Für feinmechanische Apparate und Instrumente bestimmte Welle mit bruchsicheren Lagerzapfen und Verfahren zur Herstellung dieser Welle. Die vorliegende Erfindung betrifft eine für feinmechanische Apparate und Instru mente bestimmte Welle mit. bruchsicheren Lagerzapfen, welche z. B. die Unruhwelle einer Uhr sein kann, sowie ein Verfahren zur Her stellung dieser Welle.
Bekanntlich werden die Lagerzapfen von Unruhwellen und sonstigen Wellen aus Auto matendrehstahl hergestellt. Sie werden mar- tensitisch gehärtet und auf Vickershärten von etwa 500-650 kgjmm2 angelassen. Diese La gerzapfen sind aber brüchig, was z. B. im Falle der Unruhwellen für Uhren zu häufi gen, kostspieligen. Reparaturen führt.
Man ist diesem Nachteil dadurch begegnet, dass man die Lagerelemente federnd in die Werk gestelle eingebaut hat, so dass der Schaft der Welle anlässlich eines Stosses infolge des federnden Nachgebens der Lagerelemente aus ihrer Ruhelage gegen zylindrische Anschläge anstossen kann und so der Bruch der Zapfen veimiedenwird. Man hat suchversucht, den Zap fenbruch gemäss Schweizer Patent Nr.169398 und Schweizer Patent Nr.183001 dadurch zu vermeiden, dass man dem Zapfen eine koni- sehe Form gibt,
so dass bei einem Zentriwinkel des Konus von 8-10 der Längsschnitt des Zapfens annähernd von einer kubisehen Parabel begrenzt wird und dadurch der Zap fen auf seiner ganzen Länge denselben Biege widerstand hat, wodurch der Zapfenbruch weitgehend behindert wird. Die Beweglichkeit der Lagerelemente ist insofern nachteilig,
weil die Ölhaltung zu Schwierigkeiten Anlass gibt und weil sich in den kleinen Zwischenräumen zwischen dem zylindrischen Anschlagteil der Welle und dem diesen umgebenden festen Anschlagteil des. Werkgestelles Staubpartikel ehen ansammeln, die die freie Schwingung der Unruhwelle behindern. Es ist auch versucht worden,, wie z.
B. im Falle der Lagerung ge mäss Schweizer Patent Nr. 207904, zylindrische Zapfen in gebohrte Wellen einzusetzen. Diese Zapfen werden entweder an den Wellenenden in Bohrungen eingepresst oder es wird ein Draht durch eine durchgehende Bohrung der Welle hindurchgeführt, dessen vorstehende Enden Lagerzapfen bilden. Es ist dadurch, dass das Material des Zapfens- an der Aus trittstelle aus dem Schaft. nicht angedreht ist, eine Verminderung des Bruchrisikos er= reicht worden, die aber im Falle der Unruh welle von Uhren und ähnlichen Fällen nicht ausreichend ist.
Die erfindungsgemässe Welle kennzeicb- net sich dadurch, dass sie aus einem draht- förmigen, durch Kaltverformung auf eine Zugfestigkeit von mindestens 250 kg/mm2 ge brachten Kernteil und einem darauf aiüge- zogenen, profilierten Mantelteil besteht, über dessen Enden hinaus die die Lagerzapfen bildenden Enden des Kernteils vorstehen.
Nach dem mir Herstellung einer solchen Welle bestimmten Verfahren wird ein durch Kaltverformung auf eine Zugfestigkeit von mindestens 250 kg/mm2 gebrachter Metall- draht, wie z.
B. ein Klaviersaitendraht, in ein ziehbares Metallrohr eingeführt und dieses letztere dann einer Ziehoperation unterwor fen, um es zu strecken, bis es auf dem Metall draht festsitzt, worauf dann aus dem so er haltenen Verbundkörper unter Bearbeitung des Rohres ein Stück mit einem Rohrteil gebildet wird;, aus dem beiderends Lagerzap fen vorstehen, die vom Draht gebildet sind. Man kann hierbei ein Rohr relativ kleinen Durchmessers auf den Draht aufziehen und nach Herausarbeitung der Zapfen einen profi lierten, mit einer Bohrung versehenen Teil der Welle auf dem Rohrteil aufbringen.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise er läutert.
Fig.1 zeigt einen Klaviersaitendraht mit einem lose darüber geschobenen, verhältnis mässig dickwandigen Metallrohr.
Fig. 2 zeigt eine aus den vorgenannten Tei len hergestellte Unruhwelle, und Fig.3 und 4 zeigen in ähnlicher Weise hergestellte Unruhwellen, die aber etwas anders ausgebildet sind.
In Fig.1 ist a ein verhältnismässig dick wandiges Rohr aus einem Metall, das sich auf einem Drehautomaten leicht bearbeiten lässt. Als Metalle für dieses Rohr eignen sich bei- spielsweise folgende: Messing, Neusilber, Nik- kel, Kupfer-Nickel-Legierungen, Beryllium- braize und andere aushärtbare Legierungen, z.
