EP0546317B1 - Verfahren zur Herstellung eines Pressstoff-Plankommutators - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a pressed material commutator, which has the features of the preamble of claim 1.
- a known method of this type (US-A-3 812 576) is disadvantageous primarily because of its relatively large number of individual operations which require transitions between several machines. In addition, this method can impair the secure bond between the segments and the molding compound.
- the invention is therefore based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset which enables more economical production without impairing the quality of the commutator.
- a process solves this task the features of claim 1.
- the blank is preferably produced by extrusion, since then with this reshaping the flat part can be provided on its inside with radial grooves which are aligned with the grooves and merge into them. These radial grooves, along which the separating cuts are made to divide the segments in the flat part, reduce the required depth of these separating cuts, which not only reduces the effort for separating, but also makes a significant contribution to not endangering the secure anchoring of the segments in the pressed material.
- the shaping by extrusion also enables the simultaneous molding of a ring of inner anchoring elements according to claim 3 without additional effort.
- the inner anchoring elements are expediently separated from one another by the grooves extending to the edge of the central bore.
- the grooves and preferably also the grooves are advantageously given a shape that widens in a wedge shape towards the free edge of the jacket. For one, there is such a form inexpensive for forming reasons. On the other hand, it is not difficult with such a shape of the grooves to seal them when the molding compound is subsequently introduced.
- a circular blank is used as the starting material. This can be punched out of sheet metal or tape. However, the material consumption is lower if the round blank is formed from a disc cut from a bar material.
- the inner anchoring elements are advantageously bent radially outward to increase their effectiveness. This bending process can be carried out in one operation by splitting off external anchoring elements from the inside of the jacket.
- an annular disk is cut from a rod material. If the rod material is a thick-walled tube, the disc forms a round blank 1. If, however, the disc is cut from a solid material, a central hole 2 is then punched out to form the round blank 1.
- the round blank 1 has a thickness of 4 mm with an outside diameter of slightly more than 20 mm.
- the pot-shaped blank 3 shown in FIGS. 2 and 3 is formed by extrusion, which has an annular shape Plan part 4 and an adjoining tubular jacket 5 forms.
- grooves 6 are formed on the inside of the jacket 5 in the axial direction and open towards the center, the number of which corresponds to the number of segments 7 of the commutator.
- the grooves 6 are therefore evenly distributed over the circumference of the jacket 5.
- the width of the grooves decreases evenly from the free end face of the jacket 5 towards the flat part 4.
- the angle enclosed by the groove flanks is approximately 15 ° in the exemplary embodiment.
- the grooves 6 are closed radially outwards by a material section 8 each.
- the plan part 4 is also provided on its inside with radially extending grooves 9, one of which is aligned with each groove 6 and, as shown in particular in FIG.
- the width of the grooves 9 therefore corresponds to the width of the grooves 6 at their end on the face part side. Since the segments 7 are separated from one another by separating cuts running along the grooves 9, the required depth of cut is considerably reduced by the grooves 9, to less than 2 mm in the exemplary embodiment. Since the groove 9 extends as far as the edge of the central hole 2, the groove 9 divides a collar formed on the inside of the plan part during the forming process and bordering the central hole 2 into a number of identically designed anchoring elements 10 corresponding to the number of segments 7.
- a radially outwardly projecting ring flange 11 is molded onto the free end of the jacket 5 of the blank 3.
- the material parts 8 are removed, as a result of which the segments 7 are separated from one another in the region of the jacket.
- the sleeve displaces a material layer, the thickness of which is equal to or only slightly larger than the thickness of the material parts 8, in the axial direction towards the free end of the jacket 5, where in a tool receiving the blank 3 there is an annular space corresponding to the annular flange 11 to be formed, into which the displaced material flows.
- the radial thickness of the material parts 8 is therefore chosen so that the volume of the displaced material layer is sufficient to form the ring flange 11.
- the ring flange 11 can then be calibrated if necessary. This calibration can be carried out by means of the same press with which the extrusion of the round blank 1 and the formation of the ring flange 11 and the segmentation of the jacket 5 are carried out.
- the connecting elements to be formed from the annular flange 11 and arranged centrally with respect to the segments 7 are now punched out.
- outer anchoring elements 13 are also split off on the inside of the jacket 5 from the flange side.
- the inner anchoring elements 10 are bent radially outwards to improve their anchoring effect.
- the blank is filled with molding material 15, leaving a central hub bore 14 free.
- the shape that receives the blank 3 is provided with ribs that penetrate slightly from the outside into the grooves 6 and close them tightly.
