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Vorrichtung zum Drücken von Gewinde "zwecks Steigerung der Dauerhaltbarkeit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drücken des Gewindes und-des im Außendurchmesser
auslaufenden Gewindeteils an Gewindewerkstücken mittels mehrprofiliger Druckwerkzeuge
und gegebenenfalls Stützrollen im axiafen Vor- und Rücklauf zum Zwecke der Steigerung
der Dauerhaltbarkeit, bei der entweder das Werkstück oder mindestens eins der Werkzeuge
angetrieben wird.
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Es hat sich gezeigt, daß das Drücken von Gewinde mittels mehrprofiliger
Druckrollen im axialen Vor- und Rücklauf eine größere Steigerung der Dauerhaltbarkeit
und zugleich eine genauere geometrische Form des Gewindes ergibt als bei Verwendung
der bisher üblichen einprofiligen Druckrolle. Die Erfindung erstrebt, für das Drücken
von Gewindewerkstücken mit einem Gewindeauslauf, dessen Radius größer ist als der
Radius der Druckrolle, eine Antriebsvorrichtung zu schaffen, die unter Beibehaltung
der genannten Maßnahmen das Drücken des Gewindeauslaufs ebenso sicher gewährleistet
wie das Drücken des Gewindes. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung der erforderlichen Drehbewegung eine Antriebsvorrichtung mit hin
und her gehender Bewegung verwendet wird, wobei der Abstand der Ausgangsstellung
von dem einen Umkehrpunkt durch die zum Drücken des Gewindeauslaufs erforderliche
Winkeldrehung des Werkstücks und der Abstand von dem anderen Umkehrpunkt durch die
zum Drücken des Gewindes erforderliche .Winkeldrehung bestimmt sind.
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Diese Antriebsvorrichtung ermöglicht ein absatzloses flüssiges Arbeiten
beim Drücken des Gewindekerns und des Gewindeauslaufs. Dadurch, daß der Gewindeauslauf
selbst für die Festlegung der Ausgangsstellung benutzt wird, ist eine genaue Wegbegrenzung
gegeben und die Gefahr des Überrollens am Gewindeauslauf und das damit verbundene
Verquetschen des benachbarten Gewindeganges vermieden. Die Schraubbarkeit des'Gewindes
ist somit nach demDrücken unbeeinträchtigt, und die angestrebte Verdichtung wird
auf dem gesamten
Verlauf des Gewindeabschnitts mit Sicherheit erreicht.
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Zweckmäßig wird die Antriebsvorrichtung derart gesteuert, daß zuerst
das Gewinde und anschließend der Gewindeauslauf gedrückt wird. Dies hat den Vorteil,
daß die Drückrolle aus der Bewegung heraus auf den Gewindeauslauf gelangt und dadurch
der Spur des Auslaufs sicherer folgt als aus dem Stillstand heraus.
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Eine einfache Antriebsvorrichtung für hin und her gehende Bewegung
bildet beispielsweise ein Kurbeltrieb oder ein Schwingenantrieb in Verbindung mit
einer Schalteinrichtung, die am Ende des Arbeitsspiels ein augenblickliches Stillsetzen
des Antriebs in der Ausgangsstellung bewirkt. Hierzu ist an einem der vor- und rückläufig
bewegten Antriebsteile eine Schaltnase angeordnet, die auf einen in der Bewegungsbahn
angeordneten Winkelhebel derart einwirkt, daß dieser beim I'berfahren der Ausgangsstellung
in der einen Richtung eine Leerbewegung, dagegen beim Überfahren in der anderen
Richtung eine die Stillsetzeinrichtung betätigende Schaltbewegung vollführt. Vorzugsweise
betätigt der von der Schaltnase beeinflußte Winkelhebel einen elektrischen Schalter
zum Abschalten und Bremsen des Elektromotors für die Antriebsvorrichtung.
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Bei Verwendung eines Kurbeltriebs als hin und her gehende Antriebsvorrichtung
ist es vorteilhaft, sich des bekannten Kurbeltriebs zu bedienen, bei dem ein mit
gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufendes Antriebsrad mittels Zapfens und Steins
eine exzentrisch gelagerte Kulisse und ein mit lezterer fest verbundenes Stirnrad
in ungleichförmige Drehgeschwindigkeit versetzt, das ein mit ihm kämmendes doppelt
so großes Antriebskurbelrad für den anzutreibenden Teil derart antreibt, daß der
Kurbelzapfen in den Totpunkten mit größerer, in den dazwischenliegenden Scheitelpunkten
aber mit kleinerer Umfangsgeschwindigkeit umläuft. Ein solcher Kurbeltrieb besitzt
ein im Vergleich zum gewöhnlichen Kurbeltrieb günstigeres Geschwindigkeitsdiagramm.
