Schröder, Christoph (Bergstrasse 18, Herzogenaurach, 91074, DE)
| 1. | Verfahren zum Erzeugen einer Rändelung (2) auf der Oberfläche eines Teils einer metallischen Laufscheibe (B) oder eines metallischen Reibrades, welche in wenigstens einem Umformvorgang aus einem Blech (13) hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (2) eine geometrisch gestaltete oder eine zufällige bzw. beliebige Struktur (7) aufweist und die Rändelung (2) vor oder nach einem ersten Umfor men des Blechs (1 , 4, 13) in dieses eingeprägt oder eingewalzt wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Umformvorgang ein Ziehvorgang ist. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rände lung (2) erzeugt wird, nachdem in dem Blech (1 , 4, 13) eine Öffnung für einen Lagersitz (3) ausgebildet wurde. |
| 4. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (2) mit der Struktur (7) auf einem rondenförmi gen Werkstück (1 , 4) erzeugt wird, welches in einem oder mehreren Schritten zu einer Laufscheibe (B) bzw. dem Reibrad umgeformt wird. |
| 5. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rändelung (2), die Struktur (7) mittels eines Prägestem pels (6) erfolgt, der auf die Oberfläche des Blechs (1 , 4) gepresst wird. |
| 6. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (13) zwischen mindestens einem Walzenpaar (9, 10) bewegt wird, wobei eine der Walzen (9) eine Rändelung (2) ein schließt, mit der die Struktur (7) herstellbar ist. |
| 7. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Walzen der Rändelung (2) zur Erzielung der Struktur (7) das Blech (4, 13) zwischen einem Glättwalzenpaar (11 ,12) bewegt wird. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Walzen der Rändelung (2) das Blech (13) in einer Ziehstufe zu der Laufscheibe (B) für einen Umschlingungstrieb bzw. zu dem Reibrad umgeformt wird. |
| 9. | Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rändelung (2) auf den Abschnitten des Blechs (1 , 4, erfolgt, die bei der fertigen Laufscheibe (B) oder dem fertigen Reibrad die Lauffläche beziehungsweise den Lagersitz (3) bilden. |
| 10. | Vorrichtung zum Erzeugen einer Rändelung (2) auf der Oberfläche eines Teils einer metallischen Laufscheibe (B) oder eines metallischen Reibrades, welche in wenigstens einem Umformvorgang aus einem Blech (1 , 4, 13) hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (7) mit einem Prägestempel (6) oder einer Rändelwalze (9) hergestellt wird, die gegen die Oberfläche des Blechs (1 , 4, 13) pressbar sind, wobei de ren Außenkontur als Rändelung (2) gestaltet ist. |
| 11. | Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rändelwalze (9) eine Gegendruckwalze (10) derart zugeordnet ist, dass das Blech (13) zwischen diesen beiden Walzen (9,10) bewegbar ist. |
| 12. | Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rändelwalze (9) und der Gegendruckwalze (10) ein Glättwalzenpaar (11 , 12) nachgeordnet ist, zwischen denen das gerändelte Blech (13) bewegbar ist. |
Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer Rändelung auf der Oberfläche eines Werkstückes
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Rändelung auf der Oberfläche eines Werkstückes, vorzugsweise einer metallischen Laufscheibe für einen Umschlingungstrieb oder eines Reibrades, das einem Umformprozess, insbesondere einem Ziehverfahren unterworfen wird.
Hintergrund der Erfindung
Unter Rändeln wird das Einprägen von Mustern auf Handgriffe an Werkzeugen, Schrauben, Randmuttern, Bauteilen und ähnlichem verstanden. Dadurch liegen die Werkzeuge oder Bauteile bei deren Handhabung besser in der Hand und rutschen nicht leicht ab. Bekannt sind auch Stahllaufscheiben mit definierter Laufbahngeometrie an deren Grifffläche, die bei unterschiedlichen Anwendungsfällen zum Einsatz kommen.
Außerdem sind Laufscheiben oder Reibräder für nichtmetallische Umschlin- gungsmittel von Umschlingungstrieben bekannt, an deren Außenumfangsfläche das Umschlingungsmittel abläuft. Eine solche Laufscheibe bzw. Reibrad sitzt mit ihrer Innendurchmesserfläche so auf dem Außenring eines Wälzlagers, dass eine betriebsfeste Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen gewährleistet ist.
