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Verfahren und Vorrichtung zum zug- und biegefesten Ver-
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binden von zwei metallischen Bändern Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum zug- und biegefesten Verbinden von zwei metallischen Bändern,
die mindestens auf einer Seite eine fest haftende Schicht aus Isoliermaterial aufweisen
sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bänder, die mit diesem Verfahren verbunden werden sollen, bestehen
beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer und sind ein- oder beidseitig mit einer
fest haftenden Isolierschicht, die beispielsweise aus Copolymer des Äthylens besteht,
beschichtet. Da das metallische Material dieser Bänder dünn ist, werden sie oft
auch als Folien bezeichnet.
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Der Einfachheit halber soll im folgenden jedoch der Ausdruck Bandn
beibehalten werden. Die fest haftend#e Schicht aus Isoliermaterial dient beispielsweise
als Haftvermittler für andere Schichten, die auf solche Bänder unter Wärmeeinwirkung
aufgebracht werden. Verwendet werden diese Bänder beispielsweise in Mänteln von
elektrischen Kabeln, insbesondere von Nachrichtenkabeln, oder auch als Umhüllung
von Rohrleitungen, wo sie eine Barriere gegen das Eindringen
von
Feuchtigkeit in Querrichtung bilden sollen.
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Kabel und Rohrleitungen können in nahezu endlosen Längen hergestellt
werden, die nur durch das Fassungsvermögen der Trommeln, auf welche diese Teile
aufgewickelt werden, begrenzt sind. Die einzelnen langgestreckten Teile für Kabel
und Rohrleitungen stehen ebenfalls auf Trommeln oder Spulen aufgewickelt in sehr
großer Länge zur Verfügung. Ebenso wird dementsprechend für die beschichteten Bänder
eine große Länge verlangt. Wenn die auf eine Spule aufgewickelte Länge eines solchen
Bandes nicht ausreicht, dann ist es erforderlich, ein weiteres Band möglichst schnell
und fest an das erste Band anzufügen, damit die Fertigungseinrichtung nicht stillgesetzt
werden muß.
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Prinzipiell können die Bänder dazu über ihre Isolierschichten miteinander
verklebt werden, was jedoch in den meisten Fällen nicht ausreicht, da eine solche
Klebeverbindung mechanisch nicht fest genug ist und insbesondere beim Aufbringen
von anderen Schichten unter Wärmezufuhr (Extruder) wieder aufgeht. Außerdem läßt
sich so kein metallischer Kontakt herstellen, da die Metallschichten auf diese Weise
nicht durchverbunden werden können. In Anwendungsfällen, wo eine ununterbrochene
metallische Hülle verlangt wird, ist dieses Verfahren also nicht einsetzbar. Zur
Herstellung einer ausreichenden festen Verbindung, bei der auch ein metallischer
Kontakt vorliegt, könnten die Isolierschichten vor der Verbindung beispielsweise
durch Abbrennen oder durch das Anwenden geeigneter Säuren abgetragen werden. Dieser
Vorgang ist jedoch nicht nur sehr zeitraubend, sondern er führt oft auch zur Zerstörung
der relativ dünnen metallischen Bänder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem es möglich ist, schnell und auf einfache Weise eine mechanisch feste Verbindung
zwischen zwei
metallischen Bändern herzustellen, bei der außerdem
ein metallischer Kontakt zwischen den Bändern vorhanden ist.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zunächst die Enden der beiden Bänder
einander überlappend zwischen die Elektroden einer Punktschweißvorrichtung eingelegt
werden, daß danach die auf eine oberhalb der Schmelztemperatur des Isoliermaterials
liegende Temperatur erhitzten Elektroden im überlappenden Bereich an die Bänder
herangefahren und an dieselben angedrückt werden, und daß die Bänder anschließend
durch Punktschweißung miteinander verbunden werden.
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Ein Vorteil dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Verbindung
zwischen zwei Bändern sehr schnell durchgeführt werden kann, so daß ein Stillsetzen
von Herstellungsmaschinen nicht erforderlich wird. Durch den Einsatz von bereits
vorher erhitzten Elektroden in der Punktschweißvorrichtung erübrigt sich weiterhin
ein Entfernen der Isolierschichten von den Bändern vor der Herstellung der Verbindungsstelle,
da die Erhitzung der Elektroden so hoch ist, daß das Isoliermaterial im Bereich
der Elektroden beim Heranfahren und Andrücken derselben an die Bänder wegschmilzt.
