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Dokumentenidentifikation DE19942811C1 30.11.2000
Titel Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schraubenfedern aus Stahl
Anmelder VDF Vogtland GmbH, 58119 Hagen, DE
Vertreter Köchling und Kollegen, 58097 Hagen
DE-Anmeldedatum 08.09.1999
DE-Aktenzeichen 19942811
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.11.2000
IPC-Hauptklasse C21D 9/02
Zusammenfassung Um eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schraubenfedern (1) aus Stahl, insbesondere Schraubendruckfedern, zum Zwecke des Abbaus von aus der Formgebung entstandenen Materialspannungen, zu schaffen, die ein sehr schnelles Umrüsten auf unterschiedliche Federabmessungen ermöglicht, die einen hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist, die gut automatiesierbar ist und eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Druckfederlänge ermöglicht, wird vorgeschlagen, daß ein Induktor (5), insbesondere in Form einer Querfeldspule, als Mittel zur induktiven Erwärmung einer Schraubenfeder (1) vorgesehen ist, der zwei zueinander parallele und parallel zur Mittellängsachse einer in den Induktor (5) eingesetzten Schraubenfeder (1) ausgerichtete Spulenleiter (7) aufweist, und daß zwischen den Spulenleitern (7) eine Aufnahme zur Halterung der Schraubenfeder (1) ausgebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schraubenfedern aus Stahl, insbesondere Schraubendruckfedern, zum Zwecke des Abbaus von aus der Formgebung entstandenen Materialspannungen.

Bei der Herstellung von Schraubenfedern, insbesondere Schraubendruckfedern, sind vor und/oder nach den Formgebungsschritten (Wickeln, bzw. Setzen) thermische Vor- bzw. Nachbehandlungsschritte erforderlich, um Zug- bzw. Druckspannungen auszugleichen, die sich bei den Formgebungsschritten im Material ausgebildet haben.

Bei solchen Schraubenfedern setzt sich die Schraubenfeder bei der bestimmungsgemäßen Benutzung, so daß sie nach einiger Betriebszeit kürzer ist als im Neuzustand.

Hierzu ist es bekannt, eine Wärmebehandlung mit gas- bzw. elektrisch-beheizten Konvektionsöfen durchzuführen. Dies hat wesentliche Nachteile. Einerseits müssen relativ lange Rüstzeiten für die entsprechenden Aggregate eingeplant werden, sofern auf unterschiedliche Federmessung abgestellt werden soll. Solche Anlagen haben einen relativ geringen elektrischen Wirkungsgrad. Auch der Automatisierungsgrad ist nur gering. Zudem kommt es dabei zu einer relativ ungleichmäßigen Temperaturverteilung entsprechend der Masseverteilung über die Druckfederlänge.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die ein sehr schnelles Umrüsten auf unterschiedliche Federabmessungen ermöglicht, die einen hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist, die gut automatisierbar ist und die eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Druckfederlänge ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird prinzipiell vorgeschlagen, daß ein Induktor als Mittel zur induktiven Erwärmung einer Schraubenfeder vorgesehen ist, der zwei zueinander parallele und parallel zur Mittellängsachse einer in den Induktor eingesetzten Schraubenfeder ausgerichtete Spulenleiter aufweist, und daß zwischen den Spulenleitern eine Aufnahme zur Halterung der Schraubenfeder ausgebildet ist.

Das Induktorsystem bewirkt, daß der magnetische Fluß bzw. die Flußlinien Phi geometrisch etwa senkrecht zur gedachten Federachse ausgerichtet sind. Durch die Erzeugung des Querfeldes wird in einfacher Weise eine gleichmäßige Durchwärmung des Federkörpers erreicht, wobei ein guter elektrischer Wirkungsgrad erzielbar ist. Auch kann ein hoher Automatisierungsgrad erreicht werden, wobei die sehr kurzen Aufheizzeiten (Sekundenbereich) und das schnelle Umrüsten auf andere Federgrößen ebenso vorteilhaft sind, wie die sehr gut reproduzierbaren Prozessparameter wie Aufheizzeit und Temperaturprofil.

Vorzugsweise ist das Induktorsystem in Form einer Querfeldspule ausgeführt.

Erfindungsgemäß wird die Schraubenfeder nach der Formgebung kurz erwärmt, um ein "Warmsetzen" der Schraubenfeder zu erreichen und das Relaxationsverhalten gegenüber dem "Kaltsetzen" zu verbessern.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß die Aufnahme mit einer Antriebsvorrichtung versehen ist, mittels derer die Aufnahme und die darin gehalterte Schraubenfeder um ihre Längsachse drehbar ist.

