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Vorrichtung zum Befestigen einer Spund- und Zapflochverschraubung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen einer Spund- und Zapflochverscbraubung,
bei der die erforderliche Stanz- und PreBarbeitwährend eines PreBhubes erfolgt und
ein bewegliches Stanz- und Umbördelungsorgan mit einem als Stanzorgan wirkenden
feststehenden Spundringhohlträger zusammenarbeitet, der von einem den Flansch des
Spundringes zentrierenden Führungsring umgeben und etwas überragt wird. Bei einer
bekannten Vorrichtung dieser Art wurde der der Zentrierung dienende Führungsring
zwangläufig in den ganzen Stanz- und PreBvorgang dadurch eingeschaltet, daB der
Führungsring durch gegeneinander bewegte Schrägflächen vertikal gegen Ende des Prellvorganges
gehoben wurde. Die Spundverschraubung wurde dementsprechend zwangläufig angedrückt
und befestigt. Zur Durchführung einer solchen zwangläufigen Bewegung waren bisher
umständliche Hilfsbewegungsorgane unterhalb des Führungsringes bekannt, die nicht
in der Lage waren, Materialdifferenzen bei den auftretenden hohen Prelldrücken ausreichend
nachzugeben. Durch ihren selbsthemmenden Vortrieb führten dank den verwendeten Keilflächen
diese Konstruktionen bei Fehlsteuerung zur Zerstörung des Werkzeuges.
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All diese umständlichen Hilfssteuerungen des Führungsringes, der für
die Befestigung der Spundverschraubung eine wesentliche Rolle spielt,
werden
erfindungsgemäß dadurch in Fortfall gebracht, daß der Führungsring statt starr bewegt,
nunmehr nachgiebig gehalten ist. Die Schwierigkeiten der Bauart nach der eingangs
umschriebenen bekannten Gattung glaubte man bereits beseitigen zu können, wenn der
Führungsring am Ende des Preßvorganges eine Hilfsbewegung ausführt. Dieses Mittel
sollte die Anstände beseitigen, die bisher aufgetreten waren, wenn der Führungsring
starr geschaltet war. Die starre Halterung des Führungsringes hatte damals dazu
geführt, daß die Spundverschraubung nicht fest genug an der Behälterwandung befestigt
werden konnte. So gelangte man dazu, eine umständliche Hilfsbewegung für ein gesondertes
Anheben des Führungsringes einzuführen. Es wurden zwar hierdurch gewisse Verbesserungen
im Sitz der Spundverschraubung erzielt, doch, wie bereits eingangs ausgeführt, traten
während des Betriebes wesentliche Nachteile auf, und das gesamte Werkzeug komplizierte
sich durch die Hilfssteuervorrichtung.
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Nach der Erfindung wird also der Führungsring weder starr gehaltert
noch starr bewegt, sondern einfach nachgiebig ausgestaltet.
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Die Zeichnung zeigt rin Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch die Stanz- und Preßvorrichtung
nach der Erfindung, wobei nur ein Teil der Trag- und Betätigungsvorrichtung dargestellt
ist, während die Stanzteile in geöffneter Lage in Bereitschaftsstellung für die
Befestigung des Spundringes in der Metallwand dargestellt sind; Fig. 2 ist ein Grundriß,
von unten gesehen, der in Fig. i dargestellten oberen Stanz- und Preßeinheit; Fig:
3 ist eine Draufsicht der unteren in Fig. i dargestellten Stanz- und Preßeinheit;
Fig.4 ist ein senkrechter Schnitt eines Teiles der Stanz- und Preßvorrichtung nach
Fig. i und zeigt die Teile in der dem Ausstanzen einer Öffnung in der Metallwand
unmittelbar folgenden Lage; Fig. 5 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 4, wobei
aber die Vorrichtung in einem weiter vorgeschrittenen Arbeitsstadium dargestellt
ist; Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch die Vorrichtung in der Endstellung
des Arbeitsganges, wobei der Spundring in der Metallwand befestigt ist; Fig.7 ist
in vergrößertem Maßstab ein senkrechter Schnitt durch den in einer Wand befestigten
Spundring.
