DK143935B - Maskine til fremstilling af hoveder paa et skaft saasom soem eller skruer - Google Patents

Description

(19) DANMARK

|j| (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT ου U3935 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 819/78 (51) IntCI.3 B 21 0 3/12 (22) Indleveringsdag 2J. feb. .1978 B 21 K 1/46 (24) Løbedag 2J. feb. 1978 (41) Aim. tilgængelig 24. aug. 1979 (44) Fremlagt 2. nov. 1981 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. -(30) Prioritet - (71) Ansøger AKTIESELSKABET NORDISKE KABEL- OG TRAADFABRIKER, 2000 Køben= havn F, DK. * (72) Opfinder Ove Nielsen, DK; Leif Nielsen, DK: Tarras Wanheim, DK.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Maskine til fremstilling af hoveder på et skaft, såsom søm eller skruer.

Opfindelsen angår en maskine af den i krav l's indledning angivne art, specielt til fremstilling af hoveder på søm eller skruer ved i en enkel arbejdsproces at forme hovedet ved en kombineret vals-ning og smedning.

Fra beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 2.917.756 kendes et appa-m rat til fremstilling af sømhoveder, hvor sømskaftet, der også !_q benævnes sømstammen, er anbragt aksialt i et ringformet værktøj ^ og rager et stykke uden for dennes ene, plane sideflade, som er rrj forsynet med et formhulrum, der definerer sømhovedets facon. Søm- ^ hovedet fremstilles ved, at sømskaftet, ved rotation af værktøjet omkring dennes akse, bringes til at samvirke med et antal val- * □ 2 143935 ser, som er anbragt til rotation omkring respektive akser, som liver er vinkelrette på værktøjets akse, med en periferihastighed, som er en smule større end sømskaftets periferihastighed omkring værktøjets akse. Ved denne kendte maskine fremstilles sømhovedet principielt på velkendt måde, idet det formgives ved flere på hinanden følgende påvirkninger af et antal valser.

Denne kendte maskine har imidlertid nogle ulemper. Før det første er det nødvendigt at anbringe modholdsvalser, som i et antal svarende til de tidligere nævnte valser er anbragt på den modsatte af værktøjets plane sideflade. Bearbejdningsvalsemes periferihastighed er som ovenfor nævnt større end sømskaftets hastighed for at forhindre den udragende del af skaftet i at blive bøjet bagud i forhold til fremføringsretningen, når skaftets ende rammer en valse. For at en valse således skal kunne påvirke skaftets ende fremad, kræves der en tilstrækkelig stor friktionskraft mellem valsen og skaftets ende. Den opnåede friktionskraft vil være tilstrækkelig, når der anvendes valser med relativ stor diameter, hvorved den kendte maskine bliver stor og kostbar at fremstille. Endvidere er midlerne til udtagning af de færdige søm fra den kendte maskine ikke enkle og driftssikre.

Formålet med opfindelsen er at angive en maskine af den omhandlede art, hvor de nævnte ulemper er undgået.

Dette formål opnås ved, at maskinen udformes som angivet i krav l's kendetegnende del. Opfindelsen er baseret på den nye erkendelse, at vinklen mellem tangenterne for henholdsvis værktøjet og valsen ved skaftets berøring med valsen bør være så lille som muligt og kan i praksis komme helt ned på ca. 3° ved fremstilling af et normalt sømhoved. For at dette kan opnås ved den kendte teknik, hvor der benyttes udvendig rulning, skal valsernes antal og/eller diameter være større, end det med rimelige omkostninger kan lade sig gøre i praksis, men ved at opfindelsen er baseret på indvendig rulning, kan der opnås vilkårligt små vinkler mellem de nævnte tangenter ved valsediametre, som let kan realiseres.

Den indvendige rulning medfører en yderligere fordel til forøgelse af produktionshastigheden, idet der kan være anbragt flere skafter ved siden af hinanden i aksialplaner for det ringformede værktøj, således at hovederne formgives ved hjælp af en enkelt valse. Den- 3 143935 ne mulighed for forøgelse af produktionshastigheden kan ikke lade sig gøre ved den kendte teknik, da sømskafternes fremføringshastighed er afhængig af skafternes respektive afstande fra den ringformede matrices omdrejningsakse. Endvidere kan der ved den nævnte kendte teknik kun fremstilles søm med en specifik længde, hvorimod der med maskinen ifølge opfindelsen kan fremstilles søm, hvis længde ikke begrænses af værktøjetne, da sømspidseme frit kan rage uden for matricens ydre periferi.

