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Karussellautomat Die Erfindung betrifft einen Karussellautomaten,
bei dem einem drehbaren Werkstückträger mit mehreren in gleichen Winkelabständen
angeordneten Werkstückeinspannstellen ein Werkzeugträger zugeordnet ist, der in
den gleichen Winkelabständen die verschiedenen, zur Bearbeitung des Werkstückes
erforderlichen Werkzeuge trägt.
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Bei bekannten Karussellautomaten dieser Art werden die Werkzeuge von
einer schrittweise drehbaren Karussellscheibe den am Umfang der Scheibe ortsfest
angeordneten Werkzeugen zugeführt, von denen sie während des jeweiligen Stillstandes
der Karussellscheibe bearbeitet werden. Nach Beendigung des Arbeitsvorganges wird
die Karussellscheibe weitergeschaltet und das Werkstück dem nächstfolgenden Werkzeug
zugeführt.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß der Werkstückträger
ununterbrochen gleichförmig umläuft und der Werkzeugträger als Schwingtisch ausgebildet
ist, der während der Bearbeitungsvorgänge aus einer gleichbleibenden Ausgangsstellung
heraus synchron mit dem Werkstückträger umläuft und nach jedem Arbeitsgang um den
Winkelabstand der Werkstückeinspannstellen selbsttätig in seine Ausgangsstellung
zurückschaltbar ist, und daß die von dem Schwingtisch getragenen Bearbeitungs-,
Zuführ- und Spannvorrichtungen bei der Schwingbewegung durch Leitkurven od. dgl.
steuerbar sind; die innerhalb des Schwingbereiches dieser Vorrichtungen ortsfest
angeordnet sind.
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Hierdurch wird gegenüber den bekannten Karussellautomaten ein beachtlicher
Fortschritt erzielt. Zunächst ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaus
der Maschine. Bei den bekannten Maschinen wurden für jedes Werkzeug angetriebene
Steuerorgane benötigt. An ihrer Stelle treten jetzt einfache, fest eingebaute Kurvenstücke.
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Darüber hinaus ist auch eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit
möglich. Bei den bekannten Karussellautomaten mit schrittweiser Schaltung muß die
Schaltbewegung und Verriegelung in Abhängigkeit von der Werkstückspindeldrehzahl
gebracht werden. Daher können stufenweise erfolgende Arbeitsgänge nur durch mehrmaliges
Anstellen des Werkzeuges innerhalb .einer Schaltstellung erfolgen. Ein Beispiel
dafür ist das Gewindeschneiden, bei dem ein mehrmaliges Anstellen des Werkzeuges
erforderlich ist und das Werkzeug immer in die vorgeschnittenen Gewindegänge wieder
eingeführt werden muß, d. h., daß dieser Teilarbeitsgang nicht auf verschiedene
Schaltstellungen verteilt werden kann. Aus diesem Grunde können Bearbeitungsvorgänge
dieser und ähnlicher Art nicht zwecks Leistungsteigerung weiter unterteilt werden.
Dies ist jedoch, z. B. für die Schraubenherstellung (Holzschrauben) deshalb sehr
wesentlich, weil sonst die Gewindeschneidzeit ein Mehrfaches der übrigen Bearbeitungszeiten
(z. B. Kopf- und Schaftbearbeitungen) ausmachen würde. Die Länge des Stillstandes
der Karussellscheibe würde sich also nach der Zeitdauer des längsten Teilarbeitsganges
richten. Dies hätte zur Folge, daß alle Werkzeuge mit kurzen Bearbeitungszeiten
nicht voll ausgenutzt werden. Um dies zu verhindern, faßte man mehrere solcher Werkzeuge
an einer gemeinsamen Bearbeitungsstelle zusamen und brachte sie während der zur
Verfügung stehenden Stillstandszeit nacheinander zur Einwirkung. Dabei wurde aber
die ganze Steuerung und das Einrichten der Werkzeuge schwierig und umständlich;
denn für jedes Werkzeug war eine eigene umlaufende Kurvenscheibe oder -trommel vorgesehen,
um das Anstellen, die Schnittiefe, den Vorschub und das Zurückstellen des Werkzeuges
zu steuern.
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Bei der erfindungsgemäß gestalteten Maschine hingegen kann durch ein
leicht zu verwirklichendes, ganzzahliges Drehzahlenverhältnis zwischen dem kontinuierlich
umlaufenden Werkstückträger und den Werkstückspindeln die Arbeitsaufteilung beliebig
und ohne Schwierigkeit so gewählt werden, daß alle Bearbeitungsstufen etwa die gleiche
Zeit erfordern. Es sind dazu weder Revolverwerkzeuge noch dazugehörige Mehrfachsteuerkurven
erforderlich. Beispielsweise läßt sich das Gewindeschneiden beliebig unterteilen,
so daß jeder Schneidvorgang durch einen ihm angepaßten Stahl erfolgen kann. Beispiel:
Stahl 1= Schruppstahl; Stahl 2 = Vertiefung des Einschnittes; Stahl 3 = Formgebung
der Gewindeflanken; Stahl 4 und 5 = Endform des Gewindes (Schlichten,
Glätten).
Dies läßt sich allgemein auch auf andere Arbeitsvorgänge übertragen, wodurch eine
große Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Bearbeitungserfordernisse gegeben ist.
