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Druckmutter mit Gewinde aus Kunstharzpreßstoff für sehr hohe Belastungen
Bei Spindelpressen, Walzenstraßen und ähnlichen maschinellen Einrichtungen wird
der Arbeitsdruck von einer oder mehreren Spindeln aufgenommen und mit Hilfe von
Druckmuttern auf den Maschinenrahmen übertragen. Es kommt dabei unter Umständen
zur Aufnahme von sehr hohen Belastungen, wie dies beispielsweise bei Blockwalzwerken,
Grobblech- oder Panzerplattenstraßen der Fall ist. Erschwerend kommt noch hinzu,
daß die Belastungen häufig stoßweise auftreten, ohne daß dabei eine Drehung der
Druckmutter gegenüber Gier Spindel erfolgt. Das führt, wenn sowohl die Druckmutter
als auch die Spindel aus Metall, z. B. hochwertigstem Stahl, bestehen, dazu, daß
das Schmiermittel durch die ruhende, shr starke Belastung aus den Gewindegängen
herausgequetscht wird und die Druckmutter auf der Spindel festfrißt. Ein Lockern
der Druckmutter auf der Spindel ist in einem solchen Fall kaum noch möglich. Man
stellt daher, um außerdem auch noch die Herstellung zu erleichtern, die Druckmuttern
zweiteilig der Länge nach geschlitzt her, indem zwei Metallklötze zusammengeschraubt
und ausgedreht sowie mit Ge-«vinde versehen werden. Die beiden Druckmutterteile
werden in ihrer gegenseitigen Lage durch Splinte gesichert und durch Schraubbolzen
zusammengehalten.
Ist es durch Rost oder zufolge der erwähnten Belastungen
zu einem Festfressen der Druckmutter auf der Spindel gekommen, so kann man die erstere
durch Lösen der Verbindungsbolzen von der Spindel ablösen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine solche Druckmutter aus Kunstharzpreßstoff
herzustellen. Dieser besteht bekanntlich aus einem hartbaren Kunstharz als Bindemittel
und einem organischen oder anorganischen Stoff als Füllmittel. Man kann mit dem
Kunstharz (einem Kondensationsprodukt aus beispielsweise Phenol oder Harnstoff oder
Thioharnstoff oder Harnstoff und, Thioharnstoff oder auch Dicyandiamid mit einem
Aldehyd, z. B. Formaldehyd) Sägemehl, zerfasertes Holz, Asbest-, Wolle- oder sonstige
Fasern tränken, eine Trocknung mit gleichzeitiger Austreibung des Kunstharzlösungsmittels
vornehmen und je nach der Art des Füllstoffes ein Preßpulver oder eine faserige
Preßmasse erzeugen. Für höhere Festig-,keiten geeigneter sind die geschichteten
Preßistoffe, deren Füllmittel aus mit Kunstharz getränkten Papier- oder Gewebebahnen
besteht. Auch Papierwolle, d. h. lange Papierstreifen oder Papierschnitzel, auch
Gewebeschnitzel, lassen sich durch Tränkung mit einem Kunstharz als Bindemittel
zu derartigen Kunstharzpreßstoffen verarbeiten. Die Formung und endgültige Härtung
des Kunstharzstoffes erfolgt in der Regel in Preßformen (Matrizen), ün d ene:n dler
Baustoff 'bei hoher Temperatur und hohem Druck geformt und zugleich chemisch geändert,
d. ih. in seinen endgültig gehärteten Zustand übergeführt wind. .
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Der Kunstharzpreßstoff hat sich auf den verschiedensten technischen
Gebieten, z. B. auch zum Belegen von Zahnflanken, wobei jeweils einer der miteinander
in Eingriff befindlichen Zähne metallischer Zahnräder auf der Druckseite mit in
eine Nut eingefügten Kunststoffteilen armiert ist, bestens bewährt. Der Kunstharzpreßstoff
besitzt vor allein di.e günstige Eigenschaft, nahezu selbstschmierend zu sein; er
besitzt einen verhältnismäßig niedrigen Reibungskoeffizienten und hält ein eingebrachtes
Schmiermittel fest, so daß dieses aus den Gewindegängen auch nach längerer ruhender
Belastung nicht herausgequetscht wird." Die Gefahr, daß es zu einem Festfressen
der Druckmutter auf ihrer Spindel kommen könnte, ist also bei Verwendung von Kunstharzpreßstoff
für die Anfertigung von Druckmuttern geringer.
