WO2009124534A2 - Verfahren zur herstellung eines innen- und aussenverzahnten topfförmigen blechteils und eine vorrichtung hierzu - Google Patents

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    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • B21H7/187—Rolling helical or rectilinear grooves

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an internally and externally toothed cup-shaped sheet-metal part with teeth extending parallel to the central axis of the pot, in particular a clutch disc carrier, and a device for this purpose.
  • cup-shaped sheet metal parts such as cup-shaped clutch disc carriers or similar workpieces with a cylindrical basic structure
  • high accuracy and precision are expected with their production. In particular, it depends on an accuracy of the concentricity while maintaining the cylindrical basic structure.
  • a suitably trained rolling tool can form a cup-shaped sheet metal part (blank) in a working stroke in a finished profiled profiled profiled inside and outside.
  • a rolling process on the sheet metal part proceeds with each press stroke, wherein a corrugated trained roll profile set einwalzt the desired outer profile in the lateral surface of the sheet metal part.
  • the profile roller set is positioned in the lower tool of the device around the circumference of the sheet metal part to be produced.
  • the sheet metal part is fastened by means of a receiving mandrel in the upper tool. If the upper tool is actuated via the plunger of the press, the cup-shaped sheet metal part is pressed between the roller set.
  • the profile rollers of the device itself in this case have a relatively small diameter, wherein the axle bolts are relieved in the direction of support ring side in each case by two support rollers during the rolling process.
  • the support rollers are formed one above the other in the vertical center plane of the relevant profile roller, but inclined at an acute angle to the horizontal, in order to derive the resulting rolling forces in the support ring.
  • profile rollers are individually radially to the sheet metal part or its mandrel presettable, this being done on the respective receiving body by means of wedge pieces between support roller pair and the outer support ring.
  • Both the profile rollers and their respective two support rollers are arranged in a single correspondingly massive receiving body, so that a relatively secure transfer of forces during the rolling process of longitudinal grooves in the cylindrical workpiece can be carried up to the reinforcing ring.
  • the lower tool can be built up in rotationally symmetrical fashion, the individual profile rollers producing the profile of the sheet metal part being distributed regularly and at a uniform angle to one another along the circumference of the sheet metal part.
  • the individual grooves produced by the respective profile rollers are virtually identical to one another. In particular, a paragraph-free contour is achieved.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and an apparatus in which the profile rollers, the concentricity, the dimensional accuracy and the upper Control surface of the cup-shaped sheet metal part with inside and outside tooth-like profiled wall, ensure a targeted variable position in the course of the procedure.
  • This object is achieved on the one hand by a method for producing an internally and externally toothed cup-shaped sheet metal part with parallel to the pot central axis teeth, in particular a clutch disc carrier, wherein a non-toothed cup-shaped sheet metal part pushed onto a formed with one of the internal teeth of the sheet metal part corresponding external toothing receiving arbor and then the outer profile is rolled onto the pot-shaped sheet-metal part by the cup-shaped sheet metal part together with the mandrel by a parallel to the central axis on the sheet metal part under the exertion of a radial pressure rolling profile roller set is pressed, whereby the material is pressed into the tooth grooves of the receiving mandrel, and wherein in the region of the open end of the pot-shaped sheet-metal part to be shaped a displacement of each profile roller of the profile roller set to the mandrel takes place and thereby at the open end of the sheet metal part itself adjusts the desired profile of the resulting internal and external toothed area by a pressure relief and
  • the object is further achieved by a device for producing an internally and externally toothed cup-shaped sheet metal part with parallel to the pot central axis teeth, in particular a clutch disc carrier, wherein the device is a tool part with a circumferentially arranged profile roller set, the profile rollers concentric with the sheet metal part profile roller axes transverse to the workpiece axis , and further comprising a further tool part with a receiving mandrel with a tooth-like profiled outer contour for the sheet metal part, wherein the tool part with the profile roller set and the mandrel of the other tool part coaxially movable to each other, and wherein each profile roller floating in a split bearing shell in a substantially rectangular formed profile roll holder is arranged.
  • the invention is based on the idea of the downward stroke of a Um- molding press for a Rollumformvorgang to use within a tool in which depending on the component contour a multi-dimensional roles along a rotational outer contour is possible. Due to the rollers which are movable during the stroke, dimensional deviations can be corrected and further production grinding can be saved for the target tolerance achievement on the sheet metal part in the device production. This is especially true for high components, for example, have to receive a high-speed-resistant form as Getriebewerk GmbHen as sheet metal parts with low component height. Due to the anisotropic properties of the sheet material, a critical ratio of component height to sheet thickness may result in an unwanted open dimensional tolerance, ie, not homogenous workpiece diameter (tulip shape).
  • the method according to the invention is based on the principle that an untoothed pot-shaped sheet metal part is pushed onto a receiving mandrel formed with one of the internal teeth of the sheet metal part and then the outer profile is rolled onto the pot-shaped sheet metal part by the cup-shaped sheet metal part together with the receiving mandrel is pressed by a parallel to the central axis on the sheet metal part by exerting a radial pressure rolling roll profile set, whereby the material is pressed into the tooth grooves of the receiving mandrel.