An keiner Bearbeitungsstelle ist mehr als ein Werkzeug mit dazugehöriger Frässpindelsteuerkurve
notwendig. Durch diese große Anpassungsfähigkeit gegenüber bekannten Ausführungsformen
und die Möglichkeit weitestgehender Arbeitsunterteilung bei trotzdem einfachem und
übersichtlichem Aufbau der Maschine wird ein erheblicher Zeitgewinn bei der Werkstückbearbeitung
und dadurch eine entsprechend hohe Leistung erzielt.
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Da die Anordnung zahlreicher Werkzeuge auf einem einzigen Kreisumfang
unter Umständen einen zu großen Durchmesser der Maschine erfordern würde, besteht
ein weiterer Erfindungsgedanke darin, die Werkzeuge erforderlichenfalls in mehreren
übereinanderliegenden Arbeitsebenen anzuordnen, wobei das Werkstück durch Schwerkraft
oder mechanisch von einer höhergelegenen zur nächsttiefergelegenen Arbeitsebene
befördert wird. Zweckmäßig wird dabei das Umspannen eines von beiden Enden her zu
bearbeitenden Werkstücks (z. B. einer Schraube mit gedrehtem Kopf) in den Übergang
zwischen zwei Arbeitsebenen verlegt, währenddessen das Werkstück ohnedies ausgespannt
werden muß. Es kann dann während seiner Vertikalverschiebung mühelos auch einer
gleichzeitigen Redialverschiebung unterworfen werden.
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Zum Stande der Technik sei noch erwähnt; daß eine mehrspindlige selbsttätige
Drehbank bekannt ist, die einen umlaufenden Werkstückspindelträger hat, dem ein
synchron mit ihm umlaufender Werkzeugträger gegenübersteht, der aber nicht bei jedem
Arbeitsgang in seine Ausschaltstellung zurückschaltbar ist. Hierbei wird jedes einzelne
Werkstück an einer Werkstückspindel während eines Umlaufes des Werkstückspindelträgers
von einer Werkzeugspindel des synchron mit dem Werkstückspindelträger umlaufenden
Werkzeugspindelträgers vollkommen bearbeitet. Dies ist verhältnismäßig einfach,
wenn die Bearbeitung nur durch ein einziges Werkzeug erfolgt. Sind hingegen für
die Bearbeitung mehrere Werkzeuge erforderlich, so müssen diese umschaltbar an jedem
Werkzeughalter angeordnet werden, was eine , Vielzahl von Werkzeugen und dazugehörigen
Steuerkurven erforderlich macht; denn jedes der vielen Werkzeuge müßte von einer
anderen Kurve gesteuert werden. An den Zuführungs- und Auswurfstellen würden sich
die Werkzeuge im Leerlauf befinden.
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Ein Karussellautomat gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung in einer
beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten
Achsenschnitt ungefähr nach der gebrochenen Linie I-1 der Fig. 2, Fig. 2 eine stark
verkleinerte Draufsicht auf den hin- und zurückschwingenden Werkzeugträger, Fig.
3 eine gleichermaßen verkleinerte Draufsicht auf den konstant umlaufenden Werkstückträger
(Karussellscheibe), Fig. 4 eine Draufsicht auf die feststehenden Teile der Maschine,
insbesondere die Steuerkurven für die Werkzeuge, Fig. 5 einen waagerechten Querschnitt
durch den Sockel der Maschine mit dem Getriebe, Fig: 6 eine Draufsicht auf die an
dem hin- und zurückschwingenden Werkzeugträger befestigten Zuführ-, Übergabe- und
Umspannvorrichtungen für das Werkstück und eine Vorrichtung zum Schlitzen eines
Schraubenkopfes, Abb. 7 einen senkrechten Achsenschnitt durch die Zuführvorrichtung
nach der Linie VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 einen senkrechten Schnitt durch die in
der Ausgangsstellung des hin- und zurückschwingenden Werkzeugträgers befindliche
Zuführvorrichtung nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6, Fig. 9 eine in der gleichen
Richtung (radial) gesehene Ansicht der Zuführvorrichtung in der Endstellung des
Werkzeugträgers, Fig. 10 einen senkrechten Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 6
durch die übergebe- und Umspannvorrichtungen, Fig. 11. einen Schnitt durch diese
Vorrichtungen nach der Linie XI-XI der Fig. 6, Fig. 12 eine teilweise geschnittene
Ansicht einer in der Maschine herzustellenden Holzschraube, Fig. 13 einen senkrechten
Schnitt nach der Linie XIII-XIII der Fig. 16 durch den Werkstückantrieb einer zur
Bearbeitung des Schraubenkopfes dienenden Arbeitsvorrichtung, Fig. 14 einen senkrechten
Schnitt durch den zugehörigen Werkzeugträger nach der Linie XIV-XIV der Fig. 16;
Fig. 15 eine vom Mittelpunkt des Werkzeugträgers gesehene Stirnansicht der in Fig.
16 rechts liegenden Bearbeitungsvorrichtung, Fig. 16 eine Draufsicht auf zwei derartige
Vorrichtungen, wobei die rechts liegende Vorrichtung nach der Linie XVI-XVI der
Fig. 14 waagerecht geschnitten ist, Fig. 17 einen senkrechten Schnitt nach der Linie
XVII-XVII der Fig.1 durch den Werkzeughalter einer Gewindeschneidvorrichtung.
