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Dokumentenidentifikation DE3879712T2 23.09.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0382773
Titel VERFAHREN ZUR BEARBEITUNG EINES LÄNGLICHEN WERKSTÜCKES UND VORRICHTUNG DAZU.
Anmelder Enkotec A/S, Skanderborg, DK
Erfinder CHRISTIANSEN, Marcussen, Christian, DK-8660 Skanderborg, DK
Vertreter Abitz, W., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Morf, D., Dr.; Gritschneder, M., Dipl.-Phys.; Frhr. von Wittgenstein, A., Dipl.-Chem. Dr.phil.nat., Pat.-Anwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 3879712
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 25.10.1988
EP-Aktenzeichen 889095220
WO-Anmeldetag 25.10.1988
PCT-Aktenzeichen DK8800172
WO-Veröffentlichungsnummer 8903735
WO-Veröffentlichungsdatum 05.05.1989
EP-Offenlegungsdatum 22.08.1990
EP date of grant 24.03.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.09.1993
IPC-Hauptklasse B21G 3/12
IPC-Nebenklasse B21K 1/46   

Beschreibung[de]

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks, welches im wesentlichen radial in ein ringförrniges Werkzeug eingelegt wird und im Zusammenwirken mit einer Walze verformt wird, welche sich in einem Haltering dreht.

Die dänische Patentschrift 143 935 (US-A-4 309 885) beschreibt eine Maschine zum Bearbeiten von länglichen Werkstücken, welche einen sich drehenden Haltering zum im wesentlichen radialen Festhalten der Werkstücke aufweist und eine sich drehende Walze aufweist, welche in dem Werkstück angeordnet und derart ausgelegt ist, daß das radial nach innen weisende Ende der Werkstücke bearbeitet wird. Diese bekannte Maschine war ein großer Erfolg für die Herstellung von Nagelköpfen an Nagelwerkstücken. Daher wurde versucht, möglichst viele Varianten von Nägeln mit Hilfe dieses bekannten inneren Abwälzprinzips herzustellen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich Schwierigkeiten ergeben, wenn eine relativ große Materialmenge pro Werkstück zu bearbeiten, d.h. zu verformen ist. Beispiele für derartige Werkstücke können Dachnägel oder Schrauben sein.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren der vorstehend genannten Art bereitzustellen, welches ermöglicht, daß eine größere Materialmenge pro Werkstück als bei dem Stand der Technik bearbeitet werden kann.

Dieses Ziel wird mit der Durchführung des Verfahrens erreicht, welches sich durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 auszeichnet, bei welchem eine erste Behandlung aufweisen kann, daß das Werkstückmaterial bewegt wird, und eine oder mehrere anschließende Bearbeitungen aufweisen kann oder können, daß das Werkstück die abschließende Gestalt erhält. Wenn das Verfahren gemäß Anspruch 2 durchgeführt wird, ergibt sich ein Stauchen, so daß das Ende des zu behandelnden Werkstücks ein modifiziertes Verhältnis Durchmesser zu Länge hat, und wenn das Verfahren nach Anspruch 3 durchgeführt wird, läßt sich eine Scherbearbeitung des Materials quer zur Längsrichtung des Werkstückes erzielen.

Wenn die Möglichkeiten, die mit dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 bereitgestellt werden, kombiniert werden, erhält man eine so große Freiheit hinsichtlich der Formgestaltung der Werkstücke, daß der Zugangswinkel zwischen dem Haltering und der Walze beträchtlich weniger kritisch als beim Stand der Technik ist. Das Verfahren kann auch unabhängig davon durchgeführt werden, ob die Umfangsgeschwindigkeiten des Halterings und der Walze gleich sind; zur Herabsetzung des Verschleisses wird es jedoch bevorzugt, daß das Verfahren wie im Anspruch 5 angegeben durchgeführt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung hat eine spezielle Zuordnung zu der angegebenen Bearbeitung hinsichtlich der Drehbewegung. Somit ist es bekannt, einen Kopf auf einem Nagel in zwei Arbeitsgängen zu schmieden, um Schwierigkeiten zu vermeiden, welche auf das begrenzte Materialfließverhalten zurückzuführen ist. Jedoch stellt das Fließverhalten keine Schwierigkeit weder bei der bekannten Maschine noch beim Verfahren nach der Erfindung dar, wenn die Materialbearbeitungsrate bereits relativ niedrig ist, was auf die Abwälzbewegung zurückzuführen ist.

Die verschiedenen Bearbeitungsbereiche sind vorzugsweise an oder in der Fläche der Walze verteilt, wie dies im Anspruch 4 angegeben ist, und wenn das Verfahren nach An-Spruch 6 durchgeführt wird, können die Werkstücke in den Haltering auf eine sehr einfache Weise eingebracht werden. Bei vielen Anwendungsfällen sind nur zwei unterschiedliche Bearbeitungsbereiche an der Walze vorhanden, was zur Folge hat, daß der Haltering derart ausgelegt sein muß, daß er eine ungerade Zahl von Werkstücken gemäß Anspruch 6 aufnimmt.

