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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Rändel- oder Prägerollen mit einer zentralen Klemmvorrichtung zur Halterung einer oder mehreren Rändel- oder Prägerollen, so dass ein rasches und einfaches Wechseln oder Umstecken der Relief ermöglicht wird.
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Rändel- oder Prägewerkzeuge mit austauschbaren Rändel- oder Prägerollen sind bereits bekannt. Ein Beispiel ist in
DE 7233698 gezeigt. Die Rändelrollen werden hierbei jeweils mittels einer Schraube, welche in Verbindung mit einer Laufbuchse die Laufachse definiert, am Werkzeugträger befestigt. Zum Tausch der Rändelrolle muss die Schraube gelöst und entfernt werden.
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Weiters ist bereits bekannt, dass anstelle einer zentralen Schraube ein Rollenträger die Rändelrolle drehbar lagert, welcher durch eine in einer Querbohrung sich befindenden Schraubsicherung gegen axiale Verschiebung gesichert wird, wie zum Beispiel in
DD 63947 gezeigt. Zum Tausch der Rändelrolle muss dabei die Schraubsicherung gelöst und der Rollenträger heraus gezogen werden.
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Eine etwas einfachere Methode zum Befestigen der Rändelrollen ist aus
DE 20 2007 005 555 U1 bekannt. Der darin dargestellte Schaft mit gabelförmigen Schenkeln trägt einen Laufstift, auf dem ein Rändelrad drehbar gelagert und welcher mit einer Rasteinrichtung gegen axiale Bewegung gesichert wird. Durch die spezielle gabelförmige Ausbildung der Halterung kann aber nur ein Rändelrad angebracht und eingesetzt werden.
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Zur Erzeugung von Flach- oder Kreuzrändelmuster sind eine oder mehrere Rändelrollen mit unterschiedlichen Ausgestaltungen der Relief notwendig. Deshalb ist es üblich, eigene Rändelwerkzeuge zur Erzeugung von allen Rändelformen laut DIN 82 und Fischhauträndelung einzusetzen.
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Ist ein Tausch der Rollen bei einem Werkzeug zur Erzeugung eines Rändel- oder Prägemusters notwendig, so ist ein schneller Wechsel der Rollen bisher nur schwierig möglich. Weiters ist bisher auch nicht bekannt, dass ein Werkzeughalter für Rändelrollen einfach und schnell zwischen Flach- und Kreuzrändel umgerüstet werden kann.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeughalter für Rändel- oder Prägerollen zu schaffen, welcher einen einfachen und raschen Wechsel der Rändel- oder Prägerollen ermöglicht und welcher einfach zwischen der Anwendung mit einer bzw. zwei Rollen umgerüstet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Werkzeughalter gelöst, welcher eine zentral wirkende Fixiervorrichtung aufweist, welche aus einer Klemmbetätigung und einem Klemmelement besteht und auf einen oder auch mehrere Rollenträger, auf welchen die Rändel- oder Prägerollen drehbar gelagert sind, wirkt.
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Wie bereits bekannt, werden die Rändel- oder Prägerollen, in weiterer Folge nur mehr Rollen genannt, auf einem Rollenträger drehbar gelagert. Zur Verminderung des Materialverschleißes aufgrund der Reibung zwischen den Rollen und dem Werkzeughalter können auf den Rollenträger weiters spezielle Laufscheiben drehbar oder fixiert gelagert werden, welche zwischen den Rollen und dem Werkzeughalter positioniert werden. Entsprechend dem Querschnitt der Rollenträger sind am Werkzeughalter Öffnungen zur Aufnahme der Rollenträger ausgebildet, in denen der über die Rollen hinaus ragende Teil der Rollenträger eingeführt wird.
