DE2448460A1 - Vorrichtung zur kaltverformung von betonstahl-staeben - Google Patents

Description

15.213/4 30/ei

Patentanwälte

Dr. rer. nat. DlETCR LOUIS
Dipl.-Phys. CLAUS FÜHLAU
DipUng. FRANZ LOHRENTZ
8500 NORNBERQ
KESSLERfLATZ 1

Firma TETRACERO, S.A., Madrid / Spanien

Vorrichtung zur Kaltverformung von Betonstahl-Stäben

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kaltverformung von Betonstahl-Stäben.

Die Verwendung von gut haftenden Stäben bei der Bewehrung von Stahlbeton ist heute allgemein üblich und es werden glatte Rundstäbe aus gewöhnlichem Stahl für diese Zwecke praktisch nicht mehr verwendet. Aus diesem Grunde wurden für derartige gut haftende Stäbe aus kaltverformtem Stahl nacheinander unterschiedliche Verformungssysteme entwickelt, um sowohl die vorgesehenen mechanischen Mindesteigenschaften als auch geometrische Merkmale bzw. Eigenschaften zu erzielen und um weiterhin den gewünschten Haftungsrad zu errelchen.

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Entsprechend der Zeit und deren Leistungsfähigkeit, in der diese Verformungssysteme entwickelt wurden, wurde ein getrenntes oder gleichzeitiges Dreh- und Ziehverfahren verfolgt, was sich vor allem bei geringen Durchmessern als sehr nachteilig erweist, da es unwirtschaftlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kaltverformung bzw. ein Kaltverformungssystem vorzuschlagen, bei welchem durch die Kombination von Zug- und Prägebzw. Druckkräften ohne irgendeine Drehung die Oberflächenvorsprünge an den Stäben erzielt werden, die die Haftung im Beton verstärken, wobei hohe Werte für die Elastizitätsgrenze und die Bruchspannung angestrebt werden, so dass die erforderlichen Querschnitte des Betonstahles vermindert werden können, was eine besonders wirtschaftliche Verwendung von auf einer Vorrichtung gemäss der Erfindung hergestellten Betonstahl-Stäben gestattet.

Bei der Lösung der vorerwähnten Aufgabe wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass ein glatter Rundstab mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften einen ersten Rieht- und Abbeizvorgang durchläuft, anschliessend ohne Unterbrechung eine Kaltverformungseinrichtung und schliesslich einen Ablagerungsbereich erreicht, wo sich die Zieheinheit bzw. Ziehvorrichtung befindet, die den Durchlauf des Stabes

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durch die vorgeschalteten Bereiche bzw. Einheiten bewirkt.

Im einzelnen wird zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe eine Vorrichtung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass eine Zugeinheit vorgesehen ist, an der ein Ende des zu bearbeitenden Stabes befestigbar ist, um diesen nacheinander durch eine Rieht- und Abbeizvorrichtung und durch eine Kalibrier- und Verformungseinheit zu bewegen, wobei Rieht- und Abbeizvorrichtung sowie Kalibrier- und Verformungseinheit voneinander und von der Zugeinheit unabhängig sind, und dass die Verformungseinheit aus einem Zylinder besteht, der frei drehbar auf einer Achsialführung, durch die der zu verformende Stab läuft, gelagert ist und Verformungsmittel aufweist.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung wird über eine Zugkraft, die von dem die Stabverformung verursachenden Mechanismus unabhängig ist, die Stabverformung mittels einer oder mehrerer Querschnittsverminderungen erzielt, die durch einige Ziehsteine und einige besonders konstruierte und angeordnete frei laufende Rollen bewirkt werden, oder nur durch die Rollen, wobei sich als Folge der Querschnittsverminderung Prägungen an der Staboberfläche und Vorsprünge ergeben, mit denen sich die gewünschte gute Haftung erzielen lässt. Die Zugkraft in Verbindung mit

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dem Ziehwiderstand (bei Querschnittsverminderung) verursacht ein gleichzeitiges Strecken des Stabes und damit eine beachtliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Bruchspannung und Elastizitätsgrenze, wodurch Stähle mit hoher Festigkeit und hoher Haftung im Beton erhalten werden.

