EP0463200A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von eingeformten Konturierungen auf dem Aussenumfang von rotationssymmetrischen Werkstucken aus Blech sowie Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung von eingeformten Konturierungen auf dem Aussenumfang von rotationssymmetrischen Werkstucken aus Blech sowie Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung Download PDF

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EP0463200A1
EP0463200A1 EP90112026A EP90112026A EP0463200A1 EP 0463200 A1 EP0463200 A1 EP 0463200A1 EP 90112026 A EP90112026 A EP 90112026A EP 90112026 A EP90112026 A EP 90112026A EP 0463200 A1 EP0463200 A1 EP 0463200A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
ring
receiving ring
pressure
spindle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90112026A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Wenzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leifeld GmbH and Co
Original Assignee
Leifeld GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leifeld GmbH and Co filed Critical Leifeld GmbH and Co
Priority to EP90112026A priority Critical patent/EP0463200A1/de
Priority to US07/717,094 priority patent/US5133204A/en
Publication of EP0463200A1 publication Critical patent/EP0463200A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/28—Making other particular articles wheels or the like gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B5/00—Machines or apparatus for embossing decorations or marks, e.g. embossing coins
    • B44B5/02—Dies; Accessories
    • B44B5/026—Dies

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method for operating the device.
  • the device is a spinning machine with a main spindle and a chuck arranged thereon, and with several profile rollers of increasing profile depth that are used one after the other and can be driven with an adjustable speed ratio to the main spindle.
  • This device can be used very well for the stated purpose, in particular because of its high production accuracy; However, it is considered disadvantageous that the control effort for setting and maintaining the required speed ratio is relatively high and that the machining time per workpiece is comparatively long due to the successive use of several profile rollers.
  • the contouring of the workpiece can be generated using a single tool, essentially consisting of a receiving ring and embossing stamp (s), which ensures short piece times and thus cost-effective workpiece machining.
  • the receiving ring, the embossing stamp and their arrangement and distribution in the receiving ring can be freely selected within wide limits, which allows the creation of practically any desired contours.
  • the dies can be easily equipped with large guiding surfaces, which ensures precise, jam-free and low-wear guiding, whereby the orientation of the dies can also be freely defined within wide limits, which is e.g. enables inclined gears or other special contours.
  • a further embodiment of the method is specified in claim 10. This advantageously enables multiple machining, in particular further shaping, of the workpiece without reclamping and without changing the machine, which contributes significantly to the inexpensive manufacture of the workpieces.
  • the further reshaping preferably consists in that circumferential contours are pressed into the workpiece in the circumferential direction by means of one or more successively radially supplied pressure rollers provided next to the pressure roller.
  • a major advantage of the invention is that regardless of the radial position of the pressure roller and the position of the pressure ring, a consistently accurate, geometrically exact assignment between the workpiece or its outer circumference on the one hand and the receiving ring with the dies on the other hand is always guaranteed.
  • the device according to the invention and the associated method can therefore be used to produce highly precise contours on the outer circumference of rotationally symmetrical workpieces with regard to their shape and position.
  • the workpieces that can be produced with the new device and the new method can e.g. Toothed pulleys, pulleys with setting and / or assembly markings or incremental encoders for angle and / or speed measurements.
  • the exemplary embodiment of the device 1 shown here essentially consists of two spindles, namely a first spindle 11, which is upper in FIG. 1, and a second spindle 21, which is lower in FIG. 1.
  • Each of the two spindles 11 and 21 is equipped with a workpiece holder 12 or 22 at its front end, which clamps a rotationally symmetrical workpiece 7, here a V-belt pulley, between them.
  • At least one of the two spindles 11 and 21 is equipped with a rotary drive (not specifically shown here), but it is preferably provided that both spindles 11 and 21 can be driven synchronously.
  • a receiving ring 3 is arranged concentrically to the lower spindle 21 in the sliding seat, which is axially displaceable to the spindle 21 by means of a support ring 30, but is non-rotatably held in the circumferential direction.
  • the spindles 11 and 21 and the receiving ring 3 can be rotated together about a central axis of rotation 39 by the spindle drive or the spindle drives.
  • the state of the device 1 before the machining of the workpiece 7 is shown, in which the receiving ring 3 is in a starting position shifted downwards.
  • the lower part of the receiving ring 3 with its smooth inner circumferential surface 32, serves to guide the receiving ring 3 on the spindle 21.
  • the receiving ring 3 is provided with circumferentially distributed, radially extending sliding guides 31 in the form of recesses, of which in FIG. 1 in the right part of a sliding guide 31 is visible.
  • the slide guides 31 each serve to receive an embossing stamp 4, which is not shown in the right part of FIG. 1 for reasons of clarity. However, its shape can be seen from the left part of FIG. 1.
  • a pressure ring 5 extends around the outside of the receiving ring 3 and is floatingly supported on the receiving ring 3 by means of a guide flange 51.
