Vorrichtung zum Umformen eines rotationssymmetrischen Blechkörpers, beispielsweise eines Riemenscheibenrohlings

Abstract

 Es wird eine Vorrichtung zum Umformen eines Riemenscheiben­rohlings beschrieben, beispielsweise zur Herstellung von Poly-V-Profilen. Der Blechkörper ist von einem ringförmigen Werkzeug umgeben, welches exzentrisch auf einem Innenexzenter angeordnet ist, der sich wiederum exzentrisch auf einem Au­ßenexzenter befindet. Der Außenexzenter rotiert koaxial zur Mittelachse des Blechkörpers. Durch eine Relativbewegung des Innenexzenters gegenüber dem Außenexzenter wird der Ringkörper radial nach außen bewegt, so daß er in Eingriff mit dem Blechkörper gelangt und auf diesem abrollt, während er eine exzentrische Drehbewegung um den Blechkörper ausführt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen eines ro­tationssymmetrischen Blechkörpers, beispielsweise eines Riemen­scheibenrohlings mit einer zentrischen Blechkörperachse, der eine zur Blechkörperachse koaxiale Außenfläche mit einem nach außen offenen U-förmigen Querschnitt aufweist, und mit einem drehbar gelagerten Prägewerkzeug, wobei das Werkzeug auf der Außenfläche des Blechkörpers abrollt.
Derartige Blechköroper dienen häufig als Rohling zur Herstellung von Riemenscheiben. Dabei wird als erster Herstellungsschritt zunächst aus einer Blechscheibe ein Blechtopf gepreßt, dessen Außenfläche zunächst einem glatten Zylindermantel entspricht. Anschließend wird in den Zylindermantel ein nach außen offenes U-förmiges Profil gerollt, in welchem in einem weiteren Herstel­lungsschritt das gewünschte Profil eingeprägt ist.

[0002] Hierfür wird der Blechkörper drehbar eingespannt und mit einem drehbar gelagerten, scheibenförmigen Werkzeug beaufschlagt, wobei das Werkzeug und der Blechkörper aufeinander abrollen. Die Breite des Werkzeugs ist so bemessen, daß es bei einem quer zur Blechkörperachse verlaufenden Vorschub zwischen die beiden U-Schenkel gelangt. Durch mehrere vollständige Umdre­hungen des Belchkörpers unter gleichzeitigem Werkzeugvorschub erhält man die gewünschte Profiltiefe.

[0003] Wird der Blechkörper dabei mit dem Werkzeug mit radialem Druck beaufschlagt, so neigt das Blech dazu, diesem Druck auszuweichen, indem es vor dem Eingriffspunkt einen Rück­stau bildet. Dies kann zu Rundlauf-Ungenauigkeiten führen, die wieder korrigiert werden müssen. Der Rückstau ist ab­hängig von der Größe des Öffnungswinkels zwischen den Stirnseiten des Blechkörpers und des Werkzeugs. Je größer der Öffnungwinkel ist, desto größer ist der Rückstau. Aufgrund des stirnseitigen Eingriffs kann der Öffnungs­winkel jedoch konstruktionsbedingt nicht in der gewünsch­ten Weise verkleinert werden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Verkleinerung des Öffnungswinkels erreicht werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Werkzeug als Innenzylinder ausgebildet ist, welcher auf einem drehbar gelagerten Innenexzenter exzentrisch angeordnet ist, und daß die Drehachse des Innenexzenters exzentrisch an einem treibenden Außenexzenter angeordnet ist, der koaxial zur Blechkörperachse drehbar ist, so daß eine Relativbewegung des Innen- und des Außenexzenters einen quer zur Blech­körperachse gerichteten Vorschub erzeugt.