Krav 2 angiver en foretrukken udførelsesform for det ringformede værktøj, som fortrinsvis vil være forsynet med de i krav 3 nævnte formkæber, som kan udskiftes, hvorved maskinen relativt hurtigt kan omstilles til fremstilling af hoveder med andre dimensioner.

Skafterne kan fastholdes ved hjælp af det i krav 4 nævnte modhold eller ved hjælp af de i krav 5 nævnte foranstaltninger.

Ved hjælp af de i krav 6 angivne foranstaltninger opnås på meget simpel måde både at skafterne kan fastholdes inden for bearbejdningsområdet, og at det er meget let at indføre og udtage emnerne over en stor del af den uden for bearbejdningsområdet liggende periferi.

Valsen er anbragt som nærmere angivet i krav 7.

For at opnå en tilfredsstillende materialefordeling i hulrummet er det fordelagtigt at valsens periferihastighed er en smule større end skaftets hastighed. Dette opnås på meget simpel måde ved hjælp af de i krav 8 angivne foranstaltninger samtidigt med, at valsen kan forspændes, ved at denne trykkes imod værktøjets indvendige periferi og bæres af de nævnte rullebaner, således at selve valseoverfladen netop går fri af formkæberne. Endvidere er det muligt at nøjes med kun at drive valsen eller værktøjet, idet drivkraften overføres via rullebanerne. Når der ikke kan overføres tilstrækkelig drivkraft på denne måde, kan rullebanerne være fortandede, som det er anført i krav 9.

Ved hjælp af den i krav 10 nævnte vulst kan der i en og samme arbejdsoperation fremstilles både et skruehoved samt en kærv i dette, hvor kærvens dimensioner er defineret af vulsten.

4 143935

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af nogle udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1 viser en principskitse til forklaring af det grundlag, som opfindelsen er baseret på, fig. 2 det samme som fig. 1, men med relation til fremstilling af et reduceret hoved, fig. 3 og 4 viser en første udførelsesform for maskinen ifølge opfindelsen, hvor fig. 3 viser et lodret snit langs linien III-III på fig. 4, medens fig. 4 viser et snit som angivet ved IV-IV på fig. 3, fig. 5 og 6 viser et udsnit af to udførelsesformer for den ringformede matrice, fig. 7 viser et snit gennem en anden udførelsesform for maskinen ifølge opfindelsen, medens fig. 8 viser et spændeorgan til fastspænding af emnerne, der skal forsynes med et hoved.

Inden beskrivelsen af nogle udførelsesformer for maskinen ifølge opfindelsen skal det i forbindelse med fig. 1 og 2 først forklares, hvilken ny erkendelse opfindelsen er baseret på. I den følgende beskrivelse vil der blive refereret til fremstilling af sømhoveder, selv om maskinen, som tidligere nævnt, også kan anvendes til fremstilling af hoveder på f.eks. skruer eller bolte. Det har vist sig, at der faktisk opnås en veldefineret bredning af sømmaterialet, når materialepåvirkningen er en kombination af smedning, som er velkendt ved sømfremstilling, og valsning. For at opnå fyldning af formhulrummet, kan der med fordel tilvejebringes en relativ hastighedsforskel mellem valsen og det værktøj, som holder sømmet fast. I fig. 1 er vist en valse 1, som roterer i pilen Pi’s retning, og som er indrettet til at samvirke med sømemner 3, 4, som er fastholdt i et værktøj 2, der bevæges translato risk i pilen P2's retning. Ifølge det ovenstående er valsen l's periferihastighed således en smule større end værktøjet 2’s transla- 5 143935 toriske hastighed.

