DE2728185A1 - Verfahren und geraet zur herstellung achsenloser spiralen - Google Patents

Description

• Verfahren und Gerät zur Herstellung achsenloser Spiralon
• Die vorliegend3 Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung achsenloser Spiralen durch vorzugsweise Kaltbearbeitung von Stahl - insbesondere Spezialstahl - und auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
• Man hat schon früher Versuche zur Herstellung von achsenlosen Spiralen aus Spezialstahl unternommen, wo die Erzeugung in Form von Kaltbearbeitung erfolgt. Es hat sich dabei herausgestellt, daß die verwendeten Verfahren und Anordnungen damit behaftet waren, daß das Material in den Spiralen riß odar deformiert worden ist. Beim Versuch des Wickelns von Spiralen hat das auf die Hochkante gestellte stangen- oder bandähnlicho Vormaterial die Neigung gehabt, sich zu verdrehen - zu werfen - so daß die längste Seite des Rohlings - bezogen auf die Querschnittsfläche des Rohlings - sich mehr oder weniger parallel mit der Achsenrichtung der gebildeten Spirale orientierte.
• Da die Spiralen nach der Erfindung vor allen Dingen für den Einsatz als Forderschnecken vorgesehen sind, ergibt natürlich eine derartige Orientierung des Materials in der gebildeten Schnecke, daß die erwünschte Förderwirkung mehr oder minder verschwindet und daß die Spirale sich nicht mehr für den vorgesehenen Verwendungszweck eignet.
• Die vorliegende Erfindung zeigt ein Verfahren und eine Anordnung auf, in der die vorstehend angesprochenen Nachteile behoben sind und wo Spiralen der hier konzipierten Type leicht aus Spezialstahl zu fertigen sind und zwar auch dann, wenn der Stahl sich im kalten Zustand befindet. Ein Beispiel für Spezialstahl - bei dem die Erfindung zur Anwendung kommen kann - ist SIS 2172.
• Flach rj;3r CrfindunlJ wird ein hochkant gestellter Rohliny mit hauptsächlich rechteckigem Querschnitt vorzugsweise in Form einer Stange oder eines Bandes um eine Aufwickelir'.hsr gewickelt, so daß der Rohling eine Spirale um die Achse biltit. Beim Aufwickeln wird jede Windung in dar Spirale im engen Anschlup an dip vorangehende Windung zu liegen kommen. Die in dieser Weise gebildute ztIsinmengedrüci<te Spirale wird danach entlang ihrer Achsenrichtung so weit ausgezogen, bis daß die Spirale die im voraus festgelegte Länge erreicht. Die ganze Bearbeitung das Rohling (Ausgangswerkstoffes) kann erfolgen, wenn das Maturial 1 Rohling sich in kaltem Zustand befindet.
• Das im vorstehenden Absatz genannte Verfahren zur Herstellung von Spiralen aus einem einzigen Rohling kann in bestimmten Anwendungsfällen die Einschrankung hahell, daß die Hühe des rechteckigen Querschnittes des Rohlings licht hinreichend hohe Werte annehmen kann, um den erforderlichen Querschnitt an der treibenden Fläche der Spirale erreichen zu können, wenn sie als Förderschnecke arbeiten soll. Die Erfindung erweist sich doch anwendbar hei der Lösung dieses Problems, di das vorerwähnte Verfahren zur Herstellung von zwei oder mehreren Spiralen anlegbar ist, die so dimensioniert sind, daß sie ineinandar plaziert werden künnen. Durch zweckmäßige Wahl d3r Abmessungen der miteinander zu verbindenden Spiralen ermöglicht das Verfahren die Herstellung von Spiralen, wo Länge und Steigung dr einzelnen Spiralen übereinstimmt und wo der Innendurchmesser der größeren Spirale mit dem Außandurchmesser der kleineren Spirale übereinstimmt. Spiralen mit derartigen Eigenschaften lassen sich danach leicht mit beispielsweise Hilfe von Schweißung zusammenfügen, wodurch die in dieser Weise durch zwei Spiralen zusammengefügte Spirale einen größeren Bewegungsquerschnitt erfährt als ihn eine Spirale nach der im vorstehendan Absatz beschriebenen Anordnungsform hat.
