CH639879A5 - Maschine zum anstauchen eines kopfes an einem schaft, z.b. nagel- oder schraubenschaft. - Google Patents

Description

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Maschine der genannten Gattung, bei der die vorgenannten Nachteile behoben sind. Dies wird erfindungsge-mäss durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht. Die Erfindung fusst auf der Erkenntnis, dass der Winkel zwischen den Tangenten des Werkzeugs beziehungsweise der Walze bei der Berührung von Schaft und Walze möglichst klein sein soll und bei der Herstellung eines normalen Nagelkopfes praktisch bis auf 3° herabsetzbar ist. Um beim Stand der Technik, wo der Schaft an der Aussenseite des ringförmigen Werkzeugs abrollt, einen so kleinen Tangentenwinkel zu erhalten, müssen Anzahl von Walzen und/oder Walzendurchmesser grösser sein, als es bei angemessenem Aufwand praktisch möglich ist. Da die Walze bei der erfindungsge-mässen Maschine jedoch an der Innenseite des ringförmigen Werkzeugs abrollt, sind bei leicht zu verwirklichenden Walzendurchmessern beliebig kleine Winkel zwischen den genannten Tangenten erzielbar. Das innenseitige Abrollen bietet einen weiteren Vorteil zur Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit, indem in Axialebenen des ringförmigen Werkzeugs mehrere Schäfte nebeneinander anbringbar sind, so dass deren Köpfe mit Hilfe einer einzelnen Walze formbar sind. Diese Möglichkeit der Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit ist beim Stand der Technik nicht vorhanden, da dort die Vorschubgeschwindigkeit der Nagelschäfte vom jeweiligen Abstand des betreffenden Schaftes zur Drehachse des ringförmigen Werkzeugs abhängig ist. Abgesehen hiervon sind beim Stand der Technik nur Nägel spezifischer Länge herstellbar, wogegen mit der erfindungsgemässen Maschine Nägel herstellbar sind, deren Länge durch die Werkzeuge keine Grenzen gesetzt sind, da die Nagelspitzen von der äusseren Peripherie des Werkzeugs frei herausragen können.

Zur Gewährleistung der bestmöglichen Materialverteilung im Formhohlraum ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walze vorteilhaft etwas grösser als die Geschwindigkeit der Schäfte. Dadurch erhält man einen von der Stirnfläche aus gesehen völlig symmetrischen Nagelkopf, dessen Kopffläche dafür in gewissen Fällen allerdings nicht genau rechtwinklig zum Nagelschaft orientiert ist. Zur Erzielung eines sowohl symmetrischen als auch rechtwinklig zum Schaft orientierten Nagelkopfs kann jeder Schaft mit einer durch die Werkzeugmitte und durch das dieser zugekehrte Schaftende verlaufenden Linie einen kleinen Winkel bilden, derart, dass der Schaft sich auf seiner Kreisbahn vor dieser Linie befindet.

Der Anspruch 3 kennzeichnet eine bevorzugte Ausführungsform des ringförmigen Werkzeugs, das vorzugsweise mit den im Anspruch 4 gekennzeichneten Formbacken versehen ist, so dass die Maschine durch Auswechseln der Formbacken verhältnismässig schnell zum Formen von Köpfen mit anderen Abmessungen umrüstbar ist.

Die Halterung der Schäfte kann gemäss Anspruch 5 oder Anspruch 6 erfolgen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 werden einerseits die Halterung der Schäfte innerhalb des Bearbeitungsbereichs und anderseits ein leichtes Einführen und Herausnehmen der Werkstücke auf einem grossen Teil des ausserhalb des Bearbeitungsbereiches befindlichen Umfangs gewährleistet.

Die Drehachse der Walze kann die mittlere Richtung der Drehachsen der Ringe angeben.

Bei der im Anspruch 9 gekennzeichneten Ausführungsform ist mit einfachen Mitteln der vorerwähnte Geschwindigkeitsunterschied zwischen Walze und Schaft gewährleistet. Dabei wird ausserdem erreicht, dass die Walze durch Andrücken derselben gegen den Innenumkreis des Werkzeugs vorspannbar ist und von den genannten Rollbahnen so abgestützt wird, dass zwischen der Walzenoberfläche selbst und den Formbacken eben gerade ein Spiel vorhanden ist. Ausserdem ist es möglich, nur entweder die Walze oder das Werkzeug anzutreiben, indem die Treibkraft über die Rollbahnen übertragen wird. Kann so nicht genügend Treibkraft übertragen werden, können gemäss Anspruch 10 die Rollbahnen verzahnt sein und miteinander in Eingriff stehen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 wird die Herstellung der Formbacken beispielsweise mit einer kegelförmigen Öffnung wesentlich vereinfacht. Es hat sich herausgestellt, dass es möglich ist, die Parameter der Maschine, beispielsweise den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Walze und Werkzeug, den Eingangswinkel zwischen Schaft und Walze sowie andere Parameter so abzustimmen, dass der Kopf frei formbar ist, d.h. dass die Öffnung des Formhohlraums zwar die Kopfunterseite, nicht aber den Kopfrand definiert, der durch freies Ausfliessen vom Material, teilweise in einem Niveau ausserhalb der Formbacken gebildet wird.

