DE69609476T2 - Vorrichtung zur Herstellung von gewellten Band - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenwalzmaschine und insbesondere auf eine Lamellenwalzmaschine, die Streifenmaterial in gewellte Lamellen formt, um Wärmetauscherlameelen oder dergleichen zu bilden.
• Herkömmliche Serpentin-Lamellenmaschinen erzeugen Lamellenstreifen, indem eine flache, dünne Tafel metallischen Streifenmaterials eingezogen wird und eine Reihe metallischer Streifen mit Lamellen ausgestoßen wird. Es gibt viele Anwendungen für gewellte Lamellenstreifen, insbesondere bei Fahrzeugbauteilen, wie unter anderem dem Kühler, dem Heizungskern, dem Verdampfer und den Kondensatorrippen. Die richtige Lamellenhöhe ist für diese Bauteile wichtig, um korrektes Hartlöten der Lamellen an Röhren zu erlauben.
• Die typische Lamellenmaschine arbeitet im allgemeinen, indem der fortlaufende Abschnitt Streifenmaterial zwischen wenigstens einem Paar Formwalzen mit verschachtelten Zähnen eingeführt wird, um den Streifen zu biegen und um Rillen (Lamellen) in dem Material auszubilden. Zwei bedeutsame Gesichtspunkte sind - da sie die Form der Rillen betreffen - die durchschnittliche Höhe der Rillen auf einem gegebenen Abschnitt des Lamellen-Streifenmaterials, und die typische Abweichung der Lamellenhöhe irgendeiner gegebenen Lamelle bezüglich ihrer angrenzenden Lamellen (Lamellenvariation). Diese zwei Gesichtspunkte sind wichtig, um das Wirken dieser Lamellen zu optimieren, wenn sie im fertiggestellten Aufbau installiert sind. Die durchschnittliche Höhe wird im allgemeinen durch zwei Hauptfaktoren bestimmt. Der erste Faktor ist die Gestalt der Formwalzen und der Abstand zwischen den Walzen, was die grobe durchschnittliche Höhe der Lamellen bestimmt. Der zweite Faktor ist das Maß an Spannung, das dem Streifenmaterial auferlegt wird, während es in die Formwalze eingeführt wird, was die feine durchschnittliche Höhenregulierung der Lamellen bestimmt.
• Bei diesen typischen Maschinen werden von einem Bediener periodische Stichproben der die Lamellenmaschine verlassenden, fertiggestellten Lamellen genommen und auf einer Handvorrichtung gemessen, um die durchschnittliche Höhe festzustellen, und diese Höhe wird mit der gewünschten nominellen Höhe verglichen. Wenn der Bediener feststellt, daß die durchschnittliche Höhe außerhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt, so muß er manuell die durchschnittliche Spannung des in die Maschine eingeführten Streifenmaterials anpassen und den manuellen Meßvorgang von neuem beginnen. Dies kann besonders schwierig sein, wenn man bedenkt daß die Regulierung in der Größenordnung einer Höhenänderung von Hundertsteln eines Zolls liegen kann (1 Zoll = 2.54 cm). Weicht die durchschnittliche Höhe von der Spezifikation ab, so kann bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Bediener dies feststellt und korrigiert, eine bedeutende Menge gewellter Lamellen hergestellt worden sein, die verschrottet werden müssen. Das Anliegen ist, die durchschnittliche Höhe der augenblicklich die Maschine verlassenden Lamellen ohne irgendeine wesentliche Verzögerung für die Rückmeldung auf einer kontinuierlichen Basis zu messen und zu korrigieren.
• Um die durchschnittliche Lamellenhöhe schneller zu bestimmen wurden Versuche unternommen, die Höhe der Lamellen elektronisch zu messen während sie die Maschine verlassen. Ein solches Beispiel wird in US-A-4,753,096, an Wallis, offenbart. In diesem Patent wird ein optischer Sensor, der an einen elektronischen Schaltkreis angeschlossen ist, zusammen mit einem Meß-Gleitstück, das auf den fertigen gewellten Lamellen aufliegt, verwendet, um die Lamellenhöhe zu messen, während das Lamellenmaterial die Maschine verläßt. Diese Messung hat sich jedoch nicht als genau genug erwiesen, um die durchschnittliche Lamellenhöhe innerhalb eines akzeptablen Bereichs angemessen zu regeln. Ein Problem besteht darin, daß die Maschine die Lamelle in der gelösten Zustand des Arbeitsvorgangs mißt. Im gelösten Zustand ist die Lamelle im allgemeinen nicht stabil genug, damit eine genaue Kontaktmessung vorgenommen werden kann; daß heißt die Lamelle kann durch das Gewicht der Vorrichtung zusammengedrückt werden. Dies trifft insbesondere bei dünnem Spur-Streifenmaterial und Lamellen zu, die nicht mit dicht gepackten Rillen geformt werden.