B. auf der Basis von Fe-Ni, Fe-Ni-Co, Ni-Co, Ni-Cu, die ein Aushärten der fertigen geformten Welle erlauben. Es könnte aber auch normaler Stahl verwendet werden. In dieses Rohr a wird ein Metalldraht, wie z. B. ein Klaviersaitendraht, eingeführt, dem durch Kaltziehen eine Zugfestigkeit von über 250 kgimm2 verliehen wird und der sich im perlitischen oder sorbitischen Zustand befin det.
Als Metalle, aus dein dieser Draht b hergestellt werden kann, kommen auch rost sichere Legierungen in Frage, die durch sehr starkes Kaltziehen, ähnlich wie dies beim Kla- viersaitendraht der Fall ist, infolge einer sehr stark ausgeprägten Ziehtextur Höchstwerte der Elastizitäts- und der Festigkeitsgrenze in Richtung parallel zur Drahtachse aufweisen. Für solche Fälle kommen z. B.
Legierungen in Frage, die in der Hauptsache Eisen, Nickel oder Kobalt enthalten mit Zusätzen von Ele menten aus der Chromgruppe, sowie von aus härtenden Zusätzen von Elementen, wie Be, Ti, C usw.
Es kommen aber auch andere rostfeste Legierungen in Frage, wie z. B. rostfreie Stähle hoher Festigkeit. Das Rohr a wird auf dem Draht b, der z. B. eine Länge von 1 bis 2 m aufweisen kann, in an sich bekannter Weise gezogen bis es bei Erreichung eines Mindestdurchmessers auf dem Draht b fest sitzt. Auf diese Weise erhält man einen aus einem Kernteil und einem auf diesem fest sitzenden Mantelteil sich zusammensetzenden Stab. Dieser Stab wird in einen Drehauto maten eingesetzt, auf dem, wie in Fig.2 ge zeigt ist, Wellen c herausgedreht werden. Dabei werden an den Enden der Wellen die aus dem harten Material bestehenden Lager zapfen b1 freigelegt, die z.
B. im Falle einer Unruhwelle nachträglich mittels Hartmetall- scheiben in bekannter Weise auf genaues Mass geschliffen und poliert werden. Die Lager zapfen bi sind verhältnismässig kurz und im Gebrauch auf Scherung beansprucht.
Fig.3 betrifft ein weiteres Ausführungs beispiel der Erfindung, bei dem auf den Draht ein Rohr kleineren Durchmessers aufgezogen und nach Herausarbeitung der Lagerzapfen b1 auf dem eine gerade Mantelerzeugende auf weisenden Rohrteil der profilierte Teil e der Welle c aufgebracht wird.
In Fig. 4 ist eine auf ähnliche Weise aus dem zusammengesetzten Stab a, b herausge drehte bzw. profilierte Unruhwelle d gezeigt, die aber verhältnismässig lange, auf Biegung beanspruchte Lagerzapfen b2 aufweist., die konisch sind und einen Zentriwinkel von bei- spielsweise 5-20 aufweisen können.
Je nach Ausbildung der Unruhwelle kön nen die Lagerzapfen eine Länge von 1/s bis 1,'3 der totalen Wellenlänge aufweisen. Bei Anwendung langer, konischer Lagerzapfen mit einem Zentriwinkel von z. B. 10 oder weniger ist es aueh möglich, Anschläge zu verwenden, die einen grösseren Abstand von der Welle als bisher aufweisen, so dass im Falle der Un- ruhwelle für Uhren Gangstörungen nicht zu befürchten sind.
Bei Verwendung eines auf eine Festigkeit von über 250 kgImm2 gezo genen Klaviersaitendrahtes als Drahtseele für die Unruhwelle, ist die Festigkeit der Zapfen genügend gross, um Zapfenbrüche unter nor malen Verhältnissen zu vermeiden, ohne da.ss ein Anschlag für die Welle nötig ist. Bei der Ausführung gemäss Fig.4 erübrigt es sich, federnde Lagerstücke zu verwenden. Die La ger können im Werkgestell fest eingepresst werden.
Anstatt das profilierte Mantelstück aus dem zusammen mit dem Metalldraht gezogenen Metallrohr herauszuarbeiten, könnte dieses profilierte Mantelstück für sich hergestellt Lind dann mit Passsitz auf einen Abschnitt gewünschter Länge des gezogenen Drahtes aufgeschoben werden.
Für den Fall, dass es sich bei der hier in Frage stehenden Welle um eine Unruhwelle handelt, kann die Unruh und das Plateau des Ankerganges direkt auf die mit den konischen Lagerzapfen b2 versehene, in Fig.4 gezeigte Welle aufgezogen sein. In diesem Falle wür den also dieses Plateau und der Nabenteil der Unruh das oben erwähnte, als zweiteilig aufzu fassende Mantelstück bilden.