DE4313804C2 - Gewindebohreinheit für einen Stanz-Biegeautomaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindebohreinheit für einen Stanz-Biegeau­ tomaten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Gewindebohreinheit ist bereits aus der DE-OS 19 33 477 bekannt. Dabei ist die Gewindebohreinheit am Stanz-Biegeautomaten an­ gebracht und von einem mit dem Stanz-Biegeautomaten gemeinsamen An­ trieb über eine mechanische Koppeleinrichtung antreibbar, wobei die Be­ wegung des Antriebs durch die mechanische Koppeleinrichtung sowohl mittels eines Leitgewindes in eine translatorische (Vorschub) als auch in eine rotatorische Vor- und Rückbewegung eines Gewindebohrers oder -formers der Gewindebohreinheit umwandelbar ist.

Aus der Zeitschriftenstelle aus "American Machinist" vom 29. Dezember 1969 auf Seite 91 sind ferner bauliche Einzelheiten zum Umwandeln zwi­ schen rotatorischen und translatorischen Bewegungen in Vebindung mit dem Gewindebohrungen auf Pressen bekannt.

Mit Stanz- und Biegeautomaten können Teile aus Band- oder Drahthalb­ zeug in großer Stückzahl gefertigt werden. Die Stanzeinheit hat dabei die Aufgabe, Platinen herzustellen, die im anschließenden Biegeprozeß die ge­ wünschte Form erhalten. In vielen Fällen werden Werkstücke gefertigt die später mit anderen Teilen verbunden oder verschraubt werden sollen. Die dafür erforderlichen Gewinde (meist Innengewinde) lassen sich bekann­ termaßen direkt auf der Maschine mit Hilfe einer Gewindeeinheit schnei­ den oder spanlos formen.

Die Gewindeeinheiten sind üblicherweise unabhängige Aggregate, die auf dem Stanz-Biegeautomaten montiert sind (Behr: Werkzeugkonstruktion und Funktion von Schneid- und Biegeautomaten. Blech, Rohre, Profile, Band 28 (1981) 3, S. 123-126). Durch elektronisch gesteuerte Antriebe werden die Gewinde in dem Arbeitstakt geschnitten oder spanlos geformt, den der Stanz-Biegeautomat vorgibt. Den Startimpuls liefert ein berüh­ rungsloser Schalter, der von einer im Maschinentakt umlaufenden Steuer­ kurve betätigt wird, oder ein Nockenschaltwerk einer geeigneten Steuer­ einrichtung.

In vielen Fällen kann die Gewindeeinheit mit der Taktzahl des Stanz-Bie­ geautomaten nicht Schritt halten. In diesem Fall müssen zwei Gewinde­ einheiten eingesetzt werden, oder die Teile müssen vor dem Gewinde­ schneiden gepuffert werden. Durch die zweite Gewindeeinheit und den da­ mit verbundenen Aufwand für die notwendige Koordinationssteuerung steigen die Kosten für die Maschine enorm.

Bekannt sind außerdem Gewindeeinheiten, bei denen die Drehrichtung des Antriebsmotors beim Umschalten oder Stillstand der Arbeitsspindel nicht geändert wird (Frank: Neuentwicklungen bei Stanz-Biegeautoma­ ten. Blech, Rohre, Profile, Band 29 (1982)10, S. 411-413). Die Drehrich­ tungsumkehr der Arbeitsspindel erfolgt dabei über Kegelradgetriebe und pneumatisch geschaltete Reibungskupplungen. Der Vor- und Rücklauf wird über berührungslose Endschalter elektronisch gesteuert. Der An­ trieb erfolgt über ein eigenes Aggregat. Auch in diesem Fall ist die notwen­ dige Steuerungsautomatik sehr aufwendig und durch die Erschütterung des Stanz-Biegeautomaten bei der Produktion störanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gewindebohreinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ihr durch den Antrieb des Stanz-Biegeautomaten ein vollständiges sinusförmiges Geschwindig­ keitsprofil aufprägbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Gewindebohreinheit für einen Stanz-Biegeautomaten zeichnet sich er­ findungsgemäß dadurch aus, daß der gemeinsame Antrieb durch eine in nur einer Richtung drehende Antriebswelle gebildet ist, und daß die me­ chanische Koppeleinrichtung einen mit der Antriebswelle gekoppelten Kurbelantrieb mit einer umlaufenden Kurbel und eine mit ihr gelenkig ver­ bundene Kurbelstange aufweist, die mit einer in ein Zahnrad eingreifen­ den Zahnstange verbunden ist.

