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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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In der
EP 1 214 536 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers beschrieben, bei dem zwei im Abstand auf einer Stegwelle angeordnete Führungsscheiben mit Nietbolzen in einer Presse in einem Arbeitsgang dadurch miteinander verbunden werden, dass in die Schultern der mit Zapfen versehenen Nietbolzen die Längsachse der Nietbolzen konzentrisch umgebende Ringzacken eingearbeitet werden und dass das die Führungsscheiben in Richtung Schulter beaufschlagende Werkzeug der Presse mit einer Ringzacke versehen ist, die die gleiche Geometrie aufweist wie die Ringzacke der Schulter und die der Ringzacke der Schulter genau gegenüberliegend angeordnet ist, so dass während eines Stauchnietschrittes keine unzulässige Verformung der Führungsscheibe außerhalb der Ringzacken auftritt. Die Verbindungselemente sind als relativ kostenaufwendige Nietbolzen ausgebildet.
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Es handelt sich also um einen Stauch-Niet-Verfahren, das jedoch mit dem Nachteil behaftet ist, dass mehrere Bauteile notwendig sind, wobei die hier verwendeten Teile sehr kostenaufwändig sind.
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Wegen der Verwendung von drei unterschiedlichen Teilen, die in der Werkzeugform zusammengeführt werden müssen, ist die Genauigkeit des Stauch-Niet-Vorganges beeinträchtigt.
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Dem gemäß zeigt diese Druckschrift, dass die zwei Teile (Stegblech und Stegstern) mit Hilfe eines dritten Teiles (Sonderniet) zum Planetenträger fest verbunden werden können. Zwar ist dieser Nietprozess trotz der erforderlichen Sondernieten preisgünstiger als ein EB-Schweißprozes, jedoch ist – wie oben ausgeführt – die Genauigkeit beeinträchtigt und der Kostenaufwand erhöht. +
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Planetenträgers vorzuschlagen, der lediglich aus zwei Teilen besteht (Stegblech und Stegstern) und diese so miteinander drehmomentenfest zu verbinden, dass ein Schweißen oder ein Nieten entfallen kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die beiden Teile (Stegblech und Stegstern) an ihrer Kontaktstelle konstruktiv so geändert werden, dass mit einer partiellen Umformung in einem Rollverfahren eine drehmomentenfeste Verbindung am Planetenträger entsteht.
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Es sind damit folgende Vorteile der neuartigen Planetenträgerverbindung gegeben:
- 1. Hohe Kosteneinsparung – ca. 2,5 bis 4 EUR/Planetenträger (ca. 7 EUR/Getriebe)
- 2. Der Schweißprozess und ein eventuelles notwendiges Entgraten der Schweißnaht entfallen.
- 3. Anlageninvest zum EB-Schweißen entfällt
- 4. Da nicht mehr geschweißt wird, entsteht auch kein Wärmeverzug, d. h. bessere Prozesssicherheit des Planetenträgers in Bezug auf Ebenheit und Rundlauf
- 5. Kosteneinsparung bei der Qualitätsprüfung durch Reduzierung der Prüfhäufigkeit
- 6. Die partielle Umformung an der Verbindungsstelle kann so ausgeführt werden, dass die Materialaufstauchung bündig mit der Ebene des Stegbleches ist bzw. sogar etwas vertieft sein kann. Dies ist ein großer Vorteil gegenüber dem Schweißen. Man erhält ohne Nacharbeit mehr axialen Freiraum.
- 7. Beim geschweißten Planetenträger sind die Spannungen im Belastungsfall an den Enden der Schweißnähte wesentlich höher als bei der hier dargestellten partiellen Umformverbindung.
- 8. Dies bedeutet, der umformtechnisch hergestellte Planetenträger kann höher belastet werden bzw. hat eine längere Lebensdauer. Dieser Sachverhalt wurde schon im Vergleich mit einem genieteten Planetenträger in der Praxis festgestellt.
- 9. Folgerung aus Punkt 7 und 8: Bei neuen Projekten kann man die Materialdicken am Planetenträger reduzieren. Das bedeutet: Materialeinsparung, Kosteneinsparung, Axialraumgewinn
- 10. Bei der partiellen Umformverbindung eines Planetenträgers ist Folgendes zusätzlich möglich. Ein dritter Teil, z. B. ein Magnetring (zweiter Ratsatz 8HP-xxx), der als Drehzahlgeber dient, kann mitbefestigt werden. In diesem Fall wird ein zweiter Schweißprozess eingespart.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung bezüglich des partiellen Umformens vorgeschlagen, bei der in einem etwa rund oder zylindrisch geformten Rollenhalter die zur Umformung verwendeten Umformrollen gleichmäßig am Umfang verteilt drehbar gelagert angeordnet sind, so dass sich damit ein einziges Werkzeug ergibt, das drehbar angetrieben ist und welches mit den gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Umformrollen eine gleichzeitige Umformung von allen umzuformenden (z. B. vier) Stegsternzapfen vornimmt.
