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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern eines metallischen
Verbundhalbzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 und ein Verfahren hierzu gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 6.
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Eine
gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein entsprechendes
Verfahren ist aus der
DE
10 2009 020 614 A1 bekannt. Dabei werden von mehreren Coils
unterschiedlicher Metallsorte metallische Bahnen bzw. Streifen kontinuierlich
abgewickelt, nebeneinander geführt und positioniert. Die
an ihren Seitenkanten anliegenden Bahnen werden mittels eines Schweißverfahrens,
insbesondere des Reibrührschweißens miteinander
unlösbar zu einem Verbundhalbzeug verbunden, welches abschließend
als Coil auf eine Haspel aufgewickelt werden soll.
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Aufgrund
des Schweißverfahrens, vorwiegend beim Verschweißen
von Bahnen bzw. Streifen unterschiedlicher Metalle entsteht eine
aufgedickte Schweißnaht, die zu einem Rutschen der Coil-Lagen beim
Aufwickeln Anlass gibt und daher eine saubere Aufwicklung verhindert.
Zusätzlich können die besagten Bahnen auch eine
zueinander unterschiedliche Dicke aufweisen, was das geregelte Aufwickeln noch
mehr erschwert. Des Weiteren wird in der Wicklung die Schweißnaht
einer durch die Wickelspannung und das Gewicht der Lagen verursachten
Anpresskraft ausgesetzt, die die Haltbarkeit der Schweißnaht
beeinträchtigen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall,
wenn sich die Gefüge der beiden miteinander verschweißten
Bahnen in der Schweißzone nicht oder nur wenig aneinander
angepasst haben, so dass es dort im Wesentlichen zu einem Formschluss
kommt, bei dem das erstarrte Material der einen Bahn das der anderen
Bahn innig umgreift.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Verbundhalbzeug
mit aufgedickter Fügenaht in einfacher Weise sauber zu
einem Coil aufgehaspelt werden kann ohne dass dabei die Fügenaht
Schaden erleidet. Entsprechend soll ein diesbezügliches
Verfahren angegeben werden.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruches 1 hinsichtlich der Vorrichtung und durch die
Merkmale des Patentanspruches 6 hinsichtlich des Verfahrens gelöst.
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, mit Verwendung eines Distanzelements
die Erhebung der Fügenaht zu kompensieren, bzw. zu neutralisieren,
so dass diese in keiner Weise oder nur in einem über eine
Berührung nicht hinausgehenden Maße, d. h. unwesentlich,
in Kontakt mit einer benachbarten Bahn des Verbundhalbzeugs innerhalb
des Coils oder der Haspel tritt. Gleichzeitig sorgt das erfindungsgemäße
Distanzelement mit seiner Ausbildung und Anordnung, dass die Lagen
des aufgehaspelten Verbundhalbzeugs einen gleichmäßigen
Abstand zueinander erhalten, was ein sauberes Aufwickeln ohne seitliche
Versätze der Lagen ermöglicht. Des Weiteren wird
diesbezüglich durch die Distanzelemente vermieden, dass
die Lagen an der Fügenaht abrutschen können, was
ein geregeltes Aufwickeln der Verbundhalbzeugbahn verhindern würde.
Dadurch, dass die Fügenaht keinen Kontakt zu den anderen
Lagen findet, wird auf sie auch keine Anpresskraft ausgeübt,
so dass auf sie im Coil keine schädigende mechanische Belastung
einwirkt oder sich ausdünnt. Durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
ist es erstmals möglich, ein Verbundhalbzeug mit einer
derartigen aufgedickten runden Fügenaht problemlos in die Speicherform
des Coils aufzuwickeln und mit diesem Coil wirtschaftlich eine schnelle
und prozesssichere Weiterverarbeitung abfolgen zu lassen, da mit
der präzisen Aufwicklung auch eine präzise Abwicklung gewährleistet
ist, so dass keine Positionierungsschwierigkeiten beim weiteren
Verarbeiten wie beispielsweise in einem Umformvorgang entstehen,
die – wenn überhaupt – nur mit großem
zeitlichen Aufwand zu beheben wären.
