DE3006526A1

DE3006526A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von elementen mit profiliertem querschnitt aus blech

Info

Publication number: DE3006526A1
Application number: DE19803006526
Authority: DE
Inventors: Hermanus Antonius Canis Holweg; Jozeg Wilhelmus Mari Kummeling
Original assignee: Volvo Car BV
Current assignee: Volvo Car BV
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1980-08-28
Also published as: NL182128B; GB2042944A; NL182128C; GB2042944B; IT1147037B; IT8047966A0; US4320647A; JPS55161524A; NL7901424A; FR2449494B1; SE436842B; SE8001414L; FR2449494A1

Description

D-80C0 München 80 Sckellstrasse 1

Telefon (089) 4 48 24 96 Telex 5 215 935

Telegramme patemus manchen Postscheck München 39418-802 Reuschelbank München 2603007

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agree aupres I¹ Office Europeen des Brevets

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elementen mit profiliertem Querschnitt aus Blech

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Elementen mit profiliertem Querschnitt aus Blech, insbesondere zum Herstellen von plattenförmigen Elemental zur Kraftübertragung in einem Treibriemen, auf dem die Elemente Seite an Seite aneinandergereiht sind und zwischen konischen Rollen laufen.

Elemente'dieser Art sind bekannt (US-PS 3 949 621). Solche Elemente müssen dem Erfordernis genügen, daß ihr Querschnitt über die gesamte Elementenlänge gleichförmig ist, d.h. daß ihre Abmessungen den vorgeschriebenen Werten mit sehr kleiner Toleranz entsprechen und daß die Oberfläche gute Kontakteigenschaften und eine geschlossene Struktur hat. Hinsichtlich der Gleichförmigkeit des Oberflächenprofils sind die Anforderungen sehr groß, um für einen Treibriemen aus derartigen Elementen hohen Wirkungsgrad und geräuschlosen Lauf zu gewährleisten.

Es wurden Anstrengungen unternommen, um Platten durch Gestalten eines Metall Streifens derart herzustellen, daß der Querschnitt kontinuierlich das gewünschte Profil von später daraus auszustanzenden Platten aufweist. Sol ehe Anstrengungen haben jedoch nicht zu aktzeptablen Ergebnissen geführt, insbesondere deshalb nicht, weil beim Herstellen der Profile mit erforderlicher Produktionsgeschwindigkeit Unregelmäßigkeiten auftraten und eine zufriedenstellende, vorausgeplante Parallelität der gewölbten Oberflächen nicht erreicht werden konnte.

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Deshalb erfordert die Herstellung der oben beschriebenen plattenartigen Elemente eine aufwendige Bearbeitung der Profile nach dem Stanzen, um die gewünschten Abmessungen zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die den gestellten Anforderungen zuverlässig und zufriedenstellerdgenügt und die eine hohe Herstellgeschwindigkeit und damit einen hohen Ausstoß gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren'der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein Metallstreifen, insbesondere aus Stahl, durch Walzen mit einer in Längsrichtung des Streifens verlaufenden Mittelnut versehen wird, während auf beiden Seiten dieser Mittelnut das Material kontinuierlich symmetrisch zu dieser Nut zu zwei Profilen gewalzt wird, von welchen jedes in Längsrichtung kontinuierlich den Querschnitt der herzustellenden Elemente aufweist, daß danach aus dem Streifen Elemente auf beiden Seiten der Mittelnut ausgestanzt werden, welche in Längsrichtung der Streifenbewegung verläuft und daß das Ausstanzen der Elemente entlang in Längsrichtung des Streifens verlaufenden Linien mit genau vorherbestimmtem Abstand von der Mittelnut auf deren beiden Seiten geschieht.

Das beschriebene Arbeiten gemäß-der Erfindunduno, gewährleistet, daß der Querschnitt aller aus den gewalzten Streifen ausgestanzten Elemente exakt die gewünschte Form hat. Dabei gewährleistet die Tatsache, daß das Ausstanzen der Elemente genau in vorgegebenen Stellungen (aufgrund der Führung in der Mittel nut) geschieht, genau die gleichen Abmessungen für alle Elemente.