Wenn eine sehr genaue Bearbeitung des Materials über eine relativ große Radialerstreckung hinweg erfolgen soll, können die Formungsbereiche der Walze Schwierigkeiten dahingehend mit sich bringen, daß das Werkstück freigegeben wird. Dieses Problem läßt sich dadurch vermeiden, daß man das Verfahren durchführt, welches im Anspruch 7 angegeben ist. Dieses Verfahren kann beispielsweise mit Hilfe von schräg stellbaren Werkzeugen durchgeführt werden, welche in der Walze gelagert sind, wobei aber relativ viel Platz erforderlich ist. Wenn beispielsweise jedoch zwei oder drei unterschiedliche Bearbeitungsbereiche an der Walze vorhanden sind, braucht nur der zweite oder dritte Bearbeitungsbereich ein schrägstellbares Werkzeug aufzuweisen. Daher ist es ausreichend, eine derart begrenzte Anzahl von Werkzeugen zu haben, daß diese nicht die Festigkeit der Walze herabsetzen.

Die Erfindung befaßt sich auch mit einer Maschine der Bauart, die in der vorstehend angegebenen dänischen Patentschrift beschrieben ist. Diese Maschine zeichnet sich durch die Merkmale aus, welche im kennzeichnenden Teil des Anspruches 8 angegeben sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Art des Bearbeitungsbereiches entsprechend Fig. 9 derart angeordnet, daß man eine Stauchung des Werkstückes erhält. Die Ausführungsform der Hohlräume, welche im Anspruch 10 angegeben ist, stellt ein möglichst großes Materialvolumen für das gestauchte Material bereit, ohne daß sich Schwierigkeiten hierdurch ergeben, wenn der Hohlraum das Werkstück freigeben soll. Um eine Querscherbearbeitung des Materials zu erzielen, kann der Hohlraum versetzt sein, wie dies im Anspruch 11 angegeben ist, und Anspruch 12 beschreibt eine alternative bevorzugte Ausführungsform für die Bearbeitungsbereiche, mit der man eine Materialscherung quer zur Längsrichtung des Werkstückes verwirklichen kann.

Wie vorstehend angegeben ist, können die Umfangsgeschwindigkeiten der Walze und des Halterings gleich oder unterschiedlich sein, wobei diese Aussage im Schutzbereich des Gegenstands des Anspruches 13 liegt. Die Getriebeeinrichtung ist, damit beispielsweise auf den Durchmesser der Walze, den Innendurchmesser des Halterings, die Anzahl der unterschiedlichen Bearbeitungsbereiche sowie die Anz ahl von Gruppen von Bearbeitungsbereichen auf der Walze abgestimmt, und es wird bevorzugt, daß der nächste Bearbeitungsbereich in einer Peihe von Behandlungen bei einem gegebenen Werkstück nicht notwendigerweise in den benachbarten Gruppen dieser Bereiche liegt. Somit können die angegebenen Parameter auf viele Weise variiert werden. Es wurde bereits vorher erwähnt, daß das Werkstückmaterial mit Hilfe der Position des Bearbeitungsbereiches auf der Walze bewegt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, daß die Bewegung des Werkstückmaterials durch eine Differenz zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Walze und des Halterings erzielt wird.

Natürlich ist es im Prinzip möglich, zu jedem beliebigen Zeitpunkt Nagelwerkstücke in den sich drehenden Haltering einzubringen. Mit Hilfe der Merkmale, welche im Anspruch 14 angegeben sind, kann man diese noch mit einer fest angebrachten Station ermöglichen, während zugleich eine kontinuierliche Werkstückmaterialaufgabe zu der Station vorhanden ist. Hierdurch werden Unterbrechungen und hin- und hergehende Bewegungen vermieden, wenn die Werkstücke eingebracht werden.

Anspruch 15 beschreibt Merkmale von einer bevorzugten Ausführungsform, während Anspruch 16 eine alternative bevorzugte Ausführungsform der Bearbeitungsbereiche der Walze angibt. Diese bevorzugte Ausführungsform hat zur Folge, daß die Formgebung über einen relativ großen radialen Erstreckungsbereich möglich ist. Der Bearbeitungsbereich kann daher leicht das Werkstück freigeben, und man erhält somit eine genaue Formgebung, so daß man eine Bearbeitung auf ein genaues Maß bringen kann, wie dies im Anspruch 17 angegeben ist. Dann können beispielsweise Querschlitze formgenau in den Schrauben vorgesehen werden, wobei der Schraubenkopf und wenigstens eine Anfangsbearbeitung des Schlitzes in einem oder mehreren der vorangehenden Arbeitsgänge erstellt und durchgeführt wurden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser gilt:

Fig. 1 zeigt eine Maschine einer bekannten Bauart, auf welcher das Herstellungsprinzip nach der Erfindung basiert,

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der in Fig. 1 gezeigten Maschine,

