DE2340153A1

DE2340153A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausrichten gebogener laenglicher gegenstaende konstanten querschnitts

Info

Publication number: DE2340153A1
Application number: DE19732340153
Authority: DE
Inventors: Gordon Howard Townend
Original assignee: GKN Group Services Ltd
Current assignee: GKN Group Services Ltd
Priority date: 1972-08-08
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-02-21
Also published as: IT992320B; FR2195486A1; FR2195486B3; JPS4991952A; GB1403539A; US3884065A

Description

Anmelder: GKN GROUP SERVICES LIMITED, Group Head Office, Smethwick, Warley, in the County of Worcester, England

Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten gebogener länglicher Gegenstände konstanten Querschnitts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten länglicher Gegenstände von im wesentlichen konstantem Querschnitt.

Außer der echten Biegung sind bereits verschiedene Verfahren zum Ausrichten länglicher Gegenstände vorgeschlagen worden. So ist es beispielsweise zur Ausrichtung längerer Gegenstände, wie beispielsweise von Bohrrohren.bekannt, lokalisierte Biegemonte auf das Rohr zur Einwirkung zu bringen, während das Rohr rotiert. Die lokalisierten Biegemomente können dadurch zur Einwirkung gebracht werden, daß ein Schlitten in Längsrichtung des Gegenstands bewegt wird, wobei der Schlitten Polster bzw. Wülste oder Rollen zur Berührung des Gegenstands während der Rotation besitzt.

Es ist auch bereits bekannt, eine Zugkraft auf einen Gegenstand zur Einwirkung zu bringen, die parallel zur Längsachse desselben

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ausgerichtet ist, um eine axiale Wölbung oder Biegung desselben zu beseitigen. Dabei wird jedoch eine hohe Zugkraft benötigt, da die Kraft entlang einer Linie wirkt, die nicht weit vom Schwerpunkt des Bereichs am Punkte der maximalen Biegung entfernt ist. Das zur Einwirkung gebrachte Biegemoment ist daher gering, und zur Erzielung eines für die Ausrichtung des Gegenstands ausreichenden Biegemoments kann die Zugkraft in vielen Fällen derartig groß sein, daß eine bleibende Verlängerung des Gegenstands in Verbindung mit einer Verkleinerung des Querschnitts, die in vielen Fällen nicht zulässig ist, zwangsweise eintritt.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, einen länglichen Gegenstand unter Zug zu verdrehen, um eine unerwünschte Verschränkung zwischen den Enden des Gegenstands zu beseitigen.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eines länglichen Gegenstands, wie beispielsweise einer Verstärkungsstange, ist es bereits vorgeschlagen worden, den Gegenstand durch Verdrehung um seine Längsachse kalt zu verformen. Während dieser Drehung kann die Stange unter Spannung stehen, was wahrscheinlich zu einer Verlängerung der Stange führt. Während bei einem Gegenstand, wie beispielsweise einer Verstärkungsstange, eine kleine Verlängerung und Verkleinerung im Querschnitt noch annehmbar ist, ist dies bei kleineren Teilen mit kleinen Toleranzen nicht annehmbar.

In der FR-PS 860 100 ist ein Verfahren zur Kaltbearbeitung einer Stange zur Verbesserung ihrer mechanischen Eigenschaften durch Biegung der Stange in eine gebogene Gestalt und anschließende Drehung der Stange derart bekannt, daß jeder Bereich um eine Achse rotiert, die im wesentlichen tangential zur Kurve der Biegung verläuft. In der FR-PS ist dabei klargestellt, daß zur Verbesserung

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der mechanischen Eigenschaften eine plastische Deformation stattfinden muß, die selbstverständlich die Kaltbearbeitung begleitet. Die FR-PS stellt des weiteren fest, daß die plastische Deformation entweder in einer Biegung oder in einer Torsion bestehen kann. Sofern die plastische Deformation in einer Biegung besteht, können dann die beiden Enden der Stange mit derselben Geschwindigkeit rotieren, und muß die Stange nach der Kaltbearbeitung, sofern eine gerade Stange gefordert wird, wieder ausgerichtet werden. Wird die Stange dagegen im elastischen Bereich gebogen und einer plastischen Torsion ausgesetzt, so ist für diesen Fall angegeben, daß einer der Vorteile dieses Vorgehens darin besteht, daß eine Wiederausrichtung der Stange nicht notwendig ist, da der Eingriff ein solcher ist, daß die Stange in ihre gerade Position nach Beendung der Drehung zurückspringt.

