DE2943162C2

DE2943162C2 - Scheibenschneider

Info

Publication number: DE2943162C2
Application number: DE2943162A
Authority: DE
Inventors: Everett Douglas 48504 Flint Mich. Hougen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1983-01-05
Also published as: NL7908172A; AU5141379A; NZ191712A; DE2943162A1; IT1142171B; NO793774L; BE879948A; ZA795665B; BR7907566A; IT7950581A0; HK33683A; AR219635A1; US4193721A; GB2034615A; CH632175A5; IL58360A0; GB2034615B; ES486211A1; CA1116051A; JPS5570515A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus Blech oder dgl. mit an einem Spannschaft befestigtem, stirnseitig mit Schneidzähnen versehenem Schneidenteil und einem zentrisch zu diesem axial verschiebbar angeordneten, über die Schneidzähne vorstehenden und durch eine in der Bohrung des Schafts geführte Feder an der Werkstückoberfläche anlegbaren Zentrierstift.

Ein Werkzeug dieser Gattung, im allgemeinen kurz als Scheibenschneider bezeichnet, ist z. B. aus der US-PS 17 05 049 bekannt. Bei einem solchen Scheibenschneider, mit dem sich im übrigen auch Werkstücke relativ großer Dicke bearbeiten lassen, ist der Zentrierstift von einer starken Schraubenfeder in der Bohrung des Schaftes beaufschlagt, um eine seitliche Verschiebung des Scheibenschneiders zu verhindern, wenn die Schneidzähne mit dem Werkstück in Eingriff treten und hierbei eine kreisförmige Vertiefung in das Werkstück einzuschneiden beginnen. Wenn der Scheibenschneider in das Werkstück weiter eindringt, wird 6> die Feder zunehmend zusammengedrückt, und die auf den Zentrierstift ausgeübte Kraft wird entsprechend größer. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die auf den Zentrierstift am Ende des Schneidvorganges ausgeübte Federkraft so groß sein kann, daß das aus dem Werkstück ausgeschnittene Teil insbesondere bei relativen dicken Werkstücken zu einem mit hoher Geschwindigkeit herausgeschleuderten Geschoß werden kann, das ernsthafte Beschädigungen oder Verletzungen herbeiführen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß die Gefahr eines Herausschleuderns des aus dem Werkstück ausgeschnittenen Teiles vermieden wird und dennoch eine Feder ausreichender Stärke verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeug mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf dem rückwärtigen Ende des Zentrierstiftes eine durch eine Aufspreizeinrichtung an die Wandung der Bohrung des Schafts reibschlüssig anlegbare Buchse aus elastisch verformbarem Kunststoff gehalten ist

Aus der US-PS40 90 804 ist bereits ein Scheibenschneider bekannt, bei dem eine Führung für die Feder vorgesehen ist die nach rückwärts ausrastbar ist Hierbei legt sich jedoch die Feder in Auswurfrichtung gegen einen Anschlag an, so daß kein verzögertes Auswerfen des Werkstückrestes ermöglicht wird.

Im Gegensatz hierzu sorgt zwar die erf ndungsgemäß vorgesehene Buchse aus elastisch verformbarem Kunststoff dafür, daß der Werkstückreü nicht mit großer Geschwindigkeit aus dem Werkstück herausgeschleudert wird, sie läßt jedoch weiterhin zu, daß die Feder den Werkstückrest langsam aus dem Werkstück herausschiebt. Dies wird dadurch ermöglicht, daß sich die in Reibberührung mit der Bohrungswand befindliche Buchse, nachdem die Schneidzähne durch das Werkstück gedrungen sind, wieder in seine ursprüngliche Gestalt zurückverformt, so daß die Reibungskräfte zwischen der Buchse und der Innenwand der Bohrung allmählich kleiner werden.

