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Dokumentenidentifikation DE10018996B4 23.03.2006
Titel Verfahren zur Herstellung einer Rolle durch Tiefziehen
Anmelder Fischer & Kaufmann GmbH & Co. KG, 57413 Finnentrop, DE
Erfinder Schröder, Meinolf, 57413 Finnentrop, DE;
Janky, Oliver, 57368 Lennestadt, DE;
Bischopink, Jürgen, 57413 Finnentrop, DE
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Anmeldedatum 17.04.2000
DE-Aktenzeichen 10018996
Offenlegungstag 25.10.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse B21D 22/26(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B21D 53/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rolle durch Tiefziehen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rollen- oder Radkörper mit einer zylindrischen Umfangswand und einem Radialsteg stellen Maschinen- und Getriebeelemente dar, welche in den vielfältigsten Bereichen Anwendung finden. Für diese bedeutenden Maschinen- und Getriebeelemente bestehen zahlreiche Fertigungsverfahren. So können diese Teile durch Gießen, Schmieden, durch spanabhebende Bearbeitung oder als Schweißteile hergestellt werden. In der Regel sind diese vorgenannten Verfahren fertigungstechnisch aufwändig und mit einem entsprechenden Zeit- und Kostenaufwand verbunden.

Es ist weiter bekannt, beispielsweise aus der DE 197 23 073 A1, eine Rolle durch spanloses Umformen einer Blechronde zu fertigen. Das spanlose Umformen einer Blechronde ermöglicht ein schnelles und zugleich wirtschaftliches Fertigen. Bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung wird eine Blechronde in einfacher Weise zu einem Ring mit Boden geformt, wobei die zylindrische Ringwand die Umfangswand bildet, während der Boden die Nabenscheibe darstellt. Eine derartige Ausbildung einer Rolle hat jedoch hinsichtlich der Kraftaufnahme Nachteile und ist aufgrund der vorgegebenen Werkstückgeometrie auch nur für begrenzte Anwendungsfälle einsetzbar.

Aus der DE 2 014 039 A ist ein Umformverfahren zur Herstellung von Verschlussschrauben, insbesondere von Ölablassschrauben, aus einer Ronde bekannt, bei dem auf eine Zugumformung mehrere Stülpzüge folgen.

Die FR 1 271 182 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit verstärkten Rohrenden. Bei diesem bekannten Verfahren wird zunächst ein Rand am Ende des Rohres ins Rohrinnere gebogen und dieser anschließend entlang der Rohrinnenwand ins Rohrinnere gezogen.

Aus der DE 27 43 642 A1 ist eine mehrstufige Werkzeugeinrichtung zum spanlosen Umformen metallischer Hohlkörper durch Tiefziehen und/oder Abstreckziehen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Rolle anzugeben, welches bei einer einfachen Fertigung durch Tiefziehen eine besonders hohe Stabilität und Formenvielfalt der gewünschten Rolle zulässt.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ausgehend von einem gattungsgemäßen Verfahren ist die Erfindung unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass die Blechronde in einer ersten Zugrichtung zu einem topfförmigen Vorzug mit einem zylindrischen Wandbereich und einem Bodenbereich tiefgezogen wird, dass der Bodenbereich in entgegengesetzter Zugrichtung nach innen zwischen den zylindrischen Wandbereich gestülpt wird und dass der zylindrische Wandbereich zu der Umfangswand und der Bodenbereich zu dem Radialsteg ausgebildet werden, welcher axial innerhalb des zylindrischen Wandbereiches liegt.

Ein Aspekt der Erfindung liegt darin, bei der topfförmigen Zwischenform den Bodenbereich in zumindest einem weiteren Tiefziehschritt axial nach innen zu stülpen, so dass dieser Bodenbereich etwa axial mittig innerhalb der zylindrischen Umfangswand der zu formenden Rolle angeordnet wird. Bei Ausformung des Bodenbereiches zu dem Radialsteg gewährt diese etwa mittige Anordnung eine weitgehende symmetrische Kraftaufnahme, wenn die Rolle als ein Getriebeteil eingesetzt wird. Die Rolle kann beispielsweise ohne eine profilierende Bearbeitung der Umfangswand als eine Spannrolle eingesetzt werden. Selbstverständlich können an der so tiefgezogenen Rolle in bekannter Weise weitere Profilierungen, beispielsweise in die Umfangswand eingearbeitet oder eingeformt werden.

