DE2700033C3 - Maschine zum Herstellen einer axial vorgespannten Spirale für die Abdeckung von Maschinenteilen aus einem Band - Google Patents

Description

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 werten muß, daß die einzelnen Windungen mit möglichst geringem

ίο Abstand aneinanderiiegen. Wenn das Spiel zwischen den Windungen zu gering ist, verklemmen sich die Windungen ineinander und die Feder verlängert 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 23, den Biegeradius und die Steigung des Bandes richtig miteinander zu koordinieren.

Bekannt ist eine Biegemaschine zur Herstellung von Rohrschlangen (DE-AN ρ 50 390 Ib/49h, 28 6:1. Die Rohrschlangen sollen die Form von zylindrischen Schraubenfedern erhalten. Hierbei ist auch die Herstellung einer Rohrschlange in zwei Stufen vorgesehen, wobei zunächst eine Rohrschlange mit großem Windungsdurchmesser gefertigt wird und diese Rohrschlange die Biegevorrichtung abermals durchläuft, wobei der endgültige Windungsdurchmesser hergestellt wird. Eine Verstellung der Biegerollen während der Formung einer Rohrschlange ist nicht vorgesehen, und zwar weder für eine Veränderung der Steigung noch für eine Veränderung des Biegeradius. Die Verstelleinrichtung für die Biegerollen ist nicht mit den Vorschubrollen gekuppelt

Bekannt ist auch eine Biegemaschine (GB-PS 12 73 727), die zur Herstellung eines Bundes aus einem Rohr, vorzugsweise einem Gasleitungsrohr, dient. Hierbei werden spirale Lagen gebildet die übereinandergeschichtet werden. Die einzelnen Lagen befinden sich jeweils in eher Ebene. Eine Biegerolle wird während des Vorschubes des Rohres so bewegt, daß sich der Biegeradius am Rohr ändert. Nicht geändert jedoch wird die Steigung, da ja die Spiralen in einer Ebene liegen.

Schließlich ist auch eine Biegemaschine bekannt (DE-AS 11 79 534), mit der ebene Spiralen aus Draht oder einem Rohr hergestellt werden, wobei die einzelnen Spiralwindungen Abstände voneinander haben. Zur Steuerung der Biegewalze wird eine Kombination aus zwei Linealen verwendet, deren Schrägstellung einstellbar ist.

Keine der genannten Druckschriften befaßt sich mit der Herstellung von Federn aus bandförmigem Material. Das zu krümmende Material (Rohr mit kreisrundem Querschnitt) wird bei allen drei bekannten Vorrichtungen durch Profilrollen geführt. Eine solche Führung ist bei der Verarbeitung eines breiten und relativ zu seiner Breite sehr dünnen Bandes nicht möglich.
Durch die Erfindung soll eine Maschine zur

Herstellung einer axial vorgespannten Spirale für die Abdeckung von Maschinenteilen aus einem Band geschaffen werden, die ohne Verwendung eines Wickeldornes eine genaue Koordinierung zwischen der Biegung des Bandes und seiner Steigung ermöglicht, wobei die an sich bekannte Koordinierung des Bandvorschubes mit der Stellung eines Biegeelementes angewendet werden soll.

Die zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Maschine ist gekennzeichnet durch ein Paar gegeneinander preßbarer Vorschubwalzen, denen eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, und eine in Vorschubrichtung des Bandes hinter dem Paar von Vorschubwalzen angeordnete Biegewalze, die in einer Schwinge gelagert ist, der eine weitere Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, wobei beide Antriebsvorrichtungen miteinander gekuppelt sind und wobei die Schwinge in einer zur Ebene des vorgeschobenen Bandes parallelen Ebene schwenkbar sowie zusätzlich in einer zur Ebene des vorgeschobenen Bandes senkrechten Ebene bewegbar ist

Mit der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich der Vorschub des Bandes gegen die Biegewplze, die Verschwenkung der Biegewalze sowie deren Querbewegung genau miteinander koordinieren. Der Krümmungsradius der jeweiligen Windung wird durch das Maß der Querbewegung der Biegewalze bestimmt, während die Steigung durch die Schwenkstellung der Biegewalze um eine 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 bzw. Spirale mit ganz bestimmter Steigung und genau definierter Zunahme des Krümmungsradius der Windungen herstellen. Durch das Zusammenpressen der Vorschubwalzen ist es möglich, ein dünnes und breites Band, das nicht in Profilrollen geführt werden kann, so festzuhalten, daß die nötigen Verformungskräfte auf das Band übertragen werden können, ohne daß dieses verrutscht Durch die Kopplung der Antriebsvorrichtungen ^:-n es z. B. möglich, etwa zylindrische Endwindungen ohne Steigung herzustellen und von diesen Endwindungen kontinuierlich in Windungen mit Steigung überzugehen. Die Kopplung gestattet eine exakte und reproduzierbare Koordinierung der verschiedenen Bewegungen.

In der Zsichnung ist ein Ausfühnjngsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Maschine,

Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in Richtung der Pfeile II in d^n F i g. 1 und 3,

F i g. 3 eine Vorderansicht in Richtung der Pfeile 111 in den Fig. I,.?und4und

F i g. 4 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile IV in den Fig. 1 und 3.

Die Maschine bzw. Vorrichtung hat ein Gestell 1, ein Vorschubwalzenpaar 2, eine Schwinge 3, in der die Biegewalze gelagert ist, eine Antriebsvorrichtung 4 für die Schwinge und eine Antriebsvorrichtung 5 für das Walzenpaar. 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 uie obere Vorschubwalze 10 in Lagern 11, 12 gelagert ir».die in senkrechter Richtung verschiebbar sind.

