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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Reissnägeln, Teppichnägeln u. dgl.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Reissnägel aus ebenen Metallscheibchen in der Weise herzustellen, dass man den Mittelteil jedes Scheibchens durch Eintreiben eines Domes zu einem hohlen, auf dem Scheibchen senkrecht stehenden Ansatz ausbildete, den man gleichzeitig oder später am freien Ende mit einer Spitze versah, während er im übrigen mehr oder minder zylindrisch verblieb. Weiters wurde auch vorgeschlagen, den Mittelteil eines gewölbten Scheibchens nach der konkaven Seite hin napfartig auszupressen und diesen Napf dann durch ein Walzverfahien zu einem hohlen, am Ende zugespitzten Stift umzugestalten. Die grosse Abrundung an der Übergangsstelle zwischen Stift und Kopfscheibchen sollte dabei gänzlich von der Wölbung des Scheibchens aufgenommen werden.
Reissnägel die nach diesen bekannten Verfahren hergestellt werden würden, hätten aber den Nachteil, dass der äussere Durchmesser der hohlen Stifte viel zu gross wäre, so dass die damit erzeugten Löcher das Reissbrett in kürzester Zeit unbrauchbar machen würden.
Gemäss der Erfindung werden Reissnägel od. dgl. gleichfalls durch Auswalzen einer zentralen napfartigen Auspressung von Bleehseheibehen hergestellt, aber in der Weise, dass Stifte entstehen, die keinen Hohlraum enthalten und bei einer stetigen Verjüngung vom Scheibchen bis zur Spitze nicht stärker sind als die Stifte der gebräuchlichen Reissnägel. Das Verfahren wird so ausgeführt, dass von der entsprechend langen napfartigen Auspressung des Scheibchens zunächst die Übergangsstelle zu dem Scheibchen durch einen Walz-oder Rollvorgang eingeschnürt und dann der restliche Teil gleichfalls durch einen Roll-oder Walzvorgang gestreckt und kegelig mit scharfer Spitze gestaltet wird.
Diese zweistufige Umformung der napfartigen Auspressung bedingt eine schonende Formänderung des Materials, so dass darin keine schädlichen Spannungen entstehen, die dann schon bei verhältnismässig geringfügigen Bean- spruchungen zu einem Bruch Veranlassung geben könnten. Bei einem derartigen Walz- oder Rollverfahren, wie es hier ausgeführt werden soll, muss ja beachtet werden, dass die verschiedenen Teile des Werkstückes in verschiedenen Durchmessern und daher mit verschiedener Winkelgeschwindigkeit bearbeitet werden, so dass Torsionsbeanspruchungen auftreten können.
Diese Torsionsbeanspruchungen können aber auf ein Mindestmass gebracht oder gänzlich vermieden werden, wenn man die Bearbeitung in mehreren Stufen durchführt, derart, dass das Material nicht an allen Stellen gleichzeitig von den Werkzeugen angegriffen wird, und es hat sich gezeigt, dass die oben angedeutete zweistufige Bearbeitung vollkommen genügt, um jede schädliche Beanspruchung des Materials bei seiner Deformierung zu vermeiden.
Der scheibchenförmige Teil des Ausgangswerkstückes mit der napfartigen Auspressung kann entweder eben oder, wie gleichfalls früher als bekannt angeführt worden ist, gewölbt sein. Man kann aber auch die Wölbung dieses scheibenförmigen Teils erst nachher erzeugen oder schon während des Vorganges bei der Ausbildung des Stiftes hervorbringen. Für diese letztere Arbeitsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Ausgangswerkstück ein Scheibchen zu nehmen, das von der napfartigen Auspressung weg sich in entgegengesetzter Richtung trichterartig erweitert ; während der Herstellung des Stiftes wird dieses trichterförmige Scheibchen gegen den Stift hin umgestülpt und kugelabschnittförmig gewölbt.