  • the above-described method is perfected such that in the region of the open end of the pot-shaped sheet-metal part to be shaped a displacement of each roll of the profile roller set to the mandrel takes place and thus at the open end of the sheet metal part of the resulting internal and external toothed area by a pressure relief and removal of the toothed sheet metal part sets the desired profile.
  • the device for carrying out the method according to the invention is designed such that a tool part comprises a circumferentially arranged profile roller set, the profile rollers have concentric with the sheet metal part profile roller axes transverse to the workpiece axis, further a tool part has a receiving mandrel with tooth-like profiled outer contour for the sheet metal part and the tool part with the Profile roller set and the mandrel of the other tool part are coaxially movable to each other.
  • This basic embodiment of the device is configured according to the invention in that each profile roller is arranged to float in a divided bearing shell in a substantially rectangular profiled roller holder.
  • a common wedge-shaped guide part can be provided between the profile roller holders and each profile roller holder can be designed to be radially adjustable in the direction of the sheet metal part to be formed by means of a wedge element.
  • a control of the wedge elements to the radial Ver auskelt in the direction of the sheet metal part to be formed can also be provided hublagenab- dependent by means of servo-electric drives.
  • the radial adjustability can also be provided in a freely programmable servo-hydraulic hublage-dependent manner.
  • lubricant for the respective adjusting mechanism can be introduced by means of pressure lubrication via a lubricant line.
  • the device according to the invention is designed so that each profile roller is designed to be movable in the direction of the sheet metal part to be formed is.
  • the profile rollers are formed in the radial direction to be formed sheet metal part during the St Veryelab networking hubes movable and displaceable by means of ejector or cushion / pulling device of the press to / with stroke end in the starting position.
  • each profile roller holder is integrally formed.
  • a plurality of devices according to the invention can be arranged one above the other.
  • Figure 1 is a schematic representation of a press with a device for
  • Figure 2 left side from top to bottom isometric views of the cup-shaped unprocessed sheet metal part to the toothed finished part and right side from top to bottom the respective matching sectional and profile representations,
  • FIG. 3 shows a detail of an isometric partial view of a tool part for producing internally and externally toothed cup-shaped sheet metal parts without cover plate and receiving mandrel or ejector device, with profile roller holder, profile roller, split bearing bush, guide wedges, retaining ring and wedge elements with adjusting elements for Radialwegver too during the molding process,
  • Figure 4 is a schematic plan view in central section on the
  • FIG. 3 shows a sectional view AA according to FIG. 4 through an entire roller plane with a cup-shaped sheet-metal part in the initial position
  • FIG. 6 shows a sectional illustration according to FIG. 5 at the beginning of the toothing deformation
  • FIG. 7 shows a further sectional illustration according to FIG. 6 during the toothing deformation on the pot-shaped sheet-metal part, wherein a radial displacement of the profile roller holder in the direction of tooth formation can be seen and
  • Figure 8 shows a section according to FIGS. 5 to 7 through the roller plane to the end of the tooth formation of the cup-shaped sheet metal part, wherein the radial displacement of the profile roll holder is completed and with ejection of the finished toothed sheet metal part from the device, the target profile of the toothing sets.
  • FIG. 1 shows a press 10, which can be used for producing an internally and externally toothed sheet metal workpiece or sheet metal part 12.1 to 12.6 according to FIG. 2.
  • This press 10 has a plunger 14 and a stationary table 16 (press drive or tie rods are not described in detail). Between the plunger 14 and the table 16, a device is arranged, which carries a tool part 18 with a partially visible receiving mandrel 20 for the sheet metal part to be toothed 12.1 to 12.6 (not visible in Fig. 1), further a tool part 22, which has a circumferentially arranged profile roller set 24 (also not visible in FIG. 1).
  • the press 10 delivers in principle with each stroke when equipped with an output part 12.1 / 12.2 a finished part 12.5 / 12.6.
  • FIG. 3 shows a detail of an isometric partial view of the device, namely a portion of a tool part 22 with profile roller set 24 with removed cover plate 26.
  • base plate 44 On the base plate 44 are crown-shaped profile roller holder 38 with the frontally positioned profile rollers 28 floating arranged in each case bushings 32. A corresponding pressure lubrication for this arrangement of the profile rollers 28 is shown in Figs. 5 to 8.
  • Between the profile roller holders 38 are each fixed guide wedges 40. All profile roller holder 38 are mounted individually movably on the base plate 44 in guide grooves 36 for the purpose of radial guidance.
  • Fig. 4 is a schematic plan view in central section on the tool part 22 shown in FIG. 3.
  • This figure is intended to supplement in principle the tool part 22 already described in more detail in FIG. 3 in order to provide the relatively simple tool structure of the arrangement and design of profile roller holders 38 with profiled rollers 28 in the bearing bushes 32, the guide wedges 40 fixedly arranged between the profiled roller holders 38 and behind Profilrollenhaltem 38 respectively provided wedge elements 30, which are supported on the retaining ring 42 to disassemble.
