CZ333498A3 - Název přihlášky vynálezu: Způsob povrchově šetrného, výztužného strukturování tenkých pásů materiálu - Google Patents

Abstract

Předložené řešení se týká způsobu povrchově šetrného, výztužného strukturování tenkých pásů materiálu /1 / a folií, při které jsou zakřivené pásy materiálu a folií podepřeny opěrnými prvky a vystaveny přetlaku nebo ’ podtlaku, který spočívá v tom, že se používají ,, tuhé čtyřhranné nebo šestihranné opěrné prvky /3/, na zakřivený pás materiálu /1/ se zvnějšku přitlačí pružné nestrukturované , prvky /4/ a pás materiálu /1/ se v zakřivení CO vystaví tlaku, přičemž opěrné prvky /3/ jsou dimenzovány tak, že jejich geometrie odpovídá konvexním rýhám, které vznikají samovolně v důsledku vlastní organizace.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu povrchově šetrného, výztužného strukturování tenkých pásů materiálu a folií, při kterém se zakřivené pásy materiálu a folií, podepřené opěrnými prvky, vystavují přetlaku nebo podtlaku.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy Četné metody-vyztužování tenkostenných pásů materiálů a folií strukturováním. K nejznáměnším způsobům tváření patří hluboké tažení, lisování a válcování tvářecími nástroji, jako jsou například formy a dýhované válce. Tyto způsoby tváření mají tu nevýhodu, že strukturované pásy materiálu a folií se tvářecími nástroji silně plastifikují a že trpí kvalita povrchu výstupního materiálu mechanickým měrným tlakem.

Patentová přihláška EP 0 441 618A 1 popisuje metodu, při které se tvoří mnohostěnné, mimo jiné kosočtvercovíté a šestihranné struktury pomočí dvou razících válců. U tohoto Čistě mechanického způsobu tváření je kvalita povrchu výstupního materiálu značně negativně ovlivňována v důsledku silné mechanické deformace. US 4 576 669 navrhuje vést folii z plastické hmoty přes válec, ve kterém se nacházejí kalíšky, do nichž je z plastické hmoty vtažena podtlakem. Tímto způsobem se snižuje průřezová plocha folie, mohou vznikat trhliny, ' sil¹ čímž znatelně klesá tvarová tuhost celé folie. K vyražení axiálních vroubků do kalíšků je dále známo zařízení, s jehož pomocí se kalíšek na vnitřní straně podepře axiálními, tuhými prvky na vnější straně pod tlakem přejede elastickým • φ φ .φφ φφφφ · φ φφ • Φ* φ φ φ φφφφ φφφφ'φφ φ · φ φ φ φ φ Φ·Φ· φφφ φ · φφφ φφφ φφφ φφφφ φ φ φφ φ φφ φφ φφ φφ válečkem (DE 35 87 768 Τ 2). Tvarová tuhost materiálu, opatřeného tímto způsobem axiálními vroubky, je vsak neuspokojivá, protože vroubky nezajišťují z geometrických důvodů vícerozměrovou tvarovou tuhost. Metoda, při které se kruhové kalotové struktury lisují pomocí děrovaného, válcového tvářecího nástroje a elastického tlakového válce, vede rovněž ke snížení průřezu folie a nezlepšuje nebo pouze nepatrně zlepšuje tvarovou tuhost, nebot mezi kruhovými, kalotovými strukturami zůstávají široké, nedeformované dílčí plošky (francouzská i· přihláška FR 1 283.53).

Dále je znám postup, podle kterého se tenké pásy materiálu nebo folií strukturují konvexně. Přitom se zakřivený, tenký pás materiálu nebo folie podepře na vnitřní straně liniovými opěrnými prvky a zvenku vystaví tlaku. Vnější tlak je hydraulický. Tímto způsobem vznikají čtyřhranné, přesazené konvexní struktury, které podstatně zlepšují tvarovou tuhost pásu materiálu (německý vykládací spis DOS 25 57 215, německý patentový spis DE 43 11 978). Tento proces konvexního, strukturování se odlišuje od přihlášky EP 0 441 618 A 1 zásadně tím, že nejsout řeba dva razící válce, působící mechanicky, nýbrž že je třeba pouze jedno jádro s liniovými opěrnými prvky, na něž pás materiálu přiléhá a na které je přitlačen hydraulickým tlakem. Tento zakřivený pás materiálu, který je zevnitř vyztužen opěrnými prvky (kroužky nebo šroubovitá spirála), uspořádanými ve vzájemném odstupu, se vlivem vnějšího tlaku stává nestabilní. Tato nestabilita způsobuje vícerozměrové vrásnění a tím se vytvářejí vlastní organizací Čtyřhranné, přesazené konvexní struktury, jejichž vyhloubení vznikají volně. Protože přitom vznikají pouze drobné dilatace a pěchování v materiálu, není kvalita povrchu výstupního materiálu negativně ovlovňována nebo pouze nepatrně. Tento čtyřhranné, přesazené strukturovaný pás materiálu (obr. 2 v DE 43 11 978) však nemá v rovném tvaru isotropní tvarovou tuhost, protože je příčně k průběžným konvexním útvarům a • ft ftftftft • · · ft· ft ftftft· • # · · ftft » ftftftft • « ···« ftftft · · _#«· ··· · · · « φ ·* · ·· ·· ·· ftft

- 3 rýhám měkký v ohybu a souběžně s nimi tvarově tuhý. Téměř izotropní tvarová tuhost se dosáhne postupem, při kterém se tvoří hexagonální konvexní struktury (zveřejněná mezinárodní přihláška patentu PCT/EP 94/01043, viz tamtéž obr.

5a a 5c). Namísto hydraulického tlaku je možné tlak vyvíjet i pomocí nestrukturovaného, elastického polštáře nebo nestrukturovaného elastomerů. Opěrné prvky, na které je pás materiálu přitlačován, sestávají z tuhého materiálu nebo z ohebného materiálu posuvného na jádře. Takto vytvořené šestihranné struktury však nemají jednotnou podobu.

Všechny známé postupy strukturování, které používají mechanické tvářecí nástroje, mají podstatnou nevýhodu, že se při nich materiál silně plastifikuje, že se snižuje tlouštka stěny pásu materiálu v důsledku.hlubokého tažení a pás materiálu se může trhat, že vznikají v důsledku hlubokého tažení v pásu materiálu cípy a že trpí kvalita povrchu výstupního materiálu v důsledku měrného tlaku tvářecích nástrojů a. silné plastifikace materiálu. U těchto známých, čistě mechanických postupů strukturování dochází při dané prostorové hloubce strukturování k vysokému stupni plastické deformace materiálu, jenž negativně ovlivňuje kvalitu povrchu výstupního materiálu.

Další podstatná nevýhoda hydraulických postupů strukturování, popsaných v DOS 25 57 215, DE 43 11 978 a PCT/EP 94/01043, spočívá v tom, že je sice snížen stupeň plastické deformace v porovnání s čistě mechanickým postupem a že není negativně ovlivňována kvalita povrchu výstupního materiálu, že však vytvořené struktury nemají rovnoměrný tvar.

Příčinou toho jaou mimo jiné nevyhnutelná, nehomogenita materiálu, tolerance tloušťky stěny výstupního materiálu a vyvíjení tlaku, které není po celém pásu materiálu přesně rovnoměrné.

«φ φφφφ

φ φ φφφ φφ φ φφ φφ φφφ φ φ φφ φ φ φ * φ φ φ φ

Úkolem tohoto vynálezu je navrhnout postup, který využívá výhody uvedených postupů, aniž hy však přebíral zároveň i jejich nevýhody. Jde o možnost strukturování pásu materiálu takovým způsobem, aby se povrch měnil minimálně, aby docházelo k.nepatrným plastickým deformacím a aby bylo přesto vytvořeno rovnoměrné trojrozměrné strukturování.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout takový postup, pomocí kterého se podaří dosáhnout zlepšenou tvarovou tuhost v rovném tvaru strukturovaného pásu materiálu při minimální změně průřezu materiálu.

Podstata vynálezu

Podstatu vynálezu tvoří způsob povrchově šetrného, výztužného strukturování tenkých pásů materiálu a folií, při které jsou zakřivené pásy materiálu a folií podepřeny opěrnými prvky a vystaveny přetlaku nebo podtlaku, postup spočívá v tom, že se používají tuhé čtyřhranné nebo šestihranné opěrné prvky, na zakřivený pás materiálu se zvnějšku přitlačí pružné nestrukturované prvky a pás materiálu se zakřivení vystaví tlaku, přičemž opěrné prvky jsou dimenzovány tak, že jejich geometrie odpovídá konvexním rýhám, které vznikají samovolně v důsledku vlastní organizace.

Tím, že při tomto postupu v souladu s vynálezem vznikají v pásu materiálu konvexní struktury ve své konečné podobě a přitom nedochází k dotyku s mechanickým tvářecím nástrojem, na který by byl pás materiálu tlačen, se odlišuje tento postup naprosto zásadně od všech 'známých, čistě mechanických postupů strukturování. Zlepšená tvarová tuhost u konvexního strukturování vzniká vytvořením vypouklého útvaru, který jako kalota tvoří svůj trojrozměrný, tvarově tuhý tvar sám. Tento efekt byl opakovaně potvrzen při experimentálních výzkumech. Podle postupu v souladu s vynálezem odpovídají geometrie tuhých, čtyřhranných nebo šestihranných opěrných

- 5 *44 4 444* 4 4 ·· 444«

4 *

4 4

4 * • ·4 « **

44

4 4 4

4 4 4

444 444 »

4 4 4 prvků konvexním útvarům a rýhám, vznikajícím vlastní organizaci. Tímto materiálem šetřícím způsobem vznikají rovnoměrně uspořádané struktury, protože zadáním optimalizovaných čtyřhranných nebo šestihranných opěrných prvků se kompenzují negativní účinky, mimo jiné nehomogenita výstupního materiálu, tolerance tlouštky jeho stěn a nerovnoměrné vyvíjení tlaku), a je možné plně využít přednosti postupu povrchově šetrného a tvarově tuhého konvexního strukturování s malou plastifikací materiálu.

Realizace způsobu podle vynálezu spočívá v tom, Že se mezi strukturovaným pásem materiálu a opěrnými prvky nachází další ohebná vrstva materiálu k odpružení nežádoucích mechanických otisků opěrných prvků v pásu povrchově citlivého materiálu. Konvexní struktury v pásu materiálu jsou při použití této dodatečné ohebné vrstvy materiálu plošší než v případě, kdy se dostatečně ohebná vrstva materiálu nepoužije. Ohebné vrstvy materiálu zakládají po realizaci postupu v souladu s vynálezem další výhodu.

Experimentální výzkumy ukázaly, že se při volné realizaci konvexního strukturování přednostně tvoří šestihranné struktury, pokud se pás materiálu přitlačí na jádro se čtyřhrannými opěrnými prvky a pokud se mezi pásem materiálu a opěrnými prvky nachází ohební vrstva materiálu. Technická a ekonomická výhoda této techniky spočívá v tom, že se čtyřhranné opěrné prvky vyrábějí snáze a za výhodnějších nákladů než šestihranné a že se strukturování pásů materiálu s vysoce citlivým povrchem tímto způsobem provádí zvláště šetrně. Protože je však hloubka struktury v důsledku pružícího účinku ohebné vrstvy materiálu menší než v případě, kdy se oheb-¹ ná vrstva materiálu nepoužije, je tvarové vyztužení materiálu pásu materiálu rovněž menší.

φ φ • φ φφ • φ φ φ φ · φ φ • φφ φφφ

Pří další realizaci vynálezu dostávají konvexně strukturované pásy materiálu nebo folií trojrozměrný, miskovítý tvar, aniž by k tomu bylo třeba složitých tvářecích nástrojů. V souladu s vynálezem se šestihranné, konvexní strukturované pásy materiálu nebo folie deformují trojrozměrně tak, že se rýhy mezi sestihrannými strukturami vtlačí více, pokud se má místní zakřivení stavební části zvětšit, a naopak se rýhy vytvoří jen z části, pokud má být místní zakřivení stavebního dílu plošší. Zde dochází pouze k úpravě strukturových rýh ohybem s drobnou plastifikací materiálu.

Vynález je vysvětlen v souvislosti s přiloženými výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje schematickou konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných pásů materiálu a/nebo folií pomocí válce, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky, a ohybného tlakového válce (radiální průřez).

Obr. 2 znázorňuje pohled na konvexní strukturu, vytvořenou pomocí zařízení podle obr. 1, vybaveného zesítěnými, Čtyřhrannými opěrnými prvky.

Obr. 3 a 3 znázorňují pohled na dvě konvexní struktury, vyrobené pomocí zařízení podle obr. 1, vybaveného dvěma různými sestihrannými opěrnými prvky.

Obr. 5 znázorňuje schematicky konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných pásů materiálu pomocí jednoho válce, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky, ohebného tlakového válce a přídavné ohybné vrstvy materiálu.

···*

Obr. 6 znázorňuje schematicky konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných kelímků pomocí válce, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky, a ohebného tlakového válce (radiální průřez).

Obr. 7 znázorňuje schematicky konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných kelímků pomocí válce, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky (axiální pohled), a ohebného tlakového válce (axiální průřez).

Obr, 8 a 9 znázorňují schematicky konvexně strukturovanou válcovitou nádrž, naplněnou kuličkovými výplňovými tělísky (radiální průřez na obr. 8, axiální průřez na obr. 9).

Obr. 10 a 11 znázorňují schematicky konvexně strukturovaný pás materiálu (dlaha), který spojuje a podpírá dvě kostní Části (axiální průřez na obr. 10, radiální průřez na obr.11).

Příklady provedení vynálezu

Zařízení, zobrazené na obr. 1, ukazuje zásadní konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných pásů materiálu nebo folií. Pás materiálu _1 se vede kolem válce 2, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky 3, a ohebným tlakovým válcem 4 je tlačena na opěrné prvky 3. Tlakem, vyvíjeným ohebným tlakovým válcem 4 na zakřivený pás materiálu 1, vznikají vyhloubeniny v pásu materiálu _1 mezi opěrnými prvky 3, přičemž vybouleniny dostávají svůj konečný tvar, aniž by se v úseku konvexních pánví dotýkaly mechanické formy.

Pohledy, představené na obr. 2, 3 a 4, ukazují rozvinuté, konvexně strukturované pásy materiálu, zpracované pomocí zařízení na obr. 1. Na obr. 2 jsou znázorněny přesazené čtyřúhelníky, které vznikají z konvexních rýh 5 (ve směru., dopravy pásu materiálu) ve vzdálenosti h od sebe a z rýh 6 ftft «ftftft

- 8 • ft ♦ • · · • ft · » ft · ftft ftft • ftft • ft • ftft ftft ft • · * * ftft ftft • ft ftft • · · · • · · ft ft ftftft ftftft • · ftft ftft (napříč směru dopravy pásu materiálu) ve vzdálenosti b od sebe. Na obr. 3 a 4 jsou zobrazeny pohledy dvou alternativních uspořádání šestihranných struktur. Na obr. 3 jsou rýhy 7 (ve směru dopravy pásu materiálu) zobrazeny přerušované a mají střední vzdálenost h od sebe navzájem. Rýhy 8 (napříč směru dopravy pásu materiálu) jsou zobrazeny přerušovaně. Rýhy 10 (ve směru dopravy pásu materiálu) mají vzájemnou vzdálenost h.

Zařízení zobrazené na obr. 5, ukazuje schematickou konstrukci zařízení ke zpracování konvexně strukturovaných pásů materiálu nebo folií pomocí ohebného tlakového válce 4 a válce _2, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky a který je obklopen další ohebnou vrstvou materiálu 11. Tím se dosahuje toho, že se vyrovnávají nežádoucí mechanické otisky v důsledku případných nerovností opěrných obrysů 3.