Aufgrund des Walzens wird eine günstige Oberflächenstruktur erzielt, die, falls erforderlich, durch ein Härten noch verbessert werden kann.
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Beim Stanzen mit einer Stanzpresse wird vorzugsweise mittels eines Stempels eine Einprägung auf einer Symmetrie- Mittellinie von ei-

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ner Seite des Elementes her vorgenommen ,wobei das verlagerte Material einen Vorsprung oder Nocken auf der anderen Seite derart bildet, daß die Einprägungen und Vorsprünge der Elemente Kupplungen zwischen einander benachbarten Elementen bilden.

Vorzugsweise wird das Verfahren so ausgeführt, daß das Oberflächenprofil auf beiden Seiten der Mittelnut derart gewölbt wird, daß der höchste Querschnittspunkt der Profi!stärke, an welchem die Krümmung"umkehrt", d.h. wieder zu kleineren Stärken führt, bei etwa 2/3 der Elementenhöhe der aus dem Streifen auszustanzenden Elemente liegt (unter "Elementenhöhe" ist dabei die quer zur Längsrichtung des Streifens verlaufende Abmessung jedes auszustanzenden Elementes zu verstehen).

Vorzugsweise wird an der Stelle des höchsten Querschnittspunktes eine Oberflächenkrümmung mit einem Radius von etwa 20 bis 35 mm bei einer Elementenhöhe von etwa 13 mm vorgesehen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Herstellen von Elementen der eingangs genannten Art. Eine solche Vorrichtung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zum Walzen des Metall Streifens ein Walzwerk mit einem Walzenpaar vorgesehen ist, deren eine Walze mit einer Umfangsnut und deren andere Walze mit einem dazu korrespondierenden Umfangsvorsprung versehen ist, daß eine der Walzen beidseitig und symmetrisch zur Umfangsnut bzw. zum Umfangsvorsprung jeweils eine gewölbte Ausnehmung aufweist, deren Wölbung derjenigen der beidseitig der Mittelnut des Streifens zu schaffenden gewölbten Oberflächen entspricht, daß eine Stanzpresse in Arbeitsrichtung stromabwärts vom Walzwerk vorgesehen ist, mit der gleichförmige Elemente auf beiden Seiten der im Streifen im Walzwerk erzeugten Mittelnut längs in genau vorherbestimmtem Abstand auf beiden Seiten dieser Mittel nut verlaufenden Linien ausstanzbar sind, und daß die Stanzpresse Führungen aufweist, welche in die Mittel nut des Streifens eingreifen, sowie einen Stempel zum Einprägen eines Vorsprungs in der Mittellinie jedes ausgestanzten Elementes ,, wobei der Vorsprung zu der auf der betreffenden Seite des Elementes gebildeten Einprägung korrespondiert.

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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Element mit einer gewölbten Oberfläche, das auf einer Gegenfläche eines entsprechenden Elementes abwälzen kann und mit dem beschriebenen Verfahren und/oder der beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung herstellbar ist. 5

Es sei darauf hingewiesen, daß ein Verfahren bekannt ist (DE-PS 25 33 280), bei dem auf beiden Seiten einer Mittellinie zwei symmetrische Elemente gewalzt und voneinander längs dieser Mittellinie abgetrennt werden. Dieses Verfahren wird zur Herstellung von Gelenkplatten angewendet, bei dem keine hohen Anforderungen hinsichtlich Genauigkeit und Qualität der Oberfläche gestellt werden.'

Eine Anregung zur Herstellung von Elementen für Treibriebem der oben beschriebenen Art, bei denen die Elemente sehr spezifischen Anforderungen genügen müssen, kann aus der erwähnten DE-PS nicht entnommen werden. Das Ausstanzen in exakt bemessenen Abständen von der Mittelnut ist aus der DE-PS nicht entnehmbar.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann eine sehr hohe Genauigkeit erreicht werden. In der Praxis wurde gefunden, daß in Längenrichtung eines plattenförmigen Elementes mit einer Länge von 27 mm eine Genauigkeit, wie Planparallelität von besser als 1μπι realisiert werden kann, während die Abmessungen quer zur Längsrichtung mit einer Genauigkeit von besser als 0,05 mm realisiert werden. 25

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab durch einen zu formenden Streifen, aus welchem plattenförmige Elemente der geforderten Gestalt in einfacher Weise ausgestanzt werden können;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Gestalten des in Fig. 1 dargestellten Profiles mit einem Walzenpaar und einer Stanzpresse zum Ausstanzen der Elemente;

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Fig. 3 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab des unverformten Streifens im Anfangszustand nach der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 in einem ähnlichen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. den Streifen nach dem Passieren des Walzwerkes; Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Stück des Streifens nach Fig. 4 und

Fig. 6 eine ähnliche Draufsicht auf den Abfall streifen nach dem Ausstanzen der plattenförmigen Elemente.

