Stand der Technik
[0001] Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorringes für
einen Kommutator nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Es ist schon ein Verfahren
bekannt, bei dem ein mit Segmentteilnuten versehener Kommutatorring in einen Hohlkegel.gedrückt
und somit reduziert wird. Dabei können die Stege zwischen den einzelnen Kommutatorsegmenten
in-Längsnuten in der Hohlkegelinnenwand ausweichen, so daß sie an der Lauffläche der
Kommutatorsegmente vorstehen. Die Stege werden in einem späteren Arbeitsgang zum Teilen
der.Segmente entfernt. An den Innenseiten der Kommutatorsegmente werden Verankerungsmittel
angeformt, welche in Umfangsrichtung in die Segmentteilnuten ragen. Bei diesem bekannten
Verfahren ist von Nachteil, daß der Kommutatorring durch axial bewegte Werkzeugteile
umgeformt wird. Dabei erhalten beim Kaltumformen die Segmente im Bereich der Enden
einen kleineren Querschnitt als in der Mitte des Kommutatorringes. Im Bereich der
Enden des Kommutatorringes steht somit an der Innenseite der Kommutatorsegmente weniger
Material zum Ausbilden der Verankerungsmittel zur Verfügung. Die Kommutatorsegmente
können dann nicht ausreichend fest im Isolierkörper befestigt werden, so daß vor allem
bei schneller laufenden elektrischen Maschinen die Kommutatorsegmente aus ihrer Verankerung
im Isolierkörper geschleudert werden.
Vorteile der Erfindung
[0002] Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
hat demgegenüber den Vorteil, daß beim Reduzieren des Kommutatorringes samt Flansch
die Umformkräfte gleichzeitig auf die ganze Länge des Kommutatorringes samt Flansch
wirken, um einen gleichbleibenden Querschnitt über die ganze Kommutatorsegmentlänge
zu erhalten, was zum Ausbilden vollständiger Verankerungsmittel auch im Bereich der
Enden des Kommutatorringes erforderlich ist..Die Kommutatorsegmente können dann auf
ihrer ganzen Länge schleuderfest im Isolierkörper verankert werden. Dabei ermöglicht
das erfinderische Verfahren ein Reduzieren des Kommutatorringes mit verhältnismäßig
geringen Umformkräften, wobei das Reduzieren abhängig von der Differenz zwischen Ausgangs--
`und Enddurchmesser des Kommutatorringes in einer oder mehreren Stufen des Arbeitshubes
erfolgt. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß das erfindungsgemäße Verfahren zum
Umformen des Kommutatorringes eine verhältnismäßig kurze Zeit benötigt durch Einbeziehen
der Vor- und Rückbewegungen der Umform- und Halteteile in den Umformvorgang vom Einlegen
bis zum Auswerfen des Kommutatorringes.
[0003] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen
des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß
die radial auf die ganze Länge der Kommutator- segmente samt Fahnen wirkenden Reduziermittel
als je einem Kommutatorsegment zugeordnete Schieber von einem gegenüber den Schiebern
axial bewegbaren Druckteil bewegt werden, wobei die Schieber wie das Druckteil im
oberen bzw. unteren Aufnahmeteil des Umformwerkzeugs angeordnet sein können. Der mehrstufige
Formstempel zum Formen der Innenseite des Kommutatorringes mittels des erfinderischen
Verfahrens bei abgestuftem Arbeitshub kann geteilt ausgebildet sein als oberer und
unterer Formstempelteil, wobei einer der Formstempelteile den umgeformten Kommutatorring
nach dem Öffnen des Umformwerkzeugs auswirft.
Zeichnung
[0004] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Figur
1 einen Rohling für einen Kommutatorring in räumlicher Darstellung, Figur 2 ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs mit geteiltem Umformstempel in Ausgangsstellung
mit eingesetztem Rohling, Figur 3 das Werkzeug am Ende der ersten Stufe und Figur
4 das Werkzeug am Ende der zweiten Stufe des Arbeitshubes, Figur 5 das Werkzeug während
des Rückhubs und Figur 6 das Werkzeug nach Beenden des Rückhubs beim Auswerfen des
aus dem Rohling geformten Kommutatorrings, Figuren 2 bis 6 jeweils teilweise im Längsschnitt,
Figur 7 den Rohling am Endes des Arbeitshubes in räumlicher Darstellung, Figur 8 eine
Teilansicht auf den Rohling in Pfeilrichtung VIII in Figur 4 und Figur 9 einen Teilschnitt
durch den Kommutatorring entlang der Linie IX-IX in Figur 6, Figuren 8 und 9 jeweils
in vergrößertem Maßstab, Figur 10 ein zweites Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs
mit geteiltem Umformstempel am Ende der zweiten Stufe des Arbeitshubes, teilweise
im Längsschnitt und Figur 11 ein drittes Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs mit
einteiligem Umformstempel in Ausgangsstellung mit eingestztem Rohling in vereinfachter
Darstellung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
[0005] Ein Rohling 1 für einen Kommutatorring 2 eines Kommutators ist aus einem für Kommutatoren
geeigneten Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer hergestellt. Der Rohling 1 hat die
Form einer Hülse, an deren einem Ende ihres Schaftes 3 ein Flansch 4 angeformt ist.
Der Schaft 3 ist an seiner - Innenvand 5 mit in gleichem Abstand zueinander angeordneten
und zur Längsachse der Hülse parallel verlaufenden Segmentteilnuten 6 versehen, welche
die Kommutatorsegmente 7 bis auf einen Steg 8 am Außenmantel der Hülse voneinandertrennen.
