EP0111687B1 - Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorsegmentringes - Google Patents

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EP0111687B1
EP0111687B1 EP83110669A EP83110669A EP0111687B1 EP 0111687 B1 EP0111687 B1 EP 0111687B1 EP 83110669 A EP83110669 A EP 83110669A EP 83110669 A EP83110669 A EP 83110669A EP 0111687 B1 EP0111687 B1 EP 0111687B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal
forming punch
forming
punch
blank
Prior art date
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Expired
Application number
EP83110669A
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English (en)
French (fr)
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EP0111687A3 (en
EP0111687A2 (de
Inventor
Werner Bode
Peter Franz
Werner Dipl.-Ing. Ross
Günter Schulze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0111687A3 publication Critical patent/EP0111687A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • H01R43/08—Manufacture of commutators in which segments are not separated until after assembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49011—Commutator or slip ring assembly

Definitions

  • the invention is based on a method for producing a commutator segment ring according to the preamble of the main claim.
  • a method is already known in which a commutator segment ring is produced by extrusion.
  • the profile of the inner ribs forming the commutator segments is not fully developed at least in one end section. This is due, for example, to the impeded flow of material due to friction at the start of the forming process and the lack of force to overcome the effects of friction.
  • a disadvantage of the known commutator segment rings is therefore that the anchoring means to be formed at the inner end of each commutator segment cannot be molded over the entire length of the commutator segment with the same cross section. Not enough material is available in the end sections of the individual segments.
  • the segments cannot be attached to their entire length in the insulating body of the commutator in a centrifugal manner. This leads to the segments being torn out of the insulating body, particularly in the case of commutators in high-speed electrical machines.
  • the inventive method with the characterizing features of the main claim has the advantage that the inner ribs of the commutator segment ring produced by the method have the full cross-section over the entire length.
  • the anchoring means projecting, for example, in the circumferential direction into the segment partial grooves can be completely formed over the entire length of the commutator segments, the commutator segments can be anchored over their entire length in the insulating body of the commutator and such commutators can be used as sufficiently spin-resistant in fast-running electrical machines.
  • Another advantage is that the inventive method is carried out with a forming tool that can be formed from a ring-shaped blank by means of a split punch design in an interrupted working stroke with relatively little effort.
  • FIG. 1 shows a blank for a commutator segment ring and FIG. 2 shows the commutator segment ring, in each case in longitudinal section, FIG. 3 shows the commutator segment ring in cross section along the line 111-111 in FIG. 2, and FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a forming tool for forward extrusion at the end of the first section of the Working stroke, Figure 5 shows the forming tool at the end of the working stroke, Figure 6 shows a second embodiment of a forming tool for backward extrusion at the end of the first section of the working stroke and Figure 7 shows the forming tool at the end of the working stroke; the forming tools are shown in Figures 4 to 7 in longitudinal section.
  • a blank 1 for a commutator segment ring 2 of a commutator is made of a material suitable for commutators, for example copper.
  • the blank 1 has the shape of a ring with a round or rectangular cross section.
  • the blank 1 can be a section 4 of a hollow cylinder.
  • the blank 1 can be formed from a strand section which is bent into a ring.
  • a shaft 3 with a flange 4 is formed at one end from the annular blank 1 in an inventive method.
  • a plurality of axial inner ribs, which are arranged at the same angular distance from one another, are formed on the inside of the blank by means of a die.
  • the inner ribs form the starting shape for commutator segments 5, which are separated from one another by segment partial grooves 6 and are connected only on the circumference by narrow webs 7.
  • the cold forming of the blank 1 in the commutator segment ring 2 takes place in a multi-part forming tool in one operation with two sections of the working stroke. There is a short pause of adjustable duration between the two sections of the working stroke.
  • FIGS. 4 and 5 A first embodiment of the forming tool for forward extrusion is shown in FIGS. 4 and 5, specifically in FIG. 4 at the end of the first section and in FIG. 5 at the end of the second section of the working stroke.
  • a lower stamp plate 8 is provided with a bore 9 into which a hollow cylindrical die 10 is inserted.
  • the end face 11 of the die 10 is identical to the shape of the flange 4 of the commutator segment ring 2 to be formed.
  • a lower punch which serves as a counter punch 13 and ejector.
  • the counter-punch 13 has a short cylindrical end section 14 with a somewhat smaller diameter.
