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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ovalbuchse, mit den Schritten: Bereitstellen eines ringförmigen Buchsenrohlings mit einem runden Buchsenkörper und mechanisches Umformen des Buchsenkörpers mittels einer Umformvorrichtung zum Erzeugen einer Ovalbuchse mit einem ovalen Buchsenkörper, wobei beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers zwei außenseitig des Buchsenkörpers angeordnete und jeweils eine abschnittsweise geradlinige und abschnittsweise bogenförmige Kontaktkontur aufweisende Außenkonturkontaktkörper der Umformvorrichtung in entgegengesetzte Richtungen über die Außenkontur des Buchsenkörpers hinweg aufeinander zu bewegt werden, sodass der Buchsenkörper von den Außenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Umformvorrichtung zum Herstellen einer Ovalbuchse, mit einer Rohlingaufnahme zum Aufnehmen eines ringförmigen Buchsenrohlings mit einem runden Buchsenkörper und mehreren Kontaktkörpern, mittels welchen der Buchsenkörper zum Erzeugen einer Ovalbuchse mit ovalem Buchsenkörper umformbar ist, wobei die mehreren Kontaktkörper zwei jeweils eine abschnittsweise geradlinige und abschnittsweise bogenförmige Kontaktkontur aufweisende Außenkonturkontaktkörper umfassen, welche dazu eingerichtet sind, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers außenseitig des Buchsenkörpers positioniert zu sein und in entgegengesetzte Richtungen über die Außenkontur des Buchsenkörpers hinweg aufeinander zu bewegt zu werden, sodass der Buchsenkörper von den Außenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht wird.
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In den Druckschriften
US 4 930 331 A und
JP 2017-113 769 A sind Verfahren zur Ovalbuchsenherstellung offenbart.
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Beim Herstellen von Ovalbuchsen besteht die Herausforderung in der Einhaltung geringer Fertigungstoleranzen. Im Stand der Technik werden Ovalbuchsen bisher aus Rohrabschnitten mit einem ovalen Bewandungsquerschnitt hergestellt. Hierbei wird ein Rohrsegment mit einem kreisrunden Bewandungsquerschnitt zunächst umgeformt, um eine ovale Rohrform zu erzeugen. Von dem Ovalrohr werden dann Ringsegmente abgetrennt, welche als Ovalbuchsen eingesetzt werden können. Bei einer derartigen Ovalbuchsenherstellung können jedoch keine besonders hohen Maßgenauigkeiten realisiert werden.
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Ein weiteres Problem dieses Herstellungsverfahrens liegt in den eingeschränkten Gestaltungsmöglichkeiten des Buchsenkörpers der Ovalbuchse. Durch das Abtrennen von Ringsegmenten von einem Ovalrohr lässt sich beispielsweise keine Ovalbuchse herstellen, welche eine Nut, eine Fase, einen Radius, einen Bund oder Rändel aufweist. Für das Erzeugen entsprechender Buchseneigenschaften ist bisher eine aufwendige Nachbearbeitung erforderlich.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, die Herstellung von Ovalbuchsen mit geringen Fertigungstoleranzen und komplexen Buchsengeometrien zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei sich während des mechanischen Umformens des Buchsenkörpers ein länglicher Anlagekörper der Umformvorrichtung durch die von dem Buchsenkörper umschlossene Buchsenausnehmung erstreckt.
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Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass wesentlich geringere Fertigungstoleranzen eingehalten werden können, wenn die Ovalisierung erst nach Bereitstellung eines Buchsenrohlings mit rundem Buchsenkörper erfolgt. Somit wird das Einbringen von Maßabweichungen durch das Abtrennen von Buchsensegmenten von einem Ovalrohr effektiv vermieden. Ferner kann der eingesetzte Buchsenrohling bereits eine vergleichsweise komplexe Geometrie aufweisen, welche während des Ovalisierungsvorgangs beibehalten wird.
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Der ringförmige Buchsenrohling kann beispielsweise ein Rohrabschnitt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der ringförmige Buchsenrohling auch vor dem Ovalisierungsvorgang spanend, also spanabtragend, hergestellt bzw. bearbeitet sein. Der Spanabtrag kann dabei beispielsweise durch einen Drehvorgang bzw. auf einer Drehbank erfolgen. Der Buchsenrohling kann also ein Drehteil sein. Durch die spanende Vorbearbeitung wird eine hohe Maßgenauigkeit des Buchsenrohlings sichergestellt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Ovalbuchse also zunächst durch eine spanende und eine daran anschließende umformende Bearbeitung. Der gewählte Werkstoff muss sich sowohl für die spanende als auch für die umformende Bearbeitung eignen. Alternativ kann der Buchsenrohling auch ein Kaltformteil, beispielsweise ein Biegeteil aus Draht oder Blech sein. Alternativ kann der Buchsenrohling auch in einem Guss- oder Spritzverfahren hergestellt worden sein und somit ein Gussteil oder ein Spritzteil sein.