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Die Maschine hat einen hohlen Sockel 1, der den Antrieb in sich aufnimmt
(Fig. 1 und 5). Ein in den Sockel von unten eingesetzter Boden 2 trägt das Lager
der Hauptantriebswelle 3, auf deren nach außen ragendem Ende eine Riemenscheibe
4 od. dgl. befestigt ist. Von dieser Welle sind alle Bewegungen des mit gleichbleibender
Geschwindigkeit umlaufenden Werkstückträgers 5 und des zu diesem gleichachsigen,
aber nur eine Teildrehung ausführenden und dann wieder in seine Ausgangslage zurückschwingenden
Werkzeugträgers 6 abgeleitet. Der konstant rotierende Werkstückträger 5 besteht
im wesentlichen aus einem Hohlzylinder, dessen oberes Ende durch eine Karussellscheibe
7 abgeschlossen wird, während er an seinem unteren Ende mit einer Innenverzahnung
8 für ein Ritzel 9 versehen ist. Dieses Ritzel sitzt auf einer Zwischenwelle 10,
die in einem Zwischenboden 11 des Sockels 1 gelagert ist und durch ein Stirnrad
12 von der Hauptwelle 3 aus angetrieben wird (Fig. 1 und 5). Auf der Karussellscheibe
7 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sechs starre Werkstückhalter 13
in gleichen -Winkelabständen (z. B. 60°) befestigt. Am Umfang des zylindrischen
Teiles 5 ist die gleiche Anzahl ständig rotierender Werkstückhalter 14 ebenfalls
in gleichmäßiger Verteilung angeordnet (Fig. 3). Zweckmäßig werden diese beiden
Arten von Werkstückhaltern 13 und 14 so zueinander versetzt, daß sie gegenseitig
auf Lücke stehen. Jeder der rotierenden Werkstückhalter 14 trägt ein Kegelritzel
15 (Fig. 1), das in ein Zentralkegelrad 16 eingreift. Das Kegelrad 16 ist auf einem
nach oben ragenden Hals 17 des
Zwischenbodens 11 lose drehbar gelagert
und mit einem gleichachsigen Stirnrad 18 verbunden, das mit einem Ritzel 19 zusammenwirkt.
Die Welle 20 des Ritzels 19 ist in dem Zwischenboden 11 des Sockels gelagert (Fig.
1) und trägt an ihrem unteren Ende ein weiteres Ritzel21, das über eine Zwischenwelle
22 von der Hauptwelle 3 aus angetrieben wird (Fig.5). Der Antrieb des rotierenden
Werkstückträgers 5 und der Antrieb der rotierenden Werkstückhalter 14 sind aus einem
später zu erläuternden Grund so aufeinander abgestimmt, daß jeder der rotitzenden
Werkstückhalter 14 beim Erreichen der nächsten Arbeitsstelle wieder die gleiche
Null-Lage einnimmt wie in der vorhergehenden Arbeitsstellung.
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Der hin- und zurückschwingende Werkzeugträger 6 besteht im wesentlichen
aus einer Scheibe, auf bzw. unter deren Fläche und an deren Umfang die verschiedenen
Werkzeuge angeordnet sind. Die Scheibe 6, die im folgenden der Kürze wegen als »Schwingtisch«
bezeichnet werden soll, hat einen nach unten gerichteten hohlen Drehzapfen 23, der
in dem Lagerhals 1.7 des Zwischenbodens 11 gleichachsig zu dem rotierenden Werkstückträger
5 gelagert ist. Die Drehbewegungen des Schwingtisches 6 werden durch eine Kurvenscheibe
24 gesteuert (Fig. 1 und 5), die auf der Zwischenwelle 10 befestigt ist. Auf dem
Umfang dieser Kurvenscheibe gleitet das freie Ende eines Schwinghebels 25, dessen
Nabe 26 auf dem unteren Ende des Drehzapfens 23 befestigt ist und an dessen Hebelarm
27 eine Rückholfeder 28 angreift (Fig. 5). Die Feder 28 ist an dem Zwischenboden
11 festgelegt und hält den Schwinghebel in dauernder Berührung mit dem Umfang der
Kurvenscheibe 24. Sie bewirkt ferner das Zurückdrehen des Schwingtisches 6 in seine
Ausgangsstellung, nachdem der ansteigende Teil der Kurvenscheibe den Schwingtisch
zu einer dem rotierenden Werkstückträger 5 gleichgerichteten Teildrehung gezwungen
hatte. Die Kurvenscheibe 24 ist so bemessen, daß ihr ansteigender Teil dem vorlaufenden
Schwingtisch 6 die gleiche Winkelgeschwindigkeit erteilt, wie sie der rotierende
Werkstückträger 5 hat, während ihr abfallender Teil wesentlich steiler ist, so daß
der Rücklauf des Schwingtisches in seine Ausgangsstellung-sich mit erheblich größerer
Geschwindigkeit vollzieht. Man erreicht dadurch, daß von dem Winkelabstand (60°),
der von dem Werkstück zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsstellen durchlaufen
wird, ein großer Teil (40 bis 50°) für die Bearbeitung durch das mitlaufende Werkzeug
zur Verfügung steht und nur ein wesentlich kleinerer Teil (20 bzw. 10°) für den
Rückleerlauf beansprucht wird.
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In dem hohlen Drehzapfen 23 des Schwingtisches 6 ist ein in Höhe der
Karussellscheibe 7 angeordneter Zwischenboden 29 vorgesehen, in dem exzentrisch
zur gemeinsamen Drehachse Z-Z des Werkstückträgers 5 und des Schwingtisches 6, 23
eine Verstellbüchse 30 lose drehbar gelagert ist (Fig. 1). Diese hat an ihrem über
den Zwischenboden nach oben hinausragenden Teil einen Zahnkranz 31, der in ein (z.
