DE3635677A1 - Teilwinkelkorrekte abschneid- und matrizenrevolverbaugruppe als umformeinheit fuer metallteile - Google Patents

Description

Quer- oder kreisfördernde Umformmaschinen zur Herstellung von Schrauben und anders geformten Metallmassenteilen sind be­ kannt und gehören zum Stand der Technik.

Insbesondere seien hier die sogenannten Zweimatrizen-Drei­ druckpressen erwähnt, welche für die Herstellung eines kalt- oder halbwarmverformten Teiles zwei Pressenhübe erfordert. Zur Lösung der Transportaufgabe inerhalb der Presse verwen­ det man ein Zangensystem, welches den abgelengten Metall­ rohling als Draht oder Stange zugeführt zur nächsten Umform­ matrize fördert, wobei durch oszyllierende Stempel der Dop­ peldruck in der ersten oder zweiten Matrize stattfinden kann. Eine Presse mit z. B. 400 Umläufen pro min fertigt demnach 200 Stück Metallteile.

Die obige teilwinkelstarre Ableng- und Pressmatrizenrevolver­ baugruppe als Umformeinheit besteht im wesentlichen aus einem Zweimatrizenrevolver (1) und einem Abschneidrevolver (9) welche mithilfe ihrer äußeren Evolventenverzahnung 2 und vor­ geschalteter Zwischen- und Antriebszahnräder intermittierend so teilwinkelgeschaltet werden, daß z. B. bei einer 5er Teilung des Matrizenrevolvers (1) dieser jeweils um 72° teilgeschal­ tet wird und bei einer 4er Teilung des Abschneidrevolvers (9) dieser um 90° gleichzeitig teilgeschaltet wird.

Letzterer schneidet von einem Metalldraht oder einer Metall­ stange, in die Bohrung (11) im Stillstand zugeführt, ein ge­ wisses Stück bei dieser Drehung mittels Abschneidringe (10) ab und fördert dies auf einer Kreisbahn mit einem Durchmes­ ser (ds) vor die Matrize (3) des inneren Teilkreises mit dem Radius (ri) und diejenige der vier Bohrungen (11), die sich mittig vor einer Matrize (3) befand, vor die Matrize (4) des äußeren Teilkreises (ra), da die Teilungen a bei beiden Revol­ vern gleich und deckungsgleich sind. Auf diese Weise gelangt ein Werkstück, welches zeitsynchron in der ersten Matrize (3) reduziert und in den Abschneidrevolver (9) zurückgestoßen wurde, in die zweite Matrize (4) zur weiteren Reduzierung und Pressung des Kopfteiles z. B. einer Schraube durch die drei nachfolgenden Umformoperatioen der Preßstempel, bei denen der Preßling in der Matrize (4) verbleibt. In der fünften Position nach der 5. Teilung um 72° wird das Werkstück ausgestoßen. In die freie Matrize (4) wird in der Ausgangsposition ein neuer in der Matrize (3) vorreduzierter Preßling aus dem Schneidre­ volver (9) eingestoßen.

Bei jedem Arbeitstakt fällt ein fertiggepreßtes Werkstück an und entspricht einer Leistungssteigerung von 100%.

Eine weitere Leistungssteigerung ist durch die Kreisförderung zu erreichen. Diese arbeitet ohne üblicherweise notwendige Zangen- und deren Betätigungsorgane. Deshalb kann die benötigte Zeit pro Teilung bezogen auf den Pressenhub zugunsten der Ver­ formzeit verringert werden, um hierdurch die Fließwiderstände im Werkstoff zu verkleinern und die Werkzeugstandzeit zu ver­ bessern.

Bild 1 zeigt einen Matrizenrevolver in 5er Teilung in zwei Teilkreisen. Auf dem inneren Teilkreis mit dem Ra­ dius ri sind fünf Matrizen (3) angeordnet, welche zu den Matrizen (4) des äußeren Teilkreises mit dem Ra­ dius ra annähernd um den halben Teilungswinkel ver­ setzt angeordnet sind. Der zwischen den Matrizen (3) und (4) bestehende Abstand oder (8) ist identisch mit demjenigen der 4er Teilung des Abschneidrevol­ vers (9). Der Kreismittelpunkt des Kreises mit dem Durchmesser (ds) als Funktion von (a) wird um die ge­ meinsame Mitte der Matrize (4) und der Mitte des Ab­ schneidringes (10) wird um z. B. ungefähr 15° gedreht bis beide Teilungsabstände a von Teil (1) und Teil (9) sich decken. Hieraus ergibt sich die Anordnung der Zu­ führmitte des Werkstoffes in Punkt (6) beziehungsweise auf der Achse (6). Zur zentrischen Lagerung dient die Lagerbohrung (5), um form- und kraftschlüssigen Eingriff mit den Abtriebrädern (13) und (17) die äußere Evolven­ tenverzahnung. Außerdem wird diese im Stillstand durch den Sperring (20) mit Innen- und Außenverzahnung durch diese axiale Verschiebung zur genauen Teilung in bezug auf die Lage der Pressenstempel mit dem Maschinenge­ häuse weitgehend spielfrei verkuppelt.