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Der ringförmige Buchsenrohling kann bereits eine Nut, eine Fase, einen Radius und/oder Rändel aufweisen. Der ringförmige Buchsenrohling kann ferner einen Bund aufweisen bzw. als Bundbuchsenrohling ausgebildet sein. Entsprechende Geometrien können mit einem vergleichsweise geringen Fertigungsaufwand in den Buchsenrohling eingebracht werden und bleiben beim mechanischen Umformen zum Ovalisieren des Buchsenkörpers erhalten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers zwei in einer von dem Buchsenkörper umschlossenen Buchsenausnehmung des Buchsenkörpers angeordnete Innenkonturkontaktkörper der Umformvorrichtung in entgegengesetzte Richtungen über die Innenkontur des Buchsenkörpers hinweg voneinander weg nach außen bewegt. Dadurch, dass die Innenkonturkontaktkörper über die Innenkontur des Buchsenkörpers hinweg nach außen bewegt werden, wird der Buchsenkörper von den Innenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht. Vor dem Umformen mit den Innenkonturkontaktkörpern wird der ringförmige Buchsenrohling vorzugsweise auf die Innenkonturkontaktkörper aufgesetzt. Das Aufsetzen des Buchsenrohlings kann automatisiert, beispielsweise durch eine Aufsetzvorrichtung, oder manuell erfolgen. Die gegenüberliegenden Buchsenschenkel verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander.
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Während des Umformvorgangs fahren die Innenkonturkontaktkörper auseinander, sodass sich der Abstand zwischen den Innenkonturkontaktkörpern vergrößert. Die Innenkonturkontaktkörper können sich dabei zeitgleich oder zeitversetzt bewegen. Vorzugsweise führen die Innenkonturkontaktkörper eine spiegelsymmetrische Bewegung aus, wobei die Verfahrweglänge der Innenkonturkontaktkörper vorzugsweise übereinstimmt. Durch das Verfahren der Innenkonturkontaktkörper wird ein Großteil der Ovalisierung erzeugt. Der für die Ovalisierung erforderliche Kraftaufwand verändert sich während des Verfahrens der Innenkonturkontaktkörper. Der erforderliche Kraftaufwand steigt mit zunehmender Ovalisierung, also umso mehr der runde Buchsenkörper in eine ovale Form gebracht wird, an. Das Auseinanderfahren der Innenkonturkontaktkörper wird vorzugsweise beendet oder unterbrochen, wenn die Druckkraft eines die Innenkonturkontaktkörper antreibenden Arbeitszylinders einen Schwellwert überschreitet. Bei Überschreitung des Schwellwerts wird also die Umformung durch Auseinanderfahren der Innenkonturkontaktkörper beendet. Über den die Innenkonturkontaktkörper antreibenden Arbeitszylinder werden die Innenkonturkontaktkörper verfahren. Der Schwellwert kann die Maximalkraft des Arbeitszylinders sein. Der Arbeitszylinder kann ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sein. Alternativ zu dem Arbeitszylinder können die Innenkonturkontaktkörper auch durch einen anderen Antrieb, beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb, bewegt werden.
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Die Innenkonturkontaktkörper weisen jeweils eine Außenkontur auf, welche eine gebogene Kontaktfläche und geradlinige Kontaktflächen umfasst.
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Es ist außerdem ein Verfahren vorteilhaft, bei welchem zwei außenseitig des Buchsenkörpers angeordnete und jeweils eine geradlinige Kontaktkontur aufweisende Schenkelkontaktkörper der Umformvorrichtung beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden und mit den geradlinigen Buchsenschenkeln des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht werden. Hierbei werden die Buchsenschenkel zumindest abschnittsweise von den Schenkelkontaktkörpern gegen geradlinige Kontaktflächen der Innenkonturkontaktkörper gedrückt. Durch die Schenkelkontaktkörper wird folglich der restliche Linearanteil der Ovalbuchse erzeugt. Hierbei wird berücksichtigt, dass der Buchsenkörper nach Auflösen des Kontakts mit den Schenkelkontaktkörpern eine Rückfederung erfahren wird. Diese Rückfederung wird beim Umformen mit den Schenkelkontaktkörpern bereits berücksichtigt und somit gezielt kompensiert. Die Schenkelkontaktkörper werden von einem oder mehreren Antrieben bewegt. Der eine oder die mehreren Antriebe können Arbeitszylinder sein. Die Arbeitszylinder können Hydraulik- oder Pneumatikzylinder sein. Alternativ können die Antriebe auch elektromotorische Antriebe sein. Die Schenkelkontaktkörper führen vorzugsweise eine spiegelsymmetrische Bewegung aus. Die Schenkelkontaktkörper können gleichzeitig oder zeitversetzt bewegt werden.
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Das Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers zwei außenseitig des Buchsenkörpers angeordnete und jeweils eine bogenförmige Kontaktkontur aufweisende Bogenkontaktkörper der Umformvorrichtung in entgegengesetzte Richtungen bewegt und mit der gebogenen Außenkontur des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht werden. Hierdurch werden die gebogenen Abschnitte des Buchsenkörpers zumindest abschnittsweise von den Bogenkontaktkörpern gegen gebogene Kontaktflächen der Innenkonturkontaktkörper gedrückt. Durch die Umformung mittels der Bogenkontaktkörper wird die Rückfederung des Buchsenkörpers hochpräzise kompensiert. Zusätzlich wird hierdurch ein Knick im gebogenen Abschnitt, welcher durch das Drücken mit den Schenkelkontaktkörpern entsteht, kompensiert. Die Bogenkontaktkörper werden von einem oder mehreren Antrieben bewegt. Die Antriebe können Arbeitszylinder sein. Die Arbeitszylinder können Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sein. Alternativ können die Antriebe auch elektromotorische Antriebe sein. Die Bogenkontaktkörper können zeitgleich oder zeitversetzt werden. Vorzugsweise führen die Bogenkontaktkörper spiegelsymmetrische Bewegungen aus.