Die Segmentteilnuten 6 sind im Flansch 4 als Schlitze 9 fortgesetzt. Die Schlitze
9 teilen den Flansch in den einzelnen Kommutatorsegmenten 7 zugeordnete Anschlußfahnen
10. Die Anschlußfahnen 10 sind am äußeren Rand des Flansches 4 noch-durch Stege 11
miteinander verbunden. Der Rohling 1 ist beispielsweise als Fließpreßteil-ausgebildet.
Er hat einen größeren Durchmesser als der Kommutatorring 2 und ist mit Segmentteilnuten
6 und als Fahnenteilnuten dienenden Schlitzen 9 größerer Breite versehen, als der
fertige Kommutatorring 2 hat. Die Werkzeuge zum Herstellen der Segmentteilnuten 6
und Schlitze 9 des Rohlings 1 haben bei den größeren Abmessungen eine längere Standzeit.
Das ist besonders wichtig bei Großmengenfertigung.
[0006] Um den Rohling 1 zum Kommutatorring 2 kaltumzuformen, werden der Schaft 3 und der
Flansch 4 des Rohlings 1 im Durchmesser reduziert. Das Reduzieren erfolgt durch ein
erfinderisches Verfahren, bei dem der Rohling 1 auf einem Formstempel aufgenommen
wird, der in die Segmentteilnuten 6 greifende Zähne hat. Radial auf je ein Kommutatorsegment
7 samt Anschlußfahne 10 wirkende Schieber drücken die Kommutatorsegmente 7 weiter
zwischen die Zähne des Formstempels. Dabei wölben sich die Stege 8 und 11 nach außen
und die Segmentteilnuten 6 und die Schlitze 9 verengen sich auf das gewünschte Maß
des Kommutatorringes 2. Das Reduzieren geschieht in einem ein- oder mehrstufigen Arbeitshub
mit einem entsprechend abgestuften ein- oder mehrteiligen Formstempel. Das anschließende
Ausbilden von schwalbenschwanzförmigen Verankerungsmitteln am inneren Ende der Kommutatorsegmente
7 erfolgt durch eine Kalibriervorrichtung als Fortsetzung des Arbeitshubes oder beim
Rückhub des Formstempels aus dem Rohling 1 Zum Auswerfen des Kommutatorringes 2 wird
ebenfalls der Formstempel benutzt.
[0007] Das Kaltumformen des Rohlings 1 in den.Kommutatorring durch Reduzieren erfolgt in
einem mehrteiligen Umformwerkzeug in einem Arbeitsgang.
[0008] Ein erstes Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs ist in den Figuren 2 bis.6 dargestellt.
Das Umformwerkzeug hat eine untere Halteplatte 12, in der eine Aufnahme 13 für Sicherungsstifte
14 angeordnet ist. Die Sicherungsstifte 14 sind in gleichem Winkelabstand zueinander
angeordnet, welcher dem Winkelabstand der Schlitze 9 im Flansch 4 des Rohlings 1 entspricht.
Auf der unteren Halteplatte 12 sitzt eine glockenförmige Druckplatte 15, in der ein
hohler Stempel 16 angeordnet ist. Der Stempel 16 ragt mit einem als Flansch 17 ausgebildeten
Ende aus der Druckplatte 15. Die freie Stirnseite 18 des Flansches 17 stellt die Werkstückaufnahme
dar und bildet somit die Aufnahmeebene für den Rohling 1. Die Druckplatte 15 hat an
ihrer oberen . Seite eine kegelstumpfförmige koaxiale Vertiefung 19 mit einer nach
außen geneigten Wand 20.
[0009] In der unteren Halteplatte 12, der Aufnahme 13 und dem Stempel 16, 17 ist ein unterer
Stempel 21 längsbewegbar und drehfest geführt. An der Stirnseite des unteren Stempels
21 ist ein unterer Formstempelteil 22 eines geteilten Formstempels zur Aufnahme des
Rohlings 1 befestigt. Der untere Formstempelteil 22 hat an seinem Mantel in gleichem
Winkelabstand zueinander verlaufende Zähne 23. Sie fluchten in axialer Richtung mit
den Sicherungsstiften 14 für die Fahnenteilnuten bildende Schlitze 9. Der Querschnitt
der Zähne 23 hat die Form der Segmentteilnuten 6 des Rohlings 1 am Ende der ersten
Stufe des Arbeitshubes des Umformvorganges.
[0010] In einer oberen Halteplatte 24 ist eine Schieberaufnahme 25 bewegbar angeordnet.
Die Schieberaufnahme 25 ist an ihrer der Druckplatte 15 zugewandten Stirnseite 26
mit radial verlaufenden Schlitzen 27 versehen, die in eine Mittelbohrung 28 der Schieberaufnahme
25 münden. Die Schlitze 27 sind wiederum in gleichem Winkelabstand zueinander ausgebildet
und fluchten mit den Zwischenräumen zwischen den Sicherungsstiften 14 in der unteren
Werkzeughälfte. In jedem Schlitz 27 ist ein Schieber 29 bewegbar geführt. Das äußere
Ende jedes Schiebers 29 ist als verbreiterter Anschlag 30 für eine Federanordnung
31 ausgebildet. Die Federanordnung 31 stützt sich mit ihrem anderen Ende an der Schieberaufnahme
25 ab. Die äußere Stirnseite 32 der Schieber 29 ist unter dem gleichen Winkel geneigt
wie die Wand 20 der Vertiefung 19 der Druckplatte 15. Die Form der inneren Stirnseite
33 der Schieber 29 ist gleich der Außenfläche.der Kommutatorsegmente 7 zwischen den
sie verbindenden Stegen 8. Am inneren Randabschnitt ist die innere Stirnseite 33 der
Schieber 29 mit einer Fase 34 versehen. Der äußere Randabschnitt der inneren Stirnseite
33 ist mit einem Absatz 35 versehen, der dem Flansch 4 des Rohlings 1 entspricht.