  • the pressure ring 5 On the inside, the pressure ring 5 has an inner circumferential surface 52 that extends over most of its height and describes a cylindrical surface.
  • the pressure ring 5 On the outside, the pressure ring 5 has an outer circumferential surface 50 that also forms a cylindrical surface.
  • a support ring 6 is also arranged, which is also floating.
  • the support ring 6 can be preloaded by a force device 60, here a plurality of helical springs running in the radial direction between the receiving ring 3 and the support ring 6, with a force pointing radially outwards.
  • the force device 60 can also be an elastically compressible ring, a hydraulic or pneumatic device or another suitable device.
  • the support ring 6 With its upper end region, the support ring 6 lies exactly below the slide guide 31 and forms a radially outer support surface for the embossing die 4 in the slide guide 31 that is movable in the radial direction.
  • the workpiece 7 can be seen in the right part of FIG. 1, which is formed here with an essentially V-shaped V-belt groove 72 and a cylindrical outer circumferential region 71, seen in the axial direction, above, the latter with a contour is to be provided, which is generated by means of the stamping die 4 and for which purpose the workpiece holder 12 is formed on the first, upper spindle 11 with a corresponding negative contour 13.
  • the device In the part of FIG. 1 lying to the left of the axis of rotation 39, the device is shown in a state during the machining of the workpiece 7.
  • the receiving ring 3 is now shifted upwards along its inner circumferential surface 32 and the outer circumferential surface of the spindle 21 so that the stamp 4 visible in FIG. 1 in the left part of the illustration lies exactly at the level of the cylindrical outer circumferential region 71 of the workpiece 7.
  • Another difference from the state of the device 1 shown in the right part of FIG. 1 is that the pressure ring 5 is now shifted from its position concentric with the receiving ring 3 into an eccentric position.
  • a pressure roller 8 which can be advanced in the radial direction and which is freely rotatable about an axis of rotation 89 running parallel to the axis of rotation 39.
  • a drive for the pressure roller 8 which is synchronous with the spindle drive can also be provided here. With its outer peripheral surface, the pressure roller 8 bears against the outer peripheral surface 50 of the pressure ring 5 and moves it radially inward in the region facing the pressure roller 8, ie to the right in FIG. 1.
  • the dies 4 are each fed to that of the pressure roller 8 turned area of the receiving ring 3 is also moved radially inward, the end faces 40 of the dies 4 being pressed into the workpiece, deforming the outer peripheral region 71 thereof.
  • the roller 8 is fed until the pressure ring 5 has reached a maximum eccentricity corresponding to the desired contouring depth, as a result of which the desired contouring, here a toothing 73, is produced on the outer peripheral region 71 of the workpiece 7.
  • the upper end region of the support ring 6 engages behind a retaining lug 43 provided on the stamping die 4, as a result of which the force exerted on the support ring 6 by means of the force device 60 is transmitted to the individual stamping dies 4 as a restoring force.
  • FIG. 2 shows that both the receiving ring 3 and the pressure ring 5 are each circular and differ only in their diameter.
  • the inside diameter of the receiving ring 3 essentially corresponds to the outside diameter of the workpiece 7 to be machined, which is not specifically shown in FIG. 2, a movement clearance between the two diameters being required for mounting and removal.
  • FIG. 2 shows that both the receiving ring 3 and the pressure ring 5 are each circular and differ only in their diameter.
  • the inside diameter of the receiving ring 3 essentially corresponds to the outside diameter of the workpiece 7 to be machined, which is not specifically shown in FIG. 2, a movement clearance between the two diameters being required for mounting and removal.
  • the radial extent of the stamping dies 4 is greater than the radial thickness of the receiving ring 3, in which the stamping dies 4 are guided in a radially displaceable manner by means of guide surfaces 41 and sliding guides 31.
  • the radial extent of the stamping dies 4 exceeds the radial thickness of the receiving ring at least by the amount of the depth of the contour to be generated on the outer peripheral region 71 of the workpiece 7.
  • the inner diameter of the pressure ring 5 is in turn selected so that it rests on the back surfaces 42 of the embossing dies 4 in a concentric arrangement with the receiving ring 3 in such a way that the end face 40 of the stamping dies 4 is flush with the inner peripheral surface 32 of the receiving ring 3.
  • the end faces 40 of the embossing dies 4 are returned in the radial direction outward behind the inner circumferential surface 32 of the receiving ring 3 by an amount corresponding to the contouring depth.
  • the connecting line of the end faces 40 of all embossing dies 4 is shown in this figure as a dot-dash circle.
  • the inner circumferential surface 52 of the pressure ring 5 is constantly in contact with the back surfaces 42 of all the stamping dies 4, as a result of which the stamping dies 4 participate in the eccentric rotation of the pressure ring 5.
  • the stamping dies 4 easily have different shapes, e.g. can have different extents in the circumferential direction or in the axial direction.
  • FIG. 3 of the drawing shows a modified version of the device 1, the parts of this device 1 in their modified version being provided with the reference numbers which correspond to the same parts of the previously described version of the device 1.