  • the pot-shaped tool part 12.1 to 12.4 to be formed takes on the left side in Fig. 4, the central center position, when this Fig. 4 complements completed as a figure, is recognized.
  • the profile roll set 24, already designated in FIG. 3, is arranged around the sheet metal part 12. 1 to 12. 4 to be formed, the individual profile roll holders 38, in the manner of FIG. Guide grooves 36 each guided, allow about the wedge elements 30 with their vertical adjustment by adjusting 34, a controlled displacement in the radial direction during the rolling / rolling process.
  • FIGS. 5 to 8 show a method sequence for producing an internally and externally toothed cup-shaped sheet-metal part with teeth running parallel to the center plane of the cup, the control of the wedge elements 30 being shown only in principle via the adjusting elements 34.
  • the initial position of the roll- ⁇ / alzvorganges is shown in Fig. 5.
  • the tool part 18 with the receiving mandrel 20 for the pot-shaped sheet metal part 12.1 / 12.2 is attached to the plunger of the press 14 (FIG. Accordingly, the tool part 22 is anchored to the profile roller set 24, consisting of profile roller holders 38 with profile rollers 28 in bearing bushes 32 including wedge elements 30 in the retaining ring 42 between the cover plate 26 and the base plate 44 on the press table 16.
  • Fig. 6 the beginning of the rolling / rolling deformation of the outer region of the cup-shaped unprocessed sheet metal part 12.1 / 12.2 is shown.
  • the required negative design of the workpiece receiving mandrel 20 is shown in an illustrative manner.
  • Fig. 8 The end of the rolling / rolling deformation of the toothing of the cup-shaped sheet metal part 12.3 / 12.4 or 12.5 / 12.6 finally illustrates Fig. 8.
  • Fig. 8 as previously mentioned in Figs. 5, 6 and 7, the radial displacement the profile roll holder 38 is completed with the corresponding shaping profile rollers 28 to the mandrel 20 with the interposition of the sheet metal part to be deformed. It only requires a return of the tool part 18 with mandrel 20 with the assistance of the counter / ejector 50 to deploy the finished toothed sheet metal part 12.3 / 12.4 or 12.5 / 12.6 from the area of the overall device, ultimately the desired due to the successful pressure relief Set dimension of the toothing of the final molded sheet metal part sets.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, insbesondere eines Kupplungslamellenträgers, und eine Vorrichtung hierzu. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem die Profilrollen (28), die den Rundlauf, die Maßhaltigkeit und die Oberfläche des topfförmigen Blechteils (12.1; 12.2) mit innen und außen zahnartig profilierter Wandung steuern, eine gezielt veränderbare Position im Zuge des Verfahrensablaufes gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der genannten Gattung gelöst, wobei ein unverzahntes topfförmiges Blechteil (12.1; 12.2) auf einen mit einer der zu erzeugenden Innenverzahnung des Blechteils entsprechenden Außenverzahnung ausgebildeten Aufnahmedorn (20) geschoben und sodann das Außenprofil auf das topfförmige Blechteil aufgewalzt wird, indem das topfförmige Blechteil zusammen mit dem Aufnahmedorn durch eine parallel zur Mittelachse auf dem Blechteil unter Ausübung eines radialen Druckes abrollenden Profilrollensatz gepresst wird, wodurch der Werkstoff in die Zahnnuten des Aufnahmedorns eingedrückt wird, und wobei im Bereich des offenen Endes des zu formenden topfförmigen Blechteils eine Wegverschiebung von jeder Profilrolle (28) des Profilrollensatzes zum Aufnahmedorn (20) hin erfolgt und hierdurch am offenen Ende des Blechteils sich das Sollprofil des entstehenden innen- und außenverzahnten Bereiches durch eine Druckentlastung und Entnahme des derart verzahnten Blechteils einstellt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils und eine Vorrichtung hierzu
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, insbesondere eines Kupplungslamellenträgers, und eine Vorrichtung hierzu.
Bei der Fertigung von innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteilen, beispielsweise topfförmigen Kupplungslamellenträgern oder ähnlichen Werkstücken mit einer zylindrischen Grundstruktur, werden mit deren Herstellung hohe Genauigkeiten und Präzision erwartet. Insbesondere kommt es auf eine Genauigkeit des Rundlaufes bei Einhaltung der zylindrischen Grundstruktur an.
Es handelt sich demnach um hochwertige topfförmige innen und außen zahnartig hergestellte Blechteile, die zum großen Teil in hoher Stückzahl, auch für Automatikgetriebe, benötigt werden. Daher sind neben qualitativen Merkmalen auch niedrige Kosten bei deren Herstellung wichtige Gesichtspunkte bei der Konzipierung einer Herstellungseinrichtung für derartige Blechteile.
Aus der DE 20 17 709 A ist ein derartiges Verfahren zum Einrollen von Längsnuten in zylindrische Werkstücke bekannt, welches eine Wandprofilierung des Blechteils in einem Arbeitsgang mittels einer Presse zulässt.
