DE1905626A1

DE1905626A1 - Pressform mit Verstaerkungsmantel sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1905626A1
Application number: DE19691905626
Authority: DE
Inventors: Per-Olof Strandell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-02-07
Filing date: 1969-02-05
Publication date: 1970-08-20
Also published as: GB1243409A; SE316350B; DE6904365U; FR2001493A1; US3608351A

Description

Preßform mit Verstärkungsmantel sowie Verfahren und Vorrichtung su deren Herstellung

ZSCSSSS3SSSZ

Die Erfindung bezieht eich auf eine Preßform alt einem !Formkern, der zumindest in einer seiner Stirnflächen ein Gesenk aufweist und mindestens über einen Teil seiner Länge mit einem vorgespannten Verstärkungsmantel versehen ist. Die Erfindung besieht sieh ferner auf ein Verfahren und eine Vorrichtung sur Herstellung einer derartigen ?orm. Der im Text verwendet· Begriff "form" soll alle Werkzeuge.einschließen, in denen Material verprefit bzw. verformt wird·

formen zum Verarbeiten von Materialien durch plastisohe Verformung, z.B. durch Spritzpressen, *m Ixtruderverfahren, duroh Ziehen und Praßschmieden, sind normalerweise einer sehr hohen

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3elastung ausgesetzt. Ein bekanntes Verfahren zum Kompensieren : der auf die Formen einwirkenden Kräfte "besteht darin, die Formefc. zu verstärken, indem man einen oder mehrere Mantelringe auf den· Forinenkern aufschrumpft. Im Betrieb der Form üben die Hantelringe tangential und radial gerichtete Druckkräfte aus, und \ zwar bezogen auf eine Symmetrieachse, die normalerweise senkrecht zu der Formoberfläche verläuft, in äer sich das Gesenk
befindet. Auf diese Weise werden die während einer Folge von .
Arbeitssohritten auftretenden Zugkräfte auf ein unschädliches
und vertretbares Maß verringert.

Bei sehr stark beanspruchten Pormsn verwestet man zwei oder mehr konzentrische Ringe, die gegenüber äup einem Hing eine höhere
Vorspannung zulassen. Die maximale Vorspannung richtet sieh nasb der maximal zulässigen Spannung an der Innenfläche des inneren
llanteiringes. Sowohl die Form als auch die Mantelringe müssen
mit hoher Präzision hergestellt wenden«, damit man die vorberechnete Vorspannung erhält ₉ wens. "Sie Sing® auf die Form'
schrumpft werden. Form und Hinge sind i,easufolge

teuer in der Pier st ellung, so daß vom wirtschaftlichen Stand puakf aus der Anzahl der verwendeten Mantelringe Frenzen gesetzt sinoU

'Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verstärkungsmantel für ein©j Form zu schaffen, der von den zuvor erwähnten Nachteilen frei ±ψ und zu einer wesentlich verbesserten Vorspannung der Form füinri;) wobei das Verstärkungsmaterial voll ausgenutzt wird» . ;

Zur lösung der Aufgabe sieht die Srfindiasg -vor, daß dar ¥®rstärkungsmantel aus mindestens einer !sage τοη auf den ΨοτΜΪΖΒτη
aufgewickeltem Bandmaterial von höchsten» wenigen Zehntel Millif meter Stärke besteht, wobei die gesamte Unterseite
fcen Windung der Lage auf der Oberseite der vorherg®hsnä®n
dung aufliegt.