Die Verformungsmittel bestehen zweckmässig aus an einer der Auflagen des Zylinders vorhandenen Halterungen mit jeweils zwei parallel zueinander stehenden Flächen, die gegenüber der Achse des Zylinders in bestimmter Weise geneigt sind, wobei zwischen und senkrecht zu den Flächen Achsen angebracht sind, auf denen auf Wälzlagern mehrere Rollen mit Spezialprofil frei drehbar gelagert sind, die sich so weit einander nähern können, dass zwischen ihnen ein freier Durchlass bleibt, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als derjenige des zu bearbeitenden Stabes. Die Rollen sind dabei gegenüber der Achsialführung in gleicher Richtung und unter gleichem Winkel geneigt angeordnet. Infolge dieser Anordnung bewirkt die Reibung der Rollen gegenüber dem Stab deren Drehung um ihre jeweilige Achse und weiter durch die Neigung der Rollen gegenüber der Stabachse eine Drehung der gesamten Verformungseinheit um die Achse des durchlaufenden Stabes.

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Die Zustellung der Rollen erfolgt mittels einer geeigneten, nicht näher zu erläuternden Vorrichtung. Die Rollen sind zweckmässig an ihrer Kante mit einer Einschnürung versehen, deren Radius geringfügig kleiner ist als derjenige des zu bearbeitenden Stabes. Bei Durchführung des Stabes durch die Verformungseinheit bewirkt jede Rolle eine Prägung auf der Staboberfläche, so dass zwischen jedem Paar benachbarter Rollen ein Vorsprung gebildet wird, der sich bei Drehung der Verformungseinheit um ihre Achse infolge der Reibung zwischen dem Stab und den geneigten Rollen schraubenförmig über die Länge des Stabes erstreckt. Vorzugsweise sind an der Sohle der Einschnürungen Quereinschnitte vorgesehen, mittels der zwischen jeweils zwei Längsvorsprüngen Querrippen gebildet werden, wodurch die Haftung des Stabes im Beton sich weiter verbessern lässt. Bei einer solchen Bearbeitung eines Stahles auf kaltem Wege erhält man ein Aussehen, das dem entspricht, welches durch Kaltrecken und -drehen eines zuvor warmgewalzten Materiales erzielt wird.

Schliesslich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Zugkräfte und die Prägekräfte der Rollen derart gewählt sind, dass eine Verformung, eine Querschnittsminderung und gleichzeitig eine Reckung des Stabes erfolgt. Hierdurch erzielt man eine innere Strukturveränderung der Art, dass die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich Bruch-

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spannung und Elastizitätsgrenze wesentlich verbessert werden und man infolgedessen Stäbe mit hoher Festigkeit herstellen kann.

Die bei einem Vorgehen nach der Erfindung erzielbaren Vorteile sind leicht ersichtlich. Da mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung kontinuierlich gearbeitet werden kann und man eine Profilierung des Stabes erhält, die der durch Drehen erhaltenen vollkommen gleich ist, kann die Herstellung von Betonstahl gemäss der Erfindung bei minimalen Kosten mit wesentlich grösserer Leistung erfolgen, und zwar insbesondere bei kleineren Durchmessern, bei denen durch Recken und Verdrehen wirtschaftlich keine vergleichbar guten Ergebnisse erzielbar sind, da^-wegen des geringen Gewichtes die Produktionszahlen im Vergleich zur Herstellungszeit niedrig sind, weil Ja die Herstellungszeit bei Stäben kleineren Durchmessers die gleiche ist wie bei solchen mit grösseren Durchmessern.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung nach der Erfindung anhand der Zeichnung, wobei auf Vorteile des Erfindung sgegenstandes, die sich für den Fachmann aufgrund des Standes der Technik ergeben, nicht besonders hingewiesen

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wurde, diese jedoch ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind.

Es zeigen:

Figur 1

Figur 2

Figur 3

Figur 4

Figuren
und 6

ein Blockschema der Vorrichtung nach der Erfindung;

schematisch im Längsschnitt die Verformungseinheit;

eine schematische Vorderansicht der Verformungseinheit;

eine Einzelheit der Rollen und ihrer Verstellvorrichtung und

im einzelnen die erzielbare Verformung in einem schematischen Querschnitt durch den Stab an der Stelle, wo dieser der Wirkung von Verformungselementen ausgesetzt ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durchläuft der Stab eine erste Rieht- und Abbeizvorrichtung 1 von normaler Ausbildung. Der in dieser einwandfrei ausgerichtete Stab 4 gelangt zu einer Verformungseinheit 2, die der schon verformte Stab 5 verlässt, wobei dessen Ende an einer Zugein-

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heit 3 befestigt ist, die die gesamte Bewegung des Stabes hervorruft. Bei dieser Zugeinheit sind die Lagerungsmittel für das fertige Erzeugnis vorgesehen, wobei entweder ein Aufwickeln oder die Herstellung von Bündeln gerader Stäbe von bestimmter Länge erfolgen kann.