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Vorzugsweise werden die Kontaktkörper nach Beendigung des Umformvorgangs wieder zurück in ihre Ausgangsposition bewegt, sodass die fertige Ovalbuchse ausgeworfen oder entnommen werden kann. Beim Zurückfahren der Kontaktkörper federt die Ovalbuchse um ein definiertes Maß zurück. Da die Rückfederung der Ovalbuchse bereits während des Umformvorgangs berücksichtigt wurde, entspricht die Buchsengeometrie nach erfolgter Rückfederung der beabsichtigten Sollgeometrie. Durch die Rückfederung des Buchsenkörpers wird auch ein hinreichender Spalt zwischen den Innenkonturkontaktkörpern und der Ovalbuchse erreicht, damit die Ovalbuchse beim Auswerfen nicht auf den Innenkonturkontaktkörpern verklemmt. Das Auswerfen kann beispielsweise durch das Ausfahren eines oder mehrerer Auswerfelemente, beispielsweise Auswerferstifte, erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers zwei außenseitig des Buchsenkörpers angeordnete und jeweils eine abschnittsweise geradlinige und abschnittsweise bogenförmige Kontaktkontur aufweisende Außenkonturkontaktkörper der Umformeinrichtung in entgegengesetzte Richtungen über die Außenkontur des Buchsenkörpers hinweg aufeinander zu bewegt, sodass der Buchsenkörper von den Außenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht wird. Die geradlinigen Abschnitte der Außenkonturkontaktkörper formen dabei die Buchsenschenkel des Buchsenkörpers. Die bogenförmigen Abschnitte der Außenkonturkontaktkörper formen dabei die gebogenen Abschnitte des Buchsenkörpers.
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Vor dem mechanischen Umformen des Buchsenkörpers wird die Kontaktkontur zumindest eines außenseitig des Buchsenkörpers angeordneten Außenkonturkontaktkörpers an die Außenkontur des Buchsenkörpers herangefahren. Durch die Verwendung von Außenkonturkontaktkörpern müssen keine großen Kräfte über vergleichsweise filigrane Innenkonturkontaktkörper in den Buchsenrohling eingeleitet werden. Dies führt zu einer wesentlich geringeren Werkzeugbelastung. Es werden außerdem geringere Fertigungstoleranzen bei gleichzeitiger Minimierung der Fertigungsdauer erreicht. Der Umformprozess wird ausfallsicherer und die Prozesszeiten werden verkürzt.
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Die Außenkonturkontaktkörper werden von einem oder mehreren Antrieben bewegt. Der eine oder die mehreren Antriebe können Arbeitszylinder, beispielsweise Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sein. Alternativ können die Antriebe der Außenkonturkontaktkörper auch elektromotorische Antriebe sein. Die Außenkonturkontaktkörper können zeitgleich oder zeitversetzt bewegt werden.
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Es ist außerdem ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem der Anlagekörper während des Umformens des Buchsenkörpers als Anlagefläche für die Innenkontur des Buchsenkörpers dient und keine Bewegung ausführt. Im Innenbereich des Buchsenrohlings wird eine Auflagefläche benötigt, um zu verhindern, dass die geradlinigen Buchsenschenkel während des Umformprozesses übermäßig nach innen durchbiegen. Der längliche Kontaktkörper weist eine rechteckige oder quadratische Außenkontur auf.
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Ferner ist ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem das Umformen des Buchsenkörpers mittels der Außenkonturkontaktkörper in zwei Umformschritten erfolgt. In einem ersten Umformschritt wird die Bewegung der Außenkonturkontaktkörper vor dem Erreichen der jeweiligen Endposition der Außenkonturkontaktkörper unterbrochen. Der erste Umformschritt dient zur Erzeugung der Grobform der Ovalbuchse. In einem zweiten Umformschritt wird die Unterbrechung der Bewegung der Außenkonturkontaktkörper zum Verfahren der Außenkonturkontaktkörper in deren jeweilige Endposition aufgelöst. Der zweite Umformschritt dient zum Nachdrücken und steigert die Maßgenauigkeit bei der Herstellung der Ovalbuchse.