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Quer zur Achse der Rollenträger ist am Werkzeughalter ein Klemmelement verschiebbar gelagert. An einer Seite des Klemmelements ist mindestens eine Klemmbetätigung zwischen dem Klemmelement und dem Werkzeughalter vorgesehen, welche so ausgebildet und so gelagert ist, dass sie bei Betätigung, zum Beispiel durch Verdrehen eines Gewindeelements wie einer Schraube, Kraft in der Ebene des Klemmelements auf dieses ausüben kann. Es versteht sich von selbstverständlich, dass anstelle der im speziellen Ausführungsbeispiel gezeigten Klemmbetätigung in Form einer Kombination einer Klemmschraube und eines Klemmbackens auch andere gleich wirkenden Mittel wie zum Beispiel ein Schraubexzenter so ausgebildet sein können, dass sie bei Betätigung ebenfalls eine Kraft auf das Klemmelement ausüben. Auf der gegenüberliegenden Seite befinden sich direkt am Klemmelement angrenzend ein oder mehrere, in die dafür vorgesehenen Öffnungen eingeführten, Rollenträger. Wird nun die Klemmbetätigung aktiviert, so wird das Klemmelement mit einer angemessenen Kraft in Richtung der Rollenträger gedrückt. Da die Rollenträger seitlich mit geringem Spiel in den entsprechenden Aufnahmeöffnungen ortsfest gelagert sind, werden somit die Rollenträger zwischen dem Klemmelement und der dem Klemmelement gegenüberlegenden Berandung der Aufnahmeöffnung eingeklemmt. Die dabei auftretenden Haltekräfte der Haftreibung zwischen dem Klemmelement und den Rollenträger und zwischen den Rollenträger und der Berandung der Aufnahmeöffnung sind ausreichend groß, um die Rollen mittels der Rollenträger während des Rändel- oder Prägevorgangs sicher in der Gebrauchslage zu halten.
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Zur Vergrößerung der Klemmkräfte und zur Sicherung der Rollenträger gegen Verdrehung kann der sonst runde Querschnitt der Rollenträger auf einer dem Klemmelement zugewandten und mit ihr in direktem Kontakt stehenden Seite abgeflacht ausgebildet sein oder auch eine andere Querschnittsform aufweisen. Durch Lösen der Klemmbetätigung übt das Klemmelement keine Haltekraft mehr auf den oder die Rollenträger aus. In dieser gelockerten Stellung ist es nun möglich, den oder die Rollenträger mit den darauf drehbar gelagerten Rollen durch einfaches Herausziehen aus den Aufnahmeöffnungen vom Werkzeughalter zu entfernen. An den nun freien Rollenträgern können sehr einfach die Rollen gewechselt werden, was zum Beispiel nach einem Verschleiß der Rollen oder bei einer Umrüstung von Kreuz- auf Flachrändeln notwendig wird.
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Es ist ebenfalls denkbar, dass anstelle eines Rollenaustausches sehr einfach zwischen verschiedenen kompletten Rändel- oder Prägesätzen, bestehend aus einer Kombination von Rollenträger, Rolle und Laufscheibe, gewechselt wird.
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Da der Werkzeughalter mehrere Aufnahmeöffnungen zur Halterung der Rollenträger mit den Rollen aufweisen kann, ist es sehr einfach möglich, das Rändelwerkzeug von Kreuz- auf Flachrändeln oder umgekehrt umzurüsten. Zur Erzeugung einer Kreuz- oder Fischhauträndelung sind üblicherweise gattungsgemäß zwei Rändelrollen notwendig, welche durch ihr gemeinsames Einwirken auf das zwischen ihnen laufenden Werkstückes erst ein Kreuzmuster erzeugen. Zur Erzeugung einer Flach- oder Spiralrändelung ist hingegen nur eine Rolle notwendig. Ist nun der Werkzeughalter mit zwei Rollen zur Erzeugung einer Kreuzrändelung bestückt, so erfolgt die Umrüstung auf Flachrändeln folgendermaßen:
- 1. Lösen der Klemmbetätigung und damit Lösen des Klemmelements
- 2. Entfernen der zwei Rollenträger mit den darauf drehbar gelagerten Kreuzrändelrollen durch einfaches Herausziehen
- 3. entweder Wechsel der Rändelrolle von Kreuz- auf Flachrändeln eines zuvor entfernten Rollenträgers
- 4. oder Verwendung eines separat zur Verfügung stehenden Satzes Rollenträger/Flachrändelrolle
- 5. Einsetzen des Rollenträgers mit der Flachrändelrolle in die dazu vorgesehene Aufnahmeöffnung am Werkzeughalter
- 6. Festziehen der Klemmbetätigung und damit Fixieren des Rollenträgers mittels des Klemmelementes.
