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Selbstöffnender Gewindewalzkopf Die vorliegende Erfindung betrifft
einen selbstöffnenden Gewindewalzkopf mit schräg zur Werkstückachse angestellten,
frei drehbaren Gewindewalzrollen, die auf Exzenterbolzen mit zylindrischer Lagerfläche
gelagert sind, die ihrerseits mittels kugelförmiger Lagerkörper in zwei Lagerplatten
gelagert sind, welche zur kontinuierlichen und stufenlosen Einstellung des Winkels
der Walzrollen gegenüber der Walzkopfachse gegeneinander nach Lösen einer Feststellvorrichtung
verdrehbar sind, wobei die Exzenterbolzen an ihrem einen Hebel tragenden Ende über
diesen Hebel drehgelenkig mit einem über eine Feder und eine vom Werkstück zu betätigende
Kupplung gegenüber den Lagerplatten verdrehbaren Gehäuseteil verbunden sind.
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Ein bekannter derartiger Gewindewalzkopf weist den Nachteil auf, daß
die Verbindung der Exzenterbolzen mit dem Schließantrieb aus kinematischen Gründen
ein beträchtliches Spiel aufweist, dessen Überwindung beim Öffnen und Schließen
zu Schlägen führen muß. Die Exzenterbolzen sind mit ihren kugelig ausgebildeten
Lagern in Kugelpfannen nicht formschlüssig gelagert, da diese Lagerschalen bei jeder
Einstellung der Exzenterbolzen in eine andere Schräglage gleichen Abstand aufweisen.
Bei einer nicht formschlüssigen Lagerung sind die Walzrollen nicht ruhig während
des Walzens gelagert, bei dem die verschiedensten Kräfte in den verschiedensten
Richtungen auftreten können. Dieses kann zu Gewindefehlern im Walzprodukt führen.
Die als Verschleißteile des öfteren auszuwechselnden Walzrollen sind schwer zugänglich,
da für die Demontage eine Lagerplatte mitsamt der Lager und der Lagernadeln entfernt
werden muß, bevor man an die auf den Exzenterbolzen gelagerten Walzen herankommt.
Schwierig ist dann auch die Montage, da bei der Montage mehrere Exzenterbolzen in
die fest in der Lagerplatte eingespannten verdrehbaren Lagerschalen unter gleichzeitigem
Einsetzen aller Lagernadeln eingesetzt werden müssen.
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Daneben ist auch ein anderer selbstöffnender Gewindewalzkopf bekanntgeworden,
bei welchem die Exzenterbolzen mit übermaß gelagert sind, damit die Selbstöffnung
reibungslos vonstatten geht. Dieser Gewindewalzkopf weist eine Abstützung des einen
kugelförmig ausgebildeten Endes des Exzenterbolzens an einer Platte auf.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung,
bei einem Gewindewalzkopf mit zwecks seiner Öffnung und zwecks Einstellung auf verschiedene
Werkstückabmessungen verstellbaren Walzrollen die Walzrollenachsen so zu führen
und zu lagern, daß sie in jeder Verstellage formschlüssig geführt bzw. gelagert
sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß der der Drehung der Exzenterbolzen
dienende Hebel als Kurbel ausgebildet ist, die über einen in einer Bohrung gelagerten
kugelförmigen Lagerkörper mit dem verdrehbaren Gehäuseteil verbunden ist. Hierdurch
wird eine formschlüssige Verbindung der Exzenterbolzen mit dem Schließantrieb erreicht.
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Eine formschlüssige Lagerung der Exzenterbolzen wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die kugelförmigen Lagerkörper der die Exzenter tragenden Bolzen
in zylindrischen Bohrungen der Lagerplatte gelagert sind und daß die die Exzenter
tragenden Bolzen an ihren Stirnseiten nach einer Kugelfläche mit gemeinsamem Mittelpunkt
abgerundet sind, mittels welcher sie sich gegen ebene Flächen abstützen, die an
einem Deckel der vorderen Lagerplatte und am Boden eines gegenüberliegenden Kranzes
gebildet sind.