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In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in dem ersten Umformschritt nach innen und/oder in Richtung des Anlagekörpers geneigte Buchsenschenkel erzeugt. In diesem Fall weisen die Buchsenschenkel eine geringfügige Wölbung nach innen auf. Eine entsprechende Buchsenschenkelform wird durch eine Durchbiegung während des Umformprozesses über das Soll-Maß hinaus erreicht. Durch die Durchbiegung über das Soll-Maß hinaus wird die Rückfederung des Buchsenkörpers berücksichtigt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt die Außenkontur des Buchsenkörpers nach dem ersten Umformschritt abschnittsweise nicht an den Kontaktkonturen der Außenkonturkontaktkörper an. Zwischen den Kontaktkonturen der Außenkonturkontaktkörper und der Außenkontur des Buchsenkörpers befinden sich also nach dem ersten Umformschritt abschnittsweise Luftspalte. Außerdem weicht der Buchsenrohling nach dem ersten Umformschritt seitlich aus, sodass im stirnseitigen Bereich des Buchsenkörpers noch eine Maßungenauigkeit vorliegt, welche durch einen oder mehrere weitere Umformschritte korrigiert werden kann. Das seitliche Ausweichen ist bei der Ovalisierung von Buchsenkörpern grundsätzlich ein störender, aber unvermeidbarer mechanischer Effekt. Dieser Effekt ist präsent, sobald die Ovalisierung beginnt. Bei dem hier beschriebenen Verfahren weicht der Buchsenrohling nach dem ersten Umformschritt seitlich nur geringfügig aus, wobei diese Maßabweichung im weiteren Verfahren noch korrigiert bzw. weiter reduziert werden kann.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Anlagekörper zwei Schenkelanlageflächen für die Buchsenschenkel des Buchsenkörpers auf, wobei der Abstand der Schenkelanlageflächen geringer ist als der Soll-Abstand der innenliegenden Schenkelflächen des Buchsenkörpers. Folglich weist der Anlagekörper ein Untermaß auf. Über einen entsprechenden Verfahrweg-Zuschlag für die Außenkonturkontaktkörper kann somit die Durchbiegung der Buchsenschenkel über das Soll-Maß hinaus erreicht werden. Zwischen der Oberfläche des Anlagekörpers und der Innenkontur des Buchsenkörpers befinden sich nach dem ersten Umformschritt ebenfalls abschnittsweise Luftspalte.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers ein Stirnflächenkontaktkörper der Umformvorrichtung in Axialrichtung des Buchsenkörpers bewegt und mit der stirnseitigen Außenkontur des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht. Hierdurch wird der Buchsenkörper von dem Stirnflächenkontaktkörper umgeformt. Der Stirnflächenkontaktkörper kann kinematisch mit dem länglichen Anlagekörper gekoppelt werden, beispielsweise derart, dass der Stirnflächenkontaktkörper über eine Bewegung des länglichen Anlagekörpers verfahren wird. Durch die von dem Stirnflächenkontaktkörper verursachte Umformung des Buchsenkörpers wird eine stirnseitige Maßabweichung des Buchsenkörpers korrigiert oder zumindest verringert.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der zweite Umformschritt des Umformens des Buchsenkörpers mittels der Außenkonturkontaktkörper während oder nach dem Umformen des Buchsenkörpers mittels des Stirnflächenkontaktkörpers. Der Buchsenkörper legt sich durch die im zweiten Umformschritt des Umformens des Buchsenkörpers mittels der Außenkonturkontaktkörper und durch die von dem Stirnflächenkontaktkörper verursachte Umformung vollumfänglich an die Kontaktkontur der Außenkonturkontaktkörper an. Dabei wird berücksichtigt, dass der Buchsenkörper beim Zurückfahren des Stirnflächenkontaktkörpers und beim Zurückfahren der Außenkonturkontaktkörper um ein prozessabhängiges Maß zurückfedert.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einsetzen des Buchsenrohlings in die Umformvorrichtung, wobei der längliche Anlagekörper nach dem Einsetzen des Buchsenrohlings in die Umformvorrichtung und vor dem mechanischen Umformen des Buchsenkörpers in Längsrichtung durch die Buchsenausnehmung bewegt wird.
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Der Anlagekörper kann über einen Antrieb verfahrbar sein. Der Antrieb kann ein Arbeitszylinder sein. Der Arbeitszylinder kann ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sein. Ferner kann der Antrieb des Anlagekörpers ein elektromotorischer Antrieb sein.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch ein automatisches Einlegen des Buchsenrohlings in die Umformvorrichtung und/oder ein automatisches Auswerfen der hergestellten Ovalbuchse aus der Umformvorrichtung erfolgen. Nach dem Umformprozess fahren die Außenkonturkontaktkörper vorzugsweise zurück in ihre Ausgangsposition. Die fertige Ovalbuchse wird anschließend vorzugsweise automatisch ausgeworfen. Hierfür wird der Stirnflächenkontaktkörper vorzugsweise samt dem Anlagekörper zurückgefahren. So entsteht ein Spalt zwischen den Außenkonturkontaktkörpern und dem Stirnflächenkontaktkörper, durch welchen die fertige Ovalbuchse nach unten aus der Umformvorrichtung herausfallen kann.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Umformvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die erfindungsgemäße Umformvorrichtung einen länglichen Anlagekörper aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, sich während des mechanischen Umformens des Buchsenkörpers durch die von dem Buchsenkörper umschlossene Buchsenausnehmung zu erstrecken.
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Die Umformvorrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einzelne oder sämtliche Schritte des Verfahrens zum Herstellen einer Ovalbuchse nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Umformvorrichtung umfassen die mehreren Kontaktkörper zwei Innenkonturkontaktkörper, welche dazu eingerichtet sind, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers in einer von dem Buchsenkörper umschlossenen Buchsenausnehmung des Buchsenkörpers positioniert zu sein und in entgegengesetzte Richtungen über die Innenkontur des Buchsenkörpers hinweg voneinander weg nach außen bewegt zu werden, sodass der Buchsenkörper von den Innenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht wird.
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Die Umformvorrichtung wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die mehreren Kontaktkörper zwei jeweils eine geradlinige Kontaktkontur aufweisende Schenkelkontaktkörper aufweisen. Die Schenkelkontaktkörper sind vorzugsweise dazu eingerichtet, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers außenseitig des Buchsenkörpers positioniert zu sein und in entgegengesetzte Richtungen bewegt und mit den geradlinigen Buchsenschenkeln des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht zu werden, sodass die Buchsenschenkel zumindest abschnittsweise von den Schenkelkontaktkörpern gegen geradlinige Kontaktflächen der Innenkonturkontaktkörper gedrückt werden. Alternativ oder zusätzlich umfassen die mehreren Kontaktkörper zwei jeweils eine bogenförmige Kontaktkörper aufweisende Bogenkontaktkörper. Die Bogenkontaktkörper sind vorzugsweise dazu eingerichtet, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers außenseitig des Buchsenkörpers positioniert zu sein und in entgegengesetzte Richtungen bewegt und mit der gebogenen Außenkontur des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht zu werden, sodass die gebogenen Abschnitte des Buchsenkörpers zumindest abschnittsweise von den Bogenkontaktkörpern gegen gebogenen Kontaktflächen der Innenkonturkontaktkörper gedrückt werden.
