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Vorrichtung zum Einbringen von Kerben in Werkstücke,
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vorzugsweise in zylindrische Werkstücke.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen von
Kerben in Werkstücke, vorzugsweise in zylindrische Werkstücke.
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Im Maschinenbau sowie auf vielen anderen Gebieten der Technik werden
vielfach zylindrische Werkstücke, beispielsweise Bolzen benötigt, die an ihrer Umfangsfläche
mit wenigstens einer Kerbe, d.h. mit einer durch bleibende Verformung des materials
des Werkstückes in dieses Werkstück eingedrückten und sich vorzugsweise in Längsrichtuny
des Werkstückes erstreckenden Vertiefung versehen sind. Ein typisches Beispiel für
derartige Werkstück sind sogenannte "Kerbstifte", die beispielsweise als Verbindungselemente
verwendet werden.
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Vorrichtungen zum Einbringen in Kerben in Werkstücke und dabei vorzugsweise
auch in zylindrische Werkstück sind an sich bekannt. Die bekannten Vorrichtungen
weisen jedoch eine relativ aufwendige Konstruktion auf. Nachteilig ist bei den bekannten
Vorrichtungen auch, daß die bei den bekannten Vorrichtungen verwendeten Werkzeuge
oder Werkzeugeinsätze sich an ihrer zum Eindrücken einer werbe dienenden Schneide
relativ schnell abnutzen und damit sehr häufig ausgetauscht werden müssen, die bekannten
Vorrichtungen also eine relativ geringe Standzeit aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einbringen
von Kerben in Werkstücke und dabei insbes. in zylindrische Werkstücke aufzuzeigen,
die sich durch eine relativ einfache und daher preiswerte Konstruktion, durch eine
optimale Krafteinwirkung auf das zu kerbende Werkstück, durch optimale raftvcrteilun
in der Vorrichtung selbst sowie durch eine hohe Standzeit auszeichnet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine hinsichtlich
der beim Kerbvorgang auftretenden bzw. zu beherrschenden Kräfte optimale Konstruktion
aus, was vor allem auch bedeutet, daß bei kleiner Werkzeug- bzw. Vorrichtungsgröße
hohe Kräfte beherrscht bzw. für den Kerbvorgang erzeugt werden können. Es ist hierdurch
vor allem auch möglich, bei vorgegebener Vorrichtungs- bzw. Werkzeuggröße beispielsweise
zylindrische oder andersartig ausgebildete Werkstücke mit wesentlich größerem Durchmesser
zu kerben und/oder Kerben mit wesentlich größerer Länge, Breite und/oder Tiefe in
ein Werkstück einzubringen, als dies bei gleichgroßen bekannten Werkzeugen bzw.
Vorrichtungen möglich ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Kraftübertragung
auf den das wenigstens eine Werkzeug oder Werkzeugeinsatz aufweisenden, schwenkbar
am ersten Werkzeugteil gehaltenen Hebel über einen Druckbolzen, die sich an einem
Ende am Hebel bzw. an einer dort vorgesehenen ersten Anlage-oder Abstützfläche abstützt
und mit seinem anderen Ende gegen eine zweite Anlage- und Abstützfläche anliegt,
die am zweiten erkzeugteil vorgesehen ist. Da der zweite Werkzeugteil um eine Achse,
die mit der Achse der Werkstückaufnahme zusammenfällt, relativ zum ersten Werkstückteil
dreh- bzw. schwenkbar ist, wirkt dieser Druckbolzen als eine Art Kniehebel, d.h.
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der Druckbolzen liegt in der Ausgangs- oder Ruhestellung des zweiten
Werkzeugteils mit seiner Längserstreckung leicht schräg zu einer radial zur erstückaufname
verlaufenden und die erste Anlage- und Abstützfläche schneidende Linie und wird
beim Schwenken bzw. Drehen des zweiten erkzeugteils in die Arbeitsstellung in eine
Lage gebracht, in der der Druckbolzen mit seiner Längserstreckung achsgleich oder
nahezu achsgleich mit dieser radialen Linie liegt, d.h. in der Arbeitsstellung,
in der die Schneiden der kJerkzeugeinsätze in das Material des Werkstückes eingedrückt
sind,
sclieGt die Eängserstreckung des Druckbolzens einen wesentlich
kleineren Winkel mit der radialen Linie ein als in der Ruhestellung. Hierdurch werden
beim Drehen bzw. Schwenken des zweiten Werkzeugteils in die Arbeitsstellung hohe
Kräfte auf den wenigstens einen Hebel ausgeübt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der zweite Werkzeugteil ringartig ausgebildet und ist auf einer konzentrisch
zur Werkstückaufnahme angeordneten Ringfläche des ersten Werkzeugteils angeordnet.