Unter der Stirnfläche der Elektroden liegt dann das blanke metallische Material
automatisch frei und es kann die Punktschweißung durchgeführt werden, die den erforderlichen
metallischen Kontakt gewährleistet. Diese Punktschweißung wird über die gesamte
Breite der Bänder durchgeführt, so daß sich nicht nur ein metallischer Kontakt,
sondern auch eine zug- und biegefeste Verbindung der beiden Bänder ergibt.
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Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung werden die einander überlappenden
Bandkanten an ihren Enden vorher schräg abgeschnitten, und zwar vorzugsweise unter
einem Winkel von 300. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Überlappungs
stelle
punktförmig durch nachfolgende, ringförmige Herstellungsstationen geführt wird.
Da die Bänder in der Regel außerdem längseinlaufend mit überlappenden Kanten um
ein Kabel oder eine Rohrleitung herumgeformt werden, ergibt sich durch die Abschrägung
weiterhin der Vorteil, daß nicht vier Schichten des Bandes an einer einzigen Stelle
übereinander liegen.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung
arbeitet vorzugsweise mit Elektroden, denen ein Widerstand vorgeschaltet ist, der
elektrisch betrieben werden kann. Die Temperatur der Elektroden wird vorzugsweise
geregelt, wozu ein entsprechend angeordnetes Thermoelement in einem Regelkreis verwendet
werden kann.
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Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung werden an Hand der in
den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im folgenden erläutert: Es zeigen:
Fig 1 schematisch eine Gesamtansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Fig. 2 Teile der Punktschweißeinrichtung in vergrößertem Maß stab,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Verbindungsstelle zwischen zwei Bändern.
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Fig. 4 bis 6 unterschiedliche Ausführungsformen für verwendbare Elektroden.
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Mit t ist ein metallisches Band bezeichnet, das beispielsweise aus
Aluminium besteht und ein- oder beidseitig mit einer Schicht aus Isoliermaterial,
vorzugsweise einem Copolymer des Äthylens, versehen ist. Dieses Band wird in Richtung
des Pfeiles 3 abgezogen und einer der Einfachheit halber nicht dargestellten Herstellungsvorrichtung
zugeführt, in
der es beispielsweise um ein elektrisches Kabel herumgeformt
werden soll. Das Band 1 durchläuft einen durch die gestrichelte Linie angedeuteten
Speicher 3, der der Herstellungsvorrichtung vorgeschaltet ist und der für den Fall
wirksam wird, daß an das Band ein anderes Band angeschlossen werden soll. Für diesen
Fall wird ein Teil der im Speicher 3 vorhandenen Länge aus demselben herausgefahren,
da das Ende des Bandes 1 festgehalten werden muß. In einer Punktschweißvorrichtung
4, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet ist, wird ein weiteres Band 5 an das
Band 1 mechanisch fest und mit metallischem Kontakt angeschlossen.
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Dieses Band 5 ist auf einer Spule 6 angeordnet.
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Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird beispielsweise
wie folgt vorgegangen: Die Bänder 1 und 5 werden entsprechend der Darstellung in
Fig. 3 an ihren Enden schräg abgeschnitten, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel
von 300. Die stirnseitigen Kanten verlaufen dann also gegenüber der Längsrichtung
der Bänder schräg. Mit diesen abgeschrägten Kanten werden die Bänder im Bereich
7 miteinander überlappt und beispielsweise durch Wärmezufuhr, bei welcher die Isolierschichten
der Bänder wirksam werden, miteinander verklebt. Selbstverständlich ist es auch
möglich, die vorläufige Verbindung der beiden Bänder auf andere Weise herzustellen.
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Die so zunächst lose miteinander verbundenen Bänder 1 und 5 werden
zwischen die Elektroden 8 und 9 der Punktschweißeinrichtung 4 gebracht, und zwar
so, daß der überlappende Bereich 7 gerade zwischen den Elektroden liegt. Diese Elektroden
sind entsprechend den eingezeichneten Doppelpfeilen auf und ab bewegbar und mittels
der schematisch angedeuteten Heizeinrichtungenl0und 11 beheizbar. Hierfür werden
vorzugsweise elektrische Widerstände verwendet, die in Stromkreise eingeschaltet
sind. Mittels der elektrischen Beheizung können
die Elektroden auf
eine Temperatur erhitzt werden, die oberhalb der Schmelztemperatur der Isolierschichten
liegt, die fest auf den Bändern 1 und 5 haften.
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Die vorgeheizten Elektroden 8 und 9 werden bis zur Anlage an den Bändern
in dem überlappenden Bereich 7 herangefahren und an dieselben angedrückt. Dabei
schmelzen die Isolierschichten im Bereich der Elektroden weg und es wird das blanke
Metall der Bänder 1 und 5 frei. Daraufhin kann ein Stromstoß auf die Elektroden
gegeben werden und die Bänder werden durch Punktschweißung an dieser Stelle miteinander
verbunden. Danach werden die Elektroden wieder auseinandergefahren, die Bänder werden
in eine andere Position gebracht und es kann die nächste Stelle punktgeschweißt
werden. Insgesamt ergibt sich dann eine Verbindungsstelle, wie sie in Fig. 3 beispielsweise
dargestellt ist, wobei die eingezeichneten Kreise Stellen der Verschweißung sein
sollen. Die Verbindungsstelle kann zur Stabilisierung der Schweißstellen und zur
Glättung der Oberfläche anschließend noch durch Pressen, Hämmern oder Walzen mechanisch
behandelt werden.
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Die Elektroden 8 und 9 werden vorzugsweise elektrisch beheizt. Selbstverständlich
ist es auch möglich, die Beheizung anders durchzuführen, beispielsweise mit einer
offenen Flamme, jedoch ist hier die Einhaltung einer bestimmten Temperatur sehr
schwierig. Die Temperatur der Elektroden 8 und 9 wird vorzugsweise geregelt, wozu
in der Nähe der Elektroden ein Thermoelement angebracht sein kann, das in einem
Regelkreis liegt, durch welchen die Heizeinrichtungen 10 und 11 ein- und ausgeschaltet
werden können.
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Für die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können übliche
Punktschweißvorrichtungen mit üblichen Elektroden verwendet werden, denen lediglich
die Heizeinrichtungen 10 und 11 vorgeschaltet werden. Zur Vereinfachung des Verfahrens
ist es prinzipiell jedoch auch möglich, statt der stiftförmig ausgebildeten Elektroden
8 und 9 entsprechend
Fig. 4 beispielsweise Räder 12 zu verwenden,
die sich jeweils an gegenüberliegenden Punkten der Umfangsfläche berühren und so
den erforderlichen Kontakt für eine Rollschweißnaht herstellen. Auch hier werden
die Räder vorher erwärmt, so daß die Isolierschichten vor dem Stromstoß wegschmelzen.
Die Räder können entsprechend der Darstellung in Fig. 5 auch dadurch modifiziert
werden, daß an ihren Umfangsflächen gleichmäßig verteilt Stifte 13 angeordnet sind,
die getrennt an die Stromquelle angeschlossen werden können und dann jeweils die
Punktschweißung durchführen. Durch den Einsatz #der Räder ergibt sich der Vorteil,
daß der überlappende Bereich 7 der Bänder nach einer Punktschweißung nicht in der
Punktschweißvorrichtung 4 bewegt werden muß.
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Neben der Ausführung der Elektroden als Räder ist es prinzipiell auch
möglich, dieselben gemäß Fig. 6 als Leisten 14 mit nebeneinander angeordmeten Elektroden
15 auszubilden, die-in axialer Richtung bewegt werden können und gegeneinander isoliert
sind. Durch einen entsprechend ausgebildeten Steuermechanismus wird jeweils eine
der Elektroden für die Punktschweißung vorgeschoben, so wie es für die Elektrode
16 eingezeichnet ist. Bei dieser Ausführungsform bietet sich auch die Möglichkeit,
alle Elektroden 15 zu beheizen und gleichzeitig an den überlappenden Bereich 7 der
Bänder anzudrücken. Die Verschweißung kann dann durch Steuerung der Strom-zufuhr
erfolgen, die nacheinander an alle Elektroden 15 erfolgt.
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