Der durch die erfindung^gemäucM Maßnahmen bedingte zusätzliche Aufwand ist relativ gering, so daß sich die erfindungsgemäße Lösung durch geringen Herstellungsaufwand auszeichnet

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen

F i g. I einen Vertikalschnitt durch einen Scheibenschneider bei Beginn des Schneidvorganges;

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Teildarstellung des Scheibenschneiders bei Durchdringen der I Jnterseite des Werkstückes:

Γ i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Buchse für den Scheibenschneider der Fig. 1 2;

F i g. 4 einen Teilschnitt einer abgeänderten Ausführungsform ;

F i g. 5 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform.

In F i g. 1 ist ein Scheibenschneider 10 dargestellt, der um sein vorderes Ende herum mit Schneidzähnen 12 versehen ist und der bei 14 auf das untere Ende eines Spannschaftes 16 aufgeschraubt ist. Das obere Ende des Spannschaftes, das mit 18 bezeichnet ist, ist in ebener Form dargestellt, kann jedoch eine beliebige Form aufweisen, damit es an einer üblichen angetriebenen Spindel befestigt werden kann. Der Spannschaft 16 ist mit einer mittleren zylindrischen Bohrung 20 versehen, die an ihrem oberen Ende, wie bei 22 gezeigt, ein zur

Aufnahme einer Schraube 24 bewin.mtes Gewinde aufweist. Das untere Ende der Bohrung 20 ist bei 26 mit einem reduzierten Durchmesser versehen, um einen Zentrierstift 28 zur Durchführung einer axialen Gleitbewegung zu lagern. Der Zentrierstift 2b ist mit einem spitz zulaufenden unteren Ende 30 versehen. In der Nähe seiles oberen Endes weist der Zenit icrstit*. ί& eine sich radial auswärts erstreckende Schulter 32 auf, und über der Schulter 32 eiren konisch zulaufenden Abschnitt 34, der in einer zylindrischen, aufwärts gerichteten Verlängerung 36 des Zentrierstiftes 28 endet Dii Schulter 32 begrenzt das Ausmaß, in dem das spitz zulaufende Ende 30 des Zentrierstiftes in Axialrichtung über die Schneidzähne 12 vorstehen kann. Eine elastische Kunststoffbuchse 38, die ein geringes Rückfederungsvermögen aufweist, ist über den konischen Abschnitt 34 und die zylindrische Verlängerung 36 des Zentrierstiftes geschoben. Eine in der Bohrung 20 angeordnete Druckfeder 40 stößt mit ihrem oberen Ende gegen die Schraube 24 und mit ihrem unteren Ende gegen das obere Ende der Buchse 38. Obwohl die Buchse 38 in ihrem freien entspannten Zustand die Form einer geraden zylindrischen Buchse mit f'nheitlichem Innen- und Außendurchmesser aufweisen kann, ist sie vorzugsweise wie in F i g. 3 dargestellt ausgebildet. Genauer gesagt, ist die Buchse 38 an ihren gegenüberliegenden Enden mit konischen Außen- und Innenflächen 42, 44 versehen, so daß die gegenüberliegenden Enden der Buchse sowohl außen als auch innen etwas abgeschrägt sind. In ihrem unbelasteten Zustand besitzt die Buchse 38 einen Innendurchmesser, der dem Durchmesser der zylindrischen Verlängerung 36 des Zentrierstiftes 28 entspricht. Der Außendurchmesser der Buchse 38 ist vorzugsweise in deren unbelasteten Zustand geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 20.

Der Spannschaft 16 kann zusammengebaut werden, indem zuerst die Buchse 38 über die Verlängerung 36 und den konisch zulaufenden Abschnitt 34 des Zentrierstiftes 28 geschoben wird. Wenn die Buchse 38 so am Zentrie-)tift 28 montiert ist, ist ihr Außendurchmesser vorzugsweise noch geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 20. Danach wird der Zentrierstift 28 mit der darauf befindlichen Buchse 38 durch das offene obere Ende der Bohrung 20 nach unten geschoben, bis er die in F i g. 1 dargestellte Position erreicht. Die Druckfeder 40 wird dann i.i die Bohrung 20 eingesetzt, und die Schraube 24 wird in das offene Ende der Bohrung 20 eingeschraubt, um die Bohrung zu verschließen und die Feder 40 in der gewünschten Weise zusammenzupressen Falls dies gewünscht wird, kann die Buchse 38 axial in die Bohrung 20 eingesetzt werden, nachdem der Zen'.rierstift dort angeordnet worden ist. In diesem Fall kann die Feder 40 dazu eingesetzt werden, um die Buchse 38 über das obere Ende des Zentrierstifies 28 zu schieben.

