DE2711705C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausfor­ mung der Zähne eines Zündrädchens für Feuerzeuge nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US-PS 37 42 753 ist es bekannt, diese Zähne durch einen hin- und her bewegten Stechbeitel auszu­ formen, der in den Mantel des mit einer Arbeitsspin­ del gedrehten Rädchens eindringt und die Zähne nach­ einander aushebt und hochstellt.

Damit das Rädchen stets zuverlässig Funken in zur Zündung des Feuerzeugbrennstoffs ausreichender Intensi­ tät erzeugt, werden an die Gleichmäßigkeit der Zähne sowohl hinsichtlich ihrer Raumform wie hinsichtlich ihres Abstandes von den Nachbarzähnen hohe Anforderun­ gen gestellt. Diesen Anforderungen genügen die mit der bekannten Vorrichtung hergestellten Zündrädchen nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit hoher Präzision arbeitende und in einem weiten Be­ reich verstellbare Vorrichtung zur Herstellung von Zündrädchen mit gleichmäßig ausgeformten und angeord­ neten Zähnen zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch ei­ ne Programmierwalze zur Steuerung der Bewegungen des Stechbeitels bzw. seines Trägers und einen von der Programmierwalze unabhängigen Antrieb der Arbeits­ spindel, von dem ein Tangentenrad mit der Schnecke einer Übersetzung kämmt, die einen Steuernocken mit Führungsrampen für eine feste Schaltrolle trägt und über eine Kupplung mit einer Steuerwelle ver­ bunden ist, die für die Dauer einer Zahnformung mit der Hauptantriebswelle der Vorrichtung verbunden bleibt.

Der Werkzeugkopf des Stechbeitels sitzt dabei am frei­ en Ende eines Schwinghebels, der von einem Antriebs­ pleuel eines an der der Steuerwelle angeordneten Antriebsexzenters verschwenkbar ist.

Die Steuerwelle und die Hauptantriebswelle sind zweck­ mäßig über eine an einer Zwischenwelle angeordnete Wellenkupplung miteinander verbunden, die mittels einer durch - vorzugsweise einstellbare Nocken an der Programmierwalze gesteuerten Schaltstange gegen die Kraft einer Eindrückfeder ausrückbar ist.

Der Werkzeugkopf seinerseits besteht zweckmäßig aus zwei über eine Schwenkachse miteinander ver­ bundenen und durch eine verhältnismäßig hart einge­ stellte Druckfeder gegeneinander verspannten Teilen, von welchen das eine Teil an dem Schwinghebel be­ festigt ist und das andere Teil den Stechbeitel haltert.

Die Spitze des Stechbeitels ist für eine unsymmetrische Berührungsstellung mit dem Werkstück unter einem Mit­ telpunktswinkel von weniger als 90° angeordnet.

Die Zeichnung zeigt schematisch und teilweise im Schnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrich­ tung gemäß der Erfindung. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Gesamtansicht,

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 mit eingerückter Wellenkupplung.

Fig. 3 eine weitere Einzelheit der in Fig. 1 gezeig­ ten Mechanik in Ansicht in einer dazu senk­ rechten Ebene und

Fig. 4 bis 6 in vergrößerter Darstellung die zeitlich auf­ einanderfolgenden Phasen bei der Ausbildung einer Zahnlücke.

