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Vorrichtung zur Herstellung eines schlangenlinienförmigen Gebildes,
vorzugsweise aus the-fmoplastischen Kunststoffen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Herstellung eines schlangenlinienförmigen Gebildes durch Formen eines Materialstranges
zwischen einer umlaufenden Schraubenspindel und einem an diese mit Spiel eingreifenden
formgebenden Element. Der Ausdruck »Strang« umfaßt jede Form von Bändern, Drähten
Fäden, Streifen od. dgl. von beliebiger Querschnittsform.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere zur Herstellung
einer Gliederreihe für Reißverschlüsse in der Form eines schlangenlinienförmigen
Gebildes dienen. Solche Gliederreihen können mit wesndelförmiget Gliederreihen oder
mit schlangenlinienähnlichen Oliederreihen Reißverschlüsse bilden, die von besonderem
Interesse sind, wenn für die Gliederreihen biegsame, nichtmetallische Werkstoffe,
z. B. Kunststoffe, wie Polyamide, verwendet werden.
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Bei einer bekannten Vorrichtung sind zur Herstellung eines schlangenlinienförmigen
Gebildes zwei Schraubenspindeln vorgesehen. Um den Draht in der mittleren Eingriffsebene
dieser beiden Schraubenspindeln zu halten, wird ein sehr bedenkliches und empfindliches
System von flexiblen Platten verwendet, die zwischen den Gewin-degängen der beiden
Spindeln eingreifen. Durch diese Platten können nur die geradlinigen Flankenteile
der Windungen des Drahtes, aber keine bogenförmigen Teile unterstützt werden. Beide
Schraubenspindeln haben die Tendenz, durch ihre Reibungskraft den Draht in der gleichen
Richtung aus der Eingriffszone herauszubewegen. Durch diese doppelseitige Reibungskraft
in Verbindung mit der mangelhaften Unterstützung entstehen sehr große Schwierigkeiten,
insbesondere bei der Herstellung von zarten Gliederreihen für Reißverschlüsse, wo
es auf eine sehr große Genauigkeit ankommt. Eine gekrümmte, geschweige denn eine
unterschiedliche Längsprofilierung läßt sich mit dieser Maschine überhaupt nicht
herstellen.
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Die Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beseitigen. Bei
einer Vorrichtung zur Herstellung eines wellen- oder schlangenlinienförmigen Gebildes
insbesondere zur Herstellung von Verschlußgliederreihen von Reißverschlüssen, vorzugsweise
aus thermoplastischen Kunststoffen, durch Einführung eines Stranges in eine sich
zwischen einer umlaufenden Schraubenspindel und einem in diese mit Spiel eingreifenden,
formgebenden Element bildende Bahn ist erfindungsgemäß längs der Schraubenspindel
in einer im wesentlichen diametral liegenden Ebene eine feste Stützschiene ausgebildet,
gegen die sich ein zur Abstützung für den Strang dienendes Band abstützt, das an
seinem Rand mit in das Schraubengewinde der Spindel eingreifenden Zähnen versehen
ist, wobei das in die Schraubenspindei eingreifeade, formgebende Element Zähne aufweist,
die Ünmittelbar auf der einen Seite des Stützbandes fortbewegbar sind und sich dabei
in die Gewindegänge der Schraubenspindel hineinlegen und wobei zur Heiiung und Stabilisierung
des Stranges oder der Spannungsbeseitigwng in ihm während seiner Bewegung längs
einem Teil der Spindel eine Heizvorrichtung vorgesehen sein kahn.
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Zweckmäßig erstreckt sich die Schraubenspindel längs einer Führungsschiene,
die während der Wanderung des Stranges der Schraubenspindel entlang die darin gebildeten
Schleifen im Eingriff mit dem Schraubengewinde der Spindel halten.
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Das in die Schraubenspindel eingreifende Element kann aus einem Zahnrad
bestehen, dessen Achse mit der Normalebene der Schraubenspindel einen Winkel bildet
und das in einer Stirnfläche mit Zähnen versehen ist, die zur Achse des Zahnrades
unter dem gleichen Winkel geneigt sind wie die Zahnradachse zur Querschnittsebene
der Schraubenspindel.