Eine besonders große Gestaltungsfreiheit bei der Ausformung des Bodenbereichs zu dem Radialsteg wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Bodenbereich mit einer konvexen Form versehen wird. Diese konvexe, vorzugsweise etwa halbkugelartige, Form kann unmittelbar beim Tiefziehen der Blechronde mit einem entsprechend ausgeformten Tiefziehstempel oder in einem separaten Tiefziehschritt durchgeführt werden.

Die Gestaltungsfreiheit ist erfindungsgemäß weiter dadurch erhöht, dass nach dem nach-innen-Stülpen in den Bodenbereich eine Öffnung eingestanzt wird.

Dieses Verfahren ist in vorteilhafter Weise noch dadurch weitergebildet, dass der Rand der Öffnung zum Bilden einer zylindrischen Nabe aufgeweitet wird, welche koaxial zur Umfangswand ist. Die Nabe kann dabei so ausgebildet sein, dass diese zur Aufnahme eines Wälzlagers dient, wobei der Nabendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Norm-Wälzlagers eine Presspassung bilden kann.

Eine besonders effiziente Ausgestaltung einer Wälzlageraufnahme oder einer Nabe wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass zwischen dem zylindrischen Wandbereich und dem Bodenbereich eine nach innen gerichtete Stufe mit einem definierten Radialabschnitt und einem Axialabschnitt ausgebildet wird, wobei eine innere Haube ausgeformt ist, dass die innere Haube axial nach innen in Richtung des zylindrischen Wandbereichs unter Verkürzung des Axialabschnitts der Stufe gestülpt wird und dass dabei eine Nabe ausgebildet wird.

Nach der Erfindung ergibt sich eine besonders stabile Anordnung dadurch, dass die Nabe etwa mittig zum Radialabschnitt der Stufe angeordnet wird.

Weiter ist es erfindungsgemäß, dass ein Andrück- oder Kalibrierzug zum Endformen der Umfangswand, des Radialstegs und/oder der Nabe durchgeführt wird. Dieser ebenfalls auf einer Tiefziehpresse mit entsprechenden Kalibrierwerkzeugen durchführbare Arbeitsschritt führt zu einer besonders genauen Endform.

Bei dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung einer Nabe ist es weiter bevorzugt, dass die Nabe zusammen mit dem Radialabschnitt unter axialer Verkürzung des zylindrischen Wandbereichs nach innen gestülpt wird. Hierdurch wird eine besonders stabile Anordnung der Rolle erreicht, wobei die zylindrische Nabe und die gebildete Umfangswand nicht nur koaxial sondern auch in axialer Richtung etwa mittig zueinander angeordnet sind.

Ein einfaches und zugleich kostengünstiges Verfahren ist dadurch gewährleistet, dass der verbliebene zylindrische Wandbereich zur Umfangswand der Rolle geformt wird und dass der Radialabschnitt etwa mittig zur Umfangswand angeordnet wird und dabei den Radialsteg bildet.

Für eine besonders wirtschaftliche Ausführung des Verfahrens ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Formen auf einer Presse mit einem Folge-Verbundwerkzeug durchgeführt wird. Bei einem derartigen Folge-Verbundwerkzeug sind die einzelnen Press- oder Tiefziehwerkzeuge in Reihe nebeneinander auf einer einzigen Presse montiert, wobei nach jedem Pressenhub das Werkstück zu dem nachfolgenden Teilwerkzeug weitergefördert wird. An diesem Teilwerkzeug wird dann jeweils ein Arbeitsschritt während eines Pressenhubes durchgeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

1a bis 1f schematische Querschnittsansichten eines nach der Erfindung bearbeiteten Werkstücks nach einzelnen Arbeitsschritten und

2a bis 2m schematische Querschnittsansichten eines weiteren erfindungsgemäß bearbeiteten Werkstücks nach einzelnen Arbeitsschritten.