In den Figuren 1 und 4 ist der Querschnitt eines Profi Istreifens in einem Zustand nach einem erfindungsgemäßen Walzen und vor einem Ausstanzen von Elementen daraus dargestellt. Die Elemente oder Platten 1 bzw. 2 werden aus diesem Streifen längs der Schnittlinien 4,6 und 3,5 als untere und obere Kanten der fertigen Elemente ausgestanzt. Es ist ersichtlich, daß die Rückseite der Elemente (die Unterseite in den Fig. 1 und 4) flach gehalten ist, während die Vorderseite (die Oberseite in den Fig. 1 und 4) gewölbt ist. Die Elemente sind spiegelbildlich aus dem Streifen auszustanzen, weshalb'auch die Profil haiften im Streifen symmetrisch bezüglich der Längsmittellinie angeordnet sind. Deshalb muß das Ausstanzen auf beiden Seiten des Streifens in exakt gleichen Abständen von der Längsmittellinie 7 ausgeführt werden , um exakt gleichförmige Platten zu erhalten. Zu diesem Zweck ist eine Nut 8 in der Mitte vorgesehen, die eine Führung für das seitliche Festlegen des Profilstreifens bezüglich Führungsmitteln ermöglicht und ferner einen zusätzlichen Zweck hat, der im folgenden noch erläutert v/ird.

Bei dem gezeigten Beispiel, bei dem die Plattenhöhe zwischen den Schnittlinien 5 und 6 etwa 13 mm betragen kann, ist die Profilstärke am höchsten Punkt der Wölbung etwa 2 mm.

Es ist ersichtlich, daß die im rechten Teil der Fig. 1 gezeigte Wölbung eine Krümmung zwischen den senkrechten Linien 9 und 10 aufweist, die einen Radius R von etwa 20 bis 35 mm haben kann, und daß in diesem Bereich die Wölbung "umkehrt"; mit anderen Worten läuft von dem in diesem Bereich liegenden höchsten Punkt der Oberfläche der auszustanzenden Platten die Kurve zu den Kanten 5 und 6 in Richtung

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auf die Unterseite der Platte zurück. Die Abfälle können beginnend an den Kanten auch geradlinig sein, z.B. im ersten, an der Kante 5 beginnenden Abschnitt mit einem Steigungswinkel 4,5° und in einem zweiten, von der Kante 6 ausgehenden Abschnitt mit einem Steigungswinkel von 3,5 ° bezüglich der Ebene der Plattenunterseite. Der höchste Punkt der Wölbung zwischen den Linien 9 und 10 liegt bei etwa 2/3 der Höhenabmessung der auszustanzenden Platte, gemessen von ihrer Unterkante ab (im vorliegenden Fall von der Unterkante 6 gemessen in Richtung zur Oberkante 5 hin).

