CH617369A5 - Device for the deformation of workpieces by rolling contact with the working surface of a tool - Google Patents

Description

617 369

2

PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur spanlosen Formung von Werkstücken durch punktförmiges Abwälzen der Arbeitsfläche eines Werkzeuges auf der zu formenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichachsig mit einem rotierend angetriebenen Teil (3) in diesem eine rotierend angetriebene Exzenterwelle (30) drehbar gelagert ist, die mit einem oberen Exzenter (35) und einem unteren Exzenter (36) versehen ist, wobei auf dem oberen Exzenter (35) ein oberes Gleitstück (28) auf Wälzlagern (31) gelagert ist, das über obere Zapfen (37) und obere Gleitschuhe (26) mit einem schwingenden Teil (4) gekoppelt ist, während auf dem unteren Exzenter (36) ein unteres Gleitstück (29) auf Wälzlagern (33) gelagert ist, das über untere Zapfen (38) und untere Gleitschuhe (27) ebenfalls mit dem schwingenden Teil (4) gekoppelt ist, wobei mindestens eines der Gleitstücke (28, 29) in einer Führung (57) des rotierenden Teils (3) mit Gleitsitz gelagert ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur spanlosen Formung von Werkstücken durch punktförmiges Abwälzen der Arbeitsfläche eines Werkzeuges auf der zu formenden Oberfläche.

Bei einer bereits vorgeschlagenen Nietvorrichtung dieser Art (DE-OS 24 55 452) erfolgt die Verformung des Werkstückes, z. B. eines Nietkopfes, durch einen Abwälzvorgang der Arbeitsfläche des Werkzeuges auf dem Werkstück unter strikter Einhaltung einer theoretischen Punktberührung während des gesamten Verformungsvorganges. Um eine auf Linienberührung zurückführende kegelförmige Ausbildung des Werkstückes am Ende des Verformungsvorganges zu vermeiden, wird das Werkzeug auf einer durch die Wälzbewegung festgelegten Führungsbahn bewegt. Diese diametral, d. h. von einer Seite durch die Werkstückachse bis zur anderen Werkstückseite, verlaufende Führungsbahn ist dabei so ausgelegt, dass bei ebener Arbeitsfläche des Werkzeuges jeder an der Wälzbewegung beteiligte Punkt auf dieser Arbeitsfläche während einer diametralen Schwenkbewegung des Werkzeuges in der Ebene dieser Führungsbahn zwischen den beiden Endlagen sich auf einer fiktiven Evolventen bewegt. Der geometrische Ort dieser Führungsbahn für das Werkzeug, der bei kreisförmiger Führungsbahn der Kreismittelpunkt ist, fällt nicht mit dem Mittelpunkt der Arbeitsfläche zusammen, sondern liegt ausserhalb der Ebene der Arbeitsfläche, wobei der Abstand zwischen diesem geometrischen Ort und der Führungsbahn grösser als der Abstand zwischen der Werkstückoberfläche und der Führungsbahn ist. Die bei dieser vorgeschlagenen Vorrichtung notwendige Koppelung einer Exzenter- und einer Drehbewegung des Werkzeuges führt jedoch zu einem erheblichen konstruktiven Aufwand, der sich insbesondere durch die Führung des Arbeitswerkzeuges bzw. eines Werkzeughalters an der bogenförmigen, um die Mittelachse des Werkstückes rotierenden Führungsbahn ergibt.

Bei einer anderen bekannten Taumelnietmaschine (DE-OS 20 45 029) besteht die Möglichkeit, mehrere unter sich gleiche Nietwerkzeuge achsparallel in einem einzigen Halter anzuordnen und diesen Halter durch einen Antriebsmechanismus in eine translatorische Kreisbewegung zu versetzen, so dass sämtliche Nietwerkzeuge Taumelbewegungen ausführen, deren Zentren in ihren einzelnen Arbeitsflächen liegen. Der Antriebsmechanismus umfasst dabei mehrere hintereinander auf einer Antriebswelle drehfest aufgezogene Exzenterscheiben, von denen eine mit einem Traghalter und eine weitere mit dem die Werkzeuge aufnehmenden Halter in Antriebsverbindung stehen. Der Traghalter ist an dem die Werkzeuge aufnehmenden Halter durch winkelversetzt angeordnete Stützorgane abgestützt, die aus einem radialen Stössel und einem diesen Stössel gleitend aufnehmenden Zylinder bestehen. Bei dieser bekannten Nietmaschine ist der Werkzeughalter jedoch nicht an einer gesonderten Führungsbahn zur Erzielung einer theoretischen Punktabwälzung der Werkzeugarbeitsfläche auf der Werkstückoberfläche geführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die kinematische Kopplung der einzelnen Antriebe einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Erzielung einer verbesserten Führungsgenauigkeit und kleinerer Gesamtabmessungen der Vorrichtung zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.