Zur senkrechten Verschiebung dient die am besten aus Fig.2 zu ersehende Einrichtung. An jedem der Lager 11,12 greift ein Kniehebelsystem mit den Hebelr 13a, t3b an. Das obere Ende des Hebels 13a ist an einem Bolzen 14 angelenkt, der relativ zur oberen Platte 8 verstellbar ist und in jeder Verstellage durch eine Mutter 15 fixiert werden kann. In den Seitenplatten 6,7 ist auch eine Verstellwelle 16 gelagert, die Exzenter 17 trägt, die im Bereich des Gelenkes 18, an dem die

ίο Kniehebel 13a, 13Zj 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 13a, 136.

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

Die untere Vorschubwalze 9 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

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 Schlitzabschnitt 35 definiert, der mit den Führungsschlitzen 20 und 21 in einer Flucht "liegt. Die Vorderkante 30' des Querieiles 30 bildet eine Biegekante. Zwischen den Seitenteilen 29 ist eine Biegewalze 31 gelagert Der Rahmen 25 ist um Zapfen 32 schwenkbar, die sich an den Enden einer Traverse 33 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 um die Zapfen 32 und die Welle 26 hat eine Welle 36, die in Lagern 37,38 gelagert ist. Auf der Welle 36 befinden sich Kurvenscheiben 39 und 40, deren Bewegung auf Gestänge übertragen wird. An der Kurvenscheibe 39 greift eine Tastrolle 41 an, die an einem an der Stelle 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 ΪΛ.

An Jer Kurvenscheibe 40 greift eine Tastrolle 45 an, die am Ende einer Schubstange 46 angeordnet ist. Die Schubstange 46 ist in einem Führungslager 47 yeführt.

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

Auf der Welle 36 sitzt ein Kettenrad 51, das über eine Kette 52 mit einem Kettenrad 53 verbunden ist, das auf der Welle 22 sitzt. Zwischen dem Kettenrad 51 und den Kurvenscheiben 39, 40 ist ein Zwischengetriebe 54 angeordnet, das eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Hinter der Vorrichtung (in Fig.2 gesehen links von der Vorrichtung) ist ein Lagerbock zur Lagerung eines Bunds aus Bandmaterial, ζ. Β. 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, 10 eingeklemmt wird. Je nach gewünschter Feder bzw. Spirale 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.

Wenn nun die Antriebsvorrichtungen durch Einschalten des Motors 24 in Gang gesetzt werden, wird das Band durch den Führungsschlitz 21, einschließlich des Abschnitts 35, gegen die Bicgcwalzc 35 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 Welle 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 Welle 26 in eine Lage, in der die Biegewalze 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.

Anstelle einer Querbewegung 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 Hebe- und Senkeinrichtung für die Biegewalze 31 vorgesehen ist.

Es sei besonders darauf hingewiesen, daß es mit der Maschine möglich ist, am Anfang und am Ende der Feder eine oder mehrere zylindrische Windungen ohne Steigung zu formen und dann kontinuierlich in den Steigungsbereich überzugehen. Wichtig für diese Funktion ist ein sehr kräftiges Festhalten des Stahlbandes zwischen den Vorschubwalzen 9,10, weshalb hierfür eine Zu'.ammenpreßeinrichtung mit sehr großer Übersetzung vorgesehen ist Dies ist ein sehr wesentlicher Vorteil im Vergleich zu der bekannten Herstellung von konischen Federn durch Aufwickeln auf einen konischen Dorn.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Herstellen einer axial vorgespannten Spirale für die Abdeckung von Maschinenteilen aus einem Band, gekennzeichnet durch ein Paar (2) gegeneinander preßbarer Vorschubwalzen (9,10), denen eine Antriebsvorrichtung (5) zugeordnet ist, und eine in Vorschubrichtung des Bandes hinter dem Paar von Vorschubwalzen angeordnete Biegewalze, die in einer Schwinge (3) gelagert ist, der eine weitere Antriebsvorrichtung (4) zugeordnet ist, wobei beide Antriebsvorrichtungen (4, 5) miteinander gekuppelt sind und wobei die Schwinge in einer zur Ebene des vorgeschobenen Bandes parallelen Ebene schwenkbar sowie zusätzlich in einer zur Ebene des vorgeschobenen Bandes senkrechten Ebene bewegbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Paar (2) von Vorschubwalzen (S, 10) und der Biegewalze (31) ein Führungsschlitz (21) für das vorgeschobene Band angeordnet ist

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Biegewalze benachbarter Abschnitt (35) des Führungsschlitzes (21) von zwei Queiteilen (30,34) gebildet ist, die auf der Schwinge (3) angeordnet sind.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewegen der Schwinge (3) durch Drehen um zur Biegewalze (31) parallele Zap/en (32) erfolgt

5. Maschine nach einem Jer vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenken und Bewegen bzw. "Jrehen der Schwinge (3) dadurch erfolgt, daß die weitere Antriebsvorrichtung (4) zwei auf einer gemeinsamen Weiie (36) angeordnete Kurvenscheiben (39, 40) aufweist, an denen jeweils eine Tastrolle (41,45) anliegt, die über Gestänge mit der Schwinge verbunden sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheiben (39, 40) auswechselbar sind.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kuppeln der beiden Antriebsvorrichtungen (4, 5) über eine veränderliche Obersetzung erfolgt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebsvorrichtungen (4,5) jeweils eigene hydraulische oder elektrische Antriebsmotore aufweisen, wobei das Kuppeln der beiden Antriebsvorrichtungen miteinander über ein Steuergerät erfolgt.

9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegeneinanderpres«en der beiden Vorschubwalzen (9, 10) über Kniehebel (13a, \3b) erfolgt, an die Exzenter (17) angreifen, die sich auf einer mit einem Handhebel (17) versehenen Verstellwelle (16) befinden.