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Vorrichtung zum mechanischen Umfangsbearbeiten von
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ring - oder büchsenförmigen Werkstücken.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Umfangsbearbeiten
von ring - oder büchsenförmigen Werkstücken, insbesondere zum radialen Trennen von
unrunden Kolbenring rohlingen, bestehend aus wenigstens zwei achsparallelen, am
äußeren Umfang des Werkstückes anliegenden Stützrollen sowie einem radial gegen
das Werkstück zustellbaren Schneidwerkzeug.
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Durch die DE - PS 1.627.160 ist bereits eine Vorrichtung zum radialen
Trennen von ring - oder büchsenförmigen Werkstücken bekannt, die aus drei achsparallelen
Rollen besteht, die in der Form eines gedachten Dreieckes angeordnet sind. Eine
davon ist als Spann - und Umlenkrolle ausgebildet, während die beiden anderen als
Führungsrollen dienen, wobei wenigstens eine der beiden in radialer Richtung verstellbar
ist. Um die Rollen ist ein endloses Band derart geführt, daß es eine in das Dreieck
hineinreichende, einen Umschlingungswinkel von mehr als 180 gestattende Schlaufe
bildet, die zur Aufnahme des Werkstückes dient. An der der Schlaufe gegenüberliegenden
Seite befindet sich ein Schneidwerkzeug, welches auf das Werkstück zu bewegt werden
kann. Nachteilig ist zu bemerken, daß auch bei starker Anpressung der Rollen gegen
das Werkstück in der Regel mit einem, wenn auch geringen radialen Ausweichen des
Bandes gerechnet werden muß, wenn das Schneidwerkzeug unter relativ hoher Druckbelastung
des Werkstückes in radialer Richtung auf dasselbe trifft und dieses zertrennt. Somit
ist keine ausreichende starre radiale Abstützung des Werkstückes während des Bearbeitungsvorganges
gew#hr0eistet. Weiterhin nachteilig ist zu sehen, daß sich
beim
Trennen des Werkstückes scharfe Kanten oder Grate bilden können, die aufgrund der
relativ hohen Druckbeauf schlagung durch das Schneidwerkzeug Schäden am Band hervorrufen,
die ein rasches auswechseln desselben erforderlich machen.
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Weiterhin ist durch die DE - PS 1.228.908 eine Schneidvorrichtung
zum Zerteilen von rohrförmigen Körpern aus Papier, Kunststoff, Gummi oder dergleichen
bekannt, die im wesentlichen aus einer Antriebsrolle, einer Gegendruckrolle und
einem fliegend gelagerten Abstechdorn besteht. Ober den Abstechdorn, dessen Durchmesser
kleiner ist als der Innendurchmesser der zu zerteilenden Körper, werden dieselben
geladen. Anschließend werden Antriebs - und Gegendruckrolle zur Anlage an der äußeren
Umfangsfläche des Körpers gebracht, so daß derselbe in Drehung versetzt wird. Dann
wird das Schneidwerkzeug, das unter einem Winkel von ca. 270° zur Antriebsrolle
an der äußeren Umfangsfläche des Körpers angeordnet ist, in Richtung auf den Körper
bewegt und beginnt unter einem mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgeübten
Anpreßdruck mit dem Zerteilen des Körpers. Diese Vorrichtung mag zwar den Anforderungen
beim Zerteilen von Pappe oder Gummi genügen, da diese ohne größere Druckbeaufschlagung
durch das Schneidwerkzeug zerteilt werden können. Bei metallischen Werkstücken hingegen
wird insbesondere durch die ungünstige Lage der am Umfang des Werkstückes angeordneten
Rollen zum Schneidwerkzeug infolge der relativ hohen Druckbeaufschlagung des Werkzeuges
auf das Werkstück das gesamte System zu starken Vibrationen neigen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemaß
dem gattungsbildenden Teil des Hauptpatentan-
spruches konstruktiv
auf eins e Weise unter weitestgehender Vermeidung der vorab angeführten Nachteile
zu verbessern, insbesondere deren Einsatzbereich zu erweitern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rollen
derart an der äußeren Umfangsfläche des Werkstückes angeordnet sind, daß die Richtunq
der auf das Werkstück einwirkenden, sich aus der radialen Zustellkraft und der tangential
zum Werkstück gerirhteten Schnittkraft zusammensetzenden, resultierenden Gesamtkraft
zwischen den beiden Rollenachsen verläuft Durch die Verteilung der Rollen an der
Umfangsfläche des Werkstü:kes im Verhältnis zur Anordnung des Schneidwerkzeuges
an Werkstück wird auf einfache Weise erreicht, daß das gesamte System im Gleichgewicht
( Kräftegleichgewicht ) ist Vorzugsweise verläuft die Wirkungslinie der resultierenden
Kraft mittig zwischen den Rollenachsen. Damit wird erreicht, daß die auf die Rollen
einwirkenden Kräfte in etwa gleich groß sind, wobei so vorzeitigem Verschleiß vorgebeugt
wird.