Die Schlitze 27 der Schieberaufnahme 25 sind mit einer kreisringförmigen Platte 36
abgedeckt, welche an die Stirnseite 26 der Schieberaufnahme 25 geschraubt ist.
[0011] In der Mittelbohrung 28 der Schieberaufname 25 ist ein oberer Stempel 37 längsbewegbar
und drehfest geführt. An der Stirnseite 38 des oberen Stempels 37 ist ein oberer Formstempelteil
39 des geteilten Formstempels befestigt. Der obere Formstempelteil 39 ist in derselben
Art wie der untere Formstempelteil 22 mit Zähnen 40 versehen. Die Form der Zähne 40
entspricht der Form der Segmentteilnuten 6.am Ende des Arbeitshubes (siehe auch Figur
8).
[0012] An der dem unteren Formstempelteil 22 zugewandten Stirnseite 41 des oberen Formstempelteils
39 ist eine Kalibriervorrichtung befestigt. Sie besteht aus einem Kalibrierring 42,
welcher an den oberen Formstempelteil 39 geschraubt ist. Der Kalibrierring 42 hat
einen Außendurchmesser der größer ist als der Durchmesser des Zahngrundes des oberen
Formstempelteils 39.
[0013] Der Rohling 1 nach Figur 1 wird zum Umformen in den Kommutatorring 2 auf den unteren
Formstempelteil 22 des in Ausgangsstellung befindlichen Umformwerkzeugs gesetzt (Figur
2). Der Flansch 4 sitzt dann auf der Stirnseite 18 des den unteren Stempel umgebenden
hohlen Stempels 16. Die sich ebenfalls durch den Stempel 16 erstreckenden Sicherungsstifte
14 greifen in die Schlitze 9 im Flansch 4 des Rohlings 1. Der obere Stempel 37 ist
mit dem oberen Formstempelteil 39 und 'dem Kalibrierring 42 in der Mittelbohrung 28
der Schieberaufnahme 25 aus dem Bereich der Schieber 29 zurückgezogen. Die Schieber
29 sind von der Federanordnung 31 ebenfalls aus der Mittelbohrung 28 in ihre äußere
Stellung gedrückt gehalten.
[0014] Nach dem Einsetzen des Rohlings 1 wird die Schieberaufnahme 25 auf die Vertiefung
19 der Druckplatte 15 zu bewegt (Figur 3). Dabei gleiten die schrägen Stirnseiten
32 der Schieber 29 an der schrägen Wand 20 der Vertiefung 19 der Druckplatte 15. Durch
die Längsbewegung der Schieberaufnahme 25 in die Vertiefung 1.9 werden die Schieber
29 mit ihrer inneren Stirnseite 33 radial auf je ein zugeordnetes Kommutatorsegment
7 gedrückt. Die Kommutatorsegmente 7 werden dabei zwischen die Zähne 23 des unteren
Formstempelteils 22 gedrückt, während die die Kommutatorsegmente 7 verbindenden Stege
8 nach außen gewölbt werden. Desgleichen drückt der Absatz 35 der Schieber 29 auf
den Rand des Flansches 4, so daß die die Anschlußfahnen 10 verbindenden Stege 11 nach.außen
gewölbt werden. Bei dieser erster Reduzierstufe des Arbeitshubes der Schieberaufnahme
25 samt Schieber 29 werden somit der Außendurchmesser des Rohlings 1 im Bereich der
Kommutatorsegmente 7 und Anschlußfahnen 4 verkleinert sowie die Segmentteilnuten 6
und die Schlitze 9 im Flansch 4 entsprechend zusammengedrückt.
[0015] Am Ende der ersten Reduzierstufe des Arbeitshubes wird der untere- Stempel 21 mit
dem unteren Formstempelteil 2 aus dem Rohling 1 in den Stempel 16 zurückbewegt, während
der obere Stempel 37 den oberen Formstempelteil 39 samt Kalibrierring 42 gegenüber
der feststehenden Schieberaufnahme 25 auf den Stempel 16 zu bewegt, bis der Kalibrierring
42 durch den Rohling 1 geschoben ist und der obere Formstempelteil 39 den Rohling
1 aufnimmt, so daß die Zähne 40 auf ihrer ganzen Länge in die zugeordneten Segmentteilnuten
6 des Rohlings 1 greifen (Figur 4). Dann wird die Schieberaufnahme 25 noch etwas gegen
die Druckplatte 25 bewegt, so daß die Schieber 29 die Kommutatorsegmente 7 weiter
zwischen die Zähne 40 des oberen Formstempelteils 39 drücken. Durch diese zweite Reduzierstufe
des Arbeitshubes werden die Segmentteilnuten 6 und die Schlitze 9 weiter verengt.
Bei einem zweistufigen Reduzierverfahren - wie dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel
- ist am Ende der zweiten Reduzierstufe der Rohling 1 im Durchmesser auf das Maß für
den Kommutatorring 2 verkleinert, und die Segmentteilnuten 6 und Schlitze 9 sind ebenfalls
auf ihre Breite im Kommutatatorring 2 zusammengedrückt (Figur 8).
