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Verfahren und Presse oder Fallhammer zur Erzeugung einer gleich tiefen
Eindrückung in Werkstücken verschiedener Höhe, insbesondere in der einen Stirnfläche.
von mit Gewinde versehenen Schraubenmuttern bei der*Herstellung von selbstsichernden
Schraubenmuttern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer gleich
tiefen Eindrückung in Werkstücken verschiedener Höhe. Derartige Eindrücke kommen
z. B. in Frage in der Stirnfläche von Schraubenmuttern, und zwar zu dem Zwecke,
diese Schraubenmuttern selbstsichernd zu machen.
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Die Größe der Eindrückung ist im Verhältnis zur Höhe des Werkstückes,
z. B. also der Mutter, im allgemeinen gering. Bei Halbzollmuttern sieht man z. B.
eine Eindrückung von etwa o,8 mm vor. Die Eindrückung muß sehr genau hergestellt
werden; eine zu tiefe Eindrückung kann nämlich bei der Schraubenmutter zu einer
Beschädigung des Gewindes führen, während eine zu flache Eindrückung eine nicht
hinreichende Selbstsicherung erzielen läßt.
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Bei bekannten Verfahren zur Herstellung der Eindrückung sucht man
die gleichbleibende Tiefe der Eindrückung durch einen bestimmt begrenzten Arbeitshub
des Eindrückwerkzeuges zu erreichen. Bezüglich der Einstellung der Werkstücke in
bezug zum Werkzeug entstehen dadurch Schwierigkeiten, daß die einzelnen Werkstücke
sowohl in ihrer Höhe voneinander als auch von der Sollhöhe abweichend ausfallen.
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Es sind Pressen bekannt, bei denen man solchen Abweichungen dadurch
zu begegnen sucht, daß das Werkstück zunächst mittels zweier auf Keilflächen gegeneinander
verschiebbarer Unterlagen mit seiner zu bearbeitenden Oberfläche auf gleiche Höhe
gegenüber dem Werkzeug eingestellt wird.
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Nun weisen aber die einzelnen Werkstücke eine verschieden beschaffene
Oberfläche auf. Derartige Unregelmäßigkeiten haben zwar kein erhebliches Ausmaß,
stellen jedoch im Verhältnis zu der gewünschten Eindrucktiefe eine nicht zu vernachlässigende
Größe dar. Bei der erwähnten bekannten Presse ist es infolge dieser Oberflächenunregelmäßigkeiten
praktisch unmöglich, in einer größeren Anzahl nacheinander zu bearbeitender Werkstücke
gleich tiefe Eindrückungen hervorzubringen.
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Gemäß der Erfindung werden die Schwierigkeiten dadurch behoben, daß
nicht mehr ein bestimmt begrenzter Arbeitshub des Eindrückwerkzeuges, sondern eine
bestimmte, bei den nacheinander zu bearbeitenden Werkstücken gleich gehaltene Druckkraft
oder Energie die Grundlage zur Erreichung gleicher Eindrucktiefen bildet.
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Es wird dabei von dem Gedanken ausgegangen, daß das Werkstück dem
eindringenden Werkzeug einen wachsenden Widerstand entgegensetzt, und zwar einen
solchen, der unter Voraussetzung gleicher Form des Eindrückwerkzeuges und gleichen
Werkstoffes des Werkstückes bei gleicher Eindrucktiefe praktisch genau gleichbleibt.
Entsprechend
diesem Gleichbleiben des Formänderungswiderstandes bei bestimmter Eindrücktiefe
läßt sich auch ein Gleichbleiben der bei der Verformung bis zu der bestimmten Eindrücktiefe
vom Werkstück aufgenommenen Formänderungsarbeit feststellen. Es hat sich herausgestellt,
daß die Abweichungen in den Festigkeitseigenschaften, z. B. in der Härte, bei Werkstoffen
gleicher Bezeichnung für die Erfindung praktisch belanglos sind.
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Gemäß der Erfindung wird also das Eindrückwerkzeug ohne mechanische
Begrenzung seines Hubes mit einer im Hinblick auf die Eindrücktiefe bestimmten Druckkraft
oder Energie in jedes Werkstück gedrückt, so daß seine Eindrückbewegung durch den
Formänderungswiderstand oder die Formänderungsarbeit im Werkstück begrenzt wird.
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Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Presse
verwendet, deren kennzeichnendes Merkmal ein ständig unter Druck stehendes und unter
diesem Druck anhebbares Eindrückwerkzeug oder auf dieses wirkendes Zwischenglied
ist.