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Das in die Schraubenspindel eingreifende Element kann aber auch aus
einem verzahnten endlosen Band bestehen, dessen eingreifendes Trum mit der Längsrichtung
der Schraubenspindel einen Winkel bilde,.
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Vorzugsweise weist die Schraubenspindel eine erste Zone auf, wo das
Schraubengewinde mit im wesentlichen geradlinigen Zahnflanken ausgeführt ist und
an deren Einlaufende die Eingriffszone mit dem ver-
zahnten Element
gebildet wird, und weitere Zonen. wo sich das Schraubengewinde zu unterschnittener
Form ändert.
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In jeder der genannten weiteren Zonen kann das Schraubengewinde mit
einem Profil ausgeführt sein, das am Einlaufende der Zone demjenigen am Ablaufende
der vorhergehenden Zone gleich ist und sich dann allmählich zu einer modifizierten,
über eine gewisse Strecke unverändert beibehaltenen Profilform ändert.
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Es ist vorteilhaft, zur Bildung einer schlangenlinienähnlichen Gliederreihe
einen Strang von im wesentlichen rechteckigem oder länglichem Querschnitt zu verwenden
und diesen senkrecht zu seiner Hauptebene so zu biegen. daß im fertigen schlangenlinienähnlichen
Gebilde die größte Abmessung des Stranges in der Biegungslinie liegt; die Erfindung
bezieht sich deshalb auch auf die Herstellung eines Gebildes dieser besonderen Art.
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Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch Stränge
mit anderen Querschnitten und aus jedem beliebigen Werkstoff, wenn er sich zu einem
schlangenlinienförmigen Gebilde biegen läßt, verarbeiten. Mit der Vorrichtung ist
es möglich, Gebilde der angegebenen Art mit großer Geschwindigkeit und geringem
Ausschuß herzustellen, wobei die Schleifen hinsichtlich ihrer Form und ihres gegenseitigen
Abstandes mit großer Genauigkeit gebildet werden, und zwar so, daß keine unerwünschten
nachträglichen Verformungen, wie Krümmungen oder Verzerrungen, auftreten. Bei einem
Strang mit länglichem Querschnitt kann dessen größte Abmessung nicht mehr nur genau
senkrecht, sondern auch unter einem gewünschten Winkel gerichtet werden.
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Fernerkönnen mit der Vorrichtung auch schlangenlinienfönnige Gebilde
hergestellt werden, bei welchen die nach der einen Seite gerichteten Schleifen eine
sogenannte unterschnittene Form haben, d. h. einen engeren Halsteil und einen breiteren
Kopfteil aufweisen, wobei die »Unterschneidung« so weit gehen kann, daß die inneren
Flankenteile der Schleifen im Halsteil dicht zusammenliegen, vorzugsweise unter
Vorspannung, wie es in den meisten Fällen, wo das Gebilde als Gliederreihe eines
Reißverschlusses verwendet wird, vorteilhaft ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnung beschrieben,
in der Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab schematisch die schleifenbildenden
Teile einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt
nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der wichtigsten Teile in Richtung der Pfeile
IV-IV in Fig. 1, Fig. 5 eine entsprechende schematische Draufsicht, Fig. 6 eine
vollständige Vorderansicht der Vorrichtung gemäß einer etwas abgeänderten Form der
Erfindung, Fig. 7 in vergrößertem Maßstab einen schematischen Schnitt nach der gebrochenen
Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 im gleichen Maßstab wie Fig. 7 ein Bruchstück eines
Zahnrades der Vorrichtung in Vorderansicht und Fig. 9 in noch größerem Maßstab einen
Teilschnitt nach der gekrümmten Linie IX-IX in Fig. 8.
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Die beiden dargestellten Ausführungsformen der v crrichtung sind
mit Ausnahme eines einzigen Elementes praktisch gleich, abgesehen davon, daß die
eine Vorrichtung liegend, die andere dagegen stehend gezeigt ist, was für die Wirkungsweise
allerdings belanglos ist. Demgemäß sind die für beide Ausführungsformen gleichen
Schnitte nur einmal gezeigt.
