DE3021735A1

DE3021735A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von verformten schlitzsegmenten in einem band

Info

Publication number: DE3021735A1
Application number: DE19803021735
Authority: DE
Inventors: Gordon Herbert Laurie; John Vernon Marlow; Randall Tatsumi Sakauye; Theodore Joseph Seymour
Original assignee: Teck Metals Ltd
Current assignee: Teck Metals Ltd
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1981-02-26
Also published as: AU5858580A; US4297866A; JPS5636340A; IT8022447A0; SE8003740L; GB2054438A; ES8105167A1; FR2462230B1; JPS5935694B2; IT1131216B; ES492253A0; GB2054438B; CA1106703A; FR2462230A1

Description

Cominco Ltd. 20 408/9 60/ko

Vancouver, British Columbia

Canada

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von verformten Schlitzsegmenten in einem Band

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausformen gestreckter Schlitzsegmente in einem verformbaren Band, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.

Aus der kanadischen Patentanmeldung 315,190 vom 31. Oktober 1978 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine gleichzeitige Schlitzung und Vorformung eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung erstreckender strangartiger Stege erzeugt, wobei Segmente durch Verformung aus der Ebene des Bandes heraus gelängt oder gestreckt sind und ungeschlitzte Segmente in der Ebene des Bandes gehalten sind. Die ungeschlitzten Segmente bilden zusammen kontinuierliche Bänder, die sich quer über den Abschnitt des Bandes erstrecken, der zwischen seitlichen Längsrändern des Bandes angeordnet ist. In einem zweiten Schlitzungsschritt werden die Schlitze gegeneinander versetzt verlängert, um eine seitliche Expansion der geschlitzten Abschnitte des Bandes zu ermöglichen. Einander gegenüberliegende Längsränder des Bandes werden dann auseinandergezοgen, um das geschlitzte und vorgeformte Band zu strecken und ein Streckmaterial zu schaffen, mit siebartigen Öffnungen,

130009/0678

die im wesentlichen in der Ebene des Bandes liegen. Durch das Halten der Bänder, welche sämtliche Verbindungen zwischen benachbarten Bauteilen während der Streckung der Schlitzsegmente aufweisen, wird die gewünschte Streckung der Schlitzsegmente bei ihrer Ausformung erzielt, während ein Bruch der Stege während der seitlichen Streckung oder Brüche der Stege an Verbindungspunkten im wesentlichen vermieden wird.

Bei bekannten Verfahren zur Längung der Schlitzsegmente, derart, daß die siebförmigen Flächenbereiche nicht kürzer werden als die ungeschlitzten Grenzbereiche, wenn seitlich expandiert wird, werden die Stege an symmetrisch konturierten Werkzeugoberflächen ausgeformt, wie dies beispielsweise bei der Vorformung der Stege aus einem Band mit üblichen gegeneinander versetzten Schlitzreihen aus der US-PS 12 12 963 bekannt ist. Im Falle der US-PS 12 12 963 wird metallischer Maschendraht als Putzträger hergestellt, wobei ohnehin keine praktische Gefahr besteht, daß die Strekkung der Stege oder Drähte während der Vorformung des Metalles, welches sich hierzu eignet, zu einer örtlich begrenzten Schwächung führt, welche die Verwendungsmöglichkeiten beeinträchtigt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bei der Vorformung von Schlitzsegmenten aus Material mit geringer Zugfestigkeit, beispielsweise aus Blei oder Bleilegierung, beobachtet worden, daß die Schwächungszonen in der Nähe der rückwärtigen Enden der Schlitzsegmente auftreten, wenn das Band mit hohen Geschwindigkeiten durch die Schlitzungsund Vorformungseinrichtung läuft. Es ist festgestellt worden, daß der Spannungsverlauf in den Schlitzsegmenten gleichförmiger ist, wenn im wesentlichen konvex geformte Werkzeugoberflächen, die zur Verformung der Schlitzsegmente aus der Ebene des Bandes verwendet werden, asymmetrisch derart geformt sind, daß der Abstand zwischen den

130009/0678

Scheitelpunkten und den jeweiligen Vorderenden, welche in das Band eintreten, geringer ist als der Abstand zwischen den Scheitelpunkten und den rückwärtigen Enden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach dem Anspruch wird erreicht, daß die Schlitzsegmente eine gleichförmigere Spannungsverteilung erhalten.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Dabei ist besonders bevorzugt, daß die Länge der geradlinigen Vorderabschnitte geringer ist als die Länge der geradlinigen Hinterabschnitte, und zwar in einem Verhältnis zwischen 1:1 und 1:10, und daß der Winkel zwischen der Seite des Dreiecks, die dem Vorderabschnitt entspricht, und der Basis zwischen etwa 30 und 85° liegt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens der Schlitzungs- und Vorformrollen zur Herstellung der langgestreckten Schlitzsegmente bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Walzen gemäß Fig. 1 sowie des Bandes nach seinem Durchtritt durch den Walzenspalt,

Fig. 3 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht des Bandes nach Austritt aus dem Spalt zwischen den Walzen gemäß Fig. 1 und 2,

130009/0678

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Vorrichtimg zur Simulierung in einem vergrößerten Maßstab der Bewegung eines deformierbaren Kunststoffbandes durch Schlitzungs- und Vorformrollen, wobei eine Modifikation der Werkzeugoberfläche veranschaulicht ist,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer proportional vergrößerten Werkzeugsumfangsfläche in der Vorrichtung gemäß Fig. 4 sowie der Umrisse des dadurch hergestellten deformierten Kunststoffbandes, wobei eine symmetrische Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Kreises verwendet wird,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung der Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Rechteckes,

Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung einer modifizierten Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Rechteckes,