[0006] Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch den Eingriff eines Innen- und eines Außenzylinders der zugehörige Öffnungs­winkel optimal verkleinert werden kann. Ein weiterer be­sonders großer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Blech­körper drehfest angeordnet werden kann, da das Werkzeug während des Prägevorgangs um das Werkstück kreist. Es kann daher die relativ aufwendige drehbare Lagerung des Werk­stücks entfallen. Bei den bekannten Verfahren mußte bei­spielsweise das Werkstück auf dem freien Ende einer Welle, bzw. zweier Wellenenden,die gegenseitig unter axialer Vor­spannung stehen, angeordnet sein, wobei ein Ausweichen des Wellenendes bei der seitlichen Druckbeaufschlagung durch das Werk­zeug nicht ausgeschlossen werden konnte. Ebenso mußte ein dreh­ bares Gegenlager für den Hohlraum des Blechkörpers vorge­sehen werden. Nicht zuletzt wird die gesamte Vorrichtung dadurch vereinfacht, daß kein eigener Werkstück-Antrieb und keine Synchronisation mit dem Werkzeugantrieb vorhanden zu sein braucht. Durch die drehfeste Lagerung des Werkstücks wird auch das Anbringen und Betreiben einer Kühlvorrichtung er­leichtert, so daß die bei der Verformung auftretende Hitze auf einfache Weise vom Werkstück abgeführt werden kann.

[0007] Die Erfindung macht sich den Gedanken zunutze, daß der Werkzeugvorschub und das Einfahren des Werkzeugs zwischen die beiden U-Schenkel des Blechkörpers bzw. die entgegen­gesetzte Bewegung durch eine auf einfache Weise steuerbare Relativbewegung zwischen dem Innen- und dem Außenexzenter erfolgen kann.

[0008] Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß sie mit einem Wechselfutter zur Aufnahme unterschied­licher Werkzeugringe versehen ist. Das hat den Vorteil, daß die Umrüstung auf unterschiedlich Blechkörper-Durchmesser oder Poly-V-Profile auf einfache Weise und in kurzer Zeit vorgenommen werden kann. Das Wechselfutter kann also wahl­weise mit unterschiedlichen Werkzeug-Innenringen versehen werden.

[0009] Eine andere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Innen- und der Außenexzenter gegen eine Relativbewegung federnd vorgespannt sind. Somit wird wahlweise sichergestellt, daß der Innenexzenter in die Arbeitsstellung, in welcher er mit dem Blechkörper in Ein­griff steht, oder in eine Freigabestellung, in welcher die Vorrichtung bestückt werden kann, zurückgestellt wird.

[0010] Eine bevorzugte Anordnung ist darin zu sehen, daß der Innenexzenter durch die Feder in der Aus­ gangsposition gehalten ist, und daß eine entgegen der Pederkraft wirkende, den Innenexzenter beaufschlagende Bremse vorhanden ist. Wird die Bremse betätigt, so er­folgt die gewünschte Auslenkung des Innenexzenters gegen­über dem Außenexzenter. Es handelt sich also um ein kraft­gesteuertes System, welches auf einfache Weise realisier­bar und betreibbar ist.

[0011] Das Steuern der Vorrichtung wird dadurch weiter verein­facht, daß die Bremse mit einem Endschalter Dies hat den Vorteil, daß die Bremse beim Erreichen einer vorgegebenen Auslenkung bzw. eines vorgegebenen Werkzeug­vorschubs freigibt und der Innenexzenter aufgrund seiner Vorspannung in die Ausgangsposition zurückgeführt wird.

[0012] Eine besonders wirkungsvolle und einfache Realisierung der Bremse besteht darin, daß sie als Wirbelstrombremse ausgebildet ist.

[0013] Alternativ dazu kann es auch zweckmäßig sein, daß die Brem­se als mechanische Bremse, bevorzugt als Backenbremse, aus­gebildet ist.