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Entsprechende Teile beider Vorrichtungen sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In den Fig. 1 bis 5 bezeichnet 6 eine Schraubenspindel, an deren
einer Seite entlang sich eine feste Stützschiene 7 erstreckt, deren Stützfläche
im wesentlichen durch die Spindelachse geht. An der der Spindel 6 zugekehrten Kante
der Schiene 7 ist eine flache Vertiefung vorgesehen, die die Führungsbahn für das
eine Trum eines endlosen Bandes 8, im folgenden als Stützband bezeichnet, bildet,
das über Rollen 9 und 10 geführt und an seiner Kante mit Zähnen versehen ist, die
in die Schraubengänge der Spindel 6 eingreifen. Über eine kurze Strecke der Schraubenspindel
6 an deren einem Ende läuft auf der Oberfläche des Stützbandes 8 das eine Trum eines
zweiten endlosen Bandes 11, im folgenden als Formband bezeichnet. Dieses Band läuft
über Rollen 12 und 13, und wie sich aus Fig. 1 ergibt, verläuft sein obengenanntes
wirksames Trum unter einem Winkel zur Längsrichtung der Spindel. Das Band ist an
seinem Rande mit Zähnen 14 versehen, die mit der Querrichtung des Bandes einen solchen
Winkel bilden, daß sie parallel zum Profil der Schraubengänge der Spindel 6 gerichtet
sind, zwischen die sie eingreifen. Über den Teil der Schraubenspindel, der nach
der Zone folgt, in der das Formband 11 wirksam ist, erstreckt sich eine Führungsschiene
15, die an der Stützschiene 7 befestigt ist und in Querrichtung über das Band 8
hinweg bis in die Nähe der Schraubenspindel 6 ragt.
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Die Führungsschiene 15 soll sich soweit wie möglich in Richtung nach
dem Eingangsende der Spindel 6 erstrecken. Eben um dies zu ermöglichen, ist das
Formband 11 in einer schiefen Bahn geführt. Aus dem gleichen Grunde ist das Formband
so bald wie möglich nach dem Verlassen der Eingriffszone mit der Schraubenspindel
über die Rolle 12 nach oben geführt.
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Ein Strang, der zu einem schlangenlinienförmigen Gebilde geformt
werden soll, wird in die Eingriffszone zwischen der Schraubenspindel 6 und dem Formband
11 am linken Ende der Schraubenspindel hineingeführt, wie in Fig. 1 veranschaulicht.
Zwischen den Schraubengängen der Spindel und den Zähnen des Formbandes ist ein ausreichender
Spielraum vorhanden, um den Durchgang des Stranges zu ermöglichen. Zwischen den
Zähnen des Formbandes 11 und den Schraubengängen der Spindel wird der Strang, wie
in Fig. 1 veranschaulicht, zu offenen Schleifen geformt, die wechselweise nach der
einen und der anderen Seite gerichtet sind. Die Drehrichtung der Spindel ist so
gewählt, daß ihre Umfangsbewegung gegen die Stützfläche des Stützbandes 8 gerichtet
ist, wodurch der Strang daran gehindert wird, in Drehrichtung der Spindel mitgerissen
zu werden und deshalb in korrekter Lage an der Seite der Spindel entlang gehalten
wird, und zwar nicht nur in der Eingriffszone zwischen der Spindel und dem Formband,
sondern über die ganze Länge der Spindel.
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Die erste Windung des Schraubengewindes der Spindel hat eine Höhe,
vom Fuß bis zum Kopf gemessen, die allmählich von Null bis auf die volle
Höhe
anwächst. Es wird daher schon lgåhrend der ersten Umdrehung der Spindel, nachdem
der Strang zwischen diese und das Formband hineingezogen worden ist, eine offene
Schleife in voller FTB bildat.
