DE102014212752A1 - Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs aus einem Blech - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs aus einem Blech, wobei der fertige Wälzlagerkäfig zwei ringförmige, axial gegenüber angeordnete Seitenabschnitte (12, 13) aufweist, welche mittels Querstege (14) derartig verbunden sind, dass zwischen den Querstegen (14) und den Seitenabschnitten (12, 13) Taschen (10, 15, 15', 15'', 15''') zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Einbringen einer Mehrzahl von Quereinschnitten (4, 5, 6) quer zur Längsachse (17) eines Blechstreifens (1) an definierten Stellen des Blechstreifens (1), b) Strecken des eingeschnittenen Blechstreifens (1') entlang der Längsachse (17) des Blechstreifens (1) zum Ausformen der Taschen (14, 15), c) Abschneiden einer bestimmten Länge des mit Taschen (10, 15) versehenen Blechstreifens (1''), d) Rundbiegen und Verbinden der längsseitigen Enden des abgeschnittenen Blechstreifens (1'') zum fertigen Wälzlagerkäfig.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs aus einem Blech, wobei der fertige Wälzlagerkäfig zwei ringförmige, axial gegenüber angeordnete Seitenabschnitte aufweist, welche mittels Querstege derartig verbunden sind, dass zwischen den Querstegen und den Seitenabschnitten Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind.
• Hintergrund der Erfindung
• Aus der DE 197 54 836 A1 sind ein Wälzlagerkäfig für ein Nadellager und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Nadellagerkäfigs bekannt. Der Käfig wird aus einem metallischen Band hergestellt, in das zunächst Taschen zur Aufnahme von Lagernadeln eingestanzt werden. Diese Taschen werden anschließend mittels eines Prägewerkzeugs derart verformt, dass beim Biegen des Metallbandes zu einem Wälzlagerkäfig an den Taschen Haltevorsprünge gebildet werden, die ein Herausfallen der nadelförmigen Wälzkörper nach radial außen verhindern. Nach radial innen erfolgt die Halterung der Wälzkörper durch geneigte Steg-wände des Käfigs. Die Materialverdrängung, die durch den zusätzlichen Prägevorgang verursacht wird, erfolgt derart, dass Material von innen nach außen verschoben wird, so dass nach Abschluss des Prägevorgangs die jeweilige Käfigtasche im Quereinschnitt gesehen dachartig endet, das heißt, sich nach radial außen verjüngt. Durch das Ausstanzen der Taschen entsteht bis zu 70% Materialabfall, was die Herstellkosten eines solchen Wälzlagerkäfigs erheblich beeinflusst.
• Aufgabe der Erfindung
• Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Wälzlagerkäfigen vorzuschlagen, bei dem möglichst wenig Stanzabfall entsteht.
• Beschreibung der Erfindung
• Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, während vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen definiert sind. In weiteren unabhängigen Ansprüchen werden, nicht abschließend aufgezählt, einzelne Wälzlagerkäfige beansprucht, welche gemäß diesem Verfahren hergestellt sind.
• Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs aus einem Blech, wobei der fertige Wälzlagerkäfig zwei ringförmige, axial gegenüber angeordnete Seitenabschnitte aufweist, welche mittels Querstege derartig verbunden sind, dass zwischen den Querstegen und den Seitenabschnitten Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind. Dieses Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
• a) Einbringen oder Erzeugen von einer Mehrzahl von Quereinschnitten quer zur Längsachse eines Blechstreifens an definierten Stellen des Blechstreifens,
• b) Strecken des eingeschnittenen Blechstreifens entlang der Längsachse des Blechstreifens zum Ausformen der Taschen,
• c) Abschneiden einer bestimmten Länge des mit Taschen versehenen Blechstreifens,
• d) Rundbiegen und Verbinden der längsseitigen Enden des abgeschnittenen Blechstreifens zum fertigen Wälzlagerkäfig.