  • the workpiece holder 12 is partially visible, to which the workpiece 7 with its central hub part 70, its outer circumferential V-belt groove 72 and its cylindrical outer peripheral region 71 adjoins at the bottom.
  • the second workpiece holder 22 of the second spindle 21 is again visible below the workpiece 7.
  • the receiving ring 3 surrounding it, which, in contrast to the previously described embodiment of the device 1, is designed with two sliding guides 31 and 31 ', the upper sliding guide 31 for receiving the die 4 and the lower sliding guide 31 'used to hold a second stamp 4'.
  • the pressure ring 5 then follows radially outward, again here between the receiving ring 3 and the pressure ring 5 the support ring 6 is arranged.
  • the force device 60 here consists of an elastically compressible annular body, which is arranged between an outer surface of the receiving ring 3 and an inner surface of the support ring 6.
  • the embossing dies 4 arrive as described previously in the first embodiment of the device 1 , in contrast to the cylindrical outer peripheral region 71 of the workpiece 7, while the lower embossing die 4 'comes in opposition to the lower flank of the V-shaped V-belt groove 72 in FIG. 3 and generates a notch mark 75 there.
  • the lower workpiece holder 22 is provided with a suitable negative contour 23, in this case a recess, at the corresponding point on its outer circumference.
  • FIG. 4 finally shows a front view of a workpiece 7 produced using the device 1 described above and the associated method for operating the device.
  • the central part of the workpiece 7 is formed by the hub part 70 with a central opening 70 ', e.g. to accommodate an axis.
  • the V-belt groove 72 which is concealed here, and the cylindrical outer peripheral region 71, which is already provided with a tooth-shaped contour, which serves as an incremental toothing, then follow radially outward.
  • the increment toothing 73 consists of individual molded-in depressions, a flattening 74 as a special marking occurring once in the course of the circumference of the workpiece 7.
  • the individual marking 75 is made in the form of a notch, which e.g. serves as an assembly or adjustment mark.
  • the teeth or recesses of the toothing 73 in the outer circumferential region 71 are distributed at a uniform distance over the entire circumference of the workpiece 7, but are shown in FIG. 4 only over a partial region of the circumference for reasons of simplification of the drawing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Vorrichtung (1) zur Erzeugung von eingeformten Konturierungen (73,74,75) in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Verzahnungen und/oder Markierungen auf dem Außenumfang (71) von rotationssymmetrischen Werkstücken (7) aus Blech, wobei die Vorrichtung (1) wenigstens eine in Drehung versetzbare Spindel (11,21) mit einer Werkstückaufnahme (12,22) und wenigstens eine zustellbare Druckrolle (8) umfaßt, mit einem in Spindel-Axialrichtung auf den Werkstück-Außenumfang aufsetzbaren, zu dem Werkstück (7) konzentrischen und mit diesem drehbaren Aufnahmering (3). wenigstens einem Prägestempel (4,4'), radial verschieblich in einer zugehörigen Gleitführung (31) in dem Aufnahmering (3) gelagert ist und dessen Länge in Radialrichtung um wenigstens das radiale Tiefenmaß der Konturierung (73,74,75) größer ist als die radiale Dicke des Aufnahmeringes (3), und einem den Aufnahmering (3) und den/die darin geführten Prägestempel (4,4') radial außenseitig umgebenden, schwimmend am Aufnahmering (3) gelargerten Andruckring (5), mittels der Druckrolle(n) (8) einseitig mit einer radial einwärts gerichteten Kraft beaufschlagbar ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
  • Aus der DE-PS 37 11 927 ist u.a. eine Vorrichtung zur Herstellung von an ihrem Außenumfang in axialer Richtung profilierten, insbesondere verzahnten metallischen Hohlkörpern aus rotationssymmetrisch vorgeformten Hohlkörpern bekannt, wobei die Profilierung nach Zustellen wenigstens einer Profilrolle mittels dieser durch Drücken erzeugt wird und wobei schrittweise in radialer Richtung umgeformt wird. Die Vorrichtung ist eine Drückmaschine mit einer Hauptspindel und einem auf dieser angeordneten Futter sowie mit mehreren, nacheinander zum Einsatz kommenden Profilrollen zunehmender Profilierungstiefe, die mit einem einstellbaren Drehzahlverhältnis zur Hauptspindel antreibbar sind. Diese Vorrichtung ist für den genannten Zweck insbesondere wegen ihrer hohen Produktionsgenauigkeit sehr gut einsetzbar; es wird jedoch als nachteilig angesehen, daß der Steuerungsaufwand für die Einstellung und Einhaltung des jeweils erforderlichen Drehzahlverhältnisses relativ hoch ist und daß die Bearbeitungszeit je Werkstück wegen des aufeinanderfolgenden Einsatzes mehrerer Profilrollen vergleichsweise lang ist.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der unter Erhaltung der hohen Produktionsgenauigkeit bei vermindertem Steuerungsaufwand kürzere Bearbeitungszeiten je Werkstück erreicht werden können. Außerdem soll ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung angegeben werden.
