DE3432939C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ein­ bringen von Kerben in Werkstücke entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Maschinenbau sowie auf vielen anderen Gebieten der Technik werden vielfach zylindrische Werkstücke, beispielsweise Bolzen benötigt, die an ihrer Umfangsfläche mit Kerben, d. h. mit durch bleibende Materialverformung in das Werkstück eingedrückten und mit vorzugsweise in Längsrichtung des Werk­ stückes sich erstreckenden Vertiefungen versehen sind. Ein typisches Beispiel für derartige Werkstücke sind sog. "Kerbstifte", die beispielsweise als Verbindungselemente verwendet werden.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Einbringen von Kerben in Werkstücke (DE-PS 7 26 563), die im wesentlichen aus einem inneren, massiv ausgebildeten ersten Werkzeugteil sowie aus einem ringförmig ausgebildeten und auf der Umfangsfläche des ersten Werkzeugteils dreh- bzw. schwenkbar angeordneten zweiten Werkzeugteil besteht. Im ersten Werkzeugteil sind drei radiale Bohrungen vorgesehen, in welchen kolbenartige Gleitstücke verschiebbar angeordnet sind, die als Träger bzw. Aufnahmen für jeweils ein mit einer Schneide versehenes Werkzeug dienen. Für die Zustellung der Werkzeugträger und damit der Werkzeuge sind weiterhin Druckbolzen vorgesehen, die jeweils mit einem Ende gegen eine erste Anlage- oder Abstützfläche eines Werkzeugträgers und mit ihren anderen Ende gegen eine zweite Anlage- und Abstützfläche des ring­ förmig ausgebildeten zweiten Werkzeugteils anliegen. Bei geöffneter Vorrichtung schließen die Druckbolzen mit ihrer Längserstreckung mit der Achse der radialen Bohrung des zugehörigen Werkzeugträgers einen Winkel ein. Beim Schließen der Vorrichtung bzw. beim Zustellen der Werkzeugträger und Werkzeuge werden die Druckbolzen durch Drehen des zweiten Werkzeugteils relativ zum ersten Werkzeugteil zunehmend in eine Position geschwenkt, in der diese Druckbolzen mit ihrer Längserstreckung in etwa radial zur Achse der Werkzeug­ aufnahme liegen. Durch die kniehebelartig wirkenden Druck­ bolzen lassen sich relativ hohe Werkzeugkräfte erzielen. Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung aber, daß sich durch die kolbenartigen Gleitstücke bzw. Werkzeugträger und durch die hierfür notwendigen Bohrungen eine relativ kompli­ zierte Ausbildung des innen liegenden ersten Werkzeugteils ergibt. Dieses Werkzeugteil ist insbesondere auch in seiner Herstellung aufwendig. Auch ist die Krafteinwirkung nicht optimal, da zumindest am Beginn des Kerbvorganges, d. h. am Beginn der Zustellung der Werkzeuge auf die Werkstückaufnahme die von den Druckbolzen erzeugte Zustellkraft nicht aus­ schließlich radial nach innen wirkt, sondern auch eine erhebliche tangentiale Komponente aufweist. Letztere führt unter Umständen zu erheblichen Reibungskräften zwischen den kolbenartigen Gleitstücken und den als Führungen dienenden Bohrungen. Gerade bei Kerbvorrichtungen bei denen erhebliche Kräfte auftreten, kann dies zu Problemen, insbesondere auch zu einer vorzeitigen Abnutzung und damit zu einer wesent­ lichen Verringerung der Standzeit führen.