Da die Erzeugung des Querfeldes quasi in einem offenen Spulensystem realisiert ist, muß die entsprechende Schraubenfeder in der Soll-Position in Rotation verbracht werden, um eine gleichmäßige Durchwärmung des Federkörpers zu erreichen. Die Antriebsvorrichtung kann beispielsweise ein Elektromotor oder dergleichen sein.

Bevorzugt ist zudem vorgesehen, daß von den Enden der zueinander parallelen Spulenleiter kreisbogenähnlich Windungsbögen quer gerichtet zu den Spulenleitern abgehen und ggf. die Enden der Spulenleiter verbinden.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß der Abstand der zueinander parallelen Spulenleiter mindestens gering größer ist als der maximale Außendurchmesser einer einzusetzenden Schraubenfeder.

Die quasi offene Querfeldspule erlaubt es in einfacher Weise, eine entsprechende Schraubenfeder nicht nur in Achsrichtung parallel zu den Spulenleitern von oben oder unten in die entsprechende Spule einzusetzen, sondern durch die angegebene Ausbildung ist es auch möglich, die Spule seitlich zuzuführen und in die von den Spulenleitern erzeugten Flußlinien einzubringen und rotieren zu lassen.

Bevorzugt kann dabei vorgesehen, daß der Durchmesser der Windungsbögen gleich dem Abstand der parallelen Spulenleiter voneinander ist.

Im Grunde bilden dabei die Windungsbögen einen Halbkreis. Im Bereich eines solchen Windungsbogens, der aufgetrennt sein kann, können die elektrischen Anschlüsse vorgesehen sein.

Bevorzugt ist zudem vorgesehen, daß die Aufnahme einen Formkörper aufweist, auf den die Schraubenfeder konzentrisch aufsteckbar ist.

Dabei ist bevorzugt, wenn der Formkörper aus elektrisch nicht leitendem Material besteht.

Desweiteren ist bevorzugt, wenn der Formkörper aus wärmeisolierendem Material besteht.

Zudem kann bevorzugt sein, daß der Formkörper zylindrisch ausgebildet ist.

Bei einer solchen Ausbildung kann in einfacher Weise der Koppelabstand zwischen den Spulenleitern und der Federkörperaußenkontur variiert werden.

Unter Umständen kann auch vorgesehen sein, daß die Aufnahme einen tellerartigen Anschlag aufweist, an dem sich ein Federende abstützt, und ein weiteres tellerartiges Widerlager, das an das andere Federende angelegt ist, wobei das Widerlager zentrisch fixierbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Vorderansicht;

Fig. 2 desgleichen schematisch in Draufsicht gesehen.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schraubenfedern 1 aus Stahl, insbesondere Schraubendruckfedern, gezeigt. Sie dient dazu, Materialspannungen abzubauen, die bei den Formgebungsschritten entstanden sind.

Die Vorrichtung besteht aus einem Induktor 5 in Form einer Querfeldspule, als Mittel zur induktiven Erwärmung einer Schraubenfeder 1. Der Induktor 5 hat 2 zueinander parallele und parallel zur Mittellängsachse der eingesetzten Schraubenfeder 1 ausgerichtete Spulenleiter 7. Zwischen den Spulenleitern 7 ist eine Aufnahme zur Halterung der Schraubenfeder 1 ausgebildet. Die Aufnahme ist mit einer Antriebsvorrichtung 4, beispielsweise einem elektromotorischen Antrieb gekoppelt. Die Aufnahme kann sich beispielsweise auf einem Maschinengestell 10 befinden, so daß sie oberhalb des Maschinentisches angeordnet ist, während die Antriebsvorrichtung 4 unterhalb des Maschinentisches verdeckt angeordnet ist. Mit dem elektromotorischen Antrieb 4 kann die Aufnahme und die darin gehalterte Schraubenfeder 1 um Ihre Längsmittelachse gedreht werden.

Am Maschinentisch können Halter vorgesehen sein, mittels derer die Spulenleiter 7 isoliert gehalten und befestigt sind.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, gehen von den Enden der zueinander parallelen Spulenleiter 7 kreisbogenartig Windungsbögen 3 ab, wobei im Bereich der unteren, aufgetrennten Windungsbögen 3 die elektrischen Anschlüsse vorgesehen sein können.