Nach dieser Zeichnung ist im Bett B der Vorrichtung eine Ar­ beitsspindel 1, gelagert, die die aus einem Magazin D nacheinander zugeführten Werkstücke 71 dreht. Die Arbeitsspindel 1 ist in zwei nachstellbaren Kegelrol­ lenlagern 2, 2′ gelagert. Auf ihr angeordnet ist eine Pro­ grammierwalze 4 einer Programmiereinrichtung P, die mit vier Schaltfingern 73 zur Betätigung je eines elektrischen Schal­ ters 74 und mit zwei Schaltfingern 75 zur Betätigung je eines Pneumatikventils 76 versehen ist. Durch diese Schalter 74 und Ventile 76 werden die verschiedenen schaltbaren Glieder der Mechanik der Vorrichtung gesteuert, wobei die Programmier­ einrichtung P in der Gesamtheit so ausgebildet ist, daß die­ se Steuerorgane auf einfache Weise auf ein anderes Programm umgestellt werden können, beispielsweise wenn eine ande­ re Zahnform an anderen Werkstücken mit derselben Vorrichtung er­ zeugt werden soll. Für den Antrieb der im übrigen über nicht näher bezeichnete Wälzlager auf der Arbeitsspindel 1 gelager­ ten Programmierwalze 4 ist ein besonderes Antriebsrad 5 vor­ gesehen, während die Arbeitsspindel 1 durch ein eigenes An­ triebsrad 3 angetrieben wird.

Die aus dem Magazin D einzeln zugeführten Werkstücke 71 wer­ den an der Arbeitsspindel 1 zwischen einem auswechselbaren Haltedorn 57 und einem zu diesem axial fluchtend angeordne­ ten Gegendorn 72 gehalten, der bei der Drehung der Arbeits­ spindel mitgedreht wird und für diese Möglichkeit an einem Block 69 angeordnet ist, welcher zum Andrücken des Gegendor­ nes 72 an das an dem Haltedorn 57 gehaltene Werkstück 71 durch einen doppeltwirkenden Druckzylinder 70 vorgespannt wird. Das Magazin D umfaßt nach Fig. 3 eine Rutsche oder Gleitrinne 53, in welche die Werkstücke aneinandergereiht aus einem größeren Behälter 52 durch eine darin angeordnete Förderschnecke 54 gebracht werden, die ihren Antrieb von der Hauptantriebswelle 43 der Maschine ableitet. An die Rutsche oder Gleitrinne 53 ist ein Zuteiler 55 angeschlossen, dessen Ausstoßorgan 77 für jeweils ein aus der Rutsche oder Gleit­ rinne 53 übernommenes Werkstück 71 durch einen Elektromag­ neten 56 für eine Anordnung dieses Werkstückes zwischen den beiden Dornen 57 und 72 betätigt wird, sobald das vorherge­ hend fertig bearbeitete Werkstück aus seinem diesbezüglichen Arbeitsort ausgestoßen wurde. Die taktweise Steuerung des Elektromagneten 56 wird dabei durch einen der Schaltfinger 73 der Programmierwalze 4 vorgenommen.

Auf der Hauptantriebswelle 43 der Vorrichtung ist eine Riemen­ scheibe 25 angeordnet, die Teil eines weiter nicht gezeig­ ten Riementriebes ist, mittels welchem die Hauptantriebswel­ le durch einen Elektromotor angetrieben wird. Weiter ist auf der Hauptantriebswelle 43 ein Ritzel 27 angeordnet, das mit einem Antriebsrad 12 für eine Zwischenwelle 14 im Zahnein­ griff steht. An dem Antriebsrad 12 ist der eine Teil einer Wellenkupplung 8, 8′ ausgebildet, deren anderer Teil an einer axial verschieblichen Kupplungsmuffe 9 sitzt, die über eine an einem weiteren Zahnrad 10 ausgebildete Mitnehmerbuchse 11 mit der Zwischenwelle 14 verbunden ist. Bei eingerückter Wel­ lenkupplung 8, 8′ wird mithin durch die Hauptantriebswelle 43 auch das Zahnrad 10 der Zwischenwelle 14 angetrieben, während dieser Antrieb unterbrochen wird, wenn die Wellenkupplung 8, 8′ ausgerückt ist. Indessen wird auch dann noch ein weiteres Zahnrad 13 angetrieben, das gemeinsam mit dem Zahnrad 12 auf dem anderen Wellenteil der Zwischenwelle 14 angeordnet ist und mit einem Ritzel 16 kämmt, welches auf einer weiteren Zwischenwelle 15 angeordnet ist. Diese Zwischenwelle 15 ist am anderen Ende mit einem Zahnrad 17 versehen, das mit einem Ritzel 19 auf einer Welle 18 kämmt, die noch ein Antriebs­ ritzel 20 für ein Zahnrad 22 auf einer Welle 21 umfaßt, auf welcher das eigentliche Antriebsritzel 23 für das Antriebs­ rad 5 der Programmierwalze 4 angeordnet ist.

