DE2818909A1 - Streckmaschine - Google Patents
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Description
B 73-1
The Bronx Engineering Company Ltd. Lye, Stourbridge
West Midlands
U.K.
West Midlands
U.K.
S t r e c. k m a. s. c. h. i. n. e
Die Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt eine. Streckmaschine, die zum Strecken von Stangen geeignet ist. Stangenstreckmaschinen
bestehen gewöhnlich aus mindestens zwei Walzen, zwischen denen eine Stange hindurchgeführt wird, wobei die Walzen
auf die Stange ein Biegemoment ausüben, das ausreicht, um ein plastisches Fließen des Materials, aus dem die Stange
besteht, hervorzurufen. Die Stange wird gedreht, wenn sie
zwischen den Walzen hindurchgeführt wird, so daß die Beanspruchung, der jeder Teil der Stange unterworfen wird, mindestens
einmal und gewöhnlich mehrere Male umgekehrt wird, wenn dieser Teil der Stange zwischen den Walzen hindurchgeht.
Da Rohre leichter als Stangen verformt werden können,da sie teilweise zusammengedrückt werden, bestehen Rohrstreckmaschinen
gewöhnlich aus verschiedenen Walzenpaaren, während Stangen-
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streckraaschinen gewöhnlich nur ein einziges Walzenpaar aufweisen.
Indessen ist zu verstehen, daß eine Stangenstreckmaschine zum Strecken entweder einer Stange oder eines
Rohres verwendet werden kann und daß eine Rohrstreckmaschine gewöhnlich zum Strecken entweder einer Stange oder eines
Rohres in ähnlicher Weise benutzt werden kann.
Beide an der Stange angreifenden Walzen einer Stangenstreckmaschine
werden normalerweise angetrieben, wobei ihre entsprechenden Achsen zu der Bahn geneigt angeordnet sind, entlang
welcher die Stange bewegt wird, so daß die Walzen einen Vorschub der Stange längs der Bahn und auch eine Drehung um
ihre Achse verursachen. Zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt wird ein bestimmter Längenabschnitt einer Stange, der in einer
Stangenstreckmaschine gestreckt wird, über seine Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht. Dieser Längenabschnitt wird die
plastische Länge genannt. Versuche haben gezeigt, daß die plastische
Länge die Genauigkeit, mit der eine Stange gestreckt wird, beeinflußt. Im allgemeinen läßt sich sagen, daß, je größer
die plastische Länge ist, um so gerader die sich ergebende Stange ist.
Die GB-PS 1 339 606 schlägt eine Stangenstreckmaschine vor und bezieht sich auf die Aufgabenstellung einer Erhöhung der
plastischen Länge der Stange=
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Streckmaschine vorgesehen, die aus einem Paar Walzen besteht, zwischen
denen eine nicht geradlinige Bahn gebildet ist, entlang welcher sich längserstreckendes Material, das gestreckt werden
soll, bewegt wird, wobei diese Bahn zwischen den Walzen zwei Krümmungen umfaßt.
Mit einer Krümmung wird ein gekrümmter Teil der Bahn gemeint, innerhalb welchem die Krümmung zunimmt und dann entlang der
Bahn abnimmt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Streckmaschine vorgesehen, die aus einer Walze mit einer Achse
und einer an der Stange angreifenden Oberfläche besteht, wobei die Walze um ihre Achse drehbar ist und die Maschine
einer Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Berührung mit der die Stange berührenden Oberfläche aufweist, wobei eine
Stange im Gebrauch durch die Maschine längs einer zu der Achse geneigten Bahn hindurchgeführt wird, wobei eine Ebene,
die zu der Achse geneigt ist und eine sich längserstreckende Mittellinie der Bahn enthält, die an der Stange angreifende
Oberfläche längs einer nicht geradlinigen Linie schneidet und die Linie zwei Krümmungen umfaßt.
Die die Stange berührende Oberfläche der Walze umfaßt vorzugsweise
erste und zweite, in axialem Abstand voneinander angeordnete Teile, von denen jeder eine entsprechende Rotationsfläche
um die Walzenachse aufweist, wobei der erste Teil eine Erzeugende hat, die einen Teil einer Hyperbel bildet und der
zweite Teil eine Erzeugende hat, die einen Teil einer anderen Hyperbel bildet.
Das Mittel zur Aufrechterhaltung der Berührung zwischen Stange und der die Stange berührenden Oberfläche der Walze ist vorzugsweise
eine weitere Walze, wobei eine Antriebsvorrichtung für den Antrieb beider Walzen vorgesehen sein kann.
Es ist üblich, eine Antriebsvorrichtung für den Antrieb beider Walzen in einer Zweiwalzen-Stangen-Streckmaschine sowie ein
elektrisches Steuersystem vorzusehen, das die in die Maschine eingeleitete Leistung annähernd zwischen beiden Walzen aufteilt,
so daß die maximale Kraft, die die Maschine gegenüber einer Stange aufbringen kann, annährend gleich dem zweifachen der maximalen
Ausgangsleistung jedes elektrischen Motors ist, der für den Antrieb jeweils einer der Walzen vorgesehen ist. Da in bekannten
Zweiwalzen-Stangen-Streckmaschinen die Walzen entsprechend unterschiedliche Formen haben, neigen die entsprechenden, auf
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die Stange von den Walzen ausgeübten Drehmomente zur Ungleichheit, es sei denn, es ist eine elektrische Steuereinrichtung
vorgesehen, die eine geeignete Kraftaufteilung ermöglicht. Ein solches Steuersystem ist komplex und kostspielig.
Bei der bevorzugten Maschine gemäß der Erfindung, bei der eine
weitere Walze zur Aufrechterhaltung der Berührung der Stange mit der die Stange berührenden Oberfläche vorgesehen ist und
beide Walzen angetrieben werden, sind die Walzen im wesentlichen identisch. Identische Walzen tendieren zur Aufbringung identischer
Drehmomente bei einer besonderen Stange, die gestreckt werden soll, so daß der Energieverbrauch der entsprechenden,
die Walzen antreibenden Motoren annähernd gleich ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Walze zur
Verwendung in einer Maschine gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen, bei der die Walze eine Form hat, so daß, wenn sie in
der. Maschine einer identischen Walze unmittelbar gegenüber angeordnet ist, die Walzen zwischen sich eine Bahn bilden,
entlang welcher das zu streckende Material bewegt wird und die Bahn zwei Krümmungen umfaßt.
Die Walzen werden unmittelbar gegenüberliegend angeordnet, wenn entsprechende Mittelebenen der Walzen, von denen jede
senkrecht zur Rotationsachse der zugeordneten Walze und in der Mitte zwischen den Enden der Walze liegt, längs einer
Linie schneiden, die selbst die Mittellinie der zwischen den Walzen gebildeten Bahn schneidet.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist eine Walze vorgesehen,
die eine Achse aufweist und aus einem ersten und zweiten Teil besteht, die in axialem Abstand voneinander angeordnet
sind und von denen jeder Teil eine Umfangsflache aufweist,
die einer entsprechenden Rotationsfläche um die Achse entspricht, wobei der erste Teil eine Erzeugende hat, die ein
Teil einer Hyperbel ist und die Erzeugende des zweiten Teils Teil einer anderen Hyperbel ist.
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_ Cj —
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren
zum Strecken sich längserstreckender Materialien mit kreisförmigem Profil vorgesehen, wobei das Material längs einer
Bahn bewegt wird, die zwischen einem Paar Walzen bestimmt wird, wobei das Material um seine eigene Achse durch die
Walzen gedreht wird und das Material durch die Walzen in entgegengesetzten Richtungen an zwei Stellen längs der Bahn gekrümmt
wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Stangenstreckmaschine, bei der zwecks Klarheit bestimmte Teile weggelassen sind,
in einer schematischen, perspektivischen Ansicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf an einer Stange angreifende Walzen und Stangenführungen der Maschine
in vergrößertem Maßstab und
Fig. 3 einen Querschnitt der Walzen in einer Mittelebene
der Maschine gemäß der Linie III-IIIin Fig. 2.
Die in Fig. 1 gezeigte Maschine ist eine Zweiwalzen-Stangen-Streckmaschine
mit oberen und unteren, an der Stange angreifenden Walzen 10 bzw. 11. Die Walzen werden durch ihre entsprechenden
Achsen 12 und 13 horizontal durch Lager 14 an
jedem Ende jeder Walze getragen. Die Tragkonstruktion für die Lager ist die gleiche wie diejenige, die bei Zweiwalzen-Stangen-Streckmaschinen
gegenwärtig üblicherweise im Gebrauch ist und erfordert daher keine besondere Beschreibung. Mindestens
eine der Walzen ist senkrecht gegenüber der anderen Walze hin und her bewegbar, um den Spalt zwischen den Walzen zu verändern.
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~ 1O -
Für den Antrieb der Walzen 10 und 11 sind entsprechende
Elektromotoren 15 und 16 vorgesehen. Der Motor 15 ist
mit der Walze 10 durch eine Welle 17 verbunden, die mindestens zwei Universalgelenke umfaßt. Der Motor 16 ist
mit der Walze 11 durch eine Welle 18 verbunden/ die ebenfalls
Universalgelenke umfaßt.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Achse 12 der Walze 10 in einem spitzen Winkel zu einer Mittelebene 19 der Maschine geneigt.
Die Achse 13 der Walze 11 ist gegenüber der Ebene 19 in dem
selben spitzen Winkel aber in entgegengesetzter Richtung geneigt. Die Mittelebene der Maschine unterteilt den Winkel
zwischen den Achsen 12 und 13 in zwei gleiche Teile. Die die Lager 14 tragende Konstruktion kann so angepaßt werden,
daß sie eine Einstellung des Neigungswinkels der Achsen 12 und 13 gegenüber der Ebene 19 in bekannter Weise ermöglicht.
Eine Führungsvorrichtung ist zur Führung einer Stange zu den Walzen 10 und 11 längs einer Zuführbahn vorgesehen, so daß
die Achse einer Stange an der Zuführbahn mit der Mittelebene 19 zusammenfällt. Die Führungsvorrichtung ist auch so zur
Führung einer die Walzen 10 und 11 verlassenden Stange längs
einer Ausgangsbahn angeordnet, daß die Achse einer Stange auf der Ausgangsbahn mit der Mittelebene 19 zusammenfällt.
Die in der Zeichnung gezeigte Führungsvorrichtung umfaßt eine stromauf wärtige Führungsrinne 21, die die Zuführbahn
bildet. Dem abstromseitigen Ende der Walzen 10 und 11 benachbart ist eine weitere Führungsrinne 22, die die Ausgangsbahn
bildet.
Die Führungsvorrichtung umfaßt ferner ein Paar Platten 23, 24, die in Fig. 1 und 3 nicht gezeigt sind und annähernd horizontal
liegen sowie jeweils auf jeder Seite der Mittelebene 19 in einer Höhe zwischen den Achsen. 12 und T3 der Walzen angeordnet
sind. Diese Platten haben entsprechende Arbeitskanten, die
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zwischen den Walzen 10 und .11 liegen und gegenüberliegende
seitliche Begrenzungen einer Bahn bilden, entlang welcher eine Stange zwischen den Walzen hindurchbewegt wird« Die
Führungsplatten führen das vordere Ende einer Stange entlang der geforderten Bahn von der stromaufwartigen Führungsrinne 21 zu der stromabwärtsliegenden Führungsrinne 22. Sie
halten auch das rückwärtige Ende einer Stange auf der erforderlichen Bahn, nachdem solch ein rückwärtiges. Ende die
stromaufwärtige Führungsrinne 21 verlassen hat.
Die Walzen 10 und 11 sind identisch und haben ein Profil, das
in Fig. 2 dargestellt ist. Zum Zweck der Klarheit der Darstellung ist die Form des Profils in Fig. 2 übertrieben dargestellt.
Die die Stange berührende Oberfläche der Walze 10 besteht aus drei Teilen, nämlich einem breiten Ende 25, einem
schmalen Ende 26 und einem Zwischenteil 27. Das breite Ende der an der Stange angreifenden Oberfläche wird durch die Rotation
eines Teils einer Hyperbel um die Achse 12 der Walze erzeugt. Der Durchmesser d.. des breiten Endes 25 nahe dem Ende
der Walze ist größer als der Durchmesser d2 an der Verbindungsstelle
zwischen den Oberflächentexlen 25 und 27. Das schmalere Ende 26 der die Stange berührenden Oberfläche wird
ebenfalls durch die Rotation eines Teils einer Hyperbel um die Achse der Walze erzeugt, jedoch liegt die Hyperbel, von
der der Oberflächenteil 26 erzeugt wird, näher an der Achse
als die Hyperbel, von der die Oberfläche 25 erzeugt wird. So ist der Durchmesser d^ der Walze an der Verbindungsstelle zwischen
den Oberflächentexlen 26 und 27 geringfügig kleiner als der Durchmesser d2# und der Durchmesser d^ des Oberflächenteils
26 nahe dem Ende der Walze ist geringfügig kleiner als der Durchmesser d^. Der Durchmesser der Walze längs des Zwischenteils
27 der Oberfläche wechselt graduell von dem Durchmesser d2 zum Durchmesser d3, so daß die Zwischenfläche eine im wesentlichen
stumpfwinklige Form hat, die sich von einer genau stumpfwinkligen Form genügend unterscheided, um einen allmählichen
weichen übergang zu den Oberflächenteilen 25 und 26 zu ermöglichen.
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Das breite Ende 25 der Walze 10 ist in der Nähe des schmaleren Endes der Walze 11 gelegen und ungekehrt. Die
Walzen liegen sich direkt gegenüber, d.h., die Mittelebene 33 der Walze 10 schneidet die Mittelebene 34 der Walze 11
längs einer senkrechten geraden Linie, die in der Mittelebene 19 der Maschine liegt und schneidet in einem Mittelpunkt
der Maschine die Mittellinie der Bahn, entlang welcher die Stangen durch die Maschine gehen. Die Achsen 12 und
13 der Walzen schneiden auch die senkrechte Linie, die durch den Mittelpunkt der Maschine hindurchgeht. Aus Fig. 3 ist zu
ersehen, daß die Bahn, entlang welcher eine Stange zwischen den Walzen 10 und 11 bewegt wird, einen ersten Endteil 28 umfaßt,
der geradlinig und horizontal ist, sowie einen Zwischenteil 29, der geradlinig und nach oben geneigt ist, und eine
Aufwärtskrümmung 30, die die Teile 28 und 29 verbindet und einen zweiten Teil 31, der auch geradlinig und horizontal
ist sowie eine Abwärtskrümmung 32, welche die Teile 29 und 31 verbinden.
Die Richtungsänderung der Bahn an den Krümmungen 30 und 32 ist ebenso wie der Abstand, durch den die geradlinigen Teile 28
und 31 der Bahn gegeneinander versetzt sind, übertrieben"dargestellt.
Die entsprechenden Formen der Oberflächenteile 25 und 26 können in gewissem Umfang gegenüber den durch Rotation
einer Hyperbel erzeugten Flächen differieren. Beispielsweise können die Enden der an der Stange angreifenden Oberfläche
jeder Walze im wesentlichen zylindrisch sein, wobei der Oberflächenteil an einem Ende jeder Walze einen Durchmesser aufweist,
der etwas größer als derjenige des Oberflächenteils an dem anderen Ende der Walze ist.
