DE2700033A1

DE2700033A1 - Maschine zur herstellung einer axial vorgespannten spirale fuer die abdeckung von maschinenteilen aus einem band

Info

Publication number: DE2700033A1
Application number: DE19772700033
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1978-07-06
Also published as: GB1593900A; IT1089266B; DE2700033C3; DE2700033B2; US4177662A

Description

INACHQEREICHTI

Patentanwälte *j7/ &, f<1

Dipi.-lng. Helmut Mtssling 63 Giessen _t den 23.2.1977

Dipl.-lng. Richard Schlee Biemarcketrasse 43

^ ■ . υ ·■ »- Telefon: (0641) 7\

DipUng. Arne Miesling g

S/P 13.043

Az.: Patentanmeldung P 27 00 033.5

Günter Weinmann, 6053 Obertshausen

Maschine zur Herstellung einer axial vorgespannten Spirale für die Abdeckung von Maschinenteilen aus

einem Band

Axial vorgespannte Spiralen aus einem Band, insbesondere einem Stahlband, werden in neuerer Zeit anstelle von Faltenbälgen als längenveränderliche Schutzhüllen zum Schutz von Spindeln, Wellen und Säulen an Maschinen verwendet...'Sie haben gegenüber Faltenbälgen den Vorteil einer wesentlich größeren Standzeit und eines geringeren Platzbedarfes. Wegen ihrer Eigenelastizität verlängern sie sich von selber, so daß im allgemeinen lediglich eine Anlage, jedoch keine Befestigung an den sich relativ zueinander bewegenden Maschinenteilen erforderlich ist.

Problematisch ist die Herstellung solcher Spiralen, da das Band in der Weise bleibend verformt werden muß, daß die einzelnen Windungen mit möglichst geringem Abstand aneinanderliegen. Wenn das Spiel zwischen den Windungen zu gering ist, ver klemmen sich die Windungen ineinander und die Feder verlängert

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sich nicht wie gewünscht, was auch zu Beschädigungen des zu schützenden Maschinenteiles führen kann. Wenn das Spiel zwischen den Windungen zu groß ist, erhält man einmal unerwünschte Spalte, durch die große Späne hindurchwandern können, und zum anderen bei gegebener Windungszahl einen großen Außendurchmesser der Spirale, was wegen des Platzbedarfes unerwünscht ist. Bezogen auf die Längsachse der axial federnd vorgespannten Spirale, die im folgenden kurz als Feder bezeichnet wird, haben die einzelnen Windungen je nach Auszugslänge verschiedene Schräglagen. Hieraus ergibt sich ein zusätzliches Problem für die richtige Bemessung des Windungsabstandes. Es kommt also darauf an, den Biegeradius und die Steigung des Bandes richtig miteinander zu koordinieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zu schaffen, mit der eine genaue Koordinierung zwischen der Biegung des Bandes und seiner Steigung möglich ist.

Die erfindungsgemäße Maschine zur Herstellung einer konischen Feder aus einem Band ist gekennzeichnet durch ein Vorschubwaisenpaar zum Vorschub des Bandes mit zugeordneter Vorschub-Antriebsvorrichtung, eine vor dem Vorschubwalzenpaar angeordnete Biegewalze, einen Lagerkörper für die Lagerung der Biegewalze, der mittels einer Schwenk-Antriebsvorrichtung um eine Achse schwenkbar ist, die senkrecht zur Ebene des aus den Vorschubwalzen austretenden Bandes verläuft, und eine

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Verschiebe-Antriebsvorrichtung zur Verschiebung der Biegewalze quer zu ihrer Achse, wobei die Vorschub-Antriebsvorrichtung, die Schwenk-Antriebsvorrichtung und die Verschiebe-Antriebsvorrichtung miteinander gekuppelt sind.