Fig. 8 in einer den Fig. 5 bis 7 entsprechenden Darstellung eine erste Ausführungsform einer symmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks,

Fig. 9 in einer Fig. 8 entsprechenden Darstellung eine zweite Ausführungsform einer symmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks,

Fig. 10 eine erste Ausführungsform einer asymmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks,

Fig. 11 eine zweite Ausführungsform einer asymmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks in einer Fig. 10 entsprechenden Darstellung,

130009/0678

Fig. 12 in einer den Fig. 10 und 11 entsprechenden Darstellung eine dritte Ausführungsform einer asymmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks,

Fig. 13 in einer den Fig. 10 bis 12 entsprechenden Darstellung eine vierte Ausführungsform einer asymmetrischen Werkzeugoberfläche auf der Basis eines Dreiecks,

Fig. 14 bis 17 Umrisse eines verformten Plastikbandes, das durch Umkehrung von Werkzeugabschnitten der Vorrichtung gemäß Fig. 4 hergestellt ist, um die Wirkungen einer Rückwärtsdrehung der Werkzeugoberflächen gemäß den Fig. 10, 11, 12 bzw. 13 zu untersuchen und

Fig. 18 die Veranschaulichung eines geometrischen Dreiecks mit den Komponenten einer Werkzeugoberfläche, wie sie bei der Erfindung verwendbar ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 veranschaulicht ist, läuft ein Band 10 zwischen miteinander zusammenwirkenden Walzen 12 und 14 durch. Jede Walze weist eine Mehrzahl von im Abstand voneinander liegenden Scheiben 16 auf, die jeweils eine als Werkzeug dienende Umfangsoberfläche mit alternierenden, relativ ebenen Abschnitten 18 in gleichen Abständen und im wesentlichen konvex geformten Abschnitten 20 besitzen. Wenn die Scheiben 16 in Drehung versetzt werden, so greifen die ebenen oder flachen Abschnitte 18 am Band an, und halten Querbänder oder Streifen 22, die sich zwischen einem Mittelabschnitt 24 des Bandes 10 und seitlichen Abschnitten 26 in der Ebene des Bandes 10 erstrecken, während die im wesentlichen konvex geformten Werkzeugoberflächenabschnitte 20 zur Bildung geschlitzter Flächenbereiche 28 ineinandergreifen und einander überlappen, die

130009/0678

zwischen den Streifen 22 liegen. Dabei werden Segmente 30 aus der Ebene des Bandes 10 herausverformt, die zwischen Paaren von Schlitzen 32 liegen. Die Schlitzsegmente 30 werden um einen solchen Betrag gelängt, der ausreicht, um die Kürzung von Maschen- oder Siebabschnitten 34 zu kompensieren, welche die Schlitzsegmente enthalten, wenn die Schlitze 32 zueinander versetzt verlängert werden und die seitlichen Abschnitte 26 des Bandes 10 in aufeinanderfolgenden Schritten auseinanderbewegt werden, wie dies in der parallelen kanadischen Patentanmeldung 315»190 erläutert ist, um ein offenes Maschen- oder Siebgebilde in der Ebene des Bandes 10 zu erhalten. Der Betrag der erforderlichen Längung hängt ab von der Größe der Endwinkel der Schlitze in der offenen Maschenausbildung· So ist beispielsweise für einen Endwinkel von 70° der Schlitze, wie dies für typische Batteriegitter vorgesehen ist, eine Längung von etwa 22 % erforderlich. Daher war die Länge der Werkzeugoberflächen 20 in den nachfolgend erläuterten Versuchen um 22 % größer als die Länge des Materials, welches in den Flächenbereichen 28 geschlitzt wurde, soweit nicht anderweitig angegeben.

Orientierungsversuche bei der Schlitzung und Vorformung des Bandmaterials und der seitlichen Dehnung des Bandes zur Bildung von Streckmaterial zeigten, daß weniger Schäden im Bereich der geschlitzten Segmente und der Verbindungsknotenbereiche auftraten, wenn die im wesentlichen konvex ausgebildeten Abschnitte 20 der als Werkzeug dienenden Umfangsoberflächen der im Abstand voneinander liegenden Scheiben 16 asymmetrisch derart ausgeführt wurden, daß ihre Scheitel vor der Mittellinie zwischen dem Eintrittsende und dem Austrittsende der Werkzeugflächen 20 lagen, also näher an den Vorderenden als an den Hinterenden der Werkzeugabschnitte. Um die Art dieser Asymmetrie genauer zu erforschen, wurde eine Versuchsvorrichtung 36 herge-

130009/0678

stellt, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist, mit der in vergrößertem Maßstab die Auswirkungen von Werkzeugoberflächen verschiedener Form auf ein geschlitztes und vorgeformtes Band untersucht wurden. Dabei wurden Formen auf der Basis eines Kreisbogens, eines Rechteckes und eines Dreieckes untersucht. Die linearen Dimensionen wurden gegenüber den Scheiben 16 des eigentlichen Werkzeuges bei deren Verwendung zur Schlitzung und Vorformung eines 1,27 mm dicken Metallbandes um das Fünffache vergrößert.