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Der mit der Behälterwand zu vereinigende Spundring kann vor seiner
Befestigung die Form eines bei 12 mit Innengewinde versehenen rohrförmigen Körpers
i i haben, der an einem Ende einen im Umriß vieleckigen Flansch 13 besitzt. Das
andere Ende i ia dieses Spundringes i i hat oberhalb des Schraubengewindes 12 eine
geringere Wandstärke, um das Umbördeln dieses Endes um den zu formenden Behälterflansch
herum zu erleichtern. Es sei angenommen, daß der Spundring in dem Deckel io (Fig.
i) eines Metallfasses oder anderen Behälters angeordnet werden soll. In der Endlage
der Fig. 7 wird der Spundringflansch 13 von einer entsprechend geformten Aussparung
in der Behälterwand io aufgenommen, und sein Ende I ia ist um den Behälterflansch
33 herumgebördelt, so daß der Spundring gegen Drehung und axiale Verschiebung gesichert
ist. Weiter ist eine Dichtung 30 zwischen dem Behälterflansch 33 und dem
Spundring angeordnet, um die Verbindung zwischen dem Spundring und der Wand io abzudichten.
Nach der Erfindung wird diese Verbindung in einem kontinuierlichen Einzelhubvorgang
durch die nachstehend beschriebene Stanz- und Preßvorrichtung hergestellt.
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Diese Vorrichtung besteht aus einer unteren feststehenden Einheit
und einer oberen, auf und ab bewegbaren Einheit. Die Einheiten können in beliebiger
Weise so unterstützt werden, daß sie fluchtend zueinander angeordnet sind, und ein
beliebiger (nicht dargestellter) Mechanismus kann zum Aufundabbewegen der oberen
Einheit verwendet werden.
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In der Zeichnung besteht die untere oder feststehende Einheit aus
einem Block 14, der durch Bolzen 15 auf einem festen Fuß 16 befestigt ist. Dieser
Block ist mit einer flachen, kreisförmigen Aussparung 14" versehen, in welcher ein
rohrförmiger Spundringträger 17 zentrisch gelagert ist. Der Spundringträger 17 ist
mit einer Verlängerung 17" von geringer Wandstärke versehen, welche einen waagerechten
Sitz i7b zur Unterstützung des Flansches 13 des Spundringes bildet. Der rohrförmige
Körper des Flansches erstreckt sich um die rohrförmige Verlängerung 1711 herum nach
oben. Der Block 14 und der Fuß 16 sind mit Öffnungen i8a bzw. 18b versehen, welche
koaxial mit der Bohrung des Tragringes 17 liegen, und zwar zu einem noch näher zu
beschreibenden Zweck. Ein Spundringzentrierungs- und -führungsring i9 umschließt
den Tragring 17 verschiebbar und wird durch eine Anzahl Federn 2,o in einem bestimmten
Abstand vom Block gehalten. Die Federn :2o sind normalerweise zusammengedrückt und
haben das Bestreben, den Ring i9 nach oben vom Block 14 abzuheben, ,vobei das Maß
der Aufwärtsbewegung dieses Ringes von einer Anzahl Bolzen :2i begrenzt wird, welche
in den Ring eingeschraubt und im Block 14 verschiebbar sind (Fig. i). Der Ring i9
bildet zusammen mit den angrenzenden Flächen des Tragringes 17 eine Aussparung (Fig.
i), welche dem Spundringflansch 13 entspricht. Der obere und innere Umfangsrand
des Ringes i9, der eine Wand dieser Aussparung bildet, ist entsprechend dem Spundring
vieleckig ausgebildet, so daß der Spundring in bezug auf seine Unterstützung und
die Stanz- und Preßvorrichtung eine bestimmte, zentrierte Lage hat. Der untere Teil
der inneren Umfangsfläche des Ringes ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, entsprechend
der Form des Tragringes 17, auf dem er verschiebbar ist.
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Die obere Stanzeinheit besteht aus einem Block 22, der einen Teil
22a geringeren Durchmessers hat.
Dieser Tei122a ist in beliebiger
Weise mit dem Teil23 der nicht dargestellten Vorrichtung zum Aufundabbewegen der
Stanzvorrichtung verbunden. Der Block 22 ist mit einer flachen, kreisförmigen und
konzentrischen Aussparung 22b versehen, in welcher der ringförmige Fuß 24a eines
Umbördelungsambosses 24 gelagert und zentriert ist. Der äußere Rand des Fußes 24a
ist bei 24b verlängert, wodurch ein vorstehender Rand gebildet wird, der eine Umbördelungsnut
24c aufweist. Diese Umbördelungsnut verläuft von der inneren Umfangskante des Teiles
24b nach innen und dann mit einem geringeren Krümmungsradius wieder nach außen bis
zur unteren Begrenzungsfläche des Teiles 24b in der Nähe des Außenmantels dieses
Teiles. Die beiden Kanten der Nut liegen praktisch in der gleichen Ebene mit der
Unterseite des Teiles 24b. Der flachere Teil der Nut, der zuerst mit dem oberen
Ende i j a des Spundringes in Berührung kommt, biegt dieses
Ende nach außen (Fig. 5), und die Krümmung der Nut veranlaßt dann weiter das Nachaußen-,
Nachunten- und Nachinnenbiegen dieses nach außen gebogenen Spundringes in der aus
Fig. 6 ersichtlichen Weise. Die Umbördelungsnut hat eine genügende Tiefe, und ihre
äußere Umbördelungsfläche erstreckt sich um ein genügendes Stück nach unten, um
die Abmessungen und Form der Umbiegung am Endei ja des Spundringes derart gleichmäßig
zu gestalten, daß um das Ende des Behälterflansches 33 herum eine Bördelung 34 gleichmäßigen
Durchmessers und gleichmäßiger Krümmung entsteht. Dieses Merkmal ist wichtig für
solche Konstruktionen, bei denen eine Verschlußkappe bestimmter Abmessungen über
die Bördelung 34 angeordnet werden soll, um den Verschluß endgültig zu versiegeln.