• Die Erfindung wird niher im Anschluß an drei Figuren beschrieben, ton danen Fig. 1 eine Ansicht einer nach dur vorliegenden Erfindung arbeitenden Anordnun veranschaulicht, wo Fig. 2 ein Detailbild ds Aufwickeltells der Anordnung darstellt und wo Fig. 3 einen Teil d.r Ansicht im Schnittbild einer aus zwei Auegangsspiralen zusammengesetzten Spirale verdeutlicht.
• In den Fig. 1 und 2 ist ein Ständer 1 zu sehen, der mit einer Antriebsvorrichtung 2 angeordnet ist, die eine mit einer Wickelachse 4 bestückte Antriebswelle 3 antreibt. Die Wickelachse 4 hat einen Stützflansch 10, an dem ein Zugzapfen 9 angesetzt ist. Im Winkel zur Antriebswelle 3 und damit zur Wickelachse 4 ist eine Steuerwelle 5 angeordnet, wobei die Steuerwelle eine Richtung hat, die hauptsächlich mit der Richtung an der Antriebswelle 3 übereinstimmt. Die Steuerwelle erstreckt sich über die Wickelachse 4 hinaus und ist ferner verstellbar an beiden Enden in einem hinteren Lagerungeorgan 7 und einem vorderen Legerungsorgan 17 befestigt. Die hier beschriebenen Lagerungsorgane lassen sich sowohl hurizontal@als auch vertikal mit Hilfe des hinteren Einstellgerätes 27 und des vorderen Einstellgerätes 37 verschieben. Auf der Steuerwelle ist eine Druckrolle 36 angesetzt, die dergestalt gelagert ist, daß sie um die Steuerwelle rundlaufen und in Längsrichtung der Steuerwelle verschoben werden kann.
• Die Druckrolle ist mit einer vorderen Druckscheibe 16 und einer hinteren Druckscheibe 6 bestückt, die in einem solchen Abstand voneinand r angebracht sind, der an die Dicke des aufzuwickelnden Werkstückes angepaßt ist. Die vordere Druckschoihe hat einen größeren Durchmesser als die hintere. An die vordere Druckscheibe liegt ein Druckrad 18 an, das an einem Gegenhalter 8 gelagert ist.
• Das hier angesprochen3 Druckrad liegt in einer solchen Weise an dar vorderen Uruckschoibe an, daß es bal deren Rundlauf mitfolgen kann.
• Die Figur 3 enthält eine zusammengesetzte Spirale 45, die aus einer gröberen Spirale 40 gebildet ist, in dar eina kleinere Spirale 41 angesrhlagen liegt.
• Die beiden Spiralen sind in einer solchen Weise aneinander befestigt, dafl zwei Seitenflächen 43, 44 der Spiralen hündig mitein;irid'3r liegen. Die Verbindung zwischen den Spiralen kann aus Schweißnähten 42 bestehen. Die beidan Flächen, die bündig miteinander angeoridnet sind, stellen bei dar zusammangesetzten Spirale die Treibfläche der Spirale dar. Die Figur veranschaulicht deutlich, wie ein zur Hauptsache rechteckiger Rohling, der mit einer nach der Erfindung arbeitenden Anordnung zu einer Spirale ausgebildet worden ist, während seiner Verformung einen Quarschnitt annimmt, wo die eine Schmalseite länger als die andere ist.