Für jede in den Fig. 5 bis 13 veranschaulichte Form der Werkzeugabschnitte wurden drei Stücke eines 6,35 mm dicken Bandes aus hartem Kunststoff vorbereitet, die je drei Ausbuchtungen 38 als Werkzeugoberflächen besaßen, entsprechend den konvex ausgebildeten Abschnitten 20, die durch zwei Knotenpunktsbereiche 40 voneinander getrennt sind, entsprechend den vergleichsweise flachen oder ebenen Abschnitten 18 der Umfangsflache der Scheiben 16. Zwei Teile 41 und 42 wurden zusammengeschraubt, wobei die vorbereiteten Stirnflächen fluchteten und über einen 6,35 mm dicken Abstandshalter zwischen ihnen getrennt waren, um so eine Baueinheit 43 zu schaffen, die ein Paar benachbarter Scheiben 16 der Walze 12 simuliert und die um einen Schwenkpunkt 44 drehbar war. Das dritte Teil 46 mit einem nicht näher dargestellten Stützraum von 6,35 mm Dicke, konnte um eine Schwenkachse 48 drehen, wobei seine Vorsprünge 38 in Umfangsrichtung zwischen den entsprechenden Vorsprüngen 38 der Baueinheit 43 ausgerichtet waren. Die Schwenkachsen 44 und 48 lagen in einem solchen Abstand voneinander, daß ein 6,35 mm dickes, extrudiertes Band aus Knetmasse durch den Spalt zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Baueinheit 43 und des Teiles 46 durchlaufen konnte, wobei die &enen Oberflächen 40 Teile des Bandes entsprechend den Streifen 22 halten konnten, wenn die Vorsprünge 38 zusammenwirkten, um den Abschnitten zwischen den Streifen 22 entsprechende Abschnitte zu

130009/0678

schlitzen und vorzuformen. Der Apparat war zweckmäßigerweise auf einem Tisch gelagert, um dem'Band aus Knetmasse eine Abstützung zu geben und eine horizontale Drehung bei der Schlitzung und Vorformung zu ermöglichen. In Fig. 4 ist die Bildung von gelängten Segmenten 49 durch Einwirkung des unteren Teiles 42 der Baueinheit 43 und die Bildung einer benachbarten, darüberliegenden Reihe von gelängten Segmenten 50 durch Einwirkung des Teiles 46 veranschaulicht. Zur Verbesserung der Anschaulichkeit sind gelängte Segmente 49 nicht veranschaulicht, die durch das teilweise weggeschnitten dargestellte obere Teil 41 hergestellt werden. Die Synchronisation der Drehung der Baueinheit 43 und des Teiles 46 wurde dadurch erleichtert, daß in gleichen Abständen voneinander liegende radiale Markierungslinien 41 auf jedem der Teile angebracht wurden und während der Drehung auf eine Fluchtung der Markierungslinien 51 in Umfangsrichtung geachtet wurde. Fig. 4 veranschaulicht eine Vorrichtung 36, bei der asymmetrische Werkzeugflächen auf der Basis eines Dreiecks gemäß Fig. verwendet wurden· Entsprechende Vorrichtungen mit entsprechenden Werkzeugoberflächen wurden natürlich für jede der Formen gemäß den Fig. 5 bis 13 eingesetzt.

Nunmehr soll auf jede der getesteten Vorsprungformen und die dementsprechenden gelängten Segmente aus Knetmasse eingegangen werden. Gemäß folgender Tabelle 1

130009/0678

Tabelle 1 Untersuchte Vorsprungformen

Figur	Basisform	Erläuterung Kreisbogenra-	dxus mm	1.98	Dreiecks-SeJ
				3.18	tenverhältn: (vorne: hi ntc
	Kreisbogen		5.02	1.98	-
5	Rechteck	—	1.70	3.97	-
6	Rechteck	symmetrisch	ein Bogen, eine Abschrägung 1.70	1.98
7	Dreieck	symmetrisch	3.18	1:1
8	Dreieck	symmetrisch	1.98	1:1
9	Dreieck	asymmetrisch	3.97	1:1,5
10	Dreieck	asymmetrisch	1.98	TST _f 5
11	Dreieck	asymmetrisch	3.18	1:2,5
12	Dreieck	asymmetrisch	1:2,0
13	Dreieck	asymmetrisch	1,5:1
14	Dreieck	asymmetrisch	1,5:1
15	Dreieck	asymmetrisch	2,5:1
16	Dreieck	asymmetrisch	2,0:1
17

wurden die Abmessungen für die Werkzeugvorsprünge auf der Basis einer Schlitzung und Vorformung von 8,81 mm breiten Flächen 28, getrennt von 3»18 mm breiten Streifen 22 des Bandes 10 gewählt. Soweit nichts anderes vermerkt ist, betrug die Länge der vorformenden Fläche zwischen dem Vorderende und dem Hinterende jedes Vorsprunges 38 122 % von 8,81 mm. Diese Länge umfaßt die Summe der Längen jeglicher gebogener oder geradliniger Teile der Vorsprünge.

130009/0678

«ORIGINAL INSPECTED

Gebogene Teile wurden als Kreisbögen mit frei gewählten Radien ausgebildet, wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist. Die Abmessungen wurden mathematisch mit Rechnerunterstützung ermittelt, wobei komplexe Gleichungen zu lösen waren, die weiter unten erläutert sind. Diese Abmessungen wurden verfünffacht, um eine Anpassung an die Abmessungen in dem Versuchsgerät zu erhalten, so daß also die Umfangsflachen flache Knotenpunktsabschnitte 40 von 15»90 mm Länge aufwiesen, die durch 44,05 mm lange Sehnen getrennt waren, deren Enden die Vorder- und Hinterenden der Vorformvorsprünge 38 definierten.

Bei dem in Fig. 5 veranschaulichten Versuch war der Vorformvorsprung 52 als Kreissegment ausgebildet, wobei der Boden 54 um 22 % langer war als die Sehne 56, die, in vergrößerter Darstellung, die 44,05 mm Länge des Materials repräsentiert, aus dem das gelenkte Segment 58 aus dem Band 60 aus Knetmasse geformt wurde. Das Hinterende 62 des Segmentes 58 zeigt eine größere Verdünnung als der restliche Teil des Segmentes. Dies ist typisch, wenn die Schlitzung und Vorformung mit Walzen erfolgt, deren Vorsprünge auf der Basis von Kreisbögen ausgebildet sind.

