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Die Erfindung betrifft eine Arbeitswalze für eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs sowie eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs.
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Aus dem Stand der Technik ist für eine Walzvorrichtung ein Antrieb zweier Arbeitswalzen über eine Stirnradstufe bekannt. Dabei hat die Stirnradstufe eine evolventische Flankenform, wodurch eine zeitlich konstante Übersetzung realisiert wird. Die profilierten Arbeitswalzen zum Blechwalzen hingegen weisen ein beliebiges Profil auf.
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Bei einer derartigen Walzvorrichtung kommt es zum Klemmen; d. h., dass die zwei Arbeitswalzen der Walzvorrichtung das zu formende Blech einklemmen können.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitswalze für eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs sowie eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs anzugeben, welche kostengünstig und materialsparend herstellbar ist sowie ein Klemmen beim Verformen oder beim Formgeben eines Blechs vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Arbeitswalze für eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs.
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Die Arbeitswalze weist einen Walzenkörper, der zylinderförmig und/oder hohlzylindrisch ausgebildet sein kann, auf.
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Der Walzenkörper umfasst an seiner Mantelfläche ein Profil, welches zur Verformung eines Bleches dient. Eben dieses Profil kann die Arbeitswalze auf ein Blech übertragen bzw. das Blech so verformen, dass dieses nach einer Bearbeitung durch die Arbeitswalze das Profil der Arbeitswalze aufweist.
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Das Profil ist als Evolventen-Verzahnung ausgebildet. Somit kann ein Klemmen beim Verformen oder zur Formgeben eines Blechs vermieden werden. Ferner kann mithilfe der Evolventen-Verzahnung eine zeitlich konstante Übersetzung zwischen zwei Arbeitswalzen erzielt werden, wodurch ein Klemmen oder ein starkes Abweichen bei der Blechverformung verhindert werden können.
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Dabei kann das Profil einen wellenförmigen Verlauf auf der Mantelfläche aufweisen. Der wellenförmige Verlauf kann den Verlauf einer Sinus- oder Cosinus-Welle nachbilden. Somit lassen sich beispielsweise für eine Elektrodenplatte einer elektrochemischen Zelle, wie einer Brennstoffzelle, einer Elektrolysezelle, einer Redox-Flusszelle oder einer Batterie, mithilfe des Profils Kanäle schaffen, in welchen z. B. Wasserstoff führbar ist. Unter einer „Elektrodenplatte“ wird hier und nachfolgend ein plattenförmiges metallisches Gebilde, insbesondere ein Gebilde aus Blech, verstanden, das insbesondere eine Platten- oder Blechdicke von kleiner 1 mm, insbesondere von kleiner als 0,5 mm und besonders bevorzugt von kleiner als 0,1 mm aufweist. Eine solche Elektrodenplatte kann als solche verwendet werden oder ein Halbblech einer Bipolarplatte bilden, wobei zwei derartige Halbbleche miteinander verschweißt werden.
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Der Walzenkörper kann modular aufgebaut sein, wodurch die Länge der Arbeitswalze veränderbar bzw. variabel ist.
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Auch kann der Walzenkörper wenigstens ein Walzenelement aufweisen, dessen Mantelfläche jeweils das Profil aufweist, das als Evolventen-Verzahnung ausgebildet ist.
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Ferner kann der Walzenkörper eine Walzenachse, an welcher das wenigstens eine Walzelement drehfest anordenbar ist, und eine Walzendrehachse aufweisen, um welche der Walzenkörper drehbar ist.
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Zudem kann das wenigstens eine Walzelement mittels einer Keil-Verbindung, mittels einer Welle-Nabe-Verbindung, mittels einer Schraubverbindung und/oder mittels einem Schrumpfsitz mit der Walzenachse verbunden sein. Somit ist eine Arbeitswalze schnell erstellbar.
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Zwei aneinandergrenzende Walzelemente können von dem Profil des einen Walzenelements zum Profil des anderen Walzenelements einen Übergang aufweisen. Der Übergang kann fließend kontinuierlich ausgebildet sein, wie z. B. bei einer Sinuswelle, oder sprunghaft bzw. zick-zack-förmig ausgebildet sein. Bei Draufsicht auf die Mantelfläche kann am Übergang zwischen zwei aneinandergrenzenden Walzelementen linksseitig eine erste Evolventen-Verzahnung als nach links aufsteigende Evolvente und rechtsseitig eine zweite Evolventen-Verzahnung als nach rechts aufsteigende Evolvente ausgebildet sein.