Der angetriebene Teil erhält eine nahezu gleichbleibende Geschwindigkeit.
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In den Abbildungen ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Fig. i zeigt ein Gewindewerkstück in der Arbeitsläge beim Drücken;
Fig.2 ist ein Querschnitt durch den Gewindeauslauf am ZVerkstü c1 und veranschaulicht
die Stellung der Druckrolle beim Drücken des Gewindeauslaufs; Fig. 3 zeigt im Schema
eine Drückvorrichtung; Fig..I ist ein teilweiser Grundriß des Antriebs der Vorrichtung
nach Fig. 3 ; Fig. 5 ist ein Schaltbild einer elektrischen Steuereinrichtung; Fig.
6 ist eine teilweise Ansicht eines abgeänderten Antriebs nach Fig. 3.
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Das Werksdick i ist ein Bolzen, dessen Geu-inde 2 im Außendurchmesser
ausläuft. Der Auslauf ist mit 3 bezeichnet. Die eigentliche Drückvorrichtung besteht
aus der Druckrolle .I und den beiden Stützrollen 5. Die Rollen besitzen ringförmige
Profilrippen, deren Anzahlentsprechend der Länge des Gewindeabschnitts 2 gewählt
ist. Der Flankenwinkel der Druckrolle .I ist etwas geringer als der Gewindeflankenwinkel
und beträgt bei metrischem Gewinde z. B. 5ß°. Die Spitzenabrundung an den Profilrippen
der Druckrolle rt ist gleich dem vorgeschriebenen Radius des Gewindes, sofern das
Gewinde 2 mit Kernaufmaß vorgearbeitet ist. Ist das Gewinde nicht mit Kernaufmaß
vorgearbeitet, so ist der Abrundungsradius der Profilspitzen etwas kleiner als der
normale Radius der Kernabrundung des Gewindes. Die Profilrippen der Stützrollen
5 haben einen Flankenwinkel, der gleich dem Gewindeflankenwinkel ist. Sie berühren
das Gewinde 2 nur auf den Flanken; ihr Außenabrundungsradius ist so bemessen, daß
keine Berührung mit dem Gewindekern stattfindet. Die Rollen 5 sind ortsfest, jedoch
drehbeweglich an einem nicht dargestellten Gestell gelagert, während die Druckrolle
d. drehbeweglich in einem an dem Gestell der Vorrichtung verschiebbaren nicht dargestellten
Schlitten gelagert ist. Auf den Schlitten wirkt ein hvdraulisches Kolbengetriebe
o. dgl., so daß die Druckrolle mit einer wählbaren Anpreßkraft gegen den Gewindekern
gedrückt werden kann. Auf der Achse einer jeden Rolle sitzt ein Zahnrad 6, das von
einem Zahnrad 7 aus angetrieben wird. Das Werkstück i wird also beim Drücken durch
Reibungsmitnahme in Umdrehung versetzt und schraubt sich an den Profilrippen der
Rollen .1, 5 entlang. Die Anordnung könnte auch so getroffen werden, daß der Antrieb
unmittelbar auf das Werkstück geleitet wird, etwa in der Weise, daß das Zahnrad
7 auf eine Spanneinrichtung für das Werkstück treibt, die dreh- und längsverschiebbar
gelagert ist.
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Es soll außer dem gesamten Gewindegrund des Gewindes .2 auch der Gewindeauslauf
3 gedrückt werden. Die Krümmung des Gewindeauslaufs bestimmt sich nach dem Durchmesser
der Schleifscheibe oder des Fräsers, mit dem das Gewinde hergestellt ist. In Fig.
2 ist die Krümmung des Gewindeauslaufs 3 durch den Radius der Schleifscheibe S bestimmt.
Der Beginn des Gewindeauslaufs ist mit a bezeichnet. Wird beim Drücken die Druckrolle
d. im Punkt a angesetzt, so ist eine geringe Drehung des Werkstücks i um den Winke,l
a erforderlich,
um den Gewindeauslauf mit der Drückrolle .4 zu erfassen.