Bei dem Versuch gemäß Pig. 6 wurde eine Form des Vorsprunges 82 auf der Basis eines Rechteckes mit einer Grundlinie 84 gewählt, die entsprechend der Breite der zu schlitzenden Fläche 28 gewählt wurde. Die Werkzeugoberfläche 86 mit einer um 22 % größeren Länge als die Grundlinie 84 wies einen geradlinigen Abschnitt 88 als gegenüberliegende Seite des Rechteckes und zwei kreisbogenförmige Endabschnitte 90 auf, welche annähernd tangential zu den Seiten des theoretischen Rechteckes ausgebildet waren. Teile des Basis-Rechteckes, die nicht in der Werkzeugoberfläche 86 liegen, sind strichpunktiert dargestellt. Es trat lokal eine übermäßige Verdünnung im nachlaufenden

130009/0678

Abschnitt 92 des gelängten Segmentes 94 des Bandes 96 auf.

Fig. 7 veranschaulicht einen demgegenüber modifizierten Vorsprung 98 auf der Basis eines Rechtecks, bei dem der rückwärtige Kreisbogen gemäß Fig. 6 durch eine Abschrägung mit einem Sehrägungswinkel von 45° ersetzt ist. Die Werkzeugoberfläche 102, welche somit den Kreisbogenabschnitt 104» den geradlinigen Abschnitt 106 und den abgeschrägten Abschnitt 100 umfaßt, betrug in ihrer Länge lediglich 119 % der Länge der Grundlinie 108. Eine lokale Verdünnung trat zwar im nachlaufenden Abschnitt 110 des gelängten Segmentes 112 des Bandes 114 auf, war jedoch nicht so stark wie im Falle des kreisbogenförmigen Endabschnittes des Vorsprungs 82.

Der Vorsprung 116 gemäß Fig. 8 war auf der Basis eines symmetrischen Dreieckes ausgebildet, dessen Grundlinie 44,06 mm betrug, entsprechend der geschlitzten Länge des Bandes 150 aus Knetmasse. Geradlinige Abschnitte 120 der Schlitzungs- und Vorformflache 122 waren durch einen kreisbogenförmigen Scheitelabschnitt 124 verbunden, der tangential in die geradlinigen Abschnitte einlief. Die Verlängerung der geradlinigen Abschnitte 120, die durch strichpunktierte Linien veranschaulicht ist, ergibt die Spitze 126 des fertigen Basis-Dreiecks. Der Radius des Scheitelbereiches 124 betrug 9,90 mm, also das Fünffache des Radius gemäß Tabelle 1 zur Formung eines Bleibandes. Der nachlaufende Abschnitt 128 des gelängten Segmentes des Bandes 132 aus Knetmasse wies eine größere Dickenabnahme auf als der Rest des Segmentes.

Der Vorsprung 134 gemäß Fig. 9 war ebenfalls auf der Basis eines symmetrischen Dreiecks ausgebildet, wobei die Grundlinie 136 die Länge des zu schlitzenden Materials bestimmt.

130009/0678

Geradlinige Abschnitte 138 der Schlitzungs- und Vorform-Stirnfl'äche 140 waren durch einen kreisbogenförmigen Scheitelabschnitt 142 verbunden, der tangential in die geradlinigen Abschnitte einlief. Die strichpunktierten Linien treffen sich wiederum an der Spitze 144 des theo~ retischen Basis-Dreiecks. Bei dieser Ausführungsform betrug der Radius des Scheitelabschnittes 142 15»9 mm, war also größer als derjenige gemäß Fig. 8. Der rücklaufende Abschnitt 146 des gelängten Segmentes 148 des Bandes 150 zeigte eine weniger gleichförmige Verteilung der Dickenabnahme entlang der Länge des nachlaufenden Abschnittes des Segmentes 148 als dies mit dem kleineren Scheitelradius der Ausführungsform gemäß Fig. 8 erreicht wurde.

In den Fig. 10 bis 13 sind Versuche mit vier Vorsprüngen auf der Basis eines Dreiecks veranschaulicht, welche Schlitzungs- und Vorformoberflächen mit geradlinigen Vorder- und Hinterabschnitten aufweisen, die Teile der Seiten asymmetrischer Dreiecke waren, wobei Kreisbogenabschnitte tangential in die geradlinigen Abschnitte in der Nähe der Dreiecksspitze einlaufen, an welchen die beiden Seiten sich schneiden. Versuche wurden durchgeführt mit drei Seitenverhältnissen der Dreiecke, wobei das Verhältnis der Vorderseite zur Hinterseite des Dreiecks kleiner als 1:1 war.

Weiterhin wurden drei Kreisbogenradien getestet. Infolge der Asymmetrie lag der Scheitel jedes Vorsprungs vor der Mittellinie zwischen den vorderen und hinteren Enden des Vorsprungs, war also der Scheitel näher an dem Vorderende als am Hinterende des Vorsprungs angeordnet.