Det har endvidere vist sig, at den relativt lille indgangsvinkel for sømemnet har betydning for en effektiv og veldefineret bredning af sømmaterialet i det formhulrum 5, som definerer sømhovedets form. Indgangsvinklen er defineret som vinklen U i fig. 1 og er lig med vinklen mellem tangenten til valsen 1 i det punkt, hvor den til at begynde med rammer sømemnet 3 og tangenten til værktøjet 2 i det punkt, hvor sømmene 3 er fastholdt i værktøjet. Ved det viste eksempel er tangenten til værktøjet 2 parallel med selve værktøjet, men definitionen af vinklen U i afhængighed af tangenten til værktøjet får betydning senere, hvor værktøjet er krumt. Den nævnte indgangsvinkel skal i visse tilfælde være så lille, at det er praktisk umuligt på den i fig. 1 viste måde, idet valsen l’s diameter skal være meget stor. Ifølge opfindelsen er værktøjet en eller flere ringe, inden i hvilken valsen 1 roterer, hvilket medfører, at der kan opnås meget små værdier for vinklen U.

Den senere beskrevne, foretrukne udførelsesform for opfindelsen er som eksempel Indrettet til at fremstille søm med reduceret hoved.

Søm med reduceret hoved anvendes hovedsageligt til sømpistoler, hvor sømmene skal være magasinerede, før de anbringes i sømpistolen. Magasineringen består i, at sømmene lægges i et plan så tæt op til hinanden som muligt, og der kan derfor opnås en tættere pakning, såfremt sømhovedet er reduceret således, at sømskafterne eller sømstammerne kan ligge an mod hinanden over hele sømmets længde. Når sømhovedet ses ovenfra, svarer dette til, at der er fjernet et cirkelafsnit af sømhovedet. I fig. 2 ses svarende til fig. 1 en valse 6 og et værktøj 7, som har formhulrum 8 til reduceret hoved.

Ved fremstilling af søm med reduceret hoved skal indgangsvinklen U gøres lidt større, end når der fremstilles søm med fuldt hoved, men den forøgede indgangsvinkel kan dog stadig ikke realiseres i praksis ved den kendte teknik. Når sømemnet rammer valsen 6 under den forøgede indgangsvinkel, bliver sømemnet 9 bøjet bagud som vist i fig. 2 og ned mod formhul rummet 8. Til et senere tidspunkt bliver tangentvinklen V så lille, at friktionen mellem valsen 6 og sømemnet 9 medfører en begyndende valsning, hvorefter den kombinerede valsning og smedningsproces medfører et søm uden grater og 6 143935 og med veldefinerede tolerancer, således at det færdige søm kan føres direkte til magasinering uden mellemliggende bearbejdning. Hidtil har man måttet tromle sømmene i ca. 20 minutter for at afgrate disse, og de kendte værktøjer har hidtil fordret en stadig og omhyggelig vedligeholdelse, for at tolerancerne for søm til sømpistoler kan overholdes. Ved maskinen ifølge opfindelsen slides værktøjerne ikke nævneværdigt, for det første fordi materialepåvirkningen er jævn og ikke har karakter af et slag, og for det andet medfører bagudbøjningen af sømemnet, at sømstammen aflastes for aksialt tryk, hvorved der undgås grater fra værktøjer til fastholdelse af sømstammen imod en stor aksial kraft.

I fig. 3 er vist et lodret længdesnit gennem en foretrukken udførelsesform for maskinen ifølge opfindelsen, hvor valsen 10 svarer til valsen 6 på fig. 2, medens ringen 11 svarer til værktøjet 7 i fig. 2. Ringen 11 har en indvendig fortanding 12, som går aksialt fri af valsen 10's sider, og som er i indgreb med et tanddrev 13, som drives af en motor M. Valsen 10 kan drives særskilt af en motor, eller kan ved senere beskrevne midler, drives af ringen 11, hvor det huskes, at valsen 10’s periferihastighed er en smule større end den indvendige periferihastighed for ringen 11.

Den færdige sømmaskine omfatter endvidere nogle i og for sig kendte stationer, som ikke skal blive nærmere beskrevet, men som er antydet i fig. 3, idet der i stationen 14 udføres retning, kombineret afklipning og spidsfremstilling og indføring af sømemnet i ringen 11. Sømemnet indføres radialt, hvilket tillades af de skrå sider 15 i hulrum 16 til optagelse af søm/sømemner. For overskuelighedens skyld er der kun vist hulrum 16 i området omkring valsen 10, hvilket område i det følgende benævnes som bearbejdningsområdet, idet det vil kunne forstås, at der findes tilsvarende hulrum fordelt rundt langs hele ringen 11. De færdige søm udtages ved stationen 17, hvorfra de føres videre til pakning eller magasinering.