Bild 2 zeigt einen Abschneidrevolver (9) mit einer 4er Tei­ lung der Abschneidringe (10) und Bohrungen (11) kon­ zentrisch um die Achse (7) auf dem Kreis mit dem Durchmesser (ds) im Teilungsabstand (a) angeordnet. Die konzentrische Außenevolventenverzahnung (2) über­ trägt das Antriebsabschnittmoment und ist im Eingriff mit den Abtriebsrädern (16/17) und damit drehwinkel­ korrekt mit dem Matrizenrevolver (1) verbunden. Die konzentrische Lagerbohrung (5) übernimmt die radiale Lagerung der Schnittkräfte auf einem stillstehenden Flanschlagerzapfen (23).

Bild 3 zeigt ein Getriebeschema zum teilwinkelkorrekten in­ termittierenden Antrieb des Matrizenrevolvers (1) und des Abschnittrevolvers (9) mittels Antriebswelle (18) und deren Zahnrädern mit Teilkreisen (14 und 17) wobei der Räderzug mit den Teilkreisen (14-13-12) zum Antrieb des Matrizenrevolvers (1) dient, und der Räderzug mit den Teilkreisen (17-16-15) zum Antrieb des Abschneidre­ volvers (9) dient.

Bild 4 zeigt eine Baugruppeneinheit bestehend aus den Teilen:
Matrizenrevolver (1)
Abschneidrevolver (9)
Gehäuselagerzapfen (22)
Flanschlagerzapfen (23)
Axialring (24)
Zwischenwelle mit Zahnrad (19)
Zwischenzahnrad (16) auf der Zwischenwelle (19)
Matrizen (3 und 4)
Abschneidringe (10)
Aufnahmebohrungen (11)

Bild 5 zeigt ein Werkstück aus Draht oder als Stange in der Abschneidvorrichtung bestehend aus je zwei ge­ teilten Spannbacken (29) der gespannt durch Doppel­ keile (30) diese betätigt durch maschinenseitige Hebel und Kurven. Eine Spann-Abschneideinheit keil­ betätigt im Gehäuselagerzapfen (22) gelagert, und in diesem Beispiel 4 Stück Spann-Abschneideinheiten gleicher Bauweise aber hebelbetätigt im Abschneid­ revolver (9) auf dem Teilkreis um 90° versetzt ge­ lagert. Alle Spann-Abschneideinheiten werden mittels vorgespannter Druckfedern (31) geöffnet, so daß der Abschnitt oder der Draht ohne Widerstand axial ver­ schoben werden können.

• Sachwörterverzeichnis  1  Matrizenrevolver
   2  Evolventenverzahnung
   3  Matrize - innerer Teilkreis ri
   4  Matrize - äußerer Teilkreis ra
   5  Lagerbohrung
   6  Zuführmitte-Werkstoff und Mitte Schneidring
   7  Drehmitte-Abschneidrevolver
   8  Abstand-Matrizen a
   9  Abschneidrevolver
  10  Abschneidring
  11  Bohrung
  12  Teilkreis-Matrizenrevolver
  13  Teilkreis-Zwischenwelle
  14  Teilkreis-Antriebwelle Stufe 1
  15  Teilkreis-Abschneidrevolver
  16  Teilkreis-Zwischenrad
  17  Teilkreis-Antriebwelle Stufe 2
  18  Antriebwelle
  19  Zwischenwelle
  20  Sperring
  21  Revolvergehäuseverzahnung
  22  Gehäuselagerzapfen
  23  Flanschlagerzapfen
  24  Axialring
  25  Revolvergehäuse
  26  Maschine
  27  verstellbarer Anschlag
  28  Auswerfer
  29  Spannbacke
  30  Doppelkeil
  31  Druckfeder
  32  Zentrierung
  33  Halbbund

Claims (4)