Beim Vorsprung 152 gemäß Fig. 10 betrug die Länge der Grundlinie 154 des Dreieckes 44,6 mm, entsprechend der Länge des Bandes aus Knetmasse, welches zu schlitzen war. Der vordere

130009/0678

geradlinige Abschnitt 156 der schlitzenden und vorformenden Stirnfläche 158 war kleiner als der hintere geradlinige Abschnitt 160, wobei die Längen festgelegt waren durch die Länge der Grundlinie 154» dem vorbestimmten Maß der Längung von 22 %, einem gewählten Verhältnis zwischen der Vorderseite und der Rückseite entsprechend 1:1,5 für die entsprechenden Seiten des theoretischen Dreieckes mit der Spitze 162, und die Wahl eines kreisbogenförmigen Scheitelabschnittes 164 mit einem Radius von 9,92 mm. Der Radius war dabei etwa 23 % der Länge der Grundlinie 154· Der Scheitel 164 lag vor der Mittellinie 166 zwischen dem Vorderende und dem Hinterende des Vorsprungs. Bei dieser Ausbildung ergab sich eine gleichförmigere Querschnittsabnahme des vorgeformten Segmentes 168 des Bandes 170, und zwar gleichförmiger als bei allen anderen getesteten Formen. Es ist darauf hinzuweisen, daß der hintere Abschnitt über seine gesamte Länge im wesentlichen gleichförmig im Querschnitt vermindert war, mit einer geringfügig größeren Querschnittsverminderung im Mittelteil 174.

Beim Vorsprung 176 gemäß Fig. 11 entsprach wiederum die Länge der Grundlinie 178 des Dreiecks der Länge des zu schlitzenden Abschnittes des Bandes aus Knetmasse. Der vordere geradlinige Abschnitt 180 und der hintere geradlinige Abschnitt 182 der Schlitzungs- und Vorformungs-Stirnflache 184 fiel mit den Seiten eines theoretischen Dreiecks zusammen, die einander in der Spitze 186 treffen und welches eine Grundlinie 178 besitzt. Wie im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 10, betrug das Verhältnis der Längen der beiden Seiten des Dreiecks 1:1,5· Jedoch betrug der Radius des kreisbogenförmigen Scheitelabschnittes 188 in diesem Falle 19,85 mm,war also doppelt so groß wie derjenige des Kreisbogens gemäß Fig. 10 und betrug etwa 45 % der Länge der Grundlinie 178 des Dreiecks. Wie bei der vorherigen Ausführungsform lagen die Dreieckspitze 186 und der Scheitel des Bogens 188 vor der Mittellinie 190. Eine

130009/0678

deutliche Querschnittsabnähme des vorgeformten Schlitzsegmentes 192 des Bandes 194 trat am Vorderende, also im Abschnitt 196 auf. Diese Querschnittsabnähme wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 12 und 13 noch näher diskutiert.

Beim Vorsprung 198 gemäß Fig. 12 entsprach die Länge der Grundlinie 200 des Dreiecks wiederum der Länge des zu schlitzenden Materialabschnittes. Der geradlinige Vorderabschnitt 202 und der geradlinige Hinterabschnitt 204 der Arbeitsstirnfläche 206 fielen mit den Seiten eines theoretischen Dreieckes zusammen, mit einer Spitze 208 und der Grundlinie 200. Die Längen der Seiten des Dreiecks standen im Verhältnis von 1:2,5, Vorderseite zu Hinterseite gerechnet. Der Radius des kreisbogenförmigen Scheitels 210 betrug 9,92 mm, also den selben Wert wie in Fig. 10. Die Dreieckspitze 208 und der Scheitel 210 lagen vor der Mittellinie 212. Eine größere Querschnittsabnähme des entsprechenden Schlitzsegmentes 214 des Bandes 216 trat am Vorderende, also im Abschnitt 218 auf, und zwar im Vergleich zum Rest des Segmentes 214.

Bei dem Vorsprung 220 gemäß Fig. 13 entsprach wiederum die Länge des zu schlitzenden Materialbereiches der Länge der Grundseite 222 des Dreiecks. Der geradlinige Vorderabschnitt 224 und der geradlinige Hinterabschnitt 226 der Schlitzungs- und Vorform-Stirnflache 228 fielen mit den Seiten eines theoretischen Dreieckes zusammen, die sich in der Spitze 230 trafen, und welches die Grundlinie 222 besaß. Das Verhältnis der Vorderseite zur Hinterseite entsprach 1:2,0. Der Radius des kreisförmigen Scheitelabschnittes 232 betrug 15,88 mm, lag also zwischen 9,92 mm und 19,84 mm entsprechend den Kreisbögenradien der Ausführungsformen gemäß den Fig. 10 bzw. 11. Der Radius betrug etwa 36 % der Länge der Grundlinie 222 des theoreti-

130009/0678

sehen Dreieckes. Die Dreieckspitze 230 und der Scheitel lagen vor der Mittellinie 234. Wie im Falle der Fig. 11 und 12 trat die hauptsächliche Querschnittsabnahme des entsprechenden Schlitzsegmentes 236 des Bandes 238 am Vorderende, also im Abschnitt 240 auf. Ein Vergleich der Fig. 11, 12 und 13 zeigt, daß die Querschnittsabnahme im Bereich des Vorderendes um so stärker wird, je größer der Radius des Scheitels gewählt wird.

Die Fig. 14 bis 17 veranschaulichen geschlitzte und vorgeformte Segmente, die dadurch erzeugt werden, daß die Drehrichtung der Teile der Vorrichtung 36 umgekehrt wurde, mit der Wirkung, daß die Hinterabschnitte gemäß den Fig. bis 13 zu Vorderabschnitten wurden. Zur Verbesserung der Vergleichbarkeit mit den Fig. 10 bis 13 sind im Falle der Ausführungsformen gemäß den Fig. 14 bis 17 die Darstellungen umgedreht, so daß die Vorderenden der Arbeitsvorsprünge nunmehr auf der rechten Seite liegen. Die das Werkzeug bildenden Vorsprünge, welche denjenigen gemäß den Fig. 10, 11, 12 bzw. 13 jeweils entsprechen, sind in den Fig. 14, 15 und 17 nicht mehr im einzelnen veranschaulicht. Bei allen Zeichnungen wird eine Drehung veranschaulicht, die eine Bewegung der Arbeitsvorsprünge von links nach rechts im Eingriffsbereich impliziert, wobei die Bänder zwischen den Vorsprüngen ebenfalls von links nach rechts bewegt werden. Daten über die Arbeitsvorsprünge für diese umgesteuerte Ausformung der Schlitzsegmente sind in der Tabelle 1 enthalten. In jedem Falle trat eine erhebliche Querschnittsabnähme im Bereich des rückwärtigen Endes des Segmentes auf. Die gelenkten Segmente 242, 248, 254 und 260 der Bänder 244, 250, 256 und 262 zeigten exzessiv dünne Abschnitte 246, 252, 258 und 264. Sowohl eine Vergrößerung des Verhältnisses zwischen der Vorderseite und der Rückseite als auch eine Vergrößerung des Radius des Scheitels trugen zu einer Verschärfung der lokalen Querschnittsabnahme bei.