B. mittels eines Schlüssels verdrehbares) Stellritzel 32 eingreift (Fig. 6). Exzentrisch
zur Drehachse dieser Verstellbüchse 30 ist in ihr eine Lagerbüchse 33 lose drehbar
gelagert, in deren zu ihrer eigenen Mittelachse exzentrischen Lagerbohrung die Antriebswelle
34 eines Kreissägenblattes 35 gelagert ist. An den beiden Durchtrittsstellen der
Sägenwelle 34 hat die Lagerbüchse 33 zur Welle konzentrische Führungszapfen 36,
die in einem Radialschlitz 37 des Zwischenbodens 29 und einer (nicht dargestellten)
Führungsplatte (Brille) geradgeführt sind (Fig. 6 und 13, 14). Die Sägenwelle ist
durch ein Kardangelenk 38 mit einer Kardanwelle 39 und diese durch ein zweites Kardangelenk
40 mit einer Antriebswelle 41 verbunden. Diese ist in dem unteren Sockelboden 2
gelagert und durch einen Laufkeil 42 axial verschiebbar, aber unverdrehbar mit einem
Stirnrad 43 gekoppelt, das durch die Hauptwelle 3 angetrieben wird. Das Sägenblatt
wird also kontinuierlich angetrieben.
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Die Wirkungsweise der Maschine und die Besonderheiten der einzelnen
Bearbeitungsvorrichtungen sind nachstehend dadurch erläutert, daß ein Werkstück
bei seinem Durchgang durch die verschiedenen Arbeitsstufen verfolgt wird.
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Das Werkstück möge ein Rohling sein, aus dem eine Holzschraube mit
Versenkkopf (Fig. 12) hergestellt werden soll. Als Rohling wird ein Preßteil verwendet,
der aus einem zylindrischen Schaft 44 (strichpunktierte Linie in Fig. 12) mit kegelstumpfförmigem
Kopf 45 besteht. Der von der Maschine durchzuführende Arbeitsgang setzt sich daher
aus folgenden Stufen zusammen: Zuführen und Einspannen des Werkstückes, Plandrehen
des Kopfes 45, Einsägen des Schraubenschlitzes 46, Überdrehen der Kegelfläche am
Schraubenkopf, Ausspannen und übergeben des Werkstückes an eine tieferliegende Arbeitsebene,
Umspannen des Werkstückes zum Bearbeiten des Schaftes 44, Eindrehen des Holzegewindes
unter gleichzeitiger Bildung der nach einer gewölbten Umrißlinie 44a auslaufenden
Schraubenspitze, Ausstoßen des Werkstückes.
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Zum Zuführen des Werkstückes dient die Vorrichtung A (Fig. 2). Sie
ist in Fig. 1 und 6 bis 9 in verschiedenen Arbeitsstellungen gezeigt und besteht
aus einer Führungstülle 47, die mittels eines Flansches 48 auf dem Schwingtisch
6 befestigt und durch einen biegsamen Schlauch 49 od. dgl. (Fig. 1) mit einem (nicht
dargestellten) Magazin verbunden ist. Die Tülle hat eine durchgehende vertikale
Bohrung 50,
deren Weite dem Kopfdurchmesser des Werkstückes entspricht. Die
Werkstücke gleiten mit nach oben gerichtetem Kopf in die Bohrung der Tülle 47 und
gelangen von dort aus in eine unter dem Schwingtisch 6 liegende Gabel 51, die so
unterbrochen ist, daß das federnde Greifermau152 eines Hebelarmes 53 den Schaft
44 des Werkstückes erfassen kann (Fig. 6, 7 und 8). Der Greiferhebel 53 sitzt auf
einem hohlen, waagerechten Drehzapfen 54, der in einer über die Gabel 51 mit einer
Tülle 47 starr verbundenen Büchse 55 sowohl verdrehbar als auch axial verschiebbar
geführt ist (Fig. 8). Der Drehzapfen 54 und die Büchse 55 nehmen in sich eine Schraubenfeder
56 auf, die auf den Drehzapfen als Druckfeder wirkt und ihn in axialer Richtung
aus der Führungsbüchse 55 (in Fig. 8 nach links) hinauszuschieben sucht. Diese Axialverschiebung
des Drehzapfens 54 wird begrenzt durch einen an ihm befestigten Anschlagstift 57,
der in einem kurzen Längsschlitz der Führungsbüchse 55 gleitet. Die Feder 56 wirkt
aber auf den Drehzapfen 54 auch als Drehfeder und ist als solche bestrebt, den Greiferhebel
53 aus der Vertikallage (Fig. 7 und 8), in der er das Werkstück 44 erfaßt, in die
Horizontallage (Fig.7, strichpunktierte Lage, und Fig. 9) zu verschwenken, in der
er das Werkstück an einen der starren Werkstückhalter 13 übergibt. Sowohl die Axialbewegung
als auch die
Schwenkbewegung des Greiferhebels 53 werden durch eine
ortsfeste Leitschiene 58 gesteuert, auf der das freie Ende eines mit dem Greiferhebel53
starr verbundenen Lenkhebels 59 gleitet und die an ihrem einen (in Fig. 8 linken)
Ende einen in die Axialbahn des Drehzapfens 54 ragenden Anschlag 60 hat (Fig. 6
und 8). Wenn der Schwingtisch 6 in seiner Ausgangsstellung ist (Fig. 1 und 6, ganz
ausgezogene Stellung), dann wird der Drehzapfen 54 des Greiferhebels 53 durch den
Anschlag 60 der Leitschiene 58 gegen die Wirkung der Feder 56 in seine Führungsbüchse