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Damit wird die Produktivität des Umformvorganges wesentlich gesteigert, wenn die Umformrollen in einem einzigen, etwa zylindrisch ausgebildeten Rollenhalter angeordnet sind, der drehbar um seine Mittenlängsachse angetrieben ist. Es handelt sich also um ein Werkzeug zur Rollumformung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt der Drehantrieb über eine drehbar angetriebene Welle, die von einem Drehmotor, einem Pneumatik- oder Hydraulikzylinder drehbar angetrieben ist, wobei der Drehantrieb auf eine in Längsrichtung verschiebbare Gelenkstange einwirkt, die mit ihrem vorderen freien Ende über einen Lagerbolzen am Außenumfang des Rollenhalters angreift und diesen schrittweise in eine Drehbewegung versetzt.
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Hierbei ist wesentlich, dass die Rollumformung im Bereich einer Vorrichtung stattfindet, die aus einer oberen Kopfplatte besteht, die über Führungsbolzen mit einer Hebeplatte verbunden sind, die wiederum oberhalb einer Aufbauplatte angeordnet ist.
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Auf der Aufbauplatte ist ein Druckzylinder angeordnet, dessen Kolbenstange verschiebbar an der Unterseite der Hebeplatte ansetzt, so dass diese in vertikaler Richtung heb- und senkbar ausgebildet ist. Mit der Hebeplatte, die schrittweise nach oben bewegt wird, wird gleichzeitig eine Aufnahmeplatte nach oben bewegt, die das Stegblech und den Stegstern aufnimmt.
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Dem gemäß werden Stegblech und Stegstern, die in einer Aufnahmeplatte gehalten werden, in vertikaler Richtung nach oben gegen das drehbar angetriebene Rollenhalter-Werkzeug gedrückt, in dem die drehbar gelagerten Umformrollen an der Unterseite angeordnet sind.
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Nachdem sich das Rollenhalter-Werkzeug intermittierend in Links- und Rechtsrichtung um seine Mittenlängsachse dreht, werden die in dem Rollenhalterwerkzeug drehbar angeordneten Umformrollen intermittierend und gleichzeitig über die Oberseite der Stegsterne geführt, wodurch es gelingt, eine Anzahl von Stegsternzapfen zu verformen, die der Anzahl der Umformrollen im Rollenhalter-Werkzeug entspricht.
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Damit wird eine wesentliche Produktionserhöhung gewährleistet, weil in einem einzigen Arbeitsgang eine Vielzahl von Stegsternzapfen umgeformt werden kann.
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In einer abweichenden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist auch die kinematische Umkehrung der oben genannten Umformprozesse vorgesehen. Dies bedeutet, dass das Rollenhalter-Werkzeug am freien Ende einer bewegbaren Kolbenstange angeordnet ist und in vertikaler Richtung heb- und senkbar ausgebildet ist und dass die Aufnahmeplatte, in der das Stegblech sowie der Stegstern mit den Stegsternzapfen gehalten ist, eine intermittierend (oszillierende) Drehbewegung durchführt.
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In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass anstatt eines zylindrischen Rollenhalter-Werkzeuges, an dem am Umfang verteilt die zur Umformung notwendigen Umformrollen drehbar gelagert sind, nun stattdessen das Rollenhalter-Werkzeug aus zwei sich kreuzenden Lagerarmen besteht, die pendelnd in Umfangsrichtung angetrieben sind.
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Auf diese Weise wird über den Pendelantrieb jedes Lagerarmes ein Umformvorgang vorgenommen, weil am freien, pendelnden Ende des jeweiligen Lagerarmes jeweils eine Umformrolle angeordnet ist, welche mit Druck die entsprechende Umformarbeit an den unterhalb der Umformrolle angeordneten umzuformenden Stegsternzapfen ausführt.
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Es handelt sich also nicht um ein oszillierend drehbar angetriebenes Umformwerkzeug, sondern um ein etwa sternförmiges Umformwerkzeug, welches mit jeweils einem Lagerarm eine Pendelbewegung über die umzuformenden Stegsternzapfen ausführt.
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Der Pendelantrieb erfolgt in der gleichen Weise, wie er bei dem zylindrischen Rollumformwerkzeug beschrieben wurde.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rollumform-Werkzeug vorgesehen, welches im Wesentlichen aus einem stehend angeordneten Rollenhalter besteht, der drehbar angetrieben ist und der an seinem Außenumfang mindestens eine Umformrolle trägt, die mit dem Drehantrieb des Rollenhalters über den umzuformenden Stegsternzapfen zu bewegen ist.