[0014] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­nung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter beschrie­ben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Einzelheit der Vorrichtung in der Ausgangsposi­tion.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Einzelheit gemäß Fig. 1 in einer Arbeitsposition.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Einzel­heit in der Arbeitsposition.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ansicht der Vorrichtung in der Ausgangsposition und

Fig. 5 zeigt schematisch eine Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 4 in der Arbeitsposition.

[0015] In der Querschnittsdarstellung der Fig. 1 ist ein insge­samt drehfest angeordneter topfförmiger Blechkörper 1 veranschaulicht, der als Rohling für ein Antriebsrad, bei­spielsweise eine Poly-V-Riemenscheibe, dient. Er weist ein konzentrisch zu einer Blechkörperachse 2 angeordnetes Scheibenteil 3 auf, an dessen Außenumfang ein zur Blech­körperachse 2 koaxialer Zylindermantel angeordnet ist, welcher einen nach außen offenen U-förmigen Querschnitt aufweist. Die beiden U-Schenkel 5 dienen beim fertigen An­triebsrad als seitliche Begrenzungen einer Lauffläche 6, die von dem die beiden U-Schenkel 5 verbindenden Zylinder­mantel-Teil gebildet wird. Um den Blechkörper 1 ist ein als Innenzylinder 7 ausgebildetes Werkzeug mit dem entspre­chenden negativen Poly-V-Profil drehbar angeordnet. Die Fig. 1 zeigt eine Ausgangsposition, in welcher sich der Innenzylinder 7 außerhalb der U-Schenkel 5 befindet. Es wird deutlich, daß der Blechkörper 1 in dieser Ausgangs­position ungehindert in den Innenzylinder 7 verbracht wer­den kann.

[0016] Die Fig. 2 veranschaulicht eine Arbeitsposition, in wel­cher der Innenzylinder 7 gegenüber der Ausgangsposition in der Weise radial versetzt ist, daß er sich an einer Seite des Blechkörpers 1 zwischen den U-Schenkeln 5 be­findet, so daß das Poly-V-Profil 8 mit der Lauffläche 6 in Eingriff gelangt. Die Längsachse 9 des Innenzylinders 7 kommt dabei neben der Blechkörperachse zu liegen, d.h. der Innenzylinder 7 rotiert bei einer Drehung exzentrisch um den Blechkörper 1. Auf diese Weise rollt der Innen­ zylinder 7 auf dem Blechkörper 1 unter Ausprägung eines Poly-V-Profils auf der Lauffläche 6 ab.

[0017] In der Fig. 2 ist ferner beispielhaft ein Wechselfutter 12 eingezeichnet, welches den als Kreisring ausgebildeten Innenzylinder 7 aufnimmt. Das Wechselfutter 12 gestattet einen Austausch des Innenzylinders, wenn eine Änderung des Profils oder des Innendurchmessers gewünscht wird. Das Wechselfutter 12 ist Bestandteil eines Außenexzen­ters, der im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrie­ben ist.

[0018] In der Fig. 3 ist die Arbeitsposition in einer Seitenan­sicht gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die U-Schenkel 5 im Bereich der Eingriffsstelle des Innen­zylinders 7 mit der Lauffläche 6 weggeschnitten. Ein Öff­nungswinkel zwischen der Lauffläche 6 des Blechkörpers 1 und dem Innenzylinder 7 ist mit dem Bezugszeichen 10 ver­sehen. Es wird deutlich, daß der Öffnungswinkel 10 umso kleiner wird, je mehr sich die Radien des Innenzylinders 7 und der Lauffläche 7 anpassen. Ferner ist auch ersicht­lich, daß der minimale Radius des Innenzylinders 7 durch den Außenradius der U-Schenkel 5 bestimmt wird.