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Die Umrüstung von Flach- auf Kreuzrändeln bzw. die Umrüstung von einer auf zwei Rollen erfolgt in einfacher und umgekehrter Weise.
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Da üblicherweise sich die relativen Positionen der Rollenachsen bei einer Anwendung mit einer oder zwei Rollen zur Werkstückachse unterscheiden, sind am Werkzeughalter die Aufnahmeöffnungen für die Rollenträger so ausgestaltet, dass sie die unterschiedlichen axialen Positionen berücksichtigen. Dies kann so erfolgen, dass eine zentrale Aufnahmeöffnung für den Flachrändelprozess bzw. für eine Anwendung mit einer Rolle und zwei weitere, links und rechts gelegene, Aufnahmenöffnungen für den Kreuzrändelprozess bzw. für Anwendungen mit zwei Rollen vorgesehen sind. Es versteht sich aber von selbstverständlich, dass diese Ausgestaltung nicht einschränkend ist und auch andere Positionen der Aufnahmeöffnungen möglich sind.
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Zur Erhöhung der Standzeiten der Rollen und der Rollenträger sowie zur Kühlung derer und des Werkstückes, ist bei einem Rändel- oder Prägevorgang eine angemessen Schmierung und Kühlung vorteilhaft. Dies wird üblicherweise durch den Einsatz einer Öl-Wasser-Emulsion (Kühlemulsion) erreicht, welche gleichzeitig schmierend und kühlend wirkt. Die Zufuhr der Emulsion erfolgt üblicherweise durch separat angebrachte Leitungen oder Schläuche, mehr oder wenige gezielt auf das Werkzeug und/oder Werkstück. Bei einem Wechsel oder Positionsänderung des Werkzeuges ist zur Optimierung der Schmierung/Kühlung ebenfalls ein Nachjustieren der Emulsionszufuhr erforderlich. Im erfindungsgemäßen Werkzeughalter ist dies so gelöst, dass die Kühl- und Schmiermittelzufuhr durch den Werkzeughalter selbst erfolgt. Die von einer zentralen Kühl- und Schmiermittelzufuhr mit einem ausreichenden Druck bereit gestellte Emulsion wird mittels einer flexiblen Leitung über spezielle Koppelstellen am Werkzeughalter an diesen übergeben. Kanäle im Werkzeughalter leiten die Emulsion an spezielle Düsen, welche seitlich zu den Rollen positioniert sind und die Emulsion auf die Rollen spritzen. Die Düsen können als Kugeldüsen ausgestaltet sein, um die Richtung der Emulsionszufuhr variieren zu können. Die Düsen sind so positioniert, dass sie sowohl beim Einsatz einer Rolle als auch beim Einsatz von zwei Rollen eine ausreichende Kühl- und Schmiermittelzufuhr gewährleisten. Der Werkzeughalter kann auch mit mehreren Koppelstellen zur Kühl- und Schmiermittelaufnahme ausgestattet sein, welche so an verschiedenen Stellen oder Seiten des Werkzeughalters positioniert sind, dass immer die der zentrale Kühl- und Schmiermittelzufuhr am nächsten gelegene Koppelstelle verwendet werden kann. Alle dabei nicht verwendeten Koppelstellen werden verschlossen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
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1 ein Rändelwerkzeug mit einem Werkzeughalter und zwei Rändelrollen;
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2 der Werkzeughalter gemäß 1 ohne Rändelrollen, perspektivisch dargestellt;
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3 der Werkzeughalter gemäß 2 ohne Klemmabdeckung;
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4 der Werkzeughalter gemäß 1 mit einer Rändelrolle, perspektivisch dargestellt;
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5 der Werkzeughalter gemäß 4 in Seitenansicht geschnitten dargestellt;
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6 der Werkzeughalter gemäß 4 in Draufsicht geschnitten dargestellt.