Von diesem mithin ausschließlich für den Antrieb der Pro­ grammierwalze 4 vorgesehenen Getriebezug unabhängig ist ein weiterer Getriebezug für eine schrittweise Drehung der Ar­ beitsspindel 1, die für die aufeinanderfolgende Ausformung der einzelnen Zähne einer Verzahnung an den Werkstücken 71 benötigt wird. Dieser weitere Getriebezug umfaßt ein Unter­ setzungsgetriebe, das aus einem auf der Hauptantriebswelle 43 über zwei nicht näher bezeichnete Wälzlager drehbar gelager­ ten Tangentenrad 26 besteht, welches mit einem Zahnkranz 42′ mit einem Antriebsrad 45 einer Welle 44 kämmt. Ein auf dieser Welle 44 angeordnetes Ritzel 46 steht mit einem Zwischenrad 48 auf einer Welle 47 im Eingriff, das seinerseits mit einem An­ triebsritzel 50 für eine Welle 49 kämmt, auf der das eigent­ liche Antriebsritzel 51 für das Antriebsrad 3 der Arbeits­ spindel 1 angeordnet ist. Andererseits steht mit Schrau­ bengängen 42 des Tangentenrades 26 eine Schnecke 41 (Fig. 2) im Eingriff, die an einer que zur Hauptantriebswelle 43 an­ geordneten Welle 39 ausgebildet ist. Die Welle 39 trägt ein weiteres entsprechendes Tangentenrad 40, dessen Schrauben­ gänge mit einer entsprechenden Schnecke 35 eines Übersetzungs­ gliedes E im Eingriff stehen, dessen Hauptachse parallel zu der Hauptantriebswelle 43 ausgerichtet ist. An dem Überset­ zungsglied E ist ein Steuernocken C mit innerhalb einer Hohl­ kehle gegenüberliegend angeordneten Führungsrampen 37 ausge­ bildet, mit denen eine feststehende Schaltrolle 38 zusammen­ wirkt. Am anderen axialen Ende des Übersetzungsgliedes E ist ein Kupplungsteil 36 ausgebildet, das eine Mitnehmerverbindung mit einem weiteren Kupplungsteil 34 an einer Welle 28 auf­ weist, die ein mit dem Zahnrad 10 der Zwischenwelle 14 käm­ mendes Antriebsritzel 30 trägt. Wenn mithin die Wellenkupp­ lung 8, 8′ der Zwischenwelle 14 eingerückt ist, wie in Fig. 2 dargestellt, dann wird durch die Hauptantriebswelle 43 auch die Welle 28 angetrieben. Dieser Antrieb der Steuerwelle 28 von der Zwischenwelle 14 her ist mithin andererseits dann unterbrochen, wenn die Wellenkupplung 8, 8′ ausgerückt ist, was mittels einer an der Kupplungsmuffe 9 über einen Schalt­ finger 78 angreifenden Schaltstange 7 gegen die Kraft einer Einrückfeder o. dgl. vorgenommen werden kann. Die Schaltstan­ ge 7 ist dafür auf einer Welle 24 gelagert, und zu ihrer Be­ tätigung sind an der Programmierwalze 4 zwei einstellbare Schaltnocken 6, 6′ angeordnet, die mit einer an der Schalt­ stange 7 angeordneten Schaltrolle G in Berührung stehen.