På fig. 4, som viser et snit langs linien IV-IV på fig. 3, kan det ses, at ringen består af to indbyrdes skråtstillede værktøjsringe 11A og 11B, som er fastgjort til respektive inderringe 18A og 18B i lejer, som kan være kugle- eller rullelejer, hvis yderringe henholdsvis 19A og 19B er fastgjort til tilhørende bæreplader, 7 143935 henholdsvis 20A og 20B, hvor 20A kan ses i fig. 3 og er stift fastgjort til et bundstykke 21, medens pladen 20B er drejeligt fastgjort til bundpladen 21, således at pladerne 20A og 20B med de tilhørende ringe kan spændes imod hinanden ved hjælp af bolten 22. Valsen 10 er fastgjort til en aksel 23» som er roterbart lejret ved hjælp af sfæriske lejer 23A og 23B til pladerne henholdsvis 20A og 20B.

I fig. 5 er vist et udsnit af en af de i fig. 4 viste værktøjsringe 11A eller 11B. Ringen er fastgjort til den tilhørende inder-ring ved hjælp af skruer, og dens indvendige periferi er udformet som en rullebane 24. Denne rullebane tjener som bæreflade for valsen 10 (se fig. 4), som har rullebaner med overflader henholdsvis 25A og 25B til anlæg mod de respektive rullebaner på ringene henholdsvis 11A og 11B. Diameteren for valserullebaneme 25A og 25B er mindre end diameteren af den midterste del af valsen 10, hvis overflade 26 er indrettet til at samvirke med sømemneme. Sømemnerne fastholdes ved hjælp af todelte værktøjer, som også betegnes formkæber, hvor den ene del 27 af fire formkæber er vist i fig. 5» medens den anden, modsvarende del af disse værktøjer er anbragt i den anden værktøjsring i flugt med de i fig. 5 viste halvdele.

Hver værktøjsdel 27 definerer halvdelen af et formhulrum med et hulrum 16 til optagelse af sømemner, som vist ved 9 i figuren, og med en åbning 28. Hulrummet 16 omfatter en ligeledes halv kanal 29 med dimensioner, som svarer til den anvendte sømstammedimension, hvorved det vil kunne forstås, at et sømemne kan fastholdes mod aksial bevægelse i en af et par værktøjshalvdele defineret kanal inden for det tidligere nævnte bearbejdningsområde, som strækker sig til begge sider et stykke bort fra valsen 10, hvilket stykke er afhængigt af den spidse vinkel, som værktøjsringene 11A, 11B danner indbyrdes, se fig. 4. Det vil således kunne forstås, at sømemnerne kan indføres radialt ved stationen 14 (fig. 3), idet værktøjshalvdelene 27 på dette sted parvist er beliggende i nogen afstand fra hinanden, medens sømemnerne vil være effektivt fastholdt mellem parrede værktøjshalvdele 27 i det nævnte bearbejdningsområde.

På tilsvarende måde vil det kunne forstås, at de færdige søm kan udtages ved den i fig. 3 viste station 17, hvor afstanden mellem værktøjshalvdelene 27 er maksimal, således at sømmet let kan udtages.

I fig. 5 bemærkes det, at oversiden af værktøjshalvdelene 27 er 8 143935 anbragt et stykke (afstanden "a" i fig. 5) under rullebanen 24, og da valsens rullebaner 25A eller 25B ruller uden slip på rullebanen 24 opnås på grund af radiusforskellen en forskel i periferihastighed for valsen 10’s overflade 26 henholdsvis for værktøjerne 27's overside, hvorved der på simpel måde opnås den tidligere nævnte ønskede hastighedsforskel, som er bestemt af afstanden "a". Diameteren for valsen 10’s overflade 26 er bestemt således, at overfladen 26 netop går fri af værktøjerne 27 samtidigt med, at den forspændingskraft, som valsen 10 kan være påvirket med imod sømemnerne, optages alene af rullebanerne. I fig. 4 (og senere tilsvarende fig. 7) kan denne frigang ikke ses, da den er meget lille.