[0016] Nach dem Beenden des Reduzierens ist der Arbeitshub des Umformverkzeugs ebenfalls
beendet. Das Umformverk- zeu
g bleibt noch geschlossen (Figur 5), während der obere Stempel 3 in seine Ausgangsstellung
zurückbewegt wird. Dabei zieht er den oberen Formstempelteil 39 aus dem Rohling 1
und zieht anschließend den Kalibrierring 42 durch den Rohling 1. Der Kalibrierring
42 drückt. das innere Ende 43 der Kommutatorsegmente 7 so in Umfangsrichtung, daß
es als etwa schwalbenschwanzförmige Verankerung 44 kalt umgeformt wird (Figur 9).
[0017] Wenn der obere Stempel 37 samt oberem Formstempelteil 39, 40 und Kalibrierring 42
aus dem nunmehr umgeformten Kommutatorring 2 gezogen ist und weiter in seine Ausgangsstellung
zurückbewegt wird, wird die Schieberaufnahme 25 ebenfalls in die Ausgangsstellung
zurückbewegt (Figur 6). Dabei drückt die Federanordnung 31 die Schieber 29 nach außen
ebenfalls in ihre Ausgangsstellung. Der untere Stempel 21 wird im Stempel 16 ebenfalls
in seine Ausgangsstellung vorgeschoben. Der untere Stempel 21 mit dem unteren Formstempelteil
22 wirkt dabei als Auswerfer für den Kommutatorring 2, in dem der untere Formstempelteil
22 gegen die Stirnseite des Flansches 4 drückt und den Kommutatorring 2 von der als
Werkstückauflage dienenden Stirnseite 18 des Stempels 16 abhebt. Der Kommutatorring
2 kann nunmehr in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise entnommen
und mit einer Isolierstoffnabe versehen werden, in der die Kommutatorsegmente 7 mit
ihren schwalbenschvanzförmigen Enden 44 verankert sind. In ebenfalls an sich bekannter
und nicht näher dargestellter Weise werden dann die Kommutatorsegmente 7 durch Entfernen
der Stege 8 und 11 voneinander getrennt und in den Anschlußfahnen 10 Fahnenschlitze
ausgebildet und somit der Kommutator fertiggestellt.
[0018] Ein zweites Ausführungsbeispiel-des Umformwerkzeugs ist in Figur 10 dargestellt..So
weit die Teile gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, haben sie die selben
Bezugszahlen. Das Umformwerkzeug hat wiederum einen geteilten zweistufigen Reduzierstempel.
Die Schieber sind jedoch im unteren Teil des Werkzeugs an einem während des Umformvorgangs
feststehenden unteren Teil angeordnet. Die Druckplatte dagegen ist am während des
Umformvorgangs bewegbaren oberen Teil befestigt.
[0019] In der unteren Halteplatte 12 ist ein hohler Führungsstempel 45 für den unteren Stempel
21 angeordnet. An der Stirnseite des unteren Stempels 21 ist wiederum der untere Formstempelteil
22 angeschraubt, der mit Zähnen 23 versehen ist. An der Stirnseite 46 des Stempels
45 sind von der Mittelbohrung 47, in welcher der Stempel 21 geführt ist, radiale schlitzförmige
Ausnehmungen 48 ausgebildet. Die Ausnehmungen 48 sind mit gleichem Winkelabstand wie
die Schlitze 9 im Flansch 4 des Rohlings 1 eingearbeitet. In jede Ausnehmung 48 ist
ein hakenförmiges Sicherungsteil 49 eingesetzt, daß einen dem Sicherungsstift 14 nach
Figuren 2 bis 6 entsprechenden Abschnitt 50 hat. Die Sicherungsteile 49 sind durch
einen Formring 51, der in die hakenförmigen Sicherungsteile 49 und die entsprechend
ausgebildete Stirnseite 46 des Führungsstempels 45 greift, an einen Absatz 52 der
Stirnseite 46 geschraubt. Die Abschnitte 53 der Stirnseite 46 zwischen den Abschnitten
50 der Sicherungsteile 49 bilden zusammen mit der Stirnseite 54 eines Endabschnittes
des Formrings 51 die Werkstückaufnahme für den Rohling 1. Die Abschnitte 50 der Sicherungsteile
49 stehen über die Stirnseiten 53 und 54 und somit über die Werkstückaufnahme vor
und ragen in den Aufnahmebereich für den Rohling 1.
[0020] Eine mittlere Halteplatte 55 ist gegenüber der unteren Halteplatte 12 bewegbar angeordnet.
An der mittleren Halteplatte 55 ist eine Schieberaufnahme 56 befestigt, die ebenfalls
als Formring ausgebildet ist. Die Schieberaufnahme 56 hat radiale Schlitze 57 im gleichen
Winkelabstand wie die Abschnitte 50 der Sicherungsteile 49. Die Schlitze 57 münden
in einen Abschnitt 58 der Mittelbohrung der Schieberaufnahme 56. Der Boden der Schlitze
57 liegt auf der Ebene der durch die Stirnseitenabschnitte 53 und 54 gebildeten Werkstückaufnahme.
Die Schlitze 57 fluchten mit den Abschnitten 53 der Stirnseite 46 des Führungsstempels
45. In jeden Schlitz 57 ist ein Schieber 59 radial bewegbar eingesetzt. Die in den
Bohrungsabschnitt 58 ragende innere Stirnfläche 60 der Schieber 59 hat die Form und
Größe der Außenseite der Kommutatorsegmente 7 des Rohlings 1 einschließlich des die
späteren Anschlußfahnen 10 bildenden Flansches 4. Dem Flansch 4 entsprechend ist der
Schieber 59 mit einem Absatz 61 versehen. Das äußere Ende der Schieber 59 ist wie
bei den Schiebern 29 nach Figuren 2 bis 6 als Anschlag 30 ausgebildet, an dem die
Federanordnung 31 anliegt, welche sich an der Schieberaufnahme 56 abstützt. Die äußere
Stirnseite 32 der Schieber 59 ist wiederum abgeschrägt. Eine federnde Führungsanordnung
62 hält die Schieber 59 an den Grund der Schlitze 57 gedrückt. Sie ist mit einem Anschlagring
63 versehen, welcher die radiale Bewegung der von der Kraft der Federanordnung 31
nach außen gedrückten Schieber 59 begrenzt.
