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Gewindewalzkopf Gewindewalzköpfe sind Werkzeuge, die insbesondere
an Revolver drehbänken gebraucht werden und mit denen an Werkstücken ein Gewinde
durch einen Walzvorgang anstatt durch einen spanabhebenden Bearbeitungsvorgang erhalten
werden kann. Aeltere Ausführungen von Gewindewalzköpfen sind beispielsweise in den
schweizerischen Patentschriften 389.550 und 346.515 und in der deutschen Patentschrift
1.092.870 beschrieben.
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Die Erfindung betrifft nun einen Gewindewalzkopf einer neueren Bauart,
wie sie bereits auf dem Markt erhältlich ist, nämlich einen Gewindewalzkopf mit
einem Tragglied, einem vorn an diesem koaxial gehaltenen Lagerglied, drei unter
sich gleichen kurbelartigen Tragstücken, die mit ihrem Lagerzapfen in drei um die
gemeinsame Achse von Tragglied und Lagerglied verteilten Lagerbohrungen
des
Lagergliedes gelagert sind, je auf ihrem Tragzapfen eine Gewindewalzrolle tragen
und je eine Wange haben, die an einem zugehörigen Abschnitt einer Steuerfläche anliegt,
die innenseitig an einem Innenflansch eines das Lagerglied koaxial umgebenden Steuergliedes
so ausgebildet ist, dass eine Relativdrehung zwischen Lagerglied und Steuerglied
ein gleichmässiges Schwenken der Tragstücke bewirkt, wobei Rastmittel vorgesehen
sind, die normalerweise eine das Voneinanderschwenken der Tragstücke bewirkende
Relativdrehung verhindern, nach ihrem Ausrücken es aber einer Feder ermöglichen,
eine solche Relativdrehung herbeizuführen.
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Mit einem Gewindewalzkopf dieser BauArt is L bereits erreicht, dass
beim Anlaufen an einen äusseren oder inneren Anschlag das Steuerglied eine Längsverschiebung
erfährt, durch welche die Rastmittel unwirksam gemacht werden. Die Feder, welche
dann die Relativdrehung herbeiführt, wirkt auf das Steuerglied und muss sehr stark
sein, weil zwischen der Steuerfläche und den einzelnen Tragstücken eine sehr grosse
Reibung vorliegt. Dies hat verschiedene nachteilige Folgen. Unter anderem müssen
die Tragstücke und verschiedene andere Teile sehr stark dimensioniert werden, was
zu einem grossen Baudurchmesser führt und auch eine gewisse Trägheit im Ansprechen
zur Folge hat. Es muss eine grosse Kraft überwunden werden, um das Steuerglied gegen
die Wirkung der Feder zu spannen, um die Rastmittel einzurasten. An diesen ist dann
auch wieder eine grosse Reibungskraft wirksam, was wieder einem leichten Auslösen
dieser Rastmittel hinderlich entgegensteht und ein verspätetes "oeffnen" des Gewindewalzkopfes
herbeiführen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der älteren
Ausführung zu beseitigen. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, das Drehmoment
auszunützen, das vom Werkstück über die Gewindewalzrollen und die Tragstücke auf
das Lagerglied ausgeübt wird, um nach erfolgtem Lösen der Rastmittel das Lagerglied
samt den Tragstücken inbezug auf das
Steuerglied zu drehen, um so
das Oeffnen des Walzkopfes herbeizuführen. Dieses Drehmoment wird also ausgenützt,
um die zwischen den Tragstücken und dem Steuerglied wirksame, zu Beginn des Oeffnens
besonders grosse Reibung zu überwinden; die Feder muss dann lediglich noch den Rest
der Drehung des Lagergliedes ausführen und kann deshalb recht schwach ausgelegt
werden. Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss darin zu sehen, dass am Tragglied
das Steuerglied unverdrehbar, das Lagerglied dagegen drehbar gehalten ist, das die
Rastmittel zwischen dem Lagerglied und dem Tragglied wirksam sind, und zwar so,
dass sie das sie das im Betrieb vom Werkstück über die Gewindewalzrollen auf das
Lagerglied übertragene Drehmorhent auf das Tragglied übertragen, und dass eine vom
Werkstück bewirkte Vorverschiebung des Lagergliedes inbezug auf das Tragglied diese
Rastmittel unwirksam macht und das vorerst noch am Lagerglied wirksame Drehmoment
die Feder bei ihrer das Voneinanderschwenken der Tragstücke ermöglichenden Drehung
des Lagergliedes unterstützt.