Ein entsprechend ausgebildetes Rollwerkzeug kann ein topfförmiges Blechteil (Rohteil) in einem Arbeitshub in ein innen und außen zahnartig profiliertes Fertigprofil ausformen. Dabei läuft bei jedem Pressenhub ein Walzenvorgang am Blechteil ab, wobei ein kranzartig ausgebildeter Profilrollensatz das gewünschte Außenprofil in die Mantelfläche des Blechteils einwalzt.
Der Profilrollensatz ist dabei im Unterwerkzeug der Vorrichtung um den Umfang des herzustellenden Blechteils positioniert. Das Blechteil ist mittels eines Aufnahmedornes im Oberwerkzeug befestigt. Wird das Oberwerkzeug über den Stößel der Presse betätigt, so wird das topfförmige Blechteil zwischen dem Rollensatz hindurch gepresst. Die Profilrollen der Vorrichtung selbst besitzen hierbei einen relativ kleinen Durchmesser, wobei deren Achsbolzen in Richtung Stützringseite jeweils von zwei Stützrollen beim Einrollvorgang entlastet sind.
Die Stützrollen sind dabei übereinander in der senkrechten Mittelebene der betreffenden Profilrolle ausgebildet, jedoch unter einem spitzen Winkel zur Waagerechten geneigt, und zwar zwecks Ableitung der entstehenden Einrollkräfte in den Stützring.
Weiterhin sind die Profilrollen einzeln zum Blechteil bzw. dessen Aufnahmedorn hin radial voreinstellbar, wobei dies am betreffenden Aufnahmekörper mittels Keilstücken zwischen Stützrollenpaar und dem äußeren Stützring erfolgt.
Sowohl die Profilrollen als auch deren jeweilige zwei Stützrollen sind in einem einzigen entsprechend massereichen Aufnahmekörper angeordnet, sodass eine relativ sichere Kräfteweiterleitung beim Einrollvorgang von Längsnuten in das zylindrische Werkstück bis in den Armierungsring erfolgen kann.
Die Aufnahmekörper für Profilrollen und Stützrollen bilden beabstandet aneinander gereiht den kranzförmigen Profilrollensatz.
Das Unterwerkzeug lässt sich demnach rotationssymmetrisch aufbauen, wobei die das Profil des Blechteils erzeugenden einzelnen Profilrollen regelmäßig und mit einheitlichem Winkel zueinander entlang des Umfanges des Blechteils verteilt sind. Infolge dessen und infolge der sich ergebenden rotationssymmetrischen Kräfteaufteilung während eines Umformvorganges sind die einzelnen von den jeweiligen Profilrollen hergestellten Nuten untereinander praktisch gleich. Es wird insbesondere eine absatzfreie Kontur erreicht.
Der Nachteil des Verfahrens ist, dass unterschiedliche Blechmaterialien aus unterschiedlichen Materialchargen zu Maßabweichungen im Rundlauf und an der Oberfläche führen können. Weiterhin bedarf die Abstimmung des Werkzeuges bis auf Sollmaß einen erheblichen Arbeitsaufwand und Zeitbedarf bei der Werkzeugherstellung oder der Revision/Instandhaltung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem die Profilrollen, die den Rundlauf, die Maßhaltigkeit und die Ober- fläche des topfförmigen Blechteils mit innen und außen zahnartig profilierter Wandung steuern, eine gezielt veränderbare Position im Zuge des Verfahrensablaufes gewährleisten.
Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, insbesondere eines Kupplungslamellenträgers, gelöst, wobei ein unverzahntes topfförmiges Blechteil auf einen mit einer der zu erzeugenden Innenverzahnung des Blechteils entsprechenden Außenverzahnung ausgebildeten Aufnahmedorn geschoben und sodann das Außenprofil auf das topfförmige Blechteil aufgewalzt wird, indem das topfförmige Blechteil zusammen mit dem Aufnahmedorn durch eine parallel zur Mittelachse auf dem Blechteil unter Ausübung eines radialen Druckes abrollenden Profilrollensatz gepresst wird, wodurch der Werkstoff in die Zahnnuten des Aufnah- medorns eingedrückt wird, und wobei im Bereich des offenen Endes des zu formenden topfförmigen Blechteils eine Wegverschiebung von jeder Profilrolle des Profilrollensatzes zum Aufnahmedorn hin erfolgt und hierdurch am offenen Ende des Blechteils sich das Sollprofil des entstehenden innen- und außenverzahnten Bereiches durch eine Druckentlastung und Entnahme des derart verzahnten Blechteils einstellt.