62 seine Bewegungsgrenze nach dem ersten
Kolbenmittel 61. Vorteilhafterweise wird das hydraulische
System genutzt, um die unterschiedlichen Kräfte zu ergänzen, die durch die Geometrie
der Vorsprünge 27 erzeugt
werden, um einen verbesserten Formungsprozess bereit zu stellen.
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Das
hydraulische System, das mit dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird,
enthält
zwei unabhängige
Spannungsquellen, die durch elektrisch betriebene Servoventile für jede Welle 3 gesteuert werden.
Die Servoventile werden durch einen geschlossenen elektronischen
Regelkreisverstärker und
ein digitales Positionssystem gesteuert. Die Kolbenmittel sind mit
einem Rückkopplungssystem
versehen, das einen volumetrischen Analysierer abarbeitet, der quadratische
Wellenausgangssignale ausgibt, die zu der hydraulischen Flussgeschwindigkeit zu
jeder Welle korrespondieren. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem
sicherstellen, dass sich die korrespondierenden Rollen 20, 21 auf
jeder Welle 3 in genauem Gleichlauf bewegen, um zu vermeiden, dass
irgendwelche Drehkräfte
auf die Spindel und/oder Vibrationen auf die Vorrichtung gegeben werden.
Ein Rückkopplungssystem
auf dem Haupthydraulikschieber, das einen digitalen Kodierer mit einem
Referenzpuls hat, wird benutzt, um die zeitliche Abstimmung der
Kolbenmittel mit der beweglichen Welle 3 zu koordinieren.
Die zwei unabhängigen
Achsensteuerungen sind zur gegenseitigen zeitlichen Abstimmung durch
den Referenzpuls miteinander verbunden. Die Geschwindigkeit und
der Hub, die auf die formenden Rollen 20, 21 gegeben
werden, stellen einen Ort der Bewegung entlang des Winkels β für jede der
Rollen 20, 21 sicher, bis die endgültigen Formpositionen
A2, B2 erreicht sind.
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Die
vorliegende Erfindung gemäß des zweiten
Ausführungsbeispiels
hat den Vorteil der Verwendung von steuerbaren Kräften, zeitlicher
Abstimmung und Geometrie, um es den Rollen 20, 21 zu
ermöglichen,
so gestaltet zu werden, dass sie eine erhöhte Schulter 50 jeden
geforderten Scherabschnittes und Durchmessers erzeugen. Die Anwender
haben zum Beispiel eine Spindel 4 produziert, die eine
Anlaufscheibe 5 mit einem Scherabschnitt von ≥ 1,80 mm pro
Seite, was ≥ 20
Kn Scherfestigkeit ergibt. Die Ausführung der zwei Rollenpaare 20, 21,
bei denen Konstruktion und Betriebsgenauigkeit enge Kontrolle der
Konzentrizität
und der axialen Genauigkeit der Rollen 20, 21 (≤ 0,03 pro
Rolle bei 170 Dia) sicherstellen, gründet zugehörende Genauigkeit in dem Rollprozess.
Laufendes SPC Zahlenmaterial zeigt Tauglichkeit bei ≤ 0,02 axialer
Planlaufabweichung bei 18 Dia auf der Scheibe 5 bezüglich dem
Durchmesser der Spindel 4 neben der Scheibe 5.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zum Verbinden einer ringförmigen Scheibe
mit einer Spindel beschrieben wurde, ist die Erfindung darauf nicht
beschränkt.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung und das Verfahren, die oben beschrieben
wurden, auch zum Verbinden von nicht-zirkularen, symmetrischen Komponenten
mit Spindeln, die zumindest einen zylindrischen Teil haben, angepasst
werden.