• Weiterhin ist es wünschenswert einen billigeren Sensor zu verwenden als den optischen Abstands-Sensor, der im Patent US-A-47,530,96 verwendet wird; um den Kontakt während der Messung zu minimieren, während weiter die Genauigkeit beibehalten wird, die man zur Erkennung von Höhenänderungen in der Größenordnung von einigen Zehntausendsteln eines Zolls benötigt.
• Ein weiters Beispiel eines Systems, das versucht die durchschnittliche Höhe zu messen und eine Rückmeldung bereitzustellen, wird in JP-A-3-243222 offenbart. Dieses Dokument offenbart die Merkmalkombination des Oberbegriffs von Anspruch 1. Die Anwendung JP-A-3-243222 verwendet ein Gleitstück, welches mit einem vorbestimmten Maß an Kraft auf die Lamellen drückt, und verwendet einen Abstandssensor, um die Höhenänderungen zu messen. Die Lamellen können jedoch bei diesem Vorgang wieder verbiegen, was die genaue Messung bei dünnem Spurstreifenmaterial und Lamellen, die nicht mit eng beieinander liegenden Rillen geformt sind, weiterhin schwer gestaltet.
• Der zweite bedeutende, die Form der Lamellen betreffende Gesichtspunkt ist die Variation der Höhe von Lamelle zu Lamelle, die im allgemeinen durch die Gleichmäßigkeit der Spannung bestimmt wird, die auf das Streifenmaterial angewendet wird, während es in die Formwalze eingeführt wird. Je konstanter die Spannung, mit minimal geringen Spannungsschwankungen, desto gleichbleibender ist die Höhe von Lamelle zu Lamelle. Wenn ein Problem vorliegt und die gewünschte Spannung nicht konstant gehalten wird, dann wird die Höhe von Lamelle zu Lamelle (Windung zu Windung) sprunghaft größer und kleiner werden. Weiterhin ist es wünschenswert, die Spannung in dem Material fortwährend zu messen und sie sofort wie benötigt zu regulieren, wenn sie von der gewünschten nominellen Spannung abweicht (d. h. geschlossener Regelkreis).
• Ein System, das zur Aufrechterhaltung der richtigen Spannung verwendet wird, ist ein pneumatischer Zylinderaufbau, welcher das Streifenmaterial zwischen einem Paar Papp-Druckunterlagen einklemmt, um den Reibungswiderstand zu erlauben der die Spannung erzeugt. Eine Lamellenmaschine, die einen pneumatischen Zylinder einsetzt, wird in US-A-3,367,161 offenbart. Diese Maschine verwendet - zusammen mit anderen Gruppen federbelasteter Gegenhalter - einen manuell geregelten pneumatischen Zylinder zur Regelung der Spannung. Sie stellt jedoch keine automatische Rückkopplung und auch keine fortwährende Überwachung der tatsächlichen Spannung im Material bereit. Die gegenwärtige und alte Technologie, welche den pneumatischen Zylinder für die Spannung verwendet, verfügte über kein geschlossenes Regelsystem zur Anpassung des Zylinderdrucks, insbesondere keines, das fähig ist den benötigten Luftdruck in den winzigen Schritten zu verändern, die bei der Erzeugung gleichbleibender Höhen der gewellten Lamellen notwendig sind. Zum Beispiel kann ein Ein Zoll breiter Streifen aus Aluminium-Streifenmaterials, der 76 um (0.003 Zoll) dick ist, womöglich nur eine Spannung von 17,8 N (vier Pfund) erfordern, und die Regulierungen des Zylinderdrucks müssen in der Größenordnung eines Zehntelpfundes liegen. In der Tat lehren das Patent US-A-4,753,096 und das japanische JP-A-63-101028, daß pneumatische Zylinder für diese Aufgabe nicht angemessen sind, und offenbaren zur Aufrechterhaltung der Spannung die Verwendung einer elektronischen Regel-Kupplungsbremse.