- the required contact pressure of the flanks of the ribs against the flanks of the grooves 6 can be achieved thanks to the wedge-like tapering of the grooves 6 easily reach against the plan part 4.
- the depth of penetration of the ribs is shown in Fig. 12.
- the plan part 4 is segmented at the end by cuts running along the grooves 9, from the brush tread 4 '.
- the slots formed by these cuts which, as shown in FIG. 10, also penetrate somewhat into the molding material 15, are denoted by 16.
- the connection elements 12 are bent towards the brush tread 4 '.
- the hub bore 14 is also unscrewed and the sprue of the hub body formed by the molding material 15 is removed by lowering.
- the brush tread 4 ' can be turned.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Preßstoff-Plankommutators, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.
- Ein bekanntes Verfahren dieser Art (US-A- 3 812 576) ist vor allem wegen seiner relativ großen Anzahl einzelner Arbeitsgänge nachteilig, die Übergänge zwischen mehreren Maschinen erforderlich machen. Außerdem kann es bei diesem Verfahren zu einer Beeinträchtigung des sicheren Verbundes zwischen den Segmenten und der Preßmasse kommen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das ohne eine Beeinträchtigung der Qualität des Kommutators eine wirtschaftlichere Fertigung ermöglicht. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.
- Die Trennung der Segmente im Bereich des Mantels des Rohlinges bei der Anformung des Ringflansches vereinfacht das Herstellungsverfahren wesentlich, da zum einen ein separater Arbeitsgang zum Trennen der Segmente im Bereich des Mantels entfällt und zum anderen diese Trennung vorgenommen werden kann, ehe in den Rohling der Preßstoff eingebracht wird. Das Trennen der Segmente im Bereich des Mantels kann deshalb sich nicht negativ auf die sichere Verbindung der Segmente mit der Preßmasse auswirken.
- Vorzugsweise wird der Rohling durch Fließpressen hergestellt, da dann problemlos bei dieser Umformung der Planteil auf seiner Innenseite mit radialen Rillen versehen werden kann, die auf die Nuten ausgerichtet sind und in diese übergehen. Diese radialen Rillen, längs deren die Trennschnitte zur Teilung der Segmente im Planteil geführt werden, reduzieren die erforderliche Tiefe dieser Trennschnitte, was nicht nur den Aufwand für das Trennen reduziert, sondern wesentlich dazu beiträgt, die sichere Verankerung der Segmente im Preßstoff nicht zu gefährden.
- Das Umformen durch Fließpressen ermöglicht ferner die gleichzeitige Anformung eines Kranzes von inneren Verankerungselementen gemäß Anspruch 3 ohne zusätzlichen Aufwand. Dabei werden zweckmäßigerweise die inneren Verankerungselemente durch die bis zum Rand der zentralen Bohrung verlaufenden Rillen voneinander getrennt.
- Den Nuten und vorzugsweise auch den Rillen gibt man vorteilhafterweise eine sich gegen den freien Rand des Mantels hin keilförmig erweiternde Form. Zum einen ist eine solche Form aus umformungstechnischen Gründen günstig. Zum anderen ist es bei einer solchen Form der Nuten nicht schwierig, diese beim späteren Einbringen der Preßmasse abzudichten.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird als Ausgangsmaterial eine Ronde verwendet. Diese kann aus einem Blech oder Band ausgestanzt werden. Einen geringeren Materialverbrauch hat man allerdings dann, wenn man die Ronde aus einer von einem Stangenmaterial abgeschnittenen Scheibe bildet.
- Vorteilhafterweise werden die inneren Verankerungselemente zur Erhöhung ihrer Wirksamkeit radial nach außen umgebogen. Dieser Biegevorgang kann in einem Arbeitsgang mit dem Abspalten von äußeren Verankerungelementen von der Innenseite des Mantels erfolgen.
- Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt einer Ronde,
- Fig. 2
- einen Querschnitt des aus der Ronde hergestellten Formlings,
- Fig. 3
- einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2,
- Fig. 4
- eine Draufsicht auf die Rückseite des Rohling nach dem Anformen des Ringflansches,
- Fig. 5
- einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,
- Fig. 6
- eine Draufsicht auf die Rückseite des Rohlings nach dem Freistanzen der Anschlußelemente und dem Formen der Verankerungselemente,
- Fig. 7
- einen Schnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6,
- Fig. 8
- einen unvollständig und vergrößert dargestellten Schnitt durch den Planteil mit einer Draufsicht auf die Innenfläche des Mantels nach der Anformung des Flanschringes,
- Fig. 9
- einen Schnitt und eine Ansicht entsprechend Fig. 8 nach dem Freistanzen der Anschlußelemente,
- Fig. 10
- eine perspektivisch dargestellte Ansicht des Ausführungsbeispiels im fertigen Zustand,
- Fig. 11
- einen Schnitt nach der Linie XI-XI der Fig. 10 des Ausführungsbeispiels vor dem Biegen der Anschlußelemente,
- Fig. 12
- einen unvollständig dargestellten Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11.