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Bei der Verwendung eines Kunstharzpreßstoffes als Baustoff für die
Anfertigung irgendeines Gegenstandes muß aber seine Eigentümlichkeit und die besondere
Art der an ihm auftretenden Beanspruchungen berücksichtigt werden. Kunstharzpreßstoff
besitzt eine höhe Druckfestigkeit, ebenso auch eine erhebliche Schlagbiegefestigkeit,
dagegen ist es unerwünscht, Teile aus Kunstharzpreßstoff auf Abscheren zu beanspruchen.
Eine Druckmutter namentlich für hohe und höchste Belastungen gänzlich aus Kunstharzpreßstoff
herzustellen, hat sich als unzweckmäßig erwiesen. Es kommt darauf an, die Druckmutter
derart unter Mitverwendung von Kunstbarzpreßstoff anzufertigen, daß einerseits das
hochwertige Metall ;möglichst erspart, aber auch weitgehend ausgenutzt, andererseits
jedoch der Kunstharzpreßstoff in möglichst geringen Mengen benötigt wird, da namentlich
einige hochwertige Kunststoffe unter Umständen sehr kostspielig und rar sind.
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Um allen gestellten Bedingungen gerecht zu werden, geht die Erfindung
von den an sich bekannten zweiteiligen Druckmuttern aus, die meist aus hochwertigem
Stahl 'hergestellt werden. Die den Spindeldruck aufnehmende Fläche, z. B. eines
Trapezgewindes, wird nach der Erfindung mit aus Kunstharzpreßstoff bestehenden Segmenten
belegt, die als Teile eines spiralig geformten Gewinderinges hergestellt, in radiale
Einkerbungen der Metallmutter eingefügt werden und sich an den metallenen Gewindegängen
abstützen. Der Vorteil einer derartigen Ausbildung der Druckmutter liegt darin,
daß die Anfertigung sowohl der metallenen wie auch der aus Kunstharzpreßstoff bestehenden
Teile einfach ist und die hochbeanspruchten und dadurch der Abnutzung ausgesetzten
Teile, nament.-lioh diejenigen aus Kunistharzpreßstoff, leicht auswechselbar sind.
Die einmal hergestellten metallenen Druckmutterteile können also immer wieder neu
verwendet werden, während abgenutzte oder ausgebrochene Kunstharzpreßstoffsegmente
durch neue ersetzbar sind.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, um das Einlegen solcher Kunstharzgewindefianken
zu ermöglichen, den metallischen Gewindekörper aus einer zusammendrückbaren, aus
dem vollen geschnittenen Schraubenfeder herzustellen. Die Gewindeflanken aus Kunstharzpreßstoff
werden dabei zwischen die zunächst offenen Gewindegänge gelegt und zwischen diesen
durch axial wirkende Spannbolzen festgeklemmt. Das ist zweifellos ein recht umständliches
und wegen der Materialverluste auch kostspieliges Verfahren. Außerdem wirkt bei
einer solchen Mutter der Spindeldruck den Spannkräften der Bolzen in ungünstiger
Weise entgegen.
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Beim Gegenstand der Erfindung stützen sich die Kunstharzpreßstoffteile
fast ausschließlich auf Druck beanspruchten, auf den als Widerlager dienenden metallenen
Gewindegängen des massiven Druckmutterkörpers ab. Die radialen Einkerbungen dienen
dazu, ein Herausfallen der Kunisthrarzpreßstoffsegmente zu verhüten. Sie lassen
;sich also ohne sonstige Hilfs- bzw. Bindemittel in die metallenen Gewindegänge
fest einfügen. Natürlich läßt sich die Haftfähigkeit ihrer Auflageflächen durch
einen Klebstoff noch verbessern. Um die Auflagesegmente auch in radialer Richtung
sicher zu halten, empfiehlt es sich, an dem metallenen Gewinde angedrehte Vorsprünge
vorzusehen.