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Auch können zwei aneinandergrenzende Walzelemente so ausgebildet sein, dass in jedem senkrechten Schnitt zur Walzenachse oder zur Walzendrehachse ein evolventisches Profil vorliegt.
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Mehrere Walzenelemente, die zusammen den Walzenkörper bilden, können dieselbe Teilung und/oder dieselbe Zähnezahl aufweisen.
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Auch können mehrere Walzenelemente, die zusammen den Walzenkörper bilden, denselben Eingriffswinkel (z. B. Steigung der Flanke) und dasselbe Modul (z. B. Größe der Zähne) aufweisen.
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Ferner können mehrere Walzenelemente, die zusammen den Walzenkörper bilden, oder die Profile der Walzenelemente denselben Kopfkreisdurchmesser und/oder denselben Teilkreisdurchmesser und/oder denselben Grundkreisdurchmesser und/oder denselben Fußkreisdurchmesser und/oder denselben Wälzkreis-durchmesser und/oder dieselbe Kopfhöhe und/oder dieselbe Fußhöhe und/oder dieselbe Zahndicke am Teilkreis und/oder dieselbe Zahnlücke am Teilkreis und/oder dieselbe Teilung am Teilkreis und/oder dieselbe Anzahl der Zähne und/oder denselben Modul aufweisen. Im Grunde genommen können die Walzenelemente, die zusammen den Walzenkörper bilden, oder die Profile der Walzenelemente die bekannten Verzahnungsparameter von Zahnrädern aufweisen.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Arbeitswalze, wie sie unter dem ersten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Walzvorrichtung Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, die oben unter dem ersten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Arbeitswalze können auch hier unter dem zweiten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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So umfasst eine Walzvorrichtung zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs eine erste und eine zweite Arbeitswalze zum Verformen eines Blechs. Die Arbeitswalzen können dazu geeignet sein, ein zu walzendes Blech einzuspannen und umzuformen. Die Arbeitswalzen können jeweils die Merkmale der Arbeitswalze nach dem ersten Aspekt aufweisen.
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Ferner umfasst die Walzvorrichtung eine Getriebeeinrichtung zum Antreiben der Arbeitswalzen, wobei die Getriebeeinrichtung ein erstes und ein zweites Getriebeteil aufweist. Die Getriebeteile können miteinander wechselwirken bzw. ineinander eingreifen, sodass eine Drehbewegung des einen Getriebeteils auf das andere übertragbar ist.
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Außerdem ist die erste Arbeitswalze mit dem ersten Getriebeteil und die zweite Arbeitswalze mit dem zweiten Getriebeteil drehfest verbunden.
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Dabei weisen die zwei Arbeitswalzen und die zwei Getriebeteile je einen Walzenkörper auf. Jeder Walzenkörper weist an seiner Mantelfläche ein Profil auf, welches zur Verformung eines Bleches dient.
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Die Profile der ersten und zweiten Arbeitswalze sowie des ersten und zweiten Getriebeteils sind gleich oder identisch ausgebildet. Hierbei kann gleich oder identisch bedeuten, dass die Profile so ausgebildet sind, dass diese eine Verzahnung realisieren, mit welcher das eine Profil in das andere eingreift und diese sich gegenseitig antreiben können oder mit welcher das eine Profil auf dem anderen abwälzt.
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Fener können die Parameter, die das Profil der ersten und zweiten Arbeitswalze sowie die das Profil des ersten und zweiten Getriebeteils festlegen, identisch oder gleich sein.
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Die Parameter zur Festlegung eines Profils können der Kopfkreisdurchmesser und/oder der Teilkreisdurchmesser und/oder der Grundkreisdurchmesser und/oder der Fußkreisdurchmesser und/oder der Wälzkreisdurchmesser und/oder die Kopfhöhe und/oder die Fußhöhe und/oder die Zahndicke am Teilkreis und/oder die Zahnlücke am Teilkreis und/oder die Teilung am Teilkreis und/oder die Anzahl der Zähne und/oder der Modul sein.
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So können die Parameter zur Festlegung eines Profils den Parameter einer Verzahnung, z. B. eines Zahnrads, entsprechen.
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Anders formuliert, kann das Profil der ersten und zweiten Arbeitswalze sowie das Profil des ersten und zweiten Getriebeteils eine Verzahnung aufweisen.