Die Zeichnungen zeigen in den Fig. 1 und 2 die zwei Teile einer Vorrichtung zur Durchführung der einen Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung in Draufsicht, die Fig. 3 und 4 zeigen die Querschnitte des ersten Teils der Vorrichtung in der Anfangs-und in der Endstellung der Werkzeuge und die Fig. 5 und 6 die analogen Querschnitte des zweiten Teils der Vorrichtung. Die Fig. 7-10 zeigen ver-
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schiedene Zwischenstufe einer ändern Ausführungsform des Verfahrens und die Fig. 11 und 12 eine dazugehörige Vorrichtung in einem axialen Schnitt und in Draufsicht.
Die verschiedenen Stufen der Umwandlung des Werkstückes bei der ersten Ausführungsform sind aus den Fig. 3-6 zu ersehen, in denen das Werkstück mit 1 bezeichnet ist. Dieses besteht zunächst, wie Fig. 3 zeigt, aus einer ebenen kreisförmigen Scheibe und einer zentralen napfartigen Auspressung 2, die sich an die Scheibe 1 mit einer entsprechend abgerundeten Übergangsstelle ansetzt. Diese napf- artige Auspressung 2 wird nun zunächst an der Übergangsstelle zu dem Scheibchen 1 so weit als möglich eingeschnürt, wie dies Fig. 4 zeigt.
Hiedurch erhält diese Auspressung 2, wie man sieht, eine beutel- artige Form und diese wird dann durch einen Walz-oder Rollvorgang in die in Fig. 6 dargestellte kegelige
Stiftform übergeführt, die keinen Hohlraum enthält ; es werden nämlich die Wandungen dieses Beutels gänzlich gegeneinandergedrückt und gestreckt. Einzig und allein auf der dem Stift gegenüberliegenden
Seite des Scheibchens 1 ist noch eine kleine Vertiefung als Rest der napfartigen Auspressung, die ur- sprünglich vorhanden war, zurückgeblieben.
Diese zweiteilige Umformung der Auspressung 2 wird bei der in den Fig. 1-6 dargestellten Aus- führungsform der Vorrichtung an getrennten Stellen durchgeführt. Jeder Teil der Vorrichtung besteht aus einem Führungsbett 3 bzw. 4, in welchem zwei Schieber 5,6 bzw. 7, 8 in ihrer Längsrichtung gegen- läufig bewegt werden können.
Fig. 1 zeigt die beiden Schieber 5 und 6 ungefähr in der Ausgangsstellung, und in dieser wird das
Werkstück 1 so eingelegt, dass die Auspressung 2 in dem Zwischenraum zwischen den beiden Schiebern 5,6 liegt. Werden dann die beiden Schieber 5,6 gegenläufig bewegt, so wird die Auspressung 2 zwischen den einander zugekehrten Flächen der Schieber 5, 6 gerollt oder gewalzt. Die einander zugekehrten Flächen der Schieber 5, 6 sind mit einer in der Längsrichtung variablen Profilierung versehen, die derart beschaffen ist, dass bei der gegenläufigen Bewegung der beiden Schieber die Auspressung 2 immer mehr und mehr eingeschnürt wird und schliesslich die in Fig. 4 dargestellte Form annimmt.
Die Fig. 3 zeigt also den
Querschnitt durch die Vorrichtung und durch das Werkstück in dem Zustand, wo sich die Schieber 5,6 in der Ausgangsstellung befinden, und die Fig. 4 in dem Zustand, wo sich die Schieber 5, 6 samt dem
Werkstück in der Endstellung befinden. Die Änderung des Profils der Schieber 5,6 ist aus den Fig. 3-6 deutlich zu ersehen.
Da bei der Einschnürung der Auspressung 2 auch der Durchmesser des Scheibchens des Werk- stückes verkleinert werden muss, so wird auch der Rand des Scheibchens von einer schrägen Anschlag- leiste 9 bzw. 10 jedes Schiebers 5,6 angefasst und bei der gegenläufigen Bewegung der beiden Schieber verkleinert. Um ein Zurückweichen des Werkstückes während dieses Walz-oder Rollvorganges zu ver- hindern, ist es von einem drehbaren Stempel 11 belastet, der auf dem scheibenförmigen Teil aufruht und dessen Drehung mitmachen kann.