Dabei kann der Kurbelantrieb nach einer Weiterbildung der Erfindung als Nocken- oder Exzenterantrieb ausgebildet sein. Ferner kann nach einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung auf der Antriebswelle die Kur­ bel sitzen, deren freies Ende mit dem einen Ende der Kurbelstange gekop­ pelt ist, deren anderes Ende mit einem in einer Führung verschieblich ge­ lagerten Schlitten verbunden ist.

Die einzige Figur zeigt die Darstellung des Hauptschnitts durch eine Ge­ windebohreinheit und ein Gehäuse der Stanz-Biegeeinheit.

Ein im Schnitt nicht dargestellter Hauptantrieb überträgt eine Drehbewe­ gung über einen ebenfalls nicht dargestellten Zahnriemen auf ein durch Lager 1 gelagertes Zahnriemenrad 2. Dieses Zahnriemenrad 2 ist in einem Gehäuse 3 über die genannten Lager 1 angeordnet und innen mit einer Vielkeilwelle 4 versehen. In dieser Vielkeilwelle sitzt ein Zahnrad 4a, wel­ ches mit einer Mutter 5 auf einer Welle 6 montiert ist. Die Weile 6 ist in ei­ nem Flansch 7 gelagert, der mit dem Gehäuse 3 fest verschraubt ist. Am äußeren Ende der Welle 6 wird die Drehbewegung mit Hilfe einer Paßfeder 8 in eine Kurbel 9 eingeleitet. Die Kurbel 9 (z. B. eine Kurbelscheibe) ist mit einem Sicherungsring 10 auf einem Absatz der Welle 6 gegen einen Wellen­ bund 11 montiert.

Die Kurbel 9 besitzt zwei parallel verlaufende Bohrungen 12 und 13, wobei die Bohrung 12 den Absatz der Welle 6 aufnimmt, während die Mittelachse der Bohrung 13 parallel zur Mittelachse der Welle 6 und der Bohrung 12 mit einem bestimmten Abstand, also exzentrisch zu diesen, verläuft.

In der Bohrung 13 ist ein Bolzen 14 mit Hilfe eines Bundes 15 und einer Mutter 16 fest montiert. Der zylindrische Bund 15 besitzt zwei zueinander parallele ebene Flächen, um den Bolzen 14 mit einem Schlüssel bei der Montage halten zu können.

Auf die in der Figur linken Seite des Bolzens 14 ist ein Gelenkkopf 17 auf­ geschoben. Der Gelenkkopf 17 wird mit einer Mutter 18 auf dem Bolzen 14 gehalten. Der Gelenkkopf 17 ist im Bereich der Mutter 18 abgeflacht und besitzt dort eine Bohrung, damit er auf den Bolzen 14 aufgeschoben wer­ den kann. Der Gelenkkopf 17 nimmt im weiteren Verlauf eine zylindrische Form an, so daß er mit Hilfe eines Gewindes eine Kurbelstange 19 aufneh­ men kann. Die Kurbelstange 19 wird mit Hilfe einer Mutter 20 gegen die zy­ linderseitige Stirnseite des Gelenkkopfs 17 verklemmt.

Die Kurbelstange 19 besitzt an jeweils beiden Ende ein Gewinde. Das ande­ re Ende der Kurbelstange 19 wird in gleicher Weise in einem Gelenkkopf 21 mit einer Mutter 22 befestigt. Der Gelenkkopf 21 besitzt die gleiche Gestalt wie der Gelenkkopf 17. Die Bohrung an ihrem abgeflachten Ende sitzt auf einem Zapfen 23 und ist dort mit einer Mutter 24 in der gleichen Weise wie der Gelenkkopf 17 durch die Mutter 18 fixiert.

Der Zapfen 23 ist durch Verschweißen oder Verschrauben auf einem Schlitten 25 angebracht. Mit dem Schlitten 25 ist auf der dem Zapfen 23 gegenüberliegenden Seite eine Flachführung 26 einstückig verbunden, die in einer Nut 27 translatorisch verschiebbar geführt wird. Die Nut 27 ist in einen Führungsblock 28 eingefräst.

Der Führungsblock ist am Gehäuse 3 des Stanz-Biegeautomaten mit Hilfe von Schrauben 28a befestigt.

Die Flachführung sorgt für eine einwandfreie Führung des Schlittens 25. Dadurch wird die von der Kurbelstange 19 übertragene Bewegung in eine rein translatorische, richtungswechselnde Bewegung überführt.

Mit dem Schlitten 25 ist eine Zahnstange 29 über einen einstellbaren Bol­ zen 30 verbunden. Diese Zahnstange 29 ist in einem als Flachführung aus­ gebildeten Lagergehäuse 31 gelagert. Das Lagergehäuse 31 ist mit Hilfe von Schrauben am Gehäuse 3 des Stanz-Biegeautomaten befestigt.