Die anfängliche Kompression der Feder 40 wird durch Einstellung der Schraube 24 festgelegt und ist so groß, daß die auf den Zentrierstift 28 durch die Buchse 38 ausgeübte axial abwärts gerichtete Kraft ausreicht, um zu bewirken, daß das spitz zulaufende Ende 30 des Zentrierstiftes 28 mit einer im Werkstück 48 in der Mitte des zu bohrenden Loches gekörnten Vertiefung 46 in Eingriff gehalten werden kann. Die auf den Zentrierstift 28 anfangs aufgebrachte Kraft ist so groß, daß durch das geringfügige Zusammenpressen der Feder 40, wenn die Schneidzähne 12 mit uer Oberfläche des Werkstückes 48 in Eingriff Helen, der Zentrierstift 28 den Seitenkräften widersteht, die sich aus dem Eingriff des rotierenden Werkzeuges mit dem Werkstück ergeben. Diese anfängliche Kompression der Feder 40 beaufschlagt die öuchse 38 mit einer Axialkraft, die eine Kompression der Buchse 38 in Axialrichtung und eine Expansion derselben in Radialnchtung bewirkt. Wenn ciit Buchse 38 expandiert, tritt sie mit der inneren Zylinderfläche der Bohrung 20 in Reibeingriff.
Durch den Vorschub des Schaftes 16 in Abwärtsrichtung formen die Schneidzähne 12 eine ringförmige zylindrische Vertiefung 50 im Werkstück aus, deren Außendurchmesser dem gewünschten Durchmesser des im Werkstück zu bohrenden Loches entspricht. Dadurch wird innerhalb des Scheibenschneiders 10 ein zylindrischer Block 54 ausgebildet Wenn der Scheibenschneider 10 in das Werkstück eindringt, wird die Feder 40 in zunehmender Weise zusammengedrückt, und die auf das obere Ende der Buchse 38 ausgeübte abwärts gerichtete Axialkraft wird zunehmend größer. Dadurch wird wiederum ein zunehmender Reibkontakt zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 eivugt. Dies führt dazu, daß sich das spitz zulaufende Ende 30 des Zentrierstiftes 28 nicht in Axialrichtung bewegt, wenn der Scheibenschneider und der Schaft in Abwärtsrichtung vorgeschoben werden. Wenn daher die Zähne 12 die untere Fläche des Werkstückes 48 durchdringen, ist ein beträcntlicher Reibeingriff zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 vorhanden. Sobald die Zähne 12 die untere Fläche des Werkstückes durchdringen, kann sich der Zentrierstift 28 ungehindert unter der Vorspannung der Feder 40 in Axialrichtung in die in F i g. 1 dargestellte Position nach außen verschieben. Der beim Durchdringen des Werkstückes auftretende Reibungskontakt zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 ist jedoch beträchtlich, so daß dieser Reibkontakt oder Widerstand eine schnelle Expansion der Feder 40 verhindert. Das relativ langsame Rückfederungsvermögen der Kunststoffbuchse in ihre ursprüngliche Form, verglichen mit dem schnellen Rückfederungsvermögen der Feder, hält den Reibungswiderstand zwischen der Buchse 38 und der Bohrung 20 eine ausreichend lange Zeitspanne aufrecht, um das Rückfedern der Feder zu verzögern, ohne deren Fähigkeit des Auswerfens des Blockes herabzusetzen. Auf diese Weise wird der Block 54 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit „us dem Werkzeug ausgestoßen, im Vergleich zu der Geschwindigkeit, die er aufweisen würde, wenn die Feder 40 aus ihrem axial zusammengepreßten Zustand ungehindert expandieren könnte. Da die auf die Buchse 38

