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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Stäben aus keramischer
Masse mit Schraubgewinde Diese Erfindung betrifft die Herstellung von keramischen
Gegenständen, insbesondere die Herstellung von keramischen. Stäben, die auf einem
beträchtlichen Teil ihrer Oberfläche mit einem Schraubgewinde versehen sind. Derartige
Stäbe werden in großem Umfange als Träger für elektrische Heizdrähte und für andere
Zwecke verwandt.
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In den früher angewandten Verfahren zur Herstellung solcher Gewindestäbe
wurden zunächst aus dem Rohmaterial Stäbe hergestellt, die eine zylindrische Form
und eine glatte Oberfläche besaßen. Im Anschluß daran wurden dann die Oberflächengewinde
durch Pressen der Stäbe in zweiteiligen Formen hergestellt, wobei die Formen entweder
aus Stahl oder in vielen Fällen auch aus Gips bestanden. Dies Pressen fand in halbweichem
Zustand des Rohmaterials statt, in dem das Material eine teigartige Beschaffenheit
besitzt. wenn die halbweichen Stäbe derartig gepreßt werden, so entstehen an der
Stelle, an welcher die beiden Formenhälften aufeinandertreffen, Saumränder, die
später beseitigt werden müssen. Diese Saumränder können nur durch Handarbeit entfernt
werden. Diese bekannte Methode hat ferner den Nachteil, daß die weichen Stäbe sich
häufig krümmen, und daß, wenn die Krümmungen in weichem Zustand korrigiert werden,
dadurch später beim Brennen weitere Krümmungen entstehen.
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Es ist schon vorgeschlagen worden, diese Nachteile dadurch zu beseitigen,
daß man die oberflächlich glatten Stäbe zunächst eine teilweise Trocknung durchmachen
läßt, die in dem Augenblick abgebrochen wird, wo die Stäbe eine lederartig harte
Beschaffenheit erreicht haben, worauf dann das Gewinde auf einer Drehbank hergestellt
wird.
Es ist ferner vorgeschlagen'worden, die oberflächlich glatten
Stäbe erst zu brennen und im Anschluß daran das Gewinde mit einer Schleifmaschine
einzuschneiden.
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Doch keines dieser beiden Verfahren löst das Problem einer rationellen
Massenproduktion, da sie zusätzliche Verfahrensschritte und verschiedene Verfahrensvorgänge
zur Herstellung des Fertigfabrikates erforderlich machen.
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Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Maschine zu schaffen, wodurch die fraglichen keramischen Gewindestäbe in
einem einzigen Verfahrensgang bei höchster Geschwindigkeit und in rat_ ionellster
Weise erzeugt werden.
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Von diesem Gesichtspunkt ausgehend, stellt man daher nach der Erfindung
aus keramischem Material Stäbe mit schraubenförmigen Oberflächenvertiefungen her,
indem man das weiche keramische Rohmaterial durch die Ausstoßeinrichtung einer Stabausstoßpresse
durchdrückt, während man dabei gleichzeitig den herausgepreßten Strang in seiner
Oberfläche mit den Gewindekerben oder Rillen versieht und im Anschluß daran dann
den Strang trocknet und brennt.
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In einer bevorzugten Artdes Verfahrens erzeugt man die Kerben und
Rillen, indem man aus der Oberfläche des herausgepreßten keramischen Stranges Material
herausschneidet..
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Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Maschine zur Ausführung des
Verfahrens. Gemäß der Erfindung besteht die Maschine aus einer Ausstoßpresse, die
mit einer Ausstoßeinrichtung versehen ist, sowie mit einem Schneidwerkzeug, das
in der Nähe der Ausstoßöffnung und konzentrisch um die letztere rotierbar angeordnet
ist.
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Die Erfindung wird nachstehend näher beschrieben an Hand einer Zeichnung,
in welcher eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine dargestellt ist, und zwar
zeigt Fig. i eine perspektivische Ansicht der Maschine, Fig. 2 einen Längsschnitt
durch einen Teil des hinteren Endes der Maschine, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht
des Preßzylinders, Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Kolbens im Zylinder von
Fig. 3, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Ausstoßendes der Maschine, Fig.
6 eine Vorderansicht des Ausstoßendes der Maschine, Fig. 7 einen Schnitt durch die
Ausstoßeinrichtung der Maschine, Fig. 8 eine Schutzeinrichtung für das Vorderende
der Maschine, Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Werkzeuges für die Säuberung
der Enden der Stäbe, Fig. io eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des fertigen
Stabes.