Das Rändeln der Außenumfangsfläche der Laufscheibe geschieht heute üblicherweise mittels Rändelwalzen, an deren Umfang das Rändelmuster aufgebracht ist, welches beim Rändeln auf das Werkstück übertragen wird. So wird
beispielsweise eine fertig montierte Stahllaufscheibe B mit Lagersitzöffnung für ein Wälzlager zwischen zwei sich gegenüber liegenden Rändelwalzen bzw. Rändelrädern C eingespannt, wie dies beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist. Beide Rändelwalzen C besitzen umfangsseitig Rändelmuster im Halbrelief, wobei das Rändelmuster der einen Rändelwalze gegenläufig zum Rändelmuster der anderen Rändelwalze ausgebildet ist, so dass sich eine Kreuzrändelung am zu rändelnden Werkstück ergibt.
Nachteilig bei bekannten Rändelverfahren ist die sich ergebende Oberflächen- struktur des Rändelmusters am Werkstück. Dabei werden an der Rändelstruktur scharfkantige Stellen erzeugt, die zu Schädigungen am Kontaktpartner bzw. Kontaktelement, wie etwa ein einem nichtmetallischen Umschlingungsmittel, führen können.. Insbesondere ergeben sich im Querschnitt von der Mittenform des Werkstückes nach unten und oben abweichende Aufwürfe, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Daher ist eine Nachbearbeitung der gerändelten Oberflächenstruktur durch einen zusätzlichen Glättungs- oder Rollierungsprozess notwendig, um die Scharfkantigkeit zu beseitigen. Darüber hinaus besteht die Gefahr der Deformierung des Werkstückes, beispielsweise der Laufscheibe, während des Rändeins und dem nachfolgenden Glätten bzw. Rollieren.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Rändelstruktur auf der Oberfläche eines Werkstückes der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Schädigung eines Kontaktpartners bzw. Kontaktelementes bei der Nutzung des Werkstücks oder eines daraus hergestellten Gegenstandes vermieden wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft demnach zunächst ein Verfahren zum Erzeugen einer Rändelung mit einer geometrisch gestalteten, oder einer zufälligen bzw. beliebig gestalteten Struktur. Diese Struktur wird erfindungsgemäß auf die Oberflä-
che eines Teils einer metallischen Laufscheibe oder eines Reibrades eines Zugmitteltriebs aufgebracht, die in wenigstens einem Umformvorgang aus einem Blech hergestellt werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Rändelung gemäß der Erfindung vor oder nach einem ersten Umformen des Blechs in dieses eingeprägt oder eingewalzt wird.
Dies ermöglicht einen Fertigungsprozess, der die Herstellung eines definierten und vor allem nicht scharfkantigen Übergangsradius zur Rädelvertiefung erlaubt. Das Einprägen bzw. Einwalzen der Rändelung zur Darstellung der erfin- dungsgemäßen Struktur erfolgt vor oder nach einer bestimmten Stufe des Um- formens durch Ziehen eines metallischen blechartigen Werkstücks. So kann die
Rändelung beispielsweise vor dem Ziehen dieses Werkstückes erfolgen, wenn die Rändelung durch Prägen eingebracht wird. Durch das nachfolgende Ziehen wird die Oberfläche der Rändelung zwangsläufig gestreckt und dadurch geglät- tet. Prinzipiell möglich ist auch ein Prägen nach vorherigem Ziehen des Werkstückes, wobei die Rändelung von der Oberfläche des Prägewerkzeuges abhängig ist. Zur Herstellung einer zufällig gestalteten Oberfläche der Rändelung eignet sich beispielsweise eine programmierbare Prägeeinrichtung, mit der ein stets veränderliche Rändelstruktur herstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Rändelung kann weiterhin in Verbindung mit oder nach einem spanlosen Ziehprozess realisiert werden, wenn das Werkstück beispielsweise beim Einwalzen der Rändeloberfläche nachträglich einer Glättung unterzogen wird. In jedem Fall wird eine geglättete Rändeloberfläche erzielt, so dass eine Schädigung des Kontaktpartners bzw. Kontaktelementes durch die gerändelte Oberfläche einer Laufscheibe oder eines Reibrades vermieden wird. Dabei wird eine optimale Zielgeometrie der Vertiefungen auf der Werkstückoberfläche erreicht, so dass keine scharfkantigen Übergänge entstehen.
Gemäß einer konkreten Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Rändelung erzeugt wird, nachdem in dem Blech eine Öffnung für einen Lagersitz der Lauscheibe oder des Reibrades bereits durchgestellt wurde.
Das Blech, auf dem die Rändelung vorgenommen wird, kann dabei als ronden- förmig, also weitgehend kreisförmig ausgebildet sein, aus dem nach dem Erzeugen der Rändelung in einem oder mehreren weiteren Herstellschritten eine Laufscheibe bzw. ein Reibrad umgeformt wird.