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Es ist der Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß auf diese Weise
mit einer formschlüssigen Lagerung der Exzenterbolzen an ihren zwei Lagerstellen
und an der Stelle der Verbindung mit dem Schließantrieb ein einwandfreies Gewinde
herstellender Gewindewalzkopf geschaffen ist, bei dem eine sichere Selbstöffnung
und eine gute Feinverstellbarkeit des Walzkopfes bei leichter Montagemöglichkeit
gewährleistet ist.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Universal-Gewindekopfes
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt
nach der Linie A-B in F i g. 2, F i g. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles I
in F i g. 1 mit teilweise abgenommenem Deckel, F i g. 3 a eine schematische Darstellung
des Mechanismus zum Verstellen des exzentrischen Bolzens, der die Gewindewalzrolle
trägt, in Ansicht in Richtung des Pfeiles 1I in F i g. 2, F i g. 3 b ein Beispiel
einer Lagerung des exzentrischen Bolzens mittels -eines bizylindrischen Gelenklagers
und F i g. 4 a und 4 b Ausführungsbeispiele des öffnungsmechanismus in zerlegtem
Zustand in axonometrischer Ansicht der wichtigsten Bestandteile.
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Das Gehäuse des Universal-Gewindewalzkopfes gemäß F i g. 1 und 2 besteht
aus einer vorderen Lagerplatte 1, einer hinteren Lagerplatte 12, einem
topfartig ausgebildeten Kranz 21 und einem Aufspannflansch 22. Die vordere Lagerplatte
1 ist mittels Schrauben 4, die durch in ihr vorgesehene bogenförmige Langlöcher
führen und mittels Beilageplatten 5 mit der hinteren Lagerplatte 12 derart verbunden,
daß eine gegenseitige Verdrehung um einen Winkel von 28° und eine Festlegung in
beliebiger Lage möglich ist. Die hintere Lagerplatte 12 ist mittels Schrauben
24 und Verbindungsstiften 23 fest mit dem Schaft des Aufspannflansches
22 verbunden, mittels welchen das ganze Werkzeug wie üblich auf der Spindel einer
Werkzeugmaschine aufgespannt wird. Der auf einem Schaft des Aufspannflansches drehbar,
jedoch nicht verschiebbar gelagerte Kranz 21, legt sich gegen die hintere
Lagerplatte 12 über ein axiales Wälzlager 16.
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An der hinteren Stirnseite des Kranzes 21 ist eine Kupplung
30 derart befestigt, daß sie gegenüber diesem Kranz um die Achse des Gewindewalzkopfes
um den Funktionswinkel der Kupplung verdreht und in beliebiger Lage mittels Schrauben
26, die durch die bogenförmigen Langlöcher führen, und mittels Muttern 28 festgelegt
werden kann. In die stufenförmigen Nuten der Kupplung 30 greift die Verzahnung
einer Kupplungsmuffe 31 ein, die axial verschiebbar am Schaft des Aufspannflansches
22 gelagert ist. Die Kupplungsmuffe 31 kann sich nicht drehen, da ihre Lage in einer
zur Achse des Gewindewalzkopfes senkrechten Ebene durch Durchschaltbolzen 32 gegeben
ist, die durch Längsnuten des Schaftes des Aufspannflansches 22 führen, und in Richtung
der Achse des Aufspannflansches durch einen Anschlagblock 47 mitgenommen werden,
in welchem eine innere Anschlagschraube 42 eingeschraubt ist, die durch eine
Gegenmutter 41 gesichert wird. Der Anschlagblock 47 besitzt parallel mit der Achse
des Gewindewalzkopfes verlaufende Bohrungen 38, die den Zugang zu den Befestigungsschrauben
24 ermöglichen, welche die hintere Lagerplatte 12 mit dem Aufspannflansch 22 verbinden.