An der Steuerwelle 28 ist weiterhin noch ein Exzenter 33 angeordnet, der über ein darauf gelagertes Antriebspleuel 31 für den Antrieb eines Schwinghebels 29 eingerichtet ist. Der Schwinghebel 29 ist auf einer parallel zu der Arbeitsspindel 1 verlaufenden, in einem Bock 59 angeordneten Welle 58 gelagert und trägt an seinem bezüglich des Antriebspleuels 31 freien Ende einen Werkzeugkopf 60, der aus zwei über eine Schwenkachse 64 miteinander verbundenen Teilen 61 und 62 besteht. Das eine Teil 61 ist an dem Schwing­ hebel 29 befestigt, während das andere Teil 62 für eine aus­ wechselbare Aufnahme eines Stechbeitels 65 ausgebildet und durch eine verhältnismäßig hart eingestellte Druckfeder 63 gegen das Teil 61 vorgespannt ist. Das Antriebspleuel 31 ist über einen zwischen die beiden Arme 32 einer an dem Schwinghebel 29 ausgebildeten Gabel eingesetzten Zapfen 67 an dem Schwinghebel angelenkt, wobei das diesbezügliche Ver­ bindungsende 66 des Antriebspleuels 31 weniger breit ausge­ bildet ist als das für das Umfassen des Exzenters 33 der Steu­ erwelle 28 mit einer entsprechend dimensionierten Bohrung versehene andere Ende 68 des Antriebspleuels.

Für die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Vorrichtung ist mithin von folgenden Gegebenheiten auszugehen. Die Programmierwalze 4 der Programmiereinrichtung P wird über ihr Antriebsrad 5 durch den zugeordneten Getriebezug ständig angetrieben. Dabei ist die Übersetzung dieses Getriebezuges so ausgelegt, daß je­ der vollen Umdrehung der Programmierwalze ein voller Arbeits­ takt entspricht, über dessen Dauer alle einzelnen Arbeits­ schritte ausgeführt werden, die zur Ausformung der gesamten Verzahnung an einem betreffenden Werkstück 71 benötigt wer­ den. Die Verzahnung kann dabei für die Verhältnisse des Räd­ chens für Feuerzeuge beispielsweise 48 Zähne umfassen, die mithin während dieses Arbeitstaktes aufeinanderfolgend mit­ tels des Stechbeitels 65 an dem Werkstück 71 ausgeformt wer­ den, und ist diese Verzahnung fertiggestellt, dann wird aus dem Magazin D ein neues Werkstück zwischen die beiden Dorne 57 und 72 gebracht, während das fertige Stück unter dem Ein­ fluß seines Schwergewichts nach unten fallen kann.

Für die eigentliche Zahnformung ist nun nach den Fig. 4 bis 6 davon auszugehen, daß durch den Exzenter 33 der Steuerwel­ le 28, die bei eingerückter Wellenkupplung 8, 8′ für die Dau­ er der gesamten Ausbildung der Verzahnung an einem Werkstück durch die Hauptantriebswelle 43 angetrieben wird, der Schwing­ hebel 29 durch das Antriebspleuel 31 um die Welle 58 gedreht wird, so daß dadurch die Spitze des Stechbeitels 65 perio­ disch zur Ausformung einer jeweiligen Zahnlücke in das davor angeordnete Werkstück 71 eingetrieben und danach wieder zurück­ gezogen wird. Sobald die Spitze des Stechbeitels 65 nach der Ausformung eines betreffenden Zahnes D 2 in Richtung des Pfei­ les F 3 (Fig. 6) von dem Werkstück 71 zurückgezogen wird, wird andererseits unter Mitwirkung des Übersetzungsgliedes E im berührungslosen Zustand der Schaltrolle 38 mit den Führungs­ rampen 37 des Steuernockens C die Welle 39 durch die Steuer­ welle 28 angetrieben, so daß unter Mitwirkung des Tangenten­ rades 26 durch dessen Zahnkranz 42′ das mit dem Antriebsrad 3 der Arbeitsspindel 1 verbundene Untersetzungsgetriebe für eine Weiterdrehung der Arbeitsspindel in eine Drehlage be­ wegt wird, in welcher das Werkstück nach einer entsprechen­ den Drehung in der Pfeilrichtung F 4 in die für die Ausfor­ mung des nächsten Zahnes D 3 maßgebliche relative Position bezüglich der Spitze des Stechbeitels 65 gebracht ist.