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, insbesondere eines Kupplungslamellenträgers, gelöst, wobei die Vorrichtung ein Werkzeugteil mit einem umlaufend angeordneten Profilrollensatz, dessen Profilrollen konzentrisch zu dem Blechteil Profilrollenachsen quer zur Werkstückachse aufweisen, und ferner ein weiteres Werkzeugteil mit einem Aufnahmedorn mit zahnartig profilierter Außenkontur für das Blechteil aufweist, wobei das Werkzeugteil mit dem Profilrollensatz und der Aufnahmedorn des weiteren Werkzeugteils koaxial zueinander bewegbar ausgebildet sind, und wobei jede Profilrolle schwimmend in einer geteilten Lagerschale in einem im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Profilrollenhalter angeordnet ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den abwärts gerichteten Hub einer Um- formpresse für einen Rollumformvorgang innerhalb eines Werkzeuges zu nutzen, bei dem je nach Bauteilkontur ein mehrdimensionales Rollen entlang einer rotatorischen Außenkontur möglich ist. Durch die während des Hubes beweglichen Rollen können Maßabweichungen korrigiert und weiteres Fertigungsschleifen für die Soll-Toleranzerreichung am Blechteil bei der Vorrichtungsherstellung eingespart werden. Dies gilt im Besonderen bei hohen Bauteilen, die z.B. bei Getriebewerkstücken eine ebenso hoch drehzahlfeste Form erhalten müssen wie Blechteile mit niedriger Bauteilhöhe. Bei einem kritischen Verhältnis von Bauteilhöhe zu Blechdicke kann sich aufgrund anisotroper Eigenschaften des Blechmaterials eine ungewollte geöffnete, d.h. im Werkstückdurchmesser nicht homogene Maßtoleranz ergeben (Tulpenform). Hierzu ist es nötig, die Rollen entsprechend berechneter und eingearbeiteter Konturen während der Umformung nicht stationär zum Umfang des Blechteils, sondern beweglich/verstellbar anzuordnen, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Eine Negativausbildung des Blechteil-Aufnahmedomes ist hierbei zu berücksichtigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht dabei vom Grundsatz her davon aus, dass ein unverzahntes topfförmiges Blechteil auf einen mit einer der zu erzeugenden Innenverzahnung des Blechteils entsprechenden Außenverzahnung ausgebildeten Aufnahmedorn geschoben und sodann das Außenprofil auf das topfförmige Blechteil aufgewalzt wird, indem das topfförmige Blechteil zusammen mit dem Aufnahmedorn durch eine parallel zur Mittelachse auf dem Blechteil unter Ausübung eines radialen Druckes abrollenden Profilrollensatz gepresst wird, wodurch der Werkstoff in die Zahnnuten des Aufnahmedorns eingedrückt wird.
Erfindungsgemäß wird das vorbeschriebene Verfahren derart vervollkommnet, dass im Bereich des offenen Endes des zu formenden topfförmigen Blechteils eine Wegverschiebung von jeder Rolle des Profilrollensatzes zum Aufnahmedorn hin erfolgt und hierdurch am offenen Ende des Blechteils der entstehende innen- und außenverzahnte Bereich sich durch eine Druckentlastung und Entnahme des derart verzahnten Blechteils das Sollprofil einstellt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens wird darin gesehen, dass gegen Ende des Verzahnungswalzvorganges jede Profilrolle des Profilrollensatzes in radialer Richtung während der Zahnformbildung im Bereich 0,01 bis 4 Millimeter entsprechend der Negativausbildung des Domes verschoben wird. Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist derart gestaltet, indem ein Werkzeugteil einen umlaufend angeordneten Profilrollensatz umfasst, dessen Profilrollen konzentrisch zu dem Blechteil Profilrollenachsen quer zur Werkstückachse aufweisen, ferner ein Werkzeugteil einen Aufnahmedorn mit zahnartig profilierter Außenkontur für das Blechteil besitzt und das Werkzeugteil mit dem Profilrollensatz und der Aufnahmedorn des anderen Werkzeugteils koaxial zueinander bewegbar ausgebildet sind. Diese Grundausbildung der Vorrichtung wird erfindungsgemäß ausgestaltet, dass jede Profilrolle schwimmend in einer geteilten Lagerschale in einem im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Profilrollenhalter angeordnet ist.
Dabei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung zwischen den Profilrollenhaltern ein gemeinsames keilförmiges Führungsteil vorgesehen sein und jeder Profilrollenhalter zum Haltering hin mittels eines Keilelementes radial verstellbar in Richtung des auszubildenden Blechteils ausgebildet sein.
Weiterbildungen der Vorrichtung werden darin gesehen, dass eine Ansteuerung der Keilelemente zur radialen Verstellbarkeit in Richtung des auszubildenden Blechteils sowie deren Rücknahme durch Stößelelemente am Oberwerkzeug vorgesehen ist.
Eine Ansteuerung der Keilelemente zur radialen Verstellbarkelt in Richtung des auszubildenden Blechteils kann auch mittels servo-elektrischen Antrieben hublagenab- hängig vorgesehen sein.
Andererseits kann die radiale Verstellbarkeit auch servo-hydraulisch hublagenabhän- gig frei programmierbar vorgesehen sein.
Es ist bei den oben ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders günstig, wenn mittels einer Druckschmierung über eine Schmiermittelleitung Schmiermittel an die Profilrollen einbringbar ist.
Darüber hinaus ist es bei diesen Varianten von Vorteil, wenn mittels einer Druckschmierung über eine Schmiermittelleitung Schmiermittel für den jeweiligen Verstellmechanismus einbringbar ist.
