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Gewindewalzkopf mit gegenseitigem Ausgleich der Werkzeugkräfte Die
Erfindung betrifft einen Gewindewalzkopf mit zwei miteinander durch ein Getriebe
verbundenen Gewindewalzrollen, die je in einem Arm einer gegen einstellbare Anschläge
öffnenden Zange an einem Exzenter gelagert sind, die miteinander drehbeweglich verbunden
sind.
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Bei einem bekannten Gewindewalzkopf sind die beiden, auf festen Abstand
einstellbaren Gewinderollen in maulartig beweglichen Rahmenteilen gelagert, die
ihrerseits an einem zum Einspannen in den Support einer Drehbank bestimmten Schaftteil
gelenkig angeschlossen sind. Das Beistellen des Werkzeuges in Richtung auf das sich
drehende Werkstück und das anschließende Abziehen von diesem erfolgt quer zur Werkstückachse,
wodurch am Werkstück starke Querkräfte zur Wirkung gelangen. Den gleichen Nachteil
weist ein weiterer Gewindewalzkopf auf, der sich von der erstgenannten lediglich
in den Maßnahmen zur Synchronisierung der beiden Rollen unterscheidet.
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Es sind ferner schon Gewindewalzköpfe bekanntgeworden, bei welchen
die Gewindewalzen jeweils an einem Exzenter gelagert sind, die miteinander drehbeweglich
verbunden sind. Sind die Exzenter ihrerseits je in einem Arm einer gegen einstellbare
Anschläge öffnenden Zange gelagert, so entstehen beim Verdrehen der Exzenter wiederum
freie Querkräfte, die das Werkstück einseitig belasten.
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Zur Lösung der Erfindungsaufgabe, einen Gewindewalzkopf zu schaffen,
bei dem die durch die Walzrollen auf das Werkstück ausgeübten Kräfte stets gegeneinander
ausgeglichen sind, so daß keine einseitige, das Werkstück und die Werkstückspindel
verformende Walzkraft auftritt, ist bei einem Gewindewalzkopf erfindungsgemäß für
den Antrieb der Exzenter ein Differentialgetriebe vorgesehen. Dieses Getriebe greift
jeweils in gleichem Abstand von dem Zangengelenk mit dem ersten Abtriebsglied an
den Exzentern und mit dem zweiten Abtriebsglied an der Zange an. In dieser Weise
sind die am Werkstück wirkenden Verformungskräfte gegeneinander derart ausgeglichen,
daß keine freien Seitenkräfte auftreten können, da das beim Verdrehen der Exzenter
entstehende Drehmoment durch ein weiteres von dem Differentialgetriebe auf die Zange
ausgeübte Drehmoment aufgefangen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
schematisch dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigt Fig. 1
einen Längsschnitt durch die Gewinderollvorrichtung gemäß der Linie I-1 der Fig.
2, Fig.2 einen Querschnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt
nach der Linie 111-III der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der
Fig. 5 und Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4.
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In der dargestellten Form eignet sich die Einrichtung zur Verwendung
an Drehbänken, Drehautomaten oder an anderen Werkzeugmaschinen, wobei das Werkstück
in der Spindel der Maschine einzuspannen ist. Doch kann die Einrichtung selbstverständlich
mit einer eigenen Werkstückspindel ausgerüstet als selbständige Maschine zur Verwendung
kommen.
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Nach Fig. 1 und 2 ist in die Bohrung der ringförmigen Gewinderollen
12 jeweils eine Büchse 14 eingesetzt, die an ihrem einen Ende einen an der Stirnseite
der Rollen 12 anliegenden, mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnkranz 15 trägt.