[0021] An der oberen Halteplatte 24 ist die glockenförmige Druckplatte 15 befestigt an deren
Unterseite eine koaxiale Vertiefung 64 mit einem zylindrischen Abschnitt 65 ausgebildet
ist, an den sich ein sich konisch erweiternder Endabschnitt 66 anschließt. In einer
Mittelbohrung 67 der Druckplatte 15 und der oberen Halteplatte 24 ist der obere Stempel
37 längsbewegbar geführt. An seiner Stirnseite 38 ist wiederum der obere Formstempelteil
39 mit Zähnen 40 angeordnet, an dessen Stirnseite 41 der Kalibrierring 42 sitzt. Der
obere Formstempelteil 39 und der Kalibrierring 42 sind an den oberen Stempel 37 geschraubt.
Die obere Halteplatte 24 stützt sich an der mittleren Halteplatte 55 über eine Federanordnung
68 ab. Diese beiden Halteplatten 24 und 55 mit den jeweils an ihnen befestigten Teilen
- Druckplatte 15 bzw. Schieberaufnahme 56 mit Schiebern 59, Federanordnung 31 und
Führungsanordnung 62 - sind miteinander und relativ zueinander bewegbar.
[0022] Das Umformverkzeug ist in Figur 10 in der Stellung am Ende des Arbeitshubes dargestellt.
In seiner Ausgangsstellung zum Einlegen des Rohlings 1 sind die mittlere und obere
Halteplatte 55 und 24 mit Schieberaufnahme 56 und Schiebern 59, Druckplatte 15 und
oberem Stempel 37 von der unteren Halteplatte 12 und von der Werkstückaufnahme 53,
54 an Führungsstempel 45 und Formring 51 abgehoben und in ihrer obersten Stellung
gehalten. Der obere Stempel 37 ist dabei soweit in die Mittelbohrung 67 zurückgezogen,
daß der obere Formstempelteil 39 und der Kalibrierring 42 aus der Bohrung 58 im Bereich
der Schieber 59 gezogen ist. Der untere Stempel 21 ist soweit in dem Führungsstempel
45 vorgeschoben, daß die an seiner Stirnseite anliegende Stirnseite des unteren Formstempelteils
22 mit den Stirnseitenabschnitten 53 und 54 und somit der Werkstückaufnahme in einer
Ebene liegen.
[0023] Der Rohling 1 wird auf den unteren Formstempelteil.22 gesteckt, so daß sein Flansch
4 auf den Stirnseitenabschnitten 53, 54, der Werkstückaufnahme sitzt. Dabei greifen
die an den Abschnitten 53, 54 vorstehenden Enden 50 der Sicherungsteile 49 in die
Schlitze 9 im Flansch 4 des Rohlings 1. Der Rohling 1 ist dadurch in seiner Lage im
Umformverkzeug fixiert.. Außerdem verhindern die Enden 50 der Sicherungsteile 49,
daß die Schlitze 9 beim Umformen des Rohlings 1 in den Kommutator 2 in eine unerwünschte
Form gebracht werden können.
[0024] In der ersten Stufe des Arbeitshubes zum Reduzieren des Rohlings 1 werden die mittlere
und die obere Halteplatte 55 und 24 axial auf den Rohling 1 zu bewegt, bis die mittlere
Halteplatte 55 auf der unteren Halteplatte. 12 liegt. Die Schieberaufnahme 56 umgibt
dann mit ihrem Bohrungsabschnitt 58 mit Abstand den Rohling 1, während der Grund der
Schlitze 57 und somit die Unterkante der Schieber 59 in der Ebene der Stirnseitenabschnitte
53, 54 und somit der Stirnseite des Flansches 4 des Rohlings 1 liegt. Entgegen der
Kraft der Federanordnung 68 wird die obere Halteplatte 24 mit der glockenförmigen
Druckplatte 15 axial auf die mittlere Halteplatte 55 zu bewegt. Dabei drückt der konische
Abschnitt 66 der Druckplatte 15 gegen die abgeschrägte äußere Stirnseite 32 der Schieber
59 und schiebt die Schieber 59 gleichzeitig radial gegen die Kommutatorsegmente 7
des Rohlings 1, wobei die Segmente 7 zwischen die Zähne 23 des unteren Formstempelteils
22 gedrückt werden und die die Segmente 7 verbindenen Stege 8 nach außen gewölbt und
die Segmentteilnuten 6 verengt werden entsprechend der Form der Zähne 23. Gleichzeitig
drückt der Absatz 61 der Schieber 59 auf den Rand des Flansches 4 des Rohlings 1 und
somit auf die späteren Anschlußfahnen 10. Die Stege 11 zwischen den Schlitzen 9 werden
dabei ebenfalls nach außen gewölbt und die Schlitze 9 werden verengt.
[0025] Wenn die Kommutatorsegmente 7 an den Flanken der Zähne 23 des unteren Formstempelteils
22 anliegen, wird die Bewegung der oberen Halteplatte 24 mit der Druckplatte 15 gestoppt.