Ist die Maschine in Betrieb, werden die Walzen 10 und 11 in solchen Richtungen gedreht, daß beide Walzen eine von ihnen
erfaßte Stange in der gleichen Richtung drehen und gleichzeitig
die Stange längs der Zuführbahn vorschieben. Da jeder Teil
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einer Stange längs der Bahn zwischen den Walzen hindurchgeführt wird, wird er gebogen oder gekrümmt, während er sich
auf dem Teil 30 der Bahn befindet und wiederum gekrümmt, während er sich auf dem Teil 32 der Bahn befindet.
Eine Stange, die gestreckt wird, wird über ihre plastische Grenze hinaus sowohl in der Nachbarschaft des Teils 30 der
Bahn als auch in der Nachbarschaft des Teils 32 beansprucht. Die plastische Länge der Stange ist größer als die plastische
Länge, die vorhanden wäre, wenn die gleiche Stange in einer bekannten Zweiwalzen-Streckmaschine gestreckt würde, die eine
einzige Krümmung in der Stange hervorruft.
Es ist zu bemerken, daß die Krümmungen 30 und 32 in entgegengesetzten
Richtungen liegen, so daß eine Stange, die gestreckt wird, sich den Walzen 10 und 11 entlang einer horizontalen
Bahn nähert und die Walzen längs einer horizontalen Bahn verläßt. Ferner liegen beide Krümmungen in der Mittelebene 19
der Maschine, so daß die Mittellinie einer Stange, die gestreckt wird, innerhalb dieser Mittellinie verbleibt.
Die die Stange berührende Oberfläche der Walze 10, die in der Zeichnung dargestellt ist, ist in Längsrichtung der Walze kontinuierlich
ausgebildet. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die die Stange berührende Oberfläche einer der Walzen
in Längsrichtung dieser Walze unterbrochen auszubilden. Getrennte Teile der Oberfläche könnten auf konstruktiv getrennten
Walzenteilen gebildet werden, die um eine gemeinsame Achse drehen, und zwar entweder zusammen oder mit einer in gewissem
Umfang unterschiedlichen Geschwindigkeit. Die Walze 11 hält
die Stange in Berührung mit der die Stange berührenden Oberfläche der Walze 10, so daß die Stange zusammengedrückt wird,
um einer Bahn zu folgen, die dem Profil der die Stange berührenden Oberfläche entspricht. In ähnlicher Weise kann die
Punktion der Walze 10 im Sinne der Aufrechterhaltung der Berührung
der Stange mit der die Stange berührenden Oberfläche
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der Walze 11 angesehen werden, so daß die Stange zusammengedrückt
wird/ um einer Bahn zu folgen, die der Form der Oberfläche der Walze 11 entspricht.
Da die Walzen 10 und 11 identisch sind, sind die entsprechenden,
auf die Stange durch jede der Walzen ausgeübten Drehmomente im wesentlichen gleich, und zwar sogar ohne die Verwendung
einer elektrischen Steuervorrichtung zur gleichen Verteilung der der Maschine zugeführten elektrischen Energie
auf die beiden Motoren 15 und 16« Ferner neigen die Walzen zu einer gleichen, jedoch entgegengesetzten Verdrehungswirkung
auf die Stange sowie zu einer Verdrehung der Stange in einer horizontalen Ebene, so daß ein übermäßiger Verschleiß
der Führungsplatten 23 und 24 vermieden wird.
Da die Walzen 10 und 11 identisch sind, sind ihre entsprechenden
Achsen 12 und 13 auf den gleichen Neigungswinkel zur
Ebene 19 eingestellt. Es ist vorgesehen, daß Stangen unterschiedlichen Durchmessers mit den Walzen 10 und 11 gestreckt
werden können, die in einem gleichen Winkel zur Ebene 19 eingestellt sind.
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Claims (12)
1. Streckmaschine, bestehend aus einem Paar Walzen, die zwischen
sich eine nicht geradlinige Bahn bilden, entlang welcher sich längserstreckendes Material, das gestreckt
werden soll, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bahn zwischen den Walzen (10, 11) zwei Krümmungen
aufweist.
2. Streckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen in der gleichen Ebene liegen.
3. Streckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungen in entgegengesetzten Richtungen liegen.
4. Streckmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, bestehend aus einer Walze mit einer Achse und einer an einer Stange angreifenden
Oberfläche, wobei die Walze um ihre Achse drehbar angeordnet ist, und die Maschine Mittel zur Aufrecht-
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ORIGINAL INSPECTED
erhaltung der Berührung der an der Stange angreifenden Oberfläche mit einer Stange aufweist, die im Betrieb durch die
Maschine entlang einer zu der Walzenachse geneigten Bahn bewegbar ist, wobei eine Ebene, die zu der Achse geneigt ist
und eine sich langserstreckende Mittellinie dieser Bahn enthält, die an der Stange angreifende Oberfläche entlang einer
ungeraden Linie schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie zwei Krümmungen umfaßt.
5. Streckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet-, daß
die an der Stange angreifende Oberfläche der Walze (10) einen ersten Teil (25) und einen zweiten Teil (26) aufweist,
die in axialem Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jeder dieser Teile eine entsprechende Rotationsfläche um
die Achse (12) der Walze ist } und der erste Teil eine Erzeugende
hat, die ein Teil einer Hyperbel ist und der zweite Teil eine Erzeugende hat, die einen Teil an einer anderen
Hyperbel bildet.
6. Streckmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Aufrechterhaltung des Kontaktes an der Oberfläche
in Form einer zweiten Walze (11) vorliegt, die eine
an der Stange angreifende Oberfläche aufweist, welche aus zwei in axialem Abstand angeordneten Teilen (25, 26) besteht,
die jeweils eine entsprechende Rotationsfläche um eine Achse (13) der zweiten Walze bilden, daß ein erster dieser Teile
eine Erzeugende aufweist, die Teil einer Hyperbel ist und die Erzeugende eines zweiten dieser Teile ein Teil einer anderen
Hyperbel ist.
7. Streckmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stange berührende Oberfläche jeder Walze (10, .11)
durchgehend ist und einen Zwischenteil (27) umfaßt, der
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™" 3 ·"
allmählich in die axial im Abstand voneinander angeordneten Teile (25, 26) übergeht.
8. Streckmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzen (10, 11) im wesentlichen identisch sind und in entgegengesetzten Richtungen zu einer
Mittelebene (19) der Streckmaschine geneigt sind.
9. Streckmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Enden (25, 26) der Walzen (10, 11),
welche die gleiche Form aufweisen, im Abstand voneinander angeordnet sind. ,
10. Walze zur Verwendung in einer Maschine gemäß Anspruch. 1, gekennzeichnet durch eine Form der Walze, bei der, wenn
sie in der Maschine einer identischen Walze unmittelbar gegenüberliegend angeordnet ist, die Walzen (10, 11) zwischen
sich eine Bahn bilden, entlang welcher zu streckendes Material bewegbar ist und die Bahn zwei Krümmungen umfaßt.
11. Walze nach Anspruch 10, mit einer Achse und einem ersten
und zweiten Teil, die in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und von denen jeder Teil eine Umfangsfläche
aufweist, die eine entsprechende Rotationsfläche um die Achse ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (25)
eine Erzeugende hat, die Teil einer Hyperbel ist, und die Erzeugende des zweiten Teils (26) ein Teil einer anderen
Hyperbel darstellt.
12. Verfahren zum Strecken sich längserstreckenden Materials mit kreisförmigem Profil, mit einer Maschine nach einem
der Ansprüche 1 bis 9 und einer Walze nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Material längs einer von einem Paar Walzen
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gebildeten Bahn bewegbar ist und das Material um seine
eigene Achse von den Walzen gedreht und von den Walzen gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
durch die Walzen in entgegengesetzten Richtungen an zwei Stellen längs der Bahn gebogen wird.
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