Im Gegensatz zu den Feststellungen in der FR-PS wurde überraschenderweise festgestellt, daß, sofern ein länglicher Gegenstand einer plastischen Beanspruchung im Wege einer Torsion ausgesetzt wird, die Längsachse des Gegenstands eine permanente Deformation der Gestalt erfährt, die sie besitzt, wenn die plastische Deformation im Wege der Torsion bewirkt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde", ein Verfahren zur genauen Ausrichtung eines länglichen Gegenstands ohne die oben angesprochene Verkleinerung des Querschnitts und Verlängerung zu schaffen.

Entsprechend sieht die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten eines ge- bzw. verbogenen länglichen Gegenstands von im wesentlichen konstantem Querschnitt vor, das gekennzeichnet ist durch Einzwängen des Gegenstands zur Einnahme einer geraden Gestalt durch Festhalten des Gegenstands an seinen beiden Enden und Aufbringen einer Kraft

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auf den Gegenstand in einer im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Längsachse des Gegenstands verlaufenden Richtung zwischen den Enden des Gegenstands und Drehen des Gegenstands um seine Längsachse derart, daß ein ausreichender Teil des Materials des Gegenstands im Wege einer Torsion plastisch beansprucht wird, damit der Gegenstand nach Lösung seiner Einzwängung die gerade Gestalt beibehält.

Die Erfindung betrifft in erster Linie das Ausrichten von Teilen, bei denen eine hohe Genauigkeit gefordert ist, beispielsweise eine Gesamtanzeigeablesung (GAA) von nicht mehr 0,254 mm. Die GAA-Werte werden durch Anbringung einer Meßuhr in Berührung mit dem Punkt der größten Auslenkung bzw. Biegung am Gegenstand und durch Drehung des an beiden Enden gelagerten Gegenstands um 360 erreicht. Diese Ablesungen stellen somit den doppelten Wert der größten Auslenkung bzw. Durchbiegung dar. Eine genauere Ausrichtung kann leicht unter Verwendung der Erfindung erreicht werden.

Die Erfindung ist in Verbindung mit der Ausrichtung von Bolzenrohlingen vor der Anbringung von Gewinden auf den Rohlingen entwickelt •worden, aber keinesfalls hierauf begrenzt und kann auch bei anderen Gegenständen, wie beispielsweise VerbindungsStangenrohlingen, zum Einsatz kommen.

Ein ge- bzw. verbogener länglicher Gegenstand kann eine Anzahl von Krümmungszuständen besitzen. Beispielsweise kann der Gegenstand eine stetige Krümmung großen Wölbungsradiusses oder eine scharfe Krümmung lokalen und kleinen Wölbungs radius ses besitzen. Der Gegenstand kann aber auch in einer einzigen Ebene ge- bzw. verbogen sein oder eine Anzahl von Biegungen bzw. Krümmungen in verschiedenen Ebenen besitzen.

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Es ist äußerst schwierig, eine Vorrichtung oder ein Verfahren zu schaffen, die bzw. das einen ge- bzw. verbogenen länglichen Gegenstand mit irgendeinem der oben beschriebenen Krümmungszustände

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ausrichten und in der Lage sind, das oben genannte Genauigkeitsmaß der GAA-Werte von 0, 254 mm in Verbindung mit der Möglichkeit eines automatischen Betriebs zu bieten, um so den für die kommerzielle Verwertbarkeit notwendigen Ausstoß zu gewährleisten.

Zur Erläuterung dieses Gesichtspunkts wird im folgenden ein Beispiel der Schwierigkeiten angegeben, die mit der Ausrichtung eines Bolzenrohlings im Wege konventioneller Biegeverfahren verbunden sind, wenn der Bolzenrohling lediglich den einfachsten Biege- bzw. Krümmungszustand einer stetigen Krümmung in einer einzigen Ebene besitzt. Das Problem beruht auf der elastischen Rückstellung des Materials des Bolzenrohlings nach der Deformation. Aus diesem Grunde ist es bei einem ge- bzw. verbogenen Bolzenrohling nicht ausreichend, den Rohling in eine gerade Gestalt zurückzubiegen, da der Rohling bei Wiederwegnahme der den Rohling biegenden Kräfte in seine ursprüngliche gebogene Gestalt zurückspringt. Es ist daher notwendig, den Rohling sozusagen zu "überbiegen'¹, so daß nach der elastischen Rückstellung die Längsachse des Rohlings gerade ist. Ganz offensichtlich muß zur Ausrichtung des Rohlings dessen Material dazu veranlaßt werden, plastisch zu fließen, und es wird zur Erreichung des plastischen Fließens eine Durchbiegung des Rohlings benötigt, die erheblich größer ist als die durch Biegung des Rohlings, die zur tatsächlichen Ausrichtung des Rohlings benötigt wird. So wird beispielsweise zur Korrektur einer Durchbiegung von 0, 508 mm an einem Punkt des Rohlings eine Durchbiegung desselben um 9, 5 mm benötigt, um ein plastisches Fließen des Materials zu erreichen und dann eine weitere Durchbiegung um 0,508 mm zur Veränderung der Gestalt der Achse zu erreichen.