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Das Eindrückwerkzeug kann an einem Kolben befestigt sein, der ständig
unter Flüssigkeits-oder Federdruck steht oder mit einem Gewicht belastet ist.
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Zum Anheben des Eindrückwerkzeuges wird zweckmäßig ein Exzentertrieb
verwendet.
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Zur Ausführung der Erfindung kann auch ein Fallhammer verwendet werden,
der durch ein auf das Eindriickwerkzeug schlagendes, in seiner Fallbewegung ungedämpftes
Fallgewicht gekennzeichnet ist. Das Fallgewicht durchfällt eine bestimmte, der Eindrücktiefe
entsprechende Fallhöhe und trifft mit einer dieser Fallhöhe entsprechenden Bewegungsenergie
auf das Eindrückwerkzeug. Dieses wird nun so weit in das Werkstück eindringen, bis
die gesamte Bewegungsenergie durch die zur Verformung erforderliche Formänderungsarbeit
aufgezehrt ist. Das ist bei der gewünschten Eindrücktiefe der Fall. . .
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Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ebenfalls das Eindrückwerkzeug
der Wirkung eines Fallgewichtes ausgesetzt wird; jedoch sind hierbei Dämpfungseinrichtungen
zum Dämpfen des Schlages des auftreffenden Fallgewichtes vorgesehen. Infolge. dieser
Dämpfungseinrichtung ist eine Bestimmtheit der auf das Eindrückwerkzeug vom Fallgewicht
übertragenen Energie nicht zu erzielen. Da außerdem bei den bekannten Vorrichtungen
der Weg des Eindrückwerkzeuges in Richtung zum Werkstück durch Anschläge begrenzt
ist, so treffen die obenerwähnten, bei den Pressen mit begrenztem Hub des Eindrückwerkzeuges
auftretenden Nachteile auch hier zu.
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Zwecks Anpassung an die Werkstücke wird die Fallhammereinrichtung
gemäß der Erfindung vorteilhaft so getroffen, daß das Exzenter zum Anheben des Werkzeuges
mit diesem mit einem Spiel verbunden ist.
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Um den Einfluß der bei den einzelnen Werkstücken vorhandenen Abweichungen
der Isthöhen von der Sollhöhe auf ein belangloses Maß herabzusetzen, wird gemäß
der Erfindung eine Fallhöhe des Fallgewichtes gewählt, die mindestens 25mal so groß
wie der größte Unterschied von der Sollhöhe ist.
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Die Zeichnungen veranschaulichen vorteilhafte Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigen: Fig. 1 bis 3 eine Ausführungsform,
und zwar Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. i ; Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichen
verschiedene Arbeitsstellungen dieser Ausführungsform; Fig. 7, 8 und 9 zeigen die
wesentlichen Teile von anderen Ausführungsformen; Fig. io bis 14 zeigen eine weitere
Ausführungsform, und zwar Fig. 12 einen Schnitt nach Linie 12-i2 in Fig. 1o, Fig.
13 einen Schnitt nach Linie 13-13 in Fig. io.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. i bis 3 trägt der Fuß
15 der Presse einen Amboß 16 für die zu bearbeitende Mutter 17. Besondere
Vorrichtungen zur selbsttätigen Zuführung der Mutter und Abführung nach der Bearbeitung
sind nicht besonders dargestellt.
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Das Eindrückwerkzeug 18 kann z. B. die im Schnitt aus Fig.3 ersichtliche
Form haben und ist an einem Stempel 1g angebracht, der in einer Führung 2o des Fußes
15 auf und ab gleitet und im oberen Teil mit einer Aussparung 21 versehen ist. Über
der Aussparung ist der Stempel 1g zu einem Kolben 22 ausgebildet. Dieser ist in
einem Zylinder 23 geführt. Dieser ist so bemessen, daß in ihm über dem Kolben 22
ein beträchtliches Spiel 26 verbleibt, das zum Teil mit Öl o. dgl. gefüllt
sein kann. In. den Raum über dem 01 wird mittels eines Rohres 27 ein Druckmittel,
z. B. Druckluft, eingeführt.