Die aus Metall hergestellte Zahnstange 29 bewegt sich ebenfalls rich­ tungswechselnd translatorisch und kämmt mit einem Zahnrad 32, das einstückig mit einer Welle 33 und einem Zahnrad 34 verbunden ist.

Die von der Kurbel erzeugte und von Schlitten 25 auf die Zahnstange 29 übertragene richtungswechselnde Translationsbewegung wird mittels des Zahnrades 32 in eine richtungswechselnde Rotationsbewegung umgewan­ delt. Diese Bewegung wird über die Welle 33 und das Zahnrad 34 in ein weiteres Zahnrad 35 eingeleitet, welches einstückig mit einer Welle 36 ver­ bunden ist.

Die beiden Wellen 33 und 36 sind in dem am Gehäuse 3 befestigten Lager­ gehäuse 31 mit Hilfe von Wälzlagern 31a gelagert. Zur Montage der beiden Wellen 33 und 36 ist das Lagergehäuse 31 zweiteilig ausgeführt. Lageröff­ nungen im Lagergehäuse 31 sind mit Hilfe von Lagerdeckeln 31b ver­ schlossen und abgedichtet.

Auf das in der Figur rechtsseitige Ende der Welle 36 ist eine Ausgleichs­ kupplung 37 aufgeschoben und mit einer Madenschraube 38 gegen Ver­ schieben gesichert. Das Drehmoment wird über eine Paßfeder 39 von der Welle 36 in die Ausgleichskupplung 37 übertragen.

Die Ausgleichskupplung 37 besteht aus zwei metallischen Kupplungs­ klauen 40 und einem formschlüssig dazwischenliegenden Gummielement 41.

In der Verlängerung der Achse der Welle 36 befindet sich eine weitere, mit der Ausgleichskupplung 37 baugleiche Ausgleichskupplung 42. Aus­ gleichskupplung 37 und Ausgleichskupplung 42 werden mittels einer Zwischenwelle 43 verbunden.

Das noch freie Ende der Ausgleichskupplung 42 sitzt auf dem Ende einer Welle 44.

Alle Verbindungen zwischen Wellen und Ausgleichskupplungen sind in der oben beschriebenen Weise mit Hilfe von Madenschrauben und Paßfe­ dern gestaltet. Die beiden Ausgleichskupplungen ermöglichen es, Win­ kel-, Radial- und Axialversätze der Wellen 36 und 44 auszugleichen, die durch Ungenauigkeiten beim Einbau entstehen können.

Die Welle 44 ist in einem Flansch 45 gelagert. Mit ihr ist einstückig ein Ke­ gelrad 46 verbunden, das mit einem weiteren Kegelrad 47 kämmt. Dadurch ist es möglich, die Drehbewegung rechtwinklig umzuleiten.

Der Raum, in dem die beiden Kegelräder kämmen, ist durch ein Gehäuse 48 umschlossen, in dem auf der einen Seite der Flansch 45 angebracht ist und auf der anderen Seite ein dichtender Deckel 49. Das Gehäuse 48 ist mit Hilfe von Schrauben und Montageelementen 48a am Gehäuse 3 des Stanz-Biegeautomaten befestigt.

Das Kegelrad 47 ist einstückig mit einer Welle 50 verbunden, die im Ge­ häuse 48 gelagert wird. An ihrem dem Kegelrad 47 gegenüberliegenden En­ de sind zwei Gleitfedern 51 eingelassen und mit Schrauben gegen Heraus­ fallen gesichert.

Diese Gleitfedern 51 übertragen die richtungswechselnde Rotationsbewe­ gung in eine Welle 52. Die Welle 52 ist derart ausgeprägt, daß ihr eines En­ de hohl ist und dieses Ende somit zwei Schlitzen versehen ist, daß es über die Gleitfedern 51 und die Welle 50 geschoben werden kann. Auf diese Wei­ se entsteht ein Sitz, der die Rotationsbewegung übertragen kann und gleichzeitig axial verschieblich ist.

Mit Hilfe einer Nutmutter 53 ist auf der Welle 52 über eine Paßfeder 52a ei­ ne Nabe 54 befestigt auf der ein Außengewinde 55 aufgebracht worden ist.

Dieses Außengewinde dreht sich im Innengewinde einer Mutter 56, die mit Hilfe eines am Gehäuse 48 verschraubten Deckels 57 im Gehäuse 48 fest­ gehalten und mit dem Stift 58 gegen Verdrehen gesichert wird. Der Stift 58 steckt in einer Bohrung des Deckels 57 und gleichzeitig in einer Nut der Mutter 56, was eine formschlüssige Verbindung zwischen Deckel 57 und Mutter 56 erzeugt.