⁺ ) können 4 0 9808/0498 .6-

Der tatsächliche Ausrichtungsteil der Durchbiegung ist daher nur ein kleiner Teil der gesamten Durchbiegung, die benötigt wird und dies bereitet in der Praxis beim Ausrichten die Schwierigkeiten.

Die beim Ausrichten eines länglichen Gegenstands mit einer Anzahl von Biegungen bzw. Krümmungen in unterschiedlichen Ebenen auftretenden Schwierigkeiten sind sehr viel komplexer, da jede Biegung bzw. Krümmung separat unter Verwendung der oben genannten Biegetechnik ausgerichtet werden muß.

Es wurde festgestellt, daß durch Einzwängung eines länglichen Gegenstands zur Annahme einer geraden Gestalt und durch plastische Deformation des Gegenstands im Wege einer Torsion während der Einzwängung die durch die Torsion bedingte plastische Beanspruchung tatsächlich die elastische Rückstellung des Gegenstands beim Biegen "tötet", so daß der Gegenstand nach Lösung seiner Einzwängung die gerade Gestalt beibehält. Es ist nicht notwendig, daß der Gegenstand über seinen gesamten Querschnitt quer zur Längsachse plastisch beansprucht wird. Die Größe des Querschnitts, der plastisch beansprucht wird, muß ausreichen, damit der Gegenstand die gerade Gestalt nach Lösung seiner Einzwängung beibehält. Es ist beispielsweise möglich, daß die plastische Beanspruchung der äußeren Hälfte der Querschnittsfläche des Gegenstands für diesen Zweck ausreicht.

Durch die Erfindung wird somit ein wirkungsvolles Verfahren zur Ausrichtung eines länglichen Gegenstands mit Biegungen bzw. Krümmungen in einer oder mehreren Ebenen geschaffen. Das Verfahren und die zugehörige erfindungs gemäße Vorrichtung können auch schnell automatisiert werden und sind ohne Schwierigkeiten in der Lage, den oben besprochenen Genauigkeitsgrad zu liefern.

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Das Verfahren kann ausgeführt werden durch Einspanne.n des Gegenstands an seinen beiden Enden, wobei ein Ende zur stationären Festhaltung eingespannt ist und das andere Ende in Hinblick auf eine Drehung des Gegenstands um seine Längsachse eingespannt ist, durch Inberührungbringen eines Gesenks mit einem Teil des Gegenstands zwischen den eingespannten Enden in Hinblick auf eine Einzwängung des Gegenstands zur Einnahme einer geraden Gestalt und durch Drehung des anderen Endes des so eingespannten Gegenstands zur plastischen Beanspruchung des Gegenstands im Wege einer Torsion.

Obwohl die Deformation des Gegenstands bei der Biegung mit Hilfe des Gesenks üblicherweise innerhalb des elastischen Bereichs liegt, kann diese Deformation in bestimmten Fällen plastisch sein, beispielsweise können, wenn der Gegenstand schlecht ge- bzw. verkrümmt ist, die auf den Gegenstand von dem Gesenk bei eingezwängtem Gegenstand zur Einnahme einer geraden Gestalt ausgeübten Kräfte in der Tat zu einer plastischen Deforination des Gegenstands führen- Jedoch reicht aus den oben genaimten Gründen diese plastische Deformation bei der Biegung nicht aus, die Stange dauerhaft auszurichten.

Wenn die Enden des Gegenstands in einer vorbestimmten Relativstellung zueinander verbleiben müssen, beispielsweise im Falle einer Verbindungsstange, kann der Gegenstand in einer Richtung zu seiner plastischen Beanspruchung gedreht und anschließend in der entgegengesetzten Richtung wiederum zur Erreichung einer plasti- .-, sehen Beanspruchung und zur Rückstellung der Enden des Gegenstands in die gewünschte Relativstellung zurückgedreht werden.