Mit der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich der Vorschub des Bandes gegen die Biegewalze, die Verschwenkung der Biegewalze sowie deren Querverschiebung genau miteinander koordinieren. Der Krümmungsradius der jeweiligen Windung wird durch das Maß der Querverschiebung der Biegewalze bestimmt, während die Steigung durch die Schwenkstellung der Biegewalze um die zum Band rechtwinklig verlaufende Achse definiert wird. Wenn nun diese beiden Verstellbewegungen miteinander und zusätzlich

mit dem Vorschub des Bandes koordiniert werden, kann man eine Feder mit ganz bestimmter Steigung und genau definierter Zunahme des Krümmungsradius der Windungen herstellen. Beim Herstellen einer Feder wird zunächst mit einem kleinen Krümmungsradius begonnen, der dann zunehmend größer wird, da ja die Windungen spiralförmig aufeinandergewickelt werden. Die Länge, die man bei vollständig entspannter Feder erreichen will, hängt von der Windungszahl und der gewählten Steigung ab.

In der beigefügten Zeichnung ist eine besonders einfache Ausführungsform einer Maschine gemäß der Erfindung dargestellt, die auch in den UnteranSprüchen näher definiert ist.

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Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform kann die Koordinierung der verschiedenen Verstellbewegungen auch dadurch erreicht werden, daß die Antriebsvorrichtungen jeweils eigene hydraulische oder elektrische Antriebsmotoren aufweisen, die über ein Steuergerät miteinander gekuppelt sind. Die Verknüpfung der verschiedenen Verstellbewegungen braucht also nicht wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel mechanisch zu sein, sondern kann auch mit anderen an sich bekannten und dem Fachmann geläufigen Mitteln erzielt werden.

Die Maschine kann auch mit einem drehbeweglichen und längsverschiebbaren Widerlager für das vorwandernde Pederende ausgerüstet sein. Die Drehbeweglichkeit des Widerlagers kann sowohl dadurch erzielt werden, daß das Widerlager leicht drehbar gelagert ist, z.B. auf einem Kugellager, und von der Feder mitgenommen wird, als auch dadurch, daß dem Widerlager eine Widerlager-Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, die das Widerlager synchron mit der Drehung der vorwandernden Feder antreibt. Durch ein solches Widerlager wird verhindert, daß die Windungen auseinanderspringen, was bei Steigungen der Fall sein kann, die größer als die Bandbreite sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine rotierende Auflage vorgesehen, z.B. ein Walzenpaar oder ein Rohr,

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auf dem die vorwandernde Feder aufliegt, wobei dieser Auflage eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, die die Auflage synchron mit der Drehung der vorwandernden Feder antreibt. Eine solche Auflage ist vor allem dann von Vorteil, wenn lange Federn hergestellt werden sollen.

Um die Schrägstellung der Windungen bezüglich der Achse der Feder beeinflussen zu können, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Biegewalze relativ zu der mit ihr zusammenwirkenden Biegekante schräg steht, wobei der Schrägstellungswinkel vorzugsweise einstellbar ist. Hierdurch läßt sich bei jedem Auszugszustand der Feder eine einwandfreie Funktion erreichen, d.h. ein Klemmen bei kleinstmöglichem Spiel zwischen den V/indungen vermeiden.

In der bereits erwähnten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Richtung der Pfeile II in den Fig. 1 und 3,

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Pig. 3 eine Vorderansicht in Richtung der Pfeile III in den Fig. 1 und · 4 und

Pig. 4 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile IV in den Fig. 1 und 3.

Die Vorrichtung hat ein Gestell 1, ein Vorschubwalzenpaar 2, eine Schwinge 3> in der die Biegewalze gelagert ist, eine Antriebsvorrichtung 4 für die Bewegung der Schwinge und einen Motor 5 mit vorgeschaltetem Getriebe. Die 'Beschaffenheit dieser Hauptgruppen und ihr Zusammenwirken werden im folgenden näher beschrieben.

Die Vorschubwalzenanordnung hat ein brückenförmiges Gestell, das aus zwei Seitenplatten 6, 7 und einer diese verbindenden oberen Querplatte 8 besteht. Eine untere Vorschubwalze 9 ist fest in den Seitenplatten 6, 7 gelagert, während die obere Vorschubwalze 10 in Lagern 11, 12 gelagert ist, die in senkrechter Richtung verschiebbar sind.