Bei einer ganz ähnlich ausgebildeten Vorrichtung, die allerdings zum radialen Eindrücken von Vertiefungen in die Umfangsfläche eines zylindrischen Materials bestimmt ist, ist es auch bekannt (US-PS 14 80 077), anstelle von Druckbolzen für die Zustellung der wiederum radial zur Achse einer Werkstückaufnahme verschiebbar geführten Werkzeugträger Hebel vorzusehen, die jeweils um eine zur Achse der Werkzeug­ aufnahme parallele Achse schwenkbar sind und über Zapfen zwischen zwei ringförmigen Teilen des ersten Werkzeugteils gelagert sind. Jeder Hebel wirkt über eine Rolle mit einer Steuerkurve zusammen, die an der Innenseite des ringförmig ausgebildeten zweiten Werkzeugteils vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einbringen von Kerben der eingangs erwähnten Art dahingehend weiter­ zubilden, daß sie bei wesentlich verbesserter Krafteinwirkung auf die Werkzeugträger einem verminderten Verschleiß unter­ liegt und eine wesentlich verbesserte Standzeit aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Durch die Ausbildung der Werkzeughalterungen als Schwenkhebel wird eine wesentlich verbesserte Einwirkung der durch die Druckbolzen erzeugten Kräfte auf das jeweils zu kerbende Werkstück erreicht, d. h. insbesondere werden die Kraft­ einwirkung verschlechternde Reibungskräfte zwischen Werk­ zeughalterungen und zugehörigen Führungen vermieden. Hier­ durch ergeben sich auch wesentlich verbesserte Standzeiten. Durch die verbesserte Krafteinwirkung ist es auch möglich, bei vorgegebener Vorrichtungsgröße zylindrische und anders­ artig ausgebildete Werkstücke mit wesentlich größerem Durchmesser zu kerben und/oder Kerben mit wesentlich größerer Länge, Breite und/oder Tiefe in das jeweilige Werkstück einzubringen, als dies bei der bekannten Vorrichtung mit gleichem Kraftaufwand möglich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Kraft­ übertragung auf den das wenigstens eine Werkzeug oder Werkzeugeinsatz aufweisenden, schwenkbar am ersten Werk­ zeugteil gehaltenen Hebel über einen Druckbolzen, die sich an einem Ende am Hebel bzw. an einer dort vorgesehenen ersten Anlage- oder Abstützfläche abstützt und mit seinem anderen Ende gegen eine zweite Anlage- und Abstützfläche anliegt, die am zweiten Werkzeugteil vorgesehen ist. Da der zweite Werkzeugteil um eine Achse, die mit der Achse der Werk­ stückaufnahme zusammenfällt, relativ zum ersten Werkstückteil dreh- bzw. schwenkbar ist, wirkt dieser Druckbolzen als eine Art Kniehebel, d. h. der Druckbolzen liegt in der Ausgangs- oder Ruhestellung des zweiten Werkzeugteils mit seiner Längserstreckung leicht schräg zu einer radial zur Werk­ stückaufnahme verlaufenden und die erste Anlage- und Ab­ stützfläche schneidende Linie und wird beim Schwenken bzw. Drehen des zweiten Werkzeugteils in die Arbeitsstellung in eine Lage gebracht, in der der Druckbolzen mit seiner Längserstreckung achsgleich oder nahezu achsgleich mit dieser radialen Linie liegt, d. h. in der Arbeitsstellung, in der die Schneiden der Werkzeugeinsätze in das Material des Werk­ stückes eingedrückt sind, schließt die Längserstreckung des Druckbolzens einen wesentlich kleineren Winkel mit der radialen Linie ein als in der Ruhestellung. Hierdurch werden beim Drehen bzw. Schwenken des zweiten Werkzeugteils in die Arbeitsstellung hohe Kräfte auf den wenigstens einen Hebel ausgeübt.

Es versteht sich, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der durch die ringförmige Ausbildung des zweiten Werk­ zeugteils ebenfalls eine großflächige und optimale Lagerung am ersten Werkzeugteil wie auch eine optimale Kraftverteilung am zweiten Werkzeugteil und damit eine hohe Belastbarkeit für dieses Werkzeugteil erreicht wird, nicht nur Kerben im wörtlichen Sinne in ein Werkstück eingebracht werden können, sondern auch andere Vertiefungen, so daß unter "Kerben" im Sinne der Erfindung jede Art von Vertiefungen zu verstehen ist.