Der untere Stempel 21 mit dem unteren Formstempelteil 22 wird in den Führungsstempel
45 zurückgezogen, während der obere Stempel 37 auf den Rohling 1 zubewegt wird, bis
der obere Formstempelteil 39 im Rohling 1 sitzt. Dann wird die Druckplatte 15 durch
die obere Halteplatte 24 axial weiter auf die mittlere Halteplatte 55 bewegt. Der
konische Abschnitt 66 der Druckplatte 15 drückt wiederum auf die abgeschrägte Stirnseite
32 der Schieber 59. Die Schieber 59 samt Absatz 61 drücken abermals auf die Kommutatorsegemente
7 und den Flansch 4, so daß die Segemente 7 zwischen die Zähne 40 des oberen Formstempelteils
39 gepreßt werden und die Stege 8 und 11 sich weiter nach außen wölben. Wenn die Druckplatte
15 mit ihrer Stirnseite auf der mittleren Halteplatte 55 aufliegt (Figur 10) ist der
Arbeitshub beendet und der Rohling 1 ist auf die gewünschten Maße von Schaftdurchmesser,
Segmentteilnuten 6 und Schlitze 9 reduziert (Figur 8).
[0026] Bei geschlossen gehaltenem Umformwerkzeug wird dann zunächst der obere Stempel 37
zurückgezogen. Dabei wird der obere Formstempelteil 39 aus dem Rohling 1 bewegt und
anschließend der Kalibrierring 42 durch den Rohling 1 gezogen. Der Kalibrierring 42
formt wiederum die inneren Enden 43 der Kommutatorsegemente 7 in Verankerungsmittel
44 um, welche sich in Schwalbenschwanzform in Umfangsrichtung in die Segmentteilnuten
6 erstrecken. Der Rohling ist nunmehr zum Kommutatorring 2 kalt umgeformt.
[0027] Wenn der obere Stempel 37 weiter in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird, wird
das Umformwerkzeug geöffnet. Dabei wird die obere Halteplatte 24 durch die Kraft der
Federanordnung 68 von der mittleren Halte- platte 55 weggedrückt wobei die Federanordnung
31 die Schieber 59 nach außen drückt. Die beiden Halteplatten 24 und 55 mit Druckplatte
15 und Schieberaufnahme 56, Schiebern 59 und.Federanordnung 31 werden dann gemeinsam
in ihre Ausgangsstellung von der unteren Halteplatte 12 wegbewegt. Gleichzeitig wird
der untere Stempel 21 mit dem unteren Formstempelteil 22 im Führungszylinder 45 in
seine Ausgangsstellung zurückgeschoben. Dabei drückt der untere Formstempelteil 22,
23 gegen die Stirnseite der Anschlußfahnen 10 des Kommutatorringes 2 und hebt ihn
von den Enden 50 der Sicherungsteile 49 ab, so daß der Kommutatorring 2 dem Umformwerkzeug
entnommen werden kann.
[0028] Durch das erfinderische Verfahren mit dem zweiten Aus- . führungsbeispiel des Umformwerkzeugs
nach Figur 10 werden wiederum die Verankerungsmittel 44 beim Rückhub des oberen Stempels
37, 42 ausgebildet und der untere Stempel 21, 22 wirkt bei der Rückkehr in seine Ausgangsstellung
nach Beenden des Umformvorgangs zugleich als Auswerfer für den Kommutatorring 2.
[0029] Ein drittes Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs mit einteiligem zweistufigem
Formstempel für das Kaltumformen des Rohlings 1 zum Kommutatorring 2 durch zweistufiges
Reduzieren und Anformen der Verankerungsmittel 44 ist in Figur 11 in vereinfachter
Weise dargestellt.
[0030] Das Umformwerkzeug ist in Ausgangsstellung gezeigt. Es hat im unteren Werkzeugsteil
einen Führungsstempel 69 mit einer Schieberaufnahme 70 mit Schlitzen 71, deren Grund
etwas unterhalb der Ebene der Stirnfläche 72 des Führungsstempels 69 liegt, welche
als Werkstückaufnahme dient. Die Schlitze 71 sind ebenfalls im gleichen Winkelabstand
zueinander ausgebildet. Die in ihnen geführten Schieber 73 haben eine innere Stirnseite
in Form und Größe der Außenseite der Kommutatorsegmente 7 des Rohlings 1. An ihrem
äußeren Ende sind die Schieber 73 mit einem Anschlag 74 versehen. Die äußere Stirnseite
75 der Schieber 73 ist wiederum abgeschrägt. Am Anschlag 74 der Schieber 73 ist noch
jeweils ein Mitnehmer 76 ausgebildet, an dem die Schieber 73 in ihre äußere, die Ausgangsstellung
zurückbewegt werden.
[0031] In einer Mittelbohrung 77 des Führungsstempels 69 ist ein Stempel 78 bewegbar aufgenommen.
Am oberen Ende des Stempels 78 ist ein Formstempel mit einem ersten Formstempelabschnitt
79, einem anschließenden zweiten Formstempelabschnitt 80 und einem als Kalibrierring
81 ausgebildeten Ende befestigt. Der erste Formstempelabschnitt 79 ist mit längsverlaufenden,auf
dem ganzen Umfang gleich-. mäßig verteilten Zähnen 82 versehen entsprechend den Segmentteilnuten
6 des Rohlings 1. Der Zahnquerschnitt der Zähne 82 des ersten Formstempelabschnitts
entspricht dem am Ende der ersten Reduzierstufe umgeformten Querschnitt der Segmentteilnuten
6 des Rohlings 1. Die Schieber 73 sind gleichfalls mit einem Absatz 83 versehen, welcher
um die Breite des Flansches 4 des Rohlings 1 von der inneren Stirnseite der Schieber
73 zurücksteht. In der Ausgangsstellung des Stempels 78 liegt das an den Stempel 78
grenzende Ende des ersten Formstempelabschnitts auf der Höhe der Schlitze 71 und somit
der Unterkante der in den Schlitzen 71 geführten Schieber 73.