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Hierdurch ergibt sich eine großflächige und damit optimale Lagerung
für den zweiten Werkzeugteil. Durch die Ausbildung des zweiten Werkzeugteils als
ringartiges Element ergibt sich weiterhin auch eine optimale Kraftver teilung in
diesem Werkzeugteil, d.h. der zweite Werkzeugteil ist durch seine ringartige Ausbildung
hoch belastbar.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind um die Werkstückaufnahme
verteilt vorzugsweis mehrere Hebel mit jeweils wenigstens einem Werkzeug oder Werkzeugeinsatz
vorgesehen, wobei dann jeder Hebel über einen Druckbolzen wirkungsmäßig mit dem
zweiten Werkzeugteil in Verbindung steht. Hierdurch lassen sich in einem Arbeitsgang
in ein Werkstück mehrere Kerben einbringen. Gleichzeitig ergibt sich durch diese
Ausgestaltung auch in kräftemäßiger Hinsicht eine optimale Konstruktion, da die
beim Kerben auf das Werkstück von den einzelnen Werkzeugeinsätzen ausgeübten Kräfte
sich gegenseitig aufheben.
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Es versteht sich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht
nur Kerben im wörtlichen Sinne in ein Werkstück eingebracht werden können, sondern
auch andere Vertiefungen, so daß unter "Kerben" im Sinne der Erfindung jede Art
von Ve-rti-efun-en zu verstehen ist.
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Unter "Schneiden" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind zunächst
einmal langgestreckte Schneiden zu verstehen, d.h.
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Schneiden im wörtlichen Sinne, aber auch andersartig geformte, spitz
zulaufende Arbeitsflächen von Werkzeugen oder
Werkzeugeinsätzen,
be ispielsweis auch kegelförmig geformte Arbeitsflächen zum Eindrücken von kegelförmigen
Vertiefungen in Werkstücke.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen: rig. 1 in vereinfachter Darstellung und teilweis im
Längsschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Fig. 2 einen
Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 1.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung weist zwei im Abstand
und parallel zueinander angeordnete Platten oder Platinen 1 und 2 auf, von denen
die Platte 2 scheibenförmig mit einer kreisringförmigen Umfangsfläche 3 versehen
ist und die Platte 1 eine stufenförmige oder abgesetzte Umfangsfläche aufweist,
die von zwei ebenfalls kreisringförmigen Flächenbereichen 4 und 5 gebildet ist.
Die Umfangsfläche 3 sowie die beiden Flächenbereiche 4 und 5 liegen jeweils konzentrisch
zu einer senkrecht zu den Oberflächenseiten der Platten 1 und 2 verlaufende Mittelachse
M des von den beiden Platten 1 und 2 gebildeten ersten Werkzeugteils, wobei der
Flächenbereich 4 von dieser Mittelachse M einen größeren Abstand aufweist, als der
Flächenbereich 5, dessen Abstand von der Mittelachse M in etwa gleich demjenigen
Abstand ist, den die Umfangsfläche 3 von dieser Mittelachse besitzt.
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Die beiden Platten 1 und 2 sind an ihrem einander zugewendeten Oberflächenseiten
durch drei um die Mittelachse M in gleichmäßigem Abstand gegeneinander versetzt
angeordneten und in einer Querschnittsebene senkrecht zur Mittelachse M (entsprechend
der Fig. 1) in etwa kreissegmentartig ausgebildete Klötze 6 miteinander verbunden.
Die Platte 1 ist an ihrer der Platte 2 abgewendeten Oberflächenseite an einem
ortsfesten
Vorrichtungsgestell 7 befestigt. Im mittleren Bereich des von den beiden Platten
1 und 2 gebildeten Werkzeugteils ist eine Hülse 8 angeordnet, die jeweils beidendig
mit einer durchgehenden Bohrung der Platten 1 und 2 gehalten ist und ebenfalls konzentrisch
zur Mittelachse M angeordnet ist. Diese als WerkstücI<aufnahme dienende Hülse
ist in ihrem mittleren, zwische den Platten 1 und 2 liegenden Bereich mit drei um
jeweils 1200 am Umfang der Hülse gegeneinander versetzt angeordneten und sich in
Richtung der Mittelachse M erstreckenden Durchbrüchen 9 versehen, welche von der
Außenfläche der Hülse 8 bis in den Innenraum bzw. in die Bohrung 10 dieser Hülse
reichen. In einer senkrecht zur Mittelachse M verlaufenden Schnittebene weisen die
Durchbrechungen 9 jeweils einen V-förmigen Querschnitt auf, der sich von der Bohrung
10 zur Außenfläcne der Hülse 8 hin verbreitert.
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An dem in der Bohrung 11 der Platte 2 sitzenden Ende der Hülse 8 setzt
sich die Bohrung 10 dieser Hülse in der Innenbohrung zweier Ringe 12 aus elastischem
Material und anschließend in der Innenbohrung 13 eines Hülsenkörpers 14 fort, der
mittels eines Außengewindes in einen in der Bohrung 11 vorgesehenen Gewindeabsehnitt
eingeschraubt ist. Die Bohrung 13 erweitert sich trichterartig zu dem freien Ende
des Hülsenkörpers 14, welche über die der Platte 1 abgewendete Oberflächenseite
der Platte 2 vorsteht.
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In den Platten 1 und 2 sind mit jeweils gleichem radialen Abstand
von der Mittelachse M sowie um diese Mittelachse M um jeweils 1200 versetzt drei
Gelenkbolzen 15 beidendig in den Platten 1 und 2 gehalten. An jedem, mit seiner
Achse paralle zur Mittelachse M liegenden Gelenkbolzen ist ein zwischen den Platten
1 und 2 angeordneter Hebel 16 an einem Ende schwenkbar gelagert, und zwar in dem
zwischen zwei benachbarten Klötzen 6 gebildeten Raum. Jeder Hebel 16 trägt an seinem
anderen Ende an einer der Mittelachse M zugewendeten und in etwa parallel zu dieser
Mittelachse verlaufenden Fläche einen Werkzeugeinsatz 17, welcher an einem in etwa
radial zur Mittelachse M verlaufenden meißelartigen Teilbereich eine
Werkzeugschneide
18 bildet, deren Lnqsers reckung parallel zur Mittelachse M verläuft. Jeder Weri<zeugeinsa
tz 17 reicht mit seinem meißelartigen Teilbereich in eine der Durchbrechungen 9
hinein.
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An der der Schneide 18 gegenüberliegenden Seite ist jeder Hebel 16
hammerkopfartig mit einem Ansatz 19 ausgebildet und an der der Schneide 18 abeendeten
Seite dieses Ansatzes mit einer halbkreisförmigen Vertiefung 20 versehen, deren
Symmetrieachse zusammen mit der Schneide 18 auf einer gemeinsamen, in etus radial
zur Mittelachse N verlaufenden Linie angeordnet ist. Die Vertiefung 20 jedes Hebels
16 dient als Anlage- oder Abstützfläche für ein halbkugelförniig abgerundetes Ende
eines Stößels oder Druckbolzens 21.
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Im mittleren Bereich ist jeder Hebel 16 an seiner der Mittelachse
M abgewendeten Seite mit einer Sackbohrung 22 versehen, der das offene nde einer
in einem klotz ó vorgesehenen Sackbohrung 23 gegenüberliegt und deren Achse in etwa
achsgleich mit der Achse der Sackbohrung 23 angeordnet ist.
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An einem in der Sackbohrung 22 vorgesehenen Stift 24 ist eine Zugfeder
25 mit einem Ende gehalten. Das andere Ende dieser Zugfeder ist an einem Stift 26
in der Sackbohrung 23 befestigt. Da der Stift 26 bezogen auf die Mittelachse H jeweils
radial weiter außen liegt als der Stift 24, versucht jede Zugfeder 25 den betreffenden
Hebel 16 im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes zwischen der Schneide 18 un der
Mittelachse M, d.h. in Richtung des Pfeiles A der rig.l zu schwenken.
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Auf den von der Umfangsfläche 3 sowie von den lächenbereichen 4 und
5 gebildeten i'ingflächen sitzt ein im wesentlichen ringförmiger zweiter Werkzeugteil
27, der über einen gewissen Winkelbereich um die Nittelachse M relativ zu dem von
den Platten 1 und 2 gebildeten ersten Werkzeugteil drehbar bzw.