- Zur Herstellung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Preßstoff-Plankommutators wird von einem Stangenmaterial eine Ringscheibe abgeschnitten. Handelt es sich bei dem Stangenmaterial um ein dickwandiges Rohr, dann bildet die Scheibe eine Ronde 1. Wird hingegen die Scheibe von einem Vollmaterial abgeschnitten, dann wird anschließend zur Bildung der Ronde 1 ein zentrales Loch 2 ausgestanzt. Im Ausführungsbeispiel hat die Ronde 1 bei einem Außendurchmesser von etwas mehr als 20 mm eine Dicke von 4 mm. Anschließend wird durch Fließpressen der in den Fig. 2 und 3 dargestellte topfförmige Rohling 3 gebildet, der einen kreisringförmigen Planteil 4 und einen sich daran anschließenden, rohrförmigen Mantel 5 bildet. Bei der Umformung der Ronde 1 werden an der Innenseite des Mantels 5 in diesen in axialer Richtung verlaufende und zum Zentrum hin offene Nuten 6 eingeformt, deren Anzahl der Zahl der Segmente 7 des Kommutators entspricht. Die Nuten 6 sind deshalb gleichmäßig über den Umfang des Mantels 5 verteilt. Wie insbesondere die Fig. 8 und 9 zeigen, nimmt die Breite der Nuten von der freien Stirnseite des Mantels 5 aus gegen den Planteil 4 hin gleichmäßig ab. Der von den Nutflanken eingeschlossene Winkel beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 15°. Radial nach außen sind die Nuten 6 nach ihrer Bildung durch je eine Materialpartie 8 geschlossen. Bei der Umformung der Ronde 1 wird außerdem der Planteil 4 auf seiner Innenseite mit radial verlaufenden Rillen 9 versehen, von denen je eine auf jede Nut 6 ausgerichtet ist und, wie insbesondere Fig. 3 zeigt, in diese übergeht. Die Breite der Rillen 9 entspricht deshalb der Breite der Nuten 6 an deren planteilseitigem Ende. Da die Segmente 7 durch längs der Rillen 9 verlaufende Trennschnitte voneinander getrennt werden, wird durch die Rillen 9 die erforderliche Schnittiefe erheblich reduziert, im Ausführungsbeispiel auf weniger als 2 mm. Da sich die Rille 9 bis zum Rand des zentralen Loches 2 erstrecken, wird durch die Rille 9 ein beim Umformen innen an den Planteil angeformter, das zentrale Loch 2 berandender Bund in eine der Zahl der Segmente 7 entsprechende Anzahl von gleich ausgebildeten Verankerungselementen 10 unterteilt.
- Im nächsten Arbeitsgang wird an das freie Ende des Mantels 5 des Rohlinges 3 ein radial nach außen abstehender Ringflansch 11 angeformt. Gleichzeitig werden die Materialpartien 8 entfernt, wodurch die Segmente 7 im Bereich des Mantels voneinander getrennt werden. Mittels eines Werkzeuges in Form einer zylindrischen Buchse wird, an der äußeren Stirnfläche des Planteiles 4 beginnend, eine Materialschicht, deren Dicke gleich der Dicke der Materialpartien 8 oder nur unwesentlich größer ist, in axialer Richtung gegen das freie Ende des Mantels 5 hin verdrängt, wo in einem den Rohling 3 aufnehmenden Werkzeug ein dem zu bildenden Ringflansch 11 entsprechender Ringraum vorhanden ist, in den hinein das verdrängte Material fließt. Die radiale Dicke der Materialpartien 8 ist deshalb so gewählt, daß das Volumen der verdrängten Materialschicht zur Bildung des Ringflansches 11 ausreicht.
- Anschließend kann der Ringflansch 11, falls erforderlich, kalibriert werden. Diese Kalibrierung kann mittels derselben Presse erfolgen, mit der das Fließpressen der Ronde 1 und das Bilden des Ringflansches 11 sowie das Segmentieren des Mantels 5 durchgeführt wird.
