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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Lager, insbesondere Wälzlager.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Gebiet der Verfahren zum Herstellen einer ringförmigen metallischen Komponente eines Lagers, wie beispielsweise eines Käfigs zum Halten von Wälzkörpern und Sicherstellen der umfänglichen Beabstandung zwischen den Wälzkörpern.
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Das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung kann auch verwendet werden, um andere ringförmige Lagerkomponenten, wie beispielsweise einen der Ringe des Wälzlagers, herzustellen.
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HINTERGRUND
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Wälzlagerkäfige, die aus einem metallischen Material hergestellt sind, werden im Allgemeinen durch Stanzen eines einschichtigen Metallblechrohlings, Rollen oder Biegen des Blechs und Schweißen von zwei radialen Kontaktflächen hergestellt.
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Bezug kann auf das Dokument
US 6,213,648 - B1 (SKF) genommen werden, das ein Verfahren zum Herstellen eines Metallblechkäfigs für Wälzlager unter Verwendung einer Andrückrolle beschreibt, um einen scheibenförmigen kreisförmigen Metallblechrohling zu bilden und mehrere voneinander beabstandete Taschen zu prägen.
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Jedoch ist die Dicke des Käfigs von der Dicke des Metallblechrohlings abhängig und kann nicht einfach angepasst werden.
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Des Weiteren impliziert ein Schneiden eines solchen dicken Metallblechrohlings ein Verwenden von bestimmten Werkzeugen, die eine hohe Schneidkraft haben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer ringförmigen Komponente eines Lagers bereitzustellen, das in der Lage ist, eine genaue Dicke der ringförmigen Komponente bereitzustellen und bei reduzierten Herstellungskosten, indem günstiges Werkzeug verwendet wird.
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Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer ringförmigen Komponente eines Lagers bereitzustellen.
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Das Verfahren weist das Zuführen eines Bands eines Metallblechs, Einkerben oder Prägen oder Stanzen von Einkerbungen auf dem Band des Metallblechs, beispielsweise unter Verwendung einer Kerbeinheit, um ein ausgestanztes Band des Metallblechs zu bilden, und Aufrollen des gestanzten Bands des Metallblechs während einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen, um die Lagerkomponente zu erzeugen, die eine dreidimensionale mehrlagige ringförmige Form hat.
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Beispielsweise wird das gestanzte Band des Metallblechs während einer Anzahl von Umdrehungen aufgerollt, die größer als zwei ist, wobei die Anzahl eine ganze Zahl ist.
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Dank dem Herstellungsverfahren ist es möglich, die Dicke der ringförmigen Komponente einfach zu steuern, indem die Anzahl von Umdrehungen, die durch ein Rollwerkzeug ausgeführt wird, gesteuert wird.
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Vorteilhafterweise weist das Verfahren ein Schneiden des gestanzten Bands des Metallblechs auf, sobald die dreidimensionale ringförmige geformte Lagerkomponente erzeugt ist. Beispielsweise wird das gestanzte Band des Metallblechs durch eine Längenschneideinheit geschnitten.
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Das Verfahren weist beispielsweise ein Befestigen des geschnittenen freien Endes des gestanzten Bands des Metallblechs beispielsweise unter Verwendung einer Befestigungseinheit, wie beispielsweise einer Schweißeinheit, die einen Laser verwendet, auf, die verwendet wird, um das freie Ende des gestanzten Bands des Metallblechs an der ringförmigen geformten Lagerkomponente zu sichern, um die ringförmige Form zu beizubehalten.
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Die Befestigungseinheit kann irgendein anderes Befestigungswerkzeug, wie beispielsweise ein Klebwerkzeug, aufweisen.
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Vorteilhafterweise wird das Band des Metallblechs unter Verwendung von Zuführrädern zugeführt, die durch einen numerischen synchronisierten Steuerungsmotor für eine bessere Genauigkeit und schnelles Zurücksetzen überwacht werden.
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Das Band des Metallblechs wird beispielsweise durch eine Rohmaterialzuführeinheit, die eine Rolle eines dünnen Metallblechs hat, geliefert.
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Einkerbungen werden beispielsweise periodisch auf das Band des Metallblechs eingekerbt.
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Beispielsweise besteht das gestanzte Band des Metallblechs aus mehreren aufeinanderfolgenden Umdrehungsschichten, die eingerichtet sind, um aufeinanderfolgend während des Aufrollschrittes übereinander gelagert zu werden.