Das Erreichen dieser Position fällt zeitlich zusammen mit einer dann wieder beginnenden Berührung der Schaltrolle 38 mit den Führungsrampen 37 des Steuernockens C, der mithin dann eine axiale Bewegung nach links des Übersetzungsglie­ des E steuert. Mithin in Abhängigkeit von der Ausbildung der Führungsrampen 37 wird dadurch entweder nur teilweise oder insgesamt die Antriebsübersetzung auf die Welle 39 verlangsamt bzw. ganz unterbrochen, weil die maßgeblichen Eingriffsverhältnisse zwischen der Schnecke 35 des Über­ setzungsgliedes E und dem Tangentenrad 40 der Welle 39 ent­ sprechend gelöst werden. In Abhängigkeit von der mithin teilweisen bis völligen Abbremsung der Welle 39 wird damit dann auch die Arbeitsspindel 1 entsprechend teilweise bis völlig abgebremst, so daß dann also das Werkstück 71 ent­ sprechend gehalten wird, während der Stechbeitel 65 in Pfeilrichtung F 1 mit seiner Spitze zur Ausführung des näch­ sten Zahnes D 3 in das Werkstück eingetrieben wird. Sobald dieser nächste Zahn D 3 ausgeformt ist und der Schneidstahl 65 wieder in Pfeilrichtung F 3 zurückgezogen wird, wird durch das Zusammenwirken der Führungsrampen 37 mit der Schaltrolle 38 das Übersetzungsglied E durch den Steuernocken C nach der anderen Seite axial verschoben, was zur Folge hat, daß dann die zuvor bestandene teilweise bis völlige Abbremsung der Welle 39 zugunsten einer entsprechenden Beschleunigung der Antriebes dieser Welle verlassen wird, wobei das Ausmaß die­ ser Beschleunigung wieder abhängig ist von einer entsprechen­ den Ausbildung der Führungsrampen 37. Mithin wird dann auch die Arbeitsspindel 1 mit einer entsprechenden Beschleunigung angetrieben, so daß das Werkstück in einer dafür maßgeblichen Ausgangslage des Übersetzungsgliedes E dann wieder in die für eine Ausformung des nächsten Zahnes maßgebliche Position wei­ tergedreht werden kann, wobei dann auch wieder die Schaltrol­ le 38 von den Führungsrampen 37 des Steuernockens C gelöst ist.