  • Die Lösung des ersten Teils dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Vorteilhaft wird bei dieser neuen Vorrichtung nur ein Antrieb der Spindel benötigt, da alle anderen drehenden Vorrichtungsteile von der Spindel aus unmittelbar oder mittelbar mitdrehbar sind. Der Steuerungsaufwand bei dieser Vorrichtung bleibt dadurch sehr niedrig, was zu günstigen Herstellungs- und Betriebskosten der Vorrichtung beiträgt. Zugleich ist die Konturierung des Werkstücks mittels eines einzelnen Werkzeuges, im wesentlichen bestehend aus Aufnahmering und Prägestempel(n), erzeugbar, was kurze Stückzeiten und damit eine konstengünstige Werkstückbearbeitung gewährleistet. Weiterhin ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß der Aufnahmering, die Prägestempel und deren Anordnung und Verteilung im Aufnahmering in weiten Grenzen frei wählbar sind, was die Erzeugung von praktisch beliebigen Konturierungen erlaubt. Die Prägestempel können problemlos mit großen Führungsflächen ausgestattet werden, was eine exakte, klemmfreie und verschleißarme Führung gewährleistet, wobei die Orientierung der Prägestempel ebenfalls in weiten Grenzen frei festlegbar ist, was z.B. schrägverlaufende Verzahnungen oder sonstige spezielle Konturierungen ermöglicht.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.
  • Zur Lösung des zweiten Teils der Aufgabe wird ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, welches durch die im Kennzeichen des Anspruchs 9 angegebenen Verfahrensschritte gekennzeichnet ist. Mittels dieses Verfahrens können mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung die vorgesehenen Konturierungen mit geringem Steuerungsaufwand und unter sehr hoher Genauigkeit in den Außenumfang des zu bearbeitenden Werkstückes eingebracht werden.
  • Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist im Patentanspruch 10 angegeben. Hierdurch wird vorteilhaft eine mehrfache Bearbeitung, insbesondere weitere Umformung, des Werkstückes ohne ein Umspannen und ohne einen Maschinenwechsel ermöglicht, was zu einer konstengünstigen Fertigung der Werkstücke wesentlich beiträgt.
  • Die weiteren Umformungen bestehen bevorzugt darin, daß mittels einer oder mehrerer aufeinanderfolgend radial zugestellter, neben der Druckrolle vorgesehener Drückrollen in Umfangsrichtung umlaufende Konturen in das Werkstück eingedrückt werden. Mit dieser Verfahrensausgestaltung und der entsprechenden Vorrichtung können also sowohl die Umformvorgänge einer üblichen Drückmaschine als auch die neuen Verfahrensschritte zur Erzeugung der Konturierung des Außenumfanges des Werkstücks mit einer einzigen Werkstükkaufspannung durchgeführt werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß unabhängig von der radialen Stellung der Druckrolle und der Lage des Andruckringes stets eine gleichbleibend genaue, geometrisch exakte Zuordnung zwischen dem Werkstück bzw. dessen Außenumfang einerseits und dem Aufnahmering mit den Prägestempeln andererseits gewährleistet ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem zugehörigen Verfahren lassen sich deshalb hinsichtlich ihrer Form und Lage hochgenaue Konturierungen am Außenumfang von rotationssymmetrischen Werkstücken erzeugen. Bei den Werkstücken, die mit der neuen Vorrichtung und dem neuen Verfahren herstellbar sind, kann es sich z.B. um Zahnriemenscheiben, um Riemenscheiben mit Einstell- und/oder Montagemarkierungen oder um Inkrementalgeber für Winkel- und/oder Drehzahlmessungen handeln.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie ein Ablaufbeispiel des Verfahrens zum Betreiben der Vorrichtung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 eine Vorrichtung im Längsschnitt teils in Ansicht, wobei die rechte Hälfte der Figur die Vorrichtung im Zustand vor und die linke Hälfte der Figur den Zustand während der Bearbeitung des Werkstückes darstellt,
    • Figur 2 die Vorrichtung aus Figur 1 im Querschnitt entlang der Linie 11 - 11 in Figur 1,
    • Figur 3 die Vorrichtung in einer geänderten Ausführung im Teil-Längsschnitt und
    • Figur 4 ein Beispiel für ein bearbeitetes Werkstück.
  • Wie die Figur 1 der Zeichnung zeigt, besteht das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 im wesentlichen aus zwei Spindeln, nämlich einer ersten, in der Figur 1 oberen Spindel 11 und einer zweiten, in der Figur 1 unteren Spindel 21. Jede der beiden Spindeln 11 und 21 ist mit einer Werkstückaufnahme 12 bzw. 22 an ihrem Stirnende ausgestattet, die zwischen sich ein rotationssymmetrisches Werkstück 7, hier eine Keilriemenscheibe, einspannen. Zumindest eine der beiden Spindeln 11 und 21 ist mit einem hier nicht eigens dargestellten Drehantrieb ausgestattet, wobei jedoch bevorzugt vorgesehen ist, daß beide Spindeln 11 und 21 synchron antreibbar sind.