Die Drehung des Stempels 11 kann dabei entweder so zustande kommen, dass er von dem Werkstück mitgenommen wird ; er kann aber auch zwangläufig gedreht werden, etwa durch einen Zahnstangentrieb, wie er in den Fig. 3 und 4 angedeutet ist, wodurch er seinerseits eine Drehung des Werkstückes veranlasst, wenn dieses aus irgendeinem Grunde bei der gegenläufigen
Bewegung des Schiebers 5, 6 ins Gleiten kommen wollte, anstatt sich an den profilierten Flächen der
Schieber abzurollen.
Hat nun das Werkstück in dem ersten Teil der Vorrichtung die in Fig. 4 dargestellte Gestalt angenommen, so wird es in den zweiten Teil der Vorrichtung eingelegt, der ähnlich ausgeführt ist wie der eben beschriebene erste Teil und sich von diesem hauptsächlich durch die Profilierung der einander zugekehrten Flächen der Schieber 7, 8 unterscheidet. Diese Flächen sind hier nämlich so profiliert, dass sie die nunmehr beutelartige Auspressung 2 des Werkstückes, wie sie im ersten Teil der Vorrichtung zustande gekommen ist, in den kegeligen Stift umwandelt, wie er in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Aus- pressung 2 wird hier also bei der gegenläufigen Bewegung der Schieber 7, 8 seitlich zusammengepresst, in die
Länge gestreckt und scharf kegelig gestaltet.
Ist die in Fig. 6 veranschaulichte Form des Werkstückes erreicht, so ist das Verfahren beendet, weil damit schon ein vollkommen brauchbarer Reissnagel od. dgl. gewonnen worden ist. Man könnte aber den scheibenförmigen Kopfteil des Nagels auch noch etwas gegen den Stift hin wölben, damit der Rand des Kopfes auf das Zeichenpapier (Stoff) eine Klemmwirkung ausüben könne.
Die Walz-oder Rollwerkzeuge 5, 6 bzw. 7, 8 können auch so gegenläufig bewegt werden, dass eines der beiden Werkzeuge stillsteht und das andre parallel dazu bewegt wird. Man kann das Verfahren aber auch so ausführen, dass beide Werkzeuge stillstehen und die Werkstücke in dem Zwischenraum zwischen den Werkzeugen bei gleichzeitiger Drehung durchgeschoben werden.
Für die praktische Ausführung des Verfahrens wird man natürlich trachten, die Vorrichtung so auszubilden, dass eine Vielzahl von Nägeln gleichzeitig hergestellt werden kann. Das geschilderte Ver- fahren hat nämlich gegenüber den Verfahren, mit denen Reissnägel od. dgl. bisher hergestellt worden sind, nicht nur technologische Vorteile, sondern auch-den Vorteil, dass die Arbeitsweise zur Fertigstellung jedes Nagels in hohem Grade beschleunigt werden kann. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der
Maschine kann man daher eine grosse, sich immer erneuernde Reihe von Werkstücken bearbeiten und die
Erzeugungsmenge einer solchen Maschine lässt sich in einer Weise steigern, wie dies bei keinem der bisher
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bekannten Verfahren möglich gewesen wäre.
Eine solche Maschine soll im folgenden beschrieben werden, jedoch zur Herstellung von Reissnägeln od. dgl. nach einer zweiten Ausführungsform gemäss der Erfindung.
Diese zweite Ausführungsform des Verfahrens soll zunächst an Hand der Fig. 7-10 erläutert werden. Ausgegangen wird dabei von einem Werkstück, dessen Kopf teil 12 von der napfartigen Auspressung 13 weg sich trichterförmig erweitert. Der den Rand dieses trichterförmigen Kopfteils niederhaltende drehbare Stempel 14 besitzt eine konkav gewölbte Druckfläche 15. Die beiden Walzwerkzeuge 16 und 17 besitzen abgeschrägte Auflagerflächen. M, 29 für das der Auspressung 13 zunächst liegende Stück des trichterförmigen Kopfteils 12.