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Halterings zum Zusammenarbeiten mit der Walze nach der Erfindung,

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine nach der Erfindung,

Fig. 5 ist eine Schnittansicht des Halterings, welcher in Fig. 3 gezeigt ist und verdeutlicht eine hierfür bestimmte Sperreinrichtung,

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Walze nach der Erfindung,

Fig. 7 zeigt das Zusammenarbeiten der in Fig. 6 gezeigten Walze mit einem Haltering,

Fig. 8 zeigt einen Schnitt der Walze und verdeutlicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Bearbeitungsbereiches, welcher in derselben vorgesehen ist,

Fig. 9 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Walze nach der Erfindung, welche hierbei mit schrägstellbaren Werkzeugen ausgestattet ist, und

Fig. 10 zeigt einen Schnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Walze von der Seite aus gesehen und verdeutlicht einen Hohlraum zum Bearbeiten eines Werkstückes quer zur Vorschubrichtung.

Zu Beginn ist in den Fig. 1 und 2 eine Maschine gezeigt, auf welcher das Bearbeitungsprinzip nach der Erfindung basiert.

Eine derartige Maschine ist aus der dänischen Patentschrift 143 935 (US-A-4 309 885) bekannt und sie zeichnet sich dadurch aus, daß die Werkstücke mittels eines sogenannten inneren Abwälzens bearbeitet werden. Fig. 2 zeigt eine Vertikalschnittansicht durch die in Fig. 1 gezeigte Maschine und es ist dort zu ersehen, wie die Halteringe 1 einen Teil der weiteren Bauelemente der Maschine bilden. Es ist zu ersehen, daß die Maschine durch zwei gegenüberliegende Platten 2 und 3 gehalten ist, wobei die Platte 2 stationär fest mit einer gegebenen Basis verbunden ist, und die Platte 3 schwenkbeweglich direkt mit der erstgenannten Platte gegenüberliegend verbunden ist. Die innere Seite jeder dieser Platten trägt ein Lager, umfassend einen Innenring 4 und einen Außenring 5, wobei die Außenringe fest mit den Innenringen 4 der Lager verbunden sind, wobei einer der Innenringe, beispielsweise einer, welcher in Verbindung mit den stationären Tragplatten angeordnet ist, im Innern mit einer Verzahnung 6 versehen ist, welche derart ausgelegt ist, daß sie in ein Zahnrad 39 eingreift, welches an der Antriebswelle des Motors angebracht ist.

Beim Arbeiten der Maschine treibt der Motor die beiden gegenüberliegenden Halteringe über den mit Verzahnung versehenen Innenring derart an, daß die beiden gegenüberliegenden Haltewerkzeuge, welche in den Pingen angeordnet sind, indirekt miteinander über das Werkstück zusammenarbeiten, und in der Nähe des Bearbeitungsbereiches wird ein Werkstück radial dem Bearbeitungsbereich gegenüberliegend in den beiden gegenüberliegenden Halteringen gehalten. Wenn ein Werkstück in dieser Position vorhanden ist, wird sein Kopf entsprechend einem Formhohlraum in den Werkzeugen geformt, welche der Ringmitte zugewandt sind, und das Werkstück wird von den Haltewerkzeugen freigegeben, nachdem der Kopf vollständig gewalzt ist, da wechselseitig geneigte Positionen der Halteringe vorhanden sind. Diese Neigung bewirkt einen größer werdenden gegenseitigen Abstand zwischen den Halteringen in beiden Umfangsrichtungen von der Position des Bearbeitungsbereiches wegweisend radial gegenüberliegend eines Werkstückes, an dem der größte Abstand an dem gemeinsamen oberen Scheitelpunkt der Halteringe diametral dem Bearbeitungsbereich gegenüberliegend vorhanden ist. Bei den wechselseitig geneigten Positionen der Halteringe handelt es sich um bevorzugte, an sich bekannte Auslegungseinzelheiten, wodurch man eine Vereinfachung der Aufgabe der Werkstücke und eine Freigabe derselben nach der Bearbeitung erhält.

Beim Stand der Technik sind die Werkstücke in den Halteringen über weniger als eine ganze Umdrehung hinweg angeordnet, d.h. beispielsweise um etwa 270º. Aus dem Nachstehenden ergibt sich jedoch, daß die bekannte Auslegung derart abgeändert werden kann, daß die Werkstücke in den Halteringen in größerer Anzahl als eine Umdrehung vorhanden sein können.