Gemäß den 1a bis 1f ist die erfindungsgemäße Herstellung einer Rolle 10 mit einer zylindrischen Umfangswand 12 einem Radialsteg 14 sowie einer Nabe 16 aus einer nur teilweise in 1a dargestellten Blechronde 5 beschrieben. In einer Tiefziehpresse wird die Blechronde 5 zu einem topfförmigen Vorzug 30 spanlos umgeformt.

Der Vorzug 30 ist aus 1b zu ersehen und umfasst einen zylindrischen Wandbereich 32 sowie einen kugelkalottenförmigen Bodenbereich 34. Die konvexe Form des Bodenbereichs 34 ist erfindungsgemäß so gewählt, dass ausreichend Material zum Bilden der Nabe 16 sowie des Radialstegs 14 gemäß den nachfolgenden Schritten zur Verfügung steht.

Der konvexe Bodenbereich 34 wird anschließend in einem weiteren Tiefziehschritt axial nach innen gestülpt, wobei die in 1c gezeigte Einstülpung 31 gebildet wird. Diese Einstülpung 31 wird durch einen nachfolgenden Umformschritt definiert ausgeformt, wobei ein mittiger, ebener Scheibenbereich 33, ein sich daran anschließender angewinkelter Bereich 35 sowie ein innerer Zylinderbereich 37 ausgeformt werden. Bei diesem Umformschritt von 1d wird der Radius eines Falzes 29, welcher beim vorausgegangenen Einstülpen entstanden ist, flachgedrückt, wobei der innere Zylinderbereich 37 an der Innenwand der zylindrischen Umfangswand 12 zur Anlage kommt. Der ebene Scheibenbereich 33 wird bei diesem Umformschritt mit einem definierten Abstand von einer Mittenebene 19 ausgebildet, welche sich senkrecht zur Mittenachse 18 durch deren axiale Mitte erstreckt.

Anschließend wird dann ebenfalls auf einer Presse eine mittige Öffnung 36 ausgestanzt, wie 1e zu entnehmen ist. Durch einen weiteren Pressenschritt wird ein Rand 38 der Öffnung 36 zur Bildung der Nabe 16 hochgestellt. Hierzu wird ein geeigneter Pressenstempel verwendet, wobei das Hochstellen oder Hochbiegen so erfolgt, dass sich die ausgebildete Nabe 16 etwa symmetrisch zu beiden Seiten der Mittenebene 19 erstreckt. Die so ausgebildete Nabe 16 schließt sich unmittelbar an den angewinkelten Bereich 35 an, welcher den Radialsteg 14 bildet, wie aus 1f zu ersehen ist.

In den 2a bis 2m wird eine weitere Ausführung der Erfindung zur Herstellung einer Rolle 10' mit einer zylindrischen Umfangswand 12', einem Radialsteg 14' und einer Nabe 16' erläutert.

Zunächst wird beispielsweise von einem aufgespulten Flachband eine in 2a gezeigte Blechronde 5' ausgestanzt. Diese wird zu einem Vorzug 30' mit einem zylindrischen Wandbereich 32' und einem im Wesentlichen ebenen Bodenbereich 34' geformt, wie 2b zu entnehmen ist. Ein bei diesem Schritt verbliebener Tiefziehrand 28 wird in nachfolgenden Arbeitsschritten gemäß den 2c und 2d abgeschnitten oder ausgestanzt. In dem im Querschnitt etwa U-förmigen Vorzug 30' wird weiter eine innere Stufe 40 mit einem Axialabschnitt 42 und einem Radialabschnitt 44 vorgeformt, wobei gleichzeitig eine Haube 46 ausgebildet wird, wie aus 2e zu ersehen. In einem weiteren Pressenschritt gemäß 2f wird die Stufe 40 weiter ausgeformt, wobei der Axialabschnitt 42, der Radialabschnitt 44 und die Haube 46 ihre definierte vorgesehene Form erhalten.

Die so geformte Haube 46 wird gemäß 2g definiert axial so nach innen gestülpt, so dass ein zylindrischer Nabenbereich 48 etwa axial mittig zu dem Radialabschnitt 44 angeordnet ist. Anschließend wird in einen radial verlaufenden Nabenbereich 50 eine mittige Öffnung 36' eingestanzt, wie 2h zu entnehmen ist. Dabei verbleibt eine radial verlaufende Borde 52, welche in den zylindrischen Nabenbereich übergeht.