[0019] Die Ansichten gemäß Fig. 4 und 5 veranschaulichen, auf welche Weise der Innenzylinders 7 angetrieben und mit einem radialen Vorschub beaufschlagt wird. Der Innenzylin­der 7 befindet sich auf einem Innenexzenter 11 exzentrisch zu dessen Drehachse 15, über welche er drehbar auf einem Außenexzenter 14 gelagert ist. Der Außenexzenter 14 ist um die Blechkörperachse 2 drehbar angeordnet. Dagegen ist die Rotationsachse 15 des Innenexzenters 11 versetzt zur Blechkörperachse 2 angeordnet. Bei einer Drehung des In­ nenexzenters 11 bewegt sich der Innenzylinder 7 daher auf einer Kreisbahn.

[0020] In der dargestellten Ausgangsposition ist der Innenex­zenter 11 so gedreht, daß der Innenzylinder 7 den Blech­körper 1 in axialer Richtung freigibt. Die Winkellage in dieser Ausgangsposition ist durch einen Anschlag 17 fest­gelegt.

[0021] Der Innenexzenter 11 ist gegenüber dem Außenexzenter 14 mit Hilfe einer Feder 18 in dieser Stellung gehalten. Bei einer Drehung des Außenexzenters 14 bewegt sich seine Ro­tationsachse 15 auf einer Kreisbahn 20 um die Blechkörper­achse 2.

[0022] Wird hierbei der Innenexzenter 11 im Uhrzeigersinn gegen die Federbeaufschlagung gedreht, so gelangt der Innenzylin­der 7 in Eingriff mit dem Blechkörper 1, wie in Fig. 5 verdeutlicht. Die Längsachse 9 des Innenzylinders 7 rotiert dabei auf einer Kreisbahn 13 koaxial zur Blechkörperachse 2. Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 bereits erwähnt, rollt der Innenzylinder 11 dabei auf dem feststehenden Blechkör­per 1 ab.

[0023] Die maximale Verdrehung des Innenexzenters 11 gegenüber dem Außenexzenter 14 wird durch einen weiteren Anschlag 21 be­stimmt.

[0024] Die Winkelverdrehung des Innenexzenters 11 bezüglich des Außenexzenters 14 wird durch eine auf den Innenexzenter 11 wirkende Bremse erreicht, die so ausgebildet ist, daß sie lageunabhängig auf den Innenexzenter 11 wirkt und ein Drehmoment ausübt. Sie kann beispielsweise als fliegende Backenbremse ausgebildet sein. Im Hinblick auf eine über­ sichtliche Darstellung ist sie in den Figuren nicht dar­gestellt. Wird auf den Innenexzenter 11 bei einer Drehung des Außenexzenters 14 entgegen dem Uhrzeigersinn ein Dreh­moment im Uhrzeigersinn ausgeübt, so führt dieser eine Drehung um seine Rotationsachse 15 gemäß Pfeil 16 aus, wobei er gegen die Federkraft ausgelenkt wird, bis eine weitere Auslenkung durch den weiteren Anschlag 21 ver­hindert wird.

[0025] Der Außenexzenter 14 wird im dem dargestellten Beispiel über eine zylindrische Schnecke 23 angetrieben, deren Verzahnung in Eingriff mit einer entsprechenden Verzah­nung auf der zylindrischen Stirnseite des Außenexzenters 14 steht.

[0026] Anhand der Figuren wird nachfolgend die Funktion der Vor­richtung beschrieben.
Zunächst wird in der Ausgangsposition der gewünschte In­nenzylinder 7 mit Hilfe des Wechselfutters 12 am Innen­exzenter 11 drehbar befestigt. Wenn der Blechkörper 11 in den Innenzylinder gebracht und dort gesichert ist, wird der Außenexzenter über die Schnecke 23 angetrieben und in Rotation um die Blechkörperachse 2 versetzt. So­lange dabei der Innenexzenter 11 am Anschlag 17 anliegt, rotiert er exzentrisch um den Blechkörper 1, ohne daß der Innenzylinder 7 den Blechkörper 1 berührt.