I fig. 5 er værktøjshalvdelen 27 vist i ét stykke, men da den del, som omfatter åbningen 28 og kanalen 29 skal være hærdet, vil værktøjerne fortrinsvis være opdelt, således som det kan ses i fig.

6, der viser en anden udførelsesform for ringene.

I fig. 6 er den nederste del 16 af værktøjet udformet sammemhængen-de med ringen 30, til hvilken der f.eks. ved hjælp af skruer er fastgjort hårdmetalstykker 31, der er udformet med det i forbindelse med fig. 5 viste formhulrum med tilhørende kanal, i hvilken sømemnet fastholdes inden for bearbejdningsområdet. I fig. 6 er ringen 30 endvidere forsynet med en fortanding 32 på rullebanen, som er indrettet til indgreb med en modsvarende fortanding (ikke vist) på valsens rullebaner. Fortandingen er nødvendig, når der skal overføres et drejningsmoment mellem valsen og ringen af en sådan størrelse, at den tidligere nævnte friktionskraft mellem de glatte rullebaner ikke er tilstrækkelig.

Ved de ovenfor beskrevne, foretrukne udførelsesformer for maskinen ifølge opfindelsen er der kun vist to ringe til optagelse af sømeller skrueskafter i et enkelt radialt plan. Produktionshastigheden kan imidlertid øges ved at anbringe tre eller flere ringe ved siden af hinanden, således at en enkelt valse, som strækker sig gennem alle ringene, kan forme hoveder på et antal skafter beliggende i aksialplaner for ringene. Skafterne vil fortsat kunne fastholdes ved at skråtstille ringene indbyrdes, men ved et større antal ringe kan det være hensigtsmæssigt at anvende andre midler til fastholdelse af skafterne i bearbejdningsområdet, hvilket vil blive beskrevet i det følgende med henvisning til fig. 7·

9 1A3 9 3 B

I fig. 7 er vist tre ringe 33, 34, 35, som i lighed med den tidligere beskrevne udførelsesform er fastgjort til respektive inderringe for lejer, der for overskuelighedens skyld ikke er vist på figuren, idet en fagmand uden videre vil kunne tilføje disse maskindele. De ikke viste maskindele fastholder endvidere en valse 36, som har to rullebaner 37» 38 til samvirkning med skafter 39, 40, som fastholdes i hvert sit todelte værktøj, henholdsvis 41, 42 og 43, 44. I flugt med skafterne 39, 40 er rullebanerne 37, 38 forsynet med en rundtgående vulst 45, 46, som i forbindelse med en modsvarende friskæring 45A, 46A i værktøjerne former en kærv i hovedet på skafterne 39, 40, som således vil kunne være skrueskafter. Valsen 36 har endvidere rullebaner 47, 48, 49, som ligger an mod tilhørende rullebaner på ringene 33, 34, 35, således som det blev forklaret i forbindelse med fig. 4, idet det vil kunne forstås, at rullebanerne enten kan være udformet som vist i fig. 5 eller som vist i fig. 6. Den mellemste ring 34 behøver ikke at være drevet af valser, idet den drives med rundt af de tilhørende værktøjer, som inden for bearbejdningsområdet slutter delvist omkring skrueemnerne, der således tjener som medbringere.

På fig. 7 kan det ses, at værktøjshalvdelene 41 og 44 strækker sig gennem tilhørende huller i de respektive ringe henholdsvis 33 og 35 og rager et stykke uden for disses plane ydersider. Fremspringet på disse værktøjshalvdele er indrettet til at samvirke med respektive organer henholdsvis 50 og 51, som er ens, hvorfor kun organet 51 er nærmere forklaret i forbindelse med fig. 8. De nævnte organer er indrettet til at udøve et kraftigt tryk mod værktøjshalvdelene 41 og 44 inden for det tidligere definerede bearbejdningsområde, hvorved begge skafterne 39 og 40 samt de øvrige skafter, som befinder sig inden for bearbejdningsområdet, fastholdes imod aksial bevægelse under samvirkningen med valsen.