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Auf die Kupplungsmuffe 31 ist drehbar und axial verschiebbar ein Bremsring
33 aufgesetzt mit einem Bremsbelag 34, welcher beim Verschieben des Bremsringes
nach der vorderen Lagerplatte 1 zu in Flächenberührung mit der schwach kegelförmig
gestalteten hinteren Stirnseite der Kupplung 30 kommt, während beim Verschieben
in entgegengesetzter Richtung der Bremsring 33 gegen den schmalen Flansch der Kupplungsmuffe
31 zu liegen kommt, die er außer Eingriff mit der Kupplung 30 bringt. Die Kupplung
30 ist gegen den Aufspannflansch 22 mittels einer rechtsdrehenden
Spiralfeder 29 abgefedert, deren inneres Ende am Schaft des Aufspannflansches 22
befestigt ist.
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In die Öffnung des vorderen Flansches 1 ist ein ringartiger Deckel
2 eingesetzt, der mit Schrauben 3 befestigt ist. Gegen den Deckel 2 lehnen Exzenterbolzen
10 mittels auf ihr eines Ende aufgesteckter Kappen B. Die Läge der Kappen 8 gegenüber
dem Exzenterbolzen 10 ist durch einen Stift 9 bestimmt, der gleichzeitig die während
der Arbeit des Gewindewalzkopfes entstehenden Drehmomente überträgt. Am exzentrischen
Teil der Exzenterbolzen 10, von denen drei Stück vorgesehen sind, ist je eine Gewindewalzrolle
15 drehbar gelagert und zwar mittels Lagernadeln 45, deren Lage in Längsrichtung
durch einen Zwischenring 46 bestimmt ist. Die Gewindewalzrolle 15 besitzt
an ihrem äußeren Mantel ein negatives Profil des zu walzenden Gewindes in Form von
geschlossenen Kränzen, das sich zu beiden Seiten der Rolle zu einem Anlaufkonus
verjüngt. Ein Beispiel der Lagerung der Bolzen 8, 10 mittels bizylindrischer
Gelenkleitstücke 6 ist in F i g. 3 b dargestellt. Die Lagerung der Bolzen
kann auch mittels Gelenklager erfolgen. Mit dem hinteren Ende stützt sich der Exzenterbolzen
10 gegen die Bodenfläche des topfartigen Kranzes 21. Die vordere Stirnseite
der Exzenterbolzenkappe 8 und die hintere Stirnseite des Exzenterbolzens
10 sind gemäß einer gemeinsamen Kugelfläche abgerundet, deren Durchmesser
der gegenseitigen Entfernung der Stützflächen aus Deckel 2 und am Kranz 21 gleich
ist, die senkrecht zur Werkzeugachse stehen, wie F i g. 3 a der schematischen Darstellung
zeigt. An dem in den topfartigen Kranz 21 ragenden Ende des Exzenterbolzens
10 ist ein Teil des C)ffnungsmechanismus gemäß den Ausführungsbeispielen
in F i g. 4 a und 4 b aufgekeilt, der ihm vom Kranz 21 -eine Drehbewegung erteilt.
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Wie F i g. 2 zeigt, ist in den Kranz 21 ein Handgriff 43 mit
einer Kugel 44 eingeschraubt. Auf dem äußeren Mantel des Kranzes ist eine Skala
13 eingraviert, die die Verdrehung des Kranzes gegenüber einem auf der Kupplung
30 eingravierten Index bestimmt.
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Der Öffnungsmechanismus gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g.
4 a besitzt eine Kurbel 18,
die mit dem Exzenterbolzen 10 verbunden
ist. In eine Bohrung des Kurbelarmes greift ein Formstück 19
mit einer kugelförmigen
Oberfläche von gleichem Halbmesser wie die Bohrung ein. Es ist mit einer Nut versehen,
in welche ein Mitnehmerbolzen 20
eingreift, der in zwei von der Achse gleichweit
entfernten parallelen Ebenen abgeflacht ist und fest in den Kranz 21 eingesetzt
ist.