Die Einheit 2 dient zur Verformung und besteht aus einem Zylinder 6, der auf einer Achsialführung 7 montiert ist, die am Maschinenbett über zur Aufnahme der Achsial- und Radialkräfte dienende Wälzlager 8 befestigt ist, so dass der Zylinder 6 sich frei auf der Führung 7 drehen kann, wenn er durch die auf den Stab 5 ausgeübte Zugkraft zu dieser Drehung gezwungen wird*

An einer seiner Auflagen ist der Zylinder 6 mit radialen Zwischenwänden 9 versehen, von denen jeweils zwei parallel zueinander verlaufen und Halterungen für vorzugsweise zwei bis vier Rollen 10 bilden, wobei diese Zwischenwand-Paare in einer bestimmten Neigung zur Achse des Zylinders angeordnet sind, und zwar alle in gleicher Richtung und unter gleichem Winkel.

Zwischen den einander parallelen Wänden jedes Zwischenwand-Paares ist eine Rolle 10 angebracht, deren Kante angefast ist und die am Umfang eine Einschnürung 11 aufweist. Alle

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vier Rollen sind in gleicher Weise und Richtung geneigt, während ihre Achsen 12 senkrecht zu den Ebenen der Zwischenwände 9 verlaufen.

Jeweils zwei benachbarte Rollen berühren sich fast mit ihrem Umfang, so dass zwischen allen Rollen ein Durchlass für den Stab 5 gebildet wird, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der des Stabes. Die Einschnürungen 11 sind mit einer Ausnehmung versehen, deren Radius ebenfalls etwas geringer ist als derjenige des Stabes, so dass jede der Rollen eine Prägewirkung auf die Staboberfläche in der Weise ausübt, dass sich in den zwischen jeweils zwei benachbarten Rollen befindlichen Zwischenräumen ein Vorsprung 14 in Form einer Längsrippe bildet.

Um zu ermöglichen, dass die Zustellung der Rollen 10 je nach dem Durchmesser des zu profilierenden Stabes 4 verändert werden kann, sind die Achsen 12 der Rollen 10 in ihrem Mittelbereich exzentrisch ausgebildet. An dieser Stelle sind die Hollen frei laufend mit den entsprechenden Wälzlagern gekoppelt, wobei jede Umdrehung der Achse um sich selbst eine Verstellbewegung der Rolle erzeugt, bei der sich diese dem Berührungspunkt mit den übrigen Rollen nähert oder von ihm entfernt.

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Zur messbaren Darstellung der Annäherung der Rollen ist an einem Ende Jeder Achse ein Kreissegment 15 mit einem bogenförmigen Ausschnitt 16 angebracht, in dem sich eine Feststellschraube 17 befindet, während der Rand des Segmentes eine Skala 18 und die entsprechende Zwischenwand 9 einen Pfeil 19 aufweisen, um auf diese Weise zu erreichen, dass die relative Stellung aller Rollen genau dieselbe ist und von allen der gleiche Druck auf den Stab ausgeübt wird.

Auf der Sohle der Einschnürungen 11 der Rollen sind in regelmässigen Abständen Quereinschnitte vorgesehen, die den Zweck haben, zwischen den Längsrippen 14 des profilierten Stabes 5 Quervorsprünge entstehen zu lassen, so dass der Stab das Aussehen einer gerippten Stange erhält, wie dies erwünscht ist.

Beim Arbeiten mit der Vorrichtung wird die Zugeinheit 3 in Bewegung gesetzt, wodurch der Stab 4 gezwungen wird, die Rieht- und Abbeizvorrichtung 1 und anschliessend die Verformungseinheit 2 zu durchlaufen, wo er durch die starke Reibung an den Rollen diesen eine Drehbewegung um ihre Achsen in der Richtung des Pfeiles gemäss Figur 2 erteilt, während durch die neigung der Rollen eine zweite Bewegung zur Drehung des Zylinders 6 um die Achsialführung 7 in der Richtung des Pfeiles gemäss Figur 3 entsteht.