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Die Umdrehungsschichten haben eine Länge, die sich von der ersten Umdrehungsschicht zu der letzten Umdrehungsschicht fortschreitend erhöht. In der Tat, wenn die Umdrehungsschichten aufgerollt werden, benötigt die zweite Umdrehungsschicht eine Länge, die größer als die Länge der ersten Umdrehungsschicht ist, um die erste Umdrehungsschicht vollständig zu bedecken. Dasselbe gilt für die anderen Umdrehungsschichten.
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Jede Umdrehungsschicht hat Einkerbungen, die unterschiedliche Formen haben.
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Alternativ hat jede Umdrehungsschicht Einkerbungen, die dieselbe Form haben.
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Die Einkerbungen einer Umdrehungsschicht können unterschiedlich zu den Einkerbungen der nachfolgenden Umdrehungsschichten sein.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können Hohlräume auf zumindest eine der Umdrehungsschichten gestanzt werden, um eine mehrlagige ringförmige Lagerkomponente mit reduziertem Gewicht zu erhalten. Die Hohlräume können in Erscheinung tretende Hohlräume, wenn sie auf alle Umdrehungsschichten gestanzt werden, oder nicht in Erscheinung tretende Hohlräume sein, wenn sie auf manche der Umdrehungsschichten gestanzt werden.
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Diese Hohlräume können leer oder beispielsweise mit Dämpfelementen gefüllt sein.
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In dem Fall von nicht in Erscheinung tretenden Hohlräumen wurden die Dämpfelemente während des Aufrollschrittes eingeführt und sind somit in dem Käfig gefangen.
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In dem Fall von in Erscheinung tretenden Hohlräumen können die Dämpfelemente eingeführt werden, nachdem der Käfig hergestellt wurde, beispielsweise durch Einführen oder durch Einspritzen in den entsprechenden Hohlraum.
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In einer Ausführungsform ist die ringförmige Komponente eines Lagers ein Käfig und übereinander gelagerte Einkerbungen bilden Taschen für Wälzkörper.
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Die Wälzkörper können Kugeln, Nadelrollen oder andere Wälzkörper, wie beispielsweise Zylinderrollen, sein.
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Vorteilhafterweise ist der Käfig um die Wälzkörper hergestellt, die in die Einkerbungen während des Aufrollschrittes eingeführt wurden. Die Kugeln sind somit in den Taschen gefangen, eine Einführung durch Kraft ist somit nicht notwendig, was das Risiko einer Verschlechterung während der Einführung reduziert.
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Beispielsweise kann zumindest eine Einkerbung, die Halteteile hat, auf zumindest eine der Umdrehungsschichten eingekerbt sein. Wenn die Umdrehungsschichten aufeinanderfolgend aufgerollt werden, ist es somit möglich, einen mehrlagigen Käfig herzustellen, der Halteteile zum Halten eines Wälzkörpers, beispielsweise einer Kugel, in der entsprechenden Tasche hat.
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Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung einen Käfig für ein Wälzlager, der durch ein Herstellungsverfahren, wie es oben beschrieben ist, erhaltbar ist. Der Käfig weist mehrere aufgerollte Umdrehungsschichten eines gestanzten Bands des Metallblechs auf, wobei die übereinander gelagerten Einkerbungen Taschen für Wälzkörper bilden.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile wird besser verstanden werden, indem die detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen studiert wird, die als nicht limitierende Beispiele gegeben und durch die angehängten Zeichnungen erläutert sind, in denen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Herstellungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 eine Teilansicht eines Bands eines Metallblechs ist, bevor es durch eine Rolleinheit der Herstellungsvorrichtung von 1 aufgerollt wird;
- 3 und 4 eine unterschiedliche Einkerbungsform zwischen den Umdrehungsschichten des Bands des Metallblechs von 2 zeigen;
- 5 ein schematischer Querschnitt eines mehrlagigen Käfigs eines Wälzlagers ist, der unter Verwendung des Bands des Metallblechs von 4 hergestellt ist;
- 6 und 7 perspektivische Ansichten von zwei Ausführungsformen eines mehrlagigen Wälzlagerkäfigs sind, der durch die Herstellungsvorrichtung von 1 hergestellt ist;
- 8 eine Teilansicht eines mehrlagigen Wälzlagerkäfigs ist, der durch die Herstellungsvorrichtung von 1 hergestellt ist, in den versteckte Hohlräume eingestanzt wurden;
- 9 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines mehrlagigen Wälzlagerrings ist, der durch die Herstellungsvorrichtung von 1 hergestellt wurde; und
- 10 Herstellungsschritte eines Herstellungsverfahrens zeigt, das die Herstellungsvorrichtung von 1 verwendet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 stellt eine Ausführungsform einer Herstellungsvorrichtung 10 dar, die fähig ist, eine ringförmige Komponente eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers, herzustellen. Als nicht beschränkendes Beispiel ist die Herstellungsvorrichtung 10 dazu eingerichtet, einen mehrlagigen Käfig herzustellen. Jedoch kann die Herstellungsvorrichtung 10 auch verwendet werden, um irgendeine andere ringförmige Komponente des Wälzlagers, wie beispielsweise einen der Ringe, herzustellen.