Es hat sich des weiteren erwiesen, dass es möglich ist, beispielsweise mit der im Anspruch 12 gekennzeichneten Ausführungsform einen D-förmigen Kopf frei zu formen. Dabei wird erreicht, dass die gerade Kante des Kopfs genau mit dem Nagelschaft fluchtet, was beim eventuellen Stapeln der Nägel im Magazin einer Nagelmaschine von Bedeutung ist, wo die Nagelschäfte dicht aneinander liegen müssen. Die gleichen Vorteile sind durch die im Anspruch 13 angegebenen Merkmale erzielbar, die ausserdem die Bildung eines Grates an der geraden Kante des Kopfs entlang ausschlies-sen, und wobei der Durchmesser des Flansches so gross ist, dass sich Verformungen des Nagelschaftendes nicht auf den Übergang zwischen Flansch und Formbacke verpflanzen.

Wie bereits erwähnt hat das freie Formen zur Folge, dass sich die Kopfoberseite ausserhalb der Formbacken befindet, so dass die freie Beweglichkeit der Walze im Verhältnis zu den Formbacken so gross gewählt werden kann, dass sich kleinere Fremdkörper nicht zwischen Walze und Formbak-ken festklemmen können. Bei der im Anspruch 14 gekennzeichneten Ausführungsform entfallen die im Anspruch 9 angegebenen Rollbahnen. Der Bearbeitungsbereich der Maschine ist somit gegen verhältnismässig kleine Fremdkörper unempfindlich.

Bei der im Anspruch 15 gekennzeicheten Ausführungsform der Maschine ist die Kraftübertragung an der einen Seite der Maschine völlig eingekapselt, während die andere Maschinenseite frei zugänglich ist, so dass die fertig bearbeiteten Gegenstände von dieser Seite aus entfernt und der

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Bearbeitungsbereich inspiziert werden können. Es besteht nicht die Gefahr, dass sich Fremdkörper verklemmen.

Durch das im Anspruch 16 offenbarte Merkmal wird beim Einstellen der Maschine ein weiterer Freiheitsgrad erzielt.

Schliesslich sind mit Hilfe des im Anspruch 17 angegebenen Wulstes in einem Arbeitsgang sowohl ein Schraubenkopf wie eine Kerbe im Kopf herstellbar, deren Abmessungen vom Wulst definiert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der Grundlage der Erfindung.

Fig. 2 eine entsprechende Prinzipskizze, jedoch in Relation zur Herstellung von Nägeln mit einseitig reduzierten Köpfen,

Fig. 3 und 4 eine erste Ausführungsform der erfindungs-gemässen Maschine, wobei Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 4 zeigt, während Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 ist,

Fig. 5 und 6 einen Teil eines ringförmigen Werkzeugs in zwei verschiedenen Ausführungsformen,

Fig. 7 im Schnitt eine weitere Ausführungsform der erfin-dungsgemässen Maschine,

Fig. 8 eine Spannvorrichtung zum Festspannen der mit einem Kopf zu versehenden Werkstücke,

Fig. 9 eine dritte Ausführungsform der Maschine und Fig. 10-12 zur Maschine gehörige Formbacken in verschiedenen Ausführungen.

Bevor nachstehend einige Ausführungsformen der erfin-dungsgemässen Maschine beschrieben werden, soll zunächst die der Erfindung zugrunde liegende neue Erkenntnis erläutert werden. Wenn auch nachstehend vom Formen von Nagelköpfen gesprochen wird, ist die Maschine wie bereits erwähnt auch zur Herstellung von Schrauben- oder Bolzenköpfen verwendbar. Es hat sich herausgestellt, dass beim Bearbeiten des Nagelmaterials durch das bei der Herstellung von Nägeln bekannte Schmieden in Kombination mit einem Walzen eine definierte Verbreiterung des Nagelmaterials erzielbar ist. Zum Füllen des Formhohlraums kann vorteilhaft mit einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Walze und dem den Nagel halternden Werkzeug gearbeitet werden. Fig. 1 zeigt eine in Richtung des Pfeils PI umlaufende Walze 1 zum Bearbeiten von Nagelwerkstücken 3,4, die in einem geradlinig in Richtung des Pfeils P2 bewegten Werkzeug 2 gehaltert sind. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 ist wie bereits erwähnt etwas grösser als die translatorische Geschwindigkeit des Werkzeugs 2.

Es hat sich ausserdem gezeigt, dass der relativ kleine Eingangswinkel des Nagels für eine effektive und gut definierte Verbreiterung des Nagelmaterials im Formhohlraum 5 des Werkzeugs 2 von Bedeutung ist. Der Formhohlraum definiert ganz oder teilweise die Form des Nagelkopfes. Der Einlaufwinkel ist in Fig. 1 der Winkel U und entspricht dem Winkel zwischen der Tangente der Walze 1 in dem Punkt, wo die Walze auf das Nagelwerkstück 3 auftrifft, und der Tangente des Werkzeugs 2 in dem Punkt, wo der Nagel 3 im Werkzeug gehaltert ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Tangente des Werkzeugs 2 parallel zum Werkzeug selbst. Die Definition des Winkels U in Abhängigkeit von der Tangente des Werkzeugs ist jedoch dann von Bedeutung, wenn das Werkzeug, wie nachstehend, an den Ausführungsformen der Erfindung erläutert, gekrümmt ist. Der Einlaufwinkel muss in gewissen Fällen so klein sein, dass die in Fig. 1 veranschaulichte Anordnung in der Praxis unmöglich wird, da der Durchmesser der Walze 1 sehr gross sein müsste. Erfindungsgemäss besteht das Werkzeug aus einem oder mehreren Ringen, in denen innen die Walze 1 umläuft,

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was zur Folge hat, dass sehr kleine Werte des Winkels U erzielbar sind.