Zur senkrechten Verschiebung dient die am besten aus Fig. 2 zu ersehende Vorrichtung. An jedem der Lager 11, 12 greift ein Kniehebelsystem mit den Hebeln 12, 13 an. Das obere Ende des Hebels 11 ist an einem Bolzen 14 angelenkt, der relativ zur oberen Platte 8 verstellbar ist und in jeder Verstellage

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durch eine !futter 15 fixiert werden kann. In den Seitenplatten 6, 7 ist auch eine Welle 16 gelagert, die Exzenter 17 trägt, die im Bereich des Gelenkes 18, an dem die Kniehebel 12, 13 miteinander verbunden sind, auf die Kniehebel drückt. Mit der Welle 16 ist ein Handhebel 19 drehfest verbunden. Aus der Betrachtung insbesondere der Fig. 2 ist ohne weiteres klar, daß bei einer Verschwenkung der Welle 16 mittels des Handhebels 19 das Kniehebelsystem in eine Strecklage gedrückt und dadurch die Lager 11, 12 nach unten gedrückt werden, und zwar mit einer sehr großen Kraft, da eine dreifache Kraftübersetzung vorhanden ist, nämlich einmal durch die Länge des Handhebels 19, dann durch die Exzentrizität der Exzenter 17 und schließlich durch die Geometrie der Kniehebel sy sterne 12/13.*

Vor dem Vorschubwalzenpaar 9, 10 ist ein Führungsschlitz 20 für das zu verarbeitende Band angeordnet. Hiner dem Vorschubwalzenpaar befindet sich ebenfalls ein ortsfester Führungsschlitz 21.

Die untere Vorschubwalze 9, 10 ist über eine Welle 22 antreibbar. Diese Welle geht von einem Untersetzungsgetriebe 23 aus, das z.B. ein stufenloses Getriebe sein kann. Der Antrieb erfolgt mittels eines Elektromotors 24, der an das Getriebe 23 angeflanscht ist.

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Die Schwinge 3 hat einen Rahmen 25, der aus abgekröpften Seitenteilen 29 und einem diese verbindenden Querstück 30 besteht. Unterhalb des Querteiles 30 befindet sich ein weiteres Querteil 34, das zusammen mit dem Teil 30 einen Schlitz 35 definiert, der mit den Führungsschlitzen 20 und 21 in einer Flucht liegt. Die Vorderkante 30' des Querteiles 30 bildet eine Biegekante, mit der die Biegewalze 31 zusammenwirkt. Zwischen den Seitenteilen 29 ist eine Biegewalze 31 gelagert. Der Rahmen 25 ist um Zapfen 32 schwenkbar, die sich an den Enden einer

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Traverse'befinden. Die Traverse 33 ihrerseits ist drehfest mit einer Welle 26 verbunden, die in Lagern 27 und 28 am Maschinengestell 1 gelagert ist.

Die Antriebsvorrichtung 4 für die Schwenkung der Schwinge 3 die Achsen 32 und 26 hat eine Welle 36, die in Lagern 37, 38 gelagert ist. Auf der Welle 36 befinden sich Kurvenscheiben 39 und 40. An der Kurvenscheibe 39 tastet eine Rolle 41 an, die an einem bei 42 schwenkbar gelagerten Tasthebel 43 angeordnet ist. Der Tasthebel 43 ist gelenkig mit einem Hebel 44 verbunden, der seinerseits drehfest mit der Welle 26 verbunden ist.

An der Kurvenscheibe 40 tastet eine Taströlle 45 an, die am Ende einer Schubstange 46 angeordnet ist. Die Schubstange 46 ist in einem Führungslager 47 geführt.

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Die Schubstange 46 ist als Gewindespindel mit Handkurbel 48 ausgebildet. Die Spindel greift in eine Mutter 49 ein, die mittels Gelenkbolzen 50 am Rahmen 3, d.h. an dessen dort nahe beieinanderliegenden Seitenteilen 29 befestigt ist.