[0032] Eine gegenüber dem Führungsstempel 69 längsbewegbare glockenförmige Druckplatte 84
mit einer Vertiefung 85, deren Wand 86 schräg zur Stirnseite 87 der Druckplatte 84
verläuft, ist an einem hohlzylindrischen Niederhalter 88 des oberen Werkzeugteils
geführt. Von der Vertiefung 85 gehen parallel zur Wand 86 verlaufende Rückführshcienen
89 aus. Im hohlzylindrischen Niederhalter 88 sind Sicherungsstifte 90 geführt, die
mit ihren Enden an der Stirnseite 91 des Niederhalters 88 vorstehen und radial angeordnet
sind entsprechend den Schlitzen 9 im Flansch 4 des Rohlings 1.
[0033] In das offene Umformwerkzeug wird der Rohling 1 so eingelegt, daß die Stirnseite
seines Schaftes 3 auf der Stirnfläche 72 des Führungsstempels 69 anliegt und sein
Flansch 4 am Absatz 83 anliegt, während der erste Formstempelabschnitt 79 im Rohling
1 sitzt.
[0034] Bei der ersten Reduzierstufe wird zunächst der Niederhalter 88 mit den Sieherungsstiften
90 auf den Rohling 1 zubewegt, bis die Sicherungsstifte 90 in die Schlitze 9 im Flansch
4 des Rohlings 1 ragen und die Stirnfläche 91 des Niederhalters 88 auf der Stirnfläche
des Flansches 4 anliegt. Die Druckplatte 84 wird währenddessen auf den Führungsstempel
69 zu bewegt, so daß die schräge Wand 86 der Vertiefung 85 auf die abgeschrägte Stirnseite
75 der Schieber 73 drückt, während die Rückführschienen 89 an der Innenseite der Mitnehmer
76 der Schieber 73 entlanggleiten. Bei der Axialbewegung der Druckplatte 84 werden
die Schieber 73, 83 radial auf die Kommutatorsegmente 7 samt Flansch 4 des Rohlings
1 gedrückt. Die Segmente 7 werden dabei soweit zwischen die Zähne 82 des ersten Formstempelabschnitts
79 gedrückt, bis sie an deren Flanken anliegen. Die Segmentteilnuten 6 und die Schlitze
9 werden dabei verengt und die die Segemente 7 und Anschlußfahnen 10 verbindenden
Stege 11 wölben sich nach außen. Bei Anlage der Segmente 7 an den Flanken der Zähne
82 wird die Axialbewegung der Druckplatte 84 gestoppt. Der Stempel 78 wird soweit-in
den Führungsstempel 69 bewegt, bis sich der zweite Formstempelabschnitt 80 im Rohling
1 befindet. Dann wird die Axialbewegung der Druckplatte 84 fortgesetzt, so daß die
Schieber 73, die Kommutatorsegmente 7 zwischen die Zähne 92 des zweiten Formstempelabschnitts
80 drücken. Die Segmentteilnuten 6 und die Schlitze 9 werden dabei auf das gewünschte
End-
maß reduziert ebenso wie der Durchmesser des Schaftes 3 und des Flansches 4 jeweils
zwischen den Stegen 8 und 11 . (Figur 8).
[0035] Bei geschlossenem Werkzeug wird nach Beenden des Arbeitshubes der Stempel 78 weiter
in den Führungsstempel 69 und somit der Kalibrierring 81 durch den Rohling 1 gezogen.
Dabei werden die inneren Enden 43 der Kommutatorsegemente 7 zu schwalbenschwanzförmigen
Verankerungen 44 umgeformt, die sich in Umfangsrichtung in die jeweils angrenzenden
Segmentteilnuten 6 erstrecken (Figur 9), so daß der Rohling 1 in den Kommutatorring
fertig umgeformt ist.
[0036] Beim Öffnen des Umformwerkzeugs werden die Druckplatte 84 und der Niederhalter 88
mit den Sicherungsstiften 90 von dem umgeformten Kommutatorring 2 wegbewegt. Die Rückführschienen
89 drücken dabei gegen die Mitnehmer -76 der Schieber 73 und bewegen somit die Schieber
73 nach außen in ihre Ausgangsstellung zurück. Der Stempel 78 wird in seine Ausgangsstellung
auf die Druckplatte 84 zu vorgeschoben, bis der erste Formstempelabschnitt 79 auf
die Höhe der Schieber 73 gelangt. Dabei schieben dei Zähne 92 des zweiten Formstempelabschnitts
80 den Kommutatorring 2 aus dem Bereich der Schieber 73, so daß er dem Umformwerkzeug
entnommen werden kann.
[0037] Das erfinderische Verfahren läßt sich mit dem dritten Ausführungsbeispiel des Umformwerkzeugs
in vorteilhafter Weise so ausführen, daß lediglich bei der Stempelbewegung zum Herausziehen
des zweiten Formstempelabschnitts 80 nach dem beispielsweise zweistufigen Reduzieren
die Verankerungsmittel 44 an den Kommutatorsegmenten 7 angeformt werden und der Stempel
78 beim Zurückbewegen in seine Ausgangsstellung beim wieder geöffneten Umformwerkzeug
mit dem an ihm befestigten zweiten Formstempelabschnitt 80, 92 als Auswerfer für den
Kommutatorring 2 dient.