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Mit einer solchen stehenden (in einer vertikalen Ebene arbeitenden) Anordnung eines Rollenhalters und einer am Rollenhalter drehbar gelagerten Umformrolle ist es jedoch nur möglich, jeweils in einem einzigen Arbeitsgang auch nur einen einzigen Stegsternzapfen umzuformen. Nach erfolgtem Umformvorgang eines Stegsternzapfens wird dieser Rollenhalter um eine bestimmte Schrittweite zum nächsten Stegsternzapfen bewegt, und es erfolgt ein neuer Umformvorgang.
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Vorteilhaft bei diesem Rollenhalter, der im Wesentlichen aus einer drehend angetriebenen Scheibe besteht, ist, dass ein sehr einfacher Aufbau gegeben ist und dass der Drehantrieb für den Rollenhalter einfach zu bewerkstelligen ist.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1: Schnitt durch einen Planetenträger gem. A-A in 3
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2: Vergrößerte Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Verbindung
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3: Draufsicht auf das Stegblech
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4: Seitenansicht des Planetenträgers
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5: perspektivische Ansicht des Planetenträgers
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6: schematisiert einen Schnitt durch ein Stegblech mit einem Stegstern vor dem Umformen
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7: die Seitenansicht der Anordnung nach 6
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8: schematisiert den Umformvorgang unter Verwendung eines Umformwerkzeuges
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9: die Seitenansicht der Anordnung nach 8
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10: eine zweite Variante eines Umformvorganges, wobei ein Stegsternzapfen mit Anschlägen feingestanzt und angestaucht wird
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11: die Seitenansicht der Anordnung nach 10
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12: eine Rollumformung nach der zweiten Variante in Vorderansicht
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13: die Seitenansicht der Rollumformung nach 12
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14: die Draufsicht auf den Stegstern mit den daran angeordneten Stegsternzapfen
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15: eine andere Ausführungsform eines Stegsternes, der gerade ausgebildet ist
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16: eine geänderte Ausführungsform mit einer Ringzacke, die zum
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Begrenzen des umgeformten Materials im Stegblech vorgesehen ist
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17: ein Detail, bei dem eine Abstützung durch eine Einprägung erzeugt wird, die am Stegstern nach innen zeigt
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18: die Draufsicht auf die Anordnung nach 17 mit Darstellung der Anschläge
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19: der unverformte Stegstern mit den daran angeordneten Stegen
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20: der aus 19 gezeigte Stegstern, dessen Anschläge zunächst vor dem Umformen gestaucht werden
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21: zur Abstützung des Stegbleches 1 innenseitig am Stegstern 2 können auch Durchbrüche vorhanden sein, die in Draufsicht gezeichnet sind
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22: eine Vorrichtung zur Umformung mit einem Rollumform-Werkzeug in einer ersten Ausführungsform
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23: das Rollumform-Werkzeug aus der Vorrichtung nach 22 in perspektivischer Unteransicht
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24: die Vorrichtung nach 22 in geöffnetem Zustand
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25: die Vorrichtung nach 22 in geschlossenem Zustand
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26: die Draufsicht auf das Rollumform-Werkzeug mit seinem oszillierenden Drehantrieb
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27: eine weitere Ausführungsform eines Rollumform-Werkzeuges mit drehbar zueinander gelagerten Pendelarmen
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28: eine dritte Ausführungsform eines Rollumformwerkzeuges mit einer vertikal stehenden Scheibe, an deren Außenumfang die Umformrolle angeordnet ist
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29: der Schnitt durch die Anordnung nach 28
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30: eine gegenüber 29 abgewandelte Variante im Schnitt
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In 1 ist ein Schnitt durch einen Planetenträger dargestellt, bei dem ein Stegstern 2 mithilfe von mehreren, gleichmäßig an dessen Umfang verteilt angeordneten und aus dem bodenseitigen Material des Stegsterns 2 hoch gebogenen Stegen 12 mit dem Stegblech 1 verbunden ist.
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Die 2 zeigt die vergrößerte Schnittansicht dieser Verbindung, wobei erkennbar ist, dass die Stege 12 des Stegsterns 2 durch zugeordnete Ausnehmungen (als V-förmige Senkung 8 ausgebildet) im Boden des Stegblechs 1 hindurch greifen und dort die Stegsternzapfen 3 bilden. Die Stegsternzapfen 3 sind bündig mit der Innenfläche des Stegbleches 1.
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4 zeigt die Seitenansicht des Planetenträgers 1 nach den 1 bis 5, wobei die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht des Planetenträgers 1.
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In den 6 bis 9 wird eine erste Variante der Umformung von Stegsternzapfen 3 beschrieben.
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Die Stege 12 des Stegsternes 2 werden so hergestellt, dass Anschläge 4 mit Zapfen 3 entstehen. Die Anschläge 4 bilden das korrekte Abstandsmaß X (Funktionsmaß) zwischen Stegblech 1 und dem Stegstern 2 ab.