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Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist der Mittenabstand
der Rollen verstellbar, so daß der Einrichteaufwand bei der Umstellung auf andere
Werkstückdurchmesser so gering wie möglich gehalten werden kann. Wenigstens eine
der Rollen, vorzugsweise aber beide sind antreibbar. Durch das im System bestehende
Kräfteverhältnis während des Bearbeitungsvorganges ist die Vorrichtung nahezu optimal
ausgelegt, da in radialer Richtung kein freies Moment mehr auftreten und den Bearbeitungsvorq#nq
negativ beeinflussen kann. Es kann jedoch bei ungünstigen Werkstückabmessungen geschehen,
daß, bedingt durch den konstruktiven Aufbau der Vorrichtung, das Werkstück aus derselben
während des Bearbeitungsvor-
ganges herausrutscht. Um dieser Gefahr
entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, zwei weitere, das Werkstück gegen die Stützrollen
andrückende Rollen an der äußeren Umfangsfläche des Werkstückes anzuordnen, von
denen vorzugsweise die beiden Stützrollen antreibbar sind und die verbleibenden
Rollen nur zur sicheren Führung des Werkstückes dienen. Um Bauraum zu sparen, wird
vorgeschlagen, die Andruckrollen beidseitig des Schneidwerkzeuges anzuordnen und
sowohl die Stütz - als auch die Andruckrollen paarweise über Traversen miteinander
zu koppeln. Um eine gute Mitnahme des Werkstückes, insbesondere durch die antreibbaren
Stützrollen, zu gewährleisten, können diese an ihrer äußeren Umfangsfläche sowohl
gummibeschichtet als auch gekordelt oder gerändelt sein.
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Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist das Andruckrollenpaar
an den freien Enden einer etwa U - förmigen Traverse angeordnet, welche pendelnd
an einem radial zustellbaren Verbindungskörper befestigt ist. So ist sichergestellt,
daß das an der U - förmigen Traverse pendelnd aufgehängte Rollenpaar der Kontur
des unrunden Werkstückes auch bei höheren Werkstückumfangsgeschwindigkeiten und
verstärkter Vorschubkraft des Schneidwerkzeuges im wesentlichen folgen kann. Zur
weiteren Optimierung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, da9 der Verbindungskörper
gegen den Druck einer vorzugsweise relativ starren Feder in Richtung auf das Werkstück
zustellbar ist. Andere Koglichkeiten, wie Nocken -oder NC - Steuerungen, sind natürlich
ebenfalls denkbar.
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torzugsweise ist das Schneidwerkzeug zwischen den beiden Schenkeln
der U - förmigen Traverse angeordnet, wo es radial auf das Werkstück zustellbar
gelagert ist. Für den notwendigen axialen Halt des Werkstückes sorgen zwei Kör-
per,
die je nach Anwendungsfall der Yorrichtung als Führungs - oder Spannelemente dienen
und das Werkstück axial zwischen sich aufnehmen. Durch die Anordnung der Rollen
am Außenumfang des Werkstückes entfallen jegliche werkstückabmessungsabhängigen
Spann ^ und Zentrierwerkzeuge.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß sowohl zur Vermeidung von frühzeitigem
Verschleiß der Rollen und zur Verhinderung von Lagerschäden, als auch um eine exakte
Parallelführung des Werkstückes zu gewährleisten, und vor allen Dingen um Vibrationen
zu vermeiden, die Rollen und das Scnneidwerkzeug beidseitig gelagert sind. Als Schneidwerkzeuge
kommen neben Schleifscheiben nu,zlehr auch Drehnleißel, Kreissägen, Trennfräseinheiten
und dergleichen zur Anwendung.
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Die Merkmale der Erfindung sind naturgemäß nicht nur auf das radiale
Trennen von Werkstücken, insbesondere von unrunden Kolbenringrohlingen, anwendbar,
ebenso können in die Umfangsfläche paketierter Ringe, zum Beispiel Kolbenringe,
Schlitze eingebracht werden. Diese Ringe finden dann als giregulierringe ihre Anwendung
in Verbrennungskraftmaschinen. Andere Bearbeitungsverfahren, wie Umsangsschleifen
oder dergleichen, sind ebenfalls mit dieser Vorrichtung durchführbar.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 Vorrichtung mit einer Dreipunktelagerung eines
Werkstückes mit optimaler Kräfteverteilung Figur 2 Vorrichtung für vorzugsweise
unrunde Werkstücke
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 1 besteht
aus zwe am Außenumfang 2 eines runden Werkstückes 3 ailiegenden Stützrollen 4,5
und einem hneidwerkzeug 6. Die an ihrer äußeren Umfangsfläche 40,41 gekordelt ausgebildeten,
runden Rollen 4,5, deren Mit.tenabtand M verstellbar ist, cind auf einer Traverse
7 angeordnet und antreibbar. Das Schneidwerkzeug 6 ist im Verhältnis zu den Rollen
4,5 derart an der Umfangsfläche 40,41 des Werkstückes angeordnet, daß sich im Betriebszustand
der Vorrichtung 1 das dargestellte Kräfteverhältnis einstellt. Dieses setzt sich
im wesentlichen zusammen aus der auf das Werkstück 3 einwirkenden Schnittkraft FT
( Tangentialkraft ) des Schneidwerkzeu ges 6 und der Vorschubkraft FR ( Radialkraft
) des Schneldwerkzeuges 6. Diese Kräfte FR und FT in der vorliegenden Weise zusammengesetzt,
ergeben die resultierende Gesamt kraft FReS, deren Wirkungslinie 8 vorzugsweise
eine zwischen den Rollenacrisen 9,10 gedachte Verbindungslinie 11 in deren Mitte
schneidet. Auf diese Art und Weise ist die Vorrichtung 1 während des Bearbeitungsvorganges
im Kräftegleichgewicht.
