DD247861A5 - Verfahren und vorrichtung zum bespannen einer trommel mit einem endlosen, duennwandigen metallmantel - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bespannen einer Trommel mit einem endlosen, duennwandigen Metallmantel zu schaffen, die es ermoeglichen, bei Film-Giessmaschinen, die sehr grosse Giessraeder besitzen, die Oberflaeche, die haeufig nachzuarbeiten ist, mit einem hochwertigen Material auszustatten. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass ein Metallband auf die Trommel aufgerollt und dabei laufend angedrueckt wird, bis es die Trommel umschliesst und an den Enden ueberlappt und sodann dieses unter Laengszugspannung gesetzt und in diesem Zustand an der Schweissstelle abgelaengt, bearbeitet, geschweisst und nachgearbeitet wird. Fig. 2

Description

Hierzu 12 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bespannen einerTrommel bzw. eines Rades mit einem endlosen dünnwandigen Metallmantel.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bezüglich des relevanten Standes der Technik werden folgende Schriften angegeben: US-PS 4249406, US-PS 4216896, US-PS 4177914, DE-OS 1 615437, DD-PS 128902, GB-PS 2035856.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die sich aus dem vorgenannten Stand der Technik ergebenden Nachteile zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bespannen einer Trommel mit einem endlosen, dünnwandigen Metallband zu schaffen, die es ermöglichen, insbesondere bei Film-Gießmaschinen, die sehr große Gießräder besitzen, die Oberfläche, die einer häufigen Nachbearbeitung bedarf, mit einem hochwertigen Material auszustatten, da die Trommel selbst aus Gußeisen besteht. Dazu ist es erforderlich, daß dieser Metallmangel sehr straff gespannt die Trommel umschließt. Infolge der Größe der Trommel und der Unmöglichkeit des Ausbaues muß dieses Band an Ort und Stelle aufgebracht werden, und es scheiden auch die sonst üblichen Verfahren des thermischen Aufschrumpfens aus. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Metallband auf die Trommel aufgerollt und dabei laufend angedrückt wird, bis es die Trommel umschließt und an den Enden überlappt und sodann dieses unter Längszugspannung gesetzt und in diesem Zustand an der Schweißstelle abgelängt, bearbeitet, geschweißt und nachgearbeitet wird. Nach weiteren Kennzeichen der Erfindung kann dies entweder dadurch erfolgen, daß das Material auf die Trommel aufgerollt und dabei laufend mit Halterungen an beiden Rändern des Trommelumfanges befestigt wird, bis es mit seinen Enden überlappt, sodann vorzugsweise von der der Überlappungsstelle gegen überlieg en den Seite ausgehend, stufenweise Spannklötze an Trommel und Band befestigt werden und mittels einer dazwischen angeordneten Spannvorrichtung auseinander gedrückt werden, wobei jeweils der dazwischen liegende Bandteil unter eine vorgegebene Spannung gebracht wird, bis die Überlappungsstelle erreicht ist, sodann die dort überlappenden Bandenden durchgeschnitten und nach Glättung der Bandenden sowie Nachspannung zum Schließen des Spaltes geschweißt und nachgearbeitet werden, oder, daß Spannbänder außen mitgerollt und nach Schließung der Umschlingung gespannt werden, wobei durch Reibung auch das Metallband gespannt wird. Die Überlappungsstelle liegt unten. Vor dem Spannen wird die Befestigung des Bandes gelöst. Vorzugsweise wird die Spannung mittels einer hydraulischen Spannvorrichtung aufgebracht und mit mechanischen Spannelementen fixiert. Der Spannvorgang wird stufenweise auf beiden Seiten alternierend vorgenommen. Die Bearbeitung und Verschweißung der Bandenden erfolgt oben liegend. Der Spannvorgang bzw. ein Nachspannvorgang wird bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise der Betriebstemperatur, vorgenommen. Das Schweißen erfolgt nach dem WIG-Verfahren mittels elektromotorischer zwangsgesteuerter Brennerführung. Nach erfolgter Schweißung werden die Spannelemente entfernt und das Band an den Rändern besäumt. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel auf einer horizontalen Achse drehbar angeordnet und an der Schweißstelle in einer Ausnehmung ist eine Unterlagsschiene, vorzugsweise aus Kupfer, mit einer Nut zur Freistellung des Trennwerkzeuges und der Schweißnut angebracht. Die Spannelemente sind an einer Schulter oder Nut der Trommel geführt und mittels Schrauben befestigt, wobei als Spannvorrichtung dazwischen Hydrauliken dienen. Vorzugsweise steht die Unterlagsschiene über den Trommel umfang vor, um eine Abarbeitung der Schweißraupe und Einbrandkerbe von dem Solldurchmesser zu ermöglichen. Die Spannung erfolgt mittels eines Spannrahmens, der gleichzeitig auch als Träger für Niederhalter und Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schleifer, Schweißbrenner u.dgl. dient.