55 hineingedrückt, während die Leitschiene 58 den Greiferhebel53 in seiner Vertikallage
festhält. Beginnt jetzt der Schwingtisch seine dem rotierenden Werkstückträger 5
gleichgerichtete Vorlaufbewegung, dann bewegt sich die ganze Zuführvorrichtung von
dem Anschlag 60 fort in die punktierte Stellung der Fig. 6. Infolgedessen schiebt
die Feder 56 den Drehzapfen 54 des Greiferhebels 53 so lange geradlinig aus der
Büchse 55 (nach links) hinaus, bis der Stift 57 am Ende des Längsschlitzes der Büchse
55 anschlägt. Diese Axiälverschiebung des Greiferhebels 53 hat aber genügt, um das
Werkstück 44 aus der Haltegabel 51 der Zuführtülle 47 herauszuziehen. Der Greiferhebel
53 kann jetzt durch die Feder 56 nach unten verschwenkt werden. In der durch den
Stift 57 begrenzten Lage steht das von dem Greiferkopf 52 erfaßte Werkstück auch
genau über dem federnd spreizbaren Maul 61, des zur übernahme bereiten Werkstückhalters
13, in das es durch den Kopf des sich senkenden Greiferhebels 53 hineingedrückt
wird (Fig. 1 und 6, strichpunktierte Stellung, und Fig. 9). Wenn nun der Schwingtisch
6 am Ende seiner Teildrehung stehenbleibt und unter der Wirkung der Rückholfeder
28 in seine Ausgangsstellung zurückläuft, dann zieht der in waagerechter Richtung
geschlossene Kopf 61 des Werkstückhalters 13 das Werkstück aus dem in dieser Richtung
offenen Greifermau152 heraus und transportiert es zu den nachfolgenden Bearbeitungsstellen.
Beim Rücklauf des Schwingtisches wird der Greiferhebel 53 durch die Leitschiene
58 wieder in seine Vertikalstellung aufgerichtet, und am Ende der Rücklaufbewegung
stößt der Drehzapfen 54 des Greiferhebels 53 gegen den Endanschlag 60 der Leitschiene,
so daß er wieder gegen die Wirkung der Feder 56 in seine Führungsbüchse 55 hineingeschoben
wird. Dabei wird der mit ihm starr verbundene Greiferhebel53 ebenfalls nach rechts
verschoben, so daß das inzwischen aus der Tülle 47 in die Gabel 51 nachgerutschte
nächste Werkstück in das offene Greifermaul 52 hineingedrückt wird, worauf das beschriebene
Arbeitsspiel sich in gleicher Weise wiederholt.
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An der nun folgenden ersten Bearbeitungsstelle B (Fig. 2) wird die
Stirnfläche des Schraubenkopfes 45 plangedreht (Fig.12). Hierzu dienen eine am Schwingtisch
6 vorgesehene Antriebsvorrichtung, welche dem Werkstück eine Drehung erteilt, sowie
ein geradlinig verschiebbarer und zugleich verschwenkbarer Drehstahlhalter. Der
Aufbau der Antriebsvorrichtung ist aus Fig. 13 und 16 ersichtlich. Sie besteht im
wesentlichen aus einem Gehäuse 62, das senkrecht stehend mittels einer Grundplatte
63 über einem Ausschnitt 64 des Schwingtisches 6 befestigt ist (Fig. 16). In dem
Gehäuse ist ein Rohr 65 axial verschiebbar, aber unverdrehbar geführt, das durch
eine Mutter 66 in der gewünschten Höhenlage festgestellt werden kann. Im unteren
Ende des Rohres 65 ist die Laufbüchse 67 für eine Antriebswelle 68 befestigt. Die
Welle 68 trägt an ihrem dem Werkstückhafter 13 zugekehrten Ende eine an ihrem Umfang
gerändelte oder in sonstiger Weise mit reibungserzeugenden Mitteln versehene Antriebswalze
69 und an ihrem anderen Ende eine Schnurscheibe 70, auf der eine Stahlsaite 71 oder
ein anderes Zugmittel aufgewickelt ist. Das eine Ende der Stahlsaite 71 ist am Umfang
der Schnurscheibe 70 befestigt, während ihr anderes Ende an einem Festpunkt 72 (z.
B. an einer der ortsfesten Leitschienen) ortsfest festgelegt ist, so daß die Saite
beim Vorlauf des Schwingtisches 6 von der Schnurscheibe 70 abgewickelt wird und
diese dabei mit der Welle 68 in Drehung versetzt. Beim Rücklauf des Schwingtisches.
wird die Stahlsaite durch eine im Innern der Schnurscheibe angeordnete Drehfeder
73 wieder aufgewickelt. Die Antriebwalze 69 wirkt mit einer über ihr angeordneten
Gegenwalze 74 zusammen, deren Welle 75 lose drehbar in einer Laufbüchse 76 gelagert
ist. Diese Büchse ist in einem Kolben 77 befestigt, der in dem Rohr 65 axial beweglich,
aber unverdrehbar geführt ist und unter der Wirkung einer Druckfeder 78 steht, die
ihn nach unten zu bewegen sucht. Sobald die Arbeitsstellung B erreicht ist, wird
das radial nach außen gerichtete Schaftende des Werkstückes 44 durch die Drehung
des Werkstückträgers 5 zwischen die beiden Walzen 69 und 74 geschoben. Wenn nun
der Schwingtisch seine Vorlaufbewegung beginnt, wird die Schnurscheibe 70 und damit
die untere Antriebswalze 69 in rasche Umdrehung versetzt, so daß auch das Werkstück
in seinem Halter 13 rotiert.