Die Erfindung sieht des weiteren eine Vorrichtung zum Ausrichten eines ge- bzw. verbogenen länglichen Gegenstands von im wesent-

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lichen konstantem Querschnitt vor, die gekennzeichnet ist durch Mittel zum Festhalten des Gegenstands an seinen beiden Enden und ; ein in Hinblick auf die Berührung des Gegenstands zwischen dessen Enden angeordnetes Gesenk zur Aufbringung einer Kraft auf den Gegenstand in einer zur Achse des Gegenstands im wesentlichen unter rechten Winkeln verlaufenden Richtung zur Einzwängung des Gegenstands zur Einnahme einer geraden Gestalt, wobei das eine Haltemittel drehbar und das andere Haltemittel fest angeordnet ist, dies derart, daß der Gegenstand im Wege einer Torsion um seine Längsachse bei Einzwängung durch das Gesenk plastisch beanspruchbar ist.

Das Gesenk kann derart in zwei Teilen ausgebildet sein, daß es von gegenüberliegenden Seiten mit dem Gegenstand in Berührung bringbar ist, -wobei die Gesenkteile mit zur Berührung des Gegenstands bestimmten Formgebungen ausgestattet .sind, die den Gegenstand einzuzwängen in der Lage sind, andererseits aber auch seine Drehung während der Einzwängung gestatten.

Beispielsweise können, sofern der auszurichtende Gegenstand einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, die Gesenkteile Formgebungen in der Form im Querschnitt V-förmiger Nuten aufweisen, die sich in Längsrichtung zum Gegenstand erstrecken und gemeinsam einen geschlossenen Kanal im wesentlichen quadratischen Querschnitts bilden, in dem der Gegenstand einzuzwängen ist.

In Umkehrung hierzu kann der Gegenstand, sofern er einen quadratischen Querschnitt besitzt, in einem geschlossenen Kanal eingezwängt werden, der einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.

Eines der Gesenkteile kann derartig ausgebildet und angeordnet sein, daß es mit einem Anschlagglied in Berührung bringbar ist, um so

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dieses Gesenkteil in einer vorbestimmten Position zu den eingespannten Enden des Gegenstands anzuordnen, während das andere Gesenkteil zur Einspannung des Gegenstands in Hinblick auf eine in Berührungbringbarkeit mit dem ersten Gesenkteil ausgebildet und angeordnet sein kann.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben; in diesen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B der Fig_o 1 auf das eine Ende der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. .4 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf das andere

Ende der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit der Ausrichtung bzw. Biegung eines Bolzenrohlings beschrieben, der in Fig. 1 in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet ist und einen Schaft 11 konstanten und kreisförmigen Querschnitts und einen im wesentlichen kugelförmigen Bolzenkopf IZ besitzt.

Die Vorrichtung zur Ausrichtung bzw. Biegung des Bolzenrohlings verfügt über eine Grundplatte 13, die an ihrem rechten Ende einen Einspannblock 14 trägt, der an einer schwalbenschwanzförmigen Führungsbahn 15 angebaut ist. Am anderen Ende der Grundplatte 1 3 ist ein drehbares Spannfutter 16 an Lagereinheiten 17 und 18 (Fig. 4) angebaut. Zwischen dem Einspannblock 14 und dem drehbaren Spann- '

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futter 16 ist eine zweiteilige Gesenkeinrichtung 19 (Fig. 2) angeordnet.

Die Gesenkeinrichtung 19 verfügt über zwei Gesenkteile 20 und 21, die an schwalbenschwanzförmigen Führungsbahnen 22 und 23 angebaut sind, die ihrerseits mit entsprechenden schwalbenschwanzförmigen Führungsbahnen 24 und 25 in Verbindung stehen, die an der Grundplatte 3.3 festgelegt sind. Wie aus den Figuren 1 und 2 zu ersehen ist, sind die Gesenkteile 20 und 21 derart angeordnet, daß sie mit dem Bolzenrohling von entgegengesetzten Seiten des Rohlings aus in Berührung bringbar sind. Die beiden Gesenkteile 20 und 21 sind mit im Querschnitt V-förmig gestalteten Nuten 26 und 27 ausgestattet, die sich in Längsrichtung des Bolzenrohlings erstrecken und miteinander zusammenarbeiten, um einen geschlossenen Kanal von im wesentlichen quadratischem Querschnitt zu bilden, in welchem dem Bolzenrohling die geradlinige Gestalt aufgezwungen wird.