Die nachstehend zunächst beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine ist beispielsweise zur s Herstellung von Nägeln mit einseitig reduziertem Kopf verwendbar. Nägel mit reduziertem Kopf finden hauptsächlich für Nagelmaschinen Verwendung, wo die Nägel vor dem Anbringen in der Nagelmaschine magaziniert werden müssen. Das Magazinieren besteht darin, dass die Nägel in einer io Ebene möglichst dicht aneinandergelegt werden, so dass ein dichteres Aneinanderreihen erzielbar ist, falls die Nagelköpfe so reduziert sind, dass die Nagelschäfte in der Gesamtlänge des Nagels aneinander anliegen. Bei einem so reduzierten, von oben gesehenen Nagelkopf fehlt ein Kreisabschnitt des 15 Kopfes.

Fig. 2 zeigt wiederum eine Walze 6 und ein Werkzeug 7 mit Formhohlräumen 8 für reduzierte Nagelköpfe. Bei der Herstellung von Nägeln mit reduziertem Kopf muss der Einlaufwinkel U etwas grösser sein als bei der Herstellung von 20 Nägeln mit vollen Köpfen. Selbst dieser etwas grössere Einlaufwinkel ist beim Stand der Technik in der Praxis jedoch nicht realisierbar. Trifft der Nagelrohling 9 beim vergrösser-ten Einlaufwinkel V auf die Walze 6, wird der Rohling 9 wie in Fig. 2 veranschaulicht dadurch bis zum Formhohlraum 8 25 nach hinten abgebogen. In einem späteren Zeitpunkt wird der Tangentenwinkel V so klein, dass die Reibung zwischen der Walze 6 und dem Nagelrohling 9 zu einem beginnenden Walzen führt, wonach durch den kombinierten Walz- und Schmiedevorgang ein gratfreier Nagel mit definierten Tole-30 ranzen hergestellt wird, so dass der fertige Nagel ohne Zwischenbearbeitung ohne weiteres magaziniert werden kann. Bisher war es dagegen erforderlich, die Nägel etwa 20 Minuten lang in einer Entgratetrommel zu entgraten. Die bisher bekannten Werkzeuge erfordern zur Einhaltung der Tole-35 ranzen für Nägel für Nagelmaschinen eine ständige und sorgfältige Instandhaltung. Bei der erfindungsgemässen Maschine sind die Werkzeuge keinem nennenswerten Ver-schleiss ausgesetzt, und zwar erstens, weil die Beeinflussung des Materials gleichmässig und nicht schlagartig ist, und 40 zweitens weil das Abbiegen des Nagelrohlings nach hinten bezüglich des Axialdrucks eine Entlastung des Nagelschaftes zur Folge hat, wodurch von Werkzeugen zur sicheren Halterung des Nagelschaftes bei grosser Axialkraft herrührende Grate vermieden werden.

45 Fig. 3 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine mit einer der Walze 6 in Fig. 2 entsprechenden Walze 10 und einem dem Werkzeug 7 in Fig. 2 entsprechenden Ring 11 mit einer Innenverzahnung 12. Die Innenverzahnung 12, zwi-50 sehen der und den Stirnflächen der Walze 10 ein axiales Spiel vorgesehen ist, steht mit einem von einem Motor M, Fig. 4, getriebenen Ritzel 13 in Eingriff. Die Walze 10 kann entweder von einem eigenen Motor oder mit Hilfe von später beschriebenen Mitteln vom Ring 11 angetrieben werden, wo-55 bei jedoch dem Umstand Rechnung getragen werden muss, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 10 wie vorstehend erwähnt etwas grösser sein muss als die innere Peripheriegeschwindigkeit des Rings 11. Ist dieser Geschwindigkeitsunterschied zur Erzielung eines in Stirnansicht völlig 6o symmetrischen Kopfes optimal, kann es nach Massgabe unter anderem der Kopfabmessungen zweckmässig sein, dass sich die durch die Linie L in Fig. 3 veranschaulichte Verlängerung des Nagelschaftes etwas seitlich des Mittelpunkts C des Werkzeugringes 11 befindet, wodurch erreicht wird, dass 65 die Oberfläche des fertigen Nagelkopfs genau rechtwinklig zum Nagelschaft orientiert ist. Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Drehrichtung muss die Nagelschaftverlänge-rungslinie L links des Ringzentrums C liegen, so dass sie mit

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dem Radius des Rings 11 einen Winkel der Grössenordnung einige Winkelgrade bildet. Die komplette erfindungsgemässe Maschine weist ausserdem einige an sich bekannte Stationen auf, auf deren Beschreibung im einzelnen verzichtet wird, die jedoch in Fig. 3 angedeutet sind. Auf einer Station 14 werden die Nagelrohlinge ausgerichtet, in einem kombinierten Arbeitsgang auf Länge abgeschnitten und zugespitzt sowie in den Ring 11 eingeführt. Die schrägen Seitenflächen 15 der Hohlräume 16 zur Aufnahme von Nägeln/Nagelrohlingen gestatten das radiale Einführen der Rohlinge. Der Übersichtlichkeit halber sind die Hohlräume 16 nur im Bereich um die Walze 10 in Fig. 3 zeichnerisch dargestellt. Dieser Bereich wird nachstehend als Bearbeitungsbereich bezeichnet. Selbstverständlich finden sich an der gesamten Peripherie des Rings 11 entlang entsprechende Hohlräume. Die fertigen Nägel werden auf der Station 17 entnommen und von dort der Verpackung oder Lagerung zugeführt.