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Dies ist vorteilhaft, weil die zum Bilde; der Schleife notwendige
Länge des Stranges frei zwischen die Formelemente hineingezogen werden kann, was
nicht der Fall wäre, wenn sich das Formen bzw. Zusammendrücken der Schleifen zu
voller Höhe über eine Anzahl von Umdrehungen vorteilte, da die für jede nachfolgende
Teilverformung erforderliche zusätzliche Stranglänge dann von den Teilen des Stranges
genommen werden müßte, die schon zwischen den eingreifenden Elementen vollkommen
eingeschlossen und daher festgehalten sind.
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Nach der Schleifenbildung wird der Strang so schnell wie möglich
von hinten durch die Führungsschiene 5 erfaßt und im Eingriff mit den Schraubengängen
der Spindel gehalten, um die ganze Länge der Spindel entlangzuwandern. Dabei hindert
das Stützband S den Strang daran, in der Drehbewegung der Schraubenspindel mitgerissen
zu werden, wie oben beschrieben.
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In der Eingriffszone zwischen den Schraubengängen der Spindel 6 und
den Zähnen des Formbandes 11 sind sowohl die Schraubengänge als auch die Zähne mit
geradlinigen Flanken ausgebildet, die senkrecht zur Spindel achse stehen, wodurch
die Schleifen gleichfalls geradlinige Flanken erhalten. Falls es erwünscht ist,
Schleifen der obengenannten unterschnittenen Form zu bilden, kann dies dadurch geschehen,
daß sich das Profil des Schraubengewindes der Spindel 6 an dieser entlang ändert,
und zwar entweder Ivontiinuierlich oder in einer Anzahl Stufen, zwischen denen sich
Ruhezonen befinden, wo sich das Profil des Schraubengewindes nicht ändert. Vorzugsweise
erfolgt die Anderung der Gewindeform in jeder Stufe zwischen den einzelnen Zonen
allmählich über eine gewisse Länge des Schraubengewindes, z. B. über eine einzige
Windung.
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In dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel bleibt das Profil des Schraubengewindes
der Spindel 6 unverändert vom Eingangsende der Spindel bis zurDiametralebene 16.
Eine zweite Zone der Schraubenspindel von der Ebene 16 bis zur Ebene 17 umfaßt zwei
Gänge des Gewindes. Von diesen beginnt der erste Gang mit dem gleichen Profil wie
am Ablaufende der vorhergehenden Zone und ändert sich allmählich zu einer etwas
unterschnittenen Form, die dann über den nächsten Gang unverändert aufrechterhalten
bleibt. In einer dritten Zone der Schraubenspindel zwischen den Ebenen 17 und 18
und einer vierten Zone zwischen den Ebenen 18 und 19 ändert sich das Profil des
Schraubengewindes in zwei Stufen zu einer stärker unterschnittenen Form in genau
derselben Weise wie in der zwischen den Ebenen 16 und 17 befindlichen Zone. Schließlich
ändert sich das Profil des Schraubengewindes in einer fünften Zone nach der Ebene
19 zu einer Form, die so stark unterschnitten ist, daß die Flanken der inneren Schleifen
des Stranges dicht gegeneinandergepreßt werden, um engere Halsteile hinter breiteren
Kopfteilen der inneren Schleifen des Stranges zu bilden.
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Die Anderung des Profils des Schraubengewindes zu unterschnittener
Form wird dadurch erreicht, daß das Schraubengewinde oben am Gewindekopf verbreitert
wird, während seine Breite unten am Gewindefuß unverändert bleibt. Die Zähne des
Stütz-
bandes müssen eine solche Form haben, daß sie zwischen die verbreiterten Kopfteile
des Schraubengewllldes in der nach Ebene 19 folgenden Zone der Spindel eingreifen
können, und demgemäß greiren sie in der ersten Zone der Spindel mit einem etwas
größeren Spielraum zwischen die Kopfteile des Gewindes ein, was jedoch die ordnungsgemäße
Unterstützung der Schleifen des Stranges in dieser Zone nicht beeinträchtigt.
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In der Praxis wurde es als vorteilhaft erachtet, die verschiedenen
Zonen der Spindel 6 als getrennte Körper herzustellen, die auf einen gemeinsamen
Kern montiert werden.