Gemäß einer weiteren Variante ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so gestaltet, dass jede Profilrolle in Richtung zum auszubildenden Blechteil bewegbar ausgebildet ist.
In einer weiteren günstigen Weiterbildung der Erfindung sind die Profilrollen in radialer Richtung zum zu bildenden Blechteil während des Stößelabwärtshubes beweglich ausgebildet und mittels Auswerfer oder Kissen/Zieheinrichtung der Presse nach/mit Hubende in die Ausgangslage zurück versetzbar.
Entsprechend eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Profilrollenhalter einteilig ausgebildet.
Nach einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen übereinander angeordnet sein.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines schematischen Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Presse mit einer Vorrichtung zur
Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils in Vorderansicht,
Figur 2 linksseitig von oben nach unten isometrische Ansichten vom topfförmigen unbearbeiteten Blechteil bis zum verzahnten Fertigteil und rechtsseitig von oben nach unten die jeweiligen dazugehörenden Schnitt- sowie Profil-Darstellungen,
Figur 3 einen Ausschnitt einer isometrischen Teilansicht eines Werkzeugteiles zum Herstellen von innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteilen ohne Deckplatte und Aufnahmedorn bzw. Auswerfereinrichtung, mit Profilrollenhalter, Profilrolle, geteilter Lagerbuchse, Führungskeile, Haltering sowie Keilelemente mit Verstellelementen zwecks Radialwegverstellung während des Formprozesses,
Figur 4 eine schematische Draufsicht in Mittel-Schnittdarstellung auf das
Werkzeug gemäß Fig. 3, Figur 5 eine Schnittdarstellung A-A nach Fig. 4 durch eine gesamte Rollenebene mit einem topfförmigen Blechteil in Ausgangsstellung,
Figur 6 eine Schnittdarstellung nach Fig. 5 zu Beginn der Verzahnungs-Umformung,
Figur 7 eine weitere Schnittdarstellung nach Fig. 6 während der Verzahnungsumformung am topfförmigen Blechteil, wobei eine radiale Wegverschiebung der Profilrollenhalter in Richtung Verzahnungsausbildung ersichtlich ist und
Figur 8 einen Schnitt gemäß den Fig. 5 bis 7 durch die Rollenebene zum Ende der Verzahnungsausbildung des topfförmigen Blechteils, wobei die radiale Wegverschiebung der Profilrollenhalter beendet ist und mit Auswurf des fertigen verzahnten Blechteils aus der Vorrichtung sich das Sollprofil der Verzahnung insgesamt einstellt.
Die Fig. 1 zeigt eine Presse 10, welche zur Herstellung eines innen und außen verzahnten Blechwerkstückes oder Blechteils 12.1 bis 12.6 gemäß Fig. 2 einsetzbar ist. Diese Presse 10 besitzt einen Stößel 14 und einen ortsfesten Tisch 16 (Pressenantrieb bzw. Zuganker sind nicht näher beschrieben). Zwischen dem Stößel 14 und dem Tisch 16 ist eine Vorrichtung angeordnet, die ein Werkzeugteil 18 mit einem teilsichtbaren Aufnahmedorn 20 für das zu verzahnende Blechteil 12.1 bis 12.6 trägt (in Fig. 1 nicht sichtbar), desweiteren ein Werkzeugteil 22, welches einen umlaufend angeordneten Profilrollensatz 24 (in Fig. 1 ebenfalls nicht sichtbar) beinhaltet. Die Presse 10 liefert prinzipiell mit jedem Arbeitshub bei Bestückung mit einem Ausgangsteil 12.1/12.2 ein Fertigteil 12.5/12.6.
In Fig. 2 sind zwecks Übersichtlichkeit jeweils Arbeitsfolgen vom unbearbeiteten Blechteil 12.1/12.2 zum verzahnten Blechteil 12.5/12.6 verfahrensseitig dargestellt. Das unbearbeitete topfförmige Blechteil 12.1 ist in isometrischer Ansicht sowie in Schnitt- und Profil-Darstellungen 12.2 gezeigt. Das Ende der Walz-/Rollumformung zeigt die isometrische innen und außen verzahnte Ansicht des Blechteils 12.3, wobei entsprechende Schnitt- und Profil-Darstellungen 12.4 beinhalten. Hier soll aufgezeigt werden, wie verfahrensseitig durch eine gesteuerte Walz-/Rollumformung des zu erzeugenden zahnartigen Profils radial zum entstehenden Profil hin vorgegangen wird, um beispielsweise einer sogenannten Tulpenform nach außen durch eine wie aufgezeigte Verformung der Walz-/Rollumformung zu begegnen. Die isometrische Ansicht des fertigen verzahnten Blechteils 12.5 stellt sich nach Druckentlastung mit dem Ausbringen des fertigen Teiles ein. Damit ist das geforderte Sollprofil des verzahnten Blechteils erreicht. Entsprechende Schnitt- und Profil-Darstellungen sind am ausgeworfenen fertigen verzahnten Blechteil 12.6 sichtbar.
Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer isometrischen Teilansicht der Vorrichtung, und zwar ein Teilstück eines Werkzeugteils 22 mit Profilrollensatz 24 bei abgenommener Deckplatte 26. Auf der Grundplatte 44 sind kranzartig Profilrollenhalter 38 mit den stirnseitig positionierten Profilrollen 28 schwimmend in jeweils geteilten Lagerbuchsen 32 angeordnet. Eine entsprechende Druckschmierung für diese Anordnung der Profilrollen 28 ist in den Fig. 5 bis 8 aufgezeigt. Zwischen den Profilrollenhaltern 38 befinden sich jeweils feststehende Führungskeile 40. Sämtliche Profilrollenhalter 38 sind auf der Grundplatte 44 in Führungsnuten 36 zwecks radialer Führung einzeln beweglich gelagert. Hinter jedem Profilrollenhalter 38 zum Haltering 42 hin sind die vertikal bewegbaren Keilelemente 30 platziert, welche über Verstellelemente 34 während des Roll-Λ/Valzvorganges zwecks Sollverzahnungsausbildung des topfförmigen Blechteils 12.1 bis 12.6 ihre radiale Wegeverschiebung erhalten.
In Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht in Mittel-Schnittdarstellung auf das Werkzeugteil 22 gemäß Fig. 3 ausgewiesen. Diese Abbildung soll das in Fig. 3 schon näher beschriebene Werkzeugteil 22 im Prinzip ergänzen, um den relativ einfachen Werkzeugaufbau der Anordnung und Ausbildung von Profilrollenhaltern 38 mit Profilrollen 28 in den Lagerbuchsen 32, den zwischen den Profilrollenhaltern 38 fest angeordneten Führungskeilen 40 und den hinter den Profilrollenhaltem 38 jeweils vorgesehenen Keilelementen 30, die sich am Haltering 42 abstützen, zu demontieren. Das zu formende topfförmige Werkzeugteil 12.1 bis 12.4 nimmt dabei linksseitig in der Fig. 4 die zentrale Mittelstellung ein, wenn diese Fig. 4 als vollständig ausgeführte Figur ergänzt, erkannt ist. Rings um das zu formende Blechteil 12.1 bis 12.4 ist der in Fig. 3 schon bezeichnete Profilrollensatz 24 angeordnet, wobei die einzelnen Profilrollenhalter 38, in Füh- rungsnuten 36 jeweils geführt, über die Keilelemente 30 mit deren vertikalen Verstellmöglichkeiten durch Verstellelemente 34, eine gesteuerte Wegverschiebung in radialer Richtung während des Roll-/Walzvorganges ermöglichen.
Damit ist ein bisher im Stand der Technik auftretender Nachteil, nämlich die Ausbildung einer sogenannten Tulpigkeit, von innen und außen verzahnten topfförmigen Blechwerkstücken, gezielt ausschaltbar. Weiterhin lassen sich Rundlauf und Oberflächenqualität durch gezielte Steuerung der radialen Wegeverschiebung positiv beeinflussen.
In Fig. 5 bis Fig. 8 ist ein Verfahrensablauf zur Herstellung eines innen und außen verzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelebene verlaufenden Zähnen angegeben, wobei die Steuerung der Keilelemente 30 über die Verstellelemente 34 nur im Prinzip aufgezeigt ist. Die Ausgangsstellung des Roll-ΛΛ/alzvorganges ist in Fig. 5 abgebildet.
Der Werkzeugteil 18 mit Aufnahmedorn 20 für das topfförmige Blechteil 12.1/12.2 ist dabei am Stößel der Presse 14 (Fig. 1) befestigt. Dementsprechend ist der Werkzeugteil 22 mit dem Profilrollensatz 24, bestehend aus Profilrollenhaltern 38 mit Profilrollen 28 in Lagerbuchsen 32 einschließlich angeordneten Keilelementen 30 im Haltering 42 zwischen der Deckplatte 26 und der Grundplatte 44 auf dem Pressentisch 16 verankert.
In Fig. 6 ist der Beginn der Roll-/Walzumformung des Außenbereiches des topfförmigen unbearbeiteten Blechteils 12.1/12.2 gezeigt. Die erforderliche Negativausbildung des Werkstück-Aufnahmedornes 20 ist in anschaulicher Weise dargestellt.
Mit Fig. 7 ist die Formbildung des innen und außen verzahnten topfförmigen Blechteils 12.3/12.4 in etwa zur Hälfte schon durch die Roll-Λ/Valzumformung erfolgt, indem das Werkzeugteil 18 mit Aufnahmedorn 20 in der gezeigten Pfeilrichtung durch den Stößelabwärtshub verschoben wurde. Die im Profilrollenhalter 38 schwimmend gelagerten Profilrollen 28 vollziehen die gewünschte Zahnformbildung entsprechend der gesteuerten vertikalen Bewegungen der Keilelemente 30 mit radialen entstehenden Wegkomponenten der Profilrollenhalter 38 jeweils zum zu bildenden Blechformteil 12.1/12.2 bzw. 12.3/12.4 hin. Die gesteuerten Bewegungen der kranzartig angeordneten Keilelemente 30 sind durch Pfeildarstellungen in Nähe der Verstellelemente 34 gegeben.
