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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
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zum Herstellen von Stahlstreifen, die sich insbesondere zur Armierung
von Beton eignen.
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Derartige Stahlstreifen werden üblicherweise Beton beigemischt um
dessen Zug-und Bruchfestigkeit zu erhöhen. Bei den bekannten herkömmlichen Verfahren
zur Herstellung derartiger Stahlstreifen wird ein Stahlband kontinuierlich der Oberfläche
eines Schneidtisches zugeführt z.B. durch geeignete Zufuhrwalzen. Der Schneidtisch
ist mit einer feststehenden Schntidklinge an seinem oberen Endteil versehen, der
gegenüber einerdrehbare Welle angeordnet ist, entlang einer Welle, die senkrecht
zur Vorschubrichtung des Stahlbandes liegt und deren Umfang mit einer Vielzahl von
Gegenklingen versehen ist, die bei kontinuierlichen Vorschub des Stahlbandes nacheinander
schmale. Stahlstreifen mittels eines Scherprozesses abschneiden.
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Diese bekannten Stahlstreifen , die durch aufeinanderfolgendes Zerschneiden
eines Stahlbandes entstehen, haben eine gerade oder wellenförmige Oberfläche, wobei
letztere durch eine plastische Deformierung des Stahlbandes während des Schneidprozesses
entsteht durch Verwendung einer stationären Schneidklinge mit wellenförmiger Ausgestaltung.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß derartige gerade oder wellenförmig
ausgestaltete Stahlstreifen die Zug- und Biegefestigkeit von Beton noch nicht ausreichend
erhöhen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Herstellung von Stahlstreifen als Verstärkungsmaterial für Beton
zu schaffen, durch deren Einsatz den Betonaufbauten eine höhere mechanische Festigkeit
erteilt wird, insbesondere eine erhöhte Zug-und Biegefestigkeit, so daß dünnere
Betonaufbauten ver-
wendet werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den in den kennzeichnenden Teilen
der Ansprüche 1 und 3 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausführungsformen sind
in den zugehörigen Unteransprüchen beschrieben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Stahlstreifen
aus einem Stahlband wird also dieses Stahlband kontinuierlich einem Schneidtisch
mit einer im wesentlichen geraden Schneidklinge am Ende seiner Oberfläche zugeführt,
wobei durch aufeinanderfolgendes Zerschneiden des Stahlbandes durch rotierende Gegenklingen
mittels Abscheren entlang der geraden Schneidklinge Streifen entstehen, deren beide
Seitenränder zugleich mit dem Schheidvorgang abgebogen werden um so Stahlstreifen
mit beidseitig hakenförmig abgebogenen Rändern zu erhalten.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann während des Zerschneidens
des Stahlbandes in Stahlstreifen diesen eine wellenförmige Struktur erteilt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist
also einen Schneidtisch auf, der mit einer im wesentlichen geraden Schneidklinge
an seinem oberen Ende versehen ist, eine Anordnung zum kontinuierlichen Zuführen
dieses Stahlbandes zur Oberfläche des Schneidtisches, eine Welle, die sich um eine
Achse dreht, welche senkrecht zur Vorschubrichtung des Stahlbandes liegt und die
mit einer Vielzahl von Gegenklingen versehen ist, die in gleichen Abständen voneinander
entlang des Wellenumfanges angeordnet sind, so daß sie zusammen mit der feststehenden
Schneidklinge das Stahlband in Stahlstreifen zerschneiden, wobei durch eine Biegeanordnung
die
Seitenränder der abgeschnittenen Streifen zugleich mit dem Zerschneiden abgebogen
werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist die Biegeanordnung ein Paar konkaver Stellen an denjenigen Stellen der geraden
Schneidklinge auf, die den beiden Seitenrändern des kontinuierlich vorgeschobenen
Stahlbandes entsprechen. Die konkaven Stellen können halbkreisförmigen Querschnitt
oder auch V-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Biegeanordnung
ein Paar abgeschrägter Stellen an der geraden Schneidklinge auf und zwar an denjenigen
Stellen, die den oberen Randstellen des kontinuierlich zugeführten Stahlbandes entsprechen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der hergestellten Stahlstreifen
mit ihren hakenförmig abgebogenen beidseitigen Rändern wird die Zug- und Biegefestigkeit
von Beton, der mit derartigen Stahlstreifen armiert ist, erheblich erhöht.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert,
in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen: Figur 1 eine
perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung zur Herstellung von Stahlstreifen;
Figur 2 eine Seitenansicht des Abscherschrittes der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung;
Figuren
3A und 3B Seitenansichten von herkömmlichen Stahlstreifen; Figuren 3C und 3D Seitenansichten
von erfindungsgemäßen hergestellten Stahlstreifen; Figuren 4 und 5 Längsschnitte
von bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen feststehenden Schneidklinge;
Figur 6 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel einer feststehenden
erfindungsgemäßen Schneidklinge und Figur 7 eine grafische Darstellung der Biegefestigkeit
von Beton, der mit herkömmlichen und erfindungsgemäßen Stahlstreifen verstärkt worden
ist.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung wird ein Stahlband 1
kontinuierlich der Oberfläche eines Schneidtisches 2 mittels Zuführwalzen 3 und
3' zugeführt. Der Schneidtisch 2 ist mit einer feststehenden Schneidklinge 4 am
oberen Ende versehen, der gegenüber eine drehbare Klingenanordnung 5 vorgesehen
ist, die aus einer durch einen nicht dargestellten Motor drehbaren Welle 6 be -steht,
deren Achse sich senkrecht zur Vorschubrichtung des Stahlbandes 1 erstreckt sowie
einer Vielzahl von Gegenklingen 7, die entlang des Umfangs der Welle 6 in gleichen
Abständen voneinander angeordnet sind. Das Stahlband 1 wird der Scherzone zugeführt
, an der durch aufeinanderfolgenden Einsatz der Gegenklingen 7 und der
feststehenden
Schneidklinge 4 die einzelnen Stahlstreifen 8 abgeschnitten werden.