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Der zur Bearbeitung dienende Drehstahl 79 ist in einem Stahlhalter
80 angeordnet, der mittels eines Hebelarms 81 auf einer Welle 82 befestigt ist.
Die Welle 82 ist in einem an der Unterseite des Schwingtisches 6 befestigten Lagerbock
83 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Sie steht unter der Wirkung einer Feder
84, die sowohl als Druckfeder als auch als Drehfeder auf die Welle in solcher Weise
wirkt, daß ein mit der Welle verbundener und mit zwei senkrecht zueinander stehenden
Tastern 85 versehener Lenkhebel 86 in dauernder Berührung mit einer Leitschiene
87 gehalten wird Diese Leitschiene ist so gestaltet, daß ihre Oberkante das Anstellen,
den Quervorschub und das Abheben des Drehstahls bewirkt, während ihre Seitenfläche
dem Drehstahl einen Längsvorschub erteilen kann, wenn dies die Gestalt des Schraubenkopfes
erfordert.
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Nachdem der Schwingtisch 6 seine Teildrehung ausgeführt hat; wird
der Drehstahl 79 vom Werkstück abgehoben. Der Schwingtisch beginnt jetzt
seinen Rücklauf, während der rotierende Werkstückträger 5 den Werkstückhalter 13
in die zweite Bearbeitungsstelle C (Fig. 2) weiterbewegt. In dieser wird der Schraubenkopf
45 mit dem Schlitz 46 versehen. Dies geschieht mittels der ständig rotierenden Kreissäge
35, deren Schnittiefe durch Radialverschiebung :der Sagenwelle 34 mittels der exzentrischen
Verstellbüchse 30 eingestellt werden kann. Das Anstellen und der Vorschub des Werkstückes
gegen das Sägeblatt 35 erfolgt mittels eines Schiebers 88. Dieser ist auf der Unterseite
des Schwingtisches 6 radial verschiebbar geführt und durch eine Leitschiene 89 gesteuert,
mit der ihn eine Rückholfeder 90 dauernd in Fühlung hält (Fig. 1 und 6). In dem
radial nach innen gerichteten Kopf 91 ist ein Kolben 92 vertikal verschiebbar geführt.
Dieser steht unter der Wirkung
einer Druckfeder 93 und dient dazu,
ein Druckstück 94, das an einem den Kolben 92 und den Schieberkopf 91 axial durchdringenden
Bolzen 95 befestigt ist, während des Bearbeitungsvorgangs federnd von oben gegen
das Werkstück zu drücken, damit es in dem Maul 61 des Halters 13 sicher festgehalten
wird (Fig. 1). Am äußeren Ende des Druckstücks 94 ist eine nach unten gerichtete
Nase 96 vorgesehen, die das äußere Ende des Werkstückes hintergreift. Die Nase 96
dient einerseits bei dem radialen Vorschub des Werkstückes während des Vorlaufs
des Schwingtisches als Mitnehmer und anderseits als Widerlager gegen den Sägendruck.
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Nach dem Einsägen des Schraubenschlitzes kehrt der Schwingtisch 6
wieder in seine Ausgangslage zurück, während der Werkstückhalter 13 gleichzeitig
die dritte Bearbeitungsstelle D erreicht (Fig. 2), an welcher die Kegelfläche des
Schraubenkopfes 45 überdreht wird. Die hierzu dienende Vorrichtung entspricht im
wesentlichen der Bearbeitungsvorrichtung B, die im Zusammenhang mit den Fig.13 bis
16 schon besprochen wurde, und besteht aus einer Antriebsvorrichtung für das Werkstück
und einem Drehstahlhalter, der durch eine Leitschiene 97 gesteuert wird.
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Während der geschilderten Bearbeitung des Schraubenkopfes 45 war der
Schaft 44 des Werkstückes in den starren Werkstückhaltern 13 eingespannt. Bei der
nun folgenden Bearbeitung des Schraubenschaftes 44 muß umgekehrt der Schraubenkopf
45 eingespannt werden. Es ist also nunmehr ein Umspannen des Werkstückes erforderlich.
Da außerdem die zur Herstellung des Schraubengewindes erforderlichen Bearbeitungsstellen
nicht mehr in der bisherigen, über der Karussellscheibe 5 gelegenen Arbeitsebene
untergebracht werden könnten, ohne den Durchmesser der Maschine übermäßig zu vergrößern,
sind die weiteren Bearbeitungsstellen in eine unterhalb der Karussellscheibe gelegene
Arbeitsebene verlegt worden, und das Umspannen des Werkstückes erfolgt als Abschluß
der Transportbewegung, die zum Verbringen des Werkstückes in die tiefer gelegene
Arbeitsebene erforderlich ist.
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Zu diesem Zweck ist an der Stelle E (Fig. 2) eine Übergabevorrichtung
angeordnet, welche das Werkstück aus dem bisherigen Halter 13 heraushebt und an
eine ortsfest angeordnete Rutsche 98 (Fig. 4, 6, 10 und 11) abgibt, in welcher das
Werkstück in die tiefer gelegene Arbeitsebene hinuntergleitet.