Um ein Profil eines derartigen Querschnitts sehr genau zu erhalten, wird ein Walzen vorgenommen , wie es anhand der Figuren 2 bis 6 erläutert ist. Auf einer Speiserolle 11 ist ein metallener Ausgangsstreifen 12 aufgewickelt, dessen Querschnittsabmessungen und -gestalt aus Fig. 3 ersichtlichsind. Zwischen Rollen 13, die entsprechend ihrer Oberflächengestalt als Steuer- oder Führungsrollen ausgebildet sind, wird der Streifen einem Walzwerk 14 zugeführt. Dieses Walzwerk hat ein Walzenpaar mit Walzen 15, von denen eine einen Umfangsvorsprung und die andere eine dazu passende Umfangsnut aufweist. Somit wird eine Nut 8 in den Streifen 12 eingewalzt, wie aus den Fig. 1, 4 und 5 ersichtlich ist. Der Umfang einer der Walzen ist beidseitig des Vorsprunges mit symmetrisch dazu angeordneten Ausnehmungen versehen. Diese Ausnehmungen sind gleichförmig um den Walzenumfang vorgesehen und so gestaltet, daß sie die gewölbten Oberflächen des Streifens auf beiden Seiten der Nut 8 bilden, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt. Die Verformung des Streifenmaterials zwischen den Walzen 15 veranlaßt nicht nur eine Verlagerung von Material in Längsrichtung sondern auch seitlich, und die gleichzeitige Bildung der Nut 8 ist von großer Bedeutung dafür, daß das Material hinreichend Gelegenheit zur seitlichen Verlagerung in Richtung zum Abschnitt 16 erhält, der unter der Nut 8 ausgepreßt wird. Auf der Abgabeseite des Walzwerks 14 ist ein üblicher Rollensatz 17 vorgesehen, von dem aus der Streifen 18, dessen Querschnitt nun wie in Fig. 1 und 4 dargestellt und dessen Draufsicht wie in Fig. 5 dargestellt beschaffen ist, in einem Bogen 19 zu einer Stanzpresse 20 geführt wird.

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Zur Verwirklichung der engen Toleranzen, innerhalb welcher die Herstellung durchgeführt wird, ist die Stanzpresse als sogenannte Präzisionsstanzpresse ausgebildet.

Der Abfall streifen 21, welcher die Stanzpresse 20 verläßt und in Fig. 6 dargestellt ist, zeigt eine Gestalt, bei der die gewünschten Platten ausgestanzt sind. In der Stanzpresse bildet die Nut 8, wie schon gesagt, eine Führungsnut, so daß jederzeit zwei Platten gleichzeitig auf beiden Seiten dieser Nut in exakt gleichem Abstand von der Mittellinie 7 ausgestanzt werden können, wie schon bei der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt. Aufgrund der Tatsache, daß der Streifen 18 ein Doppelprofil für auszustanzende Platten bildet, wird eine hohe Produktionsziffer erreicht, wobei die gewünschte Genauigkeit beibehalten wird. Davon abgesehen läßt sich jedoch die Laufgeschwindigkeit des Streifens durch die Walzen 15 höher wählen als die Produktionsbeschwindigkeit der Stanzpresse 20. Bei Abstimmung der Laufgeschwindigkeit auf die Produktionskapazität einer einzigen Stanzpresse bildet der durchhängende Bogen 19 eine Material reserve, die für eine kontinuierliche Zufügung des Profil Streifens 18 zu der schrittweise arbeitenden Stanzpresse sorgt.

Bei dem Bezugszeichen 22 ist eine Unterbrechung des Streifens dargestellt, um anzudeuten, daß an dieser Stelle bei einer Produktionsgeschwindigkeit des Walzwerks 14, die höher als diejenige der Stanzpresse 20 liegt, auf Rollen Material spe.icherbar ist, wobei diese Rollen zum Speisen von zwei oder mehr Stanzpressen dienen können.

Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, wie ausgestanzte Platten 2 die Stanzpresse auf einer Seite verlassen, während eine gleichzeitig ausgestanzte Platte von der anderen Seite der Stanzpresse weg_v,geführt wird (nicht gezeigt).

Vorzugsweise ist die Stanzpresse mit einer Prägevorrichtung mit einem Stempel versehen, der eine Einprägung 23 auf der einen Seite der Platte in der Mittellinie jeder ausgestanzten Platte vorsieht. ._

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Die Gestalt und die Verwendung derartiger Platten sind in der US-PS 3 949 621 erläutert. Die beim Ausstanzen der Platten erzeugten seitlichen Aussparungen 24 wirken als Oberflächen zum Abstützen des Treibriemens, der in zwei Streifen aufgeteilt ist, auf denen die Elemente 1,2 angeordnet sind (nicht gezeigt).

Das beschriebene Walzen wird z.B. auf einen Ausgangsstreifen einer Stärke zwischen 2,0 und 3,5 mm angewendet. Insbesondere bei Dicken von mehr als 2,0 mm wird das Material als Ergebnis des Walzens merklieh gestreckt.