Unter "Schneiden" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind zunächst einmal langgestreckte Schneiden zu verstehen, d. h. Schneiden im wörtlichen Sinne, aber auch andersartig ge­ formte, spitz zulaufende Arbeitsflächen von Werkzeugen oder Werkzeugeinsätzen, beispielsweise auch kegelförmig geformte Arbeitsflächen zum Eindrücken von kegelförmigen Vertiefungen in Werkstücke.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und teilweise im Längs­ schnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie I-I der Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung weist zwei im Abstand und parallel zueinander angeordnete Platten oder Platinen 1 und 2 auf, von denen die Platte 2 scheibenförmig mit einer kreisringförmigen Umfangsfläche 3 versehen ist und die Platte 1 eine stufenförmige oder abgesetzte Umfangsfläche aufweist, die von zwei ebenfalls kreisringförmigen Flächenbe­ reichen 4 und 5 gebildet ist. Die Umfangsfläche 3 sowie die beiden Flächenbereiche 4 und 5 liegen jeweils konzentrisch zu einer senkrecht zu den Oberflächenseiten der Platten 1 und 2 verlaufende Mittelachse M des von den beiden Platten 1 und 2 gebildeten ersten Werkzeugteils, wobei der Flächenbereich 4 von dieser Mittelachse M einen größeren Abstand aufweist, als der Flächenbereich 5, dessen Abstand von der Mittelachse M in etwa gleich demjenigen Abstand ist, den die Umfangsfläche 3 von dieser Mittelachse besitzt.

Die beiden Platten 1 und 2 sind an ihrem einander zugewende­ ten Oberflächenseiten durch drei um die Mittelachse M in gleichmäßigem Abstand gegeneinander versetzt angeordneten und in einer Querschnittsebene senkrecht zur Mittelachse M (entsprechend der Fig. 1) in etwa kreissegmentartig ausge­ bildete Klötze 6 miteinander verbunden. Die Platte 1 ist an ihrer der Platte 2 abgewendeten Oberflächenseite an einem ortsfesten Vorrichtungsgestell 7 befestigt. Im mittleren Bereich des von den beiden Platten 1 und 2 gebildeten Werkzeugteils ist eine Hülse 8 angeordnet, die jeweils beidendig mit einer durchgehenden Bohrung der Platten 1 und 2 gehalten ist und ebenfalls konzentrisch zur Mittelachse M angeordnet ist. Diese als Werkstückaufnahme dienende Hülse ist in ihrem mittleren, zwischen den Platten 1 und 2 liegenden Bereich mit drei um jeweils 120° am Umfang der Hülse gegen­ einander versetzt angeordneten und sich in Richtung der Mittelachse M erstreckenden Durchbrüchen 9 versehen, welche von der Außenfläche der Hülse 8 bis in den Innenraum bzw. in die Bohrung 10 dieser Hülse reichen. In einer senkrecht zur Mittelachse M verlaufenden Schnittebene weisen die Durchbre­ chungen 9 jeweils einen V-förmigen Querschnitt auf, der sich von der Bohrung 10 zur Außenfläche der Hülse 8 hin verbrei­ tert.

An dem in der Bohrung 11 der Platte 2 sitzenden Ende der Hülse 8 setzt sich die Bohrung 10 dieser Hülse in der Innenbohrung zweier Ringe 12 aus elastischem Material und anschließend in der Innenbohrung 13 eines Hülsenkörpers 14 fort, der mittels eines Außengewindes in einen in der Bohrung 11 vorgesehenen Gewindeabschnitt eingeschraubt ist. Die Bohrung 13 erweitert sich trichterartig zu dem freien Ende des Hülsenkörpers 14, welche über die der Platte 1 abgewen­ dete Oberflächenseite der Platte 2 vorsteht.

In den Platten 1 und 2 sind mit jeweils gleichem radialen Abstand von der Mittelachse M sowie um diese Mittelachse M um jeweils 120° versetzt drei Gelenkbolzen 15 beidendig in den Platten 1 und 2 gehalten. An jedem, mit seiner Achse parallel zur Mittelachse M liegenden Gelenkbolzen ist ein zwischen den Platten 1 und 2 angeordneter Hebel 16 an einem Ende schwenk­ bar gelagert, und zwar in dem zwischen zwei benachbarten Klötzen 6 gebildeten Raum. Jeder Hebel 16 trägt an seinem anderen Ende an einer der Mittelachse M zugewendeten und in etwa parallel zu dieser Mittelachse verlaufenden Fläche einen Werkzeugeinsatz 17, welcher an einem in etwa radial zur Mittelachse M verlaufenden meißelartigen Teilbereich eine Werkzeugschneide 18 bildet, deren Längserstreckung parallel zur Mittelachse M verläuft. Jeder Werkzeugeinsatz 17 reicht mit seinem meißelartigen Teilbereich in eine der Durchbre­ chungen 9 hinein.