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Der Umbördelungsamboß 24 wird von einem Stanzstempel 25 gehalten,
der einen Stanzkopf 25a besitzt, der mit einem Teil 25b geringeren Durchmessers
von dem Amboßfuß 24a passend aufgenommen wird und unten gegen den Fuß 24a anliegt.
Der Stanzstempel und der Amboß 24 werden von einem Bolzen 26 gehalten, dessen Kopf
26a unten im Stanzstempel versenkt ist, und dessen Schaft frei durch den Stanzstempel
hindurchgeht und mit dem Block 22 verschraubt ist. Der Stanzstempel 25 hat einen
derartigen Durchmesser, daß er genau passend in den Verlängerungsteil i7 a der unteren
Einheit eingeführt werden kann, und diese Teile arbeiten so miteinander, daß sie
ein Loch in der Metallwand io (Fig. 4) stanzen können. Es sei bemerkt, daß die Umbördelungsnut
24c sich am einen Ende des Stanzstempels befindet, und zwar in bezug auf die Stanzflächen
desselben beträchtlich nach rückwärts versetzt, so daß der Spundring die Umbördelungsnut
erst nach einer gewissen Zeit, nachdem das Loch in der Wand io gestanzt ist, erreicht.
Diese Bauart ermöglicht es, die Behälterwand um den Spundring herum hochzuziehen,
bevor das Bördeln des oberen Spundringendes stattfindet.
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Das Hochziehen der Wand um den Spundring herum wird wie folgt ausgeführt:
Ein Ringkörper umschließt den Umbördelungsamboß 24 verschiebbar. Die untere Fläche
dieses Ringkörpers ist mit einer erweiterten, flachen Bohrung 27a versehen, deren
obere Wand sich in Form eines ringförmigen Flansches 27b etwas nach innen erstreckt.
Diese Bohrung entspricht in ihrem Umriß dem Spundringflansch und ist auch annähernd
gleich groß bemessen, so daß, wenn die obere Stanzeinheit in ihre tiefste Lage herabbewegt
wird, sie mit der Behälterwand in Berührung kommt und dieselbe gegen und um den
Spundringflansch herum in die Form des letzteren preßt (Fig. 6). Es ist erwünscht,
daß dieser Formvorgang in einem ganz bestimmten Maße schon stattfindet, bevor die
Umbördelungsnut 24c den Oberrand des Spundringes erreicht hat. Zu diesem Zweck wird
normalerweise der Ringkörper 27 mit seinen unteren Formgebungskanten in beträchtlichem
Abstand von der Umbördelungsnut 24c gehalten, was wie folgt erreicht wird: Eine
Anzahl verhältnismäßig starker Federn 28 ist zwischen dem Block 22 und dem Ring
27 angeordnet. Diese Federn halten normalerweise den Ring 27 federnd vom Block ab.
Die normale Entfernung zwischen diesen Teilen und infolgedessen auch die normale
Entfernung zwischen den unteren Formgebungskanten des Ringes 27 und der Umbördelungsnut
wird von einer Anzahl Bolzen 29 bestimmt, deren Köpfe 29a verschiebbar in Aussparungen
22c des Blockes 22 liegen und deren Schäfte verschiebbar durch den Block hindurchgeführt
und mit dem Ring verschraubt sind. Bei dieser Bauart kann der Ring 27 in Richtung
des Blockes 22 niedergepreßt werden; er kann jedoch nicht weiter vom Block entfernt
werden, da die Federn 28 diese Teile in einer bestimmten, normalen, gegenseitigen
Entfernung voneinander halten.