[0027] Sobald die Bremse 22 betätigt wird, wird der Innenzylin­der 7 durch Auslenkung des Innenexzenters 11 auf eine weiter außen liegende Kreisbahn versetzt, so daß das Poly-V-Profil 8 mit der Lauffläche 6 in Eingriff gelangt. Aufgrund der Drehlagerung des Innenzylinders 11 erfolgt dabei keine Relativbewegung zwischen Innenzylinder 11 und Lauffläche 6.
Je größer die vom Innenzylinder 7 durchlaufene Kreisbahn wird, desto tiefer wird das Poly-V-Profil 8 in die Laufflä­che 6 eingeprägt. Erreicht hierbei der Exzenter 11 den wei­teren Anschlag 21, so wird ein Endschalter (nicht dargestellt) betätigt, welcher ein Lösen der Bremse 22 bewirkt. Dadurch wird der Innenexzenter durch die Feder 18 wieder in die Aus­gangsposition zurückgestellt und der Blechkörper 1 kann aus der Vorrichtung entnommen werden.

[0028] In den Figuren sind zur Verdeutlichung der Funktion der Er­findung die Größenverhältnisse, insbesondere die exzentri­schen Anordnungen, stark übertrieben dargestellt.

[0029] Wenngleich in der vorstehenden Beschreibung auf die Bearbei­tung eines topfförmigen Rohlings bezug genommen ist, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Rohlingform begrenzt. Es ist auch möglich, aus einen scheibenförmigen Rohling (nicht dargestellt) mittels eines Innenzylinder-Werkzeugs einen Topf herzustellen, wobei das Innenzylinder-Werkzeug anstelle des in Fig. 1 gezeigten Poly-V-Profils ein im wesentlichen halb­kreisförmiges Hohlprofil aufweist. Sinngemäß können auch wei­tere Bearbeitungen wie Stauchen, Spalten, Einziehen, Polieren u.ä. mittels entsprechender Werkzeuge ausgeführt werden.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Umformen eines rotationssymmetrischen Blechkörpers mit einer zentrischen Blechkörperachse, beispielsweise einem Rohling für eine Riemenscheibe, der eine zur Blechkörperachse koaxiale Außenfläche mit einem nach außen offenen U-förmigen Querschnitt auf­weist, und mit einem drehbar gelagerten Prägewerkzeug, wobei das Werkzeug auf der Außenfläche des Blechkörpers abrollt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prägewerkzeug als Innenzylinder (7) ausgebil­det ist, welcher auf einem um seine Mittelachse (15) drehbar gelagerten Innenexzenter (11) drehbar angeord­net ist, und daß die Drehachse (15) des Innenexzenters (11) exzentrisch an einem treibenden Außenexzenter (14) angeordnet ist, der koaxial zur Blechkörperachse (2) drehbar ist, so daß eine Relativbewegung des Innen- und des Außenexzenters (11,14) einen quer zur Blech­körperachse (2) gerichteten Vorschub erzeugt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter mit einem Wechselfutter (12) zur Aufnahme unterschiedlicher Werkzeugringe verse­hen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innen- und der Außenexzenter (11,14) gegen eine Relativbewegung federnd vorgespannt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) durch die Feder (18) in einer Ausgansposition gehalten ist, und daß eine den Innenexzenter (11) beaufschlagende, gegen die Federkraft wirkende Bremse vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Endschalter vorhanden ist, welcher bei einer vorgegebenen Auslenkung des Innenexzenters(11) die Bremse löst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als Wirbelstrombremse ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als mechanische Bremse ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bremse als Backenbremse ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Kreisscheibe ausge­bildet ist, die in einem kreisförmigen Lager am Außenexzenter (14) gelagert ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Hebelarm ausgebildet ist, der winkelverschieblich am Außenexzenter (14) angelenkt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innenexzenter (11) als Schieber ausgebildet ist, der radial auf einer geraden Bahn verschiebbar auf dem Außenexzenter (14) angeordnet ist.

Zeichnung