• Um das geschlossene Regelsystem zu ermöglichen haben sich diese Systeme von der Verwendung eines pneumatischen Zylinders abgewendet, und die Spannungsregelung wird von der elektronischen Regelung gehandhabt, zum Beispiel von einer elektromagnetgesteuerten Bremstrommel, wie sie in der Anwendung JP-A-63-101028 offenbart wird, oder von einer Magnetpulver Kupplungsbremse, wie sie in US-A-4,753,096 offenbart wird. Für diese Anordnungen ergeben sich jedoch nicht nur bei der allgemein noch handhabbaren Mindestgröße des Materials Probleme, sondern auch an den vielen Stellen, an denen sich Toleranzen und Abnutzung in das System einschleichen und die Höhengleichmäßigkeit von Lamelle zu Lamelle beeinflussen können. Das Vorhandensein vieler potentieller Problemstellen macht die Störungsbeseitigung an einer Maschine schwierig und zeitaufwendig.
• Während beide elektronische Bremsen den geschlossenen Regelkreis ermöglichen, ist eine mit der Verwendung dieser elektronischen Typen von Kupplungsbremsen verbundene Sorge, daß sie im allgemeinen für viele lamellenbildende Anwendungen keine Spannung aufrechterhalten können die gleichmäßig genug ist. Beide benötigen mindestens zwei Trommeln zur Ausführung des Bremsvorgangs, der die Spannung erzeugt. Spannungsschwankungen können dann durch solche Dinge wie nicht konzentrische Kupplungstrommeln (Unrundheit) und durch Abnutzung der diese Trommeln tragenden Lager erzeugt werden, durch Oberflächenabnutzung auf den Trommeln selbst und Unregelmäßigkeiten innerhalb der Kupplung selbst, wie zum Beispiel Unregelmäßigkeiten in den Kupplungslagern. Diese Teile sind relativ teuer zu reparieren oder zu ersetzen.
• Zusätzlich neigt die Konstruktion des Patents US-A-4,753,096 dazu, zu ihrer Regulierung eine komplizierte elektronische Einrichtung zu benötigen, und viele Teile zu besitzen welche versagen oder nicht maßhaltig sein können. Eine Magnetpulver- Kupplungsanordnung ist - allein durch die Kosten der Kupplung selbst, der großen Trommelzylinder und der zugehörigen, relativ komplizierten elektronischen Verschaltung - außerdem vergleichsweise teuer.
• Weiterhin beträgt die Mindestdicke von Aluminiummaterial, das eine Magnetpulverkupplung - die für einen kontinuierlichen Betrieb groß genug ist - bei einem nominell 2,54 cm (Ein Zoll) breiten Streifen effektiv handhaben kann, im allgemeinen ungefähr 102 um bis 127 um (0.004 Zoll - 0.005 Zoll), da ein derart hoher, inherenter Widerstand gegen die Kupplung/Trommel-Anordnung vorliegt. Selbst wenn die Kupplung abgeschaltet ist kann die Mindestspannung, welche die Kupplung gestatten wird, zu groß für dünneres Aluminium-Streifenmaterial sein, wie zum Beispiel 76 um (0.003 Zoll) dickes. Dies ist ein Nachteil, da dünneres Material, wenn es in Anwendungen wie Fahrzeugkondensatoren verwendet wird, geringeres Gewicht im Fahrzeug und niedrigere Materialkosten ermöglicht.
• Daher ist es wünschenswert über eine lamellenformende Maschine zu verfügen, welche eine genaue und leicht veränderbare, durchschnittliche feine Höhenregulierung erlaubt, und weiterhin die Höhe von Lamelle zu Lamelle mit minimalen Veränderungen gleich hält, während die Kosten und Komplexität des Systems minimiert werden. Im Einklang mit der Erfindung wird eine Lamellenwalzmaschine zum Formen von Streifenmaterial in gewelltes Lamellenmaterial bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 definiert wird.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Lamellenwalzmaschine zur Bildung von Rillen (Lamellen) in Abschnitten von Endlos-Streifenmaterial bereit, die eine genaue kontinuierliche Messung der durchschnittlichen Höhe und Rückkopplung ermöglichen wird, und die zur Minimierung der Variation von Lamelle zu Lamelle weiterhin eine gleichbleibende Spannung in dem Material ermöglichen wird, während sie eine kontinuierliche Rückmeldung und Korrektur der Spannung ermöglicht.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die durchschnittliche Lamellenhöhe während der Formgebung fortlaufend überwacht wird und genau auf die gewünschte durchschnittliche Höhe korrigiert werden kann, um die Verschrottung fertiggestellter Lamellenstreifen zu minimieren.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Spannung des Streifenmaterials, bevor es in die formgebenden Stationen eingeführt wird, auf einer gleichbleibenden, gewünschten Spannung gehalten wird, wobei jede Abweichung davon durch Rückkopplung wieder abgeglichen wird.
• Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Spannungsregelung durch zwei verschiedene Rückkopplungsschleifen bewerkstelligt werden kann, wodurch eine automatische Rückkopplung basierend auf Spannungsmessungen oder - bei der Störungssuche oder Einrichtearbeiten - eine auf Luftdruck basierende Rückkopplung ermöglicht wird.
• Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
• Abb. 1 eine schematische Seitenansicht einer Lamellenmaschine darstellt;
• Abb. 2 eine Ansicht einer ein Dehnungsmeßgerät enthaltenden Walze entlang der Linie 2-2 in Abb. 1 in vergrößertem Maßstab darstellt;
• Abb. 3 eine Ansicht eines Teilsystems zur Lamellenhöhen-Messung entlang der Linie 3-3 in Abb. 1 in vergrößertem Maßstab darstellt;
• Abb. 4 eine Seitenansicht des Teilsystems zur Lamellenhöhen-Messung in vergrößertem Maßstab ist, wobei die Lamellen-Schutzvorrichtungen nicht gezeigt sind;
• Abb. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 in Abb. 4 ist;
• Abb. 6 eine schematische Ansicht des Spannungs- und Rückkopplungssystems darstellt;
• Abb. 7 eine schematische Ansicht ist, die einen Teil der Lamellenwalzmaschine im Einklang mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
• Abb. 8 eine schematische Ansicht eines Teils einer weiteren Lamellenwalzmaschine ist.
• Es wird angemerkt daß, während Abb. 7 den Teil einer Maschine darstellt, der unter den Bereich der Patentansprüche fällt; die verbleibenden Abbildungen nur zur Hilfe beim Verständnis dienen, und keine Maschinen zeigen die unter die anhängigen Patentansprüche fallen.
• Eine in den Abb. 1-6 abgebildete Lamellenwalzmaschine 12 wird zum Einziehen von flachem Streifenmaterial 14 in diese und zum Erzeugen von fertigen Lamellenstreifen 16 mit genau ausgeformten Rillen (Lamellen) 18 darin eingesetzt. Von besonderer Bedeutung zur Sicherstellung eines genau fertiggestellten Produkts ist der Grad der Höhenübereinstimmung von Rille zu Rille (Lamelle zu Lamelle), welcher durch das Teilsystem zur Apannungsregelung 20 bestimmt wird, und eine genaue und fortwährende Messung der durchschnittlichen Höhe der Wärmetauscherlamellen, die durch das Teilsystem zur Höhenmessung 22 bestimmt wird.
• Das flache Streifenmaterial 14 ist an einem Sockel 24 gesichert und wird durch drei Führungswalzen 26 zugeführt, bevor es in das Teilsystem zur Spannungsregelung 20 eingeführt wird, welches an einem Sockel 28 der Lamellenmaschine montiert ist. Das Teilsystem zur Spannungsregelung 20 umfaßt einen Trageblock 30, der auf dem Sockel 28 der Lamellenmaschine montiert und axial zu einem pneumatischen Zylinder 32 ausgerichtet ist, welcher einen Plungerkolben 34 aufweist, der aus diesem in Richtung des Trageblocks 30 hinausragt. Zwei Stücke Reibungsmaterial 36, wie etwa Vollpappe oder Filzunterlagen, umgeben das Streifenmaterial 14, während es sich zwischen dem Trageblock 30 und dem Plungerkolben 34 erstreckt. Ein Stück 36 ist an dem Block 30 befestigt und das andere Stück 36 ist an dem Plungerkolben 34 befestigt. Die Reibungsunterlagen 36 sind billig und leicht routinemäßig zu ersetzen, wodurch Wartungskosten minimiert werden.
• Das Streifenmaterial wird als nächstes durch drei Walzen 38, 40 und 42 geführt, wobei die mittlere Walze 40 einen in sich eingebauten Material-Dehnungsmesser 44 aufweist. Der Dehnungsmesser 44 ist elektrisch an eine Meßwertaufbereitung und eine Anzeige- und Regelvorrichtung 46 des Dehnungsmeßgerätes angeschlossen, der in einem Spannungsregelgehäuse 48 montiert ist. Die Anzeige- und Regelvorrichtung 46 ist für eine Ausgabe des Dehnungsmeßgerätes elektrisch an ein Voltmeter 50 angeschlossen. Dieser Voltmeter 50 gibt das Rückkopplungssignal an ein Proportionalventil 56 weiter. Es ist elektrisch an einen Prozeßsteuerungsschalter 52 angeschlossen. An diesen Schalter 52 ist weiterhin eine Meßvorrichtung 54 elektrisch angeschlossen, die den Druck des pneumatischen Zylinders direkt anzeigt, und das Proportionalventil 56 ist elektrisch mit dem Ausgang dieses Schalters 52 verbunden. Ein Spannungspotentiometer 59 stellt das Proportionalventil 56 auf den gewünschten nominellen Druck ein.
• Somit bestehen zwei Rückkopplungsschleifen. Dieser Schalter 52 in einer ersten Stellung erlaubt dann - basierend auf der Spannung in dem Streifen 14 - direkte Prozeßsteuerung des Proportionalventils 56 vom Dehnungsmesser 44 durch das Voltmeter 50. Der Schalter 52 in einer zweiten Stellung gestattet durch die Meßvorrichtung 54 über einen Druckaufnehmer 58 - der elektrisch mit der Meßvorrichtung 54 verbunden und mit der Luftdruckausgabe des Proportionalventils 56 verbunden ist - Prozeßsteuerung des Luftdrucks im Pneumatikzylinder 32.
• Im allgemeinen würde der Schalter 52 auf die erste Stellung für eine Regelung mit automatischem Rückkopplungs-Regelkreis gestellt werden, welche direkt auf der in dem Streifenmaterial 14 gemessenen Spannung basiert. Die zweite Stellung, welche eine auf Luftdruck basierende Rückkopplung verwendet, ist für eine stärker handbetätigte Prozeßsteuerung mit einer indirekten Anzeige der Spannung im Streifenmaterial 14 verfügbar. Auf diese Weise kann die gesamte Lamellenmaschine 12 während der Einstellung oder bei Störungsbeseitigung an der Maschine, oder wenn der Dehnungsmesser Wartung benötigen sollte, immer noch betrieben werden, wodurch die Ausfallzeit der Maschine verringert wird.
• Der Luftdruckkreislauf beginnt mit Druckluft, die in einem Produktionsbetrieb, der Druckluft für den Betrieb von Druckluftwerkzeugen erzeugt, von einer nicht gezeigten konventionellen Quelle eingespeist wird. Die Druckluft strömt durch einen 5u Filter 60 und dann durch einen Koagulationsfilter 62. Die Druckluft verzweigt sich dann, wobei ein Zweig durch einen Niederdruckregler 64 zum pneumatischen Zylinder 32 führt - und verwendet wird, um im unteren Bereich des Zylinders einen Druck anzulegen, um den Plungerkolben 34 anzuheben - und wobei der andere Zweig durch einen Druckregler 66 für einen im Verhältnis dazu höheren Druck zum Proportionalventil 56 führt. Wenn gewünscht könnte anstelle des Proportionalventils 56 ein nicht gezeigtes Servoventil verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit des Niederdruckreglers 64 entfiele. Jenseits des Druckaufnehmers 58 befindet sich ein manuelles Umgehungsventil 68, welches - sollte die Notwendigkeit auftreten - erlaubt den pneumatischen Zylinder 32 manuell anzuheben, und ein Druckmesser 70 zur Anzeige des aktuellen Drucks im Zylinder.
• Jenseits des Teilsystems zur Spannungsregelung 20 sind eine herkömmliche Sternrad- Formstation 76 und eine Formwalze 78 auf dem Lamellenmaschinen-Sockel 28 montiert, welche die Rillen 18 im Streifenmaterial 14 formen. Der Formwalze 78 nachgeschaltet sind auf dem Maschinensockel 28 die Verdichtungsstationen 80, 82 und 84 montiert, welche die Vorwärtsbewegung der neu geformten Rillen 18 einschränken, wodurch die Rillen dicht aneinander gepackt werden. Das Streifenmaterial 14 verläuft durch die Formstation 76 und die Formwalze 78 und wird zwischen einem Paar Lamellen-Schutzvorrichtungen 86 aufgenommen, die einen Durchführungsgang 88 bilden, der die gepackten Lamellen in der Maschine zurückhält und führt. Die Lamellen-Schutzvorrichtungen 86 sind auf dem Sockel 28 der Lamellenmaschine angebracht. Jenseits der dritten Verdichtungsstation 84 wird eine herkömmliche Schneidvorrichtung 90 verwendet, um die Lamellenstreifen auf die richtige Länge zuzuschneiden, bevor die fertiggestellten Lamellen 16 die Maschine verlassen.
• Zwischen der Formwalze 78 und der ersten Verdichtungsstation 80 ist das Teilsystem zur Höhenmessung 22 montiert. Es umfaßt einen Sockel 92, der an die Lamellen- Schutzvorrichtungen 86 montiert ist, wobei die Basis 92 drei Löcher durch sie hindurch aufweist. Ein Sensor 94 ist in einem der Löcher befestigt und ragt durch dieses hindurch, Ein Paar Paßstifte 96 gleiten durch die zwei anderen Löcher auf jeder Seite des Sensors 94 und sind an einer Gleitunterlage 98 befestigt, die zwischen den Lamellen-Schutzvorrichtungen 86 auf den gepackten Lamellen ruht. Ein Paar Meßfedern 100 sind zwischen der Gleitunterlage 98 und dem Sockel 92 an den Stiften 96 montiert und belasten die Gleitunterlage 98 nach unten hin auf die gepackten Lamellen vor. Der Sensor 94 schließt einen Kopf 102 ein, der aus dem Sensor ausfährt bis er in Oberflächenkontakt mit der Gleitunterlage 98 kommt.
• Der Sensor 94 ist elektronisch an einen mittelnden Verstärker und Anzeige 104 angeschlossen. Der Sensorkopf 102 selbst ist eine federbelastete Vorrichtung, obwohl sie auch gewichts- anstatt federbelastet sein könnte. Es kann entweder eine Feder oder ein Gewicht verwendet werden, da die Lamellen 18 fest gepackt sind, und eine erhöhte Federbelastung oder ein erhöhtes Gewicht die Lamellen 18 nicht zerdrücken oder verformen wird. Dies gestattet den Kontakt des Sensorkopfs 102 ohne die Notwendigkeit eines optischen Sensors und einer Lücke, wodurch der Sensor billiger als eine optische Meßvorrichtung wird; obwohl ein optischer Sensor benutzt werden kann, wenn das gewünscht wird.
• Vor einem anfängliche Maschinenbetrieb wird der Dehnungsmesser 44 kalibriert, um eine Übereinstimmung zwischen der Spannung im Streifenmaterial 14 und dem gemessenen Wert des Dehnungsmessers 44 zu bestimmen. Der Kalibrierungstest besteht aus dem Anhängen eines genau bekannten Gewichts an das Streifenmaterial 14 oberhalb des pneumatischen Zylinders 32, und dem Ablesen des Werts von Dehnungsmesser 44; wonach der Dehnungsmesser 44 so abgeglichen wird, daß er das bekannte, tatsächliche Gewicht anzeigt.
• Im Betrieb wird - während das Material 14 durch das Teilsystem zur Spannungsregelung 20 geführt wird - der Luftzylinder 32 verwendet, um über die Reibungsunterlagen 36 einen Widerstand anzubringen, wodurch eine Spannung im Material 14 erzeugt wird. Die Größe der Streifenmaterial-Spannung bestimmt die Feinregulierung der Lamellenhöhe.
• Ein Bediener verwendet eine Führungsgröße, um die gewünschte Materialspannung über das Proportionalventil 56 und den Zylinder 32 einzustellen. Das proportionale Luft-Servoventil 56 bestimmt das Maß des durch den pneumatischen Zylinder 32 angelegten Drucks. Während das Streifenmaterial 14 durch die Maschine geführt wird, empfängt die Dehnungsmeß- und -regelvorrichtung 46 ein Rückführungssignal vom Dehnungsmeßgerät und -meßumformer 44 für die Materialspannung. Der Regler 46 vergleicht die gemessene Spannung mit der gewünschten Spannung und justiert das Servoventil 56 entsprechend. So ist der Luftzylinder 32 durch Verwendung der Rückkopplung des Material-Dehnungsmesser 44 im geschlossenen Regelkreis in der Lage, eine sehr konstante Spannung des Streifenmaterials aufrechtzuerhalten.
• Wenn man wünschte, den pneumatischen Zylinder 32 manuell - anstatt basierend auf der Anzeige des Dehnungsmessers - zu betreiben, dann kann der Schalter 52 umgestellt werden, und der Druck durch Meßvorrichtung 54 basierend auf Druckanzeigen des Meßwertaufnehmers 58 geregelt werden.
• Nach den Dehnungs-Meßwalzen 38, 40 und 42 wird der Streifen 14 durch die Sternrad-Formstation 76 und die Formwalzen 78 geführt, die das Teil scheren und in Rillen formen. Die erste Verdichtungsstation 80 dreht mit einer langsameren Geschwindigkeit als die Formwalzen 78, wodurch die Lamellen 18 dicht aneinander gepackt werden.
• Der Sensorkopf 102 wird fortwährend von Gleitunterlage 98 getragen, die in direktem Kontakt mit den Lamellen 18 im dicht gepackten Zustand steht, während sie durch die Maschine laufen. Die Gleitunterlage 98 wird aus zwei Gründen benutzt; der erste ist, daß sie die Lamellen 18 für eine stabile, genaue Ablesung auf dem Boden des Durchführungsgangs 88 niederhält; der zweite Grund für die Gleitunterlage 98 ist, daß sie einen breiteren Bereich abdeckt, als der Sensorkopf 102 alleine abdecken würde. Der Sensor mißt durchgehend die Lamellenhöhe an der Verdichtungsstation, während die Lamellen 18 sich durch die Maschine bewegen. Das Wichtige ist hier, daß die Messung vorgenommen wird während die Lamellen in dicht