Fig. 3 verdeutlicht einen Schnitt eines Halterings 9, welcher für die Maschine bestimmt ist, welcher im Prinzip aus der dänischen Patentanmeldung 1881/86 bekannt ist. Der Haltering ist somit mit einer Ausnehmung 10 versehen, welche derart beschaffen und ausgelegt ist, daß sie eine Mehrzahl von Haltewerkzeugen 11 mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Distanzwerkzeugen 12 und 13 zwischen den jeweiligen Haltewerkzeugen aufnimmt, wobei die Distanzwerkzeuge gemäß einem vorbestimmten Muster verteilt sind und ferner in einer Richtung auf den Grund der Ausnehmung eingespannt sind, d.h. in axialer Richtung des Halterings eingespannt sind. Somit positionieren die Distanzwerkzeuge 12 und 13 die Haltewerkzeuge 11 zuverlässig in Umfangsrichtung des Halterings mittels eines Keileffekts, da sowohl die Halte- als auch die Distanzwerkzeuge mit Seitenflächen versehen sind, welche eine von dem Haltering gebildete Ebene in Linien schneidet, welche parallel zu einer Ausnehmung 14 sind, welche in der Fläche des Werkzeugs ausgebildet ist. Es ist somit zu ersehen, daß die radialen Druckkräfte, die bei dieser Konstruktion zwischen der Walze 8 und dem Walzenweg auftreten, welcher von den Haltewerkzeugen 11 gebildet wird, nicht zu den anderen Werkzeugen übertragen werden können, welche in der Ausnehmung im gesamten Umfang des Halterings 9 angeordnet sind.

Dieses Konstruktionsprinzip für den Haltering ist wichtig in Verbindung mit der neuartigen Auslegung der Maschine nach der Erfindung, da diese zur genauen Bearbeitung von Werkstücken bestimmt ist, bei denen große Materialbewegungen erforderlich sein können. Wie vorstehend angegeben ist, ist die Maschine dazu bestimmt, daß Werkstücke gehandhabt werden können, welche einen oder mehreren Bearbeitungsgängen unterzogen werden, und dies ist insbesondere wichtig, wenn die angegebenen großen Materialbewegungen hierbei vorgenommen werden müssen, wie bei Nägeln, Schrauben u.dgl., welche große Köpfe haben. Um derartige Verformungen zu ermöglichen, ist die Formgebung nach der Erfindung in zwei oder mehrere Unterbearbeitungsschritte unterteilt.

Um die Werkstücke in mehreren Herstellungsschritten herzustellen, ist die Walze nach der Erfindung daher mit Formhohlräumen versehen, welche auf die einzelnen Arten von Werkstücken wie die angegebenen Haltewerkzeuge abgestimmt sind. Diese Formhohlräume bewegen das Werkstückmaterial nach unten und zur Seite hin bezüglich der Formhohlräume der Haltewerkzeuge vor der abschließenden Walzbearbeitung. Diese bevorzugte Ausführungsform der Walzenfläche wird nachstehend näher beschrieben.

Fig. 4 ist eine Gesamtansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Maschine nach der Erfindung und verdeutlicht die neuen Bauteile und Baugruppen. Es ist zu erwähnen, daß diese neue Konstruktion eine beträchtliche Erweiterung der Flexibilität hinsichtlich des Einsatzgebietes der Maschine eröffnet, da es nunmehr möglich ist, viele unterschiedliche Formerfordernisse dank der unterschiedlichen Walzentypen und/oder Haltewerkzeugtypen zu erfüllen.

Es sollte noch erwähnt werden, daß die bekannten Maschinen dieser Bauart vorzugsweise derart angetrieben sind, daß die Halteringe und die zugeordnete Walze sich mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten drehen, wobei die Geschwindigkeit der Walze vorzugsweise größer als jene des Halterings ist. Der Grund für die Wahl eines derartigen Zusammenarbeitens zwischen der Walze und dem Haltering ist üblicherweise darin zu sehen, daß nach dem Kontakt mit der Walze das Werkstück einer Beaufschlagung in Vorschubrichtung ausgesetzt ist, um eine bessere Anfangsformgebung zu erzielen.

Dieses Prinzip ist jedoch bei der Maschine nach der Erfindung nicht erforderlich. Auf Grund der Tatsache, daß zwei oder mehr Anfangsteilbehandlungen der Werkstücke mit der Maschine nach der Erfindung vorgenommen werden können, ist diese Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz praktisch nicht mehr erforderlich, so daß der Verschleiß an den zusammenarbeitenden Flächen beträchtlich herabgesetzt wird. Auch hat sich gezeigt daß man den Verarbeitungsablauf leichter insbesondere dann steuern kann, wenn relativ große Materialmassen bewegt werden, was nach der Erfindung mit einer speziellen Auslegung der Walze erreicht wird.

Fig. 4 zeigt somit eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine, bei der die Walze mit zwei unterschiedlichen Arten von Bearbeitungsbereichen versehen ist, welche wechselweise mit ein und denselben wechselseitigen Abständen angeordnet sind. Ein Bearbeitungsbereich 16 ist derart ausgelegt, daß der nach innen weisende Teil des Werkstückes vorgeformt wird, während der unmittelbar anschließende Bearbeitungsbereich derart ausgelegt ist, daß er die anschließende Walzbearbeitung vornimmt, nachdem das Werkstück dann fertiggestellt ist.