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Die Herstellungsvorrichtung 10 weist eine Rohmaterialzuführeinheit 11 auf, die eine Rolle 11a eines dünnen Metallblechs hat und ein Band 20 des Metallblechs liefert.
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Die Herstellungsvorrichtung 10 weist des Weiteren eine Kerbeinheit 12 auf, die das Band 20 des Metallblechs über stromabwärts gelegene Zuführräder 13 empfängt und ein gestanztes Band 20a des Metallblechs zu einer Längenschneideinheit 14 über stromaufwärts gelegene Zuführräder 15 liefert.
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Jedes der vier Zuführräder 13, 14 kann durch einen numerisch synchronisierten Steuerungsmotor (in 1 nicht gezeigt) überwacht werden.
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Die Kerbeinheit 12 weist ein Kerb- oder Stanzwerkzeug auf und die Längenschneideinheit 14 weist ein Schneidwerkzeug auf. Aus Klarheitszwecken sind die Kerb- oder Stanz- und Schneidwerkzeuge in 1 nicht gezeigt.
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Eine Gesamtanzahl N von Einkerbungen kann an dem gestanzten Band 20a ausgeführt werden, das eine Dicke T hat.
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Die Herstellungsvorrichtung 10 weist des Weiteren eine Rolleinheit 16 auf, die eine Spindel 16a zum Aufrollen des gestanzten Bands 20a des Metallblechs während einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen hat. Ein Aufrollen von aufeinanderfolgenden Umdrehungsschichten des gestanzten Bands 20a des Metallblechs erzeugt eine dreidimensionale ringförmige geformte Lagerkomponente.
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Sobald die dreidimensionale ringförmige geformte Lagerkomponente erzeugt ist, wird eine Befestigungseinheit 17, die beispielsweise eine seitliche Schweißeinheit mit einem Laser aufweist, verwendet, um das freie Ende des gestanzten Bands 20a des Metallblechs an der ringförmigen geformten Lagerkomponente zu sichern, um die ringförmige Form beizubehalten.
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Die Befestigungseinheit 17 kann irgendwelche anderen Befestigungswerkzeuge, wie beispielsweise ein Klebewerkzeug, aufweisen.
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Wie in 2 gezeigt, besteht das gestanzte Band 20a des Metallblechs aus mehreren aufeinanderfolgenden Umdrehungsschichten Ri, die während des Aufrollschrittes aufeinanderfolgend übereinander gelagert werden.
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Als ein nicht beschränkendes Beispiel zeigt 2 sechs Umdrehungsschichten R1, R2, R3, R4, R5, R6, die schematisch durch gestrichelte Linien in der Figur getrennt sind.
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Jede Umdrehungsschicht
R1,
R2,
R3,
R4,
R5,
R6 hat eine Länge
L1,
L2,
L3,
L4,
L5,
L6, die sich fortschreitend von der ersten Umdrehungsschicht
R1 zu der sechsten Umdrehungsschicht
R6 erhöht. In der Tat muss, wenn die Umdrehungsschichten aufgerollt werden, die zweite Umdrehungsschicht
R2 eine Länge
L2 haben, die größer als die Länge
L1 der ersten Umdrehungsschicht
R1 ist, um die erste Umdrehungsschicht
R1 vollständig abzudecken. Dasselbe gilt für die anderen Umdrehungsschichten. Die Länge der zweiten Umdrehungsschicht
R2 wird wie folgt bestimmt:
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Allgemeiner werden die Längen
Li und
Li + 1 von zwei aufeinanderfolgenden Umdrehungsschichten
R1 und
Ri + 1 wie folgt bestimmt:
wobei i eine ganze Zahl ist, die zwischen 1 und der Gesamtanzahl von Umdrehungsschichten enthalten ist.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist jede Umdrehungsschicht Ri vier Einkerbungen Ni auf. Die Anzahl von Einkerbungen kann unterschiedlich zu vier sein, beispielsweise gleich eins, zwei oder drei oder größer als vier.