Aus Fig. 4, die einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 darstellt, ist ersichtlich, dass der Ring 11 aus zwei schräg gestellten Werkzeugringen 11A und IIB besteht, die an jeweils einem Innenring 18A beziehungsweise 18B jeweils eines Wälzlagers, beispielsweise eines Kugel- oder Rollenlagers befestigt sind, dessen Aussenring 19A beziehungsweise 19B an einerTrägerplatte 20A beziehungsweise 20B befestigt ist. Die Trägerplatte 20A ist auch in Fig. 3 sichtbar und an einem Fussstück 21, Fig. 4, starr befestigt, während die andere Trägerplatte 10B mit dem Fussstück 21 so schwenkbar verbunden ist, dass die Platten 20A, 20B mit ihren Lagerringen mit Hilfe eines Bolzens 22 gegeneinander verspannbar sind. Die Walze 10 sitzt auf einer Welle 23, die mit Hilfe sphärischer Lager 23A und 23B in den Trägerplatten 20A und 20B gelagert ist.

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer der in Fig. 4 dargestellten Werkzeugringe 11A oder IIB. Der Ring ist am betreffenden Lagerinnenring angeschraubt. Der innere Umkreis des Rings ist als Rollbahn 24 für die Walze 10, vgl. Fig. 4, ausgebildet, die Abrolloberflächen 25A und 25B zum Abrollen auf den entsprechenden Rollbahnen der Ringe 11A beziehungsweise IIB aufweist. Der Durchmesser der Walzenrollbahnen 25A und 25B ist kleiner als der Durchmesser des mittleren Walzenteils, dessen Oberfläche 26 mit den Nagelrohlingen zusammenwirkt, die mit Hilfe zweiteiliger Werkzeuge gehaltert werden, die auch als Formbacken bezeichnet werden. Fig. 5 zeigt den einen Teil 27 von vier Formbackenpaaren, während der andere Teil dieser Werkzeuge im anderen Werkzeugring angeordnet ist und jeweils mit der betreffenden Hälfte in Fig. 5 fluchtet. Jedes Werkzeugteil 27 definiert die Hälfte eines Formhohlraums mit einem Hohlraum 16 zur Aufnahme eines Nagelrohlings 9 und einer Öffnung 28. Der Hohlraum 16 umfasst die eine Hälfte 29 eines Kanals, dessen Abmessungen den Abmessungen des Nagelschaftes entsprechen. Der Nagelrohling wird innerhalb des erwähnten Bearbeitunsbereiches in dem von zwei Werkzeughälften gebildeten Kanal axial unverschiebbar gehaltert. Der Bearbeitungsbereich erstreckt sich von der Walze 10 ein Stück nach beiden Seiten, das von dem von den Werkzeugringen 11A und IIB gebildeten spitzen Winkel abhängig ist, vgl. Fig. 4. Die Nagelrohlinge sind auf der Station 14, Fig. 3, radial einführbar, indem die Werkzeughälften 27 an dieser Stelle paarweise in einem gewissen Abstand voneinander liegen, während die Nagelrohlinge zwischen den Paaren von Werkzeughälften 27 im Bearbeitungsbereich effektiv festgehalten werden. Die fertigen Nägel können auf der in Fig. 3 dargestellten Station 17 der Maschine entnommen werden, wo der Abstand zwischen den Werkzeughälften 27 am grös-sten ist, so dass der Nagel leicht herausnehmbar ist.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Oberseite der Werkzeughälften 27 in einem Abstand a unterhalb der Rollbahn

24 liegt. Da die Walze 10 mit ihrer Rollfläche (25A beziehungsweise 25B) rutschfrei auf der Rollbahn 24 abrollt, erhält man wegen des Radiusunterschieds einen Unterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Walzenoberfläche 26 einerseits und der Oberseite der Werkzeuge 27 anderseits, wodurch mit einfachen Mitteln der bereits früher erwähnte gewünschte Geschwindigkeitsunterschied gewährleistet ist, dessen Wert vom Abstand a bestimmt wird. Der Walzendurchmesser an der Oberfläche 26 ist so bemessen, dass zwischen der Oberfläche 26 und den Werkzeugen 27 eben gerade ein Spiel vorhanden ist, wobei die mögliche Vorspannkraft der Walze 10 gegen die Nägel allein von den Rollbahnen aufgenommen wird. In Fig. 4 (und entsprechend in Fig. 7) ist dieses Spiel nicht sichtbar, da es sehr klein ist. In Fig. 5 sind die Werkzeughälften 27 zwar einstückig gezeigt, da jedoch der die Öffnung 28 und den Kanal 29 umfassende Teil aus gehärtetem Material bestehen muss, sind die Werkzeuge vorzugsweise so aufgeteilt wie in Fig. 6 angedeutet, die eine andere Ausführungsform der Ringe darstellt.