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Die Maschine, welche nachstehend beschrieben werden ,soll, besitzt
die Form einer Presse, aus welcher der Stab herausgepreßt wird. Sie besteht aus
dem in Fig. 3 veranschaulichten Zylinder io, in dessen Innerm sich der in Fig. 4
dargestellte Kolben i2 bewegt, sowie aus der Ausstoßöffnung 16 (s. Fig. i). Der
Zylinder, welcher mit den Handgriffen 18 und 2o versehen ist, ist in seiner Arbeitsstellung
auf der oberen horizontalen Schiene 22 des Maschinengestells gelagert. Das Maschinengestell
besteht aus einer Bodenplatte 24 und zwei senkrechten Trägern 26 und 28. Der Antrieb
erfolgt durch einen Motor 3o, der mit einem kleinen Treibrad 32 versehen ist, welches
sich mit dem Hauptantriebsrad 34 im Eingriff befindet, dessen Welle in dem senkrechten
Träger 26 gelagert ist. Auf dieser Welle ist ein Kettenrad 36 angeordnet, welches
eine Kette 38 antreibt. Das Hauptantriebsrad 34 befindet. sich ferner im Eingriff
mit einem Treibrad 40, welches am Ende einer Welle 42 sitzt, die_ in den an den'
Trägern 26 und 28 befestigten agern 44 und 46 gelagert ist. Die Welle 42 ist an
ihrem anderen Ende mit einer Riemenscheibe 46 od. dgl. versehen. Am linken Ende
der oberen horizontalen Schiene 22 sind zwei Scheiben 48 und 5o vorgesehen. Die
beiden Scheiben sind in angemessenem Abstand voneinander angeordnet und an der oberen
horizontalen Schiene in geeigneter Weise befestigt, z. B. durch Schweißung. Die
Scheiben 48 und 5o sind mit zentralen Bohrungen 52 und 54 vers'ehen, durch die sich
die Gewindespindel 56 erstreckt. Zwischen den Scheiben 48 und 5o befindet sich ein
Kettenrad 58. Das Kettenrad 5$ ist auf einer Lagerbuchse 6o angeordnet, die mit
einem Schraubengewinde versehen ist, das demjenigen der Spindel 56 entspricht. An
beiden Enden der Lagerbuchse 6o sind zur Aufnahme der axialen Kräfte die Kugellager
62 und 64 vorgesehen. Ferner ist an der linken Seite des Kugellagers 64 vorzugsweise
ein Verstärkungsring 66 od. dgl. angebracht.
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Die Gewindespindel 56 trägt an ihrem linken Ende einen Arm 68, der
reit einer Bohrung ohne Innengewinde versehen ist, in welcher das Ende der Gewindespindel
frei rotierend gelagert ist. Der Arm 68 besitzt in seinem unteren Ende eine Bohrung
72, durch die sich eine Stange 7o erstreckt, durch die der Arm 68 in seiner Stellung
erhalten und geführt wird. Die Stange 70 erstreckt sich durch die Scheiben
49 und 5o und von dort weiter unterhalb der oberen horizontalen Schiene 22 und endet
in einer Öffnung (nicht dargestellt) des senkrechten Trägers 28. Die Stange 7o ist
so angeordnet, daß sie eine beschränkte axiale Bewegung in beiden Richtungen ausführen
kann, und ist überdies mit verstellbaren Anschlägen 74 und 76 versehen, welche die
Stellung der Spindel 56 in beiden Richtungen abgrenzen. Durch die axiale Bewegung
der Stange 70 wird von dieser die Schalteinrichtung 78 betätigt, durch welche der
Motor automatisch ab-und eingeschaltet wird.
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An ihrem rechtseitigen Ende ist die Spindel 56 mit einem Kugelkopf
8o versehen. Der Zylinderkolben 12 besteht aus zwei Teilen, nämlich aus dem Teil
8.2 aus Stahl oder Eisen, der mit einer Vertiefung versehen ist, und dem Teil 86
aus Holz oder ähnlichem Material, das im Innern des- Zylinders
abdichtend
zu wirken vermag. Der Teil 82 aus Stahl oder Eisen ist von einer Platte 88 abgedeckt,
die einen Schlitz besitzt, der sich von einem runden Teil go in Richtung der Mittelachse
des Kolbens zu einem Teil 92 verengt, in welchem der Kugelkopf So der Spindel 56
in dem Kolben festgehalten wird, wenn er nach Aufbringung des Zylinders auf die
obere horizontale Schiene 22 mit dem Kolben 12 in Eingriff gebracht wird. Im vorderen
Ende des Zylinders befindet sich das Filter 94, das aus Drahtgaze od. dgl. bestehen
mag.
