DE69710183T2

DE69710183T2 - Verfahren zur herstellung von steifen, dünnen bandmaterial, sowie rollen zur verwendung bei solch einem verfahren

Info

Publication number: DE69710183T2
Application number: DE69710183T
Authority: DE
Inventors: Thomas Deeley
Original assignee: Hadley Industries Ltd
Current assignee: Hadley Industries Overseas Holdings Ltd
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1997-03-20
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2017-03-21
Also published as: US6183879B1; WO1997035674A1; ID16784A; TW334360B; GB2311949A; EP0891234A1; DE69710183D1; GB9606289D0; AU2037197A; NZ331108A; MY122024A; HUP9902638A2; JO1955B1; PL328954A1; HU221994B1; TR199801918T2; ES2171896T3; EP0891234B1; RO117515B1; HUP9902638A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, durch das ein dünnes Metallblech relativ steif gemacht wird, sowie eine Walzenanordnung zum Walzen eines Blechs.
In unserer früheren Patentanmeldung WO-A-94/12294, veröffentlicht am 9. Juni 1994, haben wir ein Verfahren zum Ausbilden von Erhebungen in einer dünnen Platte zum Erhöhen von deren Steifheit beschrieben. Wir haben nun ein verbessertes Verfahren zum Behandeln des Metallblechs gefunden. Gemäß der Erfindung wird entsprechend einem Aspekt ein Verfahren zum Versteifen eines dünnen Metallblechs bereitgestellt, wie es im Anspruch 1 angegeben ist.
Wie haben festgestellt, daß dann, wenn eine Platte aus einem flexiblen Material mit einer relativ geringen Dicke durch den Spalt von Walzen mit Zähnen hindurchgeführt wird, die Plattenoberfläche beschädigt werden kann, so daß Bruchstücke der Platte verlorengehen und sich in dem Raum zwischen den Zähnen ansammeln. Die Bruchstücke verursachen dann eine weitere Beschädigung des Plattenmaterials, das nachfolgt. Wir haben gefunden, daß durch gerundete Abschnitte der Zähne dieses Risiko vermindert werden kann. Insbesondere sind die Zähne in zwei Bereichen gerundet: An den Ecken der Spitze und an der Spitze. Mit anderen Worten, es wurde gemäß der Erfindung festgestellt, daß es durch Runden der Ecken der Zähne, vorzugsweise sowohl an der Spitze als auch an deren Fuß, möglich ist, das Plattenmaterial in den Spalt zwischen den einander gegenüberliegenden Zähnen hindurchtreten zu lassen, wobei es steifer und nur wenig oder nicht dünner wird, ohne daß das Plattenmaterial oder, die Zähne reißen. Im Ergebnis erleiden die Walzen eine geringere Abnutzung, erfordern weniger Reinigung und halten länger. Das Plattenmaterial ist steif und noch leichtgewichtig. Soviel wir wissen, wurde früher ein Runden der Ecken von Zähnen auf Walzen nie praktiziert und die Vorteile, dieses zu tun, waren unbekannt.
Das Ausmaß des Rundens steht in Beziehung zur Größe des Zahns, die ihrerseits in Beziehung zur Dicke der bearbeiteten Platte steht. Wenn der Zahn für die Benutzung bei einer Platte mit geringer Dicke relativ klein ist, betragen der Eckradius 0,2 mm und die Spitze vorzugsweise etwa 1 mm. Wenn der Zahn bei einer Platte mit einer größeren Dicke relativ groß ist, liegen der Eckradius bei 1 mm und die Spitze bei 2,5 mm. Das Verhältnis des Eckradius zum Spitzenradius nimmt daher mit zunehmender Zahngröße ab. Es wurde beobachtet, daß außerhalb dieser Parameter der Zahn zu Ecken neigt, welche in die Oberfläche des behandelten Plattenmaterials einschneiden können. Aufgrund des Rundens der Ecken und der Spitzen der Zähne besteht kein Risiko, daß ein Plattenmaterial in solcher Weise gebrochen wird, daß ein Zerbrechen in Bruchstücke, z. B. ein Zerreißen oder dergleichen, auftritt. Ein solches Aufbrechen setzt Bruchstücke des Plattenmaterials frei, die den Raum zwischen den Zähnen der Walze verschmutzen. Dies führt zu dem Risiko, daß die Unversehrtheit der Oberfläche der nachfolgenden Platte leidet. Wir haben Überraschenderweise gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Unversehrtheit der Plattenoberfläche nicht nur aufrechterhalten wird, sondern daß die geformte Platte die Wirkung einer verbesserten Versteifung erfährt. Diese hat zur Folge, daß die mechanische Festigkeit, d. h. die Steifigkeit der Platte, erhöht wird. Das Verfahren der Erfindung kann sogar auf eine dünne flexible Platte angewandt werden, die eine Beschichtung, z. B. einen Anstrich oder einen ähnlichen Film, trägt, ohne das Risiko einzugehen, daß sie beschädigt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Anordnung von Walzen für den Einsatz beim Kaltwalzen eines dünnen ebenen Plattenmaterials zur Verfügung, um die Platte zu versteifen, wie im Anspruch 4 definiert ist.
Damit die Erfindung gut verstanden werden kann, wird sie nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:
Fig. 1 ist eine diagrammartige Darstellung des Gesamtverfahrens;
Fig. 2 ist eine Teildarstellung eines Teils der Umfangsoberfläche der ersten Walzenanordnung (gezeigt am linken Ende von Fig. 1), wobei die Positionen der Zähne einer benachbarten Walze mit unterbrochenen Linien angegeben ist;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Gestalt einer relativ kleinen Zahnform zeigt;
Fig. 6 ist die gleiche Darstellung wie in Fig. 5 für den Fall einer relativ großen Zahnform;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Form der Zähne auf der Walze gemäß Fig. 2; und