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Die Verzahnung kann als Evolventen-Verzahnung ausgebildet sein.
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Das erste und zweite Getriebeteil können als Zahnrad mit einer Verzahnung ausgebildet sein.
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Außerdem kann der erste Getriebeteil eine erste Drehachse aufweisen, um welche der erste Getriebeteil drehbar ist.
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Auch kann der zweite Getriebeteil eine zweite Drehachse aufweisen, um welche der zweite Getriebeteil drehbar ist.
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Zudem ist denkbar, dass das Profil des ersten und zweiten Getriebeteils einen kontinuierlichen Verlauf auf der Mantelfläche aufweist.
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Das Profil des ersten und zweiten Getriebeteils kann einen wellenförmigen Verlauf auf der Mantelfläche aufweisen, wobei der wellenförmige Verlauf den Verlauf einer Sinus- oder Cosinus-Welle nachbilden kann.
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Des Weiteren kann das erste und zweite Getriebeteil dieselbe Teilung und/oder dieselbe Zähnezahl aufweisen.
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Das erste und zweite Getriebeteil kann ferner denselben Eingriffswinkel, z. B. Steigung der Flanke, und dasselbe Modul, z. B. Größe der Zähne, aufweisen.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass das erste und zweite Getriebeteil eine erste Übersetzung aufweisen, wobei die erste und zweite Arbeitswalze eine zweite Übersetzung aufweisen. Die erste und zweite Übersetzung können identisch oder gleich bzw. ähnlich sein.
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Ferner können das erste und zweite Getriebeteil bzw. deren erste und zweite Drehachse einen ersten Achsabstand zueinander aufweisen, wobei die erste und zweite Arbeitswalze bzw. deren Walzendrehachsen einen zweiten Achsabstand zueinander aufweisen können. Der erste und zweite Achsabstand können identisch oder gleich bzw. ähnlich sein.
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Außerdem kann der zweite Achsabstand größer sein als der erste Achsabstand, beispielsweise um die Blechdicke / Plattenstärke eines Blechs sowie um das sog. Flankenspiel der evolventischen Walzenprofile.
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Auch kann der erste und/oder zweite Achsabstand einen Betrag aufweisen, der sich aus den Radien der Getriebeteile bzw. der Arbeitswalzen, dem Betriebsflankenspiel der Zahnflanken des Profils und der Stärke oder Dicke eines umgeformten Blechs zusammensetzt.
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Der Achsabstand der Arbeitswalzen sowie das Betriebsspiel der Zahnflanken der Arbeitswalzen können die Dicke des gewalzten Profils bestimmen. Die Ausgangsstärke des Materials des Blechs kann zum Achsabstand und zum Betriebsflankenspiel passen. Die Abstimmung der drei Parameter Achsabstand, Betriebsspiel / Betriebsflankenspiel der Arbeitswalzen sowie die Ausgangsdicke eines Blechs können den Umformgrad bestimmen.
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Des Weiteren kann die Walzvorrichtung eine erste Lagerung aufweisen, mit welcher die erste Arbeitswalze und der erste Getriebeteil abstützbar sind.
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Die Walzvorrichtung kann auch eine zweite Lagerung aufweisen, mit welcher die zweite Arbeitswalze und der zweite Getriebeteil abstützbar sind.
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Ferner kann die Walzvorrichtung eine Antriebswelle aufweisen, die drehfest mit dem ersten oder zweiten Getriebeteil verbunden ist, um dieses anzutreiben.
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Außerdem können die erste Drehachse des ersten Getriebeteils und die Walzendrehachse der ersten Arbeitswalze konzentrisch ausgerichtet sein. Zudem können die zweite Drehachse des zweiten Getriebeteils und die Walzendrehachse der zweiten Arbeitswalze konzentrisch ausgerichtet sein.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verwendung einer Walzvorrichtung zur Herstellung einer Elektrodenplatte einer elektrochemischen Zelle, wie einer Brennstoffzelle, einer Elektrolysezelle, einer Redox-Flusszelle oder einer Batterie.
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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Walzvorrichtung, wie sie unter dem zweiten Aspekt erwähnt werden, einzeln oder miteinander kombinierbar bei der Verwendung der Walzvorrichtung Anwendung finden können.
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Anders ausgedrückt, die oben unter dem zweiten Aspekt der Erfindung genannten Merkmale betreffend die Walzvorrichtung können auch hier unter dem dritten Aspekt der Erfindung mit weiteren Merkmalen kombiniert werden.
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So findet eine Verwendung einer Walzvorrichtung nach dem zweiten Aspekt zur Herstellung bevorzugt von Elektrodenplatten einer elektrochemischen Zelle, wie einer Brennstoffzelle, einer Elektrolysezelle, einer Redox-Flusszelle oder einer Batterie, statt.
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Nachfolgend wird der oben dargestellte Erfindungsgedanke nochmals und ergänzend mit anderen Worten ausgedrückt.
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Eine Stirnradstufe bzw. eine Getriebeeinrichtung bzw. ein erstes und ein zweites Getriebeteil zum Antrieb von Arbeitswalzen einer Walzvorrichtung weist bekanntermaßen eine zeitlich konstante Übersetzung auf.
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Die Arbeitswalzen, die mit derselben Übersetzung wie die Getriebeeinrichtung laufen, weisen hingegen eine beliebige Kontur bzw. ein beliebiges Profil an ihrer Mantelfläche auf, das keine zeitlich konstante Übersetzung umfasst.
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Dies stellt sich als Problem dar, was dazu führt, dass ein Blech, das durch die Arbeitswalzen umgeformt werden soll, zwischen den Arbeitswalzen klemmen kann. Somit ist die Umformung eines solchen Blechs erschwert und/oder unterbrochen.
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Ausgehend davon betrifft der Erfindungsgedanke - vereinfacht dargestellt - eine Umgestaltung der Arbeitswalzen; und zwar können diese ebenfalls mit einem evolventischem Profil versehen werden. Dadurch besteht auch hier eine zeitlich konstante, identische Übersetzung wie in der Getriebeeinrichtung und das Klemmen oder starke Abweichungen in der Blechverformung können verhindert werden.
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Nochmals anders ausgedrückt, ist die Walzvorrichtung ein mechanischer Verspannkreis, wobei die Walzvorrichtung eine evolventisch verzahnte Stirnradstufen bzw. eine Getriebeeinrichtung bzw. ein erstes und ein zweites evolventisch verzahntes Getriebeteil umfassen kann. Diese beiden Getriebeteile können eine zeitlich konstante Übersetzung ohne Schlupf aufweisen.
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Profilwalzen bzw. Arbeitswalzen für die Blechumformung stellen ebenfalls eine Drehübertragung ohne Schlupf dar. Die Übersetzung der Arbeitswalzen ist in der Regel nicht zeitlich konstant.
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Dies führt dazu, dass zeitliche Schwankungen der Übersetzung / Übersetzungsfehler der Arbeitswalzen zu Formabweichungen an der Profilform im Blech und zu einem Klemmen der Walzvorrichtung führen.
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Als Lösung können die Arbeitswalzen auch ein evolventisches Profil an ihrer Mantelfläche aufweisen. Somit passt eine zeitlich konstante Übersetzung der Arbeitswalzen genau zur zeitlich konstanten Übersetzung der Stirnradstufe / des ersten und zweiten Getriebeteils. Somit kann das Klemmen der gesamten Walzvorrichtung vermieden werden.
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Kurz zusammengefasst können die Arbeitswalzen der Walzvorrichtung analog zur Getriebeeinrichtung verzahnt werden oder diese können evolventisch profiliert werden.
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Evolventisch verzahnte Arbeitswalzen können vorzugsweise zur Erzeugung einer wellenartigen Oberflächenstruktur an Elektrodenplatten einer elektrochemischen Zelle, wie einer Brennstoffzelle, einer Elektrolysezelle, einer Redox-Flusszelle oder einer Batterie, genutzt werden.
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Es ist auch möglich, dass die Arbeitswalze mehrere auf einer Walzenachse drehfest angeordnete Walzenelemente aufweist.
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Dabei können die Profile der Arbeitswalze nahezu beliebig gewählt werden. Jedoch kann eine konstante Teilung zwischen den einzelnen „Profilzähnen“ und der Übersetzung / Zähnezahlen der Arbeitswalzen von Vorteil sein.
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Die Kontur des zu erzeugenden Profils kann über Eingriffswinkel (z. B. Steigung der Flanke) und Modul (z. B. Größe der Zähne) gesteuert werden.