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Eine Seitenansicht derartiger herkömmlicher Stahlstreifen ist in Figur
3A gezeigt, die durch Zerschneiden eines ebenen Stahlbandes 1 entstehen oder in
Figur 3B gezeigt, wobei sie wellenförmige Gestalt aufweisen, wie es durch eine plastische
Deformation des Stahlbandes 1 während des Schneidprozesses erfolgt durch Einsatz
einer stationären Schneidklinge 4 mit wellenförmiger Ausgestaltung an ihrer Oberfläche.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer derartigen Schneidvorrichtung, wobei gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
einer stationären Schneidklinge 4, die im allgemeinen eine rechtwinklige parallelepipetförmige
Gestalt aufweist und mit parallel zueinander angeordneten Nuten 41 an der Oberfläche
über die gesamte Längsrichtung versehen ist, so daß diese Oberfläche wellenförmig
ausgestaltet ist. Konkave Aussparungen 42, die tiefer sind als die Nuten 41, sind
an beiden Seiten dieser Schneidklinge vorgesehen, wobei diese Aussparungen 42 z.B.
einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen können und die Breite zwischen den
tiefsten Stellen der konkaven Aussparungen 42 um ein wenig kleiner ist als die Breite
-Wdes zu zerschneidenden Stahlbandes 1.
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Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die konkaven
Aussparungen 42 eine V-förmige Gestalt auf, d.h. eine hakenförmige Gestalt, wobei
ebenfalls die Breite zwischen den tiefsten Stellen geringfügig kleiner ist als die
Breite W des zu zerschneidenden Stahlbandes 1.
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Die wellenförmigen Nuten 41 sind nicht unbedingt erforder-
lich.
Die konkaven Aussparungen 42 allein reichen völlig aus. Es ist auch ferner nicht
erforderlich, daß die Nuten 41 und die konkaven Aussparungen 42 sich über die gesamte
Länge in Längsrichtung der stationären Klinge 4 erstrecken; bei einem erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiel können sich die Nuten 41 und die konkaven Aussparungen 42 von
der Mitte der feststehenden Gegenklingen 4 aus erstrecken und in Richtung zu den
Seitenwänden der stationären Klinge 4 in ihrer Tiefe zunehmen. Auch kann die stationäre
Klinge auf beiden sich gegenüberliegenden Seiten wellenförmig ausgestaltet sein,
so daß bei entsprechender Abnutzung der einen Seite der Klinge 4 diese einfach gewendet
wird.
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Diese stationäre Schneidklinge 4 wird anstelle der herkömmlich verwendeten
Schneidanordnung in die in Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung eingesetzt,
so daß die Nuten 41 und die konkaven Aussparungen 42 parallel zur Vorschubrichtung
des Stahlbandes 1 verlaufen. Das Stahlband 1 wird durch die Zuführwalzen 3 und 3'
kontinuierlich vorgeschoben, während die Gegenklingen 7 durch die Welle 6 in Drehungen
versetzt werden. Der über das obere Ende der stationären Klinge 4 hervorgeschobene
Teil des Stahlbandes 1 wird durch das Zusammenwirken der feststehenden Klinge 4
und der Gegenklingen 7 abgeschnitten.
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Durch die Druckkraft der auftreffenden Gegenklinge 7 während des Schneidprozesses
wird der Teil 1' des Stahlbandes 1 in unmittelbarer Nähe der Schneidlinie auf die
Oberfläche der feststehenden Schneidklinge 4 gepreßt und erhält dort eine wellenförmige
Gestalt entlang und entsprechend den Nuten der Klinge 4, während zugleich die Haken
8' ausgebildet werden, so daß der abgeschnittene Stahlstreifen seine endgültige
Form annimmt mit den seitlich abgebogenen Ränder 8'. Da üblicherweise
die
Dicke des Stahlbandes 1 zur Herstellung des Stahlstreifens im Bereich von 0,3 bis
ungefähr 1 mm liegt, erfolgt eine ausreichende Verformung in Wellenform durch die
auftreffende Druckkraft zum Zeitpunkt des Zerschneidens.
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Da sich die beiden Seitenränder des Stahlstreifens 1 oberhalb der
konkaven Aussparungen 42 der feststehenden Klinge 4 befinden, werden durch die Druckkraft
während des Schneidprozesses beide Ränder des Stahlbandes 1 nach unten gebogen.
Da die Tiefe der konkaven Aussparung 42 tiefer ist als die Tiefe der Nuten 41, werden
die Ränder des Stahlbandes 1 mehr gebogen als der wellenförmigen Ausgestaltung entspricht.
Die gebogenen Ränder 8' an beiden Seiten des fertigen Stahlstreifens sind in den
Figuren 3C und 3D dargestellt.
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Die feststehende Schneidklinge 4 kann auch die in Figur 6 dargestellte
Form aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind geneigte oder abgeschrägte Flächen
43 in senkrechter Richtung an beiden Enden der Oberfläche vorgesehen, die der Welle
6 gegenüberliegen. Die Abschrägungen beginnen dabei von Stellen sich aus zu erstrecken,
die noch innerhalb desjenigen Bereichs liegen, der durch die Breite des Stahlbandes
1 überdeckt wird und nehmen dann graduell zu in Richtung zur Welle 6 hin gesehen,
wobei bei dem in Figur 6 geeigten Ausführungsbeispiel der Abschrägungswinkel 60
beträgt.
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Werden Stahlstreifen 8 hergestellt unter Verwendung der in Figur 6
gezeigten feststehenden Schneidklinge mit einem vorgeschobenen Stahlband 1 , so
werden auch hier die über die Klinge 4 hinausragenden Stücke des Stahlbandes durch
eine sich drehende Gegenklinge 7 abgeschnitten. Da jedoch der Spalt zwischen der
feststehenden
Klinge 4 und der sich drehenden Gegenklinge 7 an
beiden Rändern des Stahlbandes 1 entsprechend den abgeschrägten Flächen 43 etwas
zunimmt, werden die beiden Randteile des Stahlbandes 2 zeitlich um ein Geringes
nach dem Mittenteil des Stahlbandes 1 abgeschnitten. Da also die Randteile später
vom Stahlband 1 als das Mittenteil abgeschnitten wird, das bereits zusammen mit
der Gegenklinge 7 nach unten gedrückt wird, werden die Randteile bezüglich des Mittenteils
nach oben gebogen , wenn auch diese vom Stahlband 1 abgetrennt werden. Man erhält
dadurch Stahlstreifen mit hakenförmig abgebogenen Rändern 8' an beiden Seiten.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden also Stahlstreifen mit abgebogenen Enden hergestellt, durch Verwendung einer
feststehenden Schneidklinge 4 mit konkaven Aussparungen 42 oder mit Abschrägungen
43. Es sei betont, daß auch Stahlstreifen 8 mit hakenförmig abgebogenen Enden 8'
dadurch hergestellt werden können, daß eine stationäre Schneidklinge 4 verwendet
wird, die sowohl konkave Aussparungen 42 als auch Abschrägungen 43 aufweist.
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Erfindungsgemäß werden also die hakenförmigen Abbiegungen an beiden
Enden der Stahlstreifen während des Schneidprozesses hergestellt, so daß die Herstellgeschwindigkeit
die gleiche ist wie bei den herkömmlichen flachen Stahlstreifen und die Massenproduktion
beibehalten werden kann.
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Die erfindungsgemäßen abgebogenen Stahlstreifen erhöhen um ein Herhebliches
die Zug- und Biegefestigkeit von damit versehenem Beton und werden durch einfache
Auswechslung der feststehenden Schneidklingen in herkömmlichen Vorrichtungen durch
Schneidklingen mit Aussparungen oder Abschrägungen erhalten.
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Figur 7 zeigt den mechanischen Verstärkungseffekt von Beton, der ungefähr
zweimal größer ist als der mechanische Verstärkungseffekt von mit herkömmlichen
Stahlstreifen armierten Beton.
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Die ausgezogene Linie in Figur 7 gibt dabei das Ergebnis von Beton
mit erfindungsgemäß ausgestalteten Stahlstreifen an, während die unterbrochene Linie
die Resultate von Beton mit herkömmlichen Stahlstreifen angibt. In beiden Fällen
betrug das Verhältnis von Wasser/Zement 50 % und die Maximalgröße des Aufbaus 15
mm.
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Das Mengenverhältnis von erfindungsgemäß abgebogenen Stahlstreifen
zu Beton betrug 1,0 % und das Mengenverhältnis von flachen Stahlstreifen zu Beton
betrug 2,0 %.
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