Die angestrebte konstruktive Vereinfachung der Vorrichtung wird durch Verlegen der Antriebe in die Mittelachse erreicht, was gleichzeitig zu geringeren Gesamtabmessungen des Gerätes führt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie A—A in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt der Vorrichtung längs der Schnittlinie B—B in Fig. 1.

Zum besseren Verständnis des Verformungsverfahrens sei auf das CH-Patent Nr. 591 906 hingewiesen.

Die dargestellte Anordnung, die als Formgebungs- bzw. Nieteinheit dienen soll, besitzt ein Gehäuse 1 und einen Dek-kel 2, in welchen alle Arbeitselemente aufgenommen sind. Im Gehäuse ist ein unteres Radiallager 14 und ein unteres Axiallager 15 vorgesehen, in welchem ein angetriebener Rotationskörper 3 gelagert ist. Dieser ist oben in einem oberen Radiallager 12 und einem oberen Axiallager 13 gelagert. Eine unabhängig von dem Rotationskörper angetriebene Welle 30 ist im Rotationskörper 3 drehbar gelagert, die in ihrem mittleren Teil zwei Exzenter 35, 36 aufweist. Die beiden unabhängigen Drehantriebe für die Welle 30 und den Rotationskörper 3 sind nicht mit dargestellt. Am oberen Exzenter 35 ist ein Gleitstück 28 in Wälzlagern 31 und einem Ring 32 gelagert, das über Radialzapfen 37 und Futterstücke 26 mit einem Schwingglied 4 verbunden ist. Ein am unteren Exzenter 36 mit einem Ring 34 und einem Wälzlager 33 gelagertes Gleitstück 29 enthält zwei Radialzapfen 38, die über Futterstücke 27 ebenfalls in dem Schwingglied 4 eingreifen.

Im Schwingglied 4 ist in einem Radiallager 9 eines Halters und einem Axiallager 8 dieses Halters ein Werkzeughalter 6 gehalten, in dem ein Werkzeug 7 mittels eines Querzapfens 55 und eines Sicherungsringes 56 befestigt ist und der ausserdem von einem elastischen Element 10 gehalten wird. Das Schwingglied 4 ist als Bügel ausgebildet und weist zwei axiale Schenkel auf, die seitlich am Rotationskörper angeordnet sind und in denen die Zapfen 37, 38 der Gleitstücke 28, 29 und die Futterstücke 26, 27 sitzen.

Am oberen Ende des Rotationskörpers 3 ist ein Rohransatz angeformt, der ein die Welle 30 aufnehmendes Radiallager 43 enthält. Das untere Ende der Welle 30 ist in einem Radiallager 39 und in einem Axiallager 40 im Rotationskörper 3 gelagert.

Im oberen Teil des Rotationskörpers 3 ist eine querverlaufende Ausnehmung 16 mit halbzylindrischen Innenwänden eingearbeitet, die als Abwälzbahn für die die Welle 30 umgebenden Wälzkörper 11 dient. In den Wälzkörpern 11 sind wiederum Radialzapfen 42 in Axialdrucklagern 41 gelagert.

Bei Rotation der Welle 30 führt das Schwingglied 4 und mit ihm das Werkzeug 7 eine Schwing- bzw. Taumelbewegung aus, die durch die beiden Exzenter 35,36 auf die Gleitstücke

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

617 369

28 und 29 und von diesen als Translationsbewegung über die Radialzapfen 37 und 38 und die Futterstücke 26, 27 auf die axialen Schenkel des Schwinggliedes 4 übertragen wird. Eine Führung 57 in dem Rotationskörper 3 ermöglicht eine Gleitbewegung des Gleitstückes 28. Durch den Drehantrieb des

Rotationskörpers 3 und die davon unabhängig von der Welle 30 und ihren Exzentern erzeugte Schwingbewegung des Gliedes 4 ergibt sich, besonders stark durch die winkelversetzte Anordnung der beiden Exzenter 35 und 36, eine kombinierte 5 Dreh- und Taumelbewegung des Werkzeuges 7.

s

1 Blatt Zeichnungen