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der auf der Platte gebildeten Erhebungen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird ein dünnes Plattenmaterial S, normalerweise aus Metall, mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,05 mm bis 2,5 mm von einer Spule abgezogen und zwischen einem Paar identischer Walzen R1, R2 hindurchgeführt, von denen jede an ihrem Umfang eine Anzahl von Zähnen T aufweist, wie sie in Fig. 2 gezeigt werden. Die Walzen werden um ihre jeweiligen parallelen Achsen P1, P2 in Drehung versetzt und das Plattenmaterial tritt in Eingriff mit den Zähnen T der Walzen und wird durch sie geformt. Jeder Zahn drückt einen Teil des Plattenmaterials in eine Lücke zwischen Zähnen T auf der anderen Walze, um eine Erhebung, die der anderen Walze zugewandt ist, sowie eine entsprechende Vertiefung, die der ersten Walze zugewandt ist, auszubilden. Somit wird die Gesamtdicke des Plattenmaterials durch das Erzeugen von Erhebungen auf ihren beiden Seiten erhöht.
Von dem Walzenpaar R1 und R2, tritt das Plattenmaterial zwischen den Walzen weitere Paare A, B, C hindurch, die das Plattenmaterial zu einem Profil formen. Das Walzenpaar R1, R2 und die Walzenpaare A, B, C werden beispielsweise mittels eines üblichen Antriebs D angetrieben, der von bekannter Art ist und z. B. einen Elektromotor E beinhaltet. Die Walzen. werden mit im wesentlichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, so daß das Plattenmaterial kontinuierlich und mit der gleichen Geschwindigkeit zwischen den Walzen R1, R2 und dann zwischen den Walzen der nachfolgenden Paare hindurchgeführt wird. Nach dem Formen wird die Platte für den Transport und die Verwendung auf Länge geschnitten.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, weist jede Walze R1, R2 an ihrem Umfang eine Anzahl identischer Zähne T auf, die in einer Mehrzahl von spiralförmigen Reihen angeordnet sind, die zur Walzenachse in einem Winkel von 45º geneigt sind. Jeder Zahn hat eine Spitze 1 mit einem Radius an jeder der Flanken 2, 3, 4, 5, wobei jede Flanke zu der Achse in einem Winkel von 45º geneigt ist. Von jeder Kante der Spitze aus erstreckt sich eine entsprechende Flanke 2, 3, 4 und 5. Benachbarte Flanken treffen sich an jeweiligen Kanten des Zahns. Bei der dargestellten Ausführungsform und wie in einer Richtung von einer dieser Kanten zur anderen zu sehen ist, hat die Flanke zwischen den zwei Kanten die Form einer Abwicklungskurve. Alle Flanken von allen Zähnen weisen die gleiche Form auf. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Flanken der Zähne auf den Walzen in Richtungen weisen, die zwischen einer Umfangsrichtung und einer Axialrichtung liegen. Fig. 7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Walzenzähne.
Das Plattenmaterial S wird von den Zähnen T erfaßt und durch sie gereckt, wenn es zwischen den Walzen R1 und R2 hindurchläuft, so daß die Gesamtlänge des Plattenmaterials nur wenig oder unbedeutend vermindert wird. Die Verminderung der Gesamtlänge (falls überhaupt) hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, z. B. der Dicke des Plattenmaterials und der Zunahme der Gesamtdicke, welche durch die Walzen verursacht wird. Wir ziehen es vor, daß die Länge des Plattenmaterials um nicht mehr als 15% der Anfangslänge vermindert wird. Im allgemeinen beträgt die Länge des die Walzen verlassenden Plattenmaterials mindestens 90% der Anfangslänge, und wir bevorzugen es, die Länge des Plattenmaterials innerhalb des Bereichs von 95% bis 100% (oder mehr) der Anfangslänge zu halten. Wir bevorzugen es, daß die Gesamtdicke des die Walzen verlassenden Plattenmaterials das Zwei- bis Dreifache der Dicke des Plattenmaterials beträgt. Eine nachträgliche Behandlung des Plattenmaterials durch die Walzenpaare A, B, C vermindert etwas die Gesamtdicke des Materials.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Flanken der Zähne der einen Walze R1, R2 jenen der benachbarten Zähne über Lücken 6 hinweg zugewandt, die nicht durch Zähne T der anderen Walze besetzt sind. Am Spalt zwischen den Walzen R1; R2 treten die Zähne T in Lücken zwischen Kanten der Zähne T mit Kanten eines jeden Zahns T ein, die den Kanten der benachbarten Zähne T zugewandt sind.
In den Lücken 6 ist das Plattenmaterial S frei, um eine Form annehmen, welche durch die Kräfte bestimmt wird, die auf die Platte an den Spitzen der Zähne T ausgeübt werden. Diese Kräfte sind derart, daß die Platte in den Lücken 6 nicht flach bleibt.
Fig. 5 und 6 zeigen in vergrößerter Maßstab die bevorzugte kleine und große Zahnform zur Anwendung bei einem Plattenmaterial mit einer relativ dünnen bzw. relativ dicken Plattenstärke. Die gestrichelte senkrechte Linie ist die Achse des Zahns und die gestrichelte horizontale Linie ist der regelmäßige Abstand. Das Ausmaß des Rundens wird so ausgewählt, daß an allen Stellen die Bildung von Ecken vermieden wird, die das Plattenmaterial, welches geformt wird, beschädigen könnten. Wir bevorzugen es, das Ausmaß des Rundens durch eine Meßtechnik zu bestimmen, die bei Zahnrädern angewandt wird. Fig. 6 zeigt für den Fall der großen Zahnform die Mittelpunkte der Radien, welche vorzugsweise 1,0 mm für den Eckradius und 2,5 mm für die Spitze betragen. Die entsprechenden Werte für den kleinen Zahn betragen in beiden Fällen 0,2 mm und 1,0 mm. Als Folge dieser Radien gibt es dann, wenn durch den Durchgang durch die Walzen R1, R2 die Erhebungen und Vertiefungen in der Platte ausgebildet werden, für das Plattenmaterial keine Ursache zu brechen und Bruchstücke abzugeben, die in dem Raum zwischen den Walzenzähnen liegenbleiben können. Derartige Bruchstücke neigen dazu, sich anzuhäufen sowie die Erhebungen und Vertiefungen zu verderben, die auf der nachfolgenden Platte der Spule S ausgebildet werden. Solche Bruchstücke werden bei der Erfindung vermieden.
Fig. 8 zeigt die auf einem erfindungsgemäßen Plattenmaterial ausgebildeten Erhebungen. Es ist ersichtlich, daß als Folge der gerundeten Walzenzähne die Erhebungen und Vertiefungen relativ glatt sind.

