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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Formen
eines ununterbrochenen Metallbandes und außerdem auf ein Schubband, in
dem das Metallband verwendet wird, wie u. a. im Oberbegriff von
Anspruch 1 beschrieben ist. Eine derartige Vorrichtung ist aus der
Patentschrift
JP-A-2002
248522 bekannt.
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Ein
Schubband und auch das ununterbrochene Metallband, das darin verwendet
wird, sind z. B. aus der europäischen
Patentveröffentlichung
EP-A 0 181 670 und
der
niederländischen Patentanmeldung Nr.
1022043 , die nicht vor dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung
veröffentlicht
wurde, allgemein bekannt, die beide im Namen des Anmelders erfolgten.
Das zuletzt genannte Dokument beschreibt außerdem einen Walzprozess und
eine Vorrichtung zum Formen eines Bands dieses Typs. Das Metallband
ist im Allgemeinen in dem Schubband in Form von einer oder zwei
Gruppen, die jeweils eine Anzahl eingebetteter Metallbänder umfassen,
enthalten.
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Bisher
wurde ein Metallband dieses Typs zumindest in einem industriellen
Maßstab
gebildet, indem ein Ring von einem Metallrohr abgeschnitten wurde,
das aus einem Material in Blechform gebildet wurde, und anschließend dieser
Ring durch einen Walzprozess verformt wurde, um eine gewünschte radiale
Dicke und tangentiale Länge
oder Umfangslänge
zu erzeugen, wobei optional eine Wärmebehandlung des Bands vorausging
und/oder nachfolgte. Bevor das Band der Walzbehandlung unterzogen wurde,
wird es auch als Ring bezeichnet. Bevor der Ring gewalzt wird, wird
er einem Trommelbehandlungsprozess unterzogen, der an sich bekannt
ist und bei dem der Ring für
eine bestimmte Zeit in einer Aufnahme gehalten wird, die geeignete
bewegliche Trommelbehandlungsblöcke
enthält.
Das dient zum Entfernen von Graten, die gebildet werden, wenn der Ring
von dem Rohr geschnitten wird, von den axial orientierten Seitenflächen des
Rings. Bei dem Prozess werden außerdem wenigstens die Kanten
zwischen den Seitenflächen
und radial orientierten Hauptoberflächen des Rings etwas gerundet.
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Es
ist jedoch festgestellt worden, dass dieser bekannte Formungsprozess
nicht optimal ist, da die Seitenflächen des Bandes, die schließlich gebildet werden,
trotzdem eine unerwünschte
Unregelmäßigkeit
aufweisen z. B. in Form von darin vorhandenen Riefen, die eine nachteilige
Wirkung auf die Lebensdauer des Bandes und dadurch auf jene des
Schubbandes haben können
und darüber
hinaus aus optischen Gründen
unerwünscht
sind. Außerdem
ist der bekannte Trommelbehandlungsprozess ein verhältnismäßig kostenaufwändiger und
arbeitsintensiver Prozess.
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Aus
der
japanischen Patentveröffentlichung Nr.
2002-248522 sind ein alternativer Formungsprozess und eine
alternative Vorrichtung bekannt. Bei diesem bekannten alternativen
Prozess wird das Band durch speziell geformte und dynamisch betriebene
Bearbeitungselemente in der Form von Formungswalzen bearbeitet,
wovon jede eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut in Form eines
gerundeten V definiert. Die Formungswalzen werden gegen eine entsprechende
axial orientierte Seitenfläche des
Bandes gepresst, wodurch das Band in einem gespannten Zustand z.
B. gleichzeitig mit dem bekannten Walzprozess gedