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Feder [1]

[372] Feder, ein Maschinenteil aus elastischem Material (Stahl, Messing, Holz, Kautschuk), der vermöge seiner Elastizität imstande ist, Stöße aufzunehmen und zu mildern (Trag-, Prell- oder Pufferfedern, Puffer) oder Bewegungen hervorzubringen, z. B. bei den Uhren (Trieb-, Gangfedern), konstante Pressungen auszuüben (Druckfedern), Schnüre etc. zu spannen (Spannfedern), Druck und Zugkräfte zu messen (dynamometrische Federn), Töne hervorzubringen (Ton- oder Schlagfedern).

Fig. 1. Federformen. A Waggonfedern, B, C, D Schraubenfedern.

Das Material der Federn wird dabei entweder auf Druck oder Zug, auf Biegung oder auf Drehung in Anspruch genommen (Druck-, Zug-, Biegungs- und Drehfedern). Die Federn aus steifem Material (meist Stahl, auch Messing, Holz) werden ihrer Gestalt nach eingeteilt in Blattfedern (Fig. 1, A) und in Schrauben- oder Spiralfedern mit den drei Grundformen B, C, D. Blatt- und Schraubenfedern kommen nach ihren Verwendungszwecken in zahlreichen Abweichungen vor.

Schraubenfedern werden aus runden, seltener viereckigen Drähten oder Stangen oder flachen Schienen[372] aus Stahl in Zylinder- oder Kegelform hergestellt. Zu Drahtfedern (Springfedern) verwendet man hartgezogenen oder gewalzten Draht. Zur Herstellung der Federn wickelt man das Material um einen passenden eisernen Dorn, dessen Oberfläche die innere Gestalt der F. und zweckmäßige Vertiefungen (Schraubennuten) besitzt, in die sich der Draht etc. legt, oder man biegt den Draht nach dem der Biegmaschine zugrunde liegenden Prinzip. Zu Doppelkegelfeldern besteht der Wickeldorn aus zwei Kegeln, die mit den kleinen Grundflächen lösbar verbunden sind, um jeden Kegel aus der gewickelten F. herausdrehen zu können. Das Umwickeln des Dornes erfolgt entweder durch Drehung des letztern unter Zuführung des Materials, oder auch bei den großen Federn durch Umschmieden. Zur Drehung bedient man sich einer Handkurbel, der Drehbank oder besonderer Maschinen. Die Federwickelmaschinen wickeln Drähte von abgepaßten Längen unter gehöriger Spannung auf Dorne oder vollziehen die Biegung mittels dreier Rollen wie die Wickelmaschine (Fig. 2).

Fig. 2. Federwickelmaschine.

Der Draht F F wird von zwei Rollen M, M gefaßt und durch das Rollenpaar G M geschoben, wovon G an einem höher oder tiefer zu stellenden Schieber N N drehbar befestigt ist. Bei einer bestimmten Stellung von G krümmt sich der Draht nach einem Kreise von bestimmtem Durchmesser, z. B. F': es entstehen Zylinderfedern. Wird jedoch G allmählich gesenkt, so werden die Kreise stetig kleiner: einfache Kegelfedern; allmähliche Senkung und Hebung von G erzeugen Doppelkegel- oder Bauchfedern. Diese Hebung und Senkung von G erfolgt von dem Kreisexzenter E mittels des um X drehbaren Hebels L L durch den Zwischenarm L' L', die Einstellschrauben E' E' und Rolle G'' mittels Einwirkung auf den Zapfen Y des Schiebers N N. Der Antrieb der Maschine geht von der Welle O aus und überträgt sich durch das Zahnrad I auf Zahnräder der Wellen P, P', G' und P'', während die Exzenterwelle Z von O aus mittels einer Schraube ohne Ende Drehung erhält. Ein auf Z sitzender Daumen hebt dabei einen Hammer, der die zu jeder Feder nötige Drahtlänge abhaut. Die Druckrolle M' wird von dem um Q drehbaren Hebel J getragen und mittels der Schraube K angepreßt. Die Blattfedern haben außerordentlich verschiedene Formen (Schloßfedern, Korsettfedern, U-förmige Federn an Werkzeugen, Kutschenfedern, Waggonfedern etc.) und werden hergestellt: 1) aus Stahlblech durch Ausschneiden und Biegen; 2) aus geplättetem Stahldraht (Korsett- und Krinolinenfedern); 3) durch Schmieden in Gesenken und Biegen nach Schablonen; 4) durch Walzen auf exzentrischen Walzen (Waggonfedern). Tonfedern werden aus hartem Stahldraht (Schlagfedern) oder Stahlblech (Zungenfedern in Musikwerken) hergestellt.

Uhrfedern sind dünne, lange, spiralförmig aufgerollte Stahlbänder von bestimmter Härte (Federhärte). Zur Erzeugung wird das Rohmaterial zu 250 mm breiten und bis 0,1 mm dünnen Streifen ausgewalzt, zwischen rotierenden Schmirgelscheiben abgeschliffen und mittels Kreisscheren in Streifen zerschnitten, die durch einen Härte- und Anlaßprozes; die erforderliche Elastizität erhalten. Zu diesem Zwecke benutzt Kugler eine Maschine (Fig. 3), bei der das auf eine Rolle a gewickelte Stahlband zunächst ein eisernes, etwa 1 m langes, 100 mm breites und 12 mm hahes viereckiges, im Ofen c liegendes Rohr b passiert, in dem es zum Glühen erhitzt wird.

Fig. 3. Federhärtmaschine.

Darauf gelangt es noch glühend unter der Druckwalze e in das Ölbad d, um die nötige Härte zu erlangen. Beim Durchgang durch die durch Gewichte gehörig belasteten Ballen f vom Öl befreit, wird das Band zum Nachlassen unter Druck über die von einem Ofen h erwärmte gußeiserne Platte g geführt und zugleich gerade gerichtet. Endlich windet es sich um sechs mit Schmirgel bedeckte Walzen zum Abschleifen auf beiden Seiten und zum Aufwickeln auf die Rolle i. Das in dem Bade bald zu heiß werdende Öl wird stetig aus dem Behälter m durch frisches ersetzt, während das erwärmte durch ein Überlaufrohr o in den Behälter p abfließt. Desgleichen läuft das zwischen den langsam hin und her geführten Ballen e abgestreifte Öl in den Behälter p zurück. Die Maschine von Lüttges besitzt statt des Ölbades ein Paar mit durchlaufendem Wasser kalt gehaltener, drehender Eisentrommeln, die auseinander pressen, um das Verziehen zu verhindern. Auch erwärmt man die Federn zum Härten oder zum Nachlassen durch Einschalten in den Stromkreis einer Dynamomaschine. Die seinen Uhrfedern unterliegen einer genauen Justierung ihrer Breite und Dicke, in dem man sie zwischen verstellbaren Schleifwalzen abschleift und poliert. In entsprechend lange Stücke zerschnitten, werden die Uhrfedern an den Enden durch Erwärmen weich gemacht, mit Löchern zum Einhängen versehen und endlich auf einem sogen. Federwinder spiralförmig gewunden.[373]