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Die spiralig geformten Segmente aus Kunstharzpreßstoff bilden naturgemäß
keinengeschlossenen Spiralring, sondern es sind Halbringe, die in die beiden metallenen
Druckmutterteile eingesetzt werden. Es finden sich also sowohl zwischen den Metallteilen
als auch zwischen den Segmenten
Trennfugen. Die Erfindung schlägt
weiter vor, diese Trennfugen zu Längsnuten zu erweitern und durch Streifen oder
Keile, die zweckmäßig ebenfalls aus Kunstharzpreßstoff bestehen, auszufüllen. Auf
diese `'eise gelingt es sehr einfach, einerseits die Trennfugen glatt zu überbrücken
und andererseits die Kulistharzpreßstoffsegmente gegen Drehung zu sichern. In die
nach dem Zusammenfügen der Druckmutterteile eingesetzten Keile muß natürlich nachträglich
dasGewinde eingeschnitten werden.
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Wie gesagt, ist auch dieAnfertigung der Kunstharzpreßstoffsegmente
sehr einfach. Man könnte diese Segmente in einer Preßform gleich in der gewünschten
Gestaltung pressen, wobei es gleichgültig ist, welche Art von Kunstharzpreßstoff
zur Verarlreituiig kommt. Dieses Herstellungsverfahren erfordert jedoch besondere
Matrizen, so daß der Herstellungspreis erhöht wird. ' Wesentlich einfacher ist es,
wenn man nach der Erfindung zuvor ohne Benutzung von Matrizen, sondern in gewöhnlichen
Plattenpressen aus Kunstharzpreßstoff belieb ger Art Platten der erforderlichen
Stärke herstellt, aus einer solchen Platte Ringe mit erforderlichem Innen- und Außendurchmesser
schneidet, den Ring an einer Stelle aufschlitzt und dann zu einer Spirale auszieht,
von der schließlich die erforderlichen Auflagesegmente abgeschnitten werden. Der
Kunstharzpreßstoff besitzt so viel Elastizität, daß sich ein in der angegebenen
Weise hergestellter, geschlitzter Ring ohne weiteres in die Spiralform ausziehen
läßt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Steighöhe des Gewindes solcher Druckmuttern
im Vergleich zum Durchmesser verhältnismäßig klein ist. Bei dieser Art des Herstellungsverfahrens
kommt man also mit sehr einfachen Herstellungswerkzeugen aus und erzielt namentlich
bei Verarbeitung geschichteter Kunstliarzpreßstoffe Segmente mit höchster Festigkeit.
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Die Zeichnung läßt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
erkennen. Abb. t zeigt eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt durch die Druckmutter
nach der Erfindung; Abb. z ist ein Längsschnitt im Zuge der LinieA-B der Abl. i
; A1>li. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab den Teil eines Längsschnittes durch Druckmutter
und Spindel.
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Die Spindel a aus beispielsweise Stahl besitzt trapezförmig gestaltete
Gewindegänge b. An deren Stelle wären naturgemäß auch andersartig :gestaltete Gewinde,
z. 13. gleicbschenkelige Gewinde, ohne weiteres möglich. Die zugehörige Druckmutter
besitzt das an sich bekannte zweiteilige Metall-, beispielsweise Stahlgehäuse cl,
c2. In bekannter Art ist dieses Stahlgehäuse cl, c2 aus zwei Metallblöcken herausgearbeitet
worden, die beiden Teile cl, c2 werden in ihrer richtigen Lage durch Splinte d gesichert
und im Gebrauchszustand durch zweckmäßig versenkte Schraubbolzen e zusammengehalten.
Die Teile cl, c2 besitzen ein dem Gewinde b der Spindel a entsprechendes
Gewinde f ;
wie insbesondere Abb.3 erkennen läßt, sind die den Druck aufnehmenden
Flächen des Gewindes f mit aus Kunstharzpreßstoff bestehenden Segmenten g belegt.