• Eine Annrdnung zur Verwirklichung des Verfahrens nach der Erfindung arbeitet in folgender Weise: Ein Vermaterial mit recnteckigem Querschnitt wird mit Hilfe einer an einem End-i des Vormaterials aufgonommenen Bohrung im Zugzapfen 9 befestigt. Die Druckrolle 36 wird in eine solche Stellung gefahren, daß die vordere Druckscheibe 16 an d:3r einen Seite des Vormaterials anliegt und die hintere Druckscheibe 6 an dessen anderer Seite. Das Vormaterial/dar Rohling ist dabei hochkant gestellt, was bedeutet, daß es eine seiner kürzeren Seiten zur Wickelachse 4 richtet. Mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 2 und dor Antriebswelle 3 wird die Wi':kelachse 4 gedreht und damit auch der Stützflansch 10 mit seinem Zugzapfen 9, wobei dar Rohling den genannten Organen in deren Bewegung folgt. WSIlrend dieser Bewegung wird der Zuschnitt so von der vorderen und hinteren Druckscheibe gesteuert, daß er in der einleitendan Phase das Aufwickalns dis Zuschnittes/Werkstückos gegen den Stützflansch 10 anliegt. Der Stützflansch 10 ist mit einer der Dicke das eingosetzten Zuschnittes entsprechendn Steigung angeordnet, was besagt, daß -wenn djr Zuschnitt eine Windung aufgewickelt worden ist - er beim weiteren Aufwickeln gegen die gewickelte erste Windung anliegen wird. Gleichzeitig wird das Werkstück während seines Aufwickelns in Achsenrichtung der Wickelachse verschoben. Die Druckrolle 36 folgt hierbei in der axialen Verschiebung. Die Aufgabe der Druckrolle besteht darin, dem Werkstück eine korrekte Einrichtung für dessen Anliegen am Stützflansch 10 oder an früher gewickelte Windungen des Zuschnittes zu vermitteln. Die vordere Druckscheibe und die hintere Uruckscheibe liegen wie bereits erwähnt an den beiden Breitseiten des Werkstückes an und veranlassen in dieser Weise, daß das vorerwähnte Einrichten das Werkstückes erhalten wird. Gleichzeitig wird die Bewegung der Druckrolle in Achsenrichtung dar Steuerwelle vom Druckrad 18 beeinfluß, so daß die Verschiebung der Druckrolle in genannter Achsenrichtung nur in dem Umfang zugestanden wird, dar erforderlich ist, damit beim Aufwickeln des Werkstückes jede neu hinzukommende Windung unmittelbar an die vorangegangene gelegt wird. Das genaue Einrichten der hinteren Druckscheibe und dar vordsren Druckscheibe 16 und damit auch des Rohlings wird danach von der Richtung der Steuerwelle 5 fixiert. Die Richtung dieser Welle ist mittels Einstellung des vorderen Lagerungsorganes 17 und das hinteren Lagerungsorganes 7 vorstellbar.
• Ule Richtung von und die Lage an der Steuerwelle 5 im Verhältnis zur Winkel achse 4 sind vüllig ausschlaggebend für das Ergebnis des Aufwickelns. Nur bei korrekter Einstellung der Achse und damit auch der Druckscheiben erhält der Rohling bei swinem Aufwickeln eine solche Richtung, daß die gewickelten Windungen auf der Huchkunte stehend um die Wickelochse 4 verbleiben. Die Abmassungen des @ingesetzten Zuschnittus wie auch die Werkstoffeigenschaften dasseltuen bestimmen den Abstand zwischen der Steuerwelle 5 und der Wickelochse 4 wie auch den Winkel, den die beiden Achsen miteinander bilden.
• Eine in verstchend geschilderter Form gebildete Spirale wird im Anschluß daron an heiden Enden in ein Ziehorgau/Streckurgen gespannt und dann auf die vorgegebene Länge ausgazogen. Dabei vermindert sich der Ourchmesser en der Spirale; wobei gleichzeitig die einzelnen Windungen der Spirale etwas verdrent werden, so dar die Oberflichon an den üreitseiten der Spirale eine Hichtun, e erhalten, die beim Einsatz der Spirale als eine Förderschnecke zweckmäßig ist.