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Der Bereich Anschläge 4 und Zapfen 3 sollten fein gestanzt sein, das verbessert wesentlich den Traganteil der Oberfläche an der Anschlagstelle. Weiterhin wird dadurch ein konstantes Materialvolumen der Zapfen 3 sichergestellt.
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Aus den 6 und 7 ergibt sich, dass im oberen freien Ende eines Steges 12, der den Stegstern 2 ausbildet, eine Anzahl von Stegsternzapfen 3 angeformt sind. Diese greifen durch jeweils durch eine Ausnehmung im Stegblech 1 hindurch, wobei diese Ausnehmung als V-förmige Senkung 8 geformt ist.
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Die 7 zeigt, dass nicht nur plane Anschläge 4 vorhanden sein können, sondern dass noch zusätzliche Anschlage in Form von aus der Ebene des Steges 12 des Stegsternes 2 heraus gedrückten Abstütznocken 18 gebildet werden können, die sich an der Unterseite des Stegbleches 1 abstandshaltend anlegen. Diese Abstütznocken 18 werden durch einen Drückvorgang erzeugt, in dem seitlich eine Einprägung 17 gemäß 7 am Steg 12 vorgenommen wird, deren Material aus der Ebene des Steges 12 heraus gedrückt wird und so eine Abstütznocke 18 bildet, die sich unterseitig als Anschlag an die Unterseite des Stegbleches 1 anlegt.
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Damit wird eine verbesserte Lagensicherheit und Lagenorientierung des Sternes 2 zum Stegblech 1 erreicht.
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Die 8 und 9 zeigen nun die partielle Umformung, wo erkennbar ist, dass in einem Umformwerkzeug 6 eine achslos gelagerte Umformrolle 5 angeordnet ist, die in einer zugeordneten Aufnahme 15 gehalten ist. Anstatt einer achslosen Aufnahme der Umformrolle 5 in dem Umformwerkzeug 6 ist es selbstverständlich auch möglich, die Umformrolle 5 auf einer Achse drehbar zu lagern. Die achslose Lagerung wird jedoch im Hinblick auf die entstehenden hohen Lagerdrücke bevorzugt.
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Das Umformwerkzeug 6 führt eine in Pfeilrichtung gezeichnete, senkrechte Einformbewegung 9 aus und ist gleichzeitig in den Pfeilrichtungen 10 in der Waagerechten verschiebbar.
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Durch Druck und Überfahren der aus dem Stegblech 1 herausragenden Stegsternzapfen 3 werden diese gemäß 3 umgeformt, wobei besonders vorteilhaft ist, dass die Umformrolle am Umfang ballig profiliert ist, wie dies am besten aus 3 zu erkennen ist.
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Durch diese ballige Profilierung werden nämlich an der Oberfläche der umgeformten Stegsternzapfen 3 schlüsselförmige oder konische Materialverdrängungen 19 ausgeformt, die zu einer verbesserten Verdrängung des Materials im Innenbereich der konusförmig ausgebildeten Senkung 8 im Stegblech 1 führt. Das Abstandsmaß X wird damit präzise eingehalten.
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Wenn man noch zusätzlich die durch Einprägungen 17 erreichten Abstütznocken 18 als weitere Abstandshalter verwendet, ergibt sich eine noch verbesserte Genauigkeit des Abstandsmaßes X.
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Die 8 und 9 zeigen, dass der durch Rollumformung umgeformte Stegsternzapfen 3 in seiner Ausbildung als eingeformter Zapfen 7 einen etwa konischen Querschnitt aufweist, der sich formschlüssig an die konische Senkung 8 im Stegblech 1 einformt und dort kraftübertragend anliegt.
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Bei der zweiten Variante werden Stegsternzapfen 3 mit Anschlägen feingestanzt und danach angestaucht.
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Die 10 zeigt demzufolge, dass zunächst an dem Stegstern 2 die angestauchten Anschläge 14 angeformt werden, die somit als Anschlag an der Unterseite des Stegbleches 1 dienen.
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In der gleichen Weise wie vorher beschrieben ragen die unverformten Stegsternzapfen durch konisch geformte Senkungen 8 im Stegblech 1 hindurch. Dies ist aus den 10 und 11 zu erkennen. In der gleichen Weise wie anhand der 8 und 9 beschrieben, erfolgt gemäß den 12 und 13 eine Umformung, indem das Umformwerkzeug 6 sowohl in vertikaler Richtung einen Druck und eine Einformbewegung auf die umzuformenden Stegsternzapfen 3 ausübt und auch in horizontaler Richtung eine waagerechte Einformbewegung 10 durchführt.
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Auf diese Weise werden die Stegsternzapfen 3 konisch eingeformt und tragen die an der Oberseite schlüsselförmig ausgebildeten Materialverdrängungen 19, die für eine besonders günstige Einformung und formschlüssige Verbindung in der konischen Einsenkung 8 im Stegblech 1 sorgen.