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Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Die 1 zeigt ein Rändelwerkzeug 1 mit einem Werkzeughalter 2, welcher mit einem Werkzeugschaft 3 verbunden ist. Der Werkzeughalter 2 trägt zwei Rändelrollen 4. Diese Rollen sind jeweils auf einem Rollenträger 5 drehbar gelagert. Seitlich am Werkzeughalter 2 befinden sich die Kupplungen 12 zur Aufnahme der Kühl- und Schmiermittelzufuhr mittels eines flexiblen Schlauches 13. Die nicht benütze Kupplung wird mit einem Verschlussstück 14 verschlossen. Die Zuführung und Verteilung des Kühl- und/oder Schmiermittels zu den Rändelrollen erfolgt mittels der Kühlmitteldüsen 11, welche im Werkzeughalter 2 integriert sind. Wie in diesem Beispiel dargestellt, steht vorzugsweise für jede Rolle eine separate Düse zur Verfügung. Natürlich kann auch eine andere Anzahl oder eine andere Anordnung vorgesehen sein.
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2 zeigt den Werkzeughalter 2 ohne Relief und ohne Rollenträger. Erfindungsgemäß sind mehrere Öffnungen 15 und 16 zur Aufnahme der Rollenträger 5 vorgesehen. Je nach Art der gewünschten Rändelung kommen entweder die zwei seitlichen Aufnahmeöffnungen 16 (für Anwendungen mit zwei Rollen wie z. B. Kreuzrändelung) oder die zentrale Aufnahmeöffnung 15 (für Anwendungen mit einer Rolle wie z. B. Flachrändelung) zum Einsatz. Zur Sicherung gegen ein vertikales Lösen und zum Schutz gegen Verschmutzung ist das Klemmelement 6 und Teile der Klemmbetätigung 7 mittels einer Klemmabdeckung 10 geschützt.
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Nach Abnahme der Klemmabdeckung 10 ist das verschiebbar gelagerte erfindungsgemäße Klemmelement 6 und die zugehörige Klemmbetätigung 7 deutlich sichtbar (3). Laut dieser gezeigten Ausführungsform hat das Klemmelement 6 vorzugsweise eine plattenförmige Ausgestaltung, so dass es sehr flach in den Werkzeughalter 2 integriert werden kann und in einer horizontalen Ebene die Rändelrollen 4 nicht behindert. Zur Erfüllung der erfindungsgemäßen Klemmfunktion ist die Ausgestaltung des Klemmelements 6 aber nicht auf die plattenförmige Form beschränkt, es sind auch andere Formen denkbar. Im Bereich der Aufnahmeöffnungen 15, 16 ist die Berandung des Werkzeughalters 2 aufgebrochen, so dass das Klemmelement 6 teilweise in die Aufnahmeöffnungen hinein ragt und somit einen Teil der Berandung bildet. Der Aufnahmeöffnung 15 gegenüber liegend befindet sich angrenzend an das Klemmelement 6 der Klemmbacken 9 der Klemmbetätigung 7. Durch die Schrägstellung der Kontaktfläche zwischen dem Klemmbacken 9 und dem Klemmelement 6, wird beim Anziehen der Klemmschraube 8 vom Klemmbacken 9 eine Kraft in Richtung der Aufnahmeöffnungen 15, 16 auf das Klemmelement 6 ausgeübt. Sind wie in diesem Fall keine Rollenträger 5 in den Aufnahmeöffnungen 15, 16 eingeführt, so verschiebt sich das Klemmelement 6 horizontal teils hinein in die Aufnahmeöffnungen 15, 16. Beim Zurückdrehen oder Lösen der Klemmschraube 8 kann das Klemmelement 6 wieder zurück, d. h. weg von den Aufnahmeöffnungen 15, 16 geschoben werden
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Zur Herstellung einer Flachrändelung ist üblicherweise gattungsgemäß nur eine Rändelrolle notwendig. Im Gegensatz zu 1 ist nun in 4 der Werkzeughalter 2 mit nur einer einzelnen zentralen Rolle 4 bestückt. Die Kühlmitteldüsen 11 sind so angeordnet, dass sie sowohl bei der Bestückung mit zwei als auch nur bei einer einzelnen Rolle ausreichend Kühl – und/oder Schmiermittel dem Formungsprozess zuführen. Die Umrüstung von zwei (siehe 1) auf eine Rolle erfolgt wie oben angeführt.