Das Ende der Roll-/Walzumformung der Verzahnung des topfförmigen Blechteils 12.3/12.4 bzw. 12.5/12.6 veranschaulicht schließlich die Fig. 8. In dieser Fig. 8 sind, wie schon vorbenannt in den Fig. 5, 6 und 7, die radialen Wegverschiebungen der Profilrollenhalter 38 mit den entsprechenden formgebenden Profilrollen 28 zum Aufnahmedorn 20 unter Zwischenschaltung des zu verformenden Blechteils vollzogen. Es bedarf hier lediglich noch einer Rückführung des Werkzeugteiles 18 mit Aufnahmedorn 20 unter Mitwirkung des Gegenhalters/Auswerfer 50, um das fertige verzahnte Blechteil 12.3/12.4 bzw. 12.5/12.6 aus dem Bereich der Gesamtvorrichtung auszubringen, wobei letztlich infolge der erfolgenden Druckentlastung sich das gewünschte Sollmaß der Verzahnung des endgeformten Blechteils einstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, wobei ein unverzahntes topfförmiges Blechteil auf einen mit einer der zu erzeugenden Innenverzahnung des Blechteils entsprechenden Außenverzahnung ausgebildeten Aufnahmedorn geschoben und sodann das Außenprofil auf das topfförmige Blechteil aufgewalzt wird, indem das topfförmige Blechteil zusammen mit dem Aufnahmedorn durch eine parallel zur Mittelachse auf dem Blechteil unter Ausübung eines radialen Druckes abrollenden Profilrollensatz gepresst wird, wodurch der Werkstoff in die Zahnnuten des Aufnahmedorns eingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des offenen Endes des zu formenden topfförmigen Blechteils (12.1 bis 12.6) eine Wegverschiebung von jeder Profilrolle (28) des Profilrollensatzes zum Aufnahmedorn hin erfolgt und hierdurch am offenen Ende des Blechteils sich das Sollprofil des entstehenden innen- und außenverzahnten Bereiches durch eine Druckentlastung und Entnahme des derart verzahnten Blechteils einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende des Verzahnungswalzvorganges jede Profilrolle (28) des Profilrollensatzes in radialer Richtung während der Zahnformbildung im Bereich 0,01 bis 4 Millimeter entsprechend der Negativausbildung des Aufnahmedomes verschoben wird.
3. Vorrichtung zur Herstellung eines innen- und außenverzahnten topfförmigen Blechteils mit parallel zur Topfmittelachse verlaufenden Zähnen, welche ein Werkzeugteil (22) mit einem umlaufend angeordneten Profilrollensatz (24), dessen Profilrollen (28) konzentrisch zu dem Blechteil Profilrollenachsen quer zur Werkstückachse aufweisen, und welche ferner ein weiteres Werkzeugteil (18) mit einem Aufnahmedorn (20) mit zahnartig profilierter Außenkontur für das Blechteil aufweist, wobei das Werkzeugteil (22) mit dem Profilrollensatz (24) und der Aufnahmedorn (20) des weiteren Werkzeugteils (18) koaxial zueinander bewegbar ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Profilrolle (28) schwimmend in einer geteilten Lagerschale (32) in einem im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Profilrollenhalter (38) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Profilrollenhaltern (38) ein gemeinsames keilförmiges Führungsteil (40) vorgesehen ist und jeder Profilrollenhalter (38) zum Haltering (42) hin mittels eines Keilelementes (30) radial verstellbar in Richtung des auszubildenden Blechteils (12.1 bis 12.6) ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung der Keilelemente (30) zur radialen Verstellbarkeit in Richtung des auszubildenden Blechteils (12.1 bis 12.6) sowie deren Rücknahme durch Stößelelemente (34) am Oberwerkzeug (18) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung der Keilelemente (30) zur radialen Verstellbarkeit in Richtung des auszubildenden Blechteils (12.1 bis 12.6) durch servo-elektrische Antriebe hublageabhängig vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung der Keilelemente (30) zur radialen Verstellbarkeit in Richtung des auszubildenden Blechteils (12.1 bis 12.6) durch servo-hydraulische Antriebe hublageabhängig frei programmierbar vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Profilrolle (28) in Richtung zum Blechteil (12.1 bis 12.6) bewegbar ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Profilrolle in radialer Richtung zum zu bildenden Blechteil (12.1 bis 12.6) während eines Stößelabwärtshubes beweglich ausgebildet ist und mittels Auswerfer oder Kissen/Zieheinrichtung nach oder mit Hubende in eine Ausgangslage zurück versetzbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Profilrollenhalter (38) einteilig ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckschmierung über eine Schmiermittelleitung (48) Schmiermittel an die Profilrollen (28) einbringbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckschmierung über eine Schmiermittelleitung (48) Schmiermittel für den Verstellmechanismus einbringbar ist.
13. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorrichtungsanordnungen übereinander angeordnet vorgesehen sind.
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