Die beiden Gesenkteile 20 und 21 werden auf den Führungsbahnen und 25 mit Hilfe (nicht dargestellter) Kolben- und Zylinder einrichtungen bewegt, wobei die Bewegung des Gesenkteils 20 durch ein einstellbares Anschlagglied 28 begrenzt ist. Die im Querschnitt V-förmig gestaltete Nut 26 im Gesenkteil 20 ist tiefer als die entsprechende Nut 27 im Gesenkteil 21, und die Außenflächen29 und 30 des Gesenkteils 21 sind in Hinblick auf den Eintritt in die Nut 26 entsprechend abgeschrägt. Das Gesenkteil 21 ist an der Führungsbahn 23 über eine Anzahl vorgespannter Tellerfedereinheiten 31 entlang der Länge des Gesenkteils elastisch angebaut. Jede Tellerfedereinheit besteht aus einem Stapel von Tellerfederscheiben 32, die einen Bolzen 33 umgeben, dessen eines Ende in die Führungsbahn 23 eingeschraubt ist und dessen Kopfende in einer Aussenkung 33a im Gesenkteil 21 aufgenommen ist.

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Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, drücken die vorgespannten Tellerfedereinheiten 31 das Gesenkteil 21 von der Führungsbahn 23 weg, wodurch ein Spalt 34 zwischen dem Gesenkteil 21 und der Führungsbahn 23 gebildet wird. Infolge der Abschrägung des Gesenkteils 21 und des elastischen Anbaus dieses Gesenkteils an der Führungsbahn ist die zweiteilige Gesenkeinrichtung selbstzentrierend, da, wenn das Gesenkteil 21 das Gesenkteil 20 berührt, die abgeschrägten Flächen 29 und 30 in die Nut 26 eintreten und der elastische Anbau des Gesenkteils 21 gestattet, daJß dieses Teil sich in einem beschränkten Maße vertikal bewegen kann und sich auch relativ zum anderen Gesenkteil 20 um eine zum Bolzenrohling im wesentlichen parallele Achse drehen kann, so daß die beiden Gesenkteile sich selbsttätig aufeinander einstellen bzw. zentrieren, um so den Bolzenrohling in der gewünschten Weise einzuzwängen. Die Kolben- und Zylindereinrichtung, die das Gesenkteil 20 mit dem Anschlagglied in Berührung bringt, ist derart ausgebildet bzw. angeordnet, daß sie eine größere Kraft ausübt als die Kolben- und Zylinder einheit, die das Gesenkteil 21 gegen das Gesenkteil 20 drückt. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Gesenkteil 20 stets einen festen Bezugspunkt für das Gesenkteil 21 bildet.

Der Einspannblock 14 verfügt über eine untere Klemmbacke 35 und eine obere Klemmbacke 36, die an Führungsbahnen 38 vertikal verschiebbar angeordnet ist. Die untere Klemmbacke 35 erstreckt sich weiter in Richtung auf das Spannfutter 16 als die obere Klemmbacke 36, wodurch ein Sims 54 gebildet wird, das sich über die obere Klemmbacke 36 hinaus erstreckt. Die Klemmwirkung zwischen der oberen Klemmbacke und der unteren Klemmbacke wird mittels einer hydraulischen Kolben- und Zylinder einheit 37 bewirkt, die an die obere Klemmbacke 36 angeschlossen ist und diese anhebt und absenkt. Zur Unterstützung bei der Entfernung des Bolzenrohlings aus der Vor-

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richtung nach der Freigabe des Kopfendes des Rohlings aus dem Einspannfutter 16 ist ein hydraulisch betätigter Auswerfer 39 vorgesehen. Der Auswerfer besitzt eine Stoßstange 40, die mit dem Ende des Bolzenrohlings fluchtet und dazu bestimmt ist, den Bolzenrohling zu berühren und auf das Sims 54 zu drücken, "wenn das Kopfende des Bolzenrohlings im Anschluß an die Ausrichtung bzw. Biegung freigegeben wird.

Wie bereits angegeben ist, ist der Einspannblock 14 an einer schwalbenschwanzförmigen Führungsbahn 15 angebaut. Hierdurch wird es ermöglicht, daß die Vorrichtung zur Ausrichtung von Bolzenrohlingen verschiedener Längen verwendet werden kann, da der Abstand zwischen dem Spannfutter 16 und dem Einspannblock 14 leicht durch Verschiebung des Einspannblocks 14 entlang der Führungsbahn 15 eingestellt werden kann, wobei der Einspannblock in der gewünschten Position mittels (nicht dargestellter) Spannmittel arretiert wird.