Das Band wird mit Rollen angedrückt. Ein Kurbeltrieb, dessen Kurbel an der Trommel angreift, dient für die Bewegung der Trommel als Werkstück.

Ausführungsbeispie!

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigt Fig. 1 den Aufriß der ganzen Vorrichtung. Fig. 2 den Querschnitt dazu und die Fig.3 bis 6 das Auflegen und Spannen in den verschiedenen Stadien. In Fig.7 ist das Trennen und in Fig.8 das Bearbeiten der Schweißkanten, in Fig.9 das Schweißen und in Fig. 10 das Bearbeiten der fertigen Schweißnaht veranschaulicht. Die Fig. 11 und 12 zeigen in vergrößertem Ausschnitt die Anbringung der Spannelemente. Die Fig. 13 und 14 zeigen in einander zugeordneten Rissen eine andere Variante, bei der Spanngurte verwendet werden in Anfangsstellung. Fig. 15 in einer Zwischenstellung und Fig. 16 in Endlage. In Fig. 17 ist ein Befestigungselement gezeigt, während die Fig. 18 die aufgesetzte Spannvorrichtung darstellt, welche in den Fig. 19 und 20 in Auf- und Grundriß dargestellt ist. Die Fig. 21, 22 und 23 zeigen die Anordnung der Bearbeitungswerkzeuge am Spannrahmen. Die Fig.24 und 25 zeigen in vergrößerter achsonometrischer Darstellung den eigenen Sparwworgang.

Essoll eine Trommel, beispielsweise ein Gießrad mit 4,8 m 0 in der Filmindustrie mit einem 1 mm dicken, 1,2 m breiten Edelstahlband mit einer für das Aufgießen des Triazetat-Rohfilmes erforderlichen fehlerfreien hochglanzpolierten Oberfläche bespannt werden.

Für die Aufnahme einer Unterlagsschiene I, vorzugsweise aus Kupfer zum Endlosschweißen des Bandes b, wird in die Trommel aeineNutca.10bis12mm Tiefe und 40 mm Breite eingefräst (siehe Fig. 11). Falls die Schweißparameter (Schweißstrom) es erlauben, kann auf diese Nut verzichtet werden.

Zur Befestigung von Spannelementen d werden Gewindelöcher i in axialer Richtung in beide Stirnseiten oberhalb der Schulter h der Trommel a gebohrt.

Das Metallband b ist um ca. 600 mm langer als der Umfang der Trommel a. Die Breite des Bandes b ist so gewählt, daß es links und rechts der Trommel a um je 30 mm über die Trommelbreite hinausragt (Fig. 12). Die außen zu liegen kommende Oberfläche, aufweiche später das Produkt gegossen wird, ist mit einer geeigneten Schutzfolie versehen.

Diese überstehenden Ränder weisen in gewissen Abständen entsprechende Löcher k auf, welche zur Befestigung der Spannelemente c mittels Schrauben dienen. Diese Spannelemente c sind so ausgeführt, daß sie entlang den Schultern der Trommel a gleiten können (Fig. 12).

Das auf eine Transportspule aufgewickelte Metallband b wird in ein Abrollgestell e gelegt und das Bandende an der Trommel a mit einer Klammer befestigt (Fig. 1 e).

Durch langsames Drehen der Trommel a wird das Metallband b auf den Trommelumfang gelegt und in den vorgesehenen Abständen an beiden Bandrändern mittels der Spannelemente c an die Trommel a angeklammert (Fig. 3).

So wird in Einzeletappen durch Weiterdrehen der Trommel a und Anschrauben der Spannelemente c das gesamte Band auf die Trommel a aufgelegt, wobei die beiden Bandenden zuletzt etwa 600mm überlappen (Fig.4).

Der eigentliche Spannvorgang muß auf der der Überlappungsstelle diametral gegenüberliegenden Trommelseite beginnen. Zu diesem Zweck wird die Überlappungsstelle nach unten gefahren und die Klemmung des Bandanfanges gelöst.

Vom oberen Trommelteil ausgehend wird nun mit dem Bandspannen begonnen. Hierzu werden jene beiden am Band befestigten Spannelemente c, d (Fig.5), welche nach oben zu liegen kommen, an der linken und rechten Trommelschulter angeschraubt.

Beidseits der Trommel wird nun mittels je einer hydraulischen Presse zwischen dem Spannelement d, welches das Band b an der Trommel a bereits festhält und dem am Band b festgeschraubten — im Uhrzeigersinn gesehen — nächsten Spannelement c das Bandstück in diesem Bereich gespannt und im gespannten Zustand mit einem mechanischen Spannschloß f, welches zwischen die Spannelemente c, d geklemmt wird, fixiert (Fig. 5). Damit ist der Bereich Fig. 5 (Folge 1) gespannt fixiert.

Als nächste Etappe wird mit dem Bandstück entgegen dem Uhrzeigersinn gesehen (als Folge 2 gezeichnet) genauso verfahren.

Die Spannetappe (Folge 3) liegt wieder in Richtung Uhrzeigersinn. Etappe (Folge 4) wieder entgegen diesem.

Die hydraulische Presse wird immer zwischen dem an der Trommel a angeschraubten Spannelement d und dem am Bandrand befestigten Spannelement c angesetzt und nach erfolgter Spannung des jeweiligen Bandstückes durch dieSpannschlösserf ersetzt.

So wird weiterverfahren, bis zu den letzten Spannetappen vor den überlappten Enden (Fig. 6).

Alle diese Spannvorgänge werden bei normaler Raumtemperatur durchgeführt.

Auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Band b und Trommel a wäre es erforderlich, eine entsprechend hohe Vorspannung bei Raumtemperatur aufzubringen, damit das Band b bei Arbeitstemperatur, falls diese höher liegt, noch sicher und fest an der Trommel a anliegt.

Nimmt man z.B. an, daß ein Edelstahlband mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient von ca. 16 1(T⁶m/m⁰C bei der Arbeitstemperatur von 4O⁰C mit noch einer Zugspannung von 3kp/mm² auf einer Gußeisentrommel mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient von ca. 11 · 1(T⁶m/m⁰C stehen soll, müßte man bei Raumtemperatur bei dem beschriebenen Spannvorgang eine Zugspannung von ca. 9kp/mm² aufbringen.

Aus praktischen Gründen umgeht man die Notwendigkeit einer so hohen Montagezugspannung, indem man das gesamte System auf ein Temperaturniveau bringt, das in der Nähe der Betriebstemperatur liegt. Es müssen dann nur mehr Zugspannungen in der Größenordnung von 3kp/mm² durch das vorher beschriebene Spannsystem aufgebracht werden, was leicht zu beherrschen ist.

Dieses hydraulische Montage-Spannsystem hat den Vorteil, daß die Zugspannung kontrollierbar aufgebracht werden kann.

Der Nachspannvorgang bei erhöhter Temperatur ist im nächsten Absatz beschrieben.

Zurweiteren Erhöhung der bei normaler Raumtemperatur erreichten Bandspannung wird dieTrommel a und damit auch das aufliegende Band b auf etwa Arbeitstemperatur gebracht und dieselben Spannvorgänge, ausgehend von der ersten Spannetappe (Folge 1) wie sie im vorher angeführten Absatz geschildert sind, wiederholt.

ZurTrennung der beiden überlappten Bandenden bei der bei Arbeitstemperatur erreichten Spannung ist es erforderlich, daß in die ausgenommene Nut der Trommel a eine Schiene 1 mit einer Freistellung m für den Scheibenfraser t eingelegt wird.

Wurde auf das Fräsen dieser Nut verzichtet — siehe Vorbereitung der Trommel — so wird zwischen Gießtrommel a und Band b im Bereich des Fräserschnittes eine dünner Unterlagsstreifen zum Schutz der Oberfläche des Gießrades gelegt.

Das Band b wird beidseitig des künftigen Schnittes fixiert und mit einem in einer eigenen Schienenführung linear bewegten Scheibenfräser t geschnitten (Fig.7).

Der Fräsenschnitt ist an beiden Bandenden zu glätten (Fig. 8) und die Oxydschicht der Bandoberfläche in üblicher Form je etwa 10mm beidseitig abzuschleifen.

Zum Endlosschweißen ist es günstig, daß die beiden Bandenden satt aneinander liegen. Nach dem Fräsen beträgt der Spalt etwas mehr als die Fräserdicke.