  • a ring stamp 16 is fastened in a central stamp plate 15, which is movable relative to the lower stamp plate 8. Its outer diameter corresponds to the diameter of the bore 9 of the lower stamp plate 8.
  • the ring stamp 16 has an inner bore provided with longitudinal teeth 17.
  • the teeth 17 have the profile of the commutator segments 5.
  • an upper die is guided as a longitudinally movable die 18. It is supported on a spring arrangement 19 of a tool control, which is operatively connected to an upper stamp plate 20.
  • the middle and the upper stamp plate 15 and 20 are movable with each other and relative to each other.
  • the shaping stamp 18 is provided on the circumference of its shaping section with teeth 21 formed on it at the same angular distance from one another, the profile of which corresponds to the segment grooves 6 of the commutator segment ring 2 and which extend between the teeth 17 of the ring stamp 16.
  • the middle and the upper stamp plate 15 and 20 as well as the ring stamp 16 and form stamp 18 forming the divided forming stamp are held in their uppermost position for inserting the blank 1.
  • the form stamp 18 is retracted behind the end face 22 of the ring stamp 16.
  • the counter-punch 13 is pushed so far into the bore 12 of the die 10 that its end face 23 is about the thickness of the flange 4 to be molded back relative to the end face 11 of the die 10.
  • the blank 1 is inserted into the bore 9 of the lower punch plate 8 so that it lies on the end face 11 of the die 10 which forms the workpiece support.
  • the middle and the upper punch plates 15 and 20 with the ring punch 16 and the shaping punch 18 are first moved towards the blank 1. Ring and form punches 16 and 18 move in the same direction during forward extrusion. If the Rlngstempel 16 now guided in the bore 9 of the lower stamp plate 8 rests on the blank 1, it is stopped and only the shaping stamp 18 is moved further into the blank 1 until it rests on the end face 23 of the counter-stamp 13 and the upper stamp plate 20 sits on the ring stamp 16 or the central stamp plate 15. Form and counter stamps 18 and 13 are held together in this position in a manner known per se and not shown in a pressure-tight manner.
  • the ring punch 16 then shapes the blank 1, moving further into the bore 9 with respect to the shape punch 18.
  • the excess material of the blank 1 is displaced into the die 10 up to the counter-punch 13 and forms a shaft attachment 24 for the commutator segment ring 2.
  • the profile of the die 4 is formed along the shape die 18 in the preliminary stage of the flange 4 and the shaft attachment 24 inner ribs serving as later commutator segments 5 completely. No stamp movement takes place during this period, so that the first section of the working stroke was ended beforehand (FIG. 4).
  • the narrow annular gap 25 formed by the end section 14 of the counter punch 13 and the bore 12 of the die 10 supports the complete formation of the profile of the inner ribs, in particular in the end section of the shaft 3 to be molded on the commutator segment ring 2 at the end of the first section of the working stroke, by the inclusion of extruded material.
  • the counter-punch 13 is moved back into its lower fixed end position in the bore 12, which limits the length of the shaft 3 of the commutator segment ring 2.
  • the middle and the upper stamp plate 15 and 20 are moved towards the lower holding plate 8 until the middle stamp plate 15 rests on the lower stamp plate 8.
  • the co-moving ring punch 16 has then brought the flange 4 into its final shape, while the shaping punch 18 is still supported by the force of the spring arrangement 19 and entrained by the frictional force during the material flow between the extruded material and the tooth profile until the new contact on the end face 23 of the counter-punch 13 moves into the die 10, so that the shaft 3 is formed with a full inner rib profile (FIG. 5). Then the end of the stroke is reached.
  • the commutator segment ring 2 is then pushed with the tool open by the counter-punch 13 as an ejector when returning to its initial position in the removal position.
  • the commutator segment ring 2 can then be freed from the edge formed in the annular gap 25 in a manner known per se and not shown in detail, and can be provided with anchoring means and an insulating material hub in which the commutator segments 5 are anchored.
  • the commutator segments 5 are then separated by removing the webs 7 and connecting lugs formed in the flange 4 are provided with flag slots, and the commutator is thus completed.
  • FIGS. 6 and 7 A second embodiment of the forming tool for backward extrusion is shown in simplified form in FIGS. 6 and 7, specifically in FIG. 6 at the end of the first section and in FIG. 7 at the end of the second section of the working stroke. As far as the parts are the same as those of the 4 and 5, they have the same reference numbers.
  • a guide plate 26 is provided with a longitudinal bore 27, in which a lower punch as a shaping punch 18 is guided to be longitudinally movable.