In Fig.2 ist dies so dargestellt, als ob sich die Drückrolle d. gegenüber dem Werkstück
bewegt, und zwar gelangt dann die Drückrolle d. aus der Stellung b in die Stellung
c. In der Stellung c ist die Drückralle dürch einen strichpunktierten Kreisbogen
dargestellt. Der kreuzschraffierte Teil am Werkstück i ist die gedrückte Zone.
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Das Zahnrad 7, welches die beiden Stützrollen 5 über die Zahnräder
6 antreibt, wird seinerseits von einem Zahnsegment 8 angetrieben. Das Zahnsegment
8 wird von einem Kurbeltrieb in hin und her gehende Bewegung versetzt. Der Kurbeltrieb
besteht aus einer tim die Achse 9 kreisenden Kurbelschleife io mit festem Kurbelradius.
Mit der Kurbelschleife io ist ein Zahnrad 1i fest verbunden. Es kämmt mit einem
Zahnrad 12, das mit der Antriebskurbel 13 fest verbunden ist. Das Übersetzungsverhältnis
der Zahnräder i i und 1 2 verhält sich wie 1 -:2. In der Kulisse 13 ist der Stein
14, in welchem der Zapfen 15 der Antriebskurbel 16 eingreift, verstellbar angeordnet.
Mit ihrem anderen Ende greift die Kurbelstange 16 an dem Rad 8 an. Da der Radius,
mit dem die Stange 16 an dem Rad 8 angreift, erheblich größer ist als der Kurbelradius
der Kurbel 13, so vollführt das Rad 8 eine Pendelbewegung, die sich als Vor- und
Rücklaufdrehung auf die Stützrollen 5 und damit auf das Werkstück i überträgt. Die
Umkehrpunkte der Pendelbewegung sind mit a' und e und der Angriffspunkt der Kurbelstange
16 am Rad 8 mit f bezeichnet. Der Radius der Kurbel 13 ist entsprechend dem Durchmesser
des zu drückenden Gewindes eingestellt. Die Kurbelschleife io wird von dem um die
Achse 17 umlaufenden Schneckenrad i8 mittels des Zapfens i9 und Steins 2o angetrieben.
Die Achsen g und 17 sind exzentrisch um einen Betrag x zueinander versetzt. Da das
Zahnrad i i dieselben ungleichen Winkelgeschwindigkeiten besitzt wie die mit ihm
gekuppelte Kurbelschleife io und sich diese ungleichen Winkelgeschwindigkeiten auf
das Zahnrad 12 im Verhältnis i : 2 übertragen, so entsteht eine symmetrische Geschwindigkeitskurve
für den Vor- und Rücklauf des Rades 8, wenn der Kurbelzapfen 15 der Kurbel 13 so
liegt, daß er bei seiner Höchstgeschwindigkeit durch die Totpunkte und bei der niedrigsten
Geschwindigkeit durch die dazwischenliegenden Scheitelpunkte am Kurbelradius geht.
Diese Einstellung ,der Kurbel 13 -wird beim Zusammenbau des Getriebes vorgenommen.
Das Schneckenrad 18 wird von einerSchnecke 21 angetrieben. Die Schnecke erhält ihren
Antrieb üfier ein nicht dargestelltes Geschwindigkeitswechselgetriebe von einem
Elektromotor 1l aus (Fig. 5). Der Motor NI ist ein Drehstroinniotor mit Verschieb;eankerbremse.
Sein Aufbau und Wirkungsweise sind .allgemein bekannt und brauchen daher nicht näher
beschrieben zu werden. Es genügt, darauf hinzuweisen, daß d:e Verschiebeankerbremse
beim Einschalten des Motors -durch den magnetischen Zug gelöst und beim Abschalten
des Motors augenblicklich angelegt wird. Es kann natürlich auch eine andere geeignete
elektrische oder mechanische Bremsung gewählt werden.
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An dem Antriebsrad 8 ist eine schneidenförinige Schaltnase 22 einstellbar
angeordnet. Mit -der Schaltnase wirkt ein Winkelhebel 23 zusammen. Der eine Arm
des Hebels 23,
der mit der Schaltnase 22 in Berührung gelangt, besitzt ebenfalls
ein schneide-nförmi,ges Ende. Der andere Arm des Winkelhebels besitzt ein gabelartig
geformtes Ende, das die Stange eines elektrischen Schalters 2d. umfaßt. Der Schalter
24. wird durch eine Feder 25 in Schließstellung gehalten. Eine schwächere Feder
26, die an dem Winkelhebel 23 angreift, sorgt für eine ständige Anlage des gabelartig
geformten Arms des Winkelhebels 23 an einem Bund der Schaltstange des Schalters
2-..