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schwenkbar ist, wie dies in der fig. 1 mit den Doppelpfeil 3 angedeutet
ist. Der Lerkzeugteil 27 ist an drei, jeweils um 1200 um d e Mittelachse N versetzten
Bereichen mit jeweils einer, sich radial zur Mittelachse M erstreckenden durchgehenden
Ausnehmung
28 versehen, die vorzugsweise einen von der Kreisform abweichenden, beispielsweise
quadratischen Querschnitt aufweist. In jeder Ausnehmung 28 ist ein an den Querschnitt
dieser Ausnehmung angepaßter Klotz 29 in Richtung radial zur mittelachse M verschiebbar
angeordnet, und zwar derart, daß jeder Klotz 29 mit seiner der Mittelachse M zugewendeten
Seite dem Ansatz 19 eines Hebels 16 gegenüberliegt. An dieser Seite ist in jedem
Klotz 29 eine halbkuyelförmige Vertiefung 30 vorgesehen, die als Anlage- und Abstützfläche
für das andere, radial weiter außen liegende und ebenfalls halbkugelförmig ausgebildete
Ende eines Druckbolzens 21 dient. Gegen die der Mittelachse M abgewendete Seite
jedes Klotzes 29 liegt das eine Ende eines mit einem Außengewinde versehenen Spann-
oder Einstellbolzens 31 an, der mit seiner Achse ebenfalls radial zur Mittelachse
M angeordnet ist und mit seinem Gewinde in eine Gewindebohrung einer an der Umfangsfläche
des Werkzeugteils 27 mit Hilfe von Schrauben 32 befestigten Platte eingreift. Die
Einstellung der Vorrichtung mit Hilfe der Einstellbolzen 31 erfolgt so, daß in einer
Stellung des Werkzeugteils 27, in der die mittelachse einer Vertiefung 30 eines
Klotzes 29 achsgleich mit der Mittelachse einer Vertiefung 20 eines Hebels 16 liegt
bzw. der sich zwischen diesen beiden Vertiefungen abstützende Druckbolzen 21 mit
seiner Längserstreckung radial zur Mittelachse M angeordnet ist, sämtliche Werkzeugeinsätze
17 mit ihren Schneiden 18 mit einem Überstand bzw. Betrag durch die zugehörige Durchbrechung
9 in das Innere bzw. in die Bohrung 10 der Hülse 8 hineinreichen, der (Überstand
bzw.
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Betrag) der Tiefe der im Werkstück zu erzeugenden Einkerbung entspricht.
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Uird der Werkzeugteil 27 aus dieser, in der Fig. 1 gezeigten Arbeitsstellung
in seine Ausgangsstellung bewegt, und zwar beispielsweise bei der für die Fig. 1
gewählten Darstellung durch Schwenken des Werkzeugteils 27 um einen geringen Winkelbetrag
im Gegenuhrzeigersinn, so vergrößert sich jeweils der effektive Abstand zwischen
den beiden einander zugeordneten Vertiefungen 20 und 30, wodurch die Hebel 16 mit
ihrem den Werkzeugeinsatz 17 aufweisenden Ende jeweils durch
die
zugehörige Zugfeaer 25 radial nach außen geschwenkt werden. Da die Hebel 16 durch
die Zugfeder 25 jeweils unter Vorspannung gegen die Druckbolzen 21 anliegen, sind
diese in jeder Stellung des erkzeugteils 27 unverlierbar gehalten.
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Zum Schwenken des Werkzeugteil s 27 relativ zu dem von den Platten
1 und 2 gebildeten Werkzeugteil ist der erkzeugeil 27 mit einem nicht näher dargestellten
Hebel versehen, der entweder von Hand oder aber mit Hilfe eines Antriebs betätigt
wird.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung läßt sich, wie folgt, beschreiben:
Zum Herstellen von Werkstücken mit Einkerbungen, beispielsweise zum Herstellen von
Kerbstiften wird bei in seiner Ausgangsstellung befindlichem Werkzeugteil 27 ein
stift oder bolzenförmiges Werkstück, welches auch ein Stahldraht sein kann, durch
die Bohrung 16 in das Innere der als Werkstückaufnahme dienenden Hülse 6 geführt.
Durch die Ringe 12 aus elastischem Material ist das Werkstück einigermaßen in der
Hülse 8 gegen Verrutschen gesichert. Nach dem Einführen des Werkstückes in die Hülse
8 wird der crkstückteil 27 in seine Arbeitsstellung gedreht, wodurch die erkzeugeinsätze
17 mit ihren Schneiden 18 durch die Durchbrechungen 9 sich in die Umfangsfläche
des Werkstückes eindrücken und dadurch die gewünschten Einkerbungen erzeugen.
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