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Das
oder die Distanzelemente werden auf der Verbundhalbzeugbahn platziert,
bevor sie aufgehaspelt wird. Das Distanzelement ist vorzugsweise ein
Endlosbauteil oder besitzt die gleiche Länge wie die Verbundhalbzeugbahn
und ist vorteilhafter Weise selbst auf einer separaten Haspel oder
Coil aufgewickelt. Hierzu ist es vorteilhaft, das Distanzelement von
oben auf die Halbzeugbahn kollinear zu deren Längserstreckung zuzuführen,
wobei dieses schon entsprechend auf die vorgesehene Stelle der Halbzeugbahn
ausgerichtet sein muss, damit eine parallele Führung des
Distanzelements zum Verbundhalbzeug und somit ein automatisierter
Ablauf der Aufbringung gesichert ist.
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Das
metallische Verbundhalbzeug wird durch Bahnen oder Streifen unterschiedlichen
Metallmaterials gebildet, wobei hier Verbunde von Leichtmetall-
mit Stahlstreifen oder von Streifen unterschiedlicher Leichtmetallsorten
wie Aluminium mit Magnesium und deren Legierungen konkret gemeint sind,
die nicht oder nur schwer miteinander verschweißbar sind.
Die einzelnen Streifen werden von separaten Coils abgewickelt und
mit gleicher Förderrichtung so zusammengeführt,
dass sie mit ihren Seitenkanten sich berührend – allenfalls
durch einen geringen Spalt beabstandet – nebeneinander
liegen. Anschließend werden die Streifen an ihren zugewandten
Seitenkanten mittels eines Fügeverfahrens, vorzugsweise
eines Schweiß- oder Lötverfahrens unlösbar
miteinander verbunden. Bei den Schweißverfahren handelt
es sich bevorzugt um Laser- oder Rührreibschweißen.
Mit appliziertem Distanzelement der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, dessen Zuführung ebenfalls die gleiche Förderrichtung
besitzt wie die gefügte Halbzeugbahn, wird diese zu einem
Speichercoil aufgehaspelt, wobei das Distanzelement gemäß dem
erfindungsgemäßen Verfahren einen gleichmäßigen
Abstand der Lagen im Coil erzeugt. Bei der Weiterverarbeitung des
gehaspelten Verbundhalbzeugs wird bei der Abwicklung das Distanzelement
von der Halbzeugbahn kontinuierlich entnommen. Je nach dem, ob das
Distanzelement wieder verwendbar ist, wird dieses entweder entsorgt oder
in einem Arbeitsgang mit der Abwicklung des Verbundhalbzeugs auf
ein separates Coil aufgehaspelt. Falls das Verbundhalbzeugcoil bei
einem Zulieferer hergestellt wird, kann diesem das ausschließlich
aus dem aufgehaspelten Distanzelement bestehende Coil für
weitere Verbundhalbzeugaufwicklungen zur Verfügung gestellt
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Distanzelement eine Bahn aus einem Elastomer, die die Oberseite
des Verbundhalbzeugs vollflächig abdeckt. Hierbei gräbt
sich die abstehende Fügenaht in das Elastomer ein, welches
an dieser Stelle elastisch zurückweicht. Das Elastomer ist
in seiner Beschaffenheit und Wandstärke derart ausgebildet,
dass an seiner der unten liegenden Halbzeugbahn abgewandten Oberseite
keine Abbildungen der Fügenaht ersichtlich sind. Mit anderen Worten
kompensiert das Elastomer den Überstand der Fügenaht über
die Wanddicke der Halbzeugbahn, wodurch eine Gesamtverbundbahn mit
ebener Oberfläche geschaffen wird, die sehr leicht und
problemlos aufgehaspelt werden kann. Das Elastomer ist zudem nur
beschränkt komprimierbar, so dass die Fügenaht
nicht auf die benachbarten harten Verbundhalbzeuglagen stößt.
Im Coil bildet die Elastomerbahn eine Zwischenlage zwischen den
benachbarten Halbzeuglagen.
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In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind zumindest
zwei Distanzelemente vorgesehen, die als Materialbahnen ausgebildet sind,
welche auf der Oberseite des Verbundhalbzeugs angeordnet sind und
die Fügenaht längs beidseitig einschließen.
Die Materialbahnen besitzen eine Wandstärke, die zumindest
so groß ist wie – am besten größer
als – der Überstand der Fügenaht über die
Wanddicke der Bahnen des Verbundhalbzeugs. Auch hier handelt es
sich bei den Bahnen um ein Material, das nur begrenzt komprimierbar
ist. Diese Materialbahnen, die die Fügenaht zur benachbarten Lage
des Coils hin überragen, bilden für diese Lage quasi
einen Anschlag. Die Bahnen sollten so auf das Verbundhalbzeug geführt
sein, dass ein zu großer Abstand zwischen Fügenaht
und zugewandter Seitenkante der Bahn des Distanzelementes vermieden wird,
in den sich die benachbarte Lage im Coil hineindrücken
könnte. Das Material kann beispielsweise ein Kunststoff
oder Pappe oder auch Blech sein. Aufgrund der Flächigkeit
der Bahnen der Distanzelemente ist ein gleichmäßiger
Abstand zwischen den aufgehaspelten Lagen einfach zu erreichen.
Auch hier dienen die Bahnen der Distanzelemente als Zwischenlagen
für die benachbarten Halbzeugbahnen im Coil.
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In
eine weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zumindest
zwei Distanzelemente vorgesehen, die als Drähte ausgebildet
sind, die längs der Bahnen des Verbundhalbzeugs verlaufen
und deren Dicke zumindest so groß ist wie – am
besten größer als – der Überstand
der Fügenaht über die Wanddicke der Bahnen des
Verbundhalbzeugs. Drähte sind sehr einfach herzustellen
und zu führen und sind relativ preiswert. Die Drähte
bestehen vorzugsweise aus Kupfer, Zink oder einem anderen entsprechend weichen
Metall.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entspricht
die Gesamtwandstärke der einen Bahn mit dem auf ihr aufgebrachten
zumindest einen Distanzelement der Gesamtwandstärke der
anderen Bahn mit dem auf dieser aufgebrachten zumindest einen Distanzelement.
Hierdurch werden Blechstärkenunterschiede von Bahn zu Bahn
ausgeglichen, so dass Aufwickelprobleme, die aus der unterschiedlichen
Wandstärke herrühren könnten, unterbunden sind.
Gegebenenfalls ist es auch denkbar, auf einer Bahn unterschiedlich
dicke Distanzelemente aufzubringen, wenn Blechdickenunterschiede
innerhalb einer Bahn bestehen, so dass diese kompensiert werden.
Auf jeden Fall ist es erforderlich, dass die Gesamtwandstärken
der Bahnen des Verbundhalbzeugs, d. h. Bahnwandstärke mit
Wandstärke bzw. Dicke des zumindest einen Distanzelements
gleich oder mindestens weitestgehend gleich sind.
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Im
Rahmen der Erfindung versteht es sich, dass das Verbundhalbzeug
auch aus mehr als zwei Bahnen gebildet sein kann, das heißt,
dass mehr als eine Fügenaht vorliegen kann. Entsprechend
sind – mit Ausnahme der Ausgestaltung eines bahnförmigen
Elastomerdistanzelements – zusätzliche Distanzelemente
erforderlich.