Diese mit den Rollen 12 gleichachsigen Zahnkränze 15 sind mittels je eines in Nuten
der Büchsen 14 bzw. der Rollen 12 eingreifenden Keiles 16 mit den Rollen
12 drehfest verbunden. Die Büchsen 14 sind mittels Nadeln 17 an Exzentern
13 drehbar gelagert. Die Exzenter 13 sind je mit einer durchgehenden Exzenterwelle
13' drehfest verbunden. Jede Exzenterwelle 13' ist am einen Ende eines von zwei
doppelwandigen Kipphebeln 19, die die Arme einer Zange bilden, drehbar gelagert,
indem die Wellenenden in Lagerbuchsen 18 eingreifen, die in Ausnehmungen
der mit 19' bezeichneten Wandungen eines jeden Kipphebels 19 mittels konischen Stiftschrauben
20 festgeklemmt sind. Die Wandungen 19'
sind bei jedem Kipphebel
19 mittels eines Verbindungssteges 19" (Fig. 1) miteinander verbunden. Die Gewinderollen
12 befinden sich jeweils zwischen den Wandungen 19'. Die beiden Kipphebel 19 sind
übereinander angeordnet und an ein und derselben Kippachse 21 schwenkbar gelagert.
Die Kippachse 21 ist in den Seitenwänden eines im Querschnitt U-förmigen Supports
22 (Fig. 4, 5) gehalten, der mit seinem Steg am Werkzeugschlitten 23 einer Werkzeugmaschine,
z. B. am Querschlitten eines Schraubendrehautomaten, aufliegt und dort in an sich
bekannter Weise so befestigt ist, daß die vorderen Enden der Kipphebel
19
die Rollen in Berührung mit dem Werkstück halten. Durch gegensinnige Kippbewegung
der beiden Kipphebel 19 können die Rollen 12 mitsamt ihren Exzentern
13 zu- und voneinander bewegt werden. Diese Anordnung ermöglicht die Bearbeitung
von Werkstücken mit kleinerem oder größerem Durchmesser.
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Am Ende der hinteren Arme der Kipphebel 19 ist an zur Kippachse 21
parallelen Drehzapfen 25 (Fig. 1) je ein Block 26 bzw. 27 drehbar gelagert. Der
im oberen Kipphebel gelagerte Block 26 weist ein Gewindeloch auf, in das eine Einstellschraube
29 eingeschraubt ist. Das Ende der Einstellschraube 29 ruht am flanschförmigen Kopf
31 eines Niederhaltestiftes 32 auf, der sich mit seinem anderen Ende in eine Bohrung
des Blockes 27 erstreckt und dort mit Hilfe eines Keiles 33, der mittels einer konischen
Spannschraube 34 gegen die Wirkung einer Feder 35 quer zum Stift bewegbar ist und
am Umfang desselben angreift, festgehalten ist. Diese Anordnung gestattet das leichte
Lösen des Niederhaltestiftes 32 und damit das Auswechseln eines U-förmigen Distanzstückes
36, das auf den Stift 32 aufgeschoben und zwischen dessen Kopf 31 und dem Block
27 festgeklemmt ist. Das Distanzstück 36 weist an beiden Stirnseiten eine Knagge
37 auf, die in eine Ausnehmung des Blockes 27 bzw. einer mit dem Kopf 31 zusammenwirkenden
Einlagscheibe 38 eingreifen. Dadurch ist einerseits das Distanzstück 36 einwandfrei
gesichert, andererseits kann der Stift 32 beim Auswechseln des Distanzstückes 36
ohne Suchen in der richtigen Drehlage in den Block 27 eingesteckt und festgeklemmt
werden. Eine Feder 39, deren Enden an einem Zapfen 40 des oberen bzw. des
unteren Kipphebels 19 eingehängt sind, ziehen die Einstellschraube 29 stets gegen
den Kopf 31 des Stiftes 32. Damit ist der Achsabstand der beiden Gewinderollen und
die Weite des von diesen gebildeten Werkzeugmaules eindeutig festgelegt, außerdem
aber auch einstellbar, wobei die Grobeinstellung durch Einlegen von kürzeren oder
längeren Distanzstücken 36 und die Feineinstellung mit der Einstellschraube 29 erfolgt.