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Aus 13 ergeben sich weitere Einzelheiten. Wenn die ballige Kontur 13 der Umformrolle 5 auf die Oberseite des schon teilweise verformten Stegsternzapfens 3 trifft, erfolgt zunächst ein Druck in vertikaler Pfeilrichtung 27, welcher wiederum zu einer Materialverdrängung in den seitlichen Pfeilrichtungen 26 führt.
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Damit wird eine ausgezeichnete Füllung der konischen Senkung 8 im Stegblech 1 erreicht.
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Die 13 zeigt als Möglichkeit – die anhand der 16 bis 21 noch näher erläutert wird – dass es vorgesehen ist, dass am Außenumfang um die konische Senkung 8 herum eine Ringzacke 16 im Stegblech 1 angeordnet werden kann. Damit wird eine unzulässige Materialverformung des Stegbleches 1 im Bereich der konischen Senkung 8 verhindert, weil die an der Oberfläche eingebrachte sich nach oben konisch öffnende Ringzacke 16 mit einem zusätzlichen Halter, der hier nicht dargestellt ist, zusammenwirkt, um ein unzulässiges Abfließen des Materials in Pfeilrichtung 26 nach außen zu verhindern.
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Die 14 und 15 zeigen, dass der Stegstern 2 entweder stetig gebogen oder auch gerade ausgebildet sein kann.
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Durch die Anformung der in den 10 bis 13 dargestellten angestauchten Anschläge 14 am Stegstern 2 wird eine wesentliche höhere Bauteilfestigkeit erreicht.
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Die Einformschritte für die Verformung der Stegsternzapfen 3 teilt sich in folgende Verfahrensschritte auf:
Zunächst erfolgt eine senkrechte Einformbewegung 9 und eine daran sich anschließende waagerechte Einformbewegung 10, die in ihrer Richtung wechselt. Dies bedeutet, dass die Umformrolle 5 über die Umformstelle in waagerechter Richtung 10 pendelt und Schritt für Schritt die gewünschte Umformung ausführt.
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Demzufolge ist der Ablauf der partiellen Umformung im Rollverfahren wie folgt:
Das Umformwerkzeug 6 mit der Umformrolle 5 senkt sich mit der senkrechten Einformbewegung 9 auf die Stegsternzapfen 3 ab und gleichzeitig setzt die waagerechte Einformbewegung 10 ein, bis die Stegsternzapfen 3 in die Senkung 8 des Stegbleches 1 komplett eingeformt sind. Diese umgeformten Zapfen sind mit 7 bezeichnet.
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Bei diesem Rollverfahren sind die auftretenden Umformkräfte sehr niedrig, so dass die notwendige Maßhaltigkeit des Planetenträgers sehr gut eingehalten werden kann.
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Mit den vorher genannten Ausführungsformen ergibt sich der Vorteil, dass bei der erfindungsgemäßen partiellen Umformung im Rollverfahren ein so hergestellter Planetenträger außerordentlich drehmomentenfest ist und dabei kostengünstiger herzustellen ist.
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In einer Variante der Erfindung gemäß den 16 bis 21 ist es vorgesehen, dass am Außenumfang jeder im Stegblech 1 angeordneten Senkung noch zusätzlich eine sogenannte Ringzacke 16 angeordnet wird.
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Die Ringzacke 16 muss hierbei zuvor am Stegblech 1 eingepresst werden. Es wird dann ein nicht näher dargestellter Halter formschlüssig in die so umlaufend eingeprägte Ringzacke 16 eingesetzt, und dieser wird während des Umformvorganges in seiner Lage in der Ringzacke 16 gehalten, um eine Stabilisierung des abfließenden Materials gemäß 13 in den Pfeilrichtungen 26 zu ermöglichen, ohne dass hierbei das Stegblech 1 unzulässig verformt wird.
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Die 17 und 18 zeigen ferner, dass es möglich ist, aus der Oberfläche des Stegsternzapfens 3 seitliche Abstütznocken 18 herauszupressen, die durch das Einpressen von gegenüberliegend angeordneten Einprägungen 17 erzeugt werden. Damit werden Anschläge erzeugt, wie sie beispielsweise in 7 dargestellt sind.
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Die 19 und 20 zeigen, dass auch derartige Anschläge an den Stegen des Stegsterns 2 durch Anstauchen erfolgen können, wobei die 20 derartige angestauchte Anschläge 14 zeigt.
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Der Anstauchvorgang wird gemäß 20 dergestalt durchgeführt, dass in einer oberen Werkzeughälfte 21 die noch unverformten Stegsternzapfen 3 aufgenommen sind und der anzustauchende Stegstern 2 in der unteren Werkzeughälfte 22 aufgenommen ist.