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Die Übergabevorrichtung besteht aus einem hebelförmigen Greifer 99,
dessen federnd spreizbares Maul entgegen der Drehrichtung der Karussellscheibe 5
geöffnet ist. Der Hebelarm des Greifers 99 ist am Ende eines Drehzapfens 100 befestigt,
der in einem an der Unterseite des Schwingtellers 6 befestigten Lagerbock 101 drehbar
und axial verschiebbar gelagert ist (Fig. 6 und 10). Der Drehzapfen steht unter
der Wirkung einer Feder 102, die als Druckfeder bestrebt ist, den Greifer gegen
axiale Verschiebung zurückzuhalten. Andererseits sucht sie, als Drehfeder wirkend,
einen mit dem Drehzapfen 100 verbundenen Lenkhebel 103 in ständiger Berührung mit
einer die Bewegungen des Greifers 100 steuernden Leitschiene 104 zu halten. Durch
die Drehbewegung der Karussellscheibe 5 und die entgegengesetzt gerichtete Drehbewegung
des in seine Ausgangsstellung zurückkehrenden Schwingtisches 6 wird das Werkstück
durch den Halter 13 in das federnde Maul des Übergabegreifers 99 hineingeschoben
und darin festgeklemmt (Fig. 6). Bei dem nun folgenden gemeinsamen Vorlauf der Karussellscheibe
5 und des Schwingtisches 6 wird der Greifer 99 durch den Druck der Leitschiene 104
um seine Drehachse nach oben verschwenkt. Er hebt dadurch das Werkstück aus dem
nach oben offenen Maul 61 des Halters 13 heraus und hebt es zu der nach außen geneigten
Rutsche 98 empor (Fig. 10). Der Kopf des Greifers läuft jetzt durch einen seiner
Breite angepaßten Ausschnitt 105 der Rutsche 98 hindurch, wobei das beiderseits
über den Ausschnitt hinausragende Werkstück aus dem Greifermaul herausgestreift
und auf der Rutsche abgelegt wird, auf der es mit seiner Spitze voraus nach unten
gleitet. Der Greifer 99 wird nun vollends aus der Bahn des Halters 13 herausgeschwenkt,
damit dieser an dem in seine Ausgangsstellung zurückschwingenden Greifer vorbeilaufen
kann.
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Am unteren Ende ist der Boden der Rutsche 98 mit einem Ausschnitt
106 versehen, der in dem Augenblick, in welchem das Werkstück dort ankommt, durch
einen Schieber 1.07 verschlossen ist (Fig. 11). Dieser Schieber ist in einer
an der Rutsche 98 befestigten Führung 108 quer verschiebbar geführt und steht unter
der Wirkung einer Zugfeder 109, die ihn in seine Schließstellung zu bewegen sucht.
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Die nun folgende Umspannvorrichtung F (Fig. 2) besteht im wesentlichen
aus einem Greifer 110, der mittels eines Drehzapfens 111 in einem an der
Unterseite des Schwingtisches 6 befestigten Träger 112 verschwenkbar aufgehängt
ist. Das untere Ende dieses Trägers ist als Trichter 113 ausgebildet, der sich nach
unten in einen den Drehzapfen 111 und den Greifer 11Ö durchsetzenden senkrechten
Schacht 114 öffnet. Sobald beim Rücklauf des Schwingtisches 6 die in dieser Drehrichtung
vorn liegende Kante 115 gegen eine nach unten ragende Nase 116 des Schiebers 107
stößt, wird der Schieber gegen die Wirkung der Feder 109 geöffnet, und das Werkstück
fällt durch den Trichter 113 in den Schacht 114 des Greifers 110, wo es durch eine
Feder 117 festgehalten wird. Der Kopf 45 des Werkstückes steht dabei unmittelbar
dem Zangenmaul eines der rotierenden Werkstückhalter 14 gegenüber, die am Umfang
des kontinuierlich rotierenden Werkstückträgers 5 angeordnet sind. Bei dem nun folgenden
Vorlauf des Schwingtisches 6 wird das Werkstück 44 durch eine Leitschiene 118 in
dem Greifer 110 radial nach innen verschoben und dadurch mit dem Kopf voran in das
geöffnete Zangenmaul des rotierenden Werkstückträgers 14 hineingeschoben, das sich
nun selbsttätig schließt. Bei dem jetzt erfolgenden Stillstand und Rücklauf des
Schwingtisches 6 wird das Werkstück 44 von der Zange des Werkstückhalters 14 und
einem mit diesem zusammenwirkenden Gegenhalter 119 (Fig. 11) aus dem federnden Maul
des Greifers 110 herausgezogen. wobei der Greifer gegen die Wirkung einer Drehfeder
120 (Fig. 6 und 10) um seinen Drehzapfen 111 im Sinne des Pfeiles 121 verschwenkt
wird, um das Herausziehen des Werkstückes aus dem Greifermaul zu erleichtern. Der
Greifer 110 schwingt dann unter der Wirkung der Drehfeder 120 wieder in seine Ausgangslage
zurück, die durch eine an dem Träger 112 vorgesehene Stellschraube 122 auf die Zangenmitte
des rotierenden Werkstückhalters 14 eingestellt werden kann.
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Jeder der rotierenden Werkstückhalter 14 hat eine Spannzange, deren
um eine Kugel 143 schwenkbare
Backen 123 mittels eines zwischen
ihnen axial verschiebbaren Spannkegels 124 geschlossen werden können, der unter
der Wirkung einer Druckfeder 125 steht, die sein äußeres Ende gegen den Umfang eines
auf dem Lagerhals 17 des Zwischenbodens 11 ortsfest angeordneten Nockens 126 (Fig.