An der der Schneide 18 gegenüberliegenden Seite ist jeder Hebel 16 hammerkopfartig mit einem Ansatz 19 ausgebildet und an der der Schneide 18 abgewendeten Seite dieses Ansatzes mit einer halbkreisförmigen Vertiefung 20 versehen, deren Symmetrieachse zusammen mit der Schneide 18 auf einer gemeinsamen, in etwa radial zur Mittelachse M verlaufenden Linie angeordnet ist. Die Vertiefung 20 jedes Hebels 16 dient als Anlage - oder Abstützfläche für ein halbkugelförmig abgerundetes Ende eines Stößels oder Druckbolzens 21.

Im mittleren Bereich ist jeder Hebel 16 an seiner der Mittelachse M abgewendeten Seite mit einer Sackbohrung 22 versehen, der das offene Ende einer in einem Klotz 6 vorge­ sehenen Sackbohrung 23 gegenüberliegt und deren Achse in etwa achsgleich mit der Achse der Sackbohrung 23 angeordnet ist. An einem in der Sackbohrung 22 vorgesehenen Stift 24 ist eine Zugfeder 25 mit einem Ende gehalten. Das andere Ende dieser Zugfeder ist an einem Stift 26 in der Sackbohrung 23 befe­ stigt. Da der Stift 26 bezogen auf die Mittelachse M jeweils radial weiter außen liegt als der Stift 24, versucht jede Zugfeder 25 den betreffenden Hebel 16 im Sinne einer Ver­ größerung des Abstandes zwischen der Schneide 18 und der Mittelachse M, d. h. in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1 zu schwenken.

Auf den von der Umfangsfläche 3 sowie von den Flächenberei­ chen 4 und 5 gebildeten Ringflächen sitzt ein im wesentlichen ringförmiger zweiter Werkzeugteil 27, der über einen gewissen Winkelbereich um die Mittelachse M relativ zu dem von den Platten 1 und 2 gebildeten ersten Werkzeugteil drehbar bzw. schwenkbar ist, wie dies in der Fig. 1 mit dem Doppelpfeil 8 angedeutet ist. Der Werkzeugteil 27 ist an drei, jeweils um 120° um die Mittelachse M versetzten Bereichen mit jeweils einer, sich radial zur Mittelachse M erstreckenden durchge­ henden Ausnehmung 28 versehen, die vorzugsweise einen von der Kreisform abweichenden, beispielsweise quadratischen Quer­ schnitt aufweist. In jeder Ausnehmung 28 ist ein an den Querschnitt dieser Ausnehmung angepaßter Klotz 29 in Richtung radial zur Mittelachse M verschiebbar angeordnet, und zwar derart, daß jeder Klotz 29 mit seiner der Mittelachse M zugewendeten Seite dem Ansatz 19 eines Hebels 16 gegenüber­ liegt. An dieser Seite ist in jedem Klotz 29 eine halbkugel­ förmige Vertiefung 30 vorgesehen, die als Anlage- und Abstützfläche für das andere, radial weiter außen liegende und ebenfalls halbkugelförmig ausgebildete Ende eines Druckbolzens 21 dient. Gegen die der Mittelachse M abgewen­ dete Seite jedes Klotzes 29 liegt das eine Ende eines mit einem Außengewinde versehenen Spann- oder Einstellbolzens 31 an, der mit seiner Achse ebenfalls radial zur Mittelachse M angeordnet ist und mit seinem Gewinde in eine Gewindebohrung einer an der Umfangsfläche des Werkzeugteils 27 mit Hilfe von Schrauben 32 befestigten Platte eingreift. Die Einstellung der Vorrichtung mit Hilfe der Einstellbolzen 31 erfolgt so, daß in einer Stellung des Werkzeugteils 27, in der die Mittelachse einer Vertiefung 30 eines Klotzes 29 achsgleich mit der Mittelachse einer Vertiefung 20 eines Hebels 16 liegt bzw. der sich zwischen diesen beiden Vertiefungen abstützende Druckbolzen 21 mit seiner Längserstreckung radial zur Mittelachse M angeordnet ist, sämtliche Werkzeugeinsätze 17 mit ihren Schneiden 18 mit einem Überstand bzw. Betrag durch die zugehörige Durchbrechung 9 in das Innere bzw. in die Bohrung 10 der Hülse 8 hineinreichen, der (Überstand bzw. Betrag) der Tiefe der im Werkstück zu erzeugenden Einkerbung entspricht.