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Ein mittels eines Zapfens 28 am Pressenrahmen schwenkbar gelagerter
Hebel 29 erstreckt sich durch die Aussparung 21 des Stempels 1g hindurch und ist
mit zwei parallelen Lenkern 30 mit dem Stempel verbunden.- Das freie Ende des Hebels
29 ruht auf einer Exzenterscheibe 33 auf. Diese ist auf einer im Pressenrahmen gelagerten
und irgendwie angetriebenen Welle 34 befestigt. Verschiedene Stellungen der Welle
34 und des Exzenters 3.3 zeigen die Fig. 1 und 3 bis 6. Nach Fig. i hat z. B. das
Exzenter 33 seine oberste Stellung, so daß der Hebel 29 den Stempel 1g gegen den
im Zylinder 23 herrschenden Druck angehoben hat. Dieser Druck wird gleich gehalten.
In dieser Stellung des Stempels wird die fertige Mutter von dem Amboß entfernt
und
eine neue Mutter aufgebracht. Wenn eine sogenannte niedrige Mutter in die Arbeitsstellung
gebracht wird, kommt das Exzenter 33 bei dem Umlauf der Welle 34 in die Stellung
nach Fig. 5, in der das Werkzeug 18 die obere Stirnfläche der Mutter 17 berührt.
Bei der Weiterdrehung der Welle 34 kommt das Exzenter in die Stellung nach Fig.
6.' Der unter dem Druck in der Kammer 23 stehende Kolben 22 mit dem Stempel i9 drückt
das Werkzeug 18 in die Mutter ein. Die Größe der Eindrückbewegung hängt von dem
seitens der Mutter ausgeübten Widerstand ab. Um die Eindrückbewegung nicht durch
das Exzenter zu begrenzen, wird dieses so tiefliegend gelagert, daß das freie Ende
des Hebels 29 es in der Stellung, in der es seine geringste Exzentrizität dem Hebel
zukehrt, nicht mehr berührt. Die Anlage zwischen beiden hört also auf, und es bildet
sich zwischen beiden ein Spielraum.
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Für den Fall, daß sich auf dem Amboß 16 kein Werkstück befindet, bewirkt
diese Einrichtung eine Hubbegrenzung. Bei der Weiterdrehung der Welle 34 wird der
Hebel 29 wieder vom Exzenter angehoben. Stempel und Werkzeug beginnen also wieder
ihren Aufwärtshub, so daß die Mutter durch eine neue ersetzt werden kann.
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Ist die Mutter verhältnismäßig hoch, wie z. B. in Fig. 4 veranschaulicht
ist, so ist der Arbeitsvorgang grundsätzlich derselbe, nur kommt das Werkzeug früher
mit der Stirnfläche der Mutter in Berührung als bei der niedrigen Mutter nach den
Fig. 5 und 6. Der Arbeitsdruck ist in beiden Fällen der gleiche, da der im Zylinder
23 herrschende Druck stets gleich ist. Damit ist auch der am Ende der Eindrückbewegung
seitens der Mutter ausgeübte Widerstand gleich, was eine stets gleiche Eindrucktiefe
zur Folge hat.
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An Stelle eines Gases kann als Druckmittel auch eine Flüssigkeit verwendet
werden. So z. B. ist im Falle der Fig. 7 der Zylinder 23 vollständig mit einer Flüssigkeit,
z. B. 0l, gefüllt. Der Druck der Flüssigkeit wird durch einen üblichen Ausgleicher35gleichgehalten.
DasGewicht35'dieses Ausgleichers ist in bezug zu der Fläche des Kolbens 35" so berechnet,
daß das Produkt aus dem Flüssigkeitsdruck und dem Kolbenquerschnitt dem Gewicht
gleich ist.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 8 wird der Druck auf den Kolben 22 durch
eine Schraubenfeder 36 ausgeübt, die bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens zwischen
diesem und der oberen Wand des Gehäuses 37 zusammengepreßt wird. In dieser Wand
ist eine Entlüftungsöffnung 38 vorgesehen. Die Feder muß so lang sein, daß Abweichungen
in der Höhe der zu bearbeitenden Mutter die Eindrucktiefe nicht mehr als etwa
501, oder weniger also praktisch nicht ändern.
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Nach Fig. 9 ist der Zylinder 23 nicht geschlossen. Der Kolben erstreckt
sich vielmehr aus diesem hinaus nach oben und ist zu einem Gewicht 39 ausgebildet,
das genau so wirkt wie die Feder 36 nach Fig. 8 oder das Druckmittel bei den anderen
Ausführungsformen. Das Gewicht 39 kann mit Entlüftungsvorrichtungen 39'
versehen
werden, um eine Puffer- oder Dämpfungswirkung zu verhüten. Das Gewicht ist so bemessen,
daß kleinere Unterschiede in der Höhe der nacheinander zu bearbeitenden Muttern
die Eindrucktiefe praktisch nicht ändern.