  • the upper end of the die 18 is provided with the teeth 21 in the profile of the segment grooves 6.
  • the spring arrangement 19 of the tool control which is not shown here, in turn acts on the lower end face of the forming die 18.
  • the lower stamp plate 8 is fastened, in the bore 9 of which the hollow cylindrical die 10 is inserted.
  • the bore 12 of the die 10 is provided with teeth 28 running in the longitudinal direction, which have the profile of the commutator segments 5.
  • the end face 11 of the die 10 in turn forms the workpiece support.
  • the ring stamp 16 which is fixedly arranged in the middle stamp plate 15 and which forms the split forming stamp with the forming stamp 18, moves in the opposite direction to the forming stamp 18 during backward extrusion.
  • the upper stamp which serves here as counter-stamp 13 is guided.
  • the counter punch 13 has the end portion 14 with the smaller diameter at the lower end.
  • the upper end of the counter-punch 13 is provided with a collar 30 which is guided in an enlarged end section 31 of the longitudinal bore 29 which merges into the longitudinal bore 29 via an annular shoulder 32.
  • a control stamp of an adjustable elastic control means is also applied to the end face 33 of the collar 30 in a manner known per se and not shown in detail.
  • the central stamp plate 15 with the ring stamp 16 and the counter-stamp 13, 30 guided in the ring stamp 16, 29, 31 is held in the uppermost position away from the lower stamp plate 8.
  • the counter stamp 13 rests with its collar 30 on the ring shoulder 32 of the ring stamp 13.
  • the ring shoulder 32 limits the movement of the counter-punch 13 relative to the ring punch 16 in the direction of the die 10.
  • the axial distance between the ring shoulder 32 and the end face 22 of the ring punch 16 and the length of the counter-punch 13 between the collar 30 and the end face 23 at the end section 14 determine the length of the shaft extension 24, which is formed in the first section of the working stroke.
  • the form punch 18 extends into the die 10, so that the end face of the form punch 18 does not protrude beyond the end face 11 of the die 10.
  • the blank 1 is inserted into the bore 9 of the lower punch plate 8 so that it lies on the end face 11 of the die 10 which forms the workpiece support.
  • the forming die 18 is pushed out of the die 10 and through the blank 1, while the middle die plate 15 with the ring die 16 is moved towards the lower die plate 8.
  • the ring stamp 16 plunges into the bore 9 by a set length and forms the blank 1 into a preliminary stage of the flange 4 of the commutator segment ring 2.
  • the excess material of the blank 1 flows into the bore 29 of the ring die 16 up to the counter-die 13, which is pressed with its end face 23 pressure-tightly against the end face of the die 18.
  • the commutator segment ring 2 is then in turn pushed with the open forming tool by the counter-punch 13 as an ejector when returning to its starting position from the bore 29 of the ring punch 16 into the removal position.
  • the commutator segment ring 2 is completed to the commutator as previously described in the first embodiment.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorsegmentringes nach der Gattung des Hauptanspruchs aus.
  • Es ist schon ein Verfahren bekannt, bei dem ein Kommutatorsegmentring durch Fliesspressen hergestellt wird. Bei dem mit diesem Verfahren hergestellten Kommutatorsegmentring ist das Profil der die Kommutatorsegmente bildenden Innenrippen zumindest in einem Endabschnitt nicht voll ausgebildet. Das rührt beispielsweise von behindertem Werkstofffluss durch Reibung zu Beginn des Umformvorgangs her und durch mangelnden Kraftaufbau zum Überwinden der Reibungseinflüsse. Bei den bekannten Kommutatorsegmentringen ist daher von Nachteil, dass das am inneren Ende jedes Kommutatorsegmentes auszubildende Verankerungsmittel sich nicht über die ganze Länge des Kommutatorsegments mit gleichem Querschnitt anformen lässt. In den Endabschnitten der einzelnen Segmente steht dafür nicht genügend Material zur Verfügung. Die Segmente können mit derartig profilierten Verankerungsmitteln nicht auf ihrer ganzen Länge schleuderfest im Isolierkörper des Kommutators befestigt werden. Das führt zum Ausreissen der Segmente aus dem Isolierkörper besonders bei Kommutatoren in schnellaufenden elektrischen Maschinen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfinderische Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Innenrippen des mit dem Verfahren hergestellten Kommutatorsegmentringes auf der ganzen Länge den vollen Querschnitt aufweisen. Somit lassen sich die beispielsweise in Umfangsrichtung in die Segmentteilnuten ragenden Verankerungsmittel auf der ganzen Länge der Kommutatorsegmente vollständig ausbilden, die Kommutatorsegmente auf ihrer ganzen Länge im Isolierkörper des Kommutators verankern und derartige Kommutatoren als ausreichend schleuderfest in schellaufenden elektrischen Maschinen verwenden. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass das erfinderische Verfahren mit einem Umformwerkzeug durchgeführt wird, dass durch eine geteilte Formstempelausführung in einem unterbrochenen Arbeitshub mit verhältnismässig geringem Kraftaufwand der Kommutatorsegmentring aus einem ringförmigen Rohling umgeformt werden kann.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch anzugebenden Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, dass bereits im ersten Abschnitt des Arbeitshubes ausser dem Flansch ein Ansatz des Schaftes mit vollständig ausgebildetem Profil der Innenrippen an den Rohling angeformt wird und gegen den die Innenrippen anformenden Teil des Umformstempels ein Gegenstempel wirkt, der das vollständige Ausbilden des Profils auf der ganzen Länge der Innenrippen unterstützt sowie als Auswerfer des Kommutatorsegmentringes aus dem Umformwerkzeug wirkt. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass mit dem erfinderischen Verfahren durch Vorwärts-oder Rückwärtsfliesspressen der Rohling in den Kommutatorsegmentring umgeformt werden kann.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur 1 einen Rohling für einen Kommutatorsegmentring und Figur 2 den Kommutatorsegmentring, jeweils im Längsschnitt, Figur 3 den Kommutatorsegmentring im Querschnitt entlang der Linie 111-111 in Figur 2, Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeuges zum Vorwärtsfliesspressen am Ende des ersten Abschnittes des Arbeitshubes, Figur 5 das Umformwerkzeug am Ende des Arbeitshubes, Figur 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeuges zum Rückwärtsfliesspressen am Ende des ersten Abschnittes des Arbeitshubes und Figur 7 das Umformwerkzeug am Ende des Arbeitshubes; die Umformwerkzeuge sind in den Figuren 4 bis 7 im Längsschnitt dargestellt.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Ein Rohling 1 für einen Kommutatorsegmentring 2 eines Kommutators ist aus einem für Kommutatoren geeigneten Werkstoff, beispielsweise Kupfer hergestellt. Der Rohling 1 hat die Form eines Ringes mit rundem oder rechteckigem Querschnitt. Der Rohling 1 kann ein Abschnitt 4 von einem Hohlzylinder sein. Desgleichen kann der Rohling 1 aus einem Strangabschnitt gebildet sein, der zu einem Ring gebogen ist.
  • Um den Rohling 1 in den Kommutatorsegmentring 2 kaltumzuformen, wird in einem erfinderischen Verfahren aus dem ringförmigen Rohling 1 ein Schaft 3 mit einem-Fiansch 4 an einem Ende gebildet. Dabei werden mittels eines Formstempels an der Innenseite des Rohlings eine Vielzahl axialer Innenrippen ausgebildet, welche im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Die Innenrippen bilden die Ausgangsform für Kommutatorsegmente 5, welche durch Segmentteilnuten 6 voneinander getrennt und nur am Umfang durch schmale Stege 7 verbunden sind.
  • Das Kaltumformen des Rohlings 1 in den Kommutatorsegmentring 2 erfolgt in einem mehrteiligen Umformwerkzeug in einem Arbeitsgang mit zwei Abschnitten des Arbeitshubes. Zwischen den beiden Abschnitten des Arbeitshubes ist eine kurze Pause einstellbarer Dauer vorgesehen.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs zum Vorwärtsfliesspressen ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt, und zwar in Figur 4 am Ende des ersten Abschnittes und in Figur 5 am Ende des zweiten Abschnittes des Arbeitshubes.
  • Eine untere Stempelplatte 8 ist mit einer Bohrung 9 versehen, in die eine hohlzylinderförmige Matrize 10 eingesetzt ist. Die Stirnseite 11 der Matrize 10 ist gleich der Form des Flansches 4 des umzuformenden Kommutatorsegmentringes 2. In die Bohrung 12 der Matrize 10 ragt ein unterer Stempel, der als Gegenstempel 13 und Auswerfer dient. Der Gegenstempel 13 hat einen kurzen zylindrischen Endabschnitt 14 mit etwas kleinerem Durchmesser. Am anderen Ende des Gegenstempels 13 liegt in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise ein Steuerstempel eines ebenfalls nicht dargestellten, an sich bekannten einstellbaren elastischen Steuermittels an, das beispielsweise eine hydraulische Gegenhaltung oder eine Gasfeder ist.