Der erste Bearbeitungsbereich 16 ist nach dieser Figur in Form eines radial nach innen verlaufenden Hohlraums 16 ausgelegt, welcher im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes hat, dessen Achse mit einem Radius der Walze zusammenfällt. Der Hohlraum 16 hat diese Form auf Grund der Verformungsabfolge des freien Teils 17 des Werkstückes 18 und dieses Teil 17 wird an der kegelstumpfförmigen Gestalt durch die Verformung gestaucht. Es ist noch zu erwähnen, daß diese Formgebung zweckmäßig ist, da möglichst viel Material radial im Haltering nach außen nach der ersten Formgebungsbehandlung bewegt wird. Wenn der axiale Querschnitt des gestauchten Werkstückkopfes 20 nach oben hin schmäler wird, sollten der Verformungsweg und somit das Fließverhalten im Sinne einer Verminderung verändert werden und zugleich erhält man eine bessere Ausfüllung des Formhohlraumes 21 des Haltewerkzeugs hierbei.

Fig. 4 zeigt ein Ausgangswerkstück 18, welches in einer Position unmittelbar vor einer ersten Verformungsbearbeitung des freien Teils 17 durch das Zusammenwirken mit dem gegenüberliegend angeordneten Hohlraum 16 angeordnet ist. Das gleiche Werkstück ist bei 20 nach dem Stauchen gezeigt. Da wie erwähnt dieses Werkstück einer weiteren Bearbeitung unterzogen wird, wird es zusammen mit dem Haltering mit einer weiteren Umdrehung bewegt, währenddem es nach wie vor festgehalten ist, so daß der Kopf 20 des Werkstückes dann einer abschließenden Bearbeitung über die Walzenfläche 15 unterzogen wird, bei welcher der Kopf des Werkstückes die abschließende Formgebung erhält und dann fertiggestellt ist. Dann wird das Werkstück zur Freigabe von den Halteringen weiterbewegt. Um dies zu ermöglichen, ist es erforderlich, eine Schalteinrichtung zu haben, welche derart ausgelegt ist, daß die Werkstücke, welche noch nicht fertiggestellt sind, an der Freigabestelle vorbeigehen können und mit den Halteringen bewegt werden können, indem sie nach wie vor bis zur abschließenden Walzbearbeitung festgehalten werden. Diese Schalteinrichtung kann als ein sogenanntes Schaltrad 22 ausgelegt sein und eine Führungsschiene 23 umfassen, welche mit diesem zusammenarbeitet.

Das Schaltrad 22 ist im Umfang mit Ausnehmungen 24 mit einem wechselweisen Bogenabstand versehen, welcher der Bogenlänge zwischen jedem zweiten Werkstück außerhalb des Halteringtentspricht. Das Schaltrad wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit bewegt, welche jener des Halterings entspricht.

Das Schaltrad 22 ist so getriebemäßig mit den Positionen der Werkstücke im Haltering gekoppelt, daß Sperrklauen 25, welche radial von der äußeren Seite des Halterings nach außen verlaufen, um die fertiggestellten Werkstücke festzuhalten, in Kontakt mit einer Lösefläche 26 auf dem Schaltrad kommen. Die Löseklaue 25 wird hierbei nach außen gedrückt und eine Sperreinrichtung im Haltering wird freigegeben. Anschließend wird dann das Werkstück schließlich mittels einer vorspringenden Einrichtung 46 mitgenommen. Bei einer weiteren Drehbewegung des Halterings wird die Klaue 25 in die Löseposition zu der angrenzenden Führungsschiene 23 bewegt, welche hierzu mit zwei Führungsflächen 27 und 28 versehen ist, welche in radialer Richtung des Halterings angeordnet sind. Somit führt die Sperrklaue 25 in die radial am weitesten innen liegende Führungsfläche 27 der Führungsschiene 23, wodurch die Sperreinrichtung in einer Löseposition in Richtung nach vorne zu einer Fördereinrichtung oder einem Führungsstift 29 freigegeben wird, an welchem ein neues Werkstück dem leeren Haltewerkzeug zugeführt wird.

Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungen werden Werkstücke, welche bereits eine erste Formgebung erhalten haben, in Richtung auf das Schaltrad 22 derart bewegt, daß die Sperrklauen 25, welche diesen Werkstücken zugeordnet sind, in den Ausnehmungen 24 des Schaltrades aufgenommen sind, so daß die Werkstücke nach wie vor festgehalten werden, und daß ein Führungsstift 29, welcher zu diesem Zweck in einer radialen Grenzstellung an der Sperrklaue angeordnet ist, in Eingriff mit der zweiten Führungsfläche 28 der Führungsschiene kommt, wodurch bewirkt wird, daß das Werkstück nach wie vor zur Weiterbeförderung zur abschliessenden Bearbeitung festgehalten wird.

Diese Sperreinrichtung 27, welche eine an sich bekannte Bauart hat, ist in Fig. 5 verdeutlicht und arbeitet derart, daß die Sperrklaue 25, welche drehbar an einem Bolzen 38 festgelegt ist und mittels einer Feder 39 vorbelastet ist, in Radialrichtung in den Haltering eingedrückt werden kann, so daß ein Sperrexzenter 40, welcher in einer gleitbeweglich gelagerten Buchse angeordnet ist, zu einer nichtsperrenden Stellung gedreht werden kann, in welcher die Sperrklaue 25 ähnlich wie nach dem Einbringen eines Werkstücks sich dann in die Sperrposition bewegt.