• Durch das Einbringen von Quereinschnitten an zuvor definierten Stellen des Blechstreifens und dem anschließendem Strecken des Blechstreifens formen sich die Käfigtaschen aus, ohne dass diese wie konventionell üblich mittels eines Stanzvorgangs im Blechstreifen erzeugt werden müssen. Die seitlichen Quereinschnitte ermöglichen ein rissloses Dehnen des Blechstreifens und die mittigen Quereinschnitte ermöglichen die Ausformung der Käfigtaschen. Durch das Strecken des Blechstreifens dehnt sich dieser, wobei sich zugleich die Breite des Blechstreifens verringert.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieses Verfahrens ist vorgesehen, dass die Quereinschnitte in den Blechstreifen derart eingebracht werden, dass an zwei zur Längsachse des Blechstreifens parallelen Blechstreifenrändern hintereinander kurze, seitliche Quereinschnitte ausgebildet werden, und dass mittig im Blechstreifen zwischen den kurzen Quereinschnitten hintereinander breitere Quereinschnitte ausgebildet werden.
• Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die seitlichen Quereinschnitte in Bezug zur Längsachse des Blechstreifens paarweise quer und gegenüber in den parallelen Blechstreifenrändern ausgebildet werden. Die Anordnung der Quereinschnitte quer zur Längsachse des Blechstreifens erfolgt so, dass die Quereinschnitte, also sowohl die radseitigen kurzen Quereinschnitte als auch die mittigen, breiteren Quereinschnitte, etwa senkrecht zur Längsachse des Blechstreifens ausgerichtet sind.
• Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die mittigen Quereinschnitte in Bezug zur Längsachse des Blechstreifens versetzt zu den seitlichen Quereinschnitten ausgebildet werden. Die seitlichen Quereinschnitte werden dabei von den mittleren Quereinschnitten vorzugsweise nicht überdeckt.
• Falls es die Herstellqualität erfordert, kann vorgesehen sein, dass in einem weiteren Verfahrensschritt nach dem Strecken oder dem Abschneiden des Blechstreifens eine abschließende Formgebung der Blechstreifenränder und/oder der Taschen durch einen Nachstanzvorgang erfolgt. Dadurch kann insbesondere die Kontur der Taschen maßgenau für die Aufnahme der jeweiligen Wälzkörper angepasst werden.
• Soll der Wälzkörperkäfig wie derjenige gemäß der DE 197 54 836 A1 Taschen mit Haltemitteln für die Wälzkörper aufweisen, so kann als weiterer Verfahrensschritt vorgesehen sein, dass der Blechstreifen nach dem Strecken oder nach dem Nachstanzen in vorbestimmter Weise profiliert wird. Hierbei können die Querstege auch durch Stemmen, Prägen oder Zwicken mit Halterungen für die Wälzkörper versehen werden.
• Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren lassen sich äußerst kostengünstig metallische Wälzkörperkäfige herstellen, da dabei kein oder nur sehr wenig Materialabfall entsteht. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist zum Herstellen von Wälzkörperkäfigen aller Art geeignet, beispielsweise für Nadellager, Zylinderrollenlager, Kugellager, Kugelrollenlager und Kegelrollenlager.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
• 1 einen Blechstreifen mit dort eingebrachten seitlichen und mittleren Quereinschnitten,
• 2 den Blechstreifen gemäß 1 nach einem Streckvorgang,
• 3 ein zum Abschneiden, Rundbiegen und Verbinden der Blechstreifenenden fertiger Blechstreifen,
• 4 einen Blechstreifen mit rechteckigen Taschen und mit solchen Taschen, an denen durch einen Stanzvorgang axial endseitig runde Enden ausgebildet wurden,
• 5 einen Blechstreifen mit rechteckigen Taschen und mit solchen Taschen, die durch einen Stanzvorgang als runde Taschen ausgebildet wurden, und
• 6 einen Blechstreifen mit rechteckigen Taschen und mit solchen Taschen, die durch einen Stanzvorgang als trapezförmige Taschen ausgebildet wurden.
• Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
• Ein nicht weiter dargestellter unbearbeiteter Blechstreifen wird beispielsweise von einer Trommel einer Bearbeitungsstation zugeführt und dann wie folgt zu einem Wälzlagerkäfig bearbeitet:
  Wie die schematische Darstellung des Blechstreifens 1 gemäß 1 zeigt, erstreckt sich der Blechstreifen 1 parallel zu seiner Längsachse 17 und weist bei vorgegebener Breite einen linken Blechstreifenrand 2 und einen rechten Blechstreifenrand 3 auf. Ausgehend von den beiden Blechstreifenrändern 2, 3 werden in den Blechstreifen 1 vergleichsweise kurze sowie in Längsrichtung gleichmäßig beabstandete Quereinschnitte 4, 5 eingebracht. Die linken und rechten Quereinschnitte 4, 5 fluchten miteinander in Querrichtung zur Längsachse 17, wobei die Quereinschnitte 4, 5 etwa senkrecht zur Längsachse 17 ausgerichtet sind. In Bezug zur Breite des Blechstreifens 1 werden zwischen den Quereinschnitten 4, 5 auch mittige, breitere Quereinschnitte 6 eingebracht, welche die linken und rechten Quereinschnitten 4, 5 aber nicht überdecken. Erkennbar sind die linken und rechten Quereinschnitte 4, 5 paarweise in Bezug zu den mittigen, breiteren Quereinschnitten 6 in Längsrichtung des Blechstreifens 1 versetzt angeordnet.
• Anschließend wird der Blechstreifen 1' in seiner Längsrichtung gestreckt, so dass dieser die in 2 dargestellte Geometrie annimmt. Erkennbar ist der Blechstreifen 1' durch das Strecken nun schmaler und länger als der ursprüngliche Blechstreifen 1 geworden. Aus den kurzen Quereinschnitten 4, 5 des nicht gestreckten Blechstreifens 1 sind durch das Strecken linke Ausnehmungen 8 und rechte Ausnehmungen 9 an den Blechstreifenrändern 2, 3 entstanden. Außerdem sind durch das Strecken aus den mittigen, breiteren Quereinschnitten 6 des Blechstreifens 1 nun rautenförmige Taschen 10 zur Aufnahme von zylindrischen Wälzkörpern entstanden.
• Der gestreckte Blechstreifen 1' gemäß 2 ist bereits für weniger anspruchsvolle Anwendungen geeignet, beispielsweise zum Herstellen eines fertigen Nadellagerkäfigs, indem dieser nur noch abgelängt, rund gebogen und an seinen freien Enden verbunden werden muss. An einen solchen Wälzkörperkäfig dürfen jedoch keine großen Anforderungen hinsichtlich der Führung und Halterung der Wälzkörper gestellt werden, und das Wälzlager darf nicht mit hohen Drehzahlen betrieben werden.
• Vorzugsweise wird jedoch der gestreckte Blechstreifen 1' weiter bearbeitet und ergibt dadurch den in 3 dargestellten Blechstreifen 1'', der durch Nachstanzen, gegebenenfalls Profilieren, Stemmen, Prägen oder Zwicken zum abschließenden Ablängen, Rundbiegen und Verbinden der Enden vorbereitet ist. Dieser fertige Blechstreifen 1'' weist wie ein in herkömmlicher Weise hergestellter, mit gestanzten Taschen versehener Blechstreifen einen linken Seitenabschnitt 12, einen rechten Seitenabschnitt 13 und diese verbindende Querstege 14 auf, zwischen denen in einem Taschenabschnitt 16 fertige Taschen 15 zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind. Erkennbar sind weisen diese Taschen 15 eine rechteckige Geometrie auf, so dass diese zur Aufnahme von Zylinderrollen geeignet sind.
• Die zuletzt genannten Fertigungsschritte sind in der bereits genannten DE 197 54 836 A1 beschrieben, einschließlich der Maßnahmen zum Sichern der Wälzkörper gegen ein Herausfallen aus den Taschen 15. Der diesbezügliche Inhalt der DE 197 54 836 A1 ist daher hier vollständig zum Gegenstand der Offenbarung gemacht und braucht hier nicht im Einzelnen beschrieben zu werden.
• Die 4 bis 6 zeigen, wie ein nach dem erfindungemäßen Verfahren hergestellter Blechstreifen 1'' mit rechteckigen Taschen 15 durch einen so genannten Nachstanzvorgang zu unterschiedlichen Käfigen für unterschiedliche Wälzlagertypen hergerichtet werden kann. Durch den zusätzlichen Verfahrensschritt des Nachstanzens werden die ursprünglich rechteckigen Fenster 15 durch Ausstanzen eines Nachstanzbereiches 18 mit sehr geringem Materialverlust etwa zu stadionartigen Fenstern 15', zu kreisförmigen Fenstern 15'' oder zu trapezförmigen Fenstern 15'' umgestaltet. Aus dem Blechstreifen gemäß 4 kann demnach ein Käfig für ein Nadellager, aus dem Blechstreifen gemäß 5 ein Käfig für ein Kugellager, und aus dem Blechstreifen gemäß 5 ein Käfig für ein Kegelrollenlager durch Rundbiegen desselben und durch endseitiges Verbinden seiner freien Enden hergestellt werden.
• Alle in der vorstehenden Figurenbeschreibung, in den Ansprüchen und in der Beschreibungseinleitung genannten Merkmale sind sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen und beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.
• Bezugszeichenliste