Die Verwendung »ines solch dünnes, lasts® m&nht
Aufwickeln auf den formkern ia

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en Jen AuiSenmantel des Formkernes und die Oberseite der vorher-· gehenden Windung der Lage zu bringen, und zwar duroh einfaches ^: Dehaen des Bandes» wodurch radiale und tangentiale Zug- und Druckkräfte zwischen des Formkern und der oder den Lagen und ' zwischen, der. verschiedenen Bindungen der Lage oder Lagen unmittelbar weitei^eleitet werden. Wie weiter oben erwähnt, "beträgt die Bandstärke im äußersten Fall wenige Zehntel HiIIiueter, obwohl sich auch extrem dünne Bänder mit Vorteil verwenden loosen. ^eis: Verstärken vcn Formen hat man günstige Ergebnisse ζ.-, ...it ..cer-festen Stahlbändern mit einer Stärke von et.va C,C3 ».n erzielt. Die Stärke des gemäß Erfindung zur Bildung des Vers tkrkiaigsmant eis verwendeten. 3andmaterials beträgt zweok*· mä^igerweise weniger als 0,4 -i^i," vorzugsweise auch weniger als 0,2. mm. Allerdings seilte die Stärke des Bandmaterial β nioht geringer als 0,01 mc 3ein und 2weekmäßigerweise mehr ale 0,02 m* betrafen. Ein geeignetes Verstärkungsmaterial ist z.B. auf Bianitstruktur gehärtetes Stahlband» welch·· hohe Zugfestigkeit verbunden mit großer Zähigkeit beeitst. Katürlich läßt aich auch ein anderes Material mit hoher Zugfietl^keit*und voreugeweise ebenfalls verhältnismäßig groler Zähigkeit verwenden.

Wenn das Verstärkungsband auf den formkern aufgewickelt wird, > so steuert man die im Band entstehende Spannung und hält sie : auf einer Höhe, die in der :Tähe der Streckgrenze'des Bandes ; liegt. Wenn die Verstärkungslage aus sehr dünnem Band besteht, f so kann man mit dem Wickeln ^eder Eage dadurch beginnen, daß man eine Windung um den Formkern legt, danach das Band spannt und die Spannung über einige Windungen hinweg nach und nach erhöht_t bis der gewünschte Wert erreicht ist. 3eim weiteren Aufwickeln des Bandes wird die erforderliche Spannung dann vorzugsweise konstant gehalten.

Ebenso ist es möglieh, die innerste Windung der Lage oder da· · Bandende am Formkern oder an einer Lage zu befestigen, auf wel-i ehe eine weitere Lage aufgewickelt werden soll, Diep kann mittels eines geeigneten Metallklebers geschehen, worauf nach dem Au·-

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härten des Klebers das Aufwickeln des Bandes sofort mit der erforderlichen Spannung durchgeführt werden kann· Der Aufwickelvorgang wird bis zum Erreichen der Windungszahl fortgesetzt, die zur Erzielung der erforderlichen Vorspannung der Form er- , forderlich ist. Da die lage im Prinzip aus einer sehr großen Anzahl sehr dünnwandiger Ringe besteht, wird das Verstärkungsmaterial wirksamer genutzt als im Falle bekannter Verfahren» Es ist daher möglich, die Formen gegenüber Formen, die mittels bekannter Verfahren verstärkt worden, sind, unter Verringerung ihres Außendurchmessers im gewünschten Ausmaß vorzuspannen, was bei beengten Raumverhältnissen von großem Vorteil ist·

Da mit jeder neuen Windung der Lage auf die inneren Windungen und den Formkern geringe Druckbelastungen einwirken, wird beim fortgesetzten Aufwickeln der Verstärkungslage die auf die inneren Windungen einwirkende Belastung allmählich aufgehoben. Diese Verringerung der Belastung auf die inneren Windungen schafft einen Spielraum für die Absorption der Spannnungen, die während des BelastungsZyklus auftreten, und macht es möglich, daß die Vorspannung des Bandes unter höherer Belastung erfolgen kann als im Falle der bekannten Verfahren. Wird die mit einer Verstärkungslage gemäß Erfindung versehene Form einer Überlastung ausgesetzt, so ist das Ausmaß der Dehnung der lage oder La^en und das Ausmaß, bis zu welchem die Spannung darin aufgehoben wird, sehr gering. Die Verstärkungslage und der Formkern unterliegen daher keiner Beschädigung als Folge einer Überlastung, wie sie bei Anwendung der bekannten Vorspannungsverfahren eintritt. Nachdem die erforderliche Anzahl Windungen auf die Form aufgewickelt worden ist, v/ird das Band durchgeschnitten und sein loses Ende in einfacher V/eise festgelegt, was z.B. mittels eines Streifens Klebeband geschehen kann.

Bein Aufbringen der Verstärkungslage gemäß Erfindung ist es nicht erforderlich, den Außenmantel des Formkernes einer besonderen Oberflächenbearbeitung zu unterziehen. Die Verstärkungslage kann z.B. unmittelbar auf einen gegossenen oder gesinterten Formkörper aufgewickelt werden, wodurch sich die

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Herateilungskosten für die Form "beträchtlich verringern. Nach dem Aufwickeln des Bandes auf den Formkern können eine oder "beide Stirnflächen der mit dem Verstärkungsmantel versehenen Form durch Schleifen, Polieren od.dgl. fertig "bearbeitet werden. Um demzufolge eine glatte Anlagefläche zu erzielen, ist es von Vorteil, "beim Aufwickeln des Bandes einen oder "beide Handa"bschnitte desselben ü"ber die "betreffenden Stirnflächen des Formkernes vorstehen zu lassen.

Wenn die Form im Einsatz ist, so ändern sich die in ihr auftretenden Spannungen in Axialrichtung normalerweise sehr beträchtlich. Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, die Form über die Länge des Formkernes hinweg entsprechend der einwirkenden Belastung in unterschiedlichem Ausmaß vorzuspannen.

Zum Ausgleich von Unterschieden in den auf den Formkern einwirkenden Kräften kann gemäß Erfindung vorgesehen sein, daß stärker belastete Formabschnitte mit mindestens einer Verstärkungslage versehen sind, welche mehr Windungen als die Lage oder Lagen in anderen Formabschnitten aufweist·

Die gleiche Wirkung läßt sich gemäß Erfindung auch dadurch erzielen, daß stärker belastete Formabschnitte eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial aufweisen, welches stärker vorgespannt und/oder von größerer mechanischer Festigkeit ist als das Bandmaterial aller übrigen Lagen.

Gemäß Erfindung können stärker belastete Formabschnitte auch eine oder mehrere zusätzliche äußere Lagen aufweisen.

Gemäß Erfindung kann ferner in weniger belasteten Formabschnitten unmittelbar am Formkern eine Einlage vorgesehen . sein, welche die Vorspannkräfte von mindestens einer äußeren Lage weiterleitet, die zumindest die Einlage umgreift.

! Gemäß Erfindung kann es sich bei der Einlage um einen ge-

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schlitzten Ring oder eine Anzahl einzelner Ringabschnitte handeln.

Die Stärke der Einlage oder Einlagen wird in Übereinstimmung mit den erwünschten Unterschieden bezüglich der Vorspannung gewählt. Das Ausmaß der Vorspannung läßt sich über die Länge des Formkernes abschnittsweise verändern, indem man Einlagen mit unterschiedlicher Stärke verwendete

Gegenüber den bekannten Ausfülirungsformen ergeben sich bei der Verstärkungslage gemäß Erfindung die folgenden Vorteile:

Wesentlich verringerte Herstellungskosten. En_öe Herstellungstoleranzen hinsichtlich des Formkernes und der Verstärkung- · lage sind überflüssig» Es v/erden höhere Vorspannkräfte erzielt. Die Form kommt mit einem kleineren G-esamtdurchmesser aus als bei Anwendung der bekannten Verfahren. Es lassen sich Verstärkungsmaterialien sehr hoher mechanischer Feati^'keit verwenden, wobei die Festigkeit des Materials wirksamer genutzt werden kann» Das Ausmaß der Vorspannung läßt sich in Axialrichtung auf einfache Weise verändern. Die Form kann einen unrunden Querschnitt haben_e