Auf der Welle 36 sitzt ein Kattenrad 51, das über eine Kette 52 mit einem Kettenrad 53 verbunden ist, das auf der Welle sitzt. Zwischen dem Kettenrad 51 und den Nockenscheiben 39, ist ein Zwischengetriebe 54 angeordnet, das eine Änderung des übersetzungsverhältnisses ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Hinter der Vorrichtung (in Fig. 2 gesehen: links von der Vorrichtung) ist ein Lagerbock zur Lagerung eines Coils aus Bandmaterial, z.B. aus Stahlband, angeordnet. Das Stahlband wird in die Führungsschlitze 20 und 21 eingeführt, wobei die obere Vorschubwalze 10 gelockert ist. Nach dem Durchstecken zwischen den Vorschubwalzen 9, 10 wird der Handhebel 19 betätigt und dadurch die obere Vorschubwalze 10 fest gegen das Band gepreßt, so daß dieses kräftig zwischen die Walzen 9, eingeklemmt wird. Je nach gewünschter Feder ist zwischen den Kettenrädern 53» 51 ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis durch Auswahl eines geeigneten Kettenrades 51 eingestellt. Die Kurvenscheiben 39, 40 sind.ebenfalls auf die gewünschten Abmessungen der Feder eingestellt.

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Wenn nun der Antrieb durch Einschalten des Motors 24 in Gang gesetzt wird, wird das Band durch die Führungsschlitze 21, 34 gegen die Biegewalze 31 vorgeschoben, wobei sich die Schwinge 3 in ihrer für die jeweilige Herstellung obersten Stellung befindet, da ja jetzt zunächst der kleinste Windungsdurchmesser hergestellt werden soll. Zunächst wird eine zylindrische Windung gefertigt, wobei die Biegewalze 31 parallel zu den Vorschubwalzen 9, 10 steht. Im weiteren Verlauf der Herstellung wird nun die Schwinge 3 laufend abgesenkt, wodurch sich der Biegeradius dauernd vergrößert. Beim Übergang zur Steigung der Feder wird auch eine Verschwenkung um die Achse 26 vorgenommen. Im Bereich gleichbleibender Steigung bleibt die Schwenklage erhalten. Wenn am Ende wieder eine zylindrische Windung hergestellt werden soll, schwenkt die Schwinge 3 wieder um die Achse 26 in eine Lage, in der die Biegeweite 31 zu den Vorschubwalzen 9, 10 parallel steht.

Für jede bestimmte Federabmessung müssen bestimmte Kurvenscheiben 39» 40 und ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen den Rädern 53 und 51 eingestellt werden. Man erhält bei einer einmal eingestellten Maschine genau reproduzierbare Ergebnisse. Man kann deshalb die Federn mit optimalem Windungsabstand herstellen, so daß einerseits eine einwandfreie Funktion der Feder gewährleistet ist und andererseits ein möglichst kleiner Federdurchmesser erreicht werden kann.

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Anstelle einer Querverschiebung der Biegewalze 31 durch
Heben und Senken einer Schwinge könnte man auch eine Schwinge verwenden, die nur um eine zum Band rechtwinklige Achse, also z.B. die Welle 26, verschwenkbar ist, während innerhalb der
Schwinge eine besondere Heb- und Senkvorrichtung für die Biegewalze 31 vorgesehen ist.

Es sei besonders darauf hingewie sen, daß es mit der erfindungsgemäßen Maschine möglich ist, am Anfang und am Ende
der Feder eine oder mehrere zylindrische Windungen ohne Steigung zu formen und dann kontinuierlich in tlen Steigungsbereich überzugehen. Y/ichtig für diese Punktion ist ein sehr kräftiges Pesthalten des Stahlbandes zwischen den Vorschubwalzen 9, 10, weshalb hierfür eine Zusammenpreßvorrichtung mit sehr großer
Übersetzung vorgesehen ist. Dies ist ein sehr wesentlicher
Vorteil im Vergleich mit der bekannten Herstellung von
konischen Federn durch Aufwickeln auf einen konischen Dorn.