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Diese Wirkung von Kräften und Bewegungen ergibt, da der Durchlass zwischen den Rollen kleiner ist als der Stabdurchmesser, dass sich auf diesem eine von jeder der Einschnürungen 11 hervorgerufene Prägung ausbildet und in den Bereichen zwischen jeweils zwei Rollen ein Vorsprung 14 entsteht, der sich infolge der Drehung des Zylinders 6 schraubenförmig über die Staboberfläche hinzieht, wobei zwischen jeweils zwei Vorsprüngen eine Reihe von Querrippen entsteht, die durch die an der Sohle der Einschnürungen 11 vorgesehenen Schlitze entstanden sind.

Es ist ersichtlich, dass, abgesehen von der Querschnittsverminderung infolge der Prägekraft der Rollen, noch ein Recken des Stabes durch die Ziehkraft erfolgt, wodurch eine Veränderung der Molekularstruktur des Stahles wie bei jeder Kaltverformung bewirkt wird, die eine erhebliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Stahles in Bezug auf Bruchspannung und Elastizitätsgrenze bei gleichzeitiger Verringerung der Bruchdehnung ergibt, während gleichzeitig eine geometrische Ausbildung erreicht wird,.die eine gute Haftung im Beton gewährleistet.

Die vorerläuterten Verbesserungen ermöglichen demnach die Herstellung gerippter Stäbe von hoher Festigkeit und guter Haftung, ohne auf das Dreh- und Ziehsystem zurückgreifen

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zu müssen, das zwar bei Stäben von relativ grossen Durchmessern ausgezeichnete Ergebnisse erbringt, aber einen beachtlichen wirtschaftlichen Wachteil bei kleinen Durchmessern besitzt, während die Produktionsleistung von gerippten Stäben gemäss der Erfindung bei geringen Kosten gross sein dürfte.

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Claims (5)

Patentansprüche:

1.j Vorrichtung zur Kaltverformung von Betonstahl-Stäben, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugeinheit (3) vorgesehen ist, an der ein Ende des zu bearbeitenden Stabes (4, 5) befestigbar ist, um diesen nacheinander durch eine Rieht- und Abbeizvorrichtung (1) und durch eine Kalibrier- und Verformungseinheit (2) zu bewegen, wobei Rieht- und Abbeizvorrichtung sowie Kalibrier- und Verformungseinheit voneinander und von der Zugeinheit unabhängig sind, und dass die Verformungseinheit aus einem Zylinder (6) besteht, der frei drehbar auf einer Achsialführung C'?)> durch die der zu verformende Stab (5) läuft, gelagert ist und Verformungsmittel(10, 11) aufweist,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsmittel aus an einer der Auflagen des Zylinders (6) vorhandenen Halterungen mit jeweils zwei parallel zueinander stehenden Flächen (9) bestehen, die gegenüber der Achse des Zylinders in bestimmter Weise geneigt sind, wobei zwischen und senkrecht zu diesen Flächen (9) Achsen (12) angebracht sind, auf denen

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auf Wälzlagern mehrere Rollen (10) mit Spezialprofil (11) frei drehbar gelagert sind, die sich soweit einander nähern können, dass zwischen ihnen ein freier Durchlass bleibt, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als derjenige des zu bearbeitenden Stabes (4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (10) an ihrer Kante mit einer Einschnürung (11) versehen sind, deren Radius geringfügig kleiner ist als derjenige des zu bearbeitenden Stabes (4), so dass die Rollen die Staboberfläche derart prägen, dass zwischen jedem Paar benachbarter Rollen ein Vorsprung (14) gebildet wird, der sich bei Drehung der Verformungseinheit (2) um ihre Achse infolge der Reibung zwischen dem Stab und den geneigten Rollen (10) schraubenförmig über die Länge des Stabes erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sohle der Einschnürungen (11) Quereinschnitte vorgesehen sind, mittels der zwisphen jeweils zwei Längsvorsprüngen (14) Querrippen gebildet werden, wodurch eine gute Haftung des Stabes gewährleistet wird.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkräfte und die Prägekräfte der Rollen tiO) derart gewählt sind, dass eine Verformung, eine
UuerSchnittsverminderung und gleichzeitig eine Reckung des Stabes 14) erfolgt.

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