Für die eigentliche Arbeitsweise des Stechbeitels 65 gilt mithin, daß das Eintreiben seiner Spitze in das Werkstück unter quasi ruhenden Bedingungen vorgenommen wird, da ja dann die Drehung der Arbeitsspindel zumindest weitgehend verlangsamt und vorzugsweise völlig abgestoppt ist. Die Spitze des Stechbeitels 65 sollte dabei gleichzeitg in einer solchen relativen Lage angeordnet sein, daß zur Aus­ formung einer jeweiligen Zahnlücke eine wegspringende Ma­ terialverdrängung stattfindet, wenn dafür der Stechbeitel auf einer schiefen Bahn in das Werkstück eingetrieben wird. Hat beispielsweise die Spitze des Stechbeitels einen Öff­ nungswinkel von 60° zwischen den beiden maßgeblichen Ober­ flächen, dann muß zur Erfüllung dieser Bedingung die Spit­ ze des Stechbeitels 65 unter einem gleichen Mittelpunktswin­ kel α gegen das Werkstück ausgerichtet sein, d. h. dieser Mittelpunktswinkel α muß auf jeden Fall einen Wert von weni­ ger als 90° annehmen, damit die Spitze des Stechbeitels in der anfänglichen Berührungsstellung mit dem Werkstück die in Fig. 4 näher gezeigte unsymmetrische Anordnung erfährt. Aufgrund dieser unsymmetrischen Anordnung erfährt das Mate­ rial die besagte wegspringende Verdrängung, wenn die Spitze des Stechbeitels 65 in der Pfeilrichtung F 1 in das Material des Werkstückes 71 eingetrieben wird und dabei dann eine Be­ lastung in der Pfeilrichtung F 2 erhält, verursacht durch die Drehung des Werkstückes in der Pfeilrichtung F 4. Die Spitze des Stechbeitels kann dabei diese Belastung ohne weiteres aushalten, weil das den Stechbeitel haltende Teil 62 des Werkzeugkopfes 60 dann gegen die Druckkraft der Druckfeder 63 geringfügig ausweichen kann, d. h. die durch die Druckfeder 63 bewirkte gegenseitige Verspannung der beiden Teile 61 und 62 des Werkzeugkopfes 60 verhindert, daß beim Eintreiben des Stechbeitels 65 in das Werkstück die Stechbeitelspitze be­ schädigt wird. Weil die Druckfeder 63 andererseits die bei­ den Teile 61 und 62 des Werkzeugkopfes 60 wieder in eine prä­ zise Relativlage zurückstellt, sobald der Stechbeitel 65 aus dem Werkstück zurückgezogen ist, ist dabei auch eine maßgeb­ liche Voraussetzung für eine völlig regelmäßige Ausbildung aller Zähne geschaffen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Ausformung der Zähne eines Zünd­ rädchens für Feuerzeuge, bei der ein Stechbeitel zum Eindringen und Hochstellen der Zähne in den Man­ tel des mit einer Arbeitsspindel gedrehten Rädchens hin- und hergeführt wird, gekennzeichnet durch eine Programmierwalze (4) zur Streuerung der Bewegungen des Stechbeitels (65) bzw. seines Trägerteils (62) und einen von der Programmier­ walze (4) unabhängigen Antrieb der Arbeitsspin­ del (1), von dem ein Tangentenrand (40) mit der Schnecke (35) einer Übersetzung (E) kämmt, die einen Steuernocken (C) mit Führungsrampen (37) für eine feste Schaltrolle (38) trägt und über eine Kupplung (34, 36) mit einer Steuerwelle (28) verbunden ist, die für die Dauer einer Zahnformung mit der Hauptantriebs­ welle (43) der Vorrichtung verbunden bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (60) des Stechbeitels (65) am freien Ende eines Schwing­ hebels (29) sitzt, der von einem Antriebspleuel (31) eines an der Steuerwelle (28) angeordneten Antriebs­ exzenters (33) verschwenkbar ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (28) und die Hauptantriebswelle (43) über eine an einer Zwischenwelle (14) angeordnete Wellenkopplung (8, 8') miteinander verbunden sind, die mittels einer durch, vorzugsweise einstellbare, Nocken (6, 6') an der Programmierwalze (4) gesteuerten Schaltstange (7) gegen die Kraft einer Einrückfeder od. dgl. ausrück­ bar ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (60) aus zwei über eine Schwenkachse (64) miteinander ver­ bundenen und durch eine verhältnismäßig hart einge­ stellte Druckfeder (63) gegeneinander verspannten Teilen (61, 62) besteht, von welchen das eine Teil (61) an dem Schwinghebel (29) befestigt ist und das andere Teil (62) den Stechbeitel (65) haltert.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Stech­ beitels (65) für eine unsymmetrische Berührungsstel­ lung mit dem Werkstück (71) unter einem Mittelpunkts­ winkel von weniger als 90° angeordnet ist.