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Verstellbare Matrize Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Verformen
von Werkstücken dienende verstellbare Matrize, bei der die aus ringförmig angeordneten
Schwingkörpern gebildete Öffnung während des Durchgangs des zu verformenden Werkstückes
veränderbar ist. Bei den bisher bekannten Matrizen dieser Art entstehen zwar nicht
an der Ziehstelle selbst, wohl aber in dem trichterförmigen Einlaufteil der Matrize
bei der Verstellung Lücken. Ein geschlossener Einlauftrichter (Hol) ist aber für
die meisten Verformungen, insbesondere auch für das Ziehen, vorteilhaft oder sogar
notwendig.
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Der Erfindung gemäß wird die verstellbare Matrize so ausgebildet,
daß die kugelförmig ausgewölbten Arbeitsflächen der Schwingkörper in aus demselben
Kugelmittelpunkt und mit demselben Radius erzeugte kugelförmige Aushöhlungen der
Flanken der benachbarten Schwingkörper eingreifen und die Schwingkörper bei der
Verstellbewegung so aneinander gleiten, daß je nach der Schwingungsrichtung die
Durchgangsöffnung -ohne Lückenbildung in dem durch die Schwingkörper gebildeten
Trichter (Hol) - verkleinert oder vergrößert wird.
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Das sei an Hand der Zeichnung erläutert. Abb. i zeigt eine beispielsweise
Ausfüh= rungsform der Matrize in der Vorderansicht, # v. iihrend Abb. 2 die Rückansicht
darstellt.
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In Abb.3 ist unter Beifügung eines später noch zu besprechenden Getriebeteiles
eine Seitenansicht derSchwingkörper (unterFortlassung von zwei Schwingkörpern) wiedergegeben.
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Es ist angenommen, daß sechs Schwingkörper a1 bis all gelenkig auf
einem Ring b angeordnet sind. Jeder Schwingkörper hat eine kugelförmig ausgewölbte
Arbeitsfläche c' bis cl und eine kugelförmig ausgehöhlte Flanke dl bis d°. Jede
kugelförmige Flankenaushöhlung dl bis d' ist mit der Kugelfläche c2, c3,
c4, c5, c", cl des benachbarten Schwingungskörpers aus demselben Kugelmittelpunkt
und mit demselben Radius erzeugt. Auf diese Weise wird bei dem dargestellten Beispiel
durch die Arbeitsflächen der Schwingkörper eine Durchgangsöffnung von der Form eines
gleichseitigen Sechsecks gebildet, dessen Seiten infolge der Kugelwölbungen nicht
ganz gerade, sondern nach der Mitte hin bogenförmig sind. Wenn die Schwingkörper
gleichmäßig geschwenkt werden, so ändert sich die Größe der Durchgangsöffnung, ohne
daß aber Lücken entständen. In den Abb. i bis 3 ist die engste Stellung, also die
erreichbare kleinste Durchgangsöffnung wiedergegeben. Durch Schwenken der Schwingkörper
nach außen wird diese vergrößert. Dabei befindet sich vor der Durchgangsöffnung
stets ein trichterfÖrmigerEinlauf,wie er beispielsweise beim Ziehen erforderlich
ist.
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Eine solche Matrize ermöglicht zunächst das Verformen eines durch
ihre Öffnung hindurchbewegten Werkstückes in der Weise, <laß dieses bei demDurchgang
verjüngt wird.
Es muß dann dafür Sorge getragen werden, daß die
Sch-,vingkörper während des Durchganges des Werkstückes nach innen schwin-. gen.
Wird beispielsweise ein Rohr von kreigrundem OOuerschnitt durch die zunächst äüf_
seinen Durchmesser eingestellte Matrize hindurchgezogen, so werden die Schwungkörper
durchdasRohr selbst gleichmäßig nach innen geschwenkt, wobei die Durchgangsöffnung
fortschreitend verkleinert wird. Zur Regelung dieses Vorganges muß aber der Schwenkung
der Schwingkörper ein Widerstand entgegengesetzt werden, der nach einem bestimmten
Gesetz zurückweicht. Das Rohr wird dann, je nachdem der . Widerstand schneller oder
langsamer zurückweicht, mehr oder weniger konisch verjüngt, wobei sein Querschnitt
die Form der Durchgangsöffnung annimmt. Es entsteht also ein gestrecktes kegelförmiges
Rohr mit Längskanten und Flächen, die schwach nach innen eingewölbt sind.
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In Abb.3 wird der in geregelter Weise zurückweichende Widerstand durch
einen Hohlzylinder e gebildet. Dieser sitzt verschiebbar in einer an die die Schwingkörper
tragende Platte b angeschlossenen Büchse f. Der Ringe ist mit Außengewinde versehen,
in das das Gewinde eines Schneckenrades g eingreift. Dieses wird durch eine Schneckelc
in Drehung versetzt, und zwar so, ,daß der Hohlzylinder e, der sich an die Rückseite
der Schwingkörper cti bis a6 anlegt, mit der jeweils gewollten Geschwindigkeit zurückbewegt
wird und das Schwingen der Schwingkörper nach innen auf diese Weise zuläßt.