  • Konzentrisch zur unteren Spindel 21 ist im Schiebesitz auf dieser ein Aufnahmering 3 angeordnet, der mittels eines Tragrings 30 zur Spindel 21 axial verschieblich, jedoch in Umfangsrichtung unverdrehbar gehalten ist. Die Spindeln 11 und 21 und der Aufnahmering 3 sind gemeinsam um eine zentrische Drehachse 39 durch den Spindelantrieb bzw. die Spindelantriebe drehbar.
  • Im rechten Teil der Figur 1 ist der Zustand der Vorrichtung 1 vor der Bearbeitung des Werkstükkes 7 dargestellt, in welchem der Aufnahmering 3 sich in einer nach unten verschobenen Ausgangsstellung befindet. Der untere Teil des Aufnahmeringes 3 dient mit seiner glattflächigen Innenumfangsfläche 32 der Führung des Aufnahmerings 3 auf der Spindel 21. In seinem oberen Endbereich ist der Aufnahmering 3 mit umlaufend verteilten, radial verlaufenden Gleitführungen 31 in Form von Ausnehmungen versehen, wovon in der Figur 1 in deren rechten Teil eine Gleitführung 31 sichtbar ist. Die Gleitführungen 31 dienen zur Aufnahme jeweils eines Prägestempels 4, der im rechten Teil der Figur 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht eingezeichnet ist. Seine Form ist aber aus dem linken Teil der Figur 1 ersichtlich.
  • Außen um den Aufnahmering 3 herum verläuft ein Andruckring 5, der an dem Aufnahmering 3 mittels eines Führungsflansches 51 schwimmend gelagert ist. Nach innen hin besitzt der Andruckring 5 eine über den größten Teil seiner Höhe reichende, eine Zylinderfläche beschreibende Innenumfangsfläche 52. Nach außen hin weist der Andruckring 5 eine ebenfalls eine zylindrische Fläche bildende Außenumfangsfläche 50 auf.
  • Zwischen dem Aufnahmering 3 und dem Andruckring 5 ist weiterhin ein Stützring 6 angeordnet, der ebenfalls schwimmend gelagert ist. Der Stützring 6 ist durch eine Krafteinrichtung 60, hier mehrere in radialer Richtung laufende Schraubenfedern zwischen Aufnahmering 3 und Stützring 6, mit einer radial nach außen weisenden Kraft vorbelastbar. Alternativ kann die Krafteinrichtung 60 auch ein elastisch kompressibler Ring, eine hydraulische oder pneumatische Einrichtung oder eine andere geeignete Einrichtung sein. Mit seinem oberen Stirnbereich liegt der Stützring 6 genau unterhalb der Gleitführung 31 und bildet eine radial äußere, in radialer Richtung bewegliche Unterstützungsfläche für den Prägestempel 4 in der Gleitführung 31.
  • Oberhalb der Anordnung aus Aufnahmering 3, Andruckring 5 und Stützring 6 ist im rechten Teil der Figur 1 das Werkstück 7 erkennbar, das hier mit einer im wesentlichen V-förmigen Keilriemennut 72 sowie einem in Axialrichtung gesehen darüberliegenden zylindrischen Außenumfangsbereich 71 ausgebildet ist, wobei letzterer mit einer Konturierung versehen werden soll, die mittels der Prägestempel 4 erzeugt wird und wozu hier die Werkstückaufnahme 12 an der ersten, oberen Spindel 11 mit einer entsprechenden Negativkonturierung 13 ausgebildet ist.
  • In dem links von der Drehachse 39 liegende Teil der Figur 1 ist die Vorrichtung in einem Zustand während der Bearbeitung des Werkstücks 7 dargestellt. Der Aufnahmering 3 ist nunmehr entlang seiner Innenumfangsfläche 32 und der Außenumfangsfläche der Spindel 21 soweit nach oben verschoben, daß der in Figur 1 im linken Teil der Darstellung sichtbare Prägestempel 4 genau in Höhe des zylindrischen Außenumfangsbereiches 71 des Werkstücks 7 liegt. Ein weiterer Unterschied zu dem im rechten Teil der Figur 1 dargestellten Zustand der Vorrichtung 1 besteht darin, daß nun der Andruckring 5 aus seiner zu dem Aufnahmering 3 konzentrischen Lage in eine exzentrische Lage verschoben ist. Diese Verschiebung erfolgt mittels einer in radialer Richtung zustellbaren Druckrolle 8, die um eine parallel zur Drehachse 39 verlaufende Drehachse 89 frei drehbar ist. Wahlweise kann hier auch ein zum Spindelantrieb synchroner Antrieb für die Druckrolle 8 vorgesehen sein. Mit ihrer Außenumfangsfläche liegt die Druckrolle 8 an der Außenumfangsfläche 50 des Andruckringes 5 an und bewegt diesen in dem der Druckrolle 8 zugewandten Bereich radial einwärts, d.h. in Figur 1 nach rechts. Durch diese Bewegung des Andruckringes 5 werden die Prägestempel 4 jeweils in dem der Druckrolle 8 zugewandten Bereich des Aufnahmeringes 3 ebenfalls radial einwärts bewegt, wobei die Stirnseiten 40 der Prägestempel 4 unter Verformung des Außenumfangsbereiches 71 des Werkstücks 7 in diesen eingedrückt werden. Die Zustellung der Rolle 8 erfolgt solange, bis der Andruckring 5 eine maximale, der gewünschten Konturierungstiefe entsprechende Exzentrizität erreicht hat, wodurch am Außenumfangsbereich 71 des Werkstücks 7 die gewünschte Konturierung, hier eine Verzahnung 73, hergestellt ist.