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Durch Zusammenführen der beiden Werkzeughälften 21, 22 kommt es dann aufgrund der Bemessung der Werkzeugaufnahmen zu einem Anstauchen und zur Ausbildung der angestauchten Anschläge 14.
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Die 21 zeigt in Draufsicht auf ein Stegblech 1, dass es möglich ist, im Stegblech noch zusätzliche Ausnehmungen 24 für den Eingriff nicht näher dargestellter Abstützbolzen 25 anzubringen.
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Um das Maß X noch genauer zu haften, werden bei Bedarf die Abstützbolzen 15 zusätzlich verwendet, die hier an einer nicht näher dargestellten Vorrichtung angeordnet sind und die sich dann unmittelbar an der Unterseite des Stegbleches 1 abstützen.
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Die 22 bis 25 zeigen eine erste Rollumform-Vorrichtung 30, mit der das vorher beschriebene Rollumformverfahren durchgeführt wird.
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Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer oberen Kopfplatte 41, die über Distanzbolzen 44 mit einer Hebeplatte 42 in Verbindung steht. An der Unterseite der Hebeplatte 42 setzen Führungsbolzen 45 an, die auf einer Aufbauplatte 40 aufsitzen.
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Auf der Oberfläche der Aufbauplatte 40 ist ein Druckzylinder 50 angeordnet, dessen Kolbenstange 49 in den eingezeichneten Pfeilrichtungen heb- und senkbar ausgebildet ist.
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Auf der Oberseite der Hebeplatte 42 ist eine Aufnahmeplatte 47 angeordnet, die nach oben gerichtete und gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Zentrierbolzen 48 trägt.
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Im Bereich dieser Aufnahmeplatte 47 ist eine zentrale Aufnahme vorgesehen.
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Die Zentrierbolzen 48 nehmen den nur angedeuteten Stegstern 2 auf und greifen in zugeordnete Ausnehmungen des Stegsterns 2 ein.
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In der 22 ist das Stegblech 1 zu erkennen, an dessen Unterseite der Stegstern 2 mit den gegen das Stegblech 1 gerichteten Stegsternzapfen 3 befestigt wird.
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Hierzu wird ein Rollenhalter-Werkzeug 33 verwendet, welches oberhalb des Stegbleches 1 angeordnet ist und einen Drehantrieb aufweist.
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Der Drehantrieb besteht aus einem Drehstück 36, das an seiner Unterseite einen Lagerbolzen 39 trägt, der seinerseits am freien schwenkbaren Ende einer Gelenkstange 37 anliegt, die an einem Lagerbolzen 38, der ortsfest in der Vorrichtung 30 gelagert ist, schwenkbar ausgebildet ist.
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Das Rollumform-Werkzeug oder Rollenhalter-Werkzeug 33 ist in 23 näher dargestellt. Es besteht aus einem zylindrischen Werkzeughalter, an dem eine Anzahl von Umformrollen 5 gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnet sind, wobei deren Rollrichtung in Umfangsrichtung des Werkzeughalters ausgerichtet ist. Das Rollenhalter-Werkzeug 33 ist in den Pfeilrichtungen 31 oszillierend drehbar angetrieben. Der Drehantrieb erfolgt über das vorher genannte Drehstück 36 und die Gelenkstange 37. Hierauf wird später noch eingegangen.
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Die Rollumformung wird dergestalt durchgeführt, dass die Kolbenstange 49 aus dem Druckzylinder 50 in Pfeilrichtung nach oben gefahren wird, wobei die Kolbenstange 49 auf die Hebeplatte 42 wirkt und somit die komplette Schließbewegung einleitet, wodurch auch die Aufnahmeplatte 47 gegen die obere Kopfplatte 41 nach oben bewegt wird.
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Mit dieser aufwärts gerichteten Bewegung wird somit der Stegstern 2 mit seinen nach oben gerichteten Stegsternzapfen 3 gegen das Stegblech 1 gefahren und nachdem oberhalb des Stegbleches das Rollenhalter-Werkzeug 33 angeordnet ist, welches oszillierende Umformbewegungen durchführt, werden somit Schritt für Schritt die Stegsternzapfen 3 durch Überfahren mit den Umformrollen 5 und gleichzeitiger Druckausübung in vertikaler Richtung zu den eingeformten Zapfen 7 umgeformt.
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Die 23 zeigt, dass die Umformrollen 5 in achsgeführten Rollenlagern 35 drehbar gehalten sind und jeweils aus den Ausnehmungen des Rollenhalterwerkzeuges 33 nach unten herausragen, um so in Werkzeugeingriff mit den umzuformenden Stegsternzapfen 3 zu gelangen.
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Der Drehantrieb greift hierbei an dem am Außenumfang angeordneten Mitnahmestück 46 an.