- In einem weiteren Arbeitsgang, der mittels einer Presse durchgeführt werden kann, deren Preßkraft wesentlich kleiner ist als diejenige, die beim Fließpressen benutzt wird, werden nun die aus dem Ringflansch 11 zu bildenden, mittig bezüglich der Segmente 7 angeordneten Anschlußelemente freigestanzt. Bei diesem Stanzvorgang werden außerdem an der Innenseite des Mantels 5 von der Flanschseite her äußere Verankerungselemente 13 abgespalten. Ferner werden die inneren Verankerungselemente 10 zur Verbesserung ihrer Verankerungswirkung radial nach außen gebogen. In dem folgenden Verfahrensschritt wird der Rohling unter Freilassung einer zentralen Nabenbohrung 14 mit Preßstoff 15 gefüllt. Die Form, die dabei den Rohling 3 aufnimmt, ist mit Rippen versehen, die geringfügig von außen her in die Nuten 6 eindringen und diese dicht verschließen. Der hierfür erforderliche Anpreßdruck der Flanken der Rippen an die Flanken der Nuten 6 läßt sich dank der keilartigen Verjüngung der Nuten 6 gegen den Planteil 4 hin problemlos erreichen. Die Eindringtiefe der Rippen ist in Fig. 12 dargestellt. Nach dem Aushärten des Preßstoffes 15 wird zum Schluß der Planteil 4 durch längs der Rillen 9 verlaufende, von der Bürstenlauffläche 4′ her eindringende Schnitte segmentiert. Die durch diese Schnitte gebildeten Schlitze, die, wie Fig. 10 zeigt, auch noch etwas in den Preßstoff 15 eindringen, sind mit 16 bezeichnet. Außerdem werden noch die Anschlußelemente 12 zur Bürstenlauffläche 4′ hin abgebogen. Sofern erforderlich, wird ferner die Nabenbohrung 14 ausgedreht und der Anguß des vom Preßstoff 15 gebildeten Nabenkörpers durch Senken entfernt. Schließlich kann natürlich, falls erforderlich, die Bürstenlauffläche 4′ überdreht werden.
Claims (8)
- Verfahren zur Herstellung eines Preßstoff-Plankommutators mit Anschlußelementen an den freien Enden der in einer Zylinderfläche liegenden Teile der Segmente, bei dema) aus einem plattenförmigen Material durch Umformung ein topfförmiger Rohling (3) mit einem äußeren Ringflansch (11) und mit einer der Zahl der Segmente (7) entsprechenden Anzahl von axial verlaufenden, radial nach innen offenen sowie gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Nuten (6) im zylindrischen Teil des Rohling (3) gebildet wird,b) der Innenraum des Rohlings (3) unter Freilassung einer zentralen Bohrung mit Preßstoff gefüllt wird,c) der Ringflansch (11) bis auf die für die Anschlußelemente benötigten Teile entfernt wird undd) der Rohling (3) durch Einarbeiten von radial verlaufenden Schlitzen in den Planteil und Entfernen des die Nuten (6) radial nach außen verschließenden Materials in die Segmente (7) geteilt wird,dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des zylindrischen Mantels (5) des Rohlinges (3) eine Schicht mit einer Dicke, welche mindestens der radialen Dicke der die Nuten (6) radial nach außen verschließenden Materialpartien (8) entspricht, von der der späteren Bürstenlauffläche (4′) entsprechenden Außenseite des Planteiles (4) aus gegen das freie Ende des Mantels (5) hin unter Bildung des Ringflansches (11) und Öffnung der Nuten (6) verdrängt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (3) durch Fließpressen hergestellt wird und daß bei dieser Umformung der Planteil (4) auf seiner Innenseite mit radialen Rillen (9) versehen wird, die auf die Nuten (6) ausgerichtet sind und in diese übergehen.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der durch das Fließpressen bewirkten Umformung in der das zentrale Loch (2) berandenden Ringzone ein Kranz von inneren Verankerungselementen (10) gebildet wird, die in axialer Richtung von der Innenseite des Planteiles (4) abstehen und durch die in den Planteil (4) eingeformten Rillen (9) voneinander getrennt sind.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Nuten (6) und vorzugsweise auch den Rillen (9) eine sich vom Planteil (4) gegen den freien Rand des Mantels (5) hin keilförmig erweiternde Form gegeben wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial eine Ronde (1) verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ronde (1) aus einer von einem Stangenmaterial abgeschnittenen Scheibe gebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Verankerungselemente (10) radial nach außen gebogen und bei diesem Verfahrensschritt von der Innenseite des Mantels (5) äußere Verankerungselemente (13) abgespalten werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gießform, in die der Rohling (3) für das Füllen mit Preßstoff (15) eingebracht wird, mittels Dichtungsrippen, welche in die Nuten (6) eingreifen und an deren Flanken dicht anliegen, der Austritt von Preßstoff (15) aus den Nuten (6) verhindert wird.
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