Im übrigen sind die einander zugekehrten Flächen der Walzwerkzeuge 16, 17 gleichfalls wieder mit einer in der Längsrichtung variablen Profilierung versehen, so dass bei der gegenläufigen Bewegung der Werkzeuge 16, 17 die Auspressung 13 zunächst an der Übergangsstelle zu dem trichterförmigen Kopf 12 eingeschnürt wird (Fig. 8), wobei durch den Druck des Stempels 14 die trichterförmige Scheibe 12 auf den schrägen Flächen 18, 19 nachgeschoben wird, worauf die nunmehr beutelförmig gewordene Auspressung 13 zusammengepresst und in der Längsrichtung gestreckt wird (Fig. 9) und schliesslich durch weiteres Walzen und Strecken die Zuspitzung der nunmehr zu einem Stift gewordenen Auspressung 13 erfolgt (Fig. 10).
Beim Übergang der Phase nach Fig. 9 zu der Phase nach Fig. 10 wird durch entsprechende Profilierung der Werkzeuge 16 und 17 der ganze Nagel gegen den rotierenden Druckstempel 14 hin gedrückt, so dass der Kopfteil12, der bis dahin sich aufwärts trichterförmig erweiterte, nunmehr entsprechend der Wölbung der Druckfläche 15 des Stempels 14 eine gegen den Stift 13 hin konkave Wölbung erhält. Es empfiehlt sich, schon beim Übergang von der Phase nach Fig. 7 zu der Phase nach Fig. 8 die Konizität des trichterförmigen Teils 12 zu erweitern, um dem nachherige Umstülpen dieses Kopfteils zu einem gewölbten Kopf vorzuarbeiten.
Diese Art der Ausbildung eines gewölbten Kopfteils kann selbstverständlich auch bei den Verfahren nach den Fig. 1-6 ausgeführt werden, also auch bei einem Verfahren, bei dem der Kopfteil des Ausgal1gswerkstüekes eine ebene Scheibe ist.
Die in den Fig. 11 und 12 dargestellte Maschine zur Ausführung dieses Verfahrens ist so eingerichtet, dass gleichzeitig zwei fortgesetzt zu erneuernde Reihen von Werkstücken in einem ununterbrochenen Arbeitsgang bearbeitet werden können. Dabei sind die Walz-oder Rollwerkzeuge als ineinander in einer Ebene liegende Ringe 20, 21, 22 ausgebildet, die in dem Maschinengestell feststehend angeordnet sind. Die Werkstücke sollen dabei durch die Zwischenräume zwischen je zwei Ringen, sich um ihre Achse drehend, im Kreise hindurchgeführt werden, und da es zwei solche konzentrische Durchgänge zwischen den drei Ringen gibt, so können gleichzeitig zwei Reihen von Werkstücken bearbeitet werden.
Die Werkstücke, die in dem Zwischenraum zwischen den Ringen 20 und 21 bearbeitet werden sollen, werden je von einem Stempel 23 getragen, der dem Stempel 14 gemäss Fig. 7 entspricht, hier aber unterhalb der Ringe 20, 21 gelagert ist, u. zw. sind diese Stempel 23 in einem Ring 24 gelagert, der von einer Scheibe 25 getragen wird. Mit dieser Scheibe 25 ist ein Flansch 25'verbunden, der mittels eines Riemens 40 angetrieben wird. Dadurch wird die Scheibe 25 um den feststehenden Zapfen 28 gedreht und nimmt dabei die Stempel 23 mit. Damit diese Stempel während der Drehung der Scheibe 25 auch noch um ihre eigene Achse gedreht werden, ist jeder dieser Stempel mit einer Eindrehung versehen, in die eine Schnur 29 eingreift, die über eine Rolle 30 läuft.
Die Rolle 30 wird von der Riemenscheibe 27 angetrieben, die ihrerseits von der Riemenscheibe 26 angetrieben wird, die mit der Scheibe 25 verbunden ist. Die Schnur 29 steht mit allen Druckstempeln 23 in Eingriff, die auf dem Boden des Kreises, in dem sie angeordnet sind, liegen, der von der Schnur 29 umspannt wird. Bei der Drehung der Scheibe 25 rollen also die Druckstempel 23 an der Schnur 29 ab, und da auch die Schnur 29 durch die Rolle 30 angetrieben werden kann, so kann die Drehgeschwindigkeit der Druckstempel um ihre eigene Achse während ihres Kreislaufes mit der Scheibe 25 in beliebiger Weise geändert werden.