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In dem anderen Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 b ist der Mitnehmerbolzen
20' fest in der auf dem exzentrischen Bolzen 10 aufgekeilten Kurbel 18' eingesetzt.
Das zweite Ende des exzentrischen Mitnehmerbolzens 20' ist durch zwei parallele
Flächen in zwei von der Achse des Bolzens 10 gleich entfernten und mit ihr parallelen
Ebenen abgeflacht und greift mit diesem abgeflachten Ende zwischen die beiden Hälften
eines Gleitstückes 11' ein, die an den Enden der Spalte durch Spreizeinlagen
11" in einer Bohrung mit hohlkugelig gestalteter Wandung des bei dieser Ausführung
zweiteiligen Bodens des Kranzes 21, 21'
auseinandergehalten werden.
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Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Je nachdem, ob ein rechtes
oder linkes Gewinde gewalzt
werden soll, werden die drei Gewindewalzrollen
15 des betreffenden Profils und Steigung auf die Exzenterbolzen 10 derart
aufgesetzt, daß in Drehrichtung des Werkstückes die äußeren Kränze jeweils um die
Hälfte des gewalzten Gewindes versetzt sind.
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Die Bolzen 10 werden durch Verdrehen der vorderen Lagerplatte 1 nach
links bzw. nach rechts so eingestellt, daß die Achsen der Gewindewalzrollen mit
der Werkzeugachse den Steigungswinkel v dieses zu walzenden Gewindes schließen.
Das Einstellen dieses Steigungswinkels v wird mittels Lehren vorgenommen, die zwischen
den geschliffenen Anschlagstift 14 und eine halbkugelförmige, am Ansatz der
hinteren Lagerplatte 12 eingesetzte Stütze 12' (in F i g. 2 strichliert gezeichnet)
eingelegt werden. Die Lehren werden in Längeneinheiten #t (F i g. 2) gemäß einer
Tabelle gewählt, die mit dem Werkzeug geliefert wird. Der Kopf wird in die Arbeitslage
durch Drehen des Handgriffes 43 so gebracht, daß die Kupplung 30 im Eingriff mit
der Kupplungsmuffe 31 steht, nach Lösen der Muttern 28 wird die gegenseitige Lage
des Kranzes 21 und der Kupplung 30 derart eingestellt und festgelegt, daß die Gewindewalzrollen
15 die zwischen sie eingelegte Gewindelehre festklemmen.
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Nach geeignetem Befestigen an der Werkzeugmaschine wird dem Kopf eine
relative Drehbewegung gegenüber dem Werkstück des betreffenden Durchmessers erteilt,
das einen Anlaufkegel besitzt. Bei gegenseitiger Axialbewegung des Kopfes und des
Werkstückes erfassen die Gewindewalzrollen das Werkstück und walzen an ihm das erforderliche
Gewinde. Bei Anschlag des Endes des Werkstückes an die entsprechend eingestellte
innere Anschlagschraube 42 wird die Verzahnung der Kupplungsmuffe 31 über die Elemente
40, 47 und 32 außer Eingriff mit den Nuten der Kupplung 30 gebracht und die Feder
29 bringt beim Lösen durch den oben beschriebenen Öffnungsmechanismus die Gewindewalzrollen
15 voneinander. Dieselbe Wirkung kann durch Verschieben des Bremsringes 33 gegenüber
dem Flansch der Kupplungsmuffe 31 erzielt werden, der durch eine nicht gezeichnete
Steuergabel verstellt wird, die auf geeignete Weise mit dem Anschlagmechanismus
der Maschine verbunden ist. Der Kopf wird durch Bremsen der Kupplung durch Anpressen
des Bremsringes 33 mit dem Bremsbelag 34 gegen die Kupplung 30 eingeschaltet.