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Im Betrieb wird der zu befestigende Spundring (Fig. i) in die zur
Aufnahme des Flansches dienende Aussparung der unteren Stanzeinheit eingesetzt,
wobei sich eine Dichtung 3o aus geeignetem Material auf der oberen Seite des Spundringflansches
13 befindet. Die flache Behälterwand (Faßdeckel od. dgl.) io wird dann zwischen
die oberen und unteren Stanzeinheiten eingeschoben und vorzugsweise von dem Verlängerungsteil
17a der unteren Stanzeinheit getragen. Die obere Stanzeinheit wird hierauf abwärts
bewegt, so daß die Stanzorgane eine Metallscheibe 3 i (Fig. 6) aus der Wand io herausschneiden
und ein Loch 32 gebildet wird (Fig.4). Es sei bemerkt, daß die unteren inneren Kanten
der Formgebungsflächen des Ringes 27 der oberen Formeinheit einen größeren Durchmesser
als der Spundring i i haben und mit der Wand io außerhalb des Spundringes kurz vor
dem Anfang des obenerwähnten Stanzvorganges in Berührung kommen. Da die ununterbrochene
Abwärtsbewegung der oberen Stanzeinheit weitergeht, wird das Material der Wand io
längs der Außenseite der Spundringwandung herabgepreßt, wodurch das dem Loch 32
benachbarte Metall über den oberen Spundringteil hochgezogen und gestreckt wird,
wobei der Spundring das Formgebungselement bildet (Fig. 5). Zu Beginn der Abwärtsbewegung
der oberen Einheit
befindet sieh der Ring 27 in seiner normalen
Lage in bezug auf den Block 22. Wenn aber diese Bewegung fortschreitet, werden die
Federn 28 allmählich zusammengepreßt, bis der Ring 27 schließlich an dem Block 22
zum Anliegen kommt, was dann der Fall ist, wenn die Teile die Lage nach Fig. 5 einnehmen.
Während dieses Vorganges nähert sich die Umbördelungsnut 24e der Formgebungsfläche
des Ringes 27 immer mehr, so daß, wenn die obere Einheit die Stellung der Fig. 5
erreicht hat, die Umbördelungsnut mit dem oberen Rande des Spundringes in Berührung
gekommen ist und das Umbördeln desselben eingeleitet hat.
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Wird die obere Stanzeinheit aus der Stellung der Fig.5 weiter abwärts
bewegt; so wird der Ringkörper i9 der unteren Einheit herabgepreßt und der Behälterflansch
33 erhält die dem Spundringflansch entsprechende Form (Fig. 6). Während dieses Vorganges
wird, da die Umbördelungsnut 2,4c mit dem oberen Rand des Spundringes zusammenarbeitet,
das Umlegen des Spundringrandes fortgesetzt, so daß schließlich das Ende des Spundringes
vollkommen um den Behälterflansch 33 gebördelt ist, wodurch der Spundring fest mit
dem Flansch 33 vereinigt und gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Nach Vollendung
des in Fig. 6 dargestellten letzten Verfahrensschrittes wird die obere Stanzeinheit
abgehoben und die Wand io nebst Spundring (Fig. 7) entfernt. Es sei bemerkt, daß
während des letzten Teiles des Hubes der oberen Stanzeinheit die Dichtung 30 zusammengepreßt
wird, so daß eine gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Spundring
und der Wand io entsteht.
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Aus vorstehendem gehen die Vorteile der Erfindung klar hervor. Der
mit dem Flansch versehene Spundring wird in einem kontinuierlichen Einzelhubvorgang
in der Behälterwand befestigt. Der Behälter braucht - bei diesem Vorgang nur einmal
gehandhabt zu werden, und die Möglichkeit von Fehlern bei der Montage des Spundringes,
die bei einer mehrfachen Arbeitsweise vorhanden ist, wird vermieden. Die zum Befestigen
des Spundringes in der Behälterwand erforderliche Zeit wird beträchtlich herabgesetzt,
wodurch die Produktion erhöht und die Herstellungskosten verringert werden. Die
Stanz- und Preßvorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist sehr einfach und billig
und zugleich sehr zweckmäßig. Genaues Ineinanderpassen von Spundring und Behälterwand
wird dadurch gewährleistet, daß der Spundring als Formgebungselement benutzt und
die Wandfläche unmittelbar an ihn angepaßt wird. Weiter kann die Erfindung unmittelbar
für die Herstellung des Behälters herangezogen werden, weil die Stanzvorrichtung
nach der Erfindung mit der Behälterformvorrichtung kombiniert werden kann, so daß
der Spundring unmittelbar nach der Fertigstellung des Behälters mit der Wand desselben
verbünden werden kann, ohne daß eine Zwischenhandhabung der Behälterwand oder der
Stanzvorrichtung erforderlich ist.