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In einem vertikalen Schnitt in einer Ebene durch den Rollenträger 5 des in 4 dargestellten Werkzeughalter 2 ist in 5 die erfindungsgemäße Klemmfunktion des Klemmelementes 6 deutlich sichtbar. Durch Anziehen der Klemmschraube 8 wird der Klemmbacken 9 nach unten gedrückt, welcher somit horizontal über die schräge Kontaktfläche auf des Klemmelement 6 wirkt und es in Richtung des Rollenträgers 5 drückt. Dies hat zur Folge, dass der Rollenträger 5 zwischen dem in die Aufnahmeöffnung 15 hineinragendes Teil des Klemmelements 6 und der gegenüberliegende Berandung der Aufnahmeöffnung 15 eingeklemmt wird. Die dabei durch Haftreibung wirkenden Klemmkräfte sind ausreichend groß, um die auf dem Rollenträger 5 drehbar gelagerte Rändelrolle 4 im gattungsgemäßen Einsatz sicher zu halten. Erfindungsgemäß ist diese Klemmwirkung nicht nur auf einen Rollenträger alleine beschränkt, sondern kann gleichzeitig auch mehrere Rollenträger wirken (hier nicht dargestellt). Zur Verminderung der Reibung und dadurch Erhöhung der Standzeit kann zwischen der Rändelrolle 4 und dem Werkzeughalter 2 eine Laufscheibe 17 eingebracht werden. Die Zufuhr der Kühl- und/oder Schmiermittel erfolgt mittels im Werkzeughalter 2 integrierten Kanäle 18.
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Zur Erhöhung der Klemmkräfte kann der Rollenträger 5 auf der dem Klemmeelement 6 zugewandeten Seite abgeflacht ausgebildet sein, wie im horizontalen Schnitt durch den Werkzeughalter 2 in 6 dargestellt. Weiters ist in 6 deutlich sichtbar, wie die Versorgung und Verteilung der Kühl- und/oder Schmierstoffe erfolgt. Die Ankopplung der entsprechenden Versorgungsleitungen 13 erfolgt an einer seitlichen Kupplung 12, die nicht benötigte Kupplung wird entsprechend 1 mit einem Verschlussstück 14 abgeschlossen. Die im Werkzeughalter 2 integrierten Kanäle 18 leiten das Kühl- und/oder Schmiermittel an die ebenfalls im Werkzeughalter 2 integrierten Düsen 11, welche es ausreichend auf des Werkzeug und des Werkstück verteilen. Die Ausgestaltung und Anordnung der Kanäle 18 und der Düsen 11 kann natürlich auch anders erfolgen und ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Rändel- oder Prägewerkzeuge bzw. der Klemmbetätigung und des Klemmelements, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
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Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Werkzeugs bzw. des Klemmelements dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vereinfacht und/oder unvollständig dargestellt wurden.
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Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
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Vor alter können die einzelnen in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rändelwerkzeug
- 2
- Werkzeughalter
- 3
- Werkzeugschaft
- 4
- Rändelrolle
- 5
- Rollenträger
- 6
- Klemmelement
- 7
- Klemmbetätigung
- 8
- Klemmschraube
- 9
- Klemmbacke
- 10
- Klemmabdeckung
- 11
- Kühlmitteldüse
- 12
- Kühlmittelkupplung
- 13
- Kühlmittelschlauch
- 14
- Verschlussstück
- 15
- Aufnahmeöffnung ,zentral'
- 16
- Aufnahmeöffnung ,seitlich'
- 17
- Laufscheibe
- 18
- Kühlmittelkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 7233698 [0002]
- DD 63947 [0003]
- DE 202007005555 U1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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