Das drehbare Spannfutter 16 ist an einer Außenwelle 41 mit Hilfe eines mit Innengewinde versehenen Rückhalterings 42 befestigt, der mit einer mit Gewinde versehenen Schulter 43 an der A-ußenwelle 41 in Berührung steht. Die Außenwelle 41 ist in den Lagereinheiten 17 und 18 aufgenommen, die voneinander einen axialen Abstand einhalten und ihrerseits in einem Gehäuse 44 aufgenommen sind, das an der Grundplatte 13 festgelegt ist. Wie aus den Figuren 4 und 5 zu ersehen ist, ist am Spannfutter 16 eine schlüssellochförmige Zugangs öffnung vorgesehen, durch die der Kopf 12 des Bolzenrohlings eingesetzt werden kann. Wenn das Spannfutter 16 in Position gebracht ist, wird der Kopf desBolzenrohlings gegen keilkugelförmige Flächen 46 mit Hilfe einer inneren Welle 47 eingespannt, die sich in einer Bohrung 48 in der Außenwelle 41 erstreckt und in dieser Bohrung über Gleitlager 49 gelagert ist, die es zulassen, daß die Innenwelle 47 in beschränktem

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Ausmaß in der Außenwelle 41 bewegt werden kann, um sich korrekt auf den Kopf des Bolzenrohlings fluchtend mit diesem einzustellen. Am Ende der Innenwelle 47 ist eine Aussparung vorgesehen, die zur Zusammenarbeit mit dem Kopf des Bolzenrohlings dient; die Innenwelle 47 ist gegen den Kopf des Bolzenrohlings mit Hilfe einer hydraulischen Kolben- und Zylinder einheit 50 gedrückt, die mit der Außenwelle 41 rotiert.

Die Außenwelle 41 wird mittels einer Zahnstange 51 in Umdrehung versetzt, die mit einem von der Außenwelle 41 getragenen Ritzel 52 zusammenarbeitet. Die Zahnstange 51 wird mit Hilfe einer hydraulischen Kolben- und Zylindereinheit 53 bewegt.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Der Kopf 12 eines Bolzenrohlings 10 wird im Spannfutter 16 angeordnet, und das Ende des Schafts Il des Rohlings wird an dem Sims 54 der unteren Klemmbacke 35 des Einspannblocks 14·angeordnet. Dann wird die hydraulische Kolben- und Zylindereinheit 50 betätigt, um den Kopf des Bolzenrohlings in dem Spannfutter 16 einzuspannen und das Ende des Bolzenrohlings weiter auf die untere Klemmbacke zu drücken. Hiernach wird die Kolben- und Zylindereinheit 37 betätigt, um die obere Klemmbacke 36 mit dem Ende des Schafts 11 in einklemmende Berührung zu bringen. Anschließend wird das Gesenkteil 20 in Richtung auf den Schaft 11 des Bolzenrohlings 10 bewegt, bis das Anschlagglied 28 berührt wird. Hiernachwird das andere Gesenkteil 21 in Richtung auf das Gesenkteil 20 bewegt, bis die abgeschrägten Flächen 29 und 30 in die Nut 26 im Gesenkteil 20 eintreten und die Gesenkteile 20 und 21 sich selbsttätig auf einander einstellen, wie dies oben beschrieben wurde/Durch Einstellung der Lage des Stoppglieds 28 vor Beginn des Ausrichtens bzw. Biegens können die Gesenkteile 20 und 21 derart angeordnet werden, daß der

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Bolzenrohling 10 zur Erzielung der geraden Gestaltung eingezwängt wird.

Während der Bolzenrohling so eingezwängt wird, wird das Spannfutter 16 durch Betätigung der Kolben- und Zylinder einheit 53 in Umdrehung versetzt. Hierdurch wird der Bolzenrohling einer Torsion ausgesetzt, wobei die Drehung des Spannfutters 16 so ausgeführt wird, daß sie ausreicht, den Querschnitt des Bolzenrohlings plastisch derart ausreichend unter Spannung zu versetzen bzw. zu verformen, daß der Rohling nach Lösung der von den Gesenkteilen 20 und 21 bewirkten Zwängung· seine gerade Gestalt beibehält.

Nach der Drehung des Bolzenrohlings werden die Kolben- und Zylindereinheiten 50 und 37 zurückgezogen, um die Enden des Bolzenrohlings freizugeben, und werden die Gesenkteile 20 und 21 vom Rohling wegbewegt. Danach wird der Auswerfer 39 betätigt, um die Entfernung des Bolzenrohlings aus dem Spannfutter und dem Einspannblock zu unterstützen.