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Die Teilung (z. B. Lückengröße) des Profils kann über Verzahnungsparameter gesteuert werden. Evolventische Lückenkontur und daraus resultierendes Flankenspiel des Walzenpaares kann an die Dicke eines umzuformenden Blechs angepasst werden.
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Die Anordnung der Profile auf einer Arbeitswalze kann frei gewählt werden. Eine konstante Teilung zwischen den einzelnen „Profilzähnen“ und die Übersetzung / Zähnezahlen der Walzen kann relevant sein. Zahndimensionen können an die geometrischen Anforderungen des zu walzenden Profils (Teilung, Höhe, Breite, Winkel, Modul ...) angepasst werden, z. B. über die Standardparameter evolventischer Verzahnung.
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Auch können die Arbeitswalzen einer Walzvorrichtung mit evolventisch geformten Zähnen/Profilen eine konstante Übersetzung aufweisen; ebenso ein erstes und ein zweites Getriebeteil einer Getriebeeinrichtung. Dabei können die Übersetzungen der Arbeitswalzen und die Übersetzungen des ersten und zweiten Getriebeteils identisch sein.
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So können die Übersetzung der Arbeitswalzen sowie des ersten und zweiten Getriebeteils gleich und zeitlich konstant sein. Auch kann der Achsabstand der Arbeitswalzen sowie des ersten und zweiten Getriebeteils gleich sein. Die Plattenstärke bzw. die Stärke des umzuformenden Blechs kann in eine Achsabstandsbetrachtung und das sog. Flankenspiel der evolventischen Walzenprofile eingehen.
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Grundsätzlich ist aber auch möglich, dass weder die Arbeitswalzen noch die Getriebeeinrichtung mit ihrem ersten und zweiten Getriebeteil evolventisch verzahnt sind. Stattdessen können Arbeitswalzen und Getriebeteile einfach nur die gleiche oder die identische Verzahnung aufweisen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 eine Draufsicht auf eine Arbeitswalze für eine Walzvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine räumliche Ansicht auf die Arbeitswalze aus 1;
- 3 eine Seitenansicht auf die Arbeitswalze aus 1 ;
- 4 eine schematische Draufsicht auf die Arbeitswalze aus 1;
- 5 eine schematische Draufsicht auf eine Arbeitswalze nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine Draufsicht auf eine Walzvorrichtung mit zwei Arbeitswalzen;
- 7 eine schematische Seitenansicht auf die Walzvorrichtung aus 6; und
- 8 eine weitere schematische Seitenansicht auf die Walzvorrichtung aus 6.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
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1 zeigt eine Draufsicht auf eine Arbeitswalze 2 für eine Walzvorrichtung 1 (nicht dargestellt) nach einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 zeigt eine räumliche Ansicht auf die Arbeitswalze 2 aus 1, wobei 3 eine Seitenansicht auf die Arbeitswalze 2 aus 1 darstellt.
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Der Einfachheit und Kürze halber werden die 1 bis 3 nachstehend gemeinsam beschrieben.
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So zeigen die 1 bis 3 eine Arbeitswalze 2 für eine Walzvorrichtung 1 (nicht dargestellt) zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs 30 (nicht dargestellt).
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Die Arbeitswalze 2 umfasst einen Walzenkörper W1, der hohlzylindrisch ausgebildet ist, wobei der Walzenkörper W1 an seiner Mantelfläche M ein Profil 7 aufweist. Das Profil 7 dient zur Verformung eines Bleches 30 (nicht dargestellt).
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Dabei ist das Profil 7 als Evolventen-Verzahnung ausgebildet. Somit kann ein Klemmen beim Verformen oder zur Formgeben eines Blechs 30 vermieden werden.
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Gemäß 2 ist der Walzenkörper W1 modular aufgebaut, wodurch die Länge der Arbeitswalze 2, 3 veränderbar bzw. variabel ist.
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So hat der Walzenkörper W1 diverse Walzenelemente 11, 12, 13, 14, 15, deren Mantelfläche M jeweils das Profil 7 aufweisen.
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Der Walzenkörper W1 hat eine Walzenachse 16, an welcher die Walzelemente 11, 12, 13, 14, 15 drehfest angeordnet sind, und eine Walzendrehachse 20, um welche der Walzenkörper W1 drehbar ist.