Andererseits können die Kipphebel 19 nach der Entfernung des Distanzstückes so weit
verschwenkt werden, daß auch die Rollen 12 mitsamt ihren Exzentern 13 leicht ausgewechselt
werden können. Es sind also nicht nur verschieden in ihrem Durchmesser unterschiedliche
Rollen verwendbar und - wie erwähnt - unterschiedliche Werkstücke bearbeitbar, es
ist vielmehr möglich, die Fertigmasse des zu rollenden Gewindes genauestens einzustellen
und einzuhalten.
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Es ist nötig, die Gewinderollen 12 miteinander drehbeweglich zu verbinden.
Zu diesem Zwecke sind Zahnräder 41 (Fig. 2 und 3) vorgesehen, die an den Exzenterwellen
13' frei drehbar angeordnet sind und mit den Zahnkränzen 15 kämmen. Beim Verdrehen
der Exzenter 13 um ihre Wellen 13' wälzen sich die Zahnkränze 15 an den Zahnrädern
41 ab. Jedes Zahnrad 41 ist mittels eines Zahnrades 42 mit einem an der Kippachse
frei drehbar gelagerten Zahnrad 43 in getrieblicher Verbindung. Die Zahnräder 42
sind je an einer Achse 44 angeordnet, die in den Kipphebeln 19 gehalten sind.
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Es versteht sich, daß beim Schließen bzw. Öffnen der zangenartigen
Kipphebel 19, d. h. beim Umstellen der Einrichtung auf die verschiedenen Werkstückdurchmesser,
die Zahnräder 41 keine Drehung in Bezug aufeinander ausführen, daß also die Synchronisation
zwischen den Rollen 12 erhalten bleibt. Die Rollen 12 tragen Marken, die ihre Einsetzung
in der richtigen Relativlage ermöglichen.
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An einem Ende jeder Exzenterwelle 13' ist ein Zahnrad 45 aufgekeilt
(Fig. 4). Diese Zahnräder 45 sind über an denAchsen44 drehbar gelagerten Zahnrädern
46 mit einem Zahnrad 47 getrieblich verbunden, das seinerseits an der Kippachse
21 gelagert ist. Damit sind die Exzenterwellen 13' über ein dem Verbindungsgetriebe
der Rollen 12 ähnliches Getriebe miteinander drehbeweglich verbunden. Dieses
Getriebe verhütet einerseits eine Relativverdrehung zwischen den Exzentern 13, wenn
die zangenartigen Kipphebel 19 eine Scherbewegung ausführen, und gestattet andererseits
durch Verdrehung des Zahnrades 47, die Exzenter 13 gleichsinnig zu verstellen und
damit die Rollen 12 gegen das Werkstück vorzuschieben. Dabei ist zu beachten, daß
die Exzenter 13 in Bezug aufeinander um 180° versetzt sind. Zur Markierung dieser
Relativlage sind die Zahnräder 45, 46 und 47 des Vorschubgetriebes mit entsprechenden
Zeichen versehen.
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Eine in einer Führungsschiene 48 an der Seitenwand des Supports 22
verschiebbar geführte Zahnstange 49 kämmt mit dem Zahnrad 47 und mit einem
weiteren, in Abstand hinter dem ersterwähnten angeordneten Zahnrad 50. Dieses
Zahnrad 50 ist an einem Drehzapfen 51 eines Schiebestückes 52 drehbar gelagert.