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Nach dem Aufrollschritt werden die Einkerbungen N1 der ersten Schicht R1 mit den Einkerbungen N2, N3, N4, N5, N6 der anderen Schichten R2, R3, R4, R5, R6 übereinander gelagert, wodurch Taschen für Wälzkörper erzeugt werden.
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Wie in 3 gezeigt ist, kann jede Umdrehungsschicht Ri Einkerbungen Ni haben, die dieselbe Form haben.
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Des Weiteren haben die Einkerbungen Ni + 1 einer Umdrehungsschicht Ri + 1 eine unterschiedliche Form als die Einkerbungen Ni , Ni + 2 der benachbarten Umdrehungsschichten Ri + Ri + 2 . Beispielsweise, wie in 3 dargestellt ist, sind die Einkerbungen Ni + 1 einer Umdrehungsschicht Ri + 1 größer als die Einkerbungen Ni, Ni + 2 der benachbarten Umdrehungsschichten Ri + Ri + 2 .
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Alternativ kann jede Umdrehungsschicht Ri Einkerbungen unterschiedlicher Formen haben.
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Auch können die Umdrehungsschichten R1 eine unterschiedliche Anzahl von Einkerbungen Ni haben.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die nicht dargestellt ist, hat zumindest eine Umdrehungsschicht Ri keine Einkerbung.
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Es ist auch möglich, an zumindest einer der Umdrehungsschichten Ri eine Einkerbung Ni vorzusehen, die Halteteile 20b hat, wie in 4 gezeigt ist. Wenn die Umdrehungsschichten von 4 aufeinanderfolgend aufgerollt werden, ist es somit möglich, einen mehrlagigen Käfig 30 herzustellen, der Halteteile 20b zum Halten eines Wälzkörpers 32, beispielsweise einer Kugel, in der entsprechenden Tasche 34 hat.
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In der Ausführungsform von 6, in der dieselben Elemente dasselbe Bezugszeichen tragen, wird der Käfig 30 um die Kugeln 32 hergestellt, die in die Einkerbungen N während des Aufrollschrittes eingeführt wurden. Die Kugeln sind somit in den Taschen 34 gefangen, eine Einführung durch Kraft ist somit nicht notwendig, was das Risiko einer Verschlechterung während der Einführung reduziert.
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Die Ausführungsform von 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 6 nur durch die Form der Wälzkörper. Die Wälzkörper 32 sind in diesem Fall Nadelrollen. Der mehrlagige Käfig kann für andere Wälzkörper, wie beispielsweise Zylinderrollen, verwendet werden.
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In der Ausführungsform von 8, in der dieselben Elemente dasselbe Bezugszeichen tragen, wurden Hohlräume 36 auf eine oder mehrere der Umdrehungsschichten gestanzt, um einen mehrlagigen Käfig 30 mit einem reduzierten Gewicht zu erhalten. Die Hohlräume 36 können in Erscheinung tretende Hohlräume sein, wenn sie auf alle Umdrehungsschichten gestanzt sind, oder nicht in Erscheinung tretende Hohlräume sein, wie an den gestrichelten Linien von 8 gezeigt ist, wenn sie auf manche der Umdrehungsschichten gestanzt sind.
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Diese Hohlräume 36 können leer oder beispielsweise mit Dämpfelementen (nicht gezeigt) gefüllt sein. Vorteilhafterweise sind die Dämpfelemente aus einem Elastomer-Material hergestellt und dämpfen Schwingungen, die durch das Lager selbst erzeugt werden, wenn es arbeitet, und/oder an das Lager durch die umgebenden Komponenten übertragen werden, wenn sie arbeiten.