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Die Walzelemente 11, 12, 13, 14, 15 sind mittels einer Keil-Verbindung (nicht dargestellt) mit der Walzenachse 16 verbunden, wobei die Walzelemente 11, 12, 13, 14, 15 auch mittels einer Welle-Nabe-Verbindung, mittels einer Schraubverbindung oder mittels eines Schrumpfsitzes mit der Walzenachse 16 verbunden sein können.
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Dabei haben die Walzenelemente 11, 12, 13, 14, 15, die zusammen den Walzenkörper W1 bilden, dieselbe Teilung und dieselbe Zähnezahl.
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Auch weisen die Walzenelemente 11, 12, 13, 14, 15, die zusammen den Walzenkörper W1 bilden, denselben Eingriffswinkel (z. B. Steigung der Flanke) und dasselbe Modul (z. B. Größe der Zähne) auf.
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Nochmals genauer geschildert, haben die Walzenelemente 11, 12, 13, 14, 15, die zusammen den Walzenkörper W1 bilden, oder die Profile der Walzenelemente 11, 12, 13, 14, 15 denselben Kopfkreisdurchmesser, denselben Teilkreisdurchmesser, denselben Grundkreisdurchmesser, denselben Fußkreisdurchmesser, denselben Wälzkreisdurchmesser, dieselbe Kopfhöhe, dieselbe Fußhöhe, dieselbe Zahndicke am Teilkreis, dieselbe Zahnlücke am Teilkreis, dieselbe Teilung am Teilkreis, dieselbe Anzahl der Zähne und/oder denselben Modul.
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4 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Arbeitswalze 2 aus 1, während 5 eine schematische Draufsicht auf eine Arbeitswalze 2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Gemäß 4 und 5 weist das Profil 7 einen wellenförmigen Verlauf auf der Mantelfläche M auf, wobei der wellenförmige Verlauf den Verlauf einer Sinus- oder Cosinus-Welle nachbildet.
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Dabei geht aus 4 hervor, dass zwei aneinandergrenzende Walzelemente 11, 12, 13, 14, 15 von dem Profil des einen Walzenelements zum Profil des anderen Walzenelements 11, 12, 13, 14, 15 einen Übergang aufweisen. Dieser Übergang ist sprunghaft bzw. zick-zack-förmig ausgebildet.
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Bei Draufsicht auf die Mantelfläche M am Übergang zwischen zwei aneinandergrenzenden Walzelementen 11, 12 oder 13, 14 in 4 ist beispielsweise linksseitig eine erste Evolventen-Verzahnung als nach links aufsteigende Evolvente und rechtsseitig eine zweite Evolventen-Verzahnung als nach rechts aufsteigende Evolvente ausgebildet.
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Auch sind zwei aneinandergrenzende Walzelemente 11, 12, 13, 14, 15 gemäß 4 so ausgebildet, dass in jedem senkrechten Schnitt zur Walzenachse 16 bzw. zur Walzendrehachse 20 ein evolventisches Profil vorliegt.
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Obige Aussagen betreffend 4 sind analog anwendbar auf die Arbeitswalze 2 nach 5. Jedoch ist in 5 eine Arbeitswalze 2 gezeigt, die lediglich ein Walzelement 11 aufweist.
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Dabei hat die Arbeitswalze 2 nach 5 ein Profil 7 mit einem wellenförmigen Verlauf auf der Mantelfläche M, wobei der wellenförmige Verlauf den Verlauf einer Sinus- oder Cosinus-Welle nachbildet.
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6 zeigt eine Draufsicht auf eine Walzvorrichtung 1 mit zwei Arbeitswalzen 2, 3. Dabei ist in 7 eine schematische Seitenansicht auf die Walzvorrichtung 1 aus 6 und in 8 eine weitere schematische Seitenansicht auf die Walzvorrichtung 1 aus 6 dargestellt.
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Der Einfachheit halber werden nachstehend die drei 6, 7 und 8 gemeinsam beschrieben.
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So zeigen also die genannten Figuren eine Walzvorrichtung 1 zur Verformung oder zur Formgebung eines Blechs 30.
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Hierbei umfasst die Walzvorrichtung 1 eine erste und eine zweite Arbeitswalze 2, 3 zum Verformen eines Blechs 30. Die Arbeitswalzen 2, 3, sind dazu geeignet, ein zu walzendes Band 30 einzuspannen und umzuformen.
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Des Weiteren umfasst die Walzvorrichtung 1 eine Getriebeeinrichtung 4 zum Antreiben der Arbeitswalzen 2, 3.