  • In einer mittleren Stempelplatte 15, welche gegenüber der unteren Stempelplatte 8 bewegbar ist, ist ein Ringstempel 16 befestigt. Sein Aussendurchmesser entspricht dem Durchmesser der Bohrung 9 der unteren Stempelplatte 8. Der Ringstempel 16 hat eine mit Längszähnen 17 versehene Innenbohrung. Die Zähne 17 haben das Profil der Kommutatorsegmente 5. In der mit den Zähnen 17 versehenen Innenbohrung des Ringstempels 16 ist ein oberer Stempel als Formstempel 18 längsbewegbar geführt. Er stützt sich an einer Federanordnung 19 einer Werkzeugsteuerung ab, die mit einer oberen Stempelplatte 20 in Wirkverbindung steht. Die mittlere und die obere Stempelplatte 15 bzw. 20 sind miteinander und relativ zueinander bewegbar. Der Formstempel 18 ist am Umfang seines formenden Abschnittes mit in gleichem Winkelabstand voneinander angeformten Zähnen 21 versehen, deren Profil den Segmentteilnuten 6 des Kommutatorsegmentringes 2 entspricht und die sich zwischen die Zähne 17 des Ringstempels 16 erstrecken.
  • In der Ausgangsstellung des in den Figuren 4 und 5 dargestellten Umformwerkzeugs sind zum Einlegen des Rohlings 1 die mittlere und die obere Stempelplatte 15 bzw. 20 sowie die den geteilten Umformstempel bildenden Ringstempel 16 und Formstempel 18 in ihrer obersten Stellung gehalten. Der Formstempel 18 ist noch hinter die Stirnseite 22 des Ringstempels 16 zurückgezogen. Der Gegenstempel 13 ist soweit in die Bohrung 12 der Matrize 10 vorgeschoben, dass seine Stirnseite 23 um etwa die Dicke des anzuformenden Flansches 4 gegenüber der Stirnseite 11 der Matrize 10 zurücksteckt.
  • Der Rohling 1 wird in die Bohrung 9 der unteren Stempelplatte 8 eingesetzt, so dass er auf der die Werkstückauflage bildenden Stirnseite 11 der Matrize 10 liegt.
  • Während des ersten Abschnittes des Arbeitshubes werden zunächst die mittlere und die obere Stempelplatte 15 und 20 mit dem Ringstempel 16 und dem Formstempel 18 auf den Rohling 1 zubewegt. Ring- und Formstempel 16 bzw. 18 bewegen sich beim Vorwärtsfliesspressen in derselben Richtung. Liegt der nunmehr in der Bohrung 9 der unteren Stempelplatte 8 geführte Rlngstempel 16 auf dem Rohling 1 auf, wird er angehalten und nur der Formstempel 18 wird weiter in den Rohling 1 bewegt, bis er an der Stirnseite 23 des Gegenstempels 13 anliegt und die obere Stempelplatte 20 auf dem Ringstempel 16 oder der mittleren Stempelplatte 15 sitzt. Form- und Gegenstempel 18 bzw. 13 werden in dieser Stellung in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise druckdicht aneinandergehalten. Der Ringstempel 16 formt sodann den Rohling 1 um, wobei er sich gegenüber dem Formstempel 18 weiter in die Bohrung 9 bewegt. Das überschüssige Material des Rohlings 1 wird in die Matrize 10 bis an den Gegenstempel 13 verdrängt und bildet einen Schaftansatz 24 für den Kommutatorsegmentring 2. In einem eingestellten Zeitabschnitt bildet sich entlang des Formstempels 18 in der Vorstufe des Flansches 4 und dem Schaftansatz 24 das Profil der als spätere Kommutatorsegmente 5 dienenden Innenrippen vollständig aus. Während dieses Zeitabschnittes findet keine Stempelbewegung statt, so dass der erste Abschnitt des Arbeitshubes zuvor beendet wurde (Figur 4). Der durch den Endabschnitt 14 des Gegenstempels 13 und die Bohrung 12 der Matrize 10 gebildete enge Ringspalt 25 unterstützt durch die Aufnahme fliessgepressten Werkstoffs die vollständige Ausbildung des Profils der Innenrippen besonders im Endabschnitt des anzuformenden Schaftes 3 des Kommutatorsegmentringes 2 am Ende des ersten Abschnitts des Arbeitshubes.