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Claims

NACHGgREICHTJ Patentansprüche:

1./Maschine zur Herstellung einer axial vorgespannten Spirale für die Abdeckung von Maschinenteilen aus einem Band, gekennzeichnet durch ein Vorschubwalzenpaar (9, 10) zum Vorschub des Bandes mit zugeordneter Vorschub-Antriebsvorrichtung (5, 22), eine vor dem Vorschubwalzenpaar (9, 10) angeordnete Biegewalze (31), einen Lagerkörper (3) für die Lagerung der Biegewalze (31), der mittels einer Schwenk-Antriebsvorrichtung (39, 43, 44) um eine Achse (26) schwenkbar ist, die senkrecht zur Ebene des aus den Vorschubwalzen (9, 10) austretenden Bandes verläuft und eine Verschiebe-Antriebsvorrichtung (40, 46) zur Verschiebung der Biegewalze (31) quer zu ihrer Achse, wobei die Vorschub-Antriebsvorrichtung (5, 22), die Schwenk-Antriebsvorrichtung (39, 43, 44) und die Verschiebe-Antriebsvorrichtung (40, 46) miteinander gekuppelt sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Vorschubwalzenpaar (9, 10) und der Biegewalze (31) ein Führungsspalt (21, 34) für das Band angeordnet ist.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (30, 35), die das der Biegewalze benachbarte Ende (34) des Führungsspaltes (21, 34) begrenzen, zusammen mit der Biegewalze (31) schwenkbar sind.

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nachgereicht]

4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lager für die Biegewalze relativ zum Lagerkörper quer zur Achse der Biegewalze verschiebbar sind.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (3) für die Biegewalze (31) um eine zur Biegewalze (31) parallele Nickachse (32) schwenkbar ist.

6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenk-Antriebsvorrichtung und/oder die Verschiebe-Antriebsvorrichtung Steuerkurven in Form von Kurvenlinealen oder Kurvenscheiben (39, 40) aufweisen«

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (39, 40) auswechselbar sind.

8. Maschine nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer gemeinsamen Welle (36) Kurvenscheiben (39, 40) für die Schwenkung des Lagerkörpers (3) um seine beiden Schwenkachsen (26, 32) angeordnet sind und daß an den Kurvenscheiben (30, 40) Taster (41, 45) anliegen, die über ein Gestänge (43/44, 46) mit dem Lagerkörper (3) verbunden sind.

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9. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Gestänge (46) für die Schwenkung um die Nickachse (32) längenveränderlich ist.

10. Maschine nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschub-Antriebsvorrichtung (5, 22) mit der Kurvenscheibenwelle (36) über eine veränderliche übersetzung (53» 52, 51) gekuppelt ist.

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtungen jeweils eigene hydraulische oder elektrische Antriebsmotoren aufweisen, die über ein Steuergerät miteinander gekuppelt sind.

12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorschubwalze (10) zur Änderung des Spaltes zwischen beiden Vorschubwalzen (9, 10) verschiebbar ist.

13· Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebevorrichtung auf die Walzenlager (11, 12) ein wirkende Kniehebel (12, I3) aufweist.

14. Maschine nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Verstellwelle (16) mit Handhebel (.19)» an der sich Exzenter (17) befinden, die am Kniehebelgelenk (18) angreifen.

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15. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein drehbewegliches und längsverschiebbares Widerlager für das vorwandernde Federende.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerlager eine Widerlager-Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, die das Widerlager synchron mit der Drehung der vorwandernden Feder antreibt.

17o Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine rotierende Auflage, z.B. ein Walzenpaar oder ein Rohr, für die vorwandernde Feder, der eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, die die Auflage synchron mit der Drehung der vorwandernden Feder antreibt*

18. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägstellung der Biegewalze (31) relativ zu der mit ihr zusammenwirkenden Biegekante (3O^f) schräg steht, wobei der Schrägstellungswinkel vorzugsweise einstellbar ist.

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