Die Rändelung auf der Werkstückoberfläche wird gemäß einer Variante des Verfahrens durch einen Prägestempel mit einer eine Rändelung aufweisenden Arbeitsoberfläche erzeugt, in dem diese auf die Oberfläche desselben gepresst wird.
Durch diese Verfahrensmaßnahme kann, falls erforderlich, die Rändelung in einem bestimmten, begrenzten Bereich der Ronde bzw. des Bleches positioniert werden.
Gemäß einem anderen Verfahrensschritt wird die Ronde bzw. das Blech zwischen mindestens einem Walzenpaar bewegt, wobei eine der Walzen mit der Rändelung versehen ist. Nach dem Walzen der Rändelung wird die Ronde bzw. das Blech gegebenenfalls zwischen einem Glättwalzenpaar geführt, um die Spitzen der Rändelung der glätten.
Das Walzen nimmt vorteilhaft keinen Einfluss auf die Taktzeit zur Herstellung der Endprodukte, wie dies etwa beim Prägestempelverfahren der Fall ist. Die Prägung der Oberfläche durch Walzen kann zudem über den gesamten Oberflächenbereich der Ronde bzw. des Bleches erfolgen. Nachfolgend kann eine Glättung, insbesondere in einem Aussparungsbereich des Werkstückes durchgeführt werden kann.
Auch bei diesem Verfahrensschritt kann nach dem Walzen der Rändelung die Ronde bzw. das Blech gegebenenfalls in einer weiteren Ziehstufe vorzugsweise zu einer Laufscheibe für einen Umschlingungstrieb oder zu einem Reibrad umgeformt werden.
Selbstverständlich kann das Verfahren gemäß der Erfindung auch zur Herstellung einer gerändelten Oberfläche an dem Lagersitz der Laufscheibe oder eines Reibrades genutzt werden, so dass diese Oberfläche einen besonders guten Halt auf einer Außenfläche eines Lageraußenringes gewährleistet. Die Rändelung erfolgt gemäß dem vorgestellten Verfahren auf den noch planen Blechabschnitten, die nach der abschließenden Umformung die Lauffläche der Laufscheibe bzw. des Reibrades und/oder den Lagersitz bilden. Daher wird die Rändelung vorgenommen, bevor das Werkstück zur Herstellung der Laufscheibe bzw. des Reibrades abschließend umgeformt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Erzeugen einer zufällig gestalteten Rändelung auf der Oberfläche eines Teils einer metallischen Laufscheibe oder eines Reibrades, welche, in wenigstens einem Umformvorgang aus einem Blech hergestellt werden. Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet dadurch einen mit der Rändelung versehenen Prägestempel oder eine mit der Rändelung versehene Rändelwalze, die gegen die Oberfläche des Blechs pressbar sind.
Diese Vorrichtung ermöglicht die Durchführung des oben genannten Herstellverfahrens und seiner Ausführungsformen, so dass mit dieser vorteilhaft Lauf- Scheiben oder Reibräder herstellbar sind, die durch den Rändelvorgang nicht mit einer von der Kreisform abweichende Umfangsgeometrie versehen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Rändelwalze ist dieser Rändelwalze eine Gegendruckwalze zugeordnet, wobei die Ronde bzw. das Blech zwischen diesen beiden Walzen bewegbar ist. Dadurch ergibt sich ein Rändel- walzenpaar, zwischen dem das Werkstück geführt und mit der Rändelung versehen wird.
Nach einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Rändelwalze und der Gegendruckwalze ein Glättwalzenpaar im Produktionsablauf nachgeordnet. Dieses Glättwalzenpaar sorgt für eine gewisse Glättung der eventuell durch das Rändelwalzen auftretenden scharfkantigen Übergänge der gerändelten Oberfläche des Werkstückes.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigt,
Fig. 1 eine Rändeleinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Rändelstruktur an einer Werkstückoberfläche gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ronde bzw. ein Blech zur Herstellung ei- . ner metallischen Laufscheibe für einen Umschlingungstrieb mit. gerändelter Oberfläche,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer fertigen metallischen Laufscheibe mit gerändelter Lauffläche,
Fig. 5 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Rändelstruktur eines mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Werkstückes,
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rändelvorrichtung mit Prägestempel, und
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rändelvorrichtung mit einer Rändelwalze.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Demnach zeigt Fig. 1 wie eingangs kurz erwähnt eine Rändeleinrichtung A gemäß dem Stand der Technik. In diese wird ein zylindrisches Werkstück B, etwa eine fertig montierte Stahllaufscheibe mit Lagersitzöffnung für Wälzlager, zwischen zwei sich gegenüberliegenden Rändelwalzen bzw. Rändelrädern C ein-
gespannt. Durch entsprechenden Anpressdruck der sich gegenläufig drehenden Rändelwalzen bzw. Rändelräder C auf das Werkstück B bzw. die Laufscheibe wird eine Rändeloberflächenstruktur geschaffen, die in Fig. 2 vergrößert und im Querschnitt dargestellt ist. Diese Rändelung weist durch Abstands- pfeile markierte Materialaufwürfe auf, deren Scharfkantigkeit und/oder Höhe unerwünscht ist.