  • Wie aus dem linken Teil der Figur 1 weiter ersichtlich ist, hintergreift der obere Endbereich des Stützringes 6 eine an dem Prägestempel 4 vorgesehene Haltenase 43, wodurch die auf den Stützring 6 mittels der Krafteinrichtung 60 ausgeübte Kraft auf die einzelnen Prägestempel 4 als Rückstellkraft übertragen wird.
  • Aus dem in der Figur 2 gezeigten Querschnitt entlang der Linie 11 - 11 in Figur 1 wird besonders die gegenseitige Verschiebung von Andruckring 5 und Prägestempeln 4 einerseits sowie Aufnahmering 3 andererseits deutlich, wobei hier der Zustand der maximalen Exzentrizität des Andruckringes 5 am Ende des Bearbeitungsvorganges dargestellt ist. Weiterhin zeigt die Figur 2, daß sowohl der Aufnahmering 3 als auch der Andruckring 5 jeweils kreisrund ausgebildet sind und sich nur in ihrem Durchmesser unterscheiden. Der Innendurchmesser des Aufnahmeringes 3 entspricht dabei im wesentlichen dem Außendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks 7, das in der Figur 2 nicht eigens dargestellt ist, wobei ein für das Aufsetzen und Abziehen notwendige Bewegungsspiel zwischen den beiden Durchmessern vorgesehen ist. Weiterhin zeigt die Figur 2, daß die radiale Erstrekkung der Prägestempel 4 größer ist als die radiale Dicke des Aufnahmerings 3, in dem die Prägestempel 4 mittels Führungsflächen 41 sowie Gleitführungen 31 radial verschieblich geführt sind. Die radiale Erstreckung der Prägestempel 4 übersteigt dabei die radiale Dicke des Aufnahmeringes zumindest um den Betrag der Tiefe der zu erzeugenden Konturierung am Außenumfangsbereich 71 des Werkstückes 7.
  • Der Innendurchmesser des Andruckringes 5 wiederum ist so gewählt, daß er bei konzentrischer Anordnung zum Aufnahmering 3 so an den Rükkenflächen 42 der Prägestempel 4 anliegt, daß diese mit ihrer Stirnseite 40 genau mit der Innenumfangsfläche 32 des Aufnahmeringes 3 abschließen.
  • In dem in der Figur 2 gezeigten Zustand, in welchem nach Zustellung der Druckrolle 8 der Andruckring 5 seine maximale Exzentrizität erreicht hat, ragen die Prägestempel 4 in dem der Druckrolle 8 zugewandten Bereich des Aufnahmeringes 3 um die Tiefe der gewünschten Konturierung über den Innenumfang 32 des Aufnahmeringes 3 vor. Um 90° nach beiden Richtungen von diesem Bereich entfernt, d.h. in der Figur 2 oben und unten am Aufnahmering 3, liegen die Stirnseiten 40 der Prägestempel 4 genau bündig zur Innenumfangsfläche 32 des Aufnahmeringes 3. In dem um 180° von der Druckrolle 8 entfernten Bereich des Aufnahmeringes 3, d.h. in der Figur 2 rechts, sind die Stirnseiten 40 der Prägestempel 4 um einen der Konturierungstiefe entsprechenden Längenbetrag in radialer Richtung nach außen hinter die Innenumfangsfläche 32 des Aufnahmeringes 3 zurückgeführt. Die Verbindungslinie der Stirnseiten 40 sämtlicher Prägestempel 4 ist in dieser Figur als strichpunktierter Kreis eingezeichnet.
  • Im Zentrum der Darstelung der Figur 2 sind hier zwei parallel verlaufende Drehachsen 39 und 59 eingezeichnet, die senkrecht zur Zeichungsebene verlaufen und von denen die Drehachse 39 dem Aufnahmering 3 und die Drehachse 59 dem Andruckring 5 zugeordnet ist.