Das Schiebestück 52 ist in der Führungsschiene 48 sowie in einer im Abstand unterhalb
dieser liegenden und dazu parallelen weiteren Führungsschiene 53 in der gleichen
Richtung wie die Zahnstange 49 verschiebbar geführt. Eine weitere in der Führungsschiene
53 geführte Zahnstange 54 kämmt mit dem Zahnrad 50. Die Verschiebung der beiden
Zahnstangen 49 und 54 kann durch die Verschiebung des Schiebestückes 52 erwirkt
werden, wobei das Zahnrad 50 ausgleichend wirkt. Am vorderen, dem Schiebestück abgekehrten
Ende der Zahnstange 54 befindet sich ein abgekröpfter Stützfinger 55, der sich neben
dem Zahnrad 47 erstreckt. Das abgerundete Ende des Stützfingers 55 ruht in einer
Ausnehmung am Ende einer Konsole 56 (Fig. 2) auf, die an der Seitenwandung 19' des
unteren Kipphebels angeschraubt ist. Die Berührungslinie des Stützfingers 55 mit
der Konsole 56 liegt in einer Entfernung von der Mittellinie der Kippachse 21, die
etwa dem wirksamen Radius des Zahnrades 47 entspricht. Bei dieser Anordnung kann
der untere Kipphebel 19 durch Vorschieben der Zahnstange 54 um die Kippachse 21
geschwenkt werden, und zwar, nach der Darstellung der Fig.4, im Uhrzeigersinne,
und umgekehrt wird eine gegensinnige Bewegung dieses Kipphebels 19 auf die
Zahnstange 54 übertragen. Der Zweck dieser Anordnung wird noch näher erläutert.
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An seinem hinteren, dem Zahnrad 50 abgekehrten Ende trägt das Schiebestück
52 eine Rolle 59. Unter der Wirkung einer Zugfeder 61, die an einem Stift 62
an
der Zahnstange 49 und an einem anderen Stift 63 am Support 22 eingehängt ist, ruht
die Rolle 59 an der Steuerfläche eines Steuernockens 64 auf. Dieser Nokken 64 ist
in eine Nut 65 eines Stößels 66 eingesetzt und mittels Schrauben 67 mit dem Stößel
66 fest verbunden. Der Stößel 66, eine zylindrische Welle, ist in einer Führungshülse
68, die an der einen Seitenwand des Supports 22 angeschraubt ist, sowie in einer
in der anderen Seitenwand des Supports 22 eingesetzten Buchse 69 axial verschiebbar
geführt. Das sich aus dem Support erstreckende (nicht gezeichnete) Ende des Stößels
66 steht mit einem (nicht dargestellten) Huborgan in Wirkungsverbindung.
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Mit Hilfe dieses Huborgans wird der Stößel axial verschoben, so daß
der Nocken 64 gegen die Rolle 59 anläuft und das Schiebestück 52 nach vorn,
d. h. gegen das Werkstück verschiebt. Diese Bewegung des Schiebestückes
52 wird vom Zahnrad 50 auf die Zahnstangen 49 und 54 übertragen,
wobei die Zahnstange 49 die Zahnräder 47, 46 und 45 und dadurch die beiden Exzenter
13 im gleichen Sinne verdreht. Die Rollen 12 werden dabei gegen das Werkstück vorgeschoben
und üben einander entgegengesetzt gegen die Werkstückdrehachse gerichtete Verformungskräfte
aus.
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Da die beiden Rollen 12 in den zangenartigen Kipphebeln 19 und damit
schwenkbar um die Kippachse 21 gelagert sind, können sie sich am Werkstück selber
zentrieren. Damit ist die Möglichkeit gegeben, daß beide Rollen gleichmäßig arbeiten.
Andererseits wird aber das zwecks Vorschiebens der Rollen 12 auf das Zahnrad 47
ausgeübte Drehmoment über die Zahnräder 46 auch auf die Kipphebel 19 übertragen.
Dieses Drehmoment, dessen Folge ein stärkeres Andrücken der oberen Rolle 12 auf
das Werkstück wäre, wird nun von der mit dem unteren Kipphebel verbundenen Konsole
56 auf den Stützfinger 55 der Zahnstange 54 übertragen und schließlich
von der Kraft aufgefangen, die das Zahnrad 50 auf die Zahnstange 54 ausübt.
Es versteht sich, daß bei dieser Anordnung auf das Werkstück keine freien, nicht
ausgeglichenen Kräfte einwirken. Die frei schwebende Anordnung der Werkzeuge und
die ausgeglichene Vorschubbewegung derselben mit bezüglich des Werkstückes radialen
Verformungskräfteri verhütet jede Beanspruchung der Werkstückspindel.