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigens

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Form unter Verdeutlichung verschiedener Verfahren zur unterschiedlichen Verstärkung der Form gemäß der linken und der rechten Seite der Figur, ^;

Figo 2 einen Axialschnitt durch eine Form unter Verdeutlichung zweier weiterer, rechts und links in der Figur wiedergegebener, unterschiedlicher Verfahren zur Verstärkung der Form und

Fig. 3 in der Draufsicht, teilweise geschnitten, eine Vorrichtung zum Anbringen einer Verstärkung an einer Form gemäß Erfindung«

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Die Fig. 1 bis 3 zeigen achematisch einen Formkern 10, welcher in der einen Stirnfläche 11 mit den Gesenk 12 versehen ist. Vom Grund des Gesenkes 12 erstreckt sich axial durch den Formkern 10 die Bohrung 13 zur Aufnahme eines nicht -dargestellten Auswerfers· Der Formkern 10, der vorzugsweise im Querschnitt zylindrisch ist, jedoch auch eine andere, unrunde Querschnittsform haben kann, ist von einer Verstärkung in Form einer oder mehrerer Lagen aus dünnen Bandmaterial umgeben. Im Ausführungsbeispiel ist das Bandmaterial über seine gesamte Länge hinweg von gleicher Breite, jedoch kann in manchen Fällen die Breite in Längsrichtung des Bandes auch abnehmen. Löcher, Ansätze u.dgl., welche die Befestigung der Form in einer Presse, z.B. einer Spritzpresse, erleichtern, sind aus Gründen der Deutlichkeit weggelassen.

Die linke Seite der Fig. 1 zei^t eine Verstärkung in Form einer Lage 14 aus dünnem Bandmaterial. Das Band ist so breit, daß es sich über die ganze Axiallänge der Form erstreckt, d.h. von der Stirnfläche 11 mit den Gesenk 12 bis zur gegenüberliegenden Stirnfläche 15. Die La^e 14- nimmt die größten Tangential- und Radialkräfte auf, die an der Stirnfläche 11 des Formkernes 10 auftreten. Es liegt jedoch im Hahnen der Erfindung, in Forciabschnitten, die stärker beansprucht werden als andere Abschnitte, Lagen mit mehr Windungen anzubringen als sie eine Lage oder Lagen in anderen Fornabschnitten aufweisen, oder aber die Form mit einer oder mehrerer, zusätzlichen äußeren Lagen zu versehen. Derartige Ausführungsfortnen zeigen die rechte Seite der Fig. 1 und die linke Seite der Fig. 2.

Die rechte S~ite der Fig. 1 zeigt eine aus den beiden Lagen 16 und 17 bestehende Verstärkung, wobei die Lage 16, die sich der Stirnfläche 11 am nächsten befindet, mehr Windungen hat als die Lage 17. Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführun^sform ist der Formkern 10 in den am wenigsten beanspruchten Abschnitt, d.h. in den der Stirnfläche 15 am nächsten liegenden Abschnitt, nicht verstärkt. Eine aus zwei Lagen 18 und 19 bestehende Verstärkung zeigt die linke Seite

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der Fig. 2. Die lage 18 erstreckt sich über die ganze axiale länge des Formkernes 10 und ist in den am meisten beanspruohten Abschnitten von der zusätzlichen äußeren Lage 19 umschlossen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, aus Gründen der mechanisehen Festigkeit und/oder aus praktischen und/oder wirtschaftlichen Gründen, mehr als zwei Lagen vorzusehen. Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, in sehr stark beanspruchten Formabschnitten eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial anzubringen, das stärker vorgespannt ist und/oder eine höhere mechanische Festigkeit besitzt als das Bandmaterial in allen anderen Lagen.