  • Aufgrund der zuvor beschriebenen Dimensionierungen der einzelnen Teile liegt die Innenumfangsfläche 52 des Andruckringes 5 ständig an den Rückenflächen 42 sämtlicher Prägestempel 4 an, wodurch die Prägestempel 4 die exzentrische Rotation des Andruckringes 5 mitmachen.
  • Schließlich ist in der Figur 2 noch in deren oberem Teil angedeutet, daß die Prägestempel 4 problemlos unterschiedliche Formen, z.B. unterschiedliche Erstreckungen in Umfangsrichtung oder in axialer Richtung, haben können.
  • Figur 3 der Zeichnung zeigt eine geänderte Ausführung der Vorrichtung 1, wobei die Teile dieser Vorrichtung 1 in ihrer geänderten Ausführung mit den Bezugsziffern versehen sind, die den gleichen Teilen der zuvor beschriebenen Ausführung der Vorrichtung 1 entsprechen. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dabei nur die linke Hälfte der Vorrichtung 1 links von der Drehachse und gleichzeitig Symmetrieachse 39 dargestellt. Im oberen Teil ist die Werkstückaufnahme 12 teilweise sichtbar, an die sich nach unten hin das Werkstück 7 mit seinem zentralen Nabenteil 70, seiner außen umlaufenden Keilriemennut 72 und seinem zylindrischen Außenumfangsbereich 71 anschließt. Unterhalb des Werkstückes 7 ist wieder die zweite Werkstückaufnahme 22 der zweiten Spindel 21 sichtbar. Links von der Spindel 21 ist der diese umgebende Aufnahmering 3 sichtbar, der hier im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung der Vorrichtung 1 mit zwei Gleitführungen 31 und 31' ausgebildet ist, wobei die obere Gleitführung 31 zur Aufnahme des Prägestempels 4 und die untere Gleitführung 31' zur Aufnahme eines zweiten Prägestempels 4' dient. Radial nach außen folgt dann wieder der Andruckring 5, wobei auch hier zwischen Aufnahmering 3 und Andruckring 5 der Stützring 6 angeordnet ist. Die Krafteinrichtung 60 besteht hier aus einem elastisch kompressiblen ringförmigen Körper, der zwischen einer Außenfläche des Aufnahmerings 3 und einer Innenfläche des Stützringes 6 angeordnet ist.
  • Wird der Aufnahmering mit den Prägestempeln 4, 4' sowie dem Audruckring 5 und dem Stützring 6 bei der Vorrichtung 1 gemäß Figur 3 in axialer Richtung nach oben in seine Arbeitsstellung verfahren, gelangen die Prägestempel 4, wie zuvor bei der ersten Ausführung der Vorrichtung 1 beschrieben, in Gegenüberstellung zum zylindrischen Außenumfangsbereich 71 des Werkstückes 7, während der untere Prägestempel 4' in Gegenüberstellung zur in der Figur 3 unteren Flanke der V-förmigen Keilriemennut 72 gelangt und dort eine Kerbmarkierung 75 erzeugt. Um ein ungehindertes Einfahren des unteren Prägestempels 4' radial einwärts zu ermöglichen, ist die untere Werkstückaufnahme 22 an der entsprechenden Stelle ihres Außenumfanges mit einer passenden Negativkonturierung 23, hier eine Ausnehmung, versehen. Mit der hier beschriebenen Vorrichtung 1 werden also in einem Arbeitsgang zwei voneinander in axialer Richtung getrennte Konturierungen an dem Werkstück 7 angebracht.
  • Figur 4 schließlich zeigt ein mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 und dem zugehörigen Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung hergestelltes Werkstück 7 in einer Stirnansicht. Den mittleren Teil des Werkstückes 7 bildet der Nabenteil 70 mit einer zentralen Durchbrechung 70' z.B. zur Aufnahme einer Achse. Radial nach außen folgen dann die hier verdeckte Keilriemennut 72 sowie der zylindrische Außenumfangsbereich 71, der hier bereits mit einer zahnförmigen Konturierung, die als Inkrementverzahnung dient, versehen ist. Die Inkrementverzahnung 73 besteht aus einzelnen eingeformten Vertiefungen, wobei eine Abflachung 74 als Sondermarkierung einmalig im Verlauf des Umfanges des Werkstücks 7 auftritt. In die eine Flanke der Keilriemennut 72 ist die Einzelmarkierung 75 in Form einer Kerbe eingebracht, die z.B. als Montage- oder Einstellmarkierung dient.