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Am rechtseitigen Ende der oberen horizontalen Schiene 22 befindet
sich eine Platte, welche die in der Fig. 7 ausführlicher dargestellte Ausstoßeinrichtung
trägt. Die Ausstoßeinrichtung ist vorzugsweise aus einem Stück hergestellt und besteht
gemäß Fig. 7 aus einem konischen Teil 98, der an seinem vorderen Ende in
die zylindrische Ausstoßöffnung io4 ausläuft, und der an seinem hinteren Ende mit
einem Flansch Zoo versehen ist, in dem sich die Öffnungen 1o2 für die Bolzen befinden,
mittels derer die Ausstoßeinrichtung an der Platte befestigt ist. Im Innern der
Ausstoßeinrichtung befindet sich ein Kern 1o6, der an einer Brücke fob befestigt
ist und der in der Mittelachse der Ausstoßöffnung 1o4 angeordnet ist.
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Am vorderen Ende der Ausstoßeinrichtung befindet sich eine rotierbare
Schneidvorrichtung. Gemäß der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht
die Schneidvorrichtung aus einem Kugellager i io, das an dem zylindrischen Teil
io4 befestigt ist und an dessen Außenseite ein rotierbarer Ring 112 angeordnet ist.
Über den rotierbaren Ring 112 ist ein Schneidedraht 114 gespannt, der mittels der
Schrauben 116 und 118 an dem Ring befestigt ist. Der Schneidedraht 1.14 ist so angeordnet,
daß sein radialer Abstand vom Zentrum des Ringes genau mit dem Boden des Schraubgewindes
übereinstimmt, mit welchem das von der Presse ausgestoßene Material zu versehen
ist. Zur genauen Einstellung des Drahtes sind an beiden Seiten der Ausstoßöffnung
die Drahthalter 120 und 122 vorgesehen, deren Feststellung vermittels der Schrauben
12d. und 126 erfolgt. Die Einrichtung kann außerdem mit einer Feder 128 ausgestattet
werden, die an dem Ring durch eine Schraube 13o befestigt ist und vermittels derer
der Draht in der erforderlichen Spannung erhalten werden kann (s. Fig. 5 und 6).
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Der Ring 112 ist außerdem mit einem kleinen spatenähnlichen Arm 132
versehen, der ungefähr rechtwinklig zum Draht angeordnet ist und dessen vorderes
Ende sich ungefähr in gleichem Abstand vom Mittelpunkt, oder lieber noch ein klein
wenig weiter vom Mittelpunkt entfernt befindet als der Draht.
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Auf dem Ring 112 ist ferner eine Riemenantriebseinrichtung 134 vorgesehen,
die mittels des Treibriemens 136 von der Riemenscheibe 46 angetrieben wird.
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Die Scheiben 48 und 5o sind vorzugsweise durch eine Schutzwand 49
miteinander verbunden. Eine weitere Schutzwand 138 ist um die Ausstoßäffnung der
Maschine herum angeordnet. Diese in Fig.8 veranschaulichte Schutzwand 138 besteht
aus einer Platte, die mit einer Öffnung versehen ist, aus welcher die Ausstoßeinrichtung
hervorragt und welche die Ausstoßöffnung mit ihrem umgebogenen Teil i4o bogenförmig
umrandet und sowohl an der Vorderseite wie auch an der Hinterseite der Maschine
herabreicht. Zwischen dem Vorderteil und dem Hinterteil der Umrandung 140 ist eine
Bodenplatte 142 angebracht, die an ihrer Vorderseite mit einer senkrechten Platte
144 versehen ist, welche sich vom vorderen Ende der Platte 142 bis an die Kante
der Hinterseite der bogenförmigen Umrandung i4o erstreckt.
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Die Maschine arbeitet wie folgt: Von einem Vorrat von Rohmaterial,
wie es normalerweise für die Herstellung von keramischen Isolierstäben der beschriebenen
Art Verwendung findet, wird ein Teil in den Zylinder io eingefüllt, in dessen hinterem
Ende der Kolben 12 angeordnet ist. Hierauf wird das Filter 94 eingesetzt und der
Zylinder auf der horizontalen Schiene 22 in Stellung gebracht, wobei der Kugelkopf
8o in der Vertiefung 84 im hinteren Teil des Kolbens verankert wird. Im Anschluß
daran wird der Motor in Gang gesetzt. Die Umdrehungen des Motors werden auf das
Hauptantriebsrad 34 und von diesem durch den Kettenantrieb 38 auf die Spindel 56
und durch die Welle 42 und den Triebriemen 136 auf den rotierenden Ring 112 übertragen.