Diese Segmente, die also etwa die Form eines Halbkreisringes, jedoch entsprechend
der Steighöhe des Gewindes spiralig gebogen, aufweisen, sind in ihrer Lage dadurch
gehalten, daß an den Gewindegängen f der Druckmutterteile cl, c2 radiale Einkerbungen
h vorgesehen sind, ferner besitzen die Gewindegänge f an ihrem Innenseitendurchmesser
einen Vorsprung i. Die Trennfuge j zwischen den Metallteilen cl, c2 und den
einzelnen Segmentstücken g ist, wie Abb. 1 erkennen läßt, zu Längsnuten erweitert.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Seitenflächen k, m der Längsnuten
zwei Linien bilden, die in ihrer gedachten Verlängerung durch die Längsachse der
Druckmutter verlaufen. Die in dieser Weise erzeugten Längsnuten sind durchKeilen
ausgefüllt. Auf diese Weise werden die Segmentstücke g sowohl in radialer Richtung
als auch gegen Verdrehung gesichert und sind im übrigen durch das Einfügen in die
Einkerbungen h auch dann gegen Abfalten gesichert, wenn kein besonderes Klebmittel
an den Berührungsflächen zwischen den Segmenten g und den metallenen Gewindegangteilen
f vorgesehen ist.
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Bei der Anfertigung einer derartigen Druckmutter wird wie folgt vorgegangen:
Die Herstellung der Metallteile cl, c2 erfolgt in der üblichen Weise, nur ist beim
Ausdrehen der Gewindegänge f zu berücksichtigen, daß diese noch mit Preßstoffbelägen
versehen werden; außerdem sind die Einkerbungen h anzubringen. Gesondert werden
die Segmente g angefertigt, z. B. in der Weise, daß zunächst ein Ring aus einer
Platte geschnitten, der letztere aufgeschlitzt und dann spiralig ausgezogen wird.
Die aus diesem Ring herausgeschnittenen einzelnen Segmentstücke g werden in die
Teile cl, c2 vor deren Zusammenfügen einfach eingesetzt. Die Elastizität der Preßstoffsegmenteg
ist so groß, daß diese Teile sich ohne weiteres in die Einkerbungen h einfügen,
z. B. einschlagen lassen, ohne daß dabei der Vorsprung i irgend'w'ie störend wäre.
Die in dieser Weise mit den Segmenten g versehenen Teile cl, c2 werden alsdann unter
Einfügen der Splinte d in richtiger Lage zueinander zusammengesetzt und durch die
Schraubbolzen g fest miteinander verbunden. Alsdann werden in die Längsnuten die
Keile n einWschlagen. Es empfiehlt sich, diese vorteilhaft aus geschichtetem Preßstoff
bestehenden Keile n mit Übermaß einzudrücken und dann die Bolzen e fest anzuziehen,
so daß das gesamte Übermaß der Preßstoffkeile abgequetscht wird. Dabei bildet sich
ein glatter Übergang zwischen den Segmenten g und den Keilen n. Um dies noch weitgehender
zu erreichen, können die Segmente g so ausgeführt sein, daß sie zunächst ein wenig
in die später durch die Keile n ausgefüllten Längsnuten hineinragen. Sie werden
dann durch die eingetriebenen Keile n zusammengedrückt. Die soweit angefertigte
Druckmutter wird dann auf die Drehbank gespannt und das Gesamtgewinde nachgedreht,
also
vor allem in die beiden Keile noch eingeschnitten. Damit ist die Druckmutter einbaufertig.
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Der besondere Vorteil der Druckmutter nach der Erfindung besteht in
der weitgehenden Ausnutzung der zu ihrer Anfertigung herangezogenen Baustoffe. Die
einmal angefertigten Metallteile cl, c2 sind immer wieder verwendungsfähig. An Kunstharzpreßstoff
wird nur. wenig benötigt. Dabei sind die Kunstharzpreßstoffteise, also die Segmente
g, ausschließlich auf Druck und in keiner Weise auf Biegung oder Abscheren beansprucht.
Die metallenen Gewindegangteile fbilden ein ausgezeichnetes Widerlager für die Preßstoffsegmente
g, die völlig unverrückbar in ihrer Lage gehalten werden. Bei zu starker Abnutzung
oder beim Bruch eines der Segmente kann dieses leicht ausgewechselt und durch ein
neues ersetzt werden. Man erreicht auf diese Weise eine sehr hohe Lebensdauer der
Druckmutter und gewinnt im übrigen die Möglichkeit, ganz unerwartet hohe Kräfte,
wie sie beispielsweise in Pan2erplatbenstraßen auftreten, zu bewältigen. Auch die
Kosten für eine gegebenenfalls erforderliche Auswechslung sind gering.