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Die 24 zeigt die geöffnete Vorrichtung 30 gemäß 22, wo erkennbar ist, dass das Rollenhalter-Werkzeug 33 mit den nach unten gerichteten Umformrollen 5 gegen die Oberseite des Stegbleches 1 gerichtet ist, wobei an der Unterseite des Stegbleches 1 der Stegstern 2 mit den nach oben gerichteten Stegsternzapfen 3 angeordnet ist. Diese sind lediglich gestrichelt angedeutet, weil sie in 24 nicht erkennbar sind.
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Zum Öffnen wird die Hebeplatte 42 in der eingezeichneten Pfeilrichtung nach unten bewegt, ebenso wird damit die Kolbenstange 49 des Druckzylinders 50 nach unten verfahren.
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Die 25 zeigt den geschlossenen Arbeitszustand der Vorrichtung 30, wo erkennbar ist, dass während der Schließbewegung der Kolbenstange 49 sich die Hebeplatte 42 nach oben bewegt, und die Hebeplatte 42 von dem festen Distanzbolzen 43 abgehoben wird.
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Während dieses Arbeitshubes nach 25 greifen die Zentrierbolzen 48 in zugeordnete Ausnehmungen am Außenumfang des Stegsternes 2 ein, um diesen lagenrichtig zu dem Stegblech 1 zu fixieren.
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Demzufolge führt das Rollenhalter-Werkzeug 33 eine oszillierende Pendelbewegung um seine Drehachse aus, wozu der in 26 dargestellte oszillierende Drehantrieb verwendet wird.
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Er besteht im Wesentlichen aus einem Drehstück 36, das in der eingezeichneten Pfeilrichtung drehbar angetrieben ist und z. B. aus einem Drehmotor, einem Hydraulikzylinder oder einem Pneumatikzylinder besteht, der drehend ausgebildet ist.
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Eine Gelenkstange 37 ist über ein Drehlager mit dem drehbar angetriebenen Drehstück 36 verbunden, und dieses treibt – in Richtung seiner Längsachse – in Ausgestaltung einer Stoßklinke einen Lagerbolzen 38 an, der an dem zugeordneten Mitnahmestück 46 am Außenumfang des Rollenhalter-Werkzeuges 33 angreift.
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Damit wird dieses Rollenhalter-Werkzeug 33 intermittierend in Umfangsrichtung drehend angetrieben.
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Es wurde bereits schon im allgemeinen Beschreibungsteil darauf hingewiesen, dass bei der Erfindung auch die kinematische Umkehrung der oben genannten Vorrichtung und deren Arbeitsweise beansprucht wird, nämlich dass das Stegblech, der Stegstern und die damit verbundenen Stegsternzapfen, die in der Hebeplatte 42 angeordnet sind, drehend angetrieben sind und dass stattdessen das Rollenhalter-Werkzeug 33 nur lediglich eine Hebe- und Senkbewegung ausführt.
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In 27 ist eine weitere, alternative Ausführungsform dargestellt, welche ein Rollenhalter-Werkzeug 33 nach den vorhergehenden Figuren ersetzt und stattdessen ein weiteres Rollenhalter-Werkzeug 67 beschreibt, das im Wesentlichen aus über Lagerzapfen 51 schwenkbar zueinander gelagerten, sternförmig zueinander angeordneten, sich überkreuzenden Lagerarmen 52, 53 besteht, die im Pendelbereich 68 Pendelbewegungen ausführen.
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Am äußeren freien Ende jedes pendelnden Lagerarmes 52, 53 ist jeweils die Umformrolle 5 achslos oder achsgelagert aufgenommen und ist somit in der Lage, die darunter angeordneten Stegsternzapfen 3 im Sinne der vorliegenden Erfindung partiell rollumzuformen.
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Die Lagerarme 52, 53 führen demzufolge Pendelbewegungen in den Pfeilrichtungen 54 aus.
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Die Pendelbewegungen des einen Lagerarmes 52 sind gegenläufig zu der Pendelbewegung des anderen Lagerarmes 53, die sternförmig ausgebildet sind. Damit heben sich die Umformkräfte auf, die auf den einen Lagerarm 52 wirken, im Vergleich zu den Umformkräften, die auf den anderen Lagerarm 53 wirken.
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In den 28 bis 30 ist eine dritte Ausführungsform eines Rollenhalter-Werkzeuges 69 dargestellt, welches im Wesentlichen aus einem (in der vertikalen Ebene) stehenden, scheibenförmigen Rollenhalter 55 besteht, der an seinem Außenumfang mindestens eine Umformrolle trägt, die in einem Drehzentrum 58 drehbar gelagert ist.
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Statt einer Drehlagerung auf einer Achse kann diese Umformrolle 5 jedoch auch achslos am Außenumfang des stehenden Rollenhalters 55 aufgenommen sein.
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Der scheibenförmige Rollenhalter 55 ist im Bereich seines Drehzentrums 57 in der Pfeilrichtung 56 drehbar angetrieben.