Die genaue Gestalt des Spannfutters 16, der zweiteiligen Gesenkeinrichtung 19 und des Einspannblocks 14 ist durch die Gestalt des Gegenstands, der ausgerichtet werden soll, bestimmt. Die oben beschriebene Vorrichtung kann somit dazu verwendet werden, eine Vielzahl von Gegenständen auszurichten, indem ein geeignet gestaltetes Spannfutter, eine entsprechende zweiteilige Gesenkeinrichtung und ein ebenfalls entsprechend gestalteter Einspannblock verwendet wird oder das Spannfutter 16 durch ein geeignet gestaltetes Klemm-Mittel ersetzt wird, das in der Lage ist, die notwendige Rotation auszuführen.

Wenn die Enden des auszurichtenden Gegenstands in einer vorbestimmten gegenseitigen Relativstellung zueinander gehalten werden müssen, beispielsweise in dem Fall einer Verbindungsstange, kann der Gegenstand

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in einer Richtung gedreht werden, um ihn plastisch zu beanspruchen bzw. zu verformen, und anschließend in der entgegengesetzten Richtung zurückgedreht werden, ebenfalls um die plastische Beanspruchung bzw. Verformung zu erreichen und um die Enden des Gegenstands in die gewünschte Relativstellung zueinander zurückzubewegen.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zur Ausrichtung von Bolzenrohlingen erreichte Versuchsergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle I wiedergegeben. -Diese Tabelle zeigt die Gesamtanzeigeablesungen (GAA), bevor und nachdem die Stangen durch Drehung um einen Winkel von 120 ausgerichtet worden sind.

Tabelle I

GAA-Werte (mm)

Vor Ausrichtung · Nach Ausrichtung

2,286 0,051

2,413 " 0,102

2,54 0,076

2,794 0,076

Zur Aufzeigung der Wirksamkeit der Erfindung wurde ein entsprechender Satz von Bolzenrohliilgen durch plastische Beanspruchung bzw. Verformung der Rohlinge im Wege des Ziehens oder Dehnens ausgerichtet. Die Rohlinge wurden dabei einer 0,2 %igen Zugbelastung ausgesetzt, wobei die aus Tabelle II ersichtlichen Ergebnisse erreicht wurden.

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Tabelle II

GAA-Werte (mm)

Vor Ausrichtung Nach Ausrichtung

2,743 . 0,559

2,616 0,635

2,54 0,179

2,337 0,432

Wie durch Vergleich der GAA-Werte nach Ausrichtung in Tabelle I und Tabelle II zu ersehen ist, ist der Beweis erbracht, daß mittels der Erfindung eine Ausrichtung der Bolzenrohlinge in einem erheblich höheren Genauigkeitsmaß erreichbar ist als in dem Fall, in dem die Rohlinge: im Wege einer Zugbeanspruchung plastisch beansprucht bzw. ausgerichtet werden. Es sollte auch beachtet werden, daß, obwohl die durch plastische Beanspruchung der Rohlinge im Wege einer Zugbeanspruchung erreichten Ergebnisse durch Verwendung einer größeren Spannung verbessert werden könnten, dies jedoch zu einer merklichen und unbrauchbaren Reduzierung des Querschnitts der Rohlinge führen würde.

Durch die Erfindung ist somit ein wirkungsvolles Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Ausrichtung eines gebogenen bzw. verbogenen länglichen Gegenstands geschaffen, wobei das Verfahren bzw. die Vorrichtung, wie aus der Tabelle I zu ersehen ist, in der Lage sind, bei einem sehr hohen Genauigkeitsmaß zu arbeiten. '

4 09ÖÖÖ/Ö49Ö

Die oben beschriebene Vorrichtung kann leicht für einen automatischen Betrieb gestaltet werden, indem eine mechanische Bedienungseinrichtung vorgesehen wird, um den Kopf des Bolzenrohlings im Spannfutter 16 und das Ende des Bolzenschafts 11 auf dem Sims 54 anzuordnen
und den Bolzenrohling vom Spannfutter und vom Sims zu entfernen,
wenn die Ausrichtungsarbeit beendet ist.