1. Teilwinkelkorrekte Abschneid- und Matrizenrevolver­ baugruppe als Umformeinheit für Metallteile mittels bekannter Werkstofffließprozesse unter äußerem Druck in einem Werkzeug, bekanntlich bestehend aus Matrize und Stempel, die Umformeinheit im wesentlichen be­ stehend aus den an sich bekannten Teilen wie:
Matrizenrevolver (1), Abschneidrevolver (9), Gehäu­ selagerzapfen (22) Flanschzapfen (23), Axialringen (24) den Matrizen (3 und 4), den Abschneidringen (10) mit Bohrung (11), der Zwischenwelle (19) mit Zwischenrad frei drehbar (16 ), Revolvergehäuse (21) mit Sperring (20) mit bekannten Mitteln wie Schrauben, Stiften, Sicherungsringen zu einer, in einer bekannten Presse verwendbaren, einbaubaren Umformeinheit zusammenge­ fügt, dadurch gekennzeichnet, daß durch Eingriff des Zwischenwellenzahnrades (19) und des Zwischenrades (16) in eine maschinenseitige Antriebswelle (18) beim Auf­ montieren eine relative teilwinkelkorrekte Positionie­ rung des Matrizenrevolvers (1) und des Abschneidrevol­ vers (9) erfolgt, daß der Matrizenrevolver (1) als Zweimatrizenrevolver ausgebildet ist, daß dieser zu diesem Zweck auf zwei unterschiedlichen Teilkreisen mit den Radien (ra) und (ri) ungefähr halbseitig ver­ setzt eine gleiche Anzahl z. B. je 5 Stück Matrizen­ bohrungen mit gleichen oder ungleichen Bohrungsdurch­ messern konzentrisch und parallel zur Drehmitte be­ sitzt, daß die äußere Evolventenverzahnung (2) sowohl zur teilwinkelkorrekten Teilung als auch zur Fixierung des Matrizenrevolvers (1) mit dem Revolvergehäuse (21) mithilfe des Sperringes (20) dient, daß der Abstand (a) der Matrizenmitten der Matrizen (3 und 4) gleich dem Abstand der Abschneidringe (10) des Abschneidrevolvers (9) ist, daß die axiale Höhe des Matrizenrevolvers (1) größer als die des Abschneidrevolvers (9) ist, daß die Höhe der Matrizen (3 und 4) die Gleiche ist wie die des Matrizenrevolvers (1), daß die ausstoßseitige Fläche der Matrizen die Preßkräfte der Preßstempel direkt auf das Revolvergehäuse (25) überträgt, daß der Matrizenre­ volver (1) demnach die teilgenaue konzentrische Fixie­ rung der Matrizen in bezug auf die äußere Verzahnung (2) und die fixierende Verzahnung (21) des Revolvergehäu­ ses (25) als auch in bezug zu den Preßwerkzeugachsen übernimmt, daß die Deckung des Matrizenabstandes (a) mit dem Abschneidringabstandes (a′) durch Schwenkung des Kreismittelpunktes (7) um die Matrizenmitte der Ma­ trize (4) erreicht wird, daß hierdurch die Zuführmitte (6) des Werkstoffes und die Abschneidringmitte nicht mit der Drehmitte des Matrizenrevolvers zusammenfallen, daß der Abschneidrevolver (9) preßstempelseitig vor dem Matrizenrevolver (1) mit einem gewissen Abstand + Schnitt­ stirnfläche zur Matrizenrevolverfläche angebracht wird, daß die Durchmesser und Lagertoleranzen der Bohrungen (11) so gering gehalten werden, daß 1. keine wesentliche un­ terschiedliche Abschnittflächenqualität anfällt, 2. das positive Spiel zwischen Werkstück und Abschneidring (10) eine schabende Berührung zwischen beiden verhindert, daß die Qualität bzw. die Abmaße der Verzahnungsteilung von Matrizenrevolver (1) Abschneidrevolver (9) und Zwischen­ rädern sowie Antriebsrädern so bemessen ist, daß Tei­ lungsfehlertoleranzen kleiner sind als die zwischen Werkstück und Abschneidring (10), daß der Matrizenre­ volver (1) und der Abschneidrevolver (9) sowie Antrieb- und Zwischenräder aus gehärtetem, hochfestem Stahl her­ gestellt werden, daß die Fixierung des Matrizenrevol­ vers (1) mittels axial verschiebbarem Sperring (20) re­ lativ zur Verzahnung (21) des Revolvergehäuses (25) bzw. durch dessen äußerer und innerer Verzahnung erfolgt, daß diese innere Verzahnung mit der äußeren Verzahnung (21) des Matrizenrevolvers (1) axial verschiebbar, in Dreh­ richtung spielfrei, mithilfe sich verengender Zahnlücken erreicht wird, daß der nicht vollständig geschlossene Sperring (20) infolge dieser sich spielfrei einstellen­ den Innenverzahnung sich nach außen radial verformt bis seine äußere Verzahnung in der Innenverzahnung (21) des Revolvergehäuses (25) ebenfalls ohne Flankenspiel an­ liegt.

2. Umformeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Werkstückanschlag (27) auf dem Flanschlagerzapfen (23) angebracht wird.

3. Umformeinheit nach Hauptanspruch 1 und Nebenanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (27) in die Bohrung (11) des Abschneidrevolvers (9) eindringt und von der Maschinen-Kurvensteuerung axial verschoben wird, daß der Anschlag vor der Teildrehung des Abschneidre­ volvers (9) aus der Bohrung (11) herausgezogen wird.

4. Umformeinheit nach Hauptanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abschneidringe (10) durch geteilte Spann­ backen (29) ersetzt werden, daß diese mittels abge­ setztem Halbbund (33) im Zentrierring (32) mit Spiel fixiert sind, daß ein Doppelkeil (30 ) durch Hebelbetäti­ gung gegen die wirkende Federkraft (31) die geteilten Spannbacken (29) auf die Werkstückoberfläche mit einem größeren Druck als dem Schnittdruck gepreßt werden und damit ein gerader Abschnitt erreicht wird, daß der fest­ stehende Abschneidring (10) auf Mitte (6) angeordnet ebenfalls geteilt wird, und wie zuvor beschrieben zum Zwecke eines geraden Schnittes verspannt wird, daß die gleiche Spanneinrichtung sowohl im Abschneiderevolver (9) als auch im feststehenden Gehäusezapfenlager (22) ver­ wendet wird.