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Mit einer solchen Ausführung wird u.a. erreicht, dass der Gewindewalzkopf
recht feinfühlig auf ein Aussetzen des Vorschubes anspricht und bei einem solchen
Aussetzen sofort selbsttätig öffnet, weil über die Gewindewalzrollen und die Tragstücke
das Lagerglied sofort vom Tragglied weggezogen wird, was bei entsprechender Ausführung
das sofortige Lösen der Rastmittel bewirkt. Anschliessend wird durch das schon erwähnte,
auf das Lagerglied übertragene Drehmoment dieses Lagerglied inbezug auf das Steuerglied
gedreht im Sinne des Oeffnens des Walzkopfes, d.h. des Wegschwenkens der die Walzrollen
tragenden Teile der Tragstücke vom Werkstück.
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Da nun eine sehr schwache Feder genügt, um die Restdrehung des Lagergliedes
durchzuführen, kann diese Feder leicht im Inneren des Gewindewalzkopfes untergebracht
werden und muss im Falle des manuellen Spannens von der Bedienungsperson nur eine
kleine Kraft überwunden werden. Etliche Bauteile können schwächer
dimensioniert
werden und es ergibt sich für einen bestimmten Nenndurchmesser (Durchmesser des
Werkstückes) ein geringerer Aussendurchmesser des Walzkopfes. Ferner sind auch die
Abnützungen an verschiedenen tragenden Flächen geringer.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die
Gewindewalzrollen vor dem Innenflansch des Steuergliedes auf den Tragzapfen der
zugehörigen Tragstücke angeordnet sind, welche Tragzapfen freitragend herausragen,
wobei die Gewindewalzrollen auf diesen Tragzapfen z.B. durch Sprengringe gegen Vorverschiebung
gesichert sind.
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Mit einer solchen Ausführung wird erreicht, dass die Gewindewa.zrollen
zuvorderst am Gewindewalzkopf gelegen sind, und dass somit ein Gewinde an einem
Werkstück bis ganz nahe an eine Abstufung, z.B. ganz nahe an einen Schraubenkopf
heran gewalzt werden kann.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Lagerzapfen der Tragstücke in
ihrem hinten aus dem Lagerglied herausragenden Ende eine in Achsrichtung gesehen
segmentförmige Aussparung hat und eine einzige Ringfeder vorgesehen ist, die im
Bereich dieser Aussparungen auf die Lagerzapfen wirkt, im Bestreben, die Wangen
der Tragstücke an der Steuer fläche des Steuergliedes anliegend zu halten. Dies
ergibt offensichtlich eine grosse Einfachheit hinsichtlich der Mittel, eben der
einzigen Ringfeder, die erforderlich sind, um die Backen der Tragstücke an der Steuerfläche
des Steuergliedes anliegend zu halten.
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Bei einer solchen Ausführung kann ferner zweckmässigerweise vorgesehen
sein, dass der Boden jeder Aussparung nach hinten von der Achse des betreffenden
Lagerzapfens unter einem Winkel von etwa 30 divergierend geneigt ist. Durch eine
solche Ausführung wird eine weitere Vereinfachung und Verbilligung des Aufbaues
erreicht, indem die Ringfeder auch dazu dient, die Tragstücke in Längsrichtung am
Lagerglied zu sichern. Eine weitere Vereinfachung
kann dadurch
erreicht werden, dass die nach dem Ausrücken der Rastmittel wirksame Feder eine
Schraubenfeder ist, die in einer Bohrung eines zum Tragglied gehörenden Schaftes
untergebracht ist und nebst ihrer Drehwirkung auch eine Zugwirkung auf einen in
der eben erwähnten Bohrung drehbar und verschiebbar gelagerten Teil eines Schaftes
des Lagergliedes ausübt.
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In dieser Ausführung dient also die Drehfeder zugleich als Zugfeder,
welche das Lagerglied samt den Tragstücken und samt dem Steuerglied gegen das Tragglied
zurückzieht und am Ende des Spannvorganges die Rastmittel zum gegenseitigen Eingriff
bringt.