• In den Fällen, in denen das fledürfnis nach einer größeren Fläche an einer Fürderschraube vorliegt als die Fläche, die bei aus einem Rohling hergestellten Spiralunwie er vorestehenil beschrieben wortlen Ist, erreicht werden kann, werden Spirelen in gewüënschte Abmessungen dadurch gefertigt, daß man eine Anzahl Spiralen harstellt. Diese Spiralen werden dann so aufeinander abgestimmt, daß in einer größeren Spirale der Innendurchmesser genau d)m Außendurchmesser einer kleineren Spirale entspricht Lind so, daß die beiden Spiralen exakt die gleiche Steigung haben. Es verhält sich nämlich so, daß es sehr einfach ist, im vorhinein zu berechnen, welche Abmessungen die Ausgangswerkstücke haben müssen, demit die vorstehende Anpassung zwischen den Spiralen machbar ist.
• Bei der Herstellung ist @@r erforderlich, daß beim Ziehen der Spiralen dieses auf die karrekte Länge erfolgt. Hierbei werden die aufgestellten Bedingungen bezogen auf gleichen Innen- und Außendurchmasser und auch bezüglich gleicher Steigung erfüllt. Das Zusammenfögen der in dieser Konzeption zusammengesutzten Spiralen kann - wie bareits im Anschluß an die Figur 3 orwähnt - z.B. durch Verschweißen erfolgen.
• Ein großer Vorteil mit der Anwandung des Verfohrens nach der Erfindung bestcht @arin, daß die Einrichtungen zur Harstellung der Spiralen sehr einfach ausgchildet @erden können und diese mit Leichtigkeit für veriierande Spiraldimensionen @@stellhar sind. Die Einrichtungen nach der Erfindung lassen es ferner mäglich werden, Spiralen ohne jagliches Vormärman auch in den Fällen zu pro@zigen, in danen der Werkstoff in den Spiralen aus einem werhältnismäßig harten Stahl - cl.h. aus Spezialstahl - besteht.
• Außer der varstehenden Raschreibung ist die Erfindung auch durch die miteinpereichten Palentansprüche knnkretisiert und charakterisiert.

Claims (14)

1. P A T E N T A N S P R U C H E 1. Verfahren zur Herstellung ach@enlnper Spirelen durch vorzugsweise Kalthserbeitung von Stahl, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, Haß ein auf die Hochkante gestellter Rchling eines in der Hauptsache rechteckigen Querschnittes vorzugsweise in Form einer Stange so um eine Achse gewickelt wird, dafl dir Rohling eine Spirale um die Achse bildet, und clie Steigung der Spirale einer solchen Art ist, daß jede Windung in dr Spirale in vorzugsweise engum Anschlup zur vorangegangenen Windung liegt und dafl die gebildete Spirale danach in ihrer Achsenrichtung gazugen wird, bis daß die Spirale die im voraus hustimmte Länge erreicht.
2. 2. V Vorfahren nach P a t e n t u n s p r u c h 1, durch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Werkstoff in der Spirale aus Spezialstahl besteht.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch g e ko n n n z e i c h n ei t, daß eine Anzahl, vorzugsweise zwei achsenlase Spiralen einer im voraus hestimmten und gleichen Länge und gleichen Steigung gebildet und danach dadurch miteinander zusammengefügt werden, daß eine Spirale in einevorhergehende pleziert und mit derselben beispielsweise mittels Schwei-Bung verbunden wird.
4. 4. Verfahren nach Patentunspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n 9 daß beim Zusammenfägen der Spiralen die Flächen der einzelnen Spiralen, die bei der zusammengesetzten Spirale als Antriebsflächen der Spirale als Förderorgen für beispielsweise Mäll die Antriebsflächen flir das gaförderte material darstellen, bündig miteinandar liegen.