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Das Rohr 27 (Fig. i) führt zu einem Luftbehälter, der unter gleichem
Druck und gleicher Temperatur gehalten wird. Die einzigen Druckschwankungen sind
bedingt durch die Kolbenverschiebung und durch Undichtigkeit. Wird das Fassungsvermögen
des Behälters z. B. ioomal so groß wie ein Hubvolumen des Zylinders 23 bemessen,
so können die Druckschwankungen vernachlässigt werden. Im Falle der Fig. 7 gleicht
der Ausgleicher 35 die Kolbenverschiebung, Temperaturschwankungen und Undichtigkeitsverluste
aus. In jedem Fall lassen sich also Mittel angeben, die geeignet sind, die Undichtigkeitsverluste
auszugleichen und den Druck auf gleicher Höhe zu halten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. io bis 14 bildet ein Teil
42 des. Maschinenrahmens 40 mit dem Amboß 41 eine Führung für ein senkrecht auf
und ab bewegliches Fallgewicht 43. Dieses ist zum Teil alsZahnstange 44 ausgebildet,
die mit Zähnen 45 eines zum Teil verzahnten Rades 46 zusammenarbeitet. Das Rad 46
ist auf einer Welle 47 drehbar, die auch ein Exzenter 48 mit einer zweckmäßig in
der Länge einstellbaren Exzenterstange 49 trägt. Diese greift an dem einen Arm 5o
eines in einem Lager 3 1 schwenkbar gelagerten Doppelhebels an. Der andere
Arm 52 dieses Hebels trägt eine Gabel 53. Jeder Schenkel der Gabel ist mit einem
Schlitz 54 versehen. In die Schlitze greifen Zapfen 55 ein, die seitlich an das
zylindrisch ausgebildete Werkzeug 56 angesetzt sind. Dieses ist in einer Führung
57 geführt, die unten an die Führung 42 für das Fallgewicht 43 angesetzt ist und
seitlich von der Gabel 53 umfaßt wird.
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Die Teile arbeiten so in bezug zueinander, daß bei der fortlaufenden
Drehung der Welle 47, die z. B. von einer Riemenscheibe 58 (Fig. 12) angetrieben
wird, sich folgende Bewegungeri ergeben: Wird z. B. von der Stellung nach Fig. io
ausgegangen, so ist der vom Exzenter 48 angetriebene Hebel 52 so weit aufwärts geschwenkt,
daß die unteren Enden der Schlitze 54 auf die Zapfen 55 auftreffen und das Werkzeug
56 aufwärts bewegen. Dabei nimmt das Werkzeug das Fallgewicht 43 mit bis in die
Stellung nach Fig. io. Bei der Weiterdrehung der Welle 47 greifen die Zähne 45 in
die Zahnstange 44 ein und heben das Fallgewicht43 weiter in die Stellung nach Fig.
ii. Bei der Weiterdrehung des Rades 46 kommen dessen Zähne 45 außer Eingriff mit
der Zahnstange 44, so daß das Fallgewicht seine Abstützung verliert und auf das
Werkzeug 56 fällt,
das sich inzwischen auf die Mutter gesenkt hat.
Durch das Auffallen des Fallgewichtes wird in die obere Stirnfläche der Mutter eine
Vertiefung eingedrückt (Fig.14). Es empfiehlt sich, ein zwischen dem Fallgewicht
und der Mutter für sich bewegliches Werkzeug 56 zu verwenden, weil dann die Werkzeugkanten
nicht so großen Stößen ausgesetzt sind, als wenn -sie unmittelbar an dem Fallgewicht
befestigt sind, weil die Preßkanten des Werkzeuges die Mutter beim Einsetzen des
Preßstoßes schon berühren. Die Größe des Fallgewichtes 43 und sein Fallhub werden
für eine bestimmte Arbeitsleistung gewählt.
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Infolge des Gleichbleibens der Formänderungsarbeit am Werkstück bei
den aufeinanderfolgencien Muttern sind auch die dieser Formänderungsarbeit entsprechenden
Eindrucktiefen bei allen Muttern gleich.
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Es ist zweckmäßig, den Fallhub mindestens 25mal, zweckmäßig über zoomal
so groß zu bemessen, als der größte Höhenunterschied der Muttern von einer bestimmten
Sollhöhe beträgt, für deren Bearbeitung die Maschine jeweils eingestellt worden
ist.