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Dabei
zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Draufsicht ein Verbundhalbzeug mit zwei bahnenförmigen
Distanzelementen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die die Fügenaht einschließen,
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2 in
einer schematischen perspektivischen Draufsicht eine Anlage zur
Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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In 1 ist
ein metallisches Verbundhalbzeug 1 dargestellt, das zwei
Bahnen 2, 3 unterschiedlichen Metallmaterials,
hier aus Stahl und Aluminium, beinhaltet. Die Bahnen 2, 3 nebeneinander
liegen und an ihren zugewandten Seitenkanten 4, 5 mittels eines
Schweißverfahrens unlösbar miteinander verbunden
sind. Beim Schweißen schmilzt das Material niedrigeren
Schmelzpunkts, hier die Bahn 3 aus Aluminium mit der Seitenkante 5,
zuerst auf und bildet ein Schweißbad, in das das Material
höheren Schmelzpunkts, also die Seitenkante 4 der
Stahlbahn 2, eintaucht. Nach Erstarren des Schweißbades
entsteht eine beidseitig erhabene konvexe Fügenaht 6,
bei der die Seitenkante 4 zangenartig innig – formschlüssig – umgriffen
wird. Die Werkstoffe der Bahnen 2 und 3 an beiden
Seitenkanten 4, 5 können im Schweißbad
intermetallische Phasen ausbilden, die zusätzlichen Halt
der Fügenaht 6 verleihen. Auf den Oberseiten 7, 8 der
Bahnen 2, 3 sind zwei Distanzelemente angeordnet,
die als Materialbahnen 9, 10 ausgebildet sind
und die Fügenaht 6 längs ihrer Erstreckung
beidseitig einschließen. Die Materialbahnen 9, 10 besitzen
eine Wandstärke d1, die größer
ist als der Überstand d2 der Fügenaht 6 über
die Wanddicke der Bahnen 2, 3 des Verbundhalbzeugs 1 hinaus.
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Verfahrenstechnisch
sind zwei Coils vorgesehen, von denen gemäß 2 die
Bahnen 2 und 3 jeweils abgewickelt werden. Die
Bahnen 2, 3 werden so zusammengeführt,
dass sie an ihren Seitenkanten 4, 5 zueinander
positioniert sind und gegebenenfalls aneinander anliegen. Anschließend
werden die Bahnen in einer Fügestation 11 kontinuierlich
zu einem Verbundhalbzeug miteinander verbunden, hier verschweißt.
Hiernach werden die Materialbahnen 9, 10, die
als Distanzelemente fungieren, jeweils von einem Coil kontinuierlich
abgewickelt und von oben kommend auf die Oberseiten 7, 8 der
Bahnen 2, 3 genau ausgerichtet geführt,
so dass die Bahnen 9, 10 auf den Bahnen 2, 3 randbündig
zu liegen kommen. Denkbar ist, dass die Bahnen 9, 10 unterseitig
mit einem Klebstoff beschichtet sind, wodurch die Bahnen 9, 10 auf
den Bahnen 2, 3 einen besonders rutschfesten Halt
finden. Der Kleber ist leicht lösbar ausgebildet, so dass
die Bahnen 9, 10 bei der Weiterverarbeitung des
Verbundhalbzeugs 1 von diesem leicht abgezogen werden können.
Die Bahnen 9, 10 schließen die Fügenaht 6 in
deren Längserstreckung ein.
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Das
Verbundhalbzeug 1 wird nun gemeinsam mit den applizierten
Bahnen 9, 10 auf eine Haspel 12 zu einem
Coil 13 spiralförmig aufgewickelt, wobei die Bahnen 9, 10 die
Lagen des Verbundhalbzeugs 1 im Coil 13 gleichmäßig
beabstandet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung bestehend aus Haspel 12 und
Distanzelementen 9, 10, die zum Speichern des
aufgewickelten Halbzeugs 1 dient, wird dann entweder magaziniert
oder zum Ort der Weiterverarbeitung des Verbundhalbzeugs 1 transportiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102009020614
A1 [0002]