1 und 4) drückt. Die Spannzange 123 wird vor der Umspannstelle F geöffnet, so daß
das vorher eingespannte Werkstück herausfallen und entfernt werden kann. Gleichzeitig
wird die Spannzange bereit, ein neues Werkstück aufzunehmen, das in der vorher beschriebenen
Weise mit seinem Kopf eingespannt wird. Da die Werkstückhalter 14 durch den Kegelradantrieb
15, 16 ständig in Drehung gehalten werden, wird das eingespannte Werkstück 14 dauernd
in Drehung versetzt.
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Es gelangt also kontinuierlich um seine Längsachse rotierend zu den
folgenden Bearbeitungsstellen G1 bis G., an denen das Holzgewinde auf den spitzbogenförmigen
Schraubenkern aufgeschnitten wird. Zu diesem Zweck sind an allen diesen Bearbeitungsstellen
unter sich gleiche Drehstahlhalter (Fig. 1 und 17) angeordnet, deren Bewegungen
durch ortsfeste Leitschienen 1.27 (Fig. 4) gesteuert werden. Für jeden der
Drehstahlhalter ist auf der Unterseite des Schwingtisches 6 ein Lagergehäuse 128
vorgesehen, das mit einer Lagerschale 129 versehen ist. In diesem ist ein im wesentlichen
zylindrischer Support 130 axial verschiebbar und drehbar gelagert (Fig. 1 und 17).
Die Axialbewegung wird dem Support 130 durch den oberen Teil der schon erwähnten
Leitschiene 127 erteilt; an dem ein den Support durchdringender Taster 131 entlanggleitet.
Der Support steht dabei unter der Gegenwirkung einer Rückholfeder 132 (Fig. 1).
Während der ihm aufgezwungenen Axialbewegung wird der Support 130 zugleich um die
Längsachse 133 (Fig. 1) verdreht, um den Drehstahl an das Werkstück anzustellen
und ihm den erforderlichen Tiefenvorschub zu erteilen. Diese Drehbewegung erhält
der Support durch einen Leitstift 134, der in eine dem Zweck entsprechend gekrümmte
Kurvennut 135 am Umfang des Supports 130 greift. Diese Nut könnte auch durch eine
auf den Support aufgesetzte Leitschiene od. dgl. ersetzt werden.
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Damit der Drehstahl 136 bei seiner Schwenkbewegung möglichst wenig
Raum beansprucht und trotzdem sehr lang gemacht werden kann, ist er nach einem Kreisbogen
gekrümmt, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 133 des Supports liegt. Er wird in
einem entsprechend gekrümmten Stahlhalter 137 festgeklemmt, dessen Grundplatte 138
auf einem vertikalen Drehzapfen 139 befestigt ist. Dieser Drehzapfen ist in dem
Support 130 drehbar gelagert und an seinem oberen Ende mit einer Drehfeder
140 verbunden, deren anderes Ende bei 141 an der Innenwand des hohlen Supports
befestigt ist. Die als Drehschemel wirkende Grundplatte 138 des Stahlhalters trägt
ebenfalls einen verstellbaren Taster 142, der unter der Gegenwirkung der Feder 140
auf dem unteren Teil der Leitschiene 127 gleitet. Dieser Teil der Leitschiene kann
bei zylindrischen Schrauben (Metallschrauben) nach einem zur Drehachse Z-Z der Maschine
konzentrischen Kreisbogen verlaufen, so daß er ohne Einfluß auf die Stellung des
Stahlhalters 137 bleibt. Bei der Herstellung von Holzschrauben, deren Gewindekern
einen spitzbogenförmigen Längsschnitt hat, ist dagegen der untere Teil der Leitschiene
in solcher Weise gekrümmt, daß der Stahlhalter während seiner Bewegung entlang dem
Werkstück eine Drehung erfährt, durch welche der Drehstahl dauernd senkrecht zur
Umrißlinie des Gewindekerns gestellt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Gewindegänge
an allen Stellen die vorgeschriebene volle Querschnittsform erhalten und nirgends
hinterschnitten werden.
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Die Aufteilung des Gewindeschneidens auf die fünf Bearbeitungsstellen
G1 bis G, hat den Vorteil, daß an jeder Bearbeitungsstelle mit einer geringen Schnittiefe
gearbeitet werden kann und daß jeder Teilarbeitsgang während der Teildrehung des
Schwingtisches 6 im Gleichschritt mit den übrigen nur kurze Zeit in Anspruch nehmenden
Teilarbeitsgängen durchführbar ist. Diese Aufteilung setzt voraus, daß an jeder
der Bearbeitungsstellen G1 bis G,, der Drehstahl wieder genau an der gleichen Umfangsstelle
des Werkstückes angesetzt wird, an welcher der vorhergehende Drehstahl angesetzt
wurde. Dies wird dadurch erreicht, daß der Antrieb der rotierenden Werkstückhalter
14 von der Hauptantriebswelle 3 abgeleitet und so bemessen ist, daß jeder der Werkstückhalter
14 während einer Teildrehung (60°) des kontinuierlich umlaufenden Werkstückträgers
5 eine Anzahl voller Umdrehungen vollführt.
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Nachdem das Werkstück die letzte Bearbeitungsstelle G., durchlaufen
hat, stößt der Fühlstift des Spannkegels 124 gegen den ortsfesten Nocken 126 (Fig.
4) und öffnet die Spannzange 123. Das fertige Werkstück fällt jetzt heraus und gelangt
über eine Rutsche od. dgl. in einen Sammelbehälter.
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Anstatt den Schwingtisch 6 durch die Kurven-Scheibe 24 zu steuern,
könnte man auch eine periodisch betätigte Verriegelung zwischen dem kontinuierlich
sich drehenden Werkstückträger 5 und dem Schwingtisch 6 vorsehen.