Durch die Rotation der Spindel 56 wird der Kolben in den Zylinder gedrückt und ein
Strang keramischer Masse aus der Ausstoßeinrichtung herausgepreßt. Durch die Umdrehungen
des Ringes 112 wird dann vermittels des Drahtes 114 die gewindeförmige Vertiefung
in die Oberfläche des Stranges geschnitten, während letzterer gleichzeitig nach
vorn gepreßt wird.
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Es ist klar, daß durch Änderung der verschiedenen Geschwindigkeiten
auch die Ganghöhe des Schraubgewindes geändert werden kann.
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Auch bezüglich der Winkelstellung des Drahtes 114 zur Achse des herausgepreßten
Stranges sind Änderungen möglich, so daß also auch Gewinde von verschiedener Breite
hergestellt werden können.
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Der spatenähnliche Arm 132 dient dazu, das Schraubgewinde von dem
durch den Draht 114 losgeschnittenen Material zu säubern.
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Dank der Erfindung ist es möglich, die hierin beschriebenen und in
Fig. io dargestellten Gewindestäbe in rationeller Massenproduktion herzustellen.
Es hat sich herausgestellt, daß die Maschine ohne weiteres imstande ist, Stränge
von ungefähr 20 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von etwa go cm pro Sekunde
herzustellen. Die Maschine sollte vorzugsweise mit Fußschaltung versehen sein, so
daß der Arbeiter den Erfordernissen entsprechend bestimmte Längen anfertigen kann.
Die angefertigten Längen werden dann auf geeigneten Unterlagen arrangiert und durch
Hitze eine angemessene Zeit lang, z. B. 24 Stunden, getrocknet.
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ach der Trocknung besitzen die Stäbe eine ausreichende mechanische
Widerstandskraft für die Säuberung ihrer Enden in der in Fig. io dargestellten
Weise.
Zur Säuberung der Enden wird vorzugsweise ein Werkzeug verwendet, wie es in Fig.
9 veranschaulicht ist. Das Werkzeug besteht aus einer rotierenden Spindel 15o, auf
der eine Lagerbuchse r52 angeordnet ist. Letztere trägt einen Arm 15q., welcher
an der der Spindel zugekehrten Seite mit einer Schnittfläche 156 versehen ist. Auf
:der Spindel ist außerdem eine Scheibe 158 vorgesehen, :deren linke Seite 16o mit
Schleifmaterial bedeckt sein kann. Die Lagerbuchse 152 und die Scheibe 158 sind
auf der Spindel zueinander verstellbar angebracht, so daß die Säuberung der Stabenden
in der gewünschten Länge leicht vorgenommen werden kann, während gleichzeitig dabei
auch die Glättung :der Stabenden erfolgt.
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Nachdem die Stabenden gesäubert sind, werden die Stäbe im Ofen gebrannt,
und zwar bei einer Temperatur, wie sie für das verwandte Material notwendig ist.
Die Stäbe sind dann gebrauchsfertig.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte -Ausführungsform
der Maschine beschränkt, so däß die ko:nstruktionellen Einzelheiten der Maschine
Änderungen unterworfen sein können. Auch soll die Erfindung nicht beschränkt sein
auf die Herstellung von nur runden Stäben. Das beschriebene Verfahren ermöglicht
auch die Herstellung von Stäben mit irgendeinem anderen geeigneten Querschnitt.
In letzterem Fall werden die vom Draht eingeschnittenen Gewindezüge nicht überall
in gleicher Weise der Oberfläche folgen, ,sondern nur in der Nähe der Kanten vorhanden
sein.
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Obgleich sich der Schneidedraht als sehr geeignetes Werkzeug für den
Einschnitt des Gewindes erwiesen hat, ist trotzdem klar, daß die Erfindung nicht
ausschließlich auf die Verwendung eines Drahtes beschränkt sein soll. Da !das Einschneiden
des Gewindes ganz in der Nähe der Austrittsöffnung der Presse erfolgt, besteht wahrscheinlich
,die Möglichkeit, auch andere Schnei@dwerkzeuge zu benutzen, die von außen in die
Oberfläche des Stranges der keramischen Masse eindringen.
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Es ist ferner selbstverständlich, daß mit der beschriebenen Maschine
keramische Stäbe hergestellt werden können, die. zwei oder mehr parallel laufende
Schraubengewinde in ihrer Oberfläche haben. in letzterem Fall ist es erforderlich,
zwei oder mehr Schneidwerkzeuge in axialem Abstand voneinander in der Nähe der Austrittsöffnung
anzuordnen.