[0038] Wenn die Schlitze 9 und Segmentteilnuten 6 nur um ein geringes Maß zu reduzieren
sind, genügt es, den Formstempel einteilig und einstufig auszubilden. Treten jedoch
beispielsweise bei Rohlingen für große Kommutatorringe verhältnismäßig große Umformkräfte
auf, dann kann das Reduzieren auch in mehr als zwei Stufen erfolgen. In vorteilhafter
Weise kann dann der untere Formstempelteil 22 nach den Figuren 2 bis 6 und 10 zwei-
oder mehrstufig ausgebildet werden, während der obere Formstempelteil 39 weiterhin
für die letzte Reduzierstufe verwendet wird und mit dem Kalibrierring 42 verbunden
ist.
1. Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorringes für einen Kommutator, mit einer
Vielzahl von Segmenten mit Anschlußfahnen und Verankerungsmitteln durch Kaltumformen
eines Rohlings einschließlich Reduzieren in Form einer an einem Ende mit einem Flansch
versehenen Hülse und mit Segmentteilnuten in der Innenwand der Hülse und mit Fahnenteilschlitzen
im Flansch, dadurch.gekennzeichnet, daß der . Außendurchmesser des auf einem ein-
oder mehrstufigen Formstempel eines Umformwerkzeugs aufgesetzten Rohlings in einem
den Stufen des Formstempels entsprechenden Arbeitshub durch radial auf die einzelnen
Segmente samt Fahnen wirkende Reduziermittel auf den Außendurchmesser des Kommutator-
ringes reduziert wird, die Verankerungsmittel durch axiales Bewegen des Formstempels
durch den Rohling an der Innenseite der Segmente angeformt werden und der Kommutatorring
beim Öffnen des Umformwerkzeugs durch Bewegen des Formstempels in seine Ausgangsstellung
ausgeworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzieren des Außendurchmessers
des Rohlings durch auf die einzelnen Segmente samt Fahnen wirkenden Schieber erfolgt,
welche in einer Halteplatte des Umformwerkzeugs aufgenommen und während des Arbeitshubes
durch eine gegenüber der Halteplatte axial bewegbare Druckplatte radial auf die zugeordneten
Segmente samt Fahnen zu bewegbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzieren der
Segmentteilnuten an der Innenseite des Rohlings durch radiales Pressen der Segmente
samt Fahnen erfolgt, wobei die Innenseiten der Segmente zwischen den reduzierten Segmentteilnuten
entsprechende, in Längsrichtung am Formstempel verlaufende Zähne beim radialen Bewegen
der Schieber während der axialen Bewegung der Druckplatte gedrückt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduzieren
in mehr als einer Stufe des Arbeitshubes erfolgt, wozu der Formstempel mit entsprechend
mehrmals einem Abschnitt unterschiedlichen Durchmessers und den den Stufen entsprechenden
Zahnabschnitten versehen ist, welche das Profil der jeweils zu reduzierenden Segmentteilnuten
haben und die als Reduziermittel auf die einzelnen Segmente radial wirkenden Schieber
in der ersten Stufe den Rohling auf den Abschnitt des Formstempels mit dem größten
Durchmesser drücken, und danach jeweils der Formstempel im Umformwerkzeug gegenüber
dem Rohling und der Halteplatte mit den Schiebern für die folgende Stufe mit nächst
kleinerem Durchmesser axial bewegt wird, in der die Schieber durch die Druckplatte
erneut radial auf die Segmente samt Fahnen drücken, wobei die Innenseite der Segmente
wiederum zwischen die Zähne des gegenüberliegenden Formstempelabschnitts gedrückt
wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anformen
der Verankerungsmittel am inneren Ende der Segmente nach axialem Bewegen des Formstempelabschnitts
mit den reduzierten Segmentteilnuten des Kommutatorrings entsprechenden Zähnen aus
dem Rohling durch eine anschließend an den Formstempel durch den Rohling hindurch
axial bewegte Kalibriervorrichtung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die aus wenigstens
einem an einer Stirnseite des Formstempels mit den reduzierten Segmentteilnuten des
Kommutatorrings entsprechenden Zähnen befestigten Kalibrierring bestehende Kalibriervorrichtung
beim Bewegen des Formstempels in seine Ausgangsstellung durch den in der Halteplatte
von den Schiebern gehaltenen Rohling gezogen wird, wobei die inneren Enden der Segmente
schwalbenschwanzförmig ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim öffnen
des Umformwerkzeugs durch Bewegen des einteiligen, ein- oder mehrstuftigen Formstempels
in seine Ausgangsstellung der Kommutatorring von den den reduzierten Segmentteilnuten
des Kommutatorrings ent- .sprechenden Zähnen des Formstempels, an welchen die schwalbenschwanzförmigen
Vorsprünge in Umfangsrichtung des Kommutatorrings anliegen, ausgeworfen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen
des Umformwerkzeugs durch Bewegen des zweiteiligen, mehrstufigen Formstempels in seine
Ausgangsstellung der Kommutatorring von dem Teil des Formstempels mit dem Abschnitt
für die erste Reduzierstufe ausgeworfen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der auf
einem einteiligen, zweistufigen Formstempel mit Kalibriervorrichtung aufgenommene
Rohling sich an einer unteren, die Schieber aufnehmenden Halteplatte abstützt, während
die an einer oberen Halteplatte befestigte Druckplatte axial auf die Schieber gedrückt
wird, welche radial auf die Segmente gepreßt werden.