In Fig. 6 ist der untere Teil 16 des Werkzeugs mit dem Ring 30 einstückig ausgeführt, an dem beispielsweise mit Hilfe von Schrauben Hartmetallstücke 31 befestigt sind, die mit dem in Fig. 5 dargestellten Formhohlraum mit zugehörigem Kanal ausgebildet sind, in welchem der betreffende Nagelrohling innerhalb des Bearbeitungsbereiches gehaltert wird. In Fig. 6 weist der Ring 30 eine verzahnte Rollbahn 32 auf, die mit einer nicht dargestellten, entsprechenden Verzahnung an den Abrollflächen der Walzen kämmt. Die Verzahnung ist erforderlich, falls zwischen Walze und Ring ein so grosses Drehmoment übertragen werden soll, dass der vorstehend erwähnte Kraftschluss zwischen den glatten Rollbahnen hierfür nicht ausreicht.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine hat nur zwei Ringe zur Aufnahme von Nagel- oder Schraubenschäften in einer einzelnen radialen Ebene. Die Fertigungsgeschwindigkeit kann jedoch durch drei oder mehr seitlich nebeneinander angeordnete Ringe erhöht werden, wobei eine einzelne, sich durch sämtliche Ringe erstreckende Walze bei mehreren in Axialebenen der Ringe befindlichen Schäften die Köpfe formen kann. Auch bei einer solchen Ausführungsform können die Schäfte durch Schrägstellung der Ringe im Verhältnis zueinander gehaltert werden. Bei einer grösseren Anzahl von Ringen kann jedoch die Verwendung anderer Mittel zum Festhalten der Schäfte im Bearbeitungsbereich zweckmässig sein. Solche Mittel werden nachstehend anhand der Fig. 7 beschrieben.

Fig. 7 zeigt drei Ringe 33, 34, 35, die wie bei der früher beschriebenen Ausführungsform an jeweiligen Wälzlagerinnenringen befestigt sind, die der Übersichtlichkeit halber in Fig. 7 jedoch nicht zeichnerisch dargestellt sind, indem der Fachmann ohne weiteres diese Maschinenteile hinzufügen kann. Die nicht gezeigten Maschinenteile dienen ausserdem der Lagerung einer Walze 36 mit zwei Rollbahnen 37, 38 zum Bearbeiten von Nagel- oder Schraubenschäften 39,40, die jeweils in einem zweiteiligen Werkzeug 41,42 beziehungsweise 43,44 gehaltert sind. Auf jeder Rollbahn 37,

38 ist ein umlaufender, mit den betreffenden Nagelschäften

39 beziehungsweise 40 fluchtender Wulst 45 beziehungsweise 46 ausgebildet, den eine entsprechende Rille 45A beziehungsweise 46A in den Werkzeugen aufnimmt, und der in den Köpfen der Schäfte 39,40 eine Schraubenzieherkerbe bildet. Die Walze 36 hat weitere Rollbahnen 47,48,49, mit denen die Walze auf entsprechenden Rollbahnen der Ringe 33, 34, 35 in der vorstehend in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Weise abrollt. Diese Rollbahnen können entweder wie in Fig. 5 dargestellt glatt oder gemäss Fig. 6 verzahnt ausgebildet sein. Ein Antrieb des mittleren Rings 34 durch die Walze ist nicht erforderlich, weil dieser Ring von

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den zugehörigen Werkzeugen gedreht wird, die innerhalb des Bearbeitungsbereiches die Schraubenrohlinge teilweise umfassen, die somit als Mitnehmer dienen. Es können aber auch die Ringe bei allen beschriebenen Ausführungsformen mit mehreren nicht dargestellten Mitnehmerzapfen versehen sein, die sich in gegenseitigem Abstand in Richtung des Umkreises axial durch die Ringe erstrecken und somit das Drehmoment von einem Ring zum anderen übertragen.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, erstrecken sich die Werkzeughälften 41,44 durch ein Loch im zugehörigen Ring 33 beziehungsweise 35, vor deren ebenen Aussenflächen sie etwas vorstehen. Die so gebildeten Vorsprünge arbeiten mit einer Vorrichtung 50 beziehungsweise 51 zusammen. Diese Vorrichtungen entsprechen einander, weshalb im folgenden lediglich die Vorrichtung 51 an Hand der Fig. 8 näher beschrieben werden soll. Die genannten Vorrichtungen beaufschlagen die Werkzeughälften 41 und 44 innerhalb des Bearbeitungsbereiches mit einem starken Druck, wodurch beide Schäfte 39 und 40 sowie die übrigen sich innerhalb des Bearbeitungsbereiches befindenden Schäfte so festgehalten werden, dass sie sich beim Bearbeiten durch die Walze nicht axial verschieben können.

Fig. 8 zeigt die Vorspannvorrichtung 51 in Oberansicht in Fig. 7. Die Spann- und Haltevorrichtung 51 enthält zwei vorzugsweise angetriebene Kettenräder 52, 53 mit einer um diese laufenden Kette mit parallel zu den Drehachsen der Kettenräder 52 und 53 angeordneten, drehbaren Rollen 54, welche über Profilplatten 55 miteinander verbunden sind, die auch in Fig. 7 sichtbar sind. Zwischen den Kettenrädern 52 und 53 ist ein Leitklotz 56 vorgesehen, der durch eine vorgegebene Vorspannkraft in Richtung zur Kette beaufschlagt wird und eine mit der Kette zusammenwirkende, an ihren Enden vorzugsweise gekrümmte Leitbahn 57 aufweist, welche die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches definiert. Die andere Spannvorrichtung 50 ist entsprechend ausgebildet. Mit Hilfe der beiden Vorspannvorrichtungen 50 und 51 kann innerhalb des Bearbeitungsbereiches gegen die Werkzeuge ein zum Festhalten der Rohlingschäfte hinreichender Druck ausgeübt werden, während die genannten Schäfte ausserhalb des Bearbeitungsbereiches in den Werkzeugen so lose liegen, dass sie sich in diese einführen und aus den Werkzeugen entfernen lassen.