  • Die Zähne bzw. Vertiefungen der Verzahnung 73 im Außenumfangsbereich 71 sind dabei in gleichmäßigem Abstand über den gesamten Umfang des Werkstücks 7 verteilt, jedoch in der Figur 4 aus Gründen der Vereinfachung der Zeichnung nur über ein Teilbereich des Umfangs dargestellt.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von eingeformten Konturierungen in Form von regelmäßigen oder unregelmäßigen Verzahnungen und/oder Markierungen auf dem Außenumfang von rotationssymmetrischen Werkstücken aus Blech, wobei die Vorrichtung wenigstens eine in Drehung versetzbare Spindel mit einer Werkstükkaufnahme und wenigstens eine zustellbare Druckrolle umfaßt,
gekennzeichnet durch
- einen in Spindel-Axialrichtung auf den Werkstück-Außenumfang (72) aufsetzbaren, zu dem Werkstück (7) konzentrischen und mit diesem drehbaren Aufnahmering (3),
- wenigstens einen Prägestempel (4, 4'), der radial verschieblich in einer zugehörigen Gleitführung (31) in dem Aufnahmering (3) gelagert ist und dessen Länge in Radialrichtung um wenigstens das radiale Tiefenmaß der Konturierung (73, 74, 75) größer ist als die radiale Dicke des Aufnahmeringes (3), und
- einen den Aufnahmering (3) und den/die darin geführten Prägestempel (4, 4') radial außenseitig umgebenden, schwimmend am Aufnahmering (3) gelagerten Andruckring (5), der mittels der Druckrolle(n) (8) einseitig mit einer radial einwärts gerichteten Kraft beaufschlagbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Aufnahmering (3) und Andruckring (5) ein Stützring (6) mit radialem Spiel angeordnet ist, der den/die Prägestempel (4, 4') unterstützend unter diesem/diesen liegt und der durch eine Krafteinrichtung (60) mit einer radial nach außen wirkenden Kraft vorbelastbar ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (6) den/die Prägestempel (4, 4') hintergreift und daß der/die Prägestempel (4, 4') durch die Krafteinrichtung 60) und den Stützring (6) mit einer radial nach außen wirkenden Kraft vorbelastbar ist/sind.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei synchron antreibbare, fluchtende Spindeln (11, 21) mit je einer Werkstückaufnahme (12, 22), wobei die Werkstückaufnahmen (12, 22) das Werkstück (7) von der einen und der anderen Seite aufnehmend und zwischen sich einspannend aneinander anpreßbar sowie zum Ein-und Ausführen des Werkstücks (7) voneinander entfernbar sind.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufnahmering (3) in zwei oder mehr axial gegeneinander verschobenen Ebenen jeweils ein oder mehrere Prägestempel (4, 4') angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmering (3) auf einem zu der Spindel (11; 12) bzw. zu der einen Spindel (11; 12) konzentrischen, auf dieser axial verschieblichen und zu dieser verdrehfesten Tragring (30) angebracht ist.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (12, 22) in dem hinter der Konturierung (73, 74, 75) des Werkstücks (7) liegenden Bereich mit einer entsprechenden Negativkonturierung (13, 23) versehen ist.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (12, 22) in dem hinter der Konturierung (73, 74, 75) des Werkstücks (7) liegenden Bereich glattflächig ausgebildet ist.
9. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
a) das Werkstück (7) wird auf die Werkstückaufnahme(n) (12, 22) gespannt,
b) der Aufnahmering (3) mit Prägestempel-(n) (4, 4') und Andruckring (5) wird konzentrisch auf das Werkstück (7) aufgesetzt und die Anordnung aus Werkstück (7), Aufnahmering (3), Prägestempel(n) (4, 4') und Andruckring (5) wird durch Antrieb der Spindel(n) (11, 21) in Drehung versetzt,
c) die Druckrolle (8) wird in radialer Richtung zugestellt und drückt im Verlauf der Werkstückbearbeitung den Andruckring (5) aus seiner zunächst konzentrischen Lage nach und nach in eine zunehmend exzentrische Lage, wobei der Andruckring (5) mit seiner Innenumfangsfläche (52) umlaufend den/die Prägestempel (4, 4') jeweils in dem der Druckrolle (8) zugewandten Bereich des Aufnahmeringes (3) zunehmend radial nach innen verschiebt und in den Werkstück-Außenumfang (72) eindrückt,
d) nach Erreichen der dem gewünschten Tiefenmaß der Konturierung (73, 74, 75) entsprechenden maximalen Exzentrizität des Andruckringes (5) wird die Druckrolle (8) zurückgefahren, der Antrieb der Spindel-(n) (11, 21) abgeschaltet, der Aufnahmering (3) mit Prägestempel(n) (4, 4') und Andruckring (5) in axialer Richtung vom Werkstück (7) abgezogen und
e) das Werkstück (7) wird von der/den Werkstückaufnahme(n) (12, 22) abgenommen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verfahrensschritten a) und b) und/oder zwischen den Verfahrensschritten d) und e) weitere Umformungen des Werkstücks (7) in derselben Aufspannung zwischen den Werkstückaufnahmen (12, 22) vorgenommen werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Umformungen darin bestehen, daß mittels einer oder mehrerer aufeinander folgend radial zugestellter, neben der Druckrolle (8) vorgesehener Drückrollen in Umfangsrichtung umlaufende Konturen (72) in das Werkstück (7) eingedrückt werden.
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