  • Im anschliessenden zweiten Abschnitt des Arbeitshubes wird der Gegenstempel 13 in seine die Länge des Schaftes 3 des Kommutatorsegmentringes 2 begrenzende untere feste Endstellung in der Bohrung 12 zurückbewegt. Die mittlere und die obere Stempelplatte 15 bzw. 20 werden auf die untere Halteplatte 8 zu bewegt, bis die mittlere Stempelplatte 15 auf der unteren Stempelplatte 8 aufliegt. Der mitbewegte Ringstempel 16 hat dann den Flansch 4 in seine Endform gebracht, während der Formstempel 18 noch unterstützt durch die Kraft der Federanordnung 19 und mitgenommen von der Reibkraft beim Stofffluss zwischen dem fliessgepressten Werkstoff und dem Zahnprofil sich bis an die erneute Anlage an der Stirnseite 23 des Gegenstempels 13 in die Matrize 10 bewegt, so dass sich dabei der Schaft 3 mit vollem Innenrippenprofil ausbildet (Figur 5). Alsdann ist das Ende des Arbeitshubes erreicht.
  • Der Kommutatorsegmentring 2 wird anschliessend bei geöffnetem Werkzeug durch den Gegenstempel 13 als Auswerfer beim Rückkehren in dessen Ausgangsstellung in die Entnahmestellung geschoben.
  • Der Kommutatorsegmentring 2 kann anschliessend in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise von dem im Ringspalt 25 gebildeten Rand befreit sowie mit Verankerungsmitteln und einer Isolierstoffnabe versehen werden, in der die Kommutatorsegmente 5 verankert werden.
  • Desgleichen werden dann die Kommutatorsegmente 5 durch Entfernen der Stege 7 getrennt und im Flansch 4 ausgebildete Anschlussfahnen mit Fahnenschlitzen versehen und somit der Kommutator fertiggestellt.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs zum Rückwärtsfliesspressen ist in den Figuren 6 und 7 vereinfacht dargestellt und zwar in Figur 6 wiederum am Ende des ersten Abschnitts und in Figur 7 am Ende des zweiten Abschnitts des Arbeithubes. Soweit die Teile gleich denen des ersten Ausführungsbeispieles nach den Figuren 4 und 5 sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
  • Eine Führungsplatte 26 ist mit einer Längsbohrung 27 versehen, in der ein unterer Stempel als Formstempel 18 längsbewegbar geführt. Das obere Ende des Formstempels 18 ist mit den Zähnen 21 im Profil der Segmentteilnuten 6 versehen. Auf die untere Stirnseite des Formstempels 18 wirkt wiederum die hier nicht näher dargestellte Federanordnung 19 der Werkzeugsteuerung.
  • Auf der Führungsplatte 26 ist die untere Stempelplatte 8 befestigt, in deren Bohrung 9 die hohlzylinderförmige Matrize 10 eingesetzt ist. Die Bohrung 12 der Matrize 10 ist mit in Längsrichtung laufenden Zähnen 28 versehen, die das Profil der Kommutatorsegmente 5 haben. Die Stirnseite 11 der Matrize 10 bildet wiederum die Werkstückauflage.
  • Der in der mittleren Stempelplatte 15 fest angeordnete Ringstempel 16, welcher mit dem Formstempel 18 den geteilten Umformstempel bildet, bewegt sich beim Rückwärtsfliesspressen jedoch entgegengesetzt zum Formstempel 18. In der Mittelbohrung 29 des Ringstempels 16 ist der hier als Gegenstempel 13 dienende Oberstempel geführt. Der Gegenstempel 13 hat am unteren Ende den Endabschnitt 14 mit dem kleineren Durchmesser. Das obere Ende des Gegenstempels 13 ist mit einem Bund 30 versehen, der in einem erweiterten Endabschnitt 31 der Längsbohrung 29 geführt ist, welcher über eine Ringschulter 32 in die Längsbohrung 29 übergeht. An der Stirnseite 33 des Bundes 30 liegt ebenfalls in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise ein Steuerstempel eines einstellbaren elastischen Steuermittels an.