gepackter Formation vorliegen; im Gegensatz zu einer losen Formation, wie sie am Ausgang der Maschine erzeugt wird, und wo die Lamellen instabiler sind und daher schwerer fortlaufend genau zu messen sind. Der gepackte Zustand erlaubt es, mehr Kraft auf die Lamellen auszuüben, um sie niederzuhalten und eine einheitlichere Ablesung zu erhalten. Die Höhenänderungen, die im Teilsystem zur Höhenmessung 22 gemessen werden wenn die Spannung verändert wird, ist bei kleinen Höhenregulierungen nahezu äquivalent zur Änderung der Lamellenhöhe im losen Endzustand. Obwohl die Lamellenhöhe an der Verdichtungsstation nicht gleich der Höhe der letztlich ausgestoßenen Teile ist, gibt es auch eine Korrelation zwischen der Höhe an den Verdichtungsstationen und der Höhe der fertigen Teile in losem Zustand. Die Höhenunterschiede der Lamellen zwischen der Meßstelle und dem letztlich ausgestoßenen Teil stehen in direkter Relation zueinander und können während der Einrichtung der Maschine bestimmt werden.
• Dieser gemessene Höhenwert kann dann zur Selbstkontrolle zum mittelnden Verstärker und Anzeiger 104 gesendet werden, wobei dem Verhältnis der Höhe im gepackten und fertigen Zustand Rechnung getragen wird, indem ein Deviationswert erzeugt wird, um die Spannung des Streifenmaterials 14 durch Anpassen des Drucks im pneumatischen Zylinder 32 manuell anzupassen, um die durchschnittliche Lamellenhöhe zu korrigieren. Im allgemeinen verwendet das System vorzugsweise eine Durchschnittsbildung der fortlaufenden Höhenmessung über ein vorbestimmtes Zeitintervall, um die zur Korrektur benutzte Höhenmessung zu bestimmen. Die Spezifikation sowohl des Meßzeitraums wie auch der Probenanzahl pro Wert kann festgesetzt werden, indem sie in den mittelnden Verstärker 104 eingegeben werden. Eine nicht abgebildete Zählwalze verfolgt die korrekte Anzahl von Rillen, nachdem diese einmal geformt sind, und hält die Lamellen während die Schneidvorrichtung 90 die fertigen Stücke 16 auf die erforderliche Länge schneidet. Für das fertige Stück 16 besteht eine spezifische Anforderung an die Auswurfdichte (Windungen pro Zoll, oder häufiger als Lamellen pro Dezimeter bezeichnet). Aufgrund der Rückfederung des Materials wird von der Schneidevorrichtung die dichte Packung der Lamelle gefordert, so daß sie die korrekte Dichte beibehält, wenn sie freigegeben wird.
• Ein Teil einer ersten Ausführungsform wird in Abb. 7 gezeigt. In dieser Ausführung bleibt die Lamellenwalzmaschine - bis auf den Standort des Teilsystems zur Höhenmessung 22' - im wesentlichen unverändert. Das Teilsystem 22' ist zwischen der ersten Verdichtungsstation 80 und der zweiten Verdichtungsstation 82 montiert. Da die Lamellen sich auch an diesem Ort in gepacktem Zustand befinden, kann die Höhe wiederum genau gemessen werden.
• In Abb. 8 wird der höhenmittelnde Verstärker und Anzeige entfernt, und ein mittelnder Verstärker und Vergleicher 108 wird an den Sensor 94 angeschlossen und in den Spannungs-Regelkreis eingegliedert, wodurch eine direkte Rückkopplungsschleife erzeugt wird, welche die gewünschte Spannung des Streifenmaterials basierend auf der Lamellenhöhen-Messung anpaßt. Dadurch wird es zu einer automatischen, fortlaufenden Lamellenhöhen-Korrekturvorrichtung und ist nicht nur eine automatische Lamellenhöhen-Überwachungsvorrichtung.
• Das Höhenmeßsignal kann weiterhin an einen gewöhnlichen digitalen Computer 106 gesendet werden, um direkt herkömmliche, in Produktionseinrichtungen verwendete Qualitätsdiagramme zu berechnen, welche statistische Werte wie X-BAR- und R- Diagramme berechnen und graphisch auswerten (wobei X-Bar der Durchschnitt der abgelesenen Durchschnitte eines gegebenen Intervalls darstellt und R den Bereich dieser Werte darstellt, also der Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Wert innerhalb des Intervalls, für das X-Bar berechnet wird). Diese können zum Ausdruck an einen herkömmlichen, nicht abgebildeten Drucker geleitet werden, um eine Überwachung der Maschinenleistung für Wartung und Reparatur zu erlauben.