Diese Einrichtung erzeugt bei Drehung der Welle 52 eine zusätzliche Be­ wegung in Axialrichtung, die der Vorschubbewegung des Werkzeugs ent­ spricht. Bei Richtungsumkehr der Rotationsbewegung dreht auch die Be­ wegung in Axialrichtung ihre Richtung um, wodurch das Werkzeug aus der Gewindebohrung herausgedreht werden kann.

Das aus dem Gehäuse herausragende Ende der Welle 52 ist als Vielkeilwel­ le 59 ausgeprägt. Auf ihr wird mit Hilfe eines Spannelementes, bestehend aus einer Spannhülse 60, einer Überwurfmutter 61 und einem konischen Hohlwellenende 62, ein Radsatzgehäuse 63 angebracht. Das Hohlwel­ lenende 62 besitzt außen ein Gewinde, auf das die Überwurfmutter 61 auf­ geschraubt wird. Beim Festschrauben der Überwurfmutter 61 wird die Spannhülse 60 in das konische Hohlwellenende 62 gepreßt und spannt so die Vielkeilwelle 59 fest ein.

Das Hohlwellenende 62 geht in eine Vollwelle 64 über, die ein Zahnrad 65 trägt. Das Zahnrad 65 ist mit Hilfe von Sicherungsringen 64a und einer Paßfeder 64b auf der Welle 64 montiert. Das Zahnrad 65 kämmt mit einem Zahnrad 66 und erzeugt aufgrund einer bestimmten, festgelegten Zähne­ zahl an Zahnrad 66 die für die Erzeugung des Gewindes notwendige Dreh­ zahl.

Das Zahnrad 66 sitzt auf einer Spindel 67, die an ihrem Ende das Werkzeug 68 in Form eines Gewindebohrers oder Gewindeformers welcher wäh­ rend eines Arbeitstaktes in ein Werkstück 69 eindringt, aufnimmt.

Das Radsatzgehäuse 63 ist durch zwei Säulenführungen 70 am Gehäuse 48 geführt. Diese Säulenführungen 70 nehmen auch das durch die Rota­ tionsbewegung auf das Radsatzgehäuse 63 wirkende Drehmoment auf. Die beiden Säulenführungen 70 sind im Radsatzgehäuse 63 durch Lagerbuch­ sen geführt und in einen am Gehäuse 48 befestigten Flansch einge­ schraubt.

Das Radsatzgehäuse 63 kann leicht zusammen mit dem Radsatz 65, 66, der Welle 64 und der Spindel 67 von der Vielkeilwelle 59 demontiert werden und durch ein Radsatzgehäuse mit einem Radsatz 65, 66, der ein anderes Übersetzungsverhältnis besitzt, ausgetauscht werden. Dadurch ist es leicht möglich, verschiedene Drehgeschwindigkeiten und damit Gewinde­ größen zu erzeugen, weil die im Verhältnis zur festgelegten Translations­ bewegung variable Rotationsbewegung so gewählt werden kann, daß die für einen bestimmten Translationsweg notwendige Anzahl von Umdrehun­ gen des Werkzeugs gewährleistet wird. Verschiedene Gewindegrößen (Ge­ windesteigungen) können auch durch entsprechenden Austausch von Na­ be 54 mit Außengewinde 55 und Mutter 56 realisiert werden.

Claims (3)

1. Gewindebohreinheit für einen Stanz-Biegeautomaten, die an diesem angebracht ist und von einem mit dem Stanz-Biegeautomaten gemeinsa­ men Antrieb über eine mechanische Koppeleinrichtung antreibbar ist, wo­ bei die Bewegung des Antriebs durch die mechanische Koppeleinrichtung sowohl mittels eines Leitgewindes in eine translatorische (Vorschub) als auch in eine rotatorische Vor- und Rückbewegung eines Gewindebohrers (68) oder -formers der der Gewindebohreinheit umwandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Antrieb durch eine in nur einer Richtung drehende Antriebswelle (6) gebildet ist, und daß die mechani­ sche Koppeleinrichtung einen mit der Antriebswelle (6) gekoppelten Kur­ belantrieb mit einer umlaufenden Kurbel (9) und eine mit ihr gelenkig ver­ bundene Kurbelstange (19) aufweist, die mit einer in ein Zahnrad (32) ein­ greifenden Zahnstange (29) verbunden ist.

2. Gewindebohreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelantrieb als Nocken- oder Exzenterantrieb ausgebildet ist.

3. Gewindebohreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (6) die Kurbel (9) sitzt deren freies Ende mit dem einen Ende der Kurbelstange (19) gekoppelt ist, deren anderes Ende (21) mit einem in einer Führung (26, 27) verschieblich gelagerten Schlitten (25) verbunden ist.