Neue Werkstücke werden in die leeren Haltewerkzeuge mit Hilfe einer Aufgabeeinrichtung eingebracht, welche hierzu ausgelegt ist (ein sogenannter Manipulator) 29, wobei diese Einrichtung eine genaue Einführungszeit sicherstellt und hierzu getriebemäßig mit der Drehbewegung des Halterings derart gekoppelt ist, daß das Einbringen eines Werkstückes genau in Intervallen unter Zuordnung zu der Zeit für den Vorbeigang der doppelten Bogenlänge zwischen zwei Werkstücken erfolgt.

Es ist noch zu erwähnen, daß die Werkstücke mit einer relativ großen Geschwindigkeit einzubringen sind, die bei einer kontinuierlichen Drehbewegung des Halterings auftritt. Um das Werkstück beim Einführen anzuhalten, ist eine Positionierrolle 30 vorgesehen. Diese Rolle ist in Verbindung mit den unterschiedlichen Aus gestaltungs formen des Werkstückes verstellbar. Diese Rolle positioniert das Werkstück radial etwas zu weit nach innen, um ausreichend Material bereitzustellen, und bei einer weiteren Drehbewegung des Werkstückes trifft dieses auf eine feste Positionierrolle 31, welche für die abschließende Radialpositionierung des Werkstückes bestimmt ist, bevor dieses einer ersten Verformung unterzogen wird.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Walze 8 mit zwei unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen versehen, so daß die Gesamtzahl der Bearbeitungsbereiche in Umfangsrichtung der Walze eine gerade Zahl bildet. Aus diesem Grunde braucht die Anzahl der Werkstücke am Haltering nicht durch das Vielfache der Zahl der unterschiedlichen Arten von Bearbeitungsbereichen auf der Walze teilbar zu sein, so daß sichergestellt wird, daß das einzelne Werkstück im Haltering der genauen Formgebung unterworfen wird, wenn es zum Bearbeitungsbereich radial gegenüberliegend hierzu zurückkehrt, was gleichbedeutend mit dem Zurückkehren zu der Walze und dem Haltering ist, nachdem der letztgenannte jeweils eine Umlaufbewegung ausgeführt hat. Hierbei erfolgt genau eine Bogenunterteilung entsprechend einem Mehrfachen des Abstandes zwischen zwei Bearbeitungsbereichen.

Auch ist noch zu erwähnen, daß die Walze mit einer anderen Zahl von unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen versehen sein kann, wenn man die vorstehend angegebenen Verhältnisse zwischen den Bearbeitungsbereichen und der Anzahl der Werkstücke im Haltering in entsprechender Weise anpaßt.

In Fig. 6 ist die Walze 8 von der Walzenseite aus gesehen gezeigt, so daß die angegebenen Formhohlräume 60 und die Walzenbereiche 41, welche dazwischen angeordnet sind, sichtbar sind.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der Walze 8, welche im Prinzip der Ansicht nach Fig. 4 entspricht, aber die Walze ist hier mit einem Formhohlraum 32 versehen, welcher sich von dem vorstehend genannten Hohlraum dahingehend unterscheidet, daß, wenn er radial einem Werkstück gegenüberliegend angeordnet ist, er um einen Abstand in Vorschubrichtung verschoben ist, welcher zur Folge hat, daß die hierbei ges tauchte Materialmasse entsprechend bezüglich einer Ebene durch die Achse des Werkstückes und der Mitte der Walze vorausbewegt wird.

Diese Konstruktion der Walze wirkt dem Materialfluß entgegen, welcher ansonsten auftritt, sie bewirkt, daß das Material in Gegenrichtung zur Vorschubrichtung gedrückt wird. Nach einem vollständigen Arbeitsablauf ist daher die Materialverteilung ungieichförmig. Daher ist es möglich, Köpfe für längliche Gegenstände herzustellen, welche beträchtlich verbesserte Abmessungen und Formgebungen haben.

Fig. 8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Formhohlräume der Walze. Wie hieraus zu ersehen ist, ist die kegelstumpfförmige Gestalt 16 und 32 durch einen im wesentlichen paraboloidförmigen Hohlraum 33 ersetzt. Diese Formgebung ist insbesondere zweckmäßig, da der natürliche Materialfluß einer paraboloidförmigen Gestalt folgt, so daß gewisse Reibungskräfte, welche sonst durch das Stauchen bei den vorstehend angegebenen Hohlräumen auftreten könnte, vermieden werden, was in Verbindung mit dem bereits großen Materialfluß beim Verfahren wesentlich ist. Natürlich wird hierdurch auch die Gefahr von Rissen und Brüchen im bearbeitenden Material herabgesetzt. Wie bei 42 dieser Figur angedeutet ist, ist zu ersehen, daß die Erfordernisse im Hinblick auf die notwendige Hohlraumtiefe vermindert ist. Um Druck- oder Reißbelastungen an dem kegelstumpfförmigen Material 20 zu vermeiden, wenn der Hohlraum den kegelstumpfförmigen Konus verläßt, kann der Hohlraum abgerundet sein, wie dies bei 34 angedeutet ist, so daß eine genaue Formgebung und ein unbeeinträchtigter Werkstückhohlraum 20 sichergestellt ist, und zugleich der Verschleiß an der Walze herabgesetzt wird.