130009/0678

Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorherigen Erläuterungen und Daten bezüglich der Verhältnisse der Längen der Seiten des Dreiecks entsprechend dem geradlinigen Vorderabschnitt der Werkzeugoberfläche zu dem geradlinigen Hinterabschnitt sich auf eine 22 %-ige Längung der Schlitzsegmente beziehen, und daß die bevorzugten Verhältnisse unterschiedlich ausfallen können, je nach dem gewünschten Längungsgrad, den Eigenschaften der verwendeten Metalllegierung wie die Härte und die Zugfestigkeit, und der Dicke des Metallbandes. Es hat sich gezeigt, daß ein Bereich des Verhältnisses von 1:1 bis 1:10 zufriedenstellend ist für Längungen wie etwa eine 5 %-ige Längung von Schlitzsegmenten aus einer Eisenlegierung mit beispielsweise einem Frontwinkel von etwa 65 zwischen der Dreieckseite, die mit dem geradlinigen Vorderabschnitt der Werkzeugoberfläche zusammenfällt, und der Grundlinie des Dreiecks. Um größere Längungen der Schlitzsegmente aus Bleilegierung beispielsweise bis zu etwa 30 % zu erhalten, werden asymmetrische Formen der WerkζeugvorSprünge bevorzugt, mit Seitenverhältnissen unterhalb von 1:1, jedoch nicht unterhalb von etwa 1:5. Der Frontwinkel kann im Bereich zwischen 30° und 85° liegen.

Es wird angenommen, daß der Zusammenhang zwischen dem Frontwinkel bzw. dem Winkel im Bereich des Vorderabschnittes, dem Verhältnis des Vorderabschnittes des Dreiecks zum Hinterabschnitt des Dreiecks und dem Krümmungsradius im Scheitel des Dreiecks einerseits sowie dem Längungsgrad in Prozenten für Werkzeugformen auf der Basis eines Dreiecks folgendermaßen ausgedrückt werden kann, wobei Bezug genommen wird auf die Planzeichnung in Fig. 18:

_ (AE + EF arc + FC) - AC

%e = (^{AE + EF} "^{c + FC}) r ^AC χ loo (1)

130009/0678

- ρ r tan [ψ)

c = sin"¹ m^ⁿ! (3)

Hierbei bedeuten % E die Längung in Prozenten, AC die Schlitzlänge, a den Vorderwinkel, c den Hinterwinkel, r den Krümmungsradius im Scheitel des Dreiecks und AB das Verhältnis des Vorderabschnitts des Dreiecks zum Hinterabschnitt des Dreiecks·

Die Werte der Winkel a und c können aus den Gleichungen (2) und (3) für verschiedene Kombinationen von % E, AC, r und des Verhältnisses AB berechnet werden.

Obwohl ein Großteil der Daten durch Versuche erhalten wurde, in denen ein Band aus Knetmasse verwendet wurde, haben Vergleichsversuche zwischen Knetmasse und Bleilegierung, wie sie üblicherweise für Batteriegitter benutzt wird und beispielsweise 0,6 % Zinn, 0,06 % Kalzium, Rest Blei enthalten, ergeben, daß innerhalb des Rahmens der Versuche beide Materialien sich gleich verhielten.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weisen eine Reihe wesentlicher Vorteile auf, wie sie sich aus den vorstehenden Überlegungen ergeben und nachfolgend nochmals zusammengefaßt sind.

1) Die Verwendung symmetrischer Schlitzungs- und Vorformungsvorsprünge auf der Basis eines Dreiecks mit konvex gebogenen Scheiteln erzeugt gleichförmiger gelängte Segmente als die Verwendung von Arbeitsvorsprüngen, die als Kreisbögen ausgebildet sind.

130009/0678

2.) Die Verwendung symmetrischer Vorsprünge auf der Basis eines Rechtecks mit konvex gebogenen vorderen und hinteren Enden führt zu einer exzessiven Querschnittsabnahme an den hinteren Enden der Segmente. Die Ver-Wendung einer geradlinigen Abschrägung am hinteren Ende vermindert die Querschnittsverminderung der gelängten Segmente in diesem Bereich.

3.) Die Verwendung eines asymmetrischen Vorsprungs auf der Basis eines Dreiecks mit einem konvex gebogenen Scheitel, wobei das Verhältnis der Länge derjenigen Seite des Dreiecks, die mit dem Vorderabschnitt des Vorsprungs zusammenfällt, zur Länge der Seite des Dreiecks, die mit dem geradlinigen Hinterabschnitt des Vorsprungs zusammenfällt, größer ist als 1:1 führt zu einer exzessiven Querschnittsverminderung am rückwärtigen Ende des gelängten Segmentes.