5. Verahrcn nch einem nder einigen dar vorstohenden P a t e n t a n s p r ü c h e, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rohling an ainer Anschlaganerdnung (9) an einem von einem Antriebsergan (2) getriebenen Durn oder Wickeiachse (4) befestigt wird, wobei der Zuschnitt beim Aufwickeln von zwei auf Abstand voneinander liegenden Druckscheiben (6, 16) so gesteuert wird, daß er zu einer Spirale aufgewickelt wird, wo jede Windung in nahem Anschlu3 zur vorangegangenen Windung liegt.
6. 6. Verfahren nach Patentdnspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Druckscheiben (6, 16) entlang einer Achse (5) in Achsenrichtung der gebildeten Spirale verschiebbar sind und diese Achse mit der Achsenrichtung der Wickelachse (4) einen Winkel bildet.
7. 7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die im Winkel angestellte Achse (5) - Steuerwalls - eine solche Richtung hat, daß der Abstand zwischen dar Wickolachse (4) und dar im Winkel angestellten Achse (5) hauptsächlich konstant ist.
8. B. Verfahren nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch a e k e n n -z c i c h n e t , daß dr Winkel zwischen der Wickelachse (4) und dr winkalangestellten Achse (5) -Steuerwelle- im Hinblick auf die Irte ds Werkstoffes im verwendeten Zuschnitt variiert wird und daß der genannte Winkel vorzugsweise zwischen zuel und fünf Grad liegt.
9. 9. Anordnung zur Durchführung das Verfahrens nach dan Patentanspruchen 1-8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Stande (1) mit einer Wickelachae (4) angeordnet ist, um deren Achse die Organe (2, 3) rundlaufen, wo die Aufwickelachse in ihrem einen Ende mit einem Stützflansch (10) mit einem Befestigungsorgan (9), beispielsweise einem Zugzapfen, bestückt ist und mit einem Steuerorgan oder einer Druckrolle (36), die für eine Bewegung sowohl in Richtung der Steuerachse als auch um diese herum beweglich in einer Steuerwalle (5) gelagert ist, wobei ein hochkantgestellter Zuschnitt/Rohling aus Stahl mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt durch das Zusammenwirken zwischen den genannten Organen um eine Aufwickelachse während deren Rundlauf aufgewickelt wird und eine Spirale aus aneinanderliegenden und hochkantgestellten Windungen das Zuschnittes biiden.
10. 10. Anordnung nach Patentanspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , d das Steuerorgen odar die Druckrolle (36) mit einer vordaren kreisförmigen Druckscheibe (16) und einer hinteren kreisförmigen Druckscheibe (6) in einem Abstand zueinander angeordnet ist, der so abgapant ist, dan dr hochkantgastellte Zuschnitt zwischen den Scheiben passieren kann, die dem Zuschnitt dabei die Richtung geben, die dafür erforderlich ist, dar dr Zuschnitt nach beendetem Aufwickeln eine Schmalseite zu der vom Zuschnitt gebildeten Mittenlinia dar Spirale wendet.
11. 11. Anordnung nach Patentanspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daP die Achsenrichtung der Uickelachse (4) in einer Ebene liegt, die einen Winkel mit der Ebene bildet, in dar die Achsenrichtung der Steuerwelle (s) belegen ist.
12. 12. Anordnung nach Patentanspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuerwelle in ihren beiden Enden in Lagerungseinrichtungen (7, 17) in Einzelaufhingung vertikal und horizontal beweglich gelagert ist.
13. 13. Anordnung nach einem oder einigen der Patentansprüche 9-12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Andrückergan (18), z.B. ein flruckrad, während das Aufwickelns des Rohlings auf die Wickelachse (4) das Steuerorgan (36) - Druckrolle - mit einer gegen den aufgewickelten Zuschnitt gerichteten Kraft beaufschlagt, wodurch gewährleistet ist, daß jede gewickelte Windung das Zuschnittes dicht 'an die vorhergehende gelegt wird.
14. 14. Anordnung nach einem oder einigen der Patentansprüche 1-13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Zuschnitt/Rohling eine Dicke von etwa 5 - 30 mm und eine Hühe von ca. 15 - 150 mm hat.