Claims

1. Verfahren zum Versteifen eines dünnen Metallblechs, wobei ein flexibles Metallblech mit einer relativ geringen Dicke zwischen zwei Walzen hindurchgeführt wird, von denen jede Zähne aufweist, wobei jeder Zahn mit vier Flanken versehen und jede Flanke zwischen einer Axialrichtung und einer Umfangsrichtung ausgerichtet ist, und wobei die Walzen derart angeordnet sind, daß sich die Zähne der einen Walze in die Lücken zwischen den Zähnen der anderen Walze erstrecken, und die Walzen mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit um etwa parallele Achsen gedreht werden, um auf beiden Seiten des durch die Walzen hindurchgeführten Plattenmaterials Reihen von Erhebungen auszubilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Zähne in zwei Bereichen gerundet ist, und zwar an der Spitze und an den Ecken der Spitze, wobei der Radius an der Spitze 1,0 bis 2,5 mm und jener an den Ecken 0,2 bis 1 mm betragen, wodurch die Platte ohne Beschädigung ihres Oberflächenmaterials versteift wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oberseiten der Zähne einen Eckradius von 1,0 mm und einen Spitzenradius von 2,5 mm aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Oberseiten der Zähne einen Eckradius von 0,2 mm und einen Spitzenradius von 1,0 mm aufweisen.

4. Walzenanordnung zur Verwendung beim Kaltwalzen von glattem dünnen Plattenmaterial, um die Platte zu versteifen, wobei an der äußeren Walzenoberfläche Zahnreihen vorliegen und jeder Zahn vier Flanken mit einer Abwicklungsform aufweist, sowie jede Flanke in eine Richtung zwischen einer Axialrichtung und einer Umfangsrichtung weist, wobei die Walzen beim Gebrauch mit einer derartigen Entfernung voneinander beabstandet sind, daß sich die Zähne auf der einen Walze in Lücken zwischen den Zähnen auf der anderen Walze erstrecken, wodurch auf beiden Oberflächen der Platte während ihres Durchgang zwischen den Walzen Erhebungen ausgebildet werden, und die Zähne in parallelen spiralförmigen Reihen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite der Zähne in zwei Bereichen gerundet sind, nämlich an der Spitze und an den Ecken der Spitze, wobei der Radius an der Spitze 1,0 bis 2,5 mm und jener an den Ecken 0,2 bis 1 mm beträgt.

5. Walzenanordnung nach Anspruch 4, worin die Oberseite der Zähne einen Eckradius von 1,0 mm und einen Spitzenradius von 2,5 mm aufweist.

6. Walzenanordnung nach Anspruch 4, worin die Oberseite der Zähne einen Eckradius von 0,2 mm und einen Spitzenradius von 1,0 mm aufweist.