Der Abstand der zueinander parallelen Spulenleiter 7 ist mindestens gering größer als der maximal mögliche Außendurchmesser einer einzusetzenden Schraubenfeder 1. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Windungsbögen 3 gleich dem Abstand der parallelen Spulenleiter 7 voneinander, so daß insgesamt der Windungsbogen 3 eine Halbkreisform aufweist.

Die Aufnahme weist zusätzlich einen Formkörper 2 auf, auf den die Schraubenfeder 1 konzentrisch aufsteckbar ist. Der Formkörper besteht vorzugsweise aus elektrisch nicht leitendem, wärmedämmenden Material. Vorzugsweise ist der Formkörper 2 Querschnitt kreisrund ausgebildet.

Unter Umständen kann vorgesehen, daß die Aufnahme in Richtung quer zu den Spulenleitern 7 entlang einer gedachten, sich mittig zwischen den Spulenleitern 7 erstreckenden Ebene verstellbar ist (insbesondere in Richtung des Pfeiles 11 in Fig. 2), wodurch der Koppelabstand 6 zwischen Spulenleiter 7 und Federkörperaußenkontur 8 variabel eingestellt werden kann.

Die Aufnahme kann einen tellerartigen Anschlag 12 aufweisen, an dem sich ein Ende der Schraubenfeder 1 abstützt, und ein weiteres tellerartiges Widerlager 13, das an das andere Federende angelegt ist, so daß die Schraubenfeder zentrisch insbesondere auch bezogen auf den zentrischen Formkörper 2 ausrichtbar ist.

Vorteilhaft für einen guten elektrischen Wirkungsgrad ist eine Anordnung, die den Federkörper in die durch die Spulenleiter 7 aufgespannte Ebene, verdeutlicht durch das Bezugszeichen 9, eintauchen läßt.

Es ist klar, daß die entsprechende Vorrichtung nicht nur bei stehender Anordnung gemäß Fig. 1, sondern auch bei liegender Anordnung betrieben werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Schraubenfedern aus Stahl, insbesondere Schraubendruckfedern, zum Zwecke des Abbaus von aus der Formgebung entstandenen Materialspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktor (5) als Mittel zur induktiven Erwärmung einer Schraubenfeder (1) vorgesehen ist, der zwei zueinander parallele und parallel zur Mittellängsachse einer in den Induktor (5) eingesetzten Schraubenfeder (1) ausgerichtete Spulenleiter (7) aufweist, und daß zwischen den Spulenleitern (7) eine Aufnahme zur Halterung der Schraubenfeder (1) ausgebildet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme mit einer Antriebsvorrichtung (4) versehen ist, mittels derer die Aufnahme und die darin gehalterte Schraubenfeder (1) um ihre Längsachse drehbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Enden der zueinander parallelen Spulenleiter (7) kreisbogenähnlich Windungsbögen (3) quer gerichtet zu den Spulenleitern (7) abgehen und ggf. die Enden der Spulenleiter (7) verbinden.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der zueinander parallelen Spulenleiter (7) mindestens gering größer ist als der maximale Außendurchmesser einer einzusetzenden Schraubenfeder (1).
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Windungsbögen (3) gleich dem Abstand der parallelen Spulenleiter (7) voneinander ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme einen Formkörper (2) aufweist, auf den die Schraubenfeder (1) konzentrisch aufsteckbar ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (2) aus elektrisch nicht leitendem Material besteht.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (2) aus wärmeisolierendem Material besteht.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (2) zylindrisch ausgebildet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme in Richtung quer zu den Spulenleitern (7) entlang einer mittig zwischen den Spulenleitern (7) sich erstreckenden gedachten Ebene verstellbar ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme einen tellerartigen Anschlag (12) aufweist, an dem sich ein Federende abstützt, und ein weiteres tellerartiges Widerlager (13), das an das andere Federende angelegt ist, wobei das Widerlager zentrisch fixierbar ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenleiter (7) flexibel ausgebildet sind.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenleiter (7) jeweils an einer Halterung befestigt sind, die sich neben den Spulenleitern (7) etwa parallel zur Mittelachse einer in die Vorrichtung eingesetzten Schraubenfeder erstreckt, wobei die Spulenleiter (7) mittels längenverstellbarer Stellglieder an der Halterung quer zur Längserstreckung der Spulenleiter (7) gehaltert sind, mittels derer die Spulenleiter (7) der Form der Schraubenfeder entsprechend einstellbar und formbar sind.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (5) als Querfeldspule ausgebildet ist.






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