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Erfindungsgemäß umfassen die mehreren Kontaktkörper zwei jeweils eine abschnittsweise geradlinige und abschnittsweise bogenförmige Kontaktkontur aufweisende Außenkonturkontaktkörper. Die Außenkonturkontaktkörper sind dazu eingerichtet, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers außenseitig des Buchsenkörpers angeordnet zu sein und in entgegengesetzte Richtungen über die Außenkontur des Buchsenkörpers hinweg aufeinander zu bewegt zu werden, sodass der Buchsenkörper von den Außenkonturkontaktkörpern umgeformt und in eine ovale Grundform mit gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten gebracht wird. Alternativ oder zusätzlich umfassen die mehreren Kontaktkörper einen Stirnflächenkontaktkörper, wobei der Stirnflächenkontaktkörper vorzugsweise dazu eingerichtet ist, beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers in Axialrichtung des Buchsenkörpers bewegt und mit der stirnseitigen Außenkontur des Buchsenkörpers in Kontakt gebracht zu werden, sodass der Buchsenkörper von dem Stirnflächenkontaktkörper umgeformt wird.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung ist der längliche Anlagekörper dazu eingerichtet, während des Umformens des Buchsenkörpers als Anlagefläche für die Innenkontur des Buchsenkörpers zu dienen und keine Bewegung auszuführen. Der längliche Kontaktkörper weist vorzugsweise eine rechteckige oder quadratische Außenkontur auf.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäßen Umformvorrichtung einen oder mehrere Antriebe auf, welche dazu eingerichtet sind, die mehreren Kontaktkörper zu bewegen. Der eine oder die mehreren Antriebe können Arbeitszylinder sein. Die Arbeitszylinder können Pneumatik- oder Hydraulikzylinder sein. Alternativ oder zusätzlich können die Antriebe einen oder mehrere elektromotorische Antriebe umfassen. Die erfindungsgemäße Umformvorrichtung weist ferner vorzugsweise eine Steuerungseinrichtung auf, welche mit dem einen oder den mehreren Antrieben signalleitend verbunden ist. Ferner ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, den einen oder die mehreren Antriebe zum Ausführen des Verfahrens zum Herstellen einer Ovalbuchse nach einer der vorstehend beschrieben Ausführungsformen anzusteuern.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel der Umformvorrichtung samt Buchsenrohling in einer perspektivischen Darstellung;
- 2 die in der 1 abgebildete Umformvorrichtung vor dem Verfahren der Innenkonturkontaktkörper in einer Draufsicht;
- 3 die in der 1 abgebildete Umformvorrichtung nach dem Verfahren der Innenkonturkontaktkörper in einer Draufsicht;
- 4 die in der 1 abgebildete Umformvorrichtung nach dem Verfahren der Schenkelkontaktkörper und der Bogenkontaktkörper in einer Draufsicht;
- 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung während des Einsetzens eines Buchsenrohlings in einer perspektivischen Darstellung;
- 6 die in der 5 abgebildete Umformvorrichtung nach dem Einsetzen des Buchsenrohlings, nach dem Bewegen des Anlagekörpers durch die Buchsenausnehmung und nach dem Heranfahren der Außenkonturkontaktkörper an den Buchsenrohling in einer perspektivischen Darstellung;
- 7 die in der 5 abgebildete Umformvorrichtung nach dem ersten Umformschritt des Umformens mittels der Außenkonturkontaktkörper in einer perspektivischen Darstellung;
- 8 ein Vergleich der nach dem ersten Umformschritt des Umformens mittels der Außenkonturkontaktkörper vorliegenden Buchsengeometrie mit der Soll-Geometrie;
- 9 die in der 5 abgebildete Umformvorrichtung nach dem Umformen mittels des Stirnflächenkontaktkörpers und nach dem zweiten Umformschritt des Umformens mittels der Außenkonturkontaktkörper in einer perspektivischen Darstellung;
- 10 ein Vergleich der nach dem Umformen mittels des Stirnflächenkontaktkörpers und nach dem zweiten Umformschritt des Umformens mittels der Außenkonturkontaktkörper vorliegenden Buchsengeometrie mit der Soll-Geometrie;
- 11 die in der 5 abgebildete Umformvorrichtung während des Auswerfens der hergestellten Ovalbuchse in einer perspektivischen Darstellung; und
- 12 ein Vergleich der finalen Buchsengeometrie mit der Soll-Geometrie.
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Die 1 zeigt eine Umformvorrichtung 10, mit welcher eine Ovalbuchse 108 herstellbar ist.
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Zum Herstellen der Ovalbuchse 108 wird zunächst ein ringförmiger Buchsenrohling 100 mit einem runden Buchsenkörper 102 bereitgestellt und in einen Umformbereich der Umformvorrichtung 10 eingesetzt. In dem Umformbereich befinden sich zwei bewegliche Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b. Die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b erstrecken sich durch die Buchsenausnehmung 104 des in die Umformvorrichtung 10 eingesetzten Buchsenrohlings 100. Der Buchsenkörper 102 des Buchsenrohlings 100 läuft also um die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b um.