4.) Die Verwendung eines bevorzugten asymmetrischen Vorsprungs auf der Basis eines Dreiecks mit einem konvex gebogenen Scheitel, wobei das Verhältnis der Länge derjenigen Seite des Dreiecks, die mit dem geradlinigen Vorderabschnitt des Vorsprungs zusammenfällt, zur Länge derjenigen Seite, die mit dem Hinterabschnitt des Vorsprungs zusammenfällt, geringer ist als 1:1, führt zu einer verminderten Querschnittsverminderung am rückwärtigen Ende, im Vergleich zu der Verwendung eines symmetrischen Vorsprungs auf der Basis eines Dreiecks. Die Verwendung symmetrischer Vorsprünge auf der Basis eines Dreiecks, also mit einem Seitenverhältnis von 1:1, führt zu einer weniger lokalisierten Querschnittsverminderung im hinteren Endbereich als die Verwendung von gebogenen oder halbkreisförmigen Vorsprüngen.

130009/0678

5.) Bei der weiter oben erläuterten, bevorzugten Ausbildung ergibt ein Vorsprung mit einem Scheitel mit geringem Krümmungsradius, wie etwa bei der Ausführungform gemäß den Fig. 10 und 12, eine bessere Verteilung der Längung über die Länge eines Segmentes als ein Vorsprung, bei dem der Krümmungsradius im Scheitelbereich relativ groß ist, wie dies beispielsweise bei den Vorsprüngen gemäß den Fig. 11 und 13 der Fall ist. Dieser Radius, der weniger als der Hälfte der Länge der Sehne entspricht, welche der geschlitzten Länge des Bandes wiederum entspricht, sollte, um die geradlinigen Abschnitte des Vorsprungs zu erzeugen, nicht so weit vermindert werden, daß ein Bruch der Schlitzsegmente infolge einer scharfen Biegung wahrscheinlich ist.

6.) Es liegt auf der Hand, daß mit abnehmendem Verhältnis der Seiten, der Winkel zwischen derjenigen Seite des Dreiecks, welche dem geradlinigen Vorderabschnitt entspricht, und der Grundlinie des Dreiecks annähernd 90° wird. Auch wenn die Länge der vorderen Seite des Dreiecks, welche mit dem vorderen geradlinigen Abschnitt des Vorsprungs zusammenfällt, in die Nähe des Wertes Null gelangt, nähert sich der Vorsprung einer Grenzform etwa nach Art eines halben Tropfens wobei das Vorderende des gerundeten Scheitelabschnitt.' tangential in das Vorderende der Grundlinie bei etwa 90° einläuft. Da bei der bevorzugten asymmetrischen Vorsprungsform auf der Basis eines Dreiecks, wie sie vorstehend erläutert ist, einige Querschnittsverminderung am Vorderende des gelängten Segmentes bei einem Verhältnis von 1:2,5 auftrat, ist es bevorzugt, daß dieses Verhältnis nicht geringer ist als etwa 1:5. Aus den Fig. 11 bis 13 ergibt sich, daß die Wahl kleiner Verhältnisse einhergehen sollte mit der Wahl

130009/0678

eines Scheitels mit geringem Krümmungsradius.

7.) Bei dieser bevorzugten Ausführungsform hat eine optimale Vorsprungsform ein Seitenverhältnis des Dreieckes zwischen der Vorderseite und der Hinterseite von etwa 1:1_f5 und besitzt weiterhin einen kleinen Krümmungsradius in dem konvex gebogenen Scheitelabschnitt.

Grundsätzlich wird die Schlitzung -und Vorformung zur Erzeugung von Sieben oder Gittern mit gelängten Segmenten gleichförmiger Dicke über ihre gesamte Länge dadurch durchgeführt, daß drehende Scheiben verwendet werden, die mit asymmetrischen Vorsprüngen auf der Basis von Dreiecken versehen sind, welche geradlinige Vorder- und Hinterabschnitte besitzen, die durch konvex geformte Scheitel verbunden werden, wobei bei jedem Vorsprung das Verhältnis der Länge der Seite des Dreiecks, die mit dem geradlinigen Vorderabschnitt zusammenfällt, zu der Länge der Seite des Dreiecks, die mit dem geradlinigen Hinterabschnitt zusammenfällt, kleiner ist als 1:1. Eine noch gleichförmigere Querschnittsverminderung wird zwischen dem Scheitel eines vorgeformten Segmentes und seinem Hinterende durch die Erfindung erreicht, im Vergleich zu entsprechenden Seitenverhältnissen gleich oder größer als 1:1 wie dies in den Pig. 5 und 14 bis 17 veranschaulicht ist. Es ist weiterhin anzustreben, daß der Krümmungsradius des gebogenen Scheitels klein ist, um so einen gebogenen Scheitelbereich zu schaffen, der vergleichsweise kurz ist im Vergleich zu den kombinierten Längen der geradlinigen Abschnitte. Da eine lokalisierte übermäßige Querschnittsverminderung am Vorderende aufzutreten beginnt, wenn das Verhältnis auf 1:2,5 vermindert wird, ist ein Verhältnis zwischen 1:1 und 1:2,5 für eine 22 %-ige Längung bevorzugt. Eine solche Quer-

130009/0678

Schnittsverminderung ist wenigstens teilweise dann zu erwarten, wenn für den Scheitel eiii vergleichsweise großer Radius gewählt wird.

Mit der Bildung von gleichförmig querschnittsverminderten gelängten Segmenten während der Schlitzung und Vorformung von Blei oder Bleilegierungen in Form eines Bandes vor der seitlichen Expansion oder Streckung zur Erzeugung der Sieb- oder Maschenöffnungen, wie sie sich etwa für Batteriegitter eignen, kann die Schlitzung und Vorformung ebenso wie die seitliche Streckung mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. So konnte durch die Verwendung einer bevorzugten asymmetrischen Vorsprungsform auf der Basis eines Dreiecks, wie dies weiter oben erläutert ist, zur Erzielung einer 22 %-igen Längung, Streckmetall aus einem 1,27 mm dicken Band mit einer Geschwindigkeit von 58 m pro Minute hergestellt werden, ohne daß irgendwo wesentliche Brüche in den gelenkten Stegen auftraten.