Zobrazení zařízení na obr. 6 a 7 vysvětlují zpracování konvexně strukturovaných kelímků nebo tenkostěnných válců. Obr. 6 znázorňuje radiální průřez zařízení s válcem £, na kterém jsou uspořádány opěrné prvky, ohebným tlakovým válcem 4 a válcovitou stěnou kelímku, případně válcovitou stěnou 12. Obr. 7 ukazuje tyto uvedené díly v axiálním pohledu.

Obr. 8 a 9 ukazují schematicky radiální průřez (obr.

8) a axiální průřez (obr. 9) konvexně strukturované, válcovité nádrže 13, která je naplněna výplňovými tělísky 14. Konvexní struktury stěny nádrže 13 jsou upraveny podle zaoblení výplňových tělísek 14 tak, aby byl průtokový průřez mezi přiléhajícími výplňovými tělísky 14 a konvexně strukturovanou stěnou nádrže 13 malý.

Na obr. 10 a 11 je schmaticky zobrazen radiální průřez (obr. 10) a axiální průřez (obr. 11) konvexně strukturovaného pásu materiálu 15, který spojuje dvě konstní části 16. Kon• · •·*«« · « • « ♦

vexně strukturovaný pás materiálu 15, tvarovaný miskovité, je kolem obou kostních částí ohnut a dotýká se obou kostních částí pouze konvexními útvary. Tímto způsobem je okostice, která obklopuje kost zvenku, vysoce namáhána pouze na malých dosedacích plochách mezi konvexními útvary a kostí.

Mezi těmito dosedacími plochami může být okostice zásobována krví a neodumírá. Dále vykazuje konvexně strukturovaná, miskovitá dlaha lepší pevnosti vlastnosti než známé hladké dlahy, protože v porovnání s nestrukturovanou dlahou ze stejného materiálu a se stejnými geometrickými rozměry je v radiálním směru tužší v ohybu a v axiálním směru kosti elastičtější. Tímto způsobem se konvexně strukturovaná dlaha lépe přizpůsobuje pevnostním vlastnostem kosti než známé rovné dlahy.

Zastupuje:

1» *»n

- 10 ·· · • ♦ 9 « » • · · · » · * V 9« 4· * · · ♦ · 4 · · «· * ·· ” - I f \J «· • 9 · # « • · · · 9 • · «·« * · « * « » «

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob povrchově šetrného, výztužného strukturování tenkých pásů materiálu (1) a folií, při které jsou zakřivené pásy materiálu a folií podepřeny opěrnými prvky a vystaveny přetlaku nebo podtlaku, vyznačující se tím, že se používají tuhé Čtyřhranné nebo šestihranné opěrné prvky (3), na zakřivený pás materiálu (1) se zvnějšku přitlačí pružné nestrukturované prvky (4) a pás materiálu (1) se v zakřivení vystaví tlaku, přičemž opěrné prvky (3) jsou dimenzovány tak, že jejich geometrie odpovídá konvexním rýhám, které vznikají samovolně v důsledku vlastní organizace.
2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že se používají čtyřhranné nebo šestihranné opěrné prvky (3), které jsou dimenzovány tak, že jejich geometrie odpovídala konvexním rýhám, které vznikají samovolně v důsledku vlastní organizace.
3. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačuj íc í se t í m , že se mezi opěrnými prvky (3) a strukturovaným pásem materiálu (1) dále nachází ohebná vrstva materiálu (11).

   Zastupuje:

   «* φφφφ «» · » · i » · · φ » φ · · · · φ φ · φ « φ · φ φφ φ ·* φφ

   V f

   WO 97/39846

   PCT/EP96/01608

   3/6 // > b <

   » · 1 * t ♦· « » • · « « »

   WO 97/39846 ♦

   * b

   «

   PCT/EF96/0I6O8

   Γ,·₃. 7 f

   »· ·· «· · I ť··· *·· ·· · ···· *··· · k · ·· • * »··· · * i. · . »«« _aaa ·♦» «i·· » * · · ·· ·· ·· »»

   WO 97/39846

   PCT/EP96Z01608

   WO 97/39846 • * ♦ ·· #··« t · » · » i

   1* · · i» * ···*»· > fl * ·* 1 * · ·

   PCT/EP96/01608