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Es soll nun die Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 9 beschrieben
werden, wobei bemerkt sei, daß diese Figuren im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis
3 betrachtet werden sollen, da diese auch schematische Schnitte in größerem Maßstab
nach den Linien Ia-Ia in Fig. 7 bzw. IIIa-IIla in Fig. 6 darstellen.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Spindel 6 in senkrechter Lage
in Lagern 20 und 21 in einem Maschinenrahmen 22 gelagert. Am unteren Ende der Spindel
6 sitzt eine Riemenscheibe 23, die durch einen nicht dargestellten Riemenantrieb
von einer Riemenscheibe 24 auf der Welle eines elektrischen Motors 25 angetrieben
wird.
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Das Formband 11 ist durch ein Zahnrad 11a ersetzt, das auf einer
in Lagern 27 und 28 gelagerten Welle 26 sitzt. Auf dieser Welle sitzt ferner ein
Schneckenrad29, das mit einer Schnecke auf einer Spindel 30 eingreift. welch letztere
in einem Lager 31 gelagert ist und ein Zahnrad 32 trägt, das in ein Zahnrad 33 am
oberen Ende der Spindel 6 eingreift. Auf diese Weise wird das Zahnrad 11a genau
synchron mit der Drehbewegung der Spindel 6 angetrieben.
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Das Zahnrad lla ist in seiner Stirnfläche mit Zähnenl4a versehen,
welche in das Schraubengewinde der Spindel 6 in genau derselben Weise wie die Zähne
14 des Formbandes 11 in der erstbeschriebenen Ausführungsform eingreifen. In der
Eingriffszone sollen die Zähne 14 a in einer zur Längsrichtung der Schraubenspindel
schrägen Bahn wandern, wie in Fig. 1 veranschaulicht, wo diese Wanderungsbahn der
Zähne 14a abgewickelt dargestellt ist. Um dies zu erreichen. ist die Achse des Zahnrades
11a in einem Winkel v zur Normalebene der Schraubenspindel gerichtet. Um ein ordnungsgemäßes
Eitngreifen zu erzielen, müssen die Zänne 14a dann so ausgebildet sein, daß ihre
Längsrichtung, d. h. die Richtung vom Fuß bis zum Kopf, mit der Achse des Zahnrades
den Winkel v einschließt, wie aus Fig. 9 deutlich hervorgeht. In der beschriebenen
Ausführungsform sind die Zähne 14 a dadurch gebildet, daß in der Stirnfläche des
Zahnrades 11 a schräge kreisförmige Einschnitte nach radialen Linien vorgesehen
sind, welche Einschnitte am Umfang des Zahnrades offen sind und dort ihre größte
Tiefe aufweisen.
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Die Ausbildung der Spindel 6, der Stützschiene 7, des Stützbandes
8 und dessen Führungsrollen 9 und 10 und der Führungsschiene 15 ist genau wie in
der erstbeschriebenen Ausführungsform, und die Wirkungsweise ist ebenfalls die gleiche.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, hat die Spindel 6 eine axiale Bohrung, an
deren oberem Ende ein Heizelement 35 angeordnet ist, das von Schleifringen 36 am
unteren Ende der Spindel mit Strom versorgt wird. Mittels des Heizelementes 35 wird
die unmittelbar nach der Diametralebene 19 folgende Zone der Spindel auf
geeignete
Temperatur gebracht, während der untere Teil der Spindel kühler bleibt. Demzufolge
wird der schleifenförmige Strang während seiner Wanderung längs der Spindel zunächst
geheizt und dann wieder abgekühlt. Diese Wärmebehandlung dient dem Zweck, den Strang
in der genauen Form, in der er gebildet worden ist, zu stabilisieren. Diese Operation
ist besonders zweckmäßig, wenn der Strang aus einem thermoplastischen Kunststoff,
wie z. B. Polyamid, besteht, kann aber auch für Materialien benutzt werden, z. B.
um innere Spannungen zu beseitigen, die während der Formgebung entstanden sind.