aufgebrachte Kraft zur Dicke des Werkstückes proportional ist und da diese Kraft in einem ansteigenden Reibkoniakt mit der Bohrung 20 resultiert, auch wenp das Werkstück relativ dick ist. kann somit die Geschwindigkeit, mit der der mittlere Block 54

ausgestoßen wird, in einfacher Weise durch die anfängliche Kompression gesteuert werden, die dur«;h die Schraube 24 auf die Feder aufgebracht wird, und durch die Form und Größe der Buchse 38.

Es wird bevorzugt, die Buchse 38 so zu dimensionie-

^hn ren, daß deren Au"endurchmesser in ihrem freien, ungespannten Zustand geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 20, so daß die Buchse 38 in einfacher Weise in die Bohrung 20 eingese'zt und aus dieser entfernt werden kann, insbesondere durch den

^b' Gewindeabschnitt 22. Dies ist von Wichtigkeit, da die Erfahrung ^'.-.'.eigt hat, Jqß da? spitz zulaufende Et. Ie JO des Zentrierstiftes von Zeit zu Zeit stumpf werden kann, so daß der Zentrierstift wieder geschärft oder ersetzt

«erden muß. Um den Zentrierstift aus dem Schaft zu entfernen, wird die Schraub·: 24 aus dem Schaft herausgeschraubt, die Feder 40 herausgezogen und der Zentrierstift 28 nach außen durch das obere offene Ende des Schaftes entfernt. Unter gewissen Umständen kann · es wünschenswert sein, am oberen Ende des Zentrierstiftes eine relativ lange zylindrische Verlängerung auszubilden, die in F: g. I bei 56 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Dadurch kann der Zentrierstift noch einfacher aus der Bohrung 20 herausgezogen werden, n> falls der Zentrierstift und die Buchse 38 dazu neigen sollten, in der Bohrung 20 festzuklemmen.

Der abgeschrägte Abschnitt 34 erzeugt eine sofortige und beträchtliche radiale Expansion des unteren Endabschnittes der Buchse 38, um den gewünschten r> Reibkontakt mit der Bohrung 20 herzustellen, wenn die Feder 40 in zunehmender Weise zusammengedrückt wird. Die Größe der Reibungskraft zwischen der Buchse 3Ä iinH der Bohrung 20 wird durch die Krsft "esteuer! die von der Feder 40 auf die Buchse 38 aufgebracht wird, sowie durch die Größe und Form der Buchse 38 und durch das Material, aus dem die Buchse 38 hergestellt ist. Eine längere Buchse erzeugt einen größeren Reibungswiderstand. Die Buchse 38 ist vorzugsweise aus einem Polyurethanrohr geformt, da Polyurethan gute Verschleißeigenschaften besitzt, von Schmiermitteln auf Ölbasis nicht angegriffen wird und sogar noch ein langsameres Rückfederungsverhalten aufweist als Gummi.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich nur geringfügig von der in den F i g. I und 2 gezeigten und ist für Schäfte geeignet, die einen relativ kleinen Innendurchmesser aufweisen. In solchen Fällen kann der Durchmesser der Bohrung 20a nicht ausreichend sein, um sowohl die zylindrische Verlängerung 36 als auch die in Fig. 1 dargestellte Buchse 38 aufzunehmen. Folglich ist bei Schäften mit relativ kleinem Durchmesser das obere Ende des Zentrierstiftes 28a mit einer Schulter 32a und einer kurzen konischen Verlängerung 58 versehen, die einstückig mit dem Zentrierstift oder als getrenntes Element ausgebildet sein können. Bei dieser Ausführungsform besitzt die Buchse 38a einen relativ kleinen Innen- und Außendurchmesser, wobei der Innendurchmesser beträchtlich kleiner ist als die Basis der konischen Verlängerung 58. jedoch geringfügig größer als das kleinere obere Ende derselben. Daher wird bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform beim Zusammenpressen der Feder 40a die Buchse 38a in Axialrichtung über die konische Verlängerung 58 geschoben, wodurch die Buchse 38a in Radialrichtung schnell aufgeweitet wird und mit der Bohrung 20a in Reibeingriff tritt. Im übrigen funktioniert die in F i g. 4 dargestellte Welle ähnlich wie die in den F i g. I und 2 gezeigte Welle.