130009/0678

£<p_r

Leerseite

Claims

Cominco Ltd. 20 408/9 60/ko Vancouver, British Columbia Canada Patent- (Schutz)- Ansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von gelängten Schlitzsegmenten in einem verformbaren Band, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig eine Schlitzung und Vorformung des Bandes dadurch erfolgt, daß im wesentlichen konvex geformte Werkzeugoberflächen mit je einem geradlinigen Vorderabschnitt und einem geradlinigen Hinterabschnitt, die durch einen gerundeten Scheitelabschnitt miteinander verbunden sind, miteinander in Eingriff gelangen, wobei die geradlinigen Vorder- und Hinterabschnitte mit Teilen der Seiten eines Dreieckes zusammenfallen, dessen Grundlinie eine Länge hat, welche der zu schlitzenden Länge des Bandes entspricht, und deren eine Seite, die dem Vorderabschnitt entspricht, nicht größer ist als die Länge der Dreieckseite, welche dem Hinterabschnitt entspricht, und daß der Winkel zwischen der dem Vorderabschnitt entsprechenden Dreieckseite und der Grundlinie des Dreiecks nicht größer ist als 90°.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Seite des Dreiecks, welche dem Vorderabschnitt entspricht, kleiner ist als die Länge der Seite des Dreiecks, welche dem Hinterabschnitt entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Seite des Dreiecks, welche dem geradlinigen

130009/0678

ORIGINAL INSPECTED

Vorderabschnitt jeder konvex geformten Werkzeugoberfläche entspricht ι annähernd Null ist, und daß das Vorderende des gerundeten Scheitelbereichs das Vorderende der Grundlinie im wesentlichen unter 90° trifft.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Seite des Dreiecks, welche dem Vorderabschnitt entspricht, sich zur Länge der Seite des Dreiecks, welche dem Hinterabschnitt entspricht, wie 1:1 bis 1:1O verhält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der dem Vorderabschnitt entsprechenden Dreieckseite sich zur Länge der dem Hinterabschnitt entsprechenden Dreieckseite wie 1:1 bis 1:5 verhält.

6. Verfahren nach Anspruch 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des gebogenen Scheitelabschnitts geringer ist als die Hälfte der Länge der Grundlinie.

7. Verfahren nach Anspruch 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der dem Vorderabschnitt entsprechenden Seite des Dreiecks und der Grundlinie des Dreiecks im Bereich zwischen etwa 30° und 85° liegt.

8. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Herstellung gelängter Schlitzsegmente in einem verformbaren Band, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar einander gegenüberliegender Walzen (12, 14) mit je einer Mehrzahl von in gleichen Abständen angeordneten Scheiben (16) vorgesehen ist, die umfangsseitig in gleichen Abständen liegende konvex geformte Werkzeugoberflächen (20) besitzen, zwischen denen im wesentlichen flache Flächenbereiche (18) liegen, wobei die Umfangsoberflächen der einander

130009/0678

gegenüberliegenden Walzen auf dem verformbaren Band (10) zusammenwirken, welches im Walzenspalt'läuft, um Segmente in dem Band dadurch zu schlitzen und vorzuformen., daß die konvex ausgebildeten Werkzeugoberflächen miteinander in Eingriff gelangen, wobei kontinuierliche seitliche ungeschlitzte Streifen durch die im wesentlichen flachen Oberflächen (18) gebildet werden, daß die konvex ausgebildeten Werkzeugoberflächen je einen geradlinigen Vorderabschnitt und einen geradlinigen Hinterabschnitt aufweisen, die durch einen gerundeten Scheitelabschnitt miteinander verbunden sind, wobei die geradlinigen Vorder- und Hinterabschnitte die Seiten eines Dreiecks definieren und mit diesen zusammenfallen, dessen Grundlinie eine der zu schlitzenden Länge des Bandes entsprechende Länge besitzt, daß die Länge der dem Vorderabschnitt entsprechenden Seite des Dreiecks nicht größer ist als die Länge der dem Hinterabschnitt entsprechenden Seite des Dreiecks, und daß der Winkel zwischen der dem Vorderabschnitt entsprechenden Dreieckseite und der Grundlinie nicht größer ist als 90°.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vorderabschnitt entsprechende Dreieckseite eine Länge aufweist, die geringer ist als die Länge der dem Hinterabschnitt entsprechenden Dreieckseite.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der dem geradlinigen Vorderabschnitt jeder konvex geformten Werkzeugoberfläche entsprechenden Dreieckseite annähernd Null ist, und daß das Vorderende des gerundeten Scheitelabschnitts unter im wesentlichen etwa 90° auf das Vorderende der Grundlinie des Dreiecks trifft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Seite des Dreiecks, welche dem Vorderabschnitt entspricht, ein Verhältnis zwischen 1:1 und 1:10 zur Länge der Seite des Dreiecks aufweist, welche dem Hinterabschnitt entspricht.

130009/0678

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Länge der dem Vorderabschnitt entsprechenden Dreieckseite zur Länge der dem Hinterabschnitt entsprechenden Dreieckseite zwischen 1:1 und 1:1,5 liegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der gerundete Scheitelabschnitt einen Krümmungsradius aufweist, der geringer ist als die Hälfte der Länge der Grundlinie.

14· Vorrichtung nach Anspruch 9, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der dem Vorderabschnitt entsprechenden Seite des Dreiecks und der Grundlinie des Dreiecks im Bereich zwischen etwa 30° und etwa 85° liegt.

130009/0678