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Die Umformvorrichtung 10 weist ferner zwei gegenüberliegende Schenkelkontaktkörper 20a, 20b und zwei gegenüberliegende Bogenkontaktkörper 24a, 24b auf. Die Schenkelkontaktkörper 20a, 20b und die Bogenkontaktkörper 24a, 24b sind außenseitig von dem Buchsenrohling 100 angeordnet und in Richtung des Buchsenrohlings, also nach innen, verfahrbar. Die Schenkelkontaktkörper 20a, 20b weisen jeweils eine geradlinige Kontaktkontur 22a, 22b auf. Die Bogenkontaktkörper 24a, 24b weisen jeweils eine bogenförmige Kontaktkontur 26a, 26b auf.
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Der ringförmige Buchsenrohling 100 kann beispielsweise ein Rohrabschnitt sein. Alternativ oder zusätzlich kann der ringförmige Buchsenrohling 100 vor dem Einsetzen in die Umformeinrichtung spanend bearbeitet oder spanend hergestellt worden sein. Beispielsweise wurde der Buchsenrohling 100 im Rahmen eines Dreh- und/oder Fräsvorgangs bearbeitet oder hergestellt. Der dargestellte Buchsenrohling 100 weist einen stirnseitigen Bund auf, wobei an den stirnseitigen Materialkanten Radien vorhanden sind. Die Kontaktkonturen 22a, 22b der Schenkelkontaktkörper 20a, 20b und die Kontaktkonturen 26a, 26b der Bogenkontaktkörper 24a, 24b sind an die zu erzeugende Außenkontur angepasst und können beispielsweise eine Materialstufe aufweisen.
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Die 2 zeigt, dass der Innenkonturkontaktkörper 12a zwei geradlinige Kontaktflächen 14a, 14b und eine die geradlinigen Kontaktflächen 14a, 14b miteinander verbindende bogenförmige Kontaktfläche 18a aufweist. Der Innenkonturkontaktkörper 12b weist geradlinige Kontaktflächen 16a, 16b und eine die geradlinigen Kontaktflächen 16a, 16b miteinander verbindende bogenförmige Kontaktfläche 18b auf.
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Ausgehend von dem in der 2 dargestellten Zustand erfolgt ein mechanisches Umformen des Buchsenkörpers 102 mittels der Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b.
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Hierzu werden die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b in die in der 3 dargestellten entgegengesetzten Richtungen x1, x2 über die Innenkontur des Buchsenkörpers 102 hinweg auseinandergefahren, sodass der Buchsenkörper 102 von den Innenkonturkontaktkörpern 12a, 12b umgeformt wird. Der Buchsenkörper 102 wird von den Innenkonturkontaktkörpern 12a, 12b in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln 110a, 110b und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten 112a, 112b gebracht. Die erzeugten Buchsenschenkel 110a, 110b verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Durch das Verfahren der Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b wird ein Großteil der Ovalisierung erzeugt. Die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b werden über einen Antrieb verfahren, wobei der Antrieb einen Pneumatikzylinder aufweist. Ein Pneumatikzylinder ist dem Innenkonturkontaktkörper 12a zugeordnet. Ein anderer Pneumatikzylinder ist dem Innenkonturkontaktkörper 12b zugeordnet. Der Antrieb für die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b ist mit einer Steuerungseinrichtung verbunden, welche den Betrieb des Antriebs steuert.
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Nachdem die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b zur Erzeugung einer ersten Ovalbuchse 108 nach außen verfahren wurden, erfolgt ein weiteres Umformen des Buchsenkörpers 102 mittels der Schenkelkontaktkörper 20a, 20b und der Bogenkontaktkörper 24a, 24b.
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Wie in der 4 dargestellt, werden die Schenkelkontaktkörper 20a, 20b zum weiteren mechanischen Umformen des Buchsenkörpers 102 in entgegengesetzte Richtungen y1, y2 bewegt, sodass die geradlinigen Kontaktkonturen 22a, 22b der Schenkelkontaktkörper 20a, 20b mit den geradlinigen Buchsenschenkeln 110a, 110b des Buchsenkörpers 102 in Kontakt kommen und die Buchsenschenkel 110a, 110c zumindest abschnittsweise von den Schenkelkontaktkörpern 20a, 20b gegen die geradlinigen Kontaktflächen 14a, 14b, 16a, 16b der Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b gedrückt werden. Ferner werden die Bogenkontaktkörper 24a, 24b in entgegengesetzte Richtungen x3, x4 bewegt, sodass die bogenförmigen Kontaktkonturen 26a, 26b der Bogenkontaktkörper 24a, 24b mit der gebogenen Außenkontur des Buchsenkörpers 102 in Kontakt kommen und die gebogenen Abschnitte 112a, 112b des Buchsenkörpers 102 zumindest abschnittsweise von den Bogenkontaktkörpern 24a, 24b gegen die gebogenen Kontaktflächen 18a, 18b der Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b gedrückt werden.