1

Blechstreifen

1'

gestreckter Blechstreifen

1''

fertig bearbeiteter Blechstreifen

2

linker Blechstreifenrand

3

rechter Blechstreifenrand

4

linke, kurze Quereinschnitte

5

rechte, kurze Quereinschnitte

6

mittige, breitere Quereinschnitte

8

linke Ausnehmungen

9

rechte Ausnehmungen

10

Tasche

12

linker Seitenabschnitt

13

rechter Seitenabschnitt

14

Quersteg

15

Tasche

15

Tasche für zylinderförmige Wälzkörper

15''

Tasche für kugelförmige Wälzkörper

15'''

Tasche für kegelförmige Wälzkörper

16

Taschenabschnitt

17

Längsachse des Blechstreifens

18

Nachstanzbereich

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 19754836 A1 [0002, 0011, 0024, 0024]

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagerkäfigs aus einem Blech, wobei der fertige Wälzlagerkäfig zwei ringförmige, axial gegenüber angeordnete Seitenabschnitte (12, 13) aufweist, welche mittels Querstege (14) derartig verbunden sind, dass zwischen den Querstegen (14) und den Seitenabschnitten (12, 13) Taschen (10, 15, 15', 15'', 15''') zur Aufnahme von Wälzkörpern ausgebildet sind, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Einbringen einer Mehrzahl von Quereinschnitten (4, 5, 6) quer zur Längsachse (17) eines Blechstreifens (1) an definierten Stellen des Blechstreifens (1), b) Strecken des eingeschnittenen Blechstreifens (1') entlang der Längsachse (17) des Blechstreifens (1) zum Ausformen der Taschen (10, 15), c) Abschneiden einer bestimmten Länge des mit Taschen (10, 15) versehenen Blechstreifens (1''), d) Rundbiegen und Verbinden der längsseitigen Enden des abgeschnittenen Blechstreifens (1'') zum fertigen Wälzlagerkäfig.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quereinschnitte (4, 5, 6) in den Blechstreifen (1) derart eingebracht werden, dass an zwei zur Längsachse (17) des Blechstreifens (1) parallelen Blechstreifenrändern (2, 3) hintereinander kurze, seitliche Quereinschnitte (4, 5) ausgebildet werden, und dass mittig im Blechstreifen (1) zwischen den kurzen Quereinschnitten (4, 5) hintereinander breitere Quereinschnitte (6) ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Quereinschnitte (4, 5) in Bezug zur Längsachse (17) des Blechstreifens (1) paarweise und quer gegenüber in den parallelen Blechstreifenrändern (2, 3) ausgebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittigen Quereinschnitte (6) in Bezug zur Längsachse (17) des Blechstreifens (1) versetzt zu den seitlichen Quereinschnitten (4, 5) ausgebildet werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt nach dem Strecken oder dem Abschneiden des Blechstreifens eine abschließende Formgebung der Blechstreifenränder (1, 2) und/oder der Taschen (10) durch einen Nachstanzvorgang erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Verfahrensschritt nach dem Strecken, Abschneiden oder Nachstanzen des Blechstreifens ein Profilieren des Blechstreifens erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche mit den zusätzlichen Schritten: • Stemmen, Prägen oder Zwicken der Querstege zum Ausbilden von Halterungen für die Wälzkörper im Wälzlagerkäfig.
8. Nadellagerkäfig, der mit dem Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche hergestellt ist.
9. Kugellagerkäfig, der mit dem Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche hergestellt ist.
10. Kegelrollenlagerkäfig, der mit dem Verfahren nach einem der Verfahrensansprüche hergestellt ist.

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