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Die Matrize kann beispielsweise, wieAbb. 4 zeigt, auf einer Ziehbank
befestigt und ein Rohr i durch die Matrize hindurchgezogen werden. Die Abb. 4. zeigt
weiterhin, wie hierbei von der Welle des Kettenrades 1 .aus über ein Wechselradgetriebe
und die S chnecke h die Bewegung des Hohlzylinders e geregelt werden kann. Es sind
also beliebige Geschwindigkeiten und damit verschiedene Grade der Konizität des
zu- erzeugenden Gegenstandes möglich.
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Man kann auch umgekehrt das Werkstück festhalten und die Matrize bewegen,
wie es in Abb. 5 angedeutet ist.
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Die mannigfachsten Einrichtungen zur Regelung der Bewegung der Schwingkörper
sind denkbar. In Abb. 6 ist angedeutet, daß die Schwingkörper mit rückwärtigen Ansätzen
h ausgerüstet sein können, gegen die sich zurückweichende Bolzen ila legen. Hier
ist auch angedeutet, daß die Schwingkörper durch Federn s im Ruhezustand in ihrer
Lage gehalten werden können. Bei Abb.7 ist ein Hohlzylinder e vorgesehen, der von
Hand bewegt werden kann. Es ist auch möglich, die Schwingkörper so zu steuern, daß
sie nicht nur mit konstanter Geschwindigkeit nach innen geschwenkt wersondern daß
die Geschwindigkeit sich än.der t oder auch vorübergehend zu Null .wird, so daß
die Schwingkörper stehenbleiben. Man erhält dann verschiedenstufige konische Verjüngungen,
gegebenenfalls mit Zwischenschaltung von zylindrischen Teilen. Man kann die Schwingkörper
aber auch während des Werkstückdarchganges abwechselnd nach innen und außen schwenken,
so daß der Querschnitt des verformten Werkstückes sich abwechselnd vergrößert oder
verkleinert. In diesem Falle muß also der Widerstand gegen das Zurückweichen der
Schwingkörper in eine aktive Vorwärtsbewegung umgewandelt werden, beispielsweise
in der Art, daß der Hohlzylinder e nach einem bestimmten Rückwärtsgange mit entsprechendem
Kraftaufwand vorwärts bewegt wird. Von Hand ist dies beispielsweise ohne weiteres
mit einer Einrichtung nach Abb. 7 möglich. Unter den verschiedenen maschinellen
Möglichkeiten sei auf eine Einrichtung nach Abb. 8 verwiesen, bei der wiederum ein
Hohlzylinder e, der von rückwärts auf die Schwingkörper einwirkt, benutzt wird,wobei
dieser aberzwangläufig mit den Schwingkörpern verbunden ist und von einer umlaufenden
Nutenscheibe r mittels des Hebels st bewegt wird. Die Gestalt der Nut o bestimmt
die Bewegung des Hohlzylinders e und damit auch die Schwingung der Schwingkörper,
gegebenenfalls so, daß diese abwechselnd nach innen und nach außen schwingen.
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Es müssen mindestens drei Schwingkörper vorgesehen werden, in welchem
Falle dann die Durchganggöffnung die Form eines gleichseitigen Dreiecks mit bogenförmigen
Seiten hat. Im übrigen ist die Zahl der Schwingkörper beliebig.
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Die Werkstücke können hohl (rohrförmig sein) oder einen vollen Querschnitt
haben. Bei hohlen Werkstücken kann, wie es in Abb. 6 angedeutet ist, auch mit einem
Dorn gearbeitet werden.
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Das Hindurchführen des Werkstückes durch die Matrize kann, wie besprochen,
durch Ziehen aber auch durch Drücken (Stoßen) erfolgen. Aber auch ein Walzen, und
zwar in der Weise eines Pilgerschrittwalzens, ist möglich. In diesem Falle wird
beispielsweise das Werkstück absatzweise festgestellt und vorgeschoben, wobei es
während des Stillstandes durch die Schwingkörper bearbeitet wird. Das ist etwa an
Hand der Abb. 9 so zu denken,. @daß die Matrize mit den durch Zahngetriebe schwenkbaren
Schwingkörpern auf einem Schlitten p sitzt, der zwangläufig hin und her bewegt wird,
so daß sich die
Schwingkörper auf dem Werkstück abwälzen, wenn dieses
festgestellt wird, worauf dann während des Rückganges des Schlittens und des Zurückschwingens
der Schwingkörper der Vorschub des Werkstückes erfolgt:, Auch zum Anspitzen eines
Werkstückes' :st die Matrize verwendbar, beispielsweise unter Verwendung der Einrichtung
nach .-",bll9, die es sogar ermöglicht, der Spitze jedes beliebige Längsprofil zu
geben.
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Als Werkstück kommt, wie gesagt, jeder durch Druck oder Zug verformbare-Stoff
in Betracht, also nicht nur Metall, das aber vorzugsweise als Werkstoff dienen soll.
Das Werkstück kann warm oder kalt dem Verformungsvorgang unterzogen werden.
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Für sehr viele Anwendungsfälle ist die Querprofilierung des erzeugten
Gegenstandes, die sich aus der Form der Durchgangsöffnung der Matrize ergibt, zulässig
und in vielen Fällen sogar erwünscht, da hierdurch der Widerstand gegen Biegung-
vergrößert wird.