DE7011570U - Vorrichtung zur herstellung eines metallbandes, aus dem ein bund mit freiem raum zwischen den windungen gewickelt wird. - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes> /'/

aus dem ein Bund mit freiem Raum zwischen den ^/

Windungen gewickelt wird. ~

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes mit auf dem Umfang eines beiderseits des Bandes angeordneten Scheibenkörperpaares in die Arbeitsstellung drehbaren, mit Werkzeugen bestückten Werkzeughaltern.

Aus solchem Band gewickelte Bunde werden bestimmten Behandlungen unterworfen, z.B. einem Glüh- oder Beizverfahren.

Bei den bekannten Metallband (US-PS 2.275.458, vgl. insbesondere Fig. 6) ist der Abstand zwischen den Randverformungen nicht besonders festgelegt, so daß die Gefahr besteht, daß die Verformung einer nachfolgenden Windung auf die Verformung der vorhergehenden Windung aufläuft und je nachdem, aus welcher BarKl-ioy^flache diese hervorsteht in diese Verformung eintaucht, po daß der freie Raum nicht gehalten wird, oder auf dieser aufläuft, so daß der freie Raum :.n diesem Bereich vergrößert wird» Vu allem besteht die Gefahr, daß die einzelnen Windungen aufeinander gleiten, da das Band unter Zugspannung beim Aufwickeln steht. Beschädigungen der Bandoberflächen sind die Folge. Nach dem Fertigwickeln des Bundes kann dieser nicht mit horizontal liegender Achse frei abgestellt und gelagert werden, da sich auch dann die einzelnen Windungen gegeneinander verschieben. Bs ist daher erforderlich derartige Bunde zunächst zu kippen, um die Achse vertikal zu steilen. Dies bedeutet einen zusatzlichen Aufwand an Arbeit und Betriebsmitteln und damit an Kosten.

Es gilt daher, das bekannte Metallband so weiterzubilden, daß damit ein zu jeder Zeit und in allen Lagen einen schubfesten Verbund zwischen den einzelnen Windungen aufweisender Bund hergestellt werden kann.

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Dieser schubfeste Verbund wird dann erreicht, wenn der Abstand

zwischen den zusammengehörenden, zur oberen bzw. zur unteren

Bandoberfläche orientierten Randverformungen eine Größe hat, bei

der in jeder Windung Randverfomungen in tangentialer Richtung |> an Rendverformungen der vorhergehenden und der nachfolgendes

Windung anliegen.

Dadurch wird die Wirkung erzielt, daß bereits beim Wickeln die einzelnen Windungen gegeneinander unverschieblich gehalten werden und daß auch nach dem Abschieben des Bundes und dem Abstellen auf einer Grundfläche mit horizontal bleibender Bundöffnung, der Bund schubfest stehen bleibt, so daß auch zu keiner Zeit und in keiner Lage Beschädigungen der Bandoberflächen mehr auftreten können.

Während ein in beide tangentiale Richtungen wirkender Schubverbund besonders bei relativ dünnem Bandmaterial von Vorteil ist, genügt bei einem relativ dickerem Bandmaterial die formschlüssige Schubverbindung in einer tangentialen Richtung, weil ein relativ dickeres Material an sich schon wesentlich steifer ist.

Es ist auch vorteilhaft, daß der halbwellenförmigen Verformung noch eine Feinverzahnung überlagert ist, so daß eine solche Randverformung dann auch in beiden tangentialen Richtungen als formschlüssiger Schubverbund wirkt.

Wenn diese die wellenförmige Randverformung überlagernde Feinverzahnung erfindungsgemäß an den dem Haspeldorn benachbarten Bandwindungen angebracht ist, kann damit für den Bund ein nach beiden tangentialen Richtungen besonders schubfester Tragkern ausgebildet werden.

Die erfindungsgemäße, gegenüber den benachbarten Windungen formschlüssig wirkende Randverformung beruht auf dem Gedanken, durch eine schubfeste Verbindung in den Kantenbereichen der einzelnen Windungen des Bandes am Bund zwei formsteife Seitenscheiben zu

baffen, in die die einzelnen Windungen als Zylinderschalen ζ ngespannt sind und dabei auf konstante Abstände gehalten werden.