Fig. 9 verdeutlicht das Prinzip einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Walze. Die Bearbeitungsbereiche der Walze sind derart beweglich, daß die Kontaktfläche des Bearbeitungsbereiches zum Zusammenarbeiten mit einem Werkstück konstant radial dem Werkstück gegenüberliegend angeordnet ist, bis die Kontaktfläche der Bearbeitungsfläche das bearbeitete Werkstück freigibt.

Dieses Herstellungsverfahren ist dadurch möglich, daß die beweglichen Bearbeitungsbereiche oder sogenannte schrägstellbare Werkzeuge 43 als kreisförmige Scheiben angeordnet sind, welche um ihre Achse gelagert sind, und zwar etwas radial nach innen zu der Walzenmitte in einem Abstand liegend, welcher geringfügig kleiner als der Radius des schrägstellbaren Werkzeuges ist. Somit steht ein Teil des kreisförmigen, schrägstellbaren Werkzeuges radial von dem Walzenumfang vor, wobei dieser Teil, bzw. die Bearbeitungsfläche 38 plan zum Zusammenarbeiten mit einem gegenüberliegend angeordneten Werkstück bearbeitet ist. Es ist noch zu erwähnen, daß die Fläche 38 unterschiedliche Formgebungen für Stanzkonturen haben kann, und es kann sich beispielsweise um ein Schneidwerkzeug zum Einschneiden von Schlitzen und Schrauben handeln.

Auch ist noch zu erwähnen, daß die schrägstellbaren Werkzeuge derart in der Walze gelagert sein können, daß eine Federeinrichtung (nicht gezeigt) zur Vorbelastung der schrägstellbaren Werkzeuge vorgesehen ist, so daß sie nach der Freigabe des betreffenden Werkstückes in ihre Ausgangsposition sich zurückdrehen, welche bei 37 angedeutet ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Auslegung wird somit eine Walze bereitgestellt, welche mit sich bringt, daß der Bearbeitungsbereich auf den schrägstellbaren Werkzeugen gleichzeitig eine Längs- und eine Quer- sowie gleichzeitige translatorische Bewegungen ausführen kann, was entsprechend den voranstehenden Ausführungen bei der Herstellung von relative tiefen Stanzkonturen von Bedeutung ist. Es ist noch zu erwähnen, daß zusätzlich zu den schrägstellbaren Werkzeugen die Walze weitere Bearbeitungsbereiche haben kann, was in der Figur symbolisch dadurch angedeutet ist, daß zwei Werkstücke zwischen Werkstücken vorhanden sind, welche mit den schrägstellbaren Werkzeugen zusammenarbeiten.

Fig. 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Walze nach der Erfindung, bei der die Bearbeitungsbereiche Formhohlräume 45 aufweisen, welche im Gegensatz zu den vorstehend genannten Hohlräumen dazu dienen, den freien Teil des Werkstücks in Richtungen quer zur Vorschubrichtung zu biegen und anschließend das Werkzeug einer abschließenden Walzbearbeitung zu unterziehen. Eine derartige Anfangsformgebung ist derart gewählt, daß sie in Verbindung mit der Herstellung von Gegenständen eingesetzt werden kann, welche D-förmige Köpfe haben, bei denen die gerade Kante des Kopfes parallel zur Vorschubrichtung im Haltering ist. Diese Auslegung verhindert die Bildung von Graten.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Bearbeiten eines länglichen Werkstücks (18) welches im wesentlichen radial in einem ringförmigen Werkzeug angeordnet ist und im Zusammenwirken mit einer Walze (8) verformt wird, welche sich in einem Haltering (1) dreht, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, welche derart auf die Position der Werkstücke im Haltering abgestimmt ist, daß jedes Werkstück gezwungen wird, mit einer Mehrzahl von unterschiedlich geformten Bereichen (16) der Oberfläche der Walze zusammenzuarbeiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke einer Vorverformung in Form eines Stauchens des Materials dadurch unterworfen werden, da3 die zugeordneten Bearbeitungsbereiche an der Walze als Formhohlräume (22) vorgesehen sind, welche radial nach innen zu der Mitte der Walze verlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke einer Vorverformung in Form einer Scherbearbeitung des Materials quer zur Längsrichtung des Werkstückes unterworfen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine Mehrzahl von Bearbeitungsgruppen aufweist, von denen jede eine Mehrzahl von wechselseitig unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen hat, und daß die Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit derart abgestimmt auf die Position der Werkstücke im Haltering angetrieben wird, daß ein Werkstück gezwungen wird, mit einer vorbestimmten Abfolge von unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen (16 und 41) zusammenzuarbeiten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze und der hiermit zusammenarbeitende Haltering mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke im Haltering mit dem gleichen gegenseitigen Abstand und in einer Anzahl verteilt sind, welche nicht durch die Zahl der Bearbeitungsbereiche auf der Walze teilbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß folgend an einen oder mehrere vorangegangene Bearbeitungsgänge die Werkstücke einer abschließenden Formgebung mit Hilfe von Bearbeitungsbereichen (44) unterzogen werden, welche drehbar in der Walze gelagert sind, und daß ein Bearbeitungsbereich eine im wesentlichen radiale Bewegung bezüglich des Halterings, ausgehend von einer Eingriffsposition und bis zur fertigen Formgebung, ausführt.