  • In der Ausgangsstellung des Umformwerkzeugs ist die mittlere Stempelplatte 15 mit dem Ringstempel 16 und dem im Ringstempel 16, 29, 31 geführten Gegenstempel 13, 30 von der unteren Stempelplatte 8 wegbewegt in der obersten Stellung gehalten. Der Gegenstempel 13 liegt dabei mit seinem Bund 30 an der Ringschulter 32 des Ringstempels 13 an. Die Ringschulter 32 begrenzt die Bewegung des Gegenstempels 13 gegenüber dem Ringstempel 16 in Richtung auf die Matrize 10. Der axiale Abstand zwischen der Ringschulter 32 und der Stirnseite 22 des Ringstempels 16 sowie die Länge des Gegenstempels 13 zwischen dem Bund 30 und der Stirnseite 23 am Endabschnitt 14 bestimmen die Länge des Schaftansatzes 24, der im ersten Abschnitt des Arbeitshubes angeformt wird. Der Formstempel 18 erstreckt sich in der Ausgangsstellung in die Matrize 10, so dass die Stirnseite des Formstempels 18 nicht über die Stirnseite 11 der Matrize 10 hinausragt.
  • Der Rohling 1 wird in die Bohrung 9 der unteren Stempelplatte 8 eingesetzt, so dass er auf der die Werkstückauflage bildenden Stirnseite 11 der Matrize 10 liegt.
  • Während des ersten Abschnittes des Arbeitshubes wird der Formstempel 18 aus der Matrize 10 und durch den Rohling 1 geschoben, während die mittlere Stempelplatte 15 mit dem Ringstempel 16 auf die untere Stempelplatte 8 zu bewegt werden. Der Ringstempel 16 taucht dabei um eine eingestellte Länge in die Bohrung 9 und formt den Rohling 1 in eine Vorstufe des Flansches 4 des Kommutatorsegmentringes 2 um. Der überschüssige Werkstoff des Rohlings 1 fliesst währenddessen in die Bohrung 29 des Ringstempels 16 bis an den Gegenstempel 13, der mit seiner Stirnseite 23 druckdicht an die Stirnseite des Formstempels 18 gepresst ist. Dabei bildet sich bei nunmehr stehenden Stempeln 13, 16, 18 am Ende des ersten Abschnitts des Arbeitshubes während eines eingestellten Zeitabschnittes in der Flanschvorstufe und dem Schaftansatz 24 zwischen den Zähnen 21 des Formstempels 18 das vollständige Profil der Innenrippen und somit der Kommutatorsegmente 5 aus. Der Werkstofffluss wird noch dadurch unterstützt, dass ein ganz geringer Teil des Werkstoffes des Rohlings 1 in den engen Ringspalt 25 am Umfang des Endabschnittes 14 des Gegenstempels 13 fliessen kann (Figur 6).
  • Daran schliesst sich der zweite Abschnitt des Arbeitshubes an. Der Ringstempel 16 wird weiter auf die Vorstufe des Flansches 4 gedrückt, bis die mittlere Stempelplatte 15 auf der unteren Stempelplatte 8 liegt. Währenddessen wird in entgegengesetzter Richtung der Gegenstempel 13 in seine die Länge des Schaftes 3 begrenzende Stellung in der Bohrung 29 zurückbewegt und dort gehalten. Der dem Gegenstempel 13 folgende Formstempel 18 unter dem Einfluss der Kraft der nicht dargestellten Federanordnung der Werkzeugsteuerung und mitgenommen von der Reibkraft beim Stofffluss zwischen dem fliessgepressten Werkstoff und dem Zahnprofil wird bis zur druckdichten Anlage an der Stirnseite 23 des Gegenstempels 13 bewegt, wobei sich der Schaft 3 des Kommutatorsegmentringes 2 mit dem vollen Innenrippenprofil für die Kommutatorsegmente 5 ausbildet. Nunmehr ist das Ende des zweiten Abschnittes und somit des ganzen Arbeitshubes erreicht (Figur 7).
  • Der Kommutatorsegmentring 2 wird anschliessend wiederum bei geöffnetem Umformwerkzeug durch den Gegenstempel 13 als Auswerfer beim Rückkehren in dessen Ausgangsstellung aus der Bohrung 29 des Ringstempels 16 in die Entnahmestellung geschoben.