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Die Schenkelkontaktkörper 20a, 20b sind mit einem Antrieb gekoppelt. Der Antrieb weist zwei Pneumatikzylinder auf. Ein Pneumatikzylinder ist dem Schenkelkontaktkörper 20a zugeordnet, wobei ein Pneumatikzylinder dem Schenkelkontaktkörper 20b zugeordnet ist. Die Pneumatikzylinder sind mit der Steuerungseinrichtung verbunden, wobei die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Pneumatikzylinder steuert.
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Die Bogenkontaktkörper 24a, 24b werden mittels eines Antriebs bewegt. Der Antrieb weist zwei Pneumatikzylinder auf. Ein Pneumatikzylinder ist dem Bogenkontaktkörper 24a zugeordnet, wobei ein weiterer Pneumatikzylinder dem Bogenkontaktkörper 24b zugeordnet ist. Die Pneumatikzylinder sind mit der Steuerungseinrichtung verbunden, wobei die Steuerungseinrichtung den Betrieb der Pneumatikzylinder steuert.
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Im Anschluss an den in der 4 dargestellten Zustand werden die Innenkonturkontaktkörper 12a, 12b, die Schenkelkontaktkörper 20a, 20b und die Bogenkontaktkörper 24a, 24b wieder zurück in ihre Ausgangsposition verfahren, damit die fertige Ovalbuchse 108 ausgeworfen werden kann. Beim Verfahren der Kontaktkörper 12a, 12b, 20a, 20b, 24a, 24b zurück in die Ausgangsposition federt die fertige Ovalbuchse 108 um ein definiertes Maß zurück. Da die Rückfederung des Buchsenkörpers 102 bei der Auslegung der Kontaktkörper 12a, 12b, 20a, 20b, 24a, 24b und deren Verfahrwege berücksichtigt wurde, entsteht beim Öffnen der Umformvorrichtung 10 vergleichsweise präzise die beabsichtigte Soll-Geometrie. Das Auswerfen der fertigen Ovalbuchse 108 kann beispielsweise über ein oder mehrere Auswurfelemente, beispielsweise über einen oder mehrere Auswerferstifte, erfolgen, welche die Ovalbuchse 108 von den Innenkonturkontaktkörpern 12a, 12b herunterschieben.
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Die 5 bis 12 zeigen eine alternative Ausführungsform der Umformvorrichtung 10 sowie die während der Buchsenherstellung erzeugten Buchsengeometrien im Querschnitt.
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Die 5 zeigt, dass die Umformvorrichtung 10 eine Einsetzöffnung 28 aufweist, über welche ein ringförmiger Buchsenrohling 100 mit einem runden Buchsenkörper 102 in die Umformvorrichtung 10 eingesetzt werden kann.
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Die Umformvorrichtung 10 weist zwei Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b auf. Die Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b weisen jeweils eine abschnittsweise geradlinige und abschnittsweise bogenförmige Kontaktkontur auf.
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Wie die 6 zeigt, wird der Außenkonturkontaktkörper 30a nach dem Einsetzen des Buchsenrohlings 100 zunächst an die Außenkontur des Buchsenrohlings 100 herangefahren. Hierzu wird der Außenkonturkontaktkörper 30a in die Bewegungsrichtung y1 bewegt. Ferner wird ein länglicher Anlagekörper 32 in Längsrichtung z1 durch die Buchsenausnehmung 104 des Buchsenrohlings 100 bewegt. Der längliche Anlagekörper 32 erstreckt sich während des folgenden mechanischen Umformens des Buchsenkörpers 102 durch die von dem Buchsenkörper 102 umschlossene Buchsenausnehmung 104, wobei der Anlagekörper 32 während des Umformens des Buchsenkörpers 102 als Anlagefläche für die Innenkontur 106 des Buchsenkörpers 102 dient und keine Bewegung ausführt. Der längliche Anlagekörper 32 steht während des Umformvorgangs also still. Im Innenbereich des Buchsenrohlings 100 werden Auflageflächen benötigt, um zu verhindern, dass die geradlinigen Buchsenschenkel 110a, 110b während des Umformprozesses übermäßig nach innen durchbiegen. Der längliche Anlagekörper 32 weist eine im Wesentlichen quadratische Außenkontur auf.
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Das Umformen des Buchsenkörpers 102 mittels der Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b erfolgt in zwei Umformschritten, wobei in der 7 der erste Umformschritt dargestellt ist. Im Rahmen des ersten Umformschritts werden die Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b in entgegengesetzte Richtungen y1, y2 über die Außenkontur des Buchsenkörpers 102 hinweg aufeinander zu bewegt, sodass der Buchsenkörper 102 von den Außenkonturkontaktkörpern 30a, 30b umgeformt und in eine ovale Grundform mit zwei gegenüberliegenden geradlinigen Buchsenschenkeln 110a, 110b und zwei gegenüberliegenden gebogenen Abschnitten 112a, 112b gebracht wird. In dem ersten Umformschritt wird die Bewegung der Außenkonturkontaktflächen 30a, 30b jedoch vor dem Erreichen der jeweiligen Endposition der Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b unterbrochen. Der erste Umformschritt dient zunächst der Erzeugung der Grobform der Ovalbuchse 108. In dem ersten Umformschritt werden nach innen und in Richtung des Anlagekörpers 32 geneigte Buchsenschenkel 110a, 110b erzeugt. Nach dem ersten Umformschritt liegt die Außenkontur des Buchsenkörpers 102 abschnittsweise nicht an den Kontaktkonturen der Außenkonturkontaktkörpern 30a, 30b und den Schenkelanlageflächen 34a, 34b des länglichen Anlagekörpers 32 an.