Die Werkstücke werden in einer Zuführungsrinne 31 dem Zwischenraum zwischen den Ringen 20 und 21 zugeführt und durch eine Abführungsrinne 32, nachdem sie vollständig bearbeitet worden sind, herausgeführt. Die Werkstücke werden also, wenn sie in dem Zwischenraum zwischen den beiden feststehenden Ringen 20 und 21 liegen, mittels der Druckstempel, an denen die scheibenförmigen Kopfteile anliegen, in mehr oder minder rasche Drehung versetzt und werden gleichzeitig durch diese Druckstempel veranlasst, die Drehung der Scheibe 25 mitzumachen, wodurch sie drehend zwischen den beiden Ringen 20 und 21 durchgeführt werden.
Durch die Profilierung der einander zugekehrten Flächen der Ringe 20 und 21 machen die Werkstücke allmählich die Formänderungen durch, die durch die Fig. 7-10 dargestellt sind, wobei die Werkstücke gegen Ende dieser Umformung auch gegen die Druckstempel hin aus dem Zwischenraum zwischen den Ringen 20 und 21 herausgedrückt werden, wodurch die Wölbung des Kopfteiles entsteht. Um ein sicheres Mitnehmen der Werkstücke durch die Druckstempel 23 zu gewährleisten, können diese, wenn die Werkstücke aus Stahl bestehen, magnetisiert werden.
Gleichzeitig kann auch eine zweite Reihe von Werkstücken in dem Zwischenraum zwischen den Ringen 21 und 22 bearbeitet werden. Diese Werkstücke werden von Druckstempeln 33 geführt, die in einem Ring 34 gelagert sind, der selbst von der Scheibe 25 getragen wird und daher die Drehung dieser Scheibe 25 mitmacht. Jeder der Druckstempel 33 ist mit einer kegeligen Büchse 35 versehen, die an einer kegelförmigen Lauffläche 36 einer feststehenden Scheibe 37 anliegt, so dass die Druckstempel33 bei Drehung der Ringe 34 mit ihren Kegelflächen 35 an der feststehenden Kegelfläche 36 abrollen und daher um ihre
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zu, und eine Abführungsrinne 39 führt die fertigen Werkstücke aus diesem Zwischenraum ab. Der Arbeitsvorgang in dem Zwischenraum zwischen den Ringen 21 und 22 ist genau der gleiche wie der in dem Zwischenraum 20 und 21.
Selbstverständlich könnte man die Roll-oder Walzwerkzeuge 20, 21 und 22 auch beweglich anordnen, so dass sie gegenläufige Bewegungen ausführen, oder je eines dieser Werkzeuge stillstehen lassen und das zweite dazugehörige drehbar anordnen, also etwa so, dabei Anordnung von drei Ringen der erste und der dritte stillstehen und der mittlere gedreht wird ; man kann aber natürlich auch den mittleren feststehend anordnen und den ersten und dritten drehbar machen. In allen Fällen, wo eine relative Gegenläufigkeit der Roll-oder Walzwerkzeuge ausgeführt wird, bedürfen die die Werkstücke tragenden oder abstützenden Druckstempel nicht notwendig eines besonderen Antriebes ; sie müssen aber einen solchen erhalten, wenn jede gleitende Reibung zwischen den Werkstücken und den Werkzeugen zwangläufig verhindert werden soll.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Reissnägeln, Teppichnägeln od. dgl. durch Walzen oder Rollen einer zentralen napfartigvn Auspressung eines Blechscheibchens, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Zusammenpressen und das axiale Strecken der Auspressung in einzelnen Abschnitten der Länge dieser Auspressung aufeinanderfolgend durch Walzen oder Rollen ausgeführt wird, u. zw. vorzugsweise so, dass zunächst die Übergangsstelle dieser Auspressung zu dem scheibenförmigen Kopfteil hin bei gleich-
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scharfer Spitze gestaltet wird.