Som nævnt viser fig. 8 det ene spændeorgan 51, set ovenfra i fig.

7. Spændeorganet omfatter to, fortrinsvis drevne kædehjul 52, 53» omkring hvilke'der løber en kæde, som består af et antal parallelt med hjulene 52 og 53's omdrejningsakse anbragte, roterbare ruller 54, som er indbyrdes forbundne ved hjælp af profilplader 55, som også kan ses på fig.7. Mellem kædehjulene 52 og 53 findes en ledeklods 56, som er påvirket af en forudbestemt forspændingskraft i retning mod kæden, og som til samvirkning med kæden har en for- 10 143335 trinsvis ved enderne krum ledebane 57, som definerer bearbejdningsområdets udstrækning. Idet spændeorganet 50 er udformet på samme måde som spændeorganet 51, vil det kunne forstås, at der inden for bearbejdningsområdet kan opnås et tilstrækkeligt tryk mod værktøjerne til fastholdelse af skafterne, medens disse uden for bearbejdningsområdet ligger så løst i værktøjerne, at de kan indføres i og udtages af disse.

Skafterne kan alternativt fastholdes mod aksial bevægelse bort fra valsen ved hjælp af en larvefodsmekanisme af samme art som den i fig. 8 viste, ved i bearbejdningsområdet at anbringe en sådan mekanisme ud for den af skafternes ender, som er modsat hove det. I dette tilfælde skulle værktøjerne kun være indrettet til at styre skafterne og definere hovedets facon.

S ammenfattende medfører maskinen ifølge opfindelsen således mange fordele, hvoraf flere allerede har været nævnt. Maskinen har endvidere et lavere effektforbrug, da der ikke tabes effekt ved acceleration i forbindelse med translatoriske bevægelser. Dette forhold medfører tillige lavt støjniveau, ringe slid og lang levetid. Produktionshastigheden vil kunne forøges væsentligt i forhold til den kendte teknik, idet det skal understreges, at der som følge af den indvendige rulning kan opnås optimale bearbejdningsforhold, som ikke alene tillader en stor produktionshastighed, men også tillader snævre tolerancer og medfører minimal gratdannelse.

Claims (5)

1. Maskine til fremstilling af hoveder på et skaft, såsom søm eller skruer, hvilken maskine har mindst én drevet valse til påvirkning af den ene ende af i et ringformet værktøj fastholdte skafter, hvilket værktøj roterer om ringaksen, og hvor valsens overflade drives med en hastighed, som er lidt større end periferihastigheden for skafternes nævnte ene ende, kendetegnet ved, at værktøjet (11) er indrettet til at fastholde skafterne (9) således, at disse er i det væsentlige radialt beliggende med hensyn til rotationen, og at valsen (10) er anbragt til påvirkning af den af skafternes ender, som vender imod ringaksen.

2. Maskine ifølge krav 1, kendetegnet ved, at værktøjet består af to eller flere ligedannede, ved siden af hinanden anbragte ringe (11A, 11B), hvori der findes et antal hulnnn (16), som parvist er indrettet til at optage et skaft (9), og at der findes midler til fastholdelse af skafterne mod bevægelse i deres længderetning, når de respektive hulrum (16) befinder sig inden for et bearbejdningsområde, hvor valsen (10) samvirker med skafterne (9).

3. Maskine ifølge krav 2, kendetegnet ved, at hulrummene er dannet i formkæber (27), der udskifteligt er anbragt i de mod hinanden vendende sideflader i de nævnte ringe (llA, 11B).

4. Maskine ifølge krav 2, kendetegnet ved, at midlerne til fastholdelse af skafterne omfatter et op til ringenes ydre periferi anbragt modhold til samvirkning med skafterne ud for bearbejdningsområdet.

5. Maskine ifølge krav 3, kendetegnet ved, at i det mindste en del af hver formkæbe (41, 44) strækker sig aksialt gennem en tilhørende udsparing i den tilhørende ring (33, 35) et stykke uden for dennes udadvendende sideflade til samvirkning med på modsatte sider af ringene anbragte modhold (50, 51) ud for bearbejdningsområdet.