In Fig. 3 ist eine Blechronde 1 zur Herstellung einer metallischen Laufscheibe für einen Umschlingungstrieb oder eines Reibrades dargestellt, die eine nur teilweise dargestellte Rändelung 2 auf ihrer Oberfläche aufweist. Die Rändelung 2 ist vor oder nach einem bestimmten Ziehvorgang einer Mehrzahl von Ziehvorgängen, in welchem beispielsweise die Lagersitzöffnung 3 eingebracht und/oder die Laufscheibengeometrie erzeugt wird, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Laufbahn der zu einer Laufscheibe B umgeformten Blechronde 1 , bei der die Rändelung 2 wieder nur teilweise dargestellt ist, jedoch die gesamte Lauffläche umfasst.
Die vergrößerte Teilschnittansicht der erfindungsgemäß erzeugten Rändelung gemäß Fig. 5 eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstückes 4 zeigt, dass die Querschnittsstruktur der Rändelung keinerlei scharfe Kanten aufweist und somit keine Schädigung des Kontaktpartner bzw. Kontaktelementes erfolgen kann. Dennoch ist die Oberfläche dieses Werk- Stücks, also beispielsweise die Laufbahn der Laufscheibe B, vorteilhaft aufgerauht, wie die vier aufeinander zu weisenden Pfeile verdeutlichen. Beispielsweise sind die Erhebungen über einer gedachten Umfangslinie 14 maximal 48,6 μm hoch und die Senken in Bezug auf diese Umfangslinie 14 maximal 45,1 μm tief.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Rändelvorrichtung 5 mit einem Prägestempel 6, in dessen Unterseite eine Struktur 7 eingebracht ist. Der Prägestempel 6 wird in einem vorgegebenen Takt senkrecht gemäß dem vertikalen Pfeil herunterge-
fahren und trifft mit vergleichsweise großem Druck auf ein waagerecht zugeführtes und von unten abgestütztes Werkstück 4, beispielsweise die Blechron- de 1 zur Herstellung einer Laufscheibe B für einen Umschlingungstrieb. Der Prägestempel 6 prägt dabei die Rändelung 2 auf die Oberfläche des Werkstü- ckes 4. Die Rändelprägung erfolgt beispielsweise, nachdem die Lagersitzöffnung 3 in das Blech durchgestellt wurde. Vorteilhaft beim Prägen der Rändelung mittels eines Prägestempels 6 ist, dass die Rändelung 2 wegen der gegenüber liegenden planen Flächen von Stempel 6 und Blech 4 geometrisch sehr exakt und ohne Materialauswurf an der Rändelung 2 erfolgt.
Fig. 7 zeigt eine andere schematisch dargestellte Rändelvorrichtung 8 mit einer Rändelwalze 9, in deren Außenumfang die erfindungsgemäße Struktur 7 eingebracht ist. Der Rändelwalze 9 ist eine Gegendruckwalze 10 zugeordnet, zwischen denen ein Blech 13 geführt ist, in dessen Oberseite die Rändelung unter Druck eingeprägt wird. Aus diesem Blech 13 kann anschließend eine Blechron- de 1 gestanzt werden.
In Vorschubrichtung hinter diesem rotierbaren Walzenpaar 9, 10 befindet sich ein weiteres rotierbares Walzenpaar, das aus zwei sich gegenüberliegenden Glättungswalzen 11 und 12 besteht. Zwischen diese beiden genannten Walzenpaaren 9, 10 und 11 , 12 wird die das Blech 13 zum Aufbringen der Rändelung 2 anschließend eingeführt und nachfolgend geglättet.
Bezugszeichenliste
A Rändθleinrichtung
B Werkstück; Laufscheibe C Rändelwalze
1 Blechronde
2 Rändelung
3 Lagersitzöffnung
4 Werkstück, Blech 5 Rändelvorrichtung
6 Prägestempel
7 Struktur
8 Rändelvorrichtung .
9 Rändelwalze 10 Gegendruckwalze
11 Glättungswalze
12 Glättungswalze
13 Blech
14 Umfangslinie