Die Erfindung hat auch den Vorteil, daß der Verbund zwischen den einander benachbarten Windungen des Ringes und damit die Standfestigkeit des offen gewickelten Bandringes.: vom Reibungsfaktor und der Pressung unabhängig wird. Beia Wickeln von bandförmigem

bleibt die auflaufende Windung um das Mad AU * 2 T¹ 4 r - 2 T (h ♦ ι) infolge des Vindtingssprunges (h + s) gegenüber der gleichen Verformung in der vorhergehenden Windung zurück. In der angegebenen Gleichung ist «it ^r der Zuwachs des Bundhalbmessers, Bit h die Banddicke und Bit β der Windungsabstand gemeint. Bei sinusförmig ausgebildeter Randverformung wird durch die beiden zur unteren und oberen Bandebene orientierten Halbwellen entsprechender Schwingungsweite ein formschlüssiger Verbund benachbarter Windungen erreicht.

Da alle Verformungen der Windungen gegenüber denjenigen ihrer vorhergehenden um das Maß AU zurückbleiben, «intstehen bei hinreichender Formsteifigkeit infolge des formschlüssigen Schubverbundes durch alle sinusförmigen Verformungen zwei elastische nachgiebige Bandrandscheiben mit geringen örtlichen Pressungen, so daB z.B. beim anschließenden GlühprozeS an diesen Stellen keine Bandkleber entstehen können.

Da normalerweise ohnehin alle Binder besäumt werden müssen, entsteht kein zusätzlicher Materialverlust, da die Randverformungen im Bereich des Saumschrottes liegen.

Im allgemeinen geht man bei der Durchführung der Erfindung ·<» daß das kaltgewalzte Band unmittelbar nach dem letzten Verformungsstich an den Rändern mit den beschriebenen Verformungen versehen und dann zu einem Bund mit Zwischenräumen zwischen den einzelnen Windungen aufgehaspelt wird. Danach erfolgt das Glühen. Der Glühprozeß kann gegenüber den bekannten Verfahren in wesentlich kürzerer Zeit durchgeführt werden, weil die heißen Gase schnell in das Innere des Bundes eindringen können. Ferner können beim Glühen infolge der höheren Knicksicherheit der Bunde mehrere Bunde aufeinandergestellt gleichzeitig geglüht werden.

Nach dem Glühen erfolgt dann das Dressieren und daran anschließend das seitliche Besäumen der Bänder, wobei durch das Besäumen auch gleichzeitig die im Bereich des Saumschrottes liegenden Randverformungen mit abgeschnitten werden. Bei diesem Verfahren erfolgt somit kein Umwickelvorgang. Dieser Vorteil kann dadurch besondere herausgestellt werden, daß beim Einwickeln eines Nylonfadens oder eines gezwirnten Drahtes gemäß einem weiteren Stand der Technik sogar zwei Umwickelvorgänge erforderlich sind, nämlich zunächst ein Lockerwickeln und anschließend wieder ein Festvittatln des Bundes.

Die erfinfftungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des vorbeschriebenen Metallbandes weist auf dem Umfang eine« beidseits des Bandes angeordneten Scheibonk6rperpaares in die Arbeitsstellung drehbare; , mit Werkzeugen bestückte: ₃ Werkzeughalter._; auf, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter über einen Schneckentrieb in die Arbeitsstellung drehbar sind. In dieser Stellung sind die Werkzeughalter arretierbar.

Das gleiche ist mittels eines Zahnrades und eines zugehörigen Zahnsegmentes erreichbar.

Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung des Hetallbandes mit an Jeder Bandseite mehrere mit Verformungswerkseugen bestückten ScheibenkSrperpaaren ist deren Abstand senkrecht zur Bandoberfläche und/oder in Bandlaufrichtung während des Bandlaufes kontinuierlich verstellbar bzw. deren relative Stellung zueinander gegebenenfalls verdrehbar 4*4-, wobei der Abstand zwischen den nach beiden Bandoberflächen orientierten Randverformungen sowie deren Tiefe während des Banddurchlaufes veränderbar ist.

Bei diesen Werkzeugausführungen lassen sich der Polygonisierungseffekt - Abweichungen von der kreisrunden Windungsform infolge der nur punktfureigen, in gewissen Abständen erfolgenden Abstützung der Windungen und die damit einhergehenden Verkürzungen der Windungslängen - sowie die Wirkung der elastischen Einsenkeng ausgleichen und damit die Umfangslänge der auflaufenden Windung an die Umfangslänge der verhergehenden Windung zwecks Erzielung des formschlüssigen Schubverbundes anpassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind je zwei an einer Bandseite auf die gleiche Bandoberfläche einwirkende Verformungswerkzeuge auf zwei, in Bandlängsrichtung hintereinander liegenden Achsen angeordnet.

Auf diese Weise sind die von den beiden Werkxeugpaaren zur oberen und/oder unteren Bandoberfläche verformten Halbwellen während des Banddurchlaufes kontinuierlich in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbar. Bei der Tandemkonstruktion wird der Synchronlauf zum Beispiel mit Hilfe von Zahnrädern erreicht.

Bei gleichzeitiger Beobachtung mit Hilfe eines Stroboskopes kann der mit dem Wickelradius sich ändernde Polygonisierungseffekt beim Wickeln des Bandes ausgeglichen werden, der zu einer unterschiedlichen Windungslänge bei jeder Windung führt und damit den formschlüssigen Schubverbund beeinträchtigt.

Der Ausgleich der Polygonisierung erfolgt durch eine Vergrößerung des. Abstandes des oberen und unteren Teiles der sinusförmigen Verformung bei Einhaltung der Verformungstiefe und damit des Windungsabstandes in Abhängigkeit vom Wickelradius durch Abstandsvergrößerung der entsprechenden Werkzeugteile.

Bei den rotierenden Einzelwerkzeugen mit sinusförmigen Einzelstempeln wird der Ausgljich der Polygonisierung durch eine geringfügige Vergrößerung der Verformungstiefe und damit des Windungsabstandes erzielt. Biese Änderung der Verformungstiefe kann automatisch mit dem größer werdenden Wickelradius gekoppelt werden, so daß sich dann die ständige überwachung mit Hilfe eines Stroboskopes erübrigte

Bei einer anderen Ausführungsform des Werkzeuges werden die beiden sinusförmigen Halbwellen der Bandkantenverformung durch zwei entsprechende Stempelpaare, die in zwei parallelen, kontinuierlich gegeneinander verdrehbaren Scheiben befestigt sind, hergestellt. Dabei lassen sich die Abstände der beiden Halbwellen während des Betriebes kontinuierlich durch eine gegenseitige Verdrehung der scheibenförmigen Stempelhalter ändern.

In den Versuchen zur Herstellung eines geöffneten Bandringes hat sich gezeigt, daß der Aufwickelbandsug, der von der ersten bis zur letzten Windung infolge des notwendigen konstanten Wickelmoaentei/ proportional mit dem Wi ■ .^bI ;.■ >dius abnimmt, eine große Bedeutung für den windungsabstand ^r-nd damit für die Wiederkehr des vom rotierenden Werkzeug erzeugten Randverformungsmusters hat.

Die Ursache dafür liegt in der elastischen Nachgiebigkeit der bereits gewickelten Windungen, da die vom Werkzeug erzeugten Randverformungen in der η-ten Windug immer um das Maß Au_n = 27f(h+s_n) hinter den Randverformungen zurückbleiben, so daß die Randkräfte der jeweils zuletzt gewickelten Windung auf elastisch nachgiebiger Unterlage abgesetzt werden. Um dieses elastische Einsenken und damit die Verringerung des gewünschten Windungsabstandes möglichst gering werden zu lassen, muß mit möglichst geringer Bandzugspannung aufgewickelt werden. In der obigen Gleichung bedeuten ^U_n einen Teil des Umfanges der n-ten Windung, h Banddicke und s Windungsabstand der η-ten Windung.

Andererseits bedeuten geringe Bandzugspannungen bein Aufwickeln auch geringe Stabilität gegen seitliches teleskopartiges Verrutschen der Windungen, das sich nur mit einer speziellen Ausbildung der Kantenverformungen verhindern läßt. Daher müssen einige Stempel des Werkzeuges ein Bandkantenverformungsmuster mit auf beiden Bandkanten unterschiedlicher Neigung zur Bandlaufrichtung erzeugen. Mit diesen Stempeln wird sowohl in tangentialer als auch in achsialer Richtung im Bandring ein formschlüssiger Schubverbund erzeugt.

Die Erfindung wird anhand von Figuren, die bevorzugte AusfUhrungsformen des Erfindungsgedankens veranschaulichen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Bandkantenverformungawerkzeug sowie einen teilweise aufgewickelten Bund in der Seitenansicht, wobei die Randverformung an dem Band als nach beiden Bandoberflächen orientierte sinusförmige Welle und ala nach einer Bandoberfläche orientierte Halbwelle ausgebildet ist,

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Fig. 2 ein Bandkantenverfomongswerkzeug sowie ein teilweise aufgewickeltes Bund in der Seitenansicht» wobei die Randverforatmg des Bandes nur als nach einer Bandoberfläche orientierte eckige Halbwelle ausgebildet ist,

Fig. 7 ein sogenanntes Tsndemwerkzejtg für die Erzeugung der Randverformung in der Seitenansicht,

Fi^, 1o ein Baadkantenverformungswerkaeug in vergrößerter Darstellung in der Seitenansicht,

Fig. 11 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 1o gemäß der Schnittlinie B-B,

Fig. 12 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 1o gemäß der Schnittlinie A-A,

Fig. 13 eine Ansicht der Fixierung der Stempelhalter 14* mit einem Zahnrad 22 und einem Zahninnensegment 23 gemäß Fig. 12,

Fig. 14 eine Ansicht der Fixierung der Stempelhalter 14 mit Hilfe dee Schneckentriebes 16 gemäß Fig. 12,

Fig. 15 einen Stellschlüssel in einer Schnittdarstellung, Fig. 16 eine Seitenansicht eines zweischeibigen Verformungs-

werkzeugas, welches mit einzelnen Stempeln bestückt ist,

Fig. 17 einen Schnitt durch die Fig. 16 gemäß der Schnittlinie A-A,

Fig. 18 eine Ansicht eines Stempelpaares, bestehend aus einteiliger Patrize und zweiteiliger Matrize in dar weitesten Matrizenstellung für die Banddieke h^ und dar Verformungstiefe t₁ bzw. dar Banddieke h₂ und dar;Verformungstiefe

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Fig. 19 eine Ansicht eines Stempelpaares in der Ängsten Matrizenstel~ ng .für die Banddicke h, und der Verformungstiefe t_T IiT Banddicke h^ und der Verformungstiefe t^.

Gemäß Fig. 1 vird das Band 1 vor dem Aufwickeln auf den Haspel 8, der sich in Pfeilrichtung dreht, durch das Bandkantenverformungswerkzeug 2 ο und 2 u anöden Rändern verformt. Das Verformungswerkzeug besteht auf jeder Bandseite aus einer oberhalb des Bandes angeordneten Scheibe 2 ο und einer unterhalb des Bandes angeordneten Scheibe 2 u. Der Umfang der Scheiben ist so ausgebildet, daß abwechselnd die nach einer Bandoberfläche orientierten Verformung ο sowie nach beiden Bandoberflächen orientierten Verformungen ο und u (Sinusschwingung) erzeugt werden können. Die Halbwellen ο dienen zur Abstandhaltung der einzelnen Windungen 1' des aufgewickelten Birne)as 9 und die Doppelhalbwellen zur Äbatandhaltung sowie zur Bildung der formschlüssigen Verbindung zwischen den Windungen.

Dia Darstellung gemäS Fig. 2 weicht von der Darstellung in Fig. 1 insofern ab, als die Randverformung des Bandes 1 nur als nach einer Bandoberfläche orientierte eckige Halbwellen 1o und 11 und 11' ausgebildet sind. Die Banddicke ist mit h, die Höhe der Randverformung über der Bandoberfläche mit s und der Abstand zwischen den Bandverformungen benachbarter Windungen mit 4U bezeichnet.

Das sogenannte Tandemwerkzeug nach Fig. 7 besteht aus den Werkzeugteilen 2 o, 2 u sowie 2 Ό und 2* u. Mit Hilfe der Werkzeugteile 2"ο und 2 u werden die Verformungen u und mjt Hilfe der Werkzeugteile 2* ο und 2* u die Verformungen ο an den Rändern des Bandes 1 erzeugt. Die Verformungen ο und u haben den Abstand a^ oder a₂ voneinander. Die Wickelrichtung ist mit ¥_R bezeichnet. Durch die Zahnräder 3; A ο und 4 u; 5 e und 5 u; 6 ο und 6 u sowie 7 wird der Synchronlauf des gesamten Werkzeuges trotz Verschiebemöglichkeiten As und Δ λ sichergestellt.

Das Bandkantenverfermungswerkzeug nach Fig. 1o besteht aus der Scheibe 1, den Stempelhaltern 14 mit den Stempeln 12 und 13' sowie den Einzelstempeln 13 und der N.lederhalterscheibe 15. In Flg. 11 ist der Einzelstempel 13 in einer Schnittdarstellung zu erkennen.

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Nach Fig. 12 wird das Band 1 im Kantenbereich durch den rotierendän Niederhalter 15 festgeklemmt und mit Stempeln 12, die auf drehbaren Stempelhaltern 14 fest montiert sind, verformt. Die Stempelhalter 14 werden durch einen Schneckentrieb 16 gedreht und arretiert. Im unteren Teil der Fig. 12 werden die Stempel 12 mittels Klemmplatte 2o, die in Ausnehmungen des mit der Tragscheibe 2 rotierenden Niederhalters 15' untergebracht sind und der Spannschraube 21 befestigt. Mittels Zahnrad 22, Zahninnensegment 23 und Spannfeder 25 werden die Stempelhalter 14· in der Arbeitsstellung fixiert.

Die Fixierung des Stempelhalters 14' mit dem Zahnrad 22 und dem Zahninnensegaent 23 gemäß Fig. 13 arbeitet folgendermaßen. Nachdem gegen den Druck der Feder 25 in Fig. 12 das Zahnrad 22 aus der Verriegelung durch das Zahnsegment 23 herausgezogen und mit des» Zahnrad 24 in Eingriff gebracht worden ist, läßt sich über eine entsprechende Drehung des Zahnrades 24 die Y^tfrc-hung des Stempelhalters 14' vornehmen.

Die Fixiert ng des Stempelhalters 14 in Fig, 12 m.'t Hilfe des Schneckentriebes 16 funktioniert in folgender Wex.e:

Nach der Entriegelung der Schnecke mit Hilfe des durch die Mittelbohrung der Schnecke hindurchgreifenden Stiftes 19' gegen den Druck einer Feder 17 mit Hilfe des im Stellschlüssel 18 der Fig. 15 befindlichen Stiftes 19 kann durch entsprechende Drehung der Schnecke über den Schneckentrieb 16 die Drehung des Stempelhalters 14 vorgenommen werden.

Gemäß Fig. 15 ist der Stellschlüssel 18 mit einem Entriegelungsstift 19 versehen.

Nach Fi.g 16 und 17 ist

das zweischeibige Werkzeug zur Herstellung der Kantenverformung mit der Befestigungsscheibe 2 a ^Ur die Stempel 12a, 13a, 13a¹ und der Befestigungsscheibe 2 b mit den Stempeln 12 b versehen.

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Die Befestigungsscheiben 2 a und 2 b können um ein geringes MaB gegeneinander verdreht und in der neuen Stellung fixiert werden. Dieae Verdrehung wird eingeleitet durch eine Bewegung der Druckepiadel 33» die über das Axiallager 32 gegen den Druck der Feder 34 üs Hülss 29 Is. sxialer Rloirfeyng verschiebt und über die Schraubengange 3o gleichzeitig in eine Drehbewegung versetzt, wobei Über die Mitnehmerfinger 31 und die Anschlagnasen 35 die Scheibe 2 b gegenüber der Scheibe 2 a verdreht wird. Die Scheibe 2 a ist alt der Traghülse 36 fest verbunden, die ihrerseits über die Zwischtfiihülse 38 in den Lagern 39 gelagert ist. Nach dem Lösen des Sprengringes 37 kann das gesamte Werkzeug ausgebaut werden.

Der Antrieb des Werkzeuges sowie die Synchronisation mit dem nicht dargestellten Gegenwerkzeug orfolgt über das Zahnrad 28.

In Fig. 18 und 19 bedeuten 13a¹ ein auf die Tiefe von t^ bis t₂ und t, bis t^ einstellbarer Stempel, 13 a eine geteilte Matrize, deren Spreizbreite auf die Banddicken h₁ bis h₂ bzw. h, bis h^ eingestellt werden kann.

Claims (6)

Ansprüche ^J

1. Vorrichteζ ^ur Herstellung eines Metallbandes, aus dem ein Bund mit freiem Raum zwischen den Windungen gewickelt wird, durch auf des Umfang eines beidscits des Bandes angeordneten ScheibenkSrperpaares in die Arbeitsstellung drehbaren, mit Werkzeugen bestückten Werkzeughaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter über einen Schneckentrieb in die Arbeitsstellung drehbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter über ein Zahnrad und ein Zahnsegment arretierbar sind.

3. Vorrichtung zur Herstellung des Metall»endes mit an Jeder Bandseite mehrere mit Verformungswerkzeugen bestückten SeheibenkSrperpaaren, dadurch gekennzeichnet, daß deren Achsabstand senkrecht zur Bandoberfläche und/oder in Bandlaufrichtung während des Bandlaufes kontinuierlich verstellbar uud deren relative Stellung zueinander gegebenenfalls verdrehbar 1st, wobei der Abstand zwischen den nach beiden Bandoberflächen orientierten Randverformungen sowie deren Tiefe während des Banddurchlaufes veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei an einer Bandseite auf die gleiche Bandoberfläche einwirkende Verformungswerkzeuge auf zwei, in Bandlängsrichtung hintereinander liegenden Achsen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, daß die Achsen «it einer Synchronlaufeinrichtung versehen sind.

6. Verrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet.daß die Synchronlaufeinrichtung aus Zahnrädern besteht,