Claims (8)

1. Eine Lamellenwalzmaschine zur Formung von Streifenmaterial (14) in gewelltes Lamellenmaterial (16), die umfaßt:

eine Spannungs-Regelvorrichtung (20), die einen pneumatischen Zylinder (32) umfaßt, um Druck auf das Streifenmaterial (14) auszuüben, während es die Spannungs- Regelvorrichtung (20) passiert;

Spannungs-Meßvorrichtungen (38, 40, 42, 44) zur Messung der Spannung des Streifenmaterials (14), nachdem es die Spannungs-Regelvorrichtung (20) passiert hat;

Spannungs-Rückkopplungsvorrichtungen (46, 50, 52, 54, 56) zur Anpassung des Drucks im pneumatischen Zylinder (32) auf Basis der Spannung, wie sie von den Spannungs-Meßvorrichtungen gemessen wurde;

formgebende Vorrichtungen (76, 78) zur Bildung von Rillen im Streifenmaterial (14);

Verdichtungsvorrichtungen (80, 82, 84), die bewirken daß die Rillen (18) dicht aneinander gepackt werden;

eine auf den Rillen (18) ruhende, eine Gleitunterlage (98) umfassende Höhen- Meßvorrichtung (22) zur Messung ihrer Höhe;

wobei diese Verdichtungsvorrichtungen eine erste Verdichtungsstation (80) und eine zweite Verdichtungsstation (82) umfassen; dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen- Meßvorrichtung (22) zwischen der zweiten Verdichtungsstation (82) und der ersten Verdichtungsstation (80) angeordnet ist.

2. Eine Lamellenwalzmaschine nach Anspruch 1, worin die Spannungs- Meßvorrichtungen drei Walzen (3840, 42) umfaßt, durch welche das Streifenmaterial geleitet wird, wobei eine der Walzen ein Dehnungsmeßgerät (44) umfaßt, das elektronisch an die Spannungs-Rückkopplungsvorrichtungen angeschlossen ist.

3. Eine Lamellenwalzmaschine nach Anspruch 1, worin die Spannungs- Rückkopplungsvorrichtung eine Vorrichtung (46) zum Empfang eines Signals vom Dehnungsmeßgerät (44) umfaßt; eine Regelvorrichtung (46) zum Empfang einer Eingabe der gewünschten Spannung und zum Vergleich dieser mit dem Signal des Dehnungsmeßgeräts (44); und eine Ventilvorrichtung (56), die zum Empfang eines Signals elektrisch an der Vorrichtung angeschlossen ist, um den durch den Pneumatikzylinder (32) auf das Streifenmaterial ausgeübten Druck auf Basis des Vergleichs zu regulieren.

4. Eine Lamellenwalzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Spannungs-Rückkopplungsvorrichtung weiterhin einen Druck-Meßwertaufnehmer (58) umfaßt, der so angepasst ist daß er manuell einstellbar ist; und eine Schaltvorrichtung (52) zum selektiven Umschalten der Spannungsrückkopplung zwischen der Spannungs-Meßvorrichtung und dem Druck-Meßwertaufnehmer.

5. Eine Lamellenwalzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Höhen-Meßvorrichtung (22) weiterhin eine Vorrichtung (104) zur Berechnung einer durchschnittlichen Höhe über ein vorbestimmtes Intervall und zur Anzeige der durchschnittlichen Höhe umfaßt.

6. Eine Lamellenwalzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin eine Höhenmessungs-Rückkopplungsvorrichtung (108) zum Empfang einer Eingabe einer gewünschten Höhenmessung und zur Anpassung des Drucks im pneumatischen Zylinder (32) auf Basis eines Vergleichs mit der gemessenen Höhe der Rillen umfaßt.

7. Eine Lamellenwalzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Höhenmeßvorrichtung weiterhin einen Sockel (92) umfaßt, der über der Gleitunterlage (98) bezüglich der Verdichtungsvorrichtungen fest montiert ist; einen mit einem Kopf (102) ausgestatteten Sensor (94), der am Sockel (92) angebracht ist, wobei der Kopf (102) in Oberflächenkontakt mit der Gleitunterlage (98) steht; eine Führungsvorrichtung (96) für eine bezüglich des Sockels (92) ausfahrbare Montage der Gleitunterlage (98); und eine Vorbelastungs-Vorrichtung (100), welche die Gleitunterlage (98) vom Sockel (92) weg und in Richtung auf die dicht gepackten Rillen (18) vorbelastet.

8. Eine Lamellenwalzmaschine nach Anspruch 1, worin die Spannungs- Rückkopplungsvorrichtung umfaßt:

erste Spannungs-Rückkopplungsvorrichtungen (46, 50, 52, 54, 56) zur Anpassung des Drucks im pneumatischen Zylinder (32) auf Basis der Spannung, wie sie von der Spannungs-Meßvorrichtung gemessen wurde;

zweite Spannungs-Rückkopplungsvorrichtungen (54, 56, 58), die zur manuellen Einstellung des Drucks des pneumatischen Zylinders angepaßt sind; und

eine Schaltvorrichtung (52) zum selektiven Wechsel der Rückkopplung zwischen den ersten Rückkopplungsvorrichtungen und den zweiten Rückkopplungsvorrichtungen.