Um der Form ungeachtet der unterschiedlichen Stärke der über ihre Axiallänge verteilten Verstärkungslagen eine glatte äußere Kontur zu verleihen, kann man gemäß Fig. 2 in den weniger beanspruchten Abschnitten der Form eine Einlage 20 anordnen, um die Vorspannkräfte aus der die Einlage 20 umgebenden äußeren Lage 21 weiterzuleiten. Die Lage 21 umschließt außer der Einlage 20 auch die Lage 22, welche den am stärksten beanspruchten Abschnitt des Formkernes 10 umgreift. Die Lage 22 hat die gleiche Stärke wie die Einlage 20. Bei der Einlage 20 kann es sich vorteilhafterweise um einen geschlitzten Ring oder um einen oder mehrere einzelne Ringabschnitte handeln.

W Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Verstärken von Formen gemäß Erfindung. Die Vorrichtung weist das Gestell 23 zur drehbaren Befestigung des Formkernes 10 um eine Achse auf, die senkrecht zur Stirnfläche 11 gerichtet ist. Ein Motor 24 oder eine andere Vorrichtung, z.B. ein Kurbelzapfen, dient dem Drehantrieb des Formkernes in dem Gestell. Zu der Vorrichtung gehört ferner ein Halter, z.B. eine drehbar gelagerte !Trommel 25, für einen Vorrat 26 an dünnem Bandmaterial in Form einer Rolle, sowie eine Steuervorrichtung 27 zur einstellbaren Regelung der Spannung in dem vom Vorrat 26 abgezogenen Bandmaterial, das auf den sich drehenden Formkern 10 aufgewickelt .wird·

Zu der Vorrichtung gehören ferner die beiden koaxial angeord-

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neten Spanndorne 29 und 30, die in den Konsolen 28 drehbar gelagert sind und an die Stirnflächen des Formkernes 10 angedrückt werden· Der Spanndorn 29 erhält seinen Antrieb vom Motor 24 und ist axial unbeweglich, während der Spanndorn 30 frei drehbar und axial verschiebbar gelagert ist. Er kann daher mittels der Mutter 33»die zwischen dem Axiallager 31 und dem Gewindeabschnitt 32 des Spanndornes 30 angreift, axial auf den Spanndorn 29 zu bewegt werden, um den Formkern 10 zu spannen. Der Spanndorn 30 wird mittels der Gegenmutter 34 in seiner Spannstellung festgelegt. Der Formkern .10 wird durch die Reibung zwischen seinen Stirnflächen und den Spanndornen 29 und 30 in Stellung gehalten. Die Spanndorne 29, 30 können außerdem mit axialen Vorsprüngen versehen sein, um den Formkern 10 gegenüber der Rotationsachse der Spanndorne zu zentrieren·

Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Steuervorrichtung 27 um einen elektrischen Bremslüftmotor, der auf die Trommel 25 einwirkt und mit bekannten Einrichtungen zum Einstellen der gewünschten Bremswirkung und somit auch der gewünschten Bandspannung versehen ist. Alternativ kann statt dessen die Spannung im Band auch durch eine unmittelbar auf das Bandmaterial einwirkende Bremsvorrichtung erzeugt werden· Obgleich das Aufwickeln der Verstärkung auch mit einer anderen als der beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden kann, ist es charakteristisch für die Erfindung, daß sich der Aufwickelvorgang mittels einer sehr einfachen Ausrüstung durchführen läßt, weil die während des AufwickeIvorganges im Bandmaterial erzeugte Spannung verhältnismäßig gering ist. So kann man z.B. im Falle einer zylindrischen Form mit 50 mm Durchmesser und 50 mm axialer Länge vorteilhafterweise ein 50 mm breites und 0,05 vnm starkes Stahlband verwenden und

eine Zugspannung von 160 kg/mm aufbringen, wenn das Band auf den Formkern aufgewickelt wird, wobei der gesamte Zug im Band nur 400 kg ausmacht·

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das dargestellte

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und beschriebene Ausführungsbeisoiel beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens in mannigfacher Weise abgewandelt werden.