Wie beschrieben dient die Mittelnut 8 als Bezugsnut, welche das Ausstanzen von exakt gleichförmigen Platten auf beiden Seiten dieser Nut ermöglicht. Die Mittel nut 8 dient jedoch auch als Verformungsnut, welche Raum für verlagertes Material gibt.

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Claims

D-30C0 München 80 Sckellstrasse

Telefon (089) 4 48 24 Telex 5 215 935

Telegramme patemus münchen ΓΊ J. · Ix r^ I _ — Γ"» 1 :»_ -ν «^ -*.-« Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang Rauschen»»*mo.«*»·. 26O₃₀₀₇

zugelassen beim Europäischen Patentamt — admitted to the European Patent Office — Mandataire agree aupres Γ Office Europeen des Brevets

VOLVO CAR B.V.
Heimond, Niederlande
P 094 13

Ansprüche

ro»

!Verfahren zum Herstellen von Elementen mit profiliertem Querschnitt aus Blech, insbesondere zum Herstellen von plattenförmigen Elementen zur Kraftübertragung in einem Treibriemen, auf dem die Elemente Seite an Seite aneinandergereiht sind und zwischen konischen Rollen laufen,dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallstreifen, insbesondere aus Stahl, durch Walzen mit einer in Längsrichtung des Streifens verlaufenden Mittelnut versehen wird, während auf beiden Seiten dieser Mittelnut das Material kontinuierlich symmetrisch zu dieser Nut zu zwei Profilen gewalzt wird, von welchen jedes in Längsrichtung kontinuierlich den Querschnitt der herzustellenden Elemente aufweist, daß danach aus dem Streifen Elemente auf beiden Seiten der Mittelnut ausgestanzt werden, welche in Längsrichtung der Streifenbewegung verläuft, und daß das Ausstanzen der Elemente entlang in Längsrichtung des Streifens verlaufenden Linien mit genau vorherbestimmtem Abstand von der Mittelnut auf deren beiden Seiten geschieht.

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2. Verfahren nach Anspruch¹!, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stanzen eine Einprägung auf einer Symmetrie-Mittellinie von einer Seite der Elemente her vorgenommen wird, durch die auf der anderen Seite Vorsprünge gebildet werden, derart, daß die Einprägungen und Vorsprünge der Elemente Kupplungen zwischen im Betrieb benachbarten Elementen bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß auf beiden Seiten der Mittel nut ein Profil mit gewölbter Ober— fläche gewalzt wird, deren höchster Querschnittspunkt (der Punkt größter Profilstärke) bei 2/3 der Höhe der aus dem Streifen auszustanzenden Elemente liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung am höchsten Punkt des Profiles mit einem Radius von etwa 20 bis 35 mm bei einer Höhe des auszustanzenden Elementes von etwa 13 mm gewählt ist.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprü-

ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß .zum VJaI zen des Metall Streifens (12) ein-Ualzwerk (14) mit einem Walzenpaar (15) vorgesehen ist, deren eine Walze mit einer Umfangsnut und deren andere Walze mit einem dazu korrespondierenden Umfangsvorsprung versehen ist, daß eine der Wa.lzen beidseitig und symmetrisch zur Umfangsnut bzw. zum Umfangsvorsprung jeweils eine gewölbte Ausnehmung aufweist, deren Wölbung derjenigen der beidseitig der Mittelnut des Streifens zu schaffenden gewölbten Oberflächen entspricht, daß eine Stanzpresse (20) in Arbeitsrichtung stromabwärts vom Walzwerk (15) vorgesehen ist, mit der gleichförmige Elemente (1,2) auf beiden Seiten der im Streifen im Walzwerk erzeugten Mittel nut längs in genau vorherbestimmtem Abstand auf beiden Seiten dieser Mittelnut verlaufenden Linien ausstanzbar sind, und daß die Stanzpresse (20) Führungen aufweist, welche in die Mittel nut des Streifens eingreifen, sowie einen Stempel zum Einprägen eines Vorsprungs in der Mittellinie jedes ausgestanzten Elementes, wobei der Vorsprung zu der auf der betreffenden Seite des Elements gebildeten Einprägung (23) korrespondiert.

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6. Element mit gewölbter Oberfläche, das mit dem Verfahren und/oder der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt ist.

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