Anschließend wird der Bereich der Nabe 16' endgeformt, wobei ein beim Einstülpen entstandener Falz 29' unter Ausbildung eines definierten Radius flachgedrückt wird. Dieser Radius an dem Falz 29' ist auch vorteilhaft für ein Einpressen eines Wälzlagers in die Nabe 16', wobei die ausgebildete Borde 52 als ein Anschlag zur Definierung der axialen Lage eines eingepressten Wälzlagers dient. Die ausgeformte Nabe 16' ist in 2i gezeigt.

Zur Ausformung der zylindrischen Umfangswand 12' der Rolle 10' wird gemäß dem Verfahrensschritt von 2j die geformte Nabe 16' zusammen mit dem Radialabschnitt 44 unter Verkürzung des zylindrischen Wandbereichs 32' nach innen gestülpt, wobei ein weiterer Falz 27 gebildet wird.

Gemäß den Verfahrensschritten von 2k und 2l wird der zylindrische Wandbereich 32' unter Verringerung des Durchmessers radial nach innen eingedrückt, wobei der Falz 27 flachgedrückt wird. Im Fertigdrück- und Kalibrierschritt gemäß 2l wird die zylindrische Umfangswand 12' der Rolle 10' endgeformt und in einem abschließenden Verfahrensschritt gemäß 2m wird die mittige Öffnung 36' unter Verkürzung der Borde 52 zur Endform ausgestanzt.

Mit dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Rolle 10' erzeugt, welche eine stabile Nabe 16' sowie eine koaxial dazu angeordnete zylindrische Umfangswand 12' aufweist. Der die Nabe 16' und die zylindrische Umfangswand 12' verbindende Radialsteg 14' ist dabei mittig hierzu angeordnet, was für eine hohe Belastungsaufnahme der Rolle 10' günstig ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung einer Rolle durch Tiefziehen, bei dem eine Blechronde (5) in einer Presse in mehreren Zügen zu einer Rolle (10) mit einer zylindrischen Umfangswand (12), einem hieran angeordneten Radialsteg (14) und einer koaxial zur Umfangswand (12) am Radialsteg (14) angeordnten Nabe (16) geformt wird,

    – wobei die Blechronde (5) in einer ersten Zugrichtung zu einem topfförmigen Vorzug (30) mit einem zylindrischen Wandbereich (32), der die zylindrische Umfangswand (12) bildet, und einem Bodenbereich (34) tiefgezogen wird,

    dadurch gekennzeichnet ,

    – dass der Bodenbereich (34) in entgegengesetzte Zugrichtung nach innen zwischen den zylindrischen Wandbereich (32) gestülpt wird, und

    – dass am Bodenbereich (34) unter Ausbildung des Radialstegs (14) die Nabe (16) etwa axial mittig zum Radialsteg (14) angeordnet wird, welcher selbst etwa axial mittig zur Umfangswand (12) angeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenbereich (34) mit einer konvexen Form versehen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem nach-innen-Stülpen in den Bodenbereich (34) eine Öffnung (36) eingestanzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (38) der Öffnung (36) zu der Nabe (16) aufgeweitet wird, welche zylindrisch und koaxial zur Umfangswand (12) ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass zwischen dem zylindrischen Wandbereich (32) und dem Bodenbereich (34) eine nach innen gerichtete Stufe (40) mit einem definierten Radialabschnitt (44) und einem Axialabschnitt (42) ausgebildet wird, wobei eine innere Haube (46) ausgeformt ist,

    dass die innere Haube (46) axial nach innen in Richtung des zylindrischen Wandbereichs (32) unter Verkürzung des Axialabschnitts (42) der Stufe (40) gestülpt wird und

    dass dabei die Nabe (16) ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Andrück- oder Kalibrierzug zum Endformen zumindest der Umfangswand (12), des Radialstegs (14) oder der Nabe (16) durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (16) zusammen mit dem Radialabschnitt (44) unter axialer Verkürzung des zylindrischen Wandbereichs (32) nach innen gestülpt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen auf einer Presse mit einem Folge-Verbundwerkzeug durchgeführt wird.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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