Eine geringfügig veränderte Ausführungsform ist in F i g. 5 dargestellt. Der dort gezeigte Zentrierstift 286 ist mit einer zylindrischen Verlängerung 166 versehen, die an ihrem oberen Ende eine mit einem Gewinde versehene Öffnung zur Aufnahme einer Schraube 60 aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann, nachdem die Buchse 3Sb über die Verlängerung 366 geschoben

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worden ist, die Schraube 60 mittels eines langen Schraubenziehers, der durch das obere Ende des Schaftes eingesetzt wird, angezogen werden, um die Buchse 386 in Axialrichtung unter Druck zu setzen, so daß sie in Radialrichtung expandiert und in festen Eingriff mit der Bohrung 206 tritt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist der Reibkontakt zwischen der Buchse 386 und der Bohrung 206 vorgegeben und unabhäP-_i^;g von der axialen Kompression der Feder 406. Der Flansch 62 an der Schraube 60 ist jedoch vorzugsweise als getrennte Unterlegscheibe ausgebildet. In diesem Fall kann die Schraube dazu verwendet werden, die anfängliche axiale Kompression auf die Buchse 386 aufzubringen, wobei danach die über die lose Unterlegscheibe wirkende Feder 406 einen zunehmenden Axialdruck auf die Buchse 386 aufbringt, wenn das Werkzeug in das Werkstück eindringt. Wenn dann das Werkzeug das Werkstück durchdringt, wird der gewünschte Reibungswiderstand an der Bohrung 206 durch die langsame Rückfederung der Buchse 386 eine ausreichend lange Zeitspanne aufrechterhalten, um durch die eingeschränkte Expansion der Feder 406 den Block langsam ausstoßen zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeug zum Ausschneiden von Scheiben aus Blech oder dgl. mit an einem Spannschaft befestigtem, stimseitig mit Schneidzähnen versehenem Schneidenteil und einem zentrisch zu diesem ,axial verschiebbar angeordneten, über die Schneidzähne vorstehenden und durch eine in der Bohrung des Schafts geführte Feder an der Werkstückoberfläche anlegbaren Zentrierstift, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rückwärtigen Ende des Zentrierstiftes (28) eine durch eine Aufspreizeinrichtung (32, 40; 40a, 58; 366.406, 62) an die Wandung der Bohrung (20) des Schafts (16) reibschlüssig anlegbare Buchse (38; 38a; 386) aus elastisch verformbarem Kunststoff gehalten ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufspreizeinrichtung das rückwärtige Ende des Zentrierstiftes (28a) sich nach hinten konisch verjüngend ausgebildet ist, wobei sein vorderes Ende einen Durchmesser aufweist, der größer ist ais der innendurchmesser der Buchse (38a) und daß die Buchse (38a) von hinten durch die Kraft der Feder (40a) beaufschlagt ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufspreizeinrichtung am rückwärtigen Ende des Zentrierstiftes (2S6) eine justierbare Schraube (60) am Führungsstift (286) zum axialen Zusammendrücken der Buchse (386) vorgesehen ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende der Buchse (38) gegen eine ich radial auswärts erstreckende Schulter (32) des Führun^sstifts ¹TS) anliegt

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Buchse (38) an ihrem vorderen Ende konisch verjüngt ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der Buchse (38) an ihrem vorderen Ende konisch erweitert ist