Die Schäfte können auch gegen axiales Verschieben von der Walze weg mit Hilfe eines der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung entsprechenden Raupenmechanismus fixiert werden, der im Bearbeitungsbereich vor den angespitzten Schaftenden angeordnet ist. In diesem Fall brauchen die Werkzeuge nur zur Führung der Schäfte und zur Definition der Kopfform eingerichtet zu sein.

Fig. 9 zeigt in einem der Fig. 4 entsprechenden Schnitt Einzelheiten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Maschine. Die äusseren Ringe 60 und 61 der beiden grossen Wälzlager sind wie bereits führer erläutert mit seitlichen Trägerplatten 62, 63 durch die auf der Zeichnung angedeuteten Schrauben verbunden. Zwischen den inneren Wälzlagerringen 64,65 und den Trägerplatten 62, 63 ist ein gewisses Spiel vorhanden. Der Wälzlagerinnenring 64 hat eine innere Verzahnung 66, die mit einem von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Zitzel 67 in Eingriff ist.

Die inneren Wälzlagerringe tragen jeweils Hälften 68,69 von zweiteiligen Werkzeugen, die nachstehend anhand der Fig. 10-12 näher beschrieben werden. Eine Welle 70 ist starr mit einer Walze 71 verbunden, die über ein ebenfalls fest auf der Welle 70 sitzendes Zahnrad 72 angetrieben wird, das mit der Verzahnung 66 in Eingriff steht. Der Teilenkreisdurchmesser des Zahnrads 72 ist kleiner als der Durchmesser der Walze 71, so dass die Walze 71 eine etwas grössere Umfangsgeschwindigkeit aufweist als das von der Walze bearbeitete Ende eines Nagelrohlings 73.

In der Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist die erfindungs-gemässe Maschine mit einem Abschirmblech 74 ausgerüstet, das so gut wie dicht mit dem inneren Umkreis des Wälzlagerinnenrings 64 abschliesst und mit Hilfe von Streben 75 an der seitlichen Trägerplatte 62 befestigt ist. Die gesamte Kraftübertragung der Maschine befindet sich somit hinter der Schirmwand 74, so dass ein Verklemmen von Fremdkörpern zwischen den Verzahnungen ausgeschlossen ist. Auf der anderen Seite ist die Maschine ohne Risiko durch eine Öffnung 76 in der betreffenden Trägerplatte 63 inspizierbar. Durch diese Öffnung 76 werden ausserdem die fertigen Nägel mittels der nur schematisch dargestellten Aushebestation 77 aus der Maschine entfernt.

Die Werkzeughälften oder Formbacken 68, 69 sind in grösserem Massstab in Fig. 10 dargestellt, wo diese Teile mit 68a und 69a bezeichnet sind. Zwischen den Formbacken befindet sich ein Nagel mit einem durch das Einwirken der Walze auf die Formbacken geformten, kreisförmigen Kopf 78. Der in Fig. 10 dargestellte Teil der Walze ist mit 71a bezeichnet. Im Vergleich zu den früher beschriebenen Formbacken sind die Formbacken 68a und 69a in Fig. 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum zwischen den Bak-ken nicht nur einen Kanal zur Halterung des Nagels umfasst, sondern eine der Walze 71a zugekehrte Öffnung mit konischen Seitenflächen definiert. Die Formbacken 68a, 69a begrenzen mit anderen Worten nicht den Rand des Nagelkopfs, der statt dessen durch freies Ausfliessen des Materials zum Teil in einem Niveau ausserhalb der Formbacken gebildet wird, wodurch ein vergrössertes Spiel zwischen Formbacken und Walze erzielt wird. Durch dieses Merkmal wird in Verbindung mit der in Fig. 9 dargestellten Schirmwand 74 das Verkeilen kleiner Fremdkörper in der Maschine mit Sicherheit vermieden.

Die die schräge Unterseite des Nagelkopfs 78 definierende Öffnung in den Formbacken 68a, 69a muss nicht unbedingt kegelförmig gestaltet sein, sondern kann andere Formen aufweisen, die beispielsweise der unteren Seite eines Nagels mit Vierkantkopf entsprechen. Entscheidend ist wie bereits erwähnt, dass der äussere Randteil des Nagelkopfs durch freies Formen gebildet wird, was durch korrekte Einstellung der verschiedenen Parameter der Maschine ermöglich wird, unter denen beispielsweise der Friktionskoeffizient zwischen der Walze 71a und dem Nagelkopf 78 von Bedeutung ist. Dieser Parameter kann dadurch geändert werden, dass die Walzenoberfläche mit einer friktionsfördern-den Musterung versehen wird, wie es in Fig. 9 am oberen Teil der Walze 71 angedeutet ist. Die Formbacken sind des weiteren vorzugsweise so eingerichtet, dass die durch die Linie S Fig. 3 angedeutete Stellung der Nagelschäfte erreicht wird.

Das vorstehend beschriebene freie Formen der Nagelköpfe ist auch bei der Herstellung reduzierter Nagelköpfe, beispielsweise mit Hilfe der in Fig. 11 dargestellten Formbacken 78,79, möglich. Die von der Backe 79 gebildete Öffnung definiert lediglich die Unterseite des Nagelkopfs 80, wogegen der gekrümmte Rand des Nagelkopfs durch freies Formen gebildet wird. Die geradlinige Kante des reduzierten Nagelkopfs wird durch eine ebene Fläche 82 an der Formbacke 78 gebildet. Die Fläche 82 erstreckt sich zumindest vom unteren Rand des Nagelkopfs und zumindest ein Stück an der ebenen Wälzerseitenfläche entlang. Fig. 11 zeigt nur einen mit 81 bezeichneten Teil der Walze. Bei Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Formbacken ist der Nagelkopf im Vergleich zu den Stellungen der Nagelköpfe in Fig. 5 und 6 90° gedreht.