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Claims

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Patentansprüche

11.1 Preßfora nit einem Formkern, der zumindest in· einer seiner Stirnflächen ein Gesenk aufweist und mindestens über einen Teil seiner Länge mit einen vorgespannten Verstärkungsmantel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, da' der Verstärkungsmantel aus mindestens einer lage (14} 16, 17} 18, 19} 21, 22) von auf den Formkern (10) aufgewickeltem Bandmaterial von höchstens wenigen Zehntel Millimeter Stärke besteht, wobei die gesamte Unterseite jeder einzelnen Windung der Lage auf der Oberseite der vorhergehenden Windung aufliegt.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gelcennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitte mit mindestens einer Verstärkungslage (16) versehen sind, welche mehr Windungen als die Lage (17) oder Lagen in anderen Formabschnitten aufweist.

3. Form nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitte eine oder mehrere Lagen aus Bandmaterial aufweisen, welches stärker vorgespannt und/oder von größerer mechanischer Festigkeit ist als das Bandmaterial aller übrigen Lauren.

4. Form nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Fori^abschnitte eine oder mehrere zusätzliche äußere Lagen aufweisen.

5. Form nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, ELaß in weniger belasteten Formabschnitten unmittelbar am Formkern (10) eine Einlage (20) vorgesehen ist, welche die Vorspannkräfte von mindestens einer äußeren La^e weiterleitet, die zumindest die Einlage (2C) u.._oreift.

6. Form nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (2C) ein geschlitzter Hing ist.

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7. Form nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20) aus einer Anzahl einzelner Ringabschnitte besteht.

8ο Form nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verstärkungslage bildende Bandmaterial über seine Länge hinweg von gleicher Breite ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer Form nach den Ansprüchen 1 bis 8 mit einem Formkern, der zumindest in einer seiner Stirnflächen ein Gesenk aufweist und mindestens über einen Teil seiner Länge mit einem vorgespannten Verstärkungsmantel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmantel mindestens eine Lage aus höchstens wenige Zehntel Llillimeter starkem Bandmaterial unter bestimmter Vorspannung in der Weise auf den Formkern aufgewickelt wird, daß die gesamte Unterseite jeder einzelnen Windung der Lage auf der Oberseite der vorhergehenden Windung aufliegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß stärker belastete Formabschnitte mit mindestens einer .Verstärkungslage versehen werden, welche mehr Windungen als die Lage oder Lagen in anderen Fornabschnitten aufv/eist.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in stärker belasteten Formabschnitten das Bandmaterial ceia Aufwickeln stärker gedehnt v;ird als in anderen Formatschnitten, und daß gegebenenfalls Bandmaterial verwendet wird, dessen mechanische Festigkeit größer ist als die des zur Bildung anderer Lagen verwendeten Bandmaterials.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, da2 stärker belastete Forraab schnitte mit einer oder mehreren zusätzlichen äußeren Lagen versehen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

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daß in weniger belasteten Foroabsohnitten unmittelbar neben dem Formkern mindeatens eine Einlage angeordnet und zumindest um diese Einlage mindeatens eine äußere Lage gewickelt wird, welche die Einlage an den Formkern anpreßt.

14· Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufwickeln einer Lage das Bandmaterial während des gesamten Wickelvorganges unter gleichmäßiger Spannung gehalten wird.

15· Vorrichtung zur Durchführung dts Verfahrens nach den Ansprüchen 9 bis 14, gekennieichnet durch eine Spannvorrichtung (29 bis 34) für den Formkern (10), die eine Hotati on des Formkernes um eine senkrecht zu seiner Stirnfläche (11) gerichtete Achse gestattet, durch einen Drehantrieb (24) für die Spannvorrichtung und einen Halter (25) für einen Vorrat (26) an dünnem Bandmaterial, sowie durch eine Steuervorrichtung (27) zur einstellbaren Hegelung der Spannung in dem vom Vorrat (26) abgezogenen und auf den sich drehenden Formkern (10) aufgewickelten Bandmaterial.

ORIGINAL INSPECTED

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