  • Der Kommutatorsegmentring 2 wird wie zuvor beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben zum Kommutator komplettiert.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorsegmentringes (2) mit einer Vielzahl axialer Innenrippen (5) in einem Schaft (3) und mit einem Flansch (4) an einem Ende des Schaftes (3) durch Kaltumformen eines ringförmigen Rohlings (1), dadurch gekennzeichnet, dass der in einer Aufnahme (10) eines Umformwerkzeugs eingelegte Rohling (1) mittels eines geteilten Umformstempels (16; 18, 21), dessen Teile relativ zueinander bewegbar sind, in einem ersten Abschnitt des Arbeitshubes in eine Zwischenstufe mit Flansch (4) und anschliessendem Schaftabschnitt (24) mit voll ausgebildetem Innenrippenprofil (5) umgeformt wird, und nach Ablauf eines einstellbaren Zeitabschnittes in einem zweiten Abschnitt des Arbeitshubes ein Teil (16) des Umformstempels den Flansch (4) des Kommutatorsegmentringes (2) ausformt, während der andere Teil des Umformstempels (18, 21) dem den Schaftabschnitt (24) verlängernden Materialfluss folgend die Innenrippen (5) im verlängerten Schaft (3) voll ausbildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Abschnitt des Arbeitshubes der die axialen Innenrippen (5) bildende Innenteil (18, 21) des Umformstempels in den Rohling (1) eingeführt wird, bis sein Ende in axialer Richtung des vorgesehenen Materialflusses über die von der Stirnseite des zuformenden Kommutatorsegmentringes (2) abgewandte Seite des anzuformenden Flansches (4) vorsteht und mit einstellbarer elastischer Druckkraft druckdicht an einem Gegenstempel (13, 14, 23) anliegt, und anschliessend der Aussenteil (16) des Umformstempels mit kreisringförmiger Arbeitsfläche (22) durch axiale Bewegung gegen den Rohling (1) bei feststehendem Innenteil (18, 21) des Umformstempels den Rohling (1) in die Zwischenstufe (4, 24) umformt, und nach Ablauf des eingestellten Zeitabschnitts im zweiten Abschnitt des Arbeitshubes der Gegenstempel (13, 14, 23) zurückgezogen wird und der Aussenteil (16) des Umformstempels einen kleinen Weg zum Anformen der Flanschdicke zurücklegt, während der Innenteil (18, 21) des Umformstempels einen annähernd von der ganzen Länge des Kommutatorsegmentringes (2) gebildeten Weg zurücklegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des vollen Profils der Innenrippen (5) auf der ganzen Länge des Kommutatorsegmentringes (2) während des ersten Abschnitts des Arbeitshubes durch Ausbilden eines kurzen Ringfortsatzes (25) an der Stirnseite des Schaftabschnittes (24) der Zwischenstufe unterstützt wird, der über die Stirnseite des Innenteils (18, 21) des Formstempels vorsteht und sich um einen Endabschnitt (14) kleineren Durchmessers des an der Stirnseite des Innenteils (18, 21) des Formstempels druckdicht anliegenden Gegenstempels (13) erstreckt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabschnitt zwischen den beiden Abschnitten des Arbeitshubes des geteilten Umformstempels (16; 18, 21) abhängig von der jeweiligen, die Teile (16; 18, 21) des Umformstempels betätigenden Maschine direkt zeitabhängig oder weg- oder kraftabhängig einstellbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen des Umformwerkzeugs der Kommutatorsegmentring (2) in eine einstellbare Entnahmehöhe durch einen als Gegenstempel (13, 14, 23) des Innenteils (18, 21) des Umformstempels ausgebildeten Auswerfer bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Kommutatorsegmentringes (2) durch Vorwärtsfliesspressen erfolgt, wozu der die Innenrippen (5) ausbildende Innenteil (18, 21) des Umformstempels in dem den Flansch (4) ausformenden Aussenteil (16) geführt ist und sich während des Arbeitshubes beide Teile (16; 18, 21) des Umformstempels in derselben Richtung bewegen, und ein Gegenstempel (13, 14, 23) zum Innenteil (18, 21) des Umformstempels in der Aufnahme (10) des Umformwerkzeugs für den Rohling (1) geführt ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausbilden des Kommutatorsegmentringes (2) durch Rückwärtsfliesspressen erfolgt, wozu der die Innenrippen (5) ausbildende Innenteil (18, 21) des Umformstempels in der Aufnahme (10) des Umformwerkzeugs für den Rohling (1) geführt ist und während des Arbeitshubes sich in entgegengesetzter Richtung zu dem den Flansch (4) ausformenden und einen Gegenstempel (13, 14, 23) zum Innenteil (18, 21) des Umformstempels führenden Aussenteil (16) des Umformstempels bewegt.
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