^09808/0499

Claims

6.8.1973 1313

Patentansprüche

( 1. !Verfahren zum Ausrichten eines ge- bzw. verbogenen länglichen Gegenstands von im wesentlichen konstantem Querschnitt, gekennzeichnet durch Einzwängen des Gegenstands zur Einnahme einer geraden Gestalt durch Festhalten des Gegenstands an seinen beiden Enden und Aufbringen einer Kraft auf den Gegenstand in einer im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Längsachse des Gegenstands verlaufenden Richtung zwischen den Enden des Gegenstands und Drehen des Gegenstands um seine Längsachse derart, daß ein ausreichender Teil des Materials des Gegenstands im Wege einer Torsion plastisch beansprucht'wird, damit der Gegenstand nach Lösung seiner Einzwängung die gerade Gestalt beibehält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einspannen des Gegenstands an seinen beiden Enden, wobei ein Ende zur stationären Festhaltung eingespannt ist und das andere Ende in Hinblick auf eine Drehung des Gegenstands um seine Längsachse eingespannt ist, durch Inberührungbringen eines Gesenks mit einem Teil des Gegenstands zwischen den eingespannten Enden desselben in Hinblick auf die Einzwängung des Gegenstands zur Einnahme einer geraden Gestalt und durch Drehen des anderen Endes des «o eingespannten Gegenstands zur plastischen Beanspruchung de» Gegenstands im Wege einer Torsion.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Inberührungbringen von zwei Gesenkteilen mit dem Gegenstand von gegenüberliegenden Seiten desselben aus zur Einzwängung des'Gegenstands.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Inberührungbringen eines der Gesenkteile mit einem Anschlagglied, wodurch dieses Teil in einer vorbestimmten Position zu den eingespannten Enden des Gegenstands angeordnet wird, und durch Inberührüngbringen des anderen Gesenkteils-mit dem ersten Gesenkteil zur . Einzwängung des Gegenstands.

5. Vorrichtung zum Ausrichten eines ge- bzw. verbogenen länglichen Gegenstands von im wesentlichen konstantem Querschnitt, gekennzeichnet durch Mittel (14, 16) zum Festhalten des Gegenstands (lO)an seinen beiden Enden und ein in Hinblick auf die Berührung des Gegenstands (10) zwischen dessen Enden angeordnetes Gesenk (19) zur Aufbringung einer Kraft auf den Gegenstand (10) in einer zur Achse des Gegenstands (10) im wesentlichen unter rechten Winkeln verlaufenden Richtung zur Einzwängung des Gegenstands (10) zur Einnahme einer geraden Gestalt, wobei das eine Haltemittel (16) drehbar und das andere Haltemittel (14) fest angeordnet ist, dies derart, daß der Gegenstand (10) im Wege einer Torsion um seine Längsachse bei Einzwängung durch das Gesenk (19) plastisch beanspruchbar ist,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (19) derart in zwei Teilen (20, 21) ausgebildet ist, daß es von gegenüberliegenden Seiten mit dem Gegenstand (10) in Berührung bringbar ist, wobei die Gesenkteile (20, 21) mit zur Berührung des Gegenstands (10) bestimmten Formgebungen ausgestattet sind, die den Gegenstand (10) einzuzwängen in der

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Lage sind, andererseits aber auch seine Drehung während der Einzwängung gestatten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Ausrichtung eines Gegenstands kreisförmigen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesenkteile (20, 21) je Formgebungen in der Form im Querschnitt V-förmiger Nuten (26, 27) aufweisen, die sich in der Längsrichtung zum Gegenstand (10) erstrecken und gemeinsam einen geschlossenen Kanal im wesentlichen quadratischen Querschnitts bilden, in dem der Gegenstand (10) einzuzwängen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Anordnung eines der Gesenkteile (20), daß dieses Gesenkteil (20) mit einem Anschlagglied (28) in Berührung bringbar ist, um dieses Gesenkteil (20) in einer vorbestimmten Position zu den eingespannten Enden des Gegenstands (10) anzuordnen, während das andere Gesenkteil (21) zur Einzwängung des Gegenstands (10) in Hinblick auf eine . Iriberührungbringbarkeit mit dem ersten Gelenkteil (20) ausgebildet und angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gesenkteil (21) in Hinblick auf eine begrenzte Bewegbarkeit in Richtung senkrecht zur Achse des Gegenstands (10) nachgiebig an einer Führungsbahn (23) angebaut ist, wobei die Gesenkteile (20,21) derart gestaltet sind, daß bei gegenseitiger Berührung die Relativpositionen der Gesenkteile (20, 21) selbsttätig in Hinblick auf die Einzwängung des Gegenstands (10) in der gewünschten Weise eingestellt sind.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fest angeordneten Festhaltemittel aus einer hydraulisch betätigbaren Spannklammer (14) und die

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drehbaren Festhaltemittel aus einem hydraulisch betätigbaren Spannfutter (l6) bestehen.

11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Festhaltemittel (16) mittels einer Zahnstangen- und Ritzelmechanik (51, 52) drehbar ist.

Für den Anmelder:

Meissner & Bolte Patentanwälte

Bremen, den 6. 8.1973

Anmelder:

GKN GROUP SERVICES LIMITED Group Head Office, Smethwick, Warley, in the County öf Worcester, England

409808/0498