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Vorzugsweise bestehen dabei die Rastmittel aus Klauen, von denen die
einen an der vorderen Stirnfläche des Traggliedes und die anderen am Umfang des
Lagergliedschaftes ausgebildet sind.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass der Traggliedschaft an seinem vorderen
Ende einen Aussenflansch hat, an dessen Hinterseite eine auf dem Schaft an sich
drehbar angeordnete, erste Scheibe anliegt, in der exzentrisch ein zur Schaftachse
paralleler Bolzen befestigt ist, welcher praktisch ohne Radialspiel in einen im
Steuerglied vorhandenen Längsschlitz eingreift, und dass zwischen dieser ersten
Scheibe und einer unmittelbar hinter ihr auf dem Traggliedschaft festgeklemmten
zweiten Scheibe eine Vorrichtung wirksam ist, welche eine Drehverstellung der ersten
Scheibe samt Steuerglied ermöglicht.
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Eine solche Ausbildung ermöglicht es, insbesondere bei der Montage
die richtige Drehlage des Steuergliedes inbezug auf das Lagerglied und die Tragstücke
genau einzujustieren; sie ermöglicht es auch, den Durchmesser des am Werkstück erhaltenen
Gewindes innerhalb von Toleranzgrenzen zu wandern.
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Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dar. Es zeigen: Die Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt bzw. eine Stirnansicht des Gewindewalzkopfes,
wobei die Teile in einer Lage gezeigt sind, die sie einnehmen, wenn sie sich die
Gewindewalzrollen in ihrer Arbeitsstellung befinden, also bei "geschlossenem" Gewindewalzkopf,
die Fig. 3 und 4 einen Aufriss, teilweise im Schnitt, und eine Stirnansicht, wobei
die Teile in der Lage gezeigt sind, die sie einnehmen, wenn die Gewindewalzrollen
im höchstmöglichen Ausmass von der Längsachse des Gewindewalzkopfes entfernt sind,
also bei *geöffnetem' Gewindewalzkopf, Fig. 5 eine der Fig. 2 ähnliche Stirnansicht,
wobei aber eine andere Einstellage des Steuergliedes inbezug auf das Lagerglied
und gewisse die Gewindewalzrollen tragende Tragstücke veranschaulicht ist, Fig.
6 einen Querschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 1, und die Fig. 7 und 8 zwei einander
ähnliche Querschnitte nach der Linie VII-VII der Fig. 1 bzw. nach der Linie VIII-VIII
der Fig. 2.
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Der dargestellte Gewindewalzkopf weist als Hauptteile bzw. Baugruppen
ein Tragglied 1, ein Lagerglied 2, ein Steuerglied 3, drei Tragstücke 4 und drei
Gewindewalzrollen 5 auf.
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Das Tragglied 1 weist einen Schaft 6 auf, der dazu bestimmt ist,
z.B.
in einem Revolver eines Drehautomaten eingespannt zu werden. Dieser Schaft hat eine
vorn ausmündende Sackbohrung 7 und vorn einen Flansch 6a, an dessen Vorderseite
in achssymmetrischer Anordnung (vgl. Fig. 7 und 8) zwei Klauen 8 vorhanden sind,
die zu Rastmitteln gehören. Auf dem Schaft 6 ist unmittelbar hinter dem Flansch
6a eine erste Scheibe 9 an sich drehbar angeordnet und ist eine radial geschlitzte
zweite Scheibe 10 durch eine Schraube 11 festgeklemmt. Eine Vorrichtung, die einen
in der zweiten Scheibe 10 festsitzenden Bolzen 12 und zwei in der ersten Scheibe
9 verstellbare Gewindestifte 13 aufweist, ermöglicht eine gewisse Drehverstellung
der ersten Scheibe 9 inbezug auf die zweite Scheibe 10 zu Zwecken, die später erläutert
werden. In einer exzentrischen Gewindebohrung der ersten Scheibe 9 ist ein achsparalleler
nach vorn ragender Bolzen 14 fest eingesetzt.
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Das Lagerglied 2 hat eine zentrale durchgehende Längsbohrung 15, die
während dem Arbeiten des Gewindewalzkopfes einen mehr oder weniger langen Abschnitt
des Werkstückes aufnimmt. Das Lagerglied 2 ist mit dem hinteren Endteil seines hohlzylindrischen
Schaftes 2a drehbar und verschiebbar in der Sackbohrung 7 des Traggliedsohaftes
6 gelagert. Am Umfang des Schaftes 2a sind in achssymmetrischer Anordnung zwei Klauen
16 ausgebildet, die auch zu Rastmitteln gehören und mit den Klauen 8 zusammenarbeiten.