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In dem Fall von nicht in Erscheinung tretenden Hohlräumen werden die Dämpfelemente während des Aufrollschrittes eingeführt und sind somit in dem Käfig gefangen.
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In dem Fall von in Erscheinung tretenden Hohlräumen können die Dämpfelemente eingeführt worden sein, nachdem der Käfig hergestellt wurde, beispielsweise durch Einführen oder durch Einspritzen in den entsprechenden Hohlraum.
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Wie an 9 gezeigt ist, wurde ein mehrlagiger Wälzlagerring 40 unter Verwendung der Herstellungsvorrichtung 10 von 1 hergestellt.
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Ähnlich zu dem mehrlagigen Käfig 30 wurde der mehrlagige Wälzlagerring 40 unter Verwendung eines Bands aus Metallblech, das mehrere Umdrehungsschichten Ri hat, hergestellt, wobei jede mit Ausschnitten Ni versehen ist, die durch die Stanzeinheit 12 hergestellt wurden. Das gestanzte Band des Metallblechs wird dann durch die Rolleinheit 16 während einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen aufgerollt, um einen dreidimensionalen ringförmigen geformten Lagerring zu erzeugen. Sobald der dreidimensionale ringförmige geformte Lagerring erzeugt wurde, wird die Befestigungseinheit 17 verwendet, um das freie Ende des gestanzten Bands des Metallblechs zu sichern, um die ringförmige Form beizubehalten.
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Ein solcher Ring kann als ein Zielring für eine Sensorvorrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden.
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Eine ringförmige Komponente eines Lagers wird gemäß dem Herstellungsverfahren 100 von 10 hergestellt.
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Das Herstellungsverfahren 100 weist einen ersten Schritt 102 eines Zuführens eines Bands 20 eines Metallblechs durch die Rohmaterialzuführeinheit 11, die eine Rolle 11a eines dünnen Metallblechs hat, auf.
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Das Herstellungsverfahren 100 weist des Weiteren einen Schritt 104 des periodischen Einkerbens oder Prägens von Einkerbungen N auf dem Band 20 des Metallblechs unter Verwendung der Kerbeinheit 12 auf.
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Bei einem Schritt 106 wird das gestanzte Band 20a des Metallblechs, das durch die Kerbeinheit 12 geliefert wird, aufeinanderfolgend durch die Rolleinheit 16 während einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen aufgerollt, um die dreidimensionale ringförmige geformte Lagerkomponente 30, 40 zu erzeugen.
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Sobald die dreidimensionale ringförmige geformte Lagerkomponente 30, 40 erzeugt ist, wird das gestanzte Band 20a des Metallblechs bei einem Schritt 108 durch die Längenschneideinheit 14 geschnitten und das geschnittene freie Ende wird unter Verwendung der Befestigungseinheit 17 befestigt.
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Das Bandmetallblech wird unter Verwendung von Zuführrädern 13, 15 zugeführt, die durch einen numerischen synchronisierten Steuerungsmotor für eine bessere Genauigkeit und schnelles Zurücksetzen überwacht werden. Vorzugsweise ist die Anzahl der Zuführräder gleich zwei, wie dargestellt ist. Alternativ ist die Anzahl der Zuführräder kleiner, beispielsweise 2, oder größer, beispielsweise 6.
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Dank dem Herstellungsverfahren ist es möglich, die Dicke der ringförmigen Komponente einfach zu steuern, indem die Anzahl der Umdrehungen, die durch das Rollwerkzeug ausgeführt wird, gesteuert wird.
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Des Weiteren stellt das Herstellungsverfahren eine bessere Schneidgenauigkeit mit weniger Schneidgraten bereit.
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Schließlich kann, wenn ein Käfig hergestellt wird, der Käfig um die Wälzkörper herum hergestellt werden. Dort ist es somit nicht notwendig, die Wälzkörper in die entsprechenden Taschen durch Kraft einzuführen. Das Risiko einer Verschlechterung während des Einführens der Wälzkörper in die Taschen wird somit vermieden. Die Anzahl der Wälzkörper kann erhöht werden, indem der umfängliche Abstand zwischen benachbarten Taschen reduziert wird. Es ist auch möglich, einen Käfig, der eine unterschiedliche Taschenform hat, sowie einen Käfig, der ein reduziertes Gewicht hat, indem Hohlräume eingekerbt werden, bereitzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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