Wird der Werkzeugteil 27 aus dieser, in der Fig. 1 gezeigten Arbeitsstellung in seine Ausgangsstellung bewegt, und zwar beispielsweise bei der für die Fig. 1 gewählten Darstellung durch Schwenken des Werkzeugteils 27 um einen geringen Winkelbetrag im Gegenuhrzeigersinn, so vergrößert sich jeweils der effektive Abstand zwischen den beiden einander zugeordneten Vertiefungen 20 und 30, wodurch die Hebel 16 mit ihrem den Werkzeugeinsatz 17 aufweisenden Ende jeweils durch die zugehörige Zugfeder 25 radial nach außen geschwenkt werden. Da die Hebel 16 durch die Zugfeder 25 jeweils unter Vorspannung gegen die Druckbolzen 21 anliegen, sind diese in jeder Stellung des Werkzeugteils 27 unverlierbar gehalten.

Zum Schwenken des Werkzeugteils 27 relativ zu dem von den Platten 1 und 2 gebildeten Werkzeugteil ist der Werkzeugteil 27 mit einem nicht näher dargestellten Hebel versehen, der entweder von Hand oder aber mit Hilfe eines Antriebs betätigt wird.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung läßt sich, wie folgt, beschreiben:

Zum Herstellen von Werkstücken mit Einkerbungen, beispiels­ weise zum Herstellen von Kerbstiften wird bei in seiner Ausgangsstellung befindlichem Werkzeugteil 27 ein stift- oder bolzenförmiges Werkstück, welches auch ein Stahldraht sein kann, durch die Bohrung 16 in das Innere der als Werkstück­ aufnahme dienenden Hülse 8 geführt. Durch die Ringe 12 aus elastischem Material ist das Werkstück einigermaßen in der Hülse 8 gegen Verrutschen gesichert. Nach dem Einführen des Werkstückes in die Hülse 8 wird der Werkstückteil 27 in seine Arbeitsstellung gedreht, wodurch die Werkzeugeinsätze 17 mit ihren Schneiden 18 durch die Durchbrechungen 9 sich in die Umfangsfläche des Werkstückes eindrücken und dadurch die gewünschten Einkerbungen erzeugen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Einbringen von Kerben in Werkstücke, insbesondere in zylindrische Werkstücke, mit einem eine Aufnahme für das Werkstück (Werkstückaufnahme) aufweisen­ den ersten Werkzeugteil, mit mehreren, jeweils an einer Werkzeugaufnahme vorgesehenen, eine Schneide aufweisenden und mit ihren Schneiden in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse der Werkstückaufnahme verteilt angeordneten Werkzeugen, wobei die Werkzeugaufnahmen am ersten Werk­ zeugteil bewegbar vorgesehen sind und an einer der Schneide des jeweiligen Werkzeugs abgewandten Seite eine erste Anlage- oder Abstützfläche bilden, gegen welche jeweils ein Druckbolzen mit einem Ende anliegt, sowie mit einem ringförmig ausgebildeten zweiten Werkzeugteil, der an seiner der Werkstückaufnahme zugewandten Seite jeweils eine zweite Anlage- und Abstützfläche für das andere Ende jedes Druckbolzens bildet und zum Zustellen der Werkzeuge um die Achse der Werkstückaufnahme dreh- bzw. schwenkbar auf am Umfang des ersten Werkzeugteils gebildeten Ring­ flächen sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Werk­ zeugaufnahme von einem um eine Achse parallel zur Achse der Werkstückaufnahme schwenkbaren Hebel (16) gebildet ist, und daß das erste Werkzeugteil aus zwei, die Hebel (16) zwischen sich aufnehmenden und zur Lagerung dieser Hebel dienenden Platinen (1, 2) besteht, die mit ihren Umfangsflächen die Ringflächen (3, 4, 5) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder eine Werkzeugaufnahme bildender Hebel (16) an einem Ende die Schneide (18) aufweist, und am anderen Ende schwenkbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkstückaufnahme von einer mit Durch­ brechungen (9) versehenen Hülse (8) gebildet ist, deren Achse achsgleich mit den Ringflächen (3, 4, 5) der Platinen (1, 2) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anlage- und Abstützfläche (30) in Richtung radial zur Werkstückaufnahme (8) ein­ stellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebel (16) durch wenigstens ein Federelement (25) im Sinne einer Wegbewegung der Schneide (18) von der Werkstückaufnahme (8) vorgespannt ist.