Es wurde bereits oben erläutert, dass ein Grat an der ge5

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radlinigen Kante des reduzierten Nagelkopfs entlang unerwünscht ist. Ein solcher Grat könnte bei Verwendung der Werkzeuge gemäss Fig. 11 entstehen, falls diese durch Ver-schleiss verformt werden. Solche Grate an reduzierten Nagelköpfen werden bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform der Formbacken völlig vermieden. Die Formbacke 79a in Fig. 12 entspricht in ihrer Form der Formbacke 79 in Fig. 11. Die andere Formbacke 78a ist dagegen so versenkt, dass zwischen dieser und einem Flansch 83 an der Walze 81a eben gerade ein gewisses Spiel vorhanden ist. Die zwischen der Oberfläche der Walze 81a und dem Flansch 83 befindliche ebene, radiale Ringfläche 84 dient somit als ein Teil des Formungswerkzeugs, wodurch die Bildung der vorerwähnten unerwünschten Grate ausgeschlossen ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Verformungen des Nagelmaterials beim Formen des Nagelkopfs nicht recht weit auf den Nagelschaft übergreifen, weshalb in der Praxis ein kleiner Spielraum zwischen dem Flansch 83 und der Formbacke 78a ohne das Risiko der Bildung eines Grates an dieser Stelle möglich ist.

Zusammenfassend ist zu erwähnen, dass die erfindungs-gemässe Maschine somit viele Vorteile aufweist, von denen 5 mehrere bereits genannt sind. Die Maschine hat einen niedrigen Effektverbrauch, da die bei translatorischen Bewegungen in vermeidlichen Beschleunigungen nicht vorkommen und entsprechende Effektverluste nicht auftreten. Dieser Umstand bedingt auch ein niedriges Geräuschniveau, gerin-lo gen Verschleiss sowie lange Lebensdauer. Die Fertigungsgeschwindigkeit kann im Vergleich zum Stand der Technik erheblich gesteigert werden, da auf Grund des innenseitigen Abrollens optimale Bearbeitungsverhältnisse gewährleistet sind, die nicht nur eine grosse Produktionsgeschwindigkeit, i5 sondern auch kleine Toleranzen und minimale Gratbildung ermöglichen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Maschine zum Anstauchen eines Kopfes an einem Schaft, beispielsweise einem Nagel- oder Schraubenschaft, mit mindestens einer angetriebenen Walze zur Bearbeitung des einen Endes des in einem ringförmigen, umlaufenden Werkzeug gehalterten Schaftes, wobei das Werkzeug und die Walze voneinander abweichende Oberflächengeschwindig-keiten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in gegenseitigem Abstand in der Umkreisrichtung angeordnete Backen (IIA, 11B, 68, 69) aufweist, die jeweils zur Halterung eines Schaftes (9,73) im Bereich des inneren Werkzeugumkreises längs eines Teils desselben eingerichtet sind, und dass die Walze (10, 71) zum Anstauchen von Köpfen an den in den betreffenden Backen gehalterten Schäften zum inneren Werkzeugumkreis exzentrisch und radial innerhalb desselben angeordnet ist.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schaft (9,73) mit einer durch die Werkzeugmitte (C) und durch das dieser zugekehrte Schaftende verlaufenden Linie (L) einen Winkel von einigen Graden bildet, derart, dass der Schaft sich auf seiner Kreisbahn von dieser Linie befindet.
3. 3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus zwei oder mehreren gleichen, seitlich nebeneinander angeordneten Ringen (18A, 18B, 64, 65) mit mehreren Formhohlräumen besteht, die paarweise einen Schaft aufnehmen, und dass Mittel vorgesehen sind, welche die Schäfte gegen jegliche Bewegung in deren Längsrichtung festhalten, wenn sich die betreffenden Formhohlräume innerhalb eines Bearbeitungsbereiches befinden, in welchem die Schäfte (9,73) von der Walze (10,71) bearbeitet werden.
4. 4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formhohlräume (28) in Formbacken (27) ausgebildet sind, die vorzugsweise auswechselbar an den einander zugekehrten Seitenflächen der erwähnten Ringe angeordnet sind.
5. 5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Fixierung der Schäfte (39,40) ein an der äusseren Peripherie der Ringe (33, 35) angeordnetes Widerlager umfassen, das die Schäfte im Bearbeitungsbereich beaufschlagt.
6. 6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest ein Teil jeder Formbacke (41,44) mit Bezug auf die Drehachsen der Ringe (33,34, 35) zumindest annähernd in axialer Richtung durch eine Öffnung des betreffenden Rings bis etwas vor dessen äussere Seitenfläche nach aussen erstreckt und im Bearbeitungsbereich mit an entgegengesetzten Seiten der Ringe angeordneten Widerlagern (55) zusammenwirkt.
7. 7. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (18A, 18B, 64,65) so drehbar angeordnet sind, dass ihre rechtwinklig zu den betreffenden Ringdrehachsen orientierten Ringebenen vom Bearbeitungsbereich aus divergieren.
8. 8. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzendrehachse die mittlere Richtung der Drehachsen der Ringe angibt.
9. 9. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ring eine der betreffenden Drehachse zugekehrte Rollbahn (24) aufweist, die an einer entsprechenden Rollbahn (25A, 25B) der Walze (10) anliegt, und dass der Durchmesser der Walzenrollbahn kleiner ist als der Durchmesser der mit den Schäften zusammenwirkenden Walzenoberfläche (26), während zwischen der Walzenoberfläche (26) und den Formbacken (27) ein Spiel vorgesehen ist.
10. 10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

    dass die Rollbahnen (32) verzahnt sind und miteinander in Eingriff stehen.
11. 11. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Formhohlraum einen zur Aufnahme eines Schaft-