8. Maschine zum Bearbeiten von länglichen Werkstücken (18), welche einen sich drehenden Haitering (1) zum im wesentlichen radialen Festhalten der Werkstücke aufweist, und eine sich drehende Walze (8) aufweist, welche in dem Haltering vorgesehen ist und derart beschaffen und ausgelegt ist, daß das radial nach innen weisende Ende (17) des Werkstücks bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildete Arten von Bearbeitungsbereichen (16 und 41) entlang der Oberfläche der Walze vorgesehen sind, und daß die Bearbeitungsbereiche derart angeordnet und die Umfangsgeschwindigkeit der Walze derart abgestimmt ist, daß die unterschiedlichen Arten von Bearbeitunsbereichen radial gegenüberliegend einem Werkstück in einer vorbestimmten Abfolge wenigstens zu dem Zeitpunkt angeordnet sind, wenn der Haltering eine entsprechende Anzahl von vollständigen Umdrehungen ausführt.

9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Art von Bearbeitungsbereichen in der Gruppe dieser Bereiche auf der Walze als ein Formhohlraum (32) vorgesehen ist, welcher sich von dem Umfang der Walze radial nach innen auf die Mitte der Walze mit einem kleiner werdenden Querschnitt erstreckt.

10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum teilweise durch ein Paraboloid der Rotationswand begrenzt wird.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in gleichen Abständen angeordnete Formhohlräume (32), welche den Bearbeitungsbereichen auf der Walze zugeordnet sind, um einen Abstand bezüglich der anderen Bearbeitungsbereiche der Walze derart in Vorlaufrichtung verschoben sind, daß eine Achse des Formhohlraums, die durch die Mitte der Walze geht, in einer Ebene angeordnet ist, die von der Achse des Werkstückes verschoben ist, wenn sich der Hohlraum einem derartigen Werkstück radial gegenüberliegend befindet.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Art von Bearbeitungsbereichen (45) in den Gruppen dieser Bearbeitungsbereiche in der Walze als Formvorsprünge vorgesehen ist, welche Formflächen haben, welche einen Winkel zu einer gemeinsamen Radialebene von dem Haltering und der Walze einschließen.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze und der Haltering mit Hilfe einer Getriebeeinrichtung (6 und 39) angetrieben sind, welche ein derartiges Übertragungsverhältnis hat, daß die Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben ist, welche bezüglich der Positionen der Werkstücke im Haltering derart abgestimmt ist, daß das Werkstück gezwungen wird, mit einer vorbestimmten Abfolge von wechselseitig unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen in den Gruppen von derartigen Bereichen der Walze zusammenzuarbeiten.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkstückaufgabestation (29) radial dem Haltering gegenüberliegend vorgesehen ist, und daß die Station derart ausgelegt ist, daß Werkstücke in Intervallen eingebracht werden, welche sich über eine Mehrzahl von Werkstücken in dem Haltering erstrecken, welche der Anzahl von wechselseitig unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen auf der Walze zugeordnet sind.

15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt ist, von denen jede wenigstens zwei unterschiedliche Bearbeitungsbereiche entlang der Oberfläche der Walze aufweist, und daß der Haltering derart ausgelegt ist, daß er eine ungerade Zahl von Werkstücken aufnimmt.

16. Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Bearbeitungsbereiche (44) in jeder Gruppe als schräg stellbare Werkzeuge (43) ausgelegt ist, welches eine Neigungsachse hat, die außerhalb der Achse der Walze angeordnet und parallel zu dieser ist, wobei die schräg stellbaren Werkzeuge, die den jeweiligen Bearbeitungsbereichen zugeordnet sind, als Walzensektionen vorgesehen sind, welche in der Radialebene der Walze beweglich sind.

17. Maschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsbereich, der für die abschließende Formgebung bestimmt ist, von einem schräg stellbaren Werkzeug (43) gebildet wird, welches derart beschaffen und ausgelegt ist, daß es eine abschließende Bearbeitungsfunktion ausführt, mit welcher das Werkstück auf genaues Maß gebracht wird.







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