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Wie die 8 zeigt, wurde der Buchsenkörper 102 in dem ersten Umformschritt über das Soll-Maß hinaus durchgebogen, sodass die Soll-Geometrie 114 von der Geometrie des Buchsenkörpers 102 abweicht. Die Durchbiegung über das Soll-Maß hinaus wird dadurch ermöglicht, dass der Anlagekörper 32 zwei Schenkelanlageflächen 34a, 34b für die Buchsenschenkel 110a, 110b des Buchsenkörpers 102 aufweist, wobei der Abstand der Schenkelanlageflächen 34a, 34b geringer ist als der Soll-Abstand der innenliegenden Schenkelflächen des Buchsenkörpers 102. Der Anlagekörper 32 weist also ein Untermaß auf.
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Wie ebenfalls in der 8 dargestellt, führt der erste Umformschritt ferner zu einem seitlichen bzw. stirnseitigen Auslaufen des Buchsenkörpers 102. Diese seitliche bzw. stirnseitige Maßabweichung ist im Folgenden noch zu korrigieren.
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Ferner zeigt die 8, dass der Buchsenkörper eine umlaufende Nut 116 sowie Fasen 118a-118d an den stirnseitigen Buchsenkanten aufweist.
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Die Umformvorrichtung 10 weist ferner zwei Stirnflächenkontaktkörper 36, 38 auf, wobei der Stirnflächenkontaktkörper 36 bewegbar ist. Der Stirnflächenkontaktkörper 38 ist unbeweglich und dient als Gegenanlage für den Buchsenkörper 102 beim Bewegen des Stirnflächenkontaktkörpers 36. Somit nehmen beide Stirnflächenkontaktkörper 36, 38 am Umformprozess teil.
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Die 9 zeigt, dass der Stirnflächenkontaktkörper 36 beim mechanischen Umformen des Buchsenkörpers 102 in Axialrichtung z2 des Buchsenkörpers 102 bewegt wird und mit der stirnseitigen Außenkontur des Buchsenkörpers 102 in Kontakt gebracht wird, sodass der Buchsenkörper 102 von dem Stirnflächenkontaktkörper 36 umgeformt wird. Der Stirnflächenkontaktkörper kann eine Umformplatte sein, welche kinematisch mit dem länglichen Anlagekörper 32 gekoppelt ist. Durch die von dem Stirnflächenkontaktkörper 36 verursachte Umformung des Buchsenkörpers 102 wird die stirnseitige Maßabweichung des Buchsenkörpers 102 korrigiert oder zumindest verringert (vgl. 10).
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Gleichzeitig oder zeitversetzt zu der Bewegung des Stirnflächenkontaktkörpers wird der zweite Umformschritt des Umformens des Buchsenkörpers mittels der Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b ausgeführt. Im zweiten Umformschritt wird die Unterbrechung der Bewegung der Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b zum Verfahren der Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b in deren jeweilige Endposition aufgelöst. Im zweiten Umformschritt erfolgt also ein Nachdrücken, über welches die Maßgenauigkeit nochmals gesteigert wird.
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Die 10 zeigt, dass sich die tatsächliche Kontur des Buchsenkörpers 102 weiter an die Soll-Geometrie 114 angenähert hat.
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Die 11 zeigt, dass die Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b und der Stirnflächenkontaktkörper 36 nach dem Umformvorgang wieder zurück in ihre Ausgangsposition verfahren werden. Durch das Auflösen des Kontakts zwischen dem Buchsenkörper 102 und den Kontaktkörpern 30a, 30b, 36 erfolgt eine Rückfederung des Buchsenkörpers 102, welche von der Geometrie der Kontaktkörper 30a, 30b, 36 und deren Verfahrwege bereits berücksichtigt wurde.
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Die 12 zeigt, dass die Geometrie des Buchsenkörpers 102 nach der Rückfederung im Wesentlichen der Soll-Geometrie 114 entspricht.
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Die Außenkonturkontaktkörper 30a, 30b und der Stirnflächenkontaktkörper sind jeweils mit einem Pneumatikzylinder verbunden, wobei der Betrieb der Pneumatikzylinder über eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird.
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Bezugszeichen
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- 10
- Umformvorrichtung
- 12a, 12b
- Innenkonturkontaktkörper
- 14a, 14b
- geradlinige Kontaktflächen
- 16a, 16b
- geradlinige Kontaktflächen
- 18a, 18b
- bogenförmigen Kontaktflächen
- 20a, 20b
- Schenkelkontaktkörper
- 22a, 22b
- geradlinige Kontaktkontur
- 24a, 24b
- Bogenkontaktkörper
- 26a, 26b
- bogenförmige Kontaktkontur
- 28
- Einsetzöffnung
- 30a, 30b
- Außenkonturkontaktkörper
- 32
- Anlagekörper
- 34a, 34b
- Schenkelanlageflächen
- 36
- Stirnflächenkontaktkörper
- 38
- Stirnflächenkontaktkörper
- 100
- Buchsenrohling
- 102
- Buchsenkörper
- 104
- Buchsenausnehmung
- 106
- Innenkontur
- 108
- Ovalbuchse
- 110a, 110b
- Buchsenschenkel
- 112a, 112b
- gebogene Abschnitte
- 114
- Soll-Geometrie
- 116
- Nut
- 118a-118d
- Fasen
- x1, x2
- Richtungen
- x3, x4
- Richtungen
- y1, y2
- Richtungen
- z1
- Längsrichtung
- z2
- Axialrichtung