    5 teils dienenden, kanalförmigen Hohlraum aufweist, der an seinem der Mitte des ringförmigen Werkzeugs zugekehrten Ende in eine gleichmässig wachsende Öffnung übergeht (Fig. 10).
12. 12. Maschine nach Anspruch 11, zur Herstellung von io Nägeln mit reduziertem, D-förmigem Kopf, dessen gerade

    Seite mit dem Nagelschaft fluchtet, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Formbacke (78) eine zur anderen Formbacke hin gerichtete Fläche (82) aufweist, deren Ebene die Kanalwand in der erstgenannten Formbacke tangiert und die sich 15 zur Mitte des ringförmigen Werkzeugs hin erstreckt und an der einen der beiden ebenen Walzenseitenflächen anliegt (Fig. 11).
13. 13. Maschine nach Anspruch 11, zur Herstellung von Nägeln mit reduziertem, D-förmigem Kopf, dessen ebene

    20 Seite mit dem Nagelschaft fluchtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (81A) einen umlaufenden Flansch (83) aufweist, der sich von der Walzenoberfläche zur Bildung einer radialen Fläche (84) nach aussen erstreckt, deren Ebene die Kanalwand der einen Formbacke (78A) tangiert, die so ver-25 senkt ist, dass zwischen dieser und dem äusseren Umkreis des Flansches (83) ein Spiel vorhanden ist (Fig. 12).
14. 14. Maschine nach Anspruch 3, deren Walze an einer Welle befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der einen oder auf beiden Seiten der Walze (71) auf der Walzen-

    30 welle (70) ein Ritzel (72) fest angeordnet ist, das mit einer Innenverzahnung (66) des betreffenden Rings (64) kämmt, wobei die Teilkreisdurchmesser der Zahnräder kleiner sind als der Durchmesser der den Schäften (73) zugekehrten Walzenoberfläche.

    35 15. Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelnes mit einer Innenverzahnung (66) an einem der Ringe (64) kämmendes Zahnrad (72) vorgesehen ist und dass die Verzahnung (66) ausserdem mit einem von einem Motor getriebenen Zahntrieb (67) kämmt, wobei zwi-4o sehen Walze (71) und dem genannten Ring (64) eine Schirmwand (74) vorzugsweise dicht am Innenumkreis des Rings angeordnet ist.
15. 16. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schäfte bearbeitende Walzenoberfläche mit einer

    45 die Reibung erhöhenden Musterung versehen ist.
16. 17. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der die Schäfte bearbeitenden Walzenperipherie ein umlaufender Wulst (45,46) vorgesehen ist.

    55 Die Erfindimg betrifft eine Maschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

    Die USA-Patentschrift 2 917 756 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung von Nagelköpfen, wo der Nagelschaft in axialer Richtung in einem ringförmigen Werkzeug ange-60 ordnet ist und von einer ebenen Seitenfläche des Werkzeugs etwas herausragt, die einen der Form des Nagelkopfs entsprechenden Formhohlraum aufweist. Der Nagelkopf wird dadurch hergestellt, dass der Nagelschaft durch Rotation des Werkzeugs um dessen Achse von mehreren Walzen bear-65 beitet wird, die mit einer etwas grösseren Umfangsgeschwindigkeit als der Geschwindigkeit des um die Werkzeugachse kreisenden Nagelschaftes um jeweils eine rechtwinklig zur Werkzeugachse orientierte eigene Achse umlaufen. Bei die

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    ser bekannten Maschine wird der Nagelkopf nach der prinzipiell bekannten Methode von mehreren Walzen in mehreren einander folgenden Arbeitsstufen geformt.

    Diese bekannte Maschine hat jedoch Mängel. Zum ersten ist bei dieser Maschine eine der Anzahl von Formungswalzen entsprechende Anzahl Widerlagerwalzen an der entgegengesetzten Seitenfläche des Werkzeugs erforderlich. Die Umfangsgeschwindigkeit der Bearbeitungswalzen ist wie bereits erwähnt grösser als die Geschwindigkeit des Nagelschaftes, um ein Abbiegen nach hinten des vorstehenden Schaftteils gegen die Zirkulationsrichtung beim Auftreffen des Schaftendes auf eine Walze zu verhindern. Um zu gewährleisten, dass eine Walze das Schaftende in Richtung nach vorne beaufschlagt, ist eine hinreichend grosse Friktionskraft zwischen der Walze und dem Schaftende erforderlich. Diese Reibungskraft reicht nur dann aus, wenn Walzen mit verhältnismässig grossem Durchmesser verwendet .werden, weshalb die bekannte Maschine nur mit grossen Abmessungen und grossem Aufwand herstellbar ist. Ausserdem sind die Mittel zum Herausnehmen der fertigen Nägel aus bekannten Maschinen kompliziert und wenig betriebssicher.