Das Schließen des Frässpaltes wird erreicht, indem man abermals Trommel und Band auf eine höhere Temperaturstufe erwärmt und ein weiteres „Nachspannen" des Bandes, wie bereits beschrieben, bei dieser Temperatur durchgeführt wird.

Die Endlosschweißung erfolgt nach dem WlG-Plasma-oder einem sonst geeigneten Schweißverfahren. Zur Ableitung der beim Schweißen entstehenden Wärme wird in die Nut eine mit einer Schweißnut m versehene Kupferschiene 1, welche die Trommelfläche um ca. Viomm überragt, eingelegt (Fig. 9).

Wurde keine Nut gefräst, wird ein entsprechend dünner Unterlagsstreifen zwischen Band b und Trommel a gelegt.

Spannklappen η pressen die beiden, dicht aneinander liegenden Bandenden an die Kupferschiene 1. Die Schweißung erfolgt bei genau eingestellten Schweißparametern und elektromotorisch zwangsgesteuerter Brennerführung ρ (Fig.9).

Nach erfolgter Endlosschweißung werden alle Spannelemente c, d und Spannschlösser f entfernt. Das Band b liegt satt an der Trommel a auf. Zur Bearbeitung der Schweißraupe η und der beidseitig der Schweißraupe liegenden Einbrandkerbe stehen dadurch, daß die Ünterlagsschiene 1 ca. Viomm über dem Trommelradius liegt, ebenfalls Viomm zur Verfügung.

Es kann dadurch auch im Bereich der Schweißnaht der Trommelradius genau eingehalten werden (Fig. 10). Durch mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Schleifen und nachfolgendes Polieren, wird die Oberfläche der Schweißzone der übrigen Bandoberfläche angeglichen.

Falls die Trommel a keinen geeigneten reversierbaren Antrieb besitzt, kann diese zur Bearbeitung des Schweißnahtbereiches durch einen Kurbelantrieb χ hin- und herbewegt werden, wodurch man die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt (Fig. 23).

Als letzter Arbeitsgang erfolgt das Besäumen des Bandes, d.h. die überstehenden Bandränder werden mittels Trennscheibe, Fräser oder Drehmeißel weggeschnitten und die Bandkanten entgratet. Falls die überstehenden Bandränder nicht stören, kann das Besäumen entfallen.

Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. DieTrommel, wobei unter Trommel auch ein Rad verstanden wird, dessen Umfangfläche als Arbeitsfläche dient, kann auch über das Band gerollt werden, an Stelle der Vorsprünge können auch Nuten an der Seite zur Führung der Spannelemente dienen.

Zur Befestigung können an Stelle von Schrauben auch Klemmungen oder Klebungen dienen, als Spannvorrichtungen statt Hydrauliken auch Schraubenspindeln oder Keile.

Des weiteren kann in Fällen, wo es die Platzverhältnisse oder die Konstruktionsmerkmale der Gießtrommel a (bzw. des Gießrades) nicht erlauben, das Band b mittels Spannklötzen d, c und zugehöriger Spannelemente f unter die erforderliche Zugspannung zu bringen, dieses mittels Sparingurten s geeigneter Konstruktion aufgebracht werden. Der Vorgang stellt sich dann im wesentlichen so dar, wie es das folgende Ausführungsbeispiel zeigt.

Bei der Variante nach den Fig. 13 bis 25 werden an Stelle der Spannelemente auf der Seite des Trommelumfanges Spanngurte ο benutzt, die mit dem Metallband b über die Trommel a geschlungen und sodann unter Zuspannung gesetzt werden, wobei sie diese Spannung auf das Band b übertragen. Bedingung dafür ist, daß der Reibungskoeffizient t zwischen Metallband bund Trommel a kleiner ist als der Reibungskoeffizient ₂ zwischen Spanngurt und Metallband. Dies kann durch Wahl geeigneter Materialpaarung oder durch reibungserhöhende bzw. vermeidende Beläge oder Zwischenschichten erfolgen. Der Vorgang ist nun folgender:

Von Transporttrommeln, die auf Böcken j und e stehen, werden gleichzeitig die Spanngurte ο und das Metallband b abgerollt, mit ihren Etüden auf die Trommel a aufgelegt und dort mit Klammern kl die an den Seiten der Trommel a verschraubt sind, befestigt (Fig. 17). Dabei drücken federbelastete Druckkörper die Spanngurte ο und das Metallband b gegen die Trommel a. Bei weiterer Drehung der Trommel a werden weitere Klammern kl gesetzt, bis der Umfang geschlossen ist. An Stelle der Klammern kl können Andrückrollen auf geeigneten ortsfesten Böcken dienen. Sodann wird ein Spannrahmen ν bei der Endenüberlappung aufgesetzt und durch einen geeigneten Spannmechanismus u, der zwischen Spannrahmen ν und den Abschlußstücken r der Spanngurte ο wirkt, die Spannung auf die Spann rahmen v, der auf dem Gestell w der Gießmaschine auf ruht, besitzt auch einen Arbeitsschlitten ζ und ein Vorschubgetriebe y für die Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schweißbrenner und Schleifer (Fig. 21 bis 23). Zum Bewegen des Gießrades a kann dabei auch ein Kurbelantrieb χ (Fig. 23) dienen.

Claims (14)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zum Bespannen einerTrommel bzw. eines Rades mit einem endlosen dünnwandigen Metallmantel, gekennzeichnet dadurch, daß ein Metallband (b) auf die Trommel (a) aufgerollt und dabei laufend angedrückt wird, bis es die Trommel umschließt und an den Enden überlappt und sodann dieses unter Längszugspannung gesetzt und in diesem Zustand an der Schweißstelle abgelängt, bearbeitet, geschweißt und nachgearbeitet wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallband (b) auf die Trommel (a) aufgerollt und dabei laufend mit Halterungen (c) an beiden Rändern des Trommelumfanges befestigt wird, bis es mit seinen Enden überlappt, sodann vorzugsweise von der der Überlappungsstelle gegenüberliegenden Seite ausgehend, stufenweise Spannklötze (c, d) an Trommel (a) und Band (b) befestigt werden und mittels einer dazwischen angeordneten Spannvorrichtung auseinander gedrückt werden, wobei jeweils der dazwischen liegende Bandteil unter eine vorgegebene Spannung gebracht wird, bis die Überlappungsstelle erreicht ist, sodann die dort überlappenden Bandenden durchgeschnitten und nach Glättung der Bandenden sowie Nachspannung zum Schließen des Spaltes geschweißt und nachgearbeitet werden.

   Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Überlappungsstelle unten liegt und vor dem Spannen die Befestigung des Bandendes gelöst wird.
3. 4. Verfahren nach den Punkten 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannung mittels hydraulischer Spannvorrichtung aufgebracht und mit mechanischen Spannelementen (f) fixiert wird.
4. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Spannvorgang stufenweise auf beiden Seiten alternierend vorgenommen wird. '
5. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Bearbeitung und Verschweißung der Bandenden oben liegend erfolgt.
6. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Spannvorgang bzw. ein Nachspannvorgang bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise der Betriebstemperatur, vorgenommen wird.
7. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Schweißen nach dem WIG-Verfahren erfolgt, mittels elektromotorischer zwangsgesteuerter Brennerführung (p).
8. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß nach erfolgter Schweißung die Spannelemente (Halterung c, Spannklötze d. Fixierung f) entfernt und das Band (b) an den Rändern besäumt wird.
9. 10. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Spannbänder (o) außen mitgerollt und nach Schließung der Umschlingung gespannt werden, wobei durch Reibung auch das Metallband (b) gespannt wird.
10. 11. Verfahren nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Spannung mittels eines Spannrahmens (v) erfolgt, der gleichzeitig auch als Träger für Niederhalter (n) und Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schleifer, Schweißbrenner u.dgl. dient.
11. 12. Verfahren nach Punkt 10. gekennzeichnet dadurch, daß das Band mit Rollen angedrückt wird.
12. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kurbeltrieb (x), dessen Kurbel an der Trommel (a) angreift, für die Bewegung derTrommel als Werkstück dient.
13. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Trommel (a) auf einer horizontalen Achse (g) drehbar angeordnet, an der Schweißstelle in einer Ausnehmung eine Unterlagsschiene (I), vorzugsweise aus Kupfer, mit einer Nut (m) zur Freistellung des Trennwerkzeuges (t) und der Schweißnut (n) angebracht ist, und die Spannelemente (c, d) an einer Schulter (h) oder Nut (m) derTrommel (a) geführt und mittels Schrauben (i, k) befestigt sind, wobei als Spannvorrichtung dazwischen Hydrauliken dienen.
14. 15. Vorrichtung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterlagsschiene (I) über den Trommelumfang vorsteht, um eine Abarbeitung der Schweißraupe (m) und Einbrandkerbe von dem Solldurchmesser zu ermöglichen.