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Der Schalter 24 liegt in dem für den Motor :L-1 und bewirkt beim Öffnen
das Abfallen des Schaltschützes 27, durch welches der Motor ill ein- und ausgeschaltet
wird (s. Fig. 5). Zum Ausschalten des Motors i11 von Hand ist der Druckknopfschalter
28 und zum Einschalten der Druckknopfschalter 29 vorgesehen.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 6 greift die Kurbelstange 16 nicht unmittelbar
an :dem Zahnrad 8 an, sondern an einer geradlinig hin und her bewegten Zahnstange
31, die mit dem Zahnrad 8 kämmt. Hierdurch wird gegenüber der Ausführung nach Fig.
3 eine Verbesserung ih der Gleichförmigkeit der Geschwindigkeit des Zahnrades 8
erreicht.
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Vor Beginn des Drückens wird,die Drückrolle q. so weit gegen die Stützrollen
5 heran-;bewegt, daß der Bolzen i zwischen die Rollen, deren Profilrippen ja heim
Eingriff mit d°m Gewinde 2 wie .eine Mutter wirken. leicht von Hand eingeschraubt
werden kann, bis der Ge:w.indeauslauf 3 das Weiterschrauben verhindert. Die Stellung
der Kurbelstange 16,i,st dabei wie in Fig. 3 gezeigt, d.h. der Angriffspunkt f der
Kurbelstange 16 liegt nicht in der Umkehrpunktlage e, sondern in einer benachbarten
Stellung. Diese Stellung ergibt sich aus der Größe der zum Drücken des Gewindeauslaufs
3 erforderlichen Zusatzdrehung des Werkstücks, d. h. sie ist durch den Winkel x
(Fig. 2) bestimmt. Der Winkel a läßt sich errechnen. In dieser Stellung ,wird die
Schaltnase 22 und der mit ihr zusainnienwirl:
endeWinlcelhelse1
23 mit Schalter =4 eingestellt. Der Winkelhebel 23 und der Schalter 24 sind
hierzu an einem Rahmen 30 einstellbar angeordnet. Es wird dann die Drückrolle 4.
mit einer gewählten Anpreßkraft gegen das Werkstuck beigestellt. so dziß die Spitzen
der Profilrippen der Drückrolle d um den Betrag Y (s. Fig. 2) in den Gewindegrund
eindringen. Dann wird der Druckknopfschalter 29 niedergedrückt, so .daß das Schütz
27 anzieht und der Motor l7 anläuft. Über das beschriebene Kurbelgetriebe führt
dann das Rad 8 eine Drehbewegung bis zur U mkehrpunktlage d aus. Das Werksdick dreht
sich dabei in einem von dem Gewindeauslauf 3 abgekehrten Sinn, so daß nn Vorlauf
der Gewindegrund ohne den Auslauf 3 gedrückt wird. -;ach Umkehr aus der Lage ct
wird der Gewindegrund nochmals gedrückt und anschließend beim Überschreiten der
Einlegestellung (Punkt f) der Gewindeauslauf 3. Beim Überschreiten der Einlegestellung
wird der Winkelliebe123 von .der Schaltnase 22 zu einer Le-erhewegung veranlaßt
(der Ausschlag des '\A'inkelhebels erfolgt im Uhrzeigersinn), so claß der Antrieb
durch den Schalter 24 -nicht unterbrochen wird. Nach Umkehr aus der Uinkehrpunktlage
e drückt die Schaltnase -22 den Schalter 24. 111,e-der, so daß die Spule des Schaltschützes
27 ohne Spannung ist, das Schaltschütz 27 geöffnet wird und die Verschiebeankerbrenise
einfällt. Der Antrieb hält also genau in der Einlegestellung an. Das fertiggedrückte
Gewindewerlcstück wird aus der Vorrichtung genommen und das nächste Werkstück eingeführt.
Dabei ist stets beim Einschrauben zwischen die Rollen 4., > ein Anschlag durch den
Gewindeauslauf 3 gegel)eli, so daß jedes Werkstück zuverlässig gedrückt wird.