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Die Getriebeeinrichtung 4 hat ein erstes und ein zweites Getriebeteil 5, 6, die miteinander wechselwirken bzw. die ineinander eingreifen, sodass eine Drehbewegung des einen Getriebeteils 5 auf das andere 6 übertragbar ist.
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Dabei ist die erste Arbeitswalze 2 mit dem ersten Getriebeteil 5 und die zweite Arbeitswalze 3 mit dem zweiten Getriebeteil 5 drehfest verbunden.
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Ferner zeigen die 6 bis 8, dass die zwei Arbeitswalzen 2, 3 und die zwei Getriebeteile 5, 6 je einen Walzenkörper W1, W2, W3, W4 aufweisen.
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Jeder Walzenkörper W1, W2, W3, W4 weist an seiner Mantelfläche M ein Profil 7, 8, 9, 10 auf, welches zur Verformung eines Bleches 30 dient.
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Die Profile 7, 8, 9, 10 der ersten und zweiten Arbeitswalze 2, 3 sowie des ersten und zweiten Getriebeteils 5, 6 sind dazu gleich ausgebildet.
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Konkreter dargestellt, sind die Parameter, die das Profil 7, 8 der ersten und zweiten Arbeitswalze 2, 3 sowie die das Profil 9, 10 des ersten und zweiten Getriebeteils 5, 6 festlegen, gleich.
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Bei den Parameter zur Festlegung eines Profils 7, 8, 9, 10 kann es sich um den Kopfkreisdurchmesser und/oder den Teilkreisdurchmesser und/oder den Grundkreisdurchmesser und/oder den Fußkreisdurchmesser und/oder den Wälzkreisdurchmesser und/oder die Kopfhöhe und/oder die Fußhöhe und/oder die Zahndicke am Teilkreis und/oder die Zahnlücke am Teilkreis und/oder die Teilung am Teilkreis und/oder die Anzahl der Zähne und/oder das Modul handeln.
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Dementsprechend entsprechen die Parameter zur Festlegung eines Profils 7, 8, 9, 10 den Parameter einer Verzahnung, z. B. eines Zahnrads.
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Aufgrund dessen, dass die Profile 7, 8, 9, 10 der ersten und zweiten Arbeitswalze 2, 3 sowie des ersten und zweiten Getriebeteils 5, 6 gleich ausgebildet sind, haben logischerweise das Profil 7, 8 der ersten und zweiten Arbeitswalze 2, 3 sowie das Profil 9, 10 des ersten und zweiten Getriebeteils 5, 6 eine Verzahnung. Diese Verzahnung ist als Evolventen-Verzahnung ausgebildet.
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So sind also das erste und zweite Getriebeteil 5, 6 ebenfalls als Zahnrad mit einer Verzahnung ausgebildet.
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Ferner kann der Vollständigkeit halber festgehalten werden, dass die erste und zweite Arbeitswalze 2, 3 jeweils als Arbeitswalze nach den 1 bis 5 ausgebildet sind.
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Gemäß 6 weist der erste Getriebeteil 5 eine erste Drehachse 18 auf, um welche der erste Getriebeteil 5 drehbar ist, wobei der zweite Getriebeteil 6 eine zweite Drehachse 19 aufweist, um welche der zweite Getriebeteil 6 drehbar ist.
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Dabei kann das Profil des ersten und zweiten Getriebeteils 5, 6 einen wellenförmigen Verlauf auf der Mantelfläche M aufweisen, wobei der wellenförmige Verlauf den Verlauf einer Sinus- oder Cosinus-Welle nachbildet.
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Des Weiteren haben das erste und zweite Getriebeteil 5, 6 dieselbe Teilung und dieselbe Zähnezahl, wobei das erste und zweite Getriebeteil 5, 6 ebenfalls denselben Eingriffswinkel (z. B. Steigung der Flanke) und dasselbe Modul (z. B. Größe der Zähne) aufweisen.
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Genauer geschildert, weisen das erste und zweite Getriebeteil 5, 6 eine erste Übersetzung auf, wobei die erste und zweite Arbeitswalze 2, 3 eine zweite Übersetzung umfassen. Dabei ist die erste und zweite Übersetzung gleich oder sogar identisch.
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Wie in 6 gezeigt, haben das erste und zweite Getriebeteil 5, 6 bzw. deren erste und zweite Drehachse 18, 19 einen ersten Achsabstand D1 zueinander.