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Die dargestellte Vorrichtung 12 gemäß Figur 2 besteht im wesentlichen
aus vier Rollen 13,14,15,16, die paarweise zusammengefaßt 13,14 und 15,16 an der
äußeren Umfangsfläche 17 einer unrunden metallischen Büchse 18 anliegen. Das eine
Rollenpaar 13,14 ist auf einer etwa rechteckigen Traverse 19 befestigt. Um den Einrichteaufwand
bei der Umstellung auf andere Werkstückdurchmesser so gering wie möglich zu halten,
ist der Mittenabstand M der Rollen 13,14 durch Verschieben derselben 20,21 auf der
Traverse 19 einstellbar. Die beiden Rollen 13,14 sind antreibbar und an ihrer äußeren
Umfangsfläche 22,23 gummibeschichtet 24,25 ausgebildet. Das zweite
Rollenpaar
15,16 ist an den freien Enden 26,27 einer etwa U - förmigen Traverse 28 drehbar
gelagert, wobei die Traverse 28 an ihrem, die beiden Schenkel 29,30 verbindenden
Steg 31 pendelnd an einem Verbindungskörper 32 aufgehängt ist. Durch diese pendelnde
Aufhängung soll erreicht werden, daß die Rollen 15,16 der Unrundkontur 17 der Büchse
18 besser folgen können. Das Schneidwerkzeug 33 ist zwischen den beiden Schenkeln
29,30 angeordnet und radial auf die Büchse 18 zustellbar 34. Das Rollenpaar 15,16
ist über die Traverse 28 und den Verbindungskörper 32 federnd 35 abgestützt. Die
auf die Büchse 18 einwirkenden Kräfte sind in der Zeichnung nur vereinfacht dargestellt,
nämlich zum einen die auf die Büchse 18 einwirkende Schnittkraft FT des Schneidwerkzeuges
33 und zum anderen der Vorschub FR des Schneidwerkzeuges 33. Zur Optimierung der
gesamten Vorrichtung 12 ist das Rollenpaar 13,14 derart am äußeren Umfang 17 der
Büchse 18 angeordnet, daß die Wirkungslinie der sich aus der Radialkraft FR und
der Tangentialkraft FT zusammensetzenden resultierenden Gesamtkraft FRes eine gedachte
Verbindungslinie 36 zwischen den Achsen 37,38 der Rollen 13,14 schneidet 39.
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Die Funktionsweise der Vorrichtung 12 stellt sich etwa wie folgt dar:
Die zu trennende unrunde Büchse 18 wird an ihrer äußeren Umfangsfläche 17 von einem
an den Enden einer etwa U - förmigen Traverse 28 pendelnd angeordneten Rollenpaar
15,16 radial gegen ein feststehendes, antreibbares Rollenpaar 13,14 gedrückt F,
wodurch die beim Bearbeitungsvorgang durch die Trennfräseinheit 33 hauptsächlich
entstehende Radial - FR und Tangentialkraft FT durch Friktion der äus-
seren
Umfangsfldche 17 der Büchse 18 an den gummibeschichteten Rollen 13,14 aufgenommen
wird. Durch das pendelnd befestigte Rollenpaar 15,16 und die federnde Abstützung
35 der Traverse L8 it ein iiahezu vibrationsfreies Trennen der Büchse 18 durch die
lrennfräseinheit 33 qewährleistet Dies wird noch verstärkt durch die Anordnung der
Rollen 13, 14 im Verhältnis zur Trennfräseinheit 33 an der Umfangsfläche 17 der
Büchse 18, wobei die sich aus den einzelnen, vereinfacht dargestellten Kräften FR,FT
zusammensetzende resultierende Gesamtk@aft FReS die gedachte Verbindungslinie 36
zwischen den weiden Rollenachsen 37,38 schneidet 39. So kann in radlaler Richtung
kein freies Moment mehr auftreten, das die Funktion der Vorrichtung 12 beeinträch
tigen könnte.
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L e e r s e i t e