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Der Drehantrieb erfolgt gemäß 29 dadurch, dass der Rollenhalter 55 fest mit einem seitlich daran angeordneten Zahnrad 59 verbunden ist, an dem sich ein drehend angetriebenes Ritzel 60 abwälzt.
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Mit dem Drehantrieb des Ritzels 60 bewegt sich der Rollenhalter 55 in der eingezeichneten Pfeilrichtung 56 rechts- oder linksseitig über den umzuformenden Stegzapfen 3 hinweg, wie dies anhand der 28 gezeigt ist.
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Sobald der linksseitig in 28 dargestellte Stegzapfen 3 umgeformt ist, bewegt sich das gesamte Rollenhalter-Werkzeug 69 um eine Schrittweite, Abstand 61, nach rechts, so dass die Umformrolle 5 in Eingriff mit den rechtsseitigen Lagerzapfen gemäß 28 kommt. Es wird dann der gleiche Umformvorgang nochmals ausgeführt. Es erfolgt also ein schrittweises Fortschreiten des gesamten Rollenhalter-Werkzeuges 69 in Pfeilrichtung 62 von Stegzapfen zu Stegzapfen.
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Als kinematische Umkehrung kann das umzuformende Stegblech auch (translatorisch) verschiebbar angetrieben sein und unter einem ortsfesten Rollenhalter-Werkzeug 69 zum Zweck der Umformung vorbei bewegbar sein.
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Die 30 zeigt einen gegenüber 29 abgewandelten Drehantrieb, wobei eine vertikale Weile 71 in ihrer Drehachse 70 drehend angetrieben ist. Die Welle 71 ist drehfest mit einer etwa u-förmigen Aufnahme 63 verbunden. An der Unterseite der Aufnahme 63 ist eine Gleitscheibe 24 angeordnet, unterhalb der ein Drehkranz 65 angeordnet ist, der fest mit der Welle 71 verbunden ist.
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Der Drehkranz wälzt sich somit mit seiner am Außenumfang angeordneten Verzahnung über das Zahnrad 59 ab, welches mit dem stehenden Rollenhalter 55 drehfest verbunden ist Auf diese Weise wird über eine vertikal stehende Welle 71 ebenfalls ein Drehantrieb für den Rollenhalter 55 bewerkstelligt, der – gemäß den 28 und 28 – an seiner Unterseite ein oder mehrere Umformrollen 5 trägt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stegblech
- 2
- Stegstern
- 3
- Stegsternzapfen
- 4
- Anschläge 4a
- 5
- Umformrolle
- 6
- Umformwerkzeug
- 7
- Eingeformter Zapfen
- 8
- Senkung
- 9
- Senkrechte Einformbewegung
- 10
- Waagerechte Einformbewegung
- 11
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- 12
- Steg (Stegstern 2)
- 13
- Kontur (Umformrolle 5)
- 14
- Angestauchter Anschlag
- 15
- Aufnahme
- 16
- Ringzacke
- 17
- Einprägung
- 18
- Abstütznocke
- 19
- Materialverdrängung
- 20
- Umformwerkzeug
- 21
- Werkzeughälfte (oben)
- 22
- Werkzeughälfte (unten)
- 23
- Gelenkaufnahme
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Abstützbolzen
- 26
- Pfeilrichtung (seitlich)
- 27
- Pfeilrichtung (vertikal)
- 28
- X = Abstandsmaß
- 29
- Längsachse (Stegsternzapfen 3)
- 30
- Vorrichtung zur Rollumformung
- 31
- Pfeilrichtung
- 32
- Umformbereich
- 33
- Rollenhalter-Werkzeug
- 34
- Drehachse
- 35
- Rollenlager
- 36
- Drehstück
- 37
- Gelenkstange
- 38
- Lagerbolzen 1
- 39
- Lagerbolzen 2
- 40
- Aufbauplatte
- 41
- Kopfplatte
- 42
- Hebeplatte
- 43
- Distanzbolzen unten
- 44
- Distanzbolzen oben
- 45
- Führungsbolzen
- 46
- Mitnahmestück
- 47
- Aufnahmeplatte
- 48
- Zentrierbolzen
- 49
- Kolbenstange
- 50
- Druckzylinder
- 51
- Lagerzapfen
- 52
- Lagerarm
- 53
- Lagerarm
- 54
- Pfeilrichtung
- 55
- Rollenhalter (stehend)
- 56
- Pfeilrichtung
- 57
- Drehzentrum
- 58
- Drehzentrum
- 59
- Zahnrad
- 60
- Ritzel
- 61
- Abstand
- 62
- Pfeilrichtung
- 63
- Aufnahme
- 64
- Gleitscheibe
- 65
- Drehkranz
- 66
-
- 67
- Rollenhalter-Werkzeug
- 68
- Pendelbereich
- 69
- Rollenhalter-Werkzeug
- 70
- Drehachse
- 71
- Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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