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Die erste und zweite Arbeitswalze 5, 6 bzw. deren Walzendrehachsen 20, 21 weisen einen zweiten Achsabstand D2 zueinander auf.
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Dabei sind der erste und zweite Achsabstand D1, D2 identisch. Außerdem sind die erste Drehachse 18 und die Walzendrehachse 20 konzentrisch ausgerichtet. Gleiches gilt für die zweite Drehachse 19 und die Walzendrehachse 21.
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Es kann aber auch sein, dass der zweite Achsabstand D2 größer ist als der erste Achsabstand D1, beispielsweise um die Blechdicke / Plattenstärke des Blechs 30 sowie um das sog. Flankenspiel der evolventischen Walzenprofile.
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Wie bereits erwähnt, kann es aber auch sein, dass der erste und zweite Achsabstand D1, D2 identisch sind, wobei z. B. der erste Achsabstand D1 zwischen erstem und zweitem Getriebeteil 5, 6 und der zweite Achsabstand D2 zwischen erster und zweiter Arbeitswalze 5, 6 von dem rechnerischen Abstand zueinander um das sog. Flankenspiel bzw. Betriebsflankenspiel der evolventischen Walzenprofile und die Blechdicke / Plattenstärke des Blechs 30 erhöht ist.
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Anders ausgedrückt, kann der erste und zweite Achsabstand D1, D2 einen Betrag aufweisen, der sich aus den Radien der Getriebeteile 9, 10 bzw. der Arbeitswalzen 2, 3, dem Betriebsflankenspiel der Zahnflanken des Profils 7, 8, 9, 10 und der Stärke oder Dicke eines umgeformten Blechs 30 zusammensetzt.
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Wie bereits erwähnt, bestimmen der Achsabstand D1, D2 der Arbeitswalzen 2, 3 sowie das Betriebsspiel der Zahnflanken bzw. Betriebsflankenspiel der Arbeitswalzen 2, 3 die Dicke des gewalzten Blechs 30. Die Ausgangsstärke des Materials soll zum Achsabstand und zum Betriebsflankenspiel passen.
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Die Abstimmung der drei Parameter Achsabstand, Betriebsspiel / Betriebsflankenspiel der Arbeitswalzen 2, 3 sowie die Ausgangsdicke des Blechs bestimmen den Umformgrad.
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Wie 6 zeigt, weist die Walzvorrichtung 1 zudem eine erste Lagerung 31 auf, mit welcher die erste Arbeitswalze 2 und der erste Getriebeteil 5 abstützbar sind, wobei die Walzvorrichtung 1 noch eine zweite Lagerung 32 hat, mit welcher die zweite Arbeitswalze 3 und der zweite Getriebeteil 6 abstützbar sind.
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Gemäß 6 hat die Walzvorrichtung 1 eine Antriebswelle 33, die drehfest mit dem ersten Getriebeteil 5 verbunden ist, um dieses anzutreiben.
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Die vorgestellte Walzvorrichtung 1 kann beispielsweise zur Herstellung von Elektrodenplatten einer elektrochemischen Zelle, wie einer Brennstoffzelle, einer Elektrolysezelle, einer Redox-Flusszelle oder einer Batterie, verwendet werden.
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8 zeigt schematisch das auf ein Blech 30 durch Abwälzen von evolventischen Zähnen aufgeprägte Profil.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Walzvorrichtung
- 2
- Arbeitswalze
- 3
- Arbeitswalze
- 4
- Getriebeeinrichtung
- 5
- erstes Getriebeteil
- 6
- zweites Getriebeteil
- 7
- Profil
- 8
- Profil
- 9
- Profil
- 10
- Profil
- 11
- Walzelement
- 12
- Walzelement
- 13
- Walzelement
- 14
- Walzelement
- 15
- Walzelement
- 16
- Walzenachse
- 17
- Walzenachse
- 18
- Drehachse des ersten Getriebeteils
- 19
- Drehachse des zweiten Getriebeteils
- 20
- Walzendrehachse
- 21
- Walzendrehachse
- 30
- Blech
- 31
- Lagerung
- 32
- Lagerung
- 33
- Antriebswelle
- W1
- Walzenkörper
- W2
- Walzenkörper
- W3
- Walzenkörper
- W4
- Walzenkörper
- M
- Mantelfläche
- D1
- erster Achsabstand
- D2
- zweiter Achsabstand