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Zuvorderst hat das Lagerglied 2 einen massiven Kopfteil 2b. Dieser
besitzt drei im Umfang gleichmässig verteilte und in gleichem Abstand von der Hauptachse
gelegene Lagerbohrungen 17; in Jeder dieser Lagerbohrungen 17 ist ein Lagerzapfen
4a eines der drei Tragstücke 4 drehbar gelagert.
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Die Tragstücke 4 sind kurbelartig ausgebildet, wobei der Kurbelarm
an der vorderen Stirnseite des Lagergliedes 2 anliegt und hinter einem vom Mantelteil
des glockenförmigen Steuergliedes 3 einwärts ragenden Flansch 3a gelegen ist. Im
Bereich dieses Flansches 3a hat Jedes Tragstück 4 eine Wange 4b, die unter
der
Einwirkung einer noch zu beschreibenden Ring feder an einem zugehörigen Abschnitt
der als Steuerfläche 18 ausgebildeten Innenoberfläche des Steuergliedflansches 3a
anliegt. Von der Wange 4b jedes Tragstückes ragt ein Tragzapfen 4c nach vorn heraus,
auf welchem in freitragender Anordnung die zugeordnete Gewinderollwalze 5 drehbar
gelagert und durch einen Sprengring 19 gegen axiale Verschiebung gesichert ist.
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Wie insbesondere aus den Fig. 1, 2 und 6 zu ersehen ist, hat der hinten
aus der zugehörigen Lagerbohrung 17 herausragende Endteil jedes Tragstücklagerzapfens
4a eine in Achsrichtung gesehen segmentförmige Aussparung 20, deren Boden 20a nach
hinten von der Achse des betreffenden Lagerzapfens unter einer Winkel von etwa 300
divergierend geneigt ist. Die vorhin erwähnte Ringfeder 21 liegt an der hinteren
Stirnseite des Lagerglied-Kopfteiles 2b an und drückt jederzeit auf das eine Ende
des Aussparungsbodens 20a an sämltichen drei Tragstücken 4, wodurch letztere daran
gehindert werden, sich nach vorn aus dem Lagerglied herauszuschieben und zugleich
erreicht wird, dass sie mit ihren Wangen 4b an der Steuerfläche 18 des Steuergliedes
3 anliegen.
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Der mit Schiebesitz auf der Aussenoberfläche des LageglIer1 Kopfteiles
2b aufliegende Mantelteil des Steuergliedes 3 hat in seinem hinteren Teil einen
Längsschlitz 22, in den mit praktisch nullwertigem Radialspiel der Bolzen 14 hineinragt,
wodurch das Steuerglied 3 unverdrehbar aber verschiebbar mit der ersten Scheibe
9 des Traggliedes 1 gekuppelt ist. Die schon beschriebene, die Teile 12 und 13 aufweisende
Einstellvorrichtung ermöglicht allerdings eine gewisse Drehverstellung des Steuergliedes
3 inbezug auf den Schaft 6 und die zweite Scheibe 10 des Traggliedes 1 und damit
auch eine entsprechende Drehverstellung der Wirkabschnitte der Steuer fläche 18
inbezug auf die Wangen 4b der Tragstücke 4 insbesondere dann, wenn diese ihre Arbeitslage
einnehmen, deh. wenn die zu den Rastmitteln gehörenden Klauen 8 und 16 aneinander
in Eingriff
stehen, so wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Durch eine
solche Drehverstellung kann der Wirkdurchmesser des Gewindewalzkopfes, also der
Durchmesser des am Werkstück erhaltenen Gewindes geringfügig verändert werden.
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Zuhinterst in der Sackbohrung 7 des Traggliedschaftes 6 ist durch
einen Gewindestift 23 ein zapfenartiger Einsatzteil 24 festgesetzt. Eine in der
Sackbohrung 7 untergebrachte Schraubenfeder 25 greift mit ihrem nach einem Durchmesser
verlaufenden hinteren Endteil in ein entsprechendes Loch des Einsatzteiles 24 und
mit ihrem vorderen, auch nach einem Durchmesser sich erstreckenden Endteil in ein
entocrechendes Loch im hinteren Endteil des Lagergliedschaftes 2a. Diese Schraubenfeder
25 wirkt zugleich als Zugfeder zum Zurückziehen des Lagergliedes und als Drehfeder,
welche das Bestreben hat, die Klauen 16N die am Lagerglied 2 ausgebildet sind, gegen
die am Tragglied 1 ausgebildeten Klauen 8 sowohl in Axialrichtung wie auch in Umfangsrichtung
anzudrücken.
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In eine der Klauen 16 des Lagergliedes ist ein z.B. von Hand betätigbarer
Spannbolzen 26 befestigt, der es ermöglicht, das Lagerglied 2 entgegen der Wirkung
der Feder 25 zurückzudrehen (mit anderen Worten den Gewindewalzkopf zu spannen aus
der Drehlage nach Fig. 8 heraus, in welcher der Spannbolzen 26 am Bolzen 14 anliegt,
bis in die Drehlage, in welcher die Klauen 8 und 16 gemäss Fig. 7 aneinander zum
Eingriff kommen und in welcher zugleich die Tragstücke 3 unter der Einwirkung der
Steuerfläche 18 zur Hauptachse des Gewindewalzkopfes hin verschwenkt sind, was die
Arbeitslage der Gewindewalzrollen 5 ergibt.
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Bei der Benützung des beschriebenen Gewindewalzkopfes muss dieser
wie üblich durch den ihn tragenden Maschinenteil den üblichen Längsvorschub erfahren.
Sobald eine solche Vorschubbewegung aussetzt, bei fortgesetzter Drehung des Werkstückes
inbezug auf den Gewindewalzkopf, bewirkt das Werkstück durch seinen Eingriff an
den Gewindewalzrollen 5 eine Fortsetzung der Axialbewegung dieser Gewindewalzrollen
5 samt den Tragstücken und samt
dem Lagerglied 2, wodurch die Klauen
16 von den Klauen 8 in Axialrichtung gelöst werden. Dazu braucht es nur eine Axialverschiebung
um die Höhe die Klauen 8, welche Höhe in praktischer Ausführung beispielsweise ein
oder zwei mm beträgt.
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Sobald die Klauen voneinander gelöst sind, also die von ihnen gebildeten
Rastmittel unwirksam geworden sind, kann das vom Werkstück über die Gewindewalzrollen
5 und die Tragglieder 4 auf das Lagerglied 2 zuerst noch, wie während dem Gewindewalzvorgang,
ausgeübte Drehmoment wirksam werden und die an sich sehr schwache Feder 25 in ihrem
Bestreben unterstützen, das Lagerglied samt den Tragstücken und Gewindewalzrollen
so zu drehen (von der Lage nach Fig. 2 in Jene nach Fig. 4), dass infolge der Warieru..g
der Wangen 4b der Tragstücke 4 entlang der Steuerfläche 18 des Steuergliedes 3 diese
Tragstücke nach aussen geschwenkt werden; diese Schwenkung wird durch die Ringfeder
21 vervollständigt, wodurch die Gewindewalzrollen 5 in Radialrichtung vom Werkstück
ganz abgehoben werden, mit andern Worten, der Gewindewalzkopf geöffnet wird. Dieses
Oeffnen wird, wie eben beschrieben, zwangsläufig und verzögerungsfrei eingeleitet.
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Nach dem erfolgten Oeffnen kann der Gewindewalzkopf, mit dem ihn tragenden
Maschinenteil in Axialrichtung vom Werkstück zurückgenommen werden.
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Am beschriebenen Ausführungsbeispiel könnten im Rahmen der Erfindung
mannigfache Aenderungen vorgenommen werden. So könnte z.B. das Tragglied im wesentlichen
als Ring ausgebildet sein, der etwa mit Hilfe von achsparallelen Schrauben an einem
zur Werkzeugmaschine gehörenden Revolverkopf oder einem sonstigen die erforderliche
Vorschubbewegung erfahrenden Glied angebracht werden könnte. Der Bolzen 14 könnte
direkt an diesem Ring oder sonstigen Hauptteil des Traggliedes befestigt sein, wobei
die Einstellvorrichtung 12, 13 wegfallen würde. Eine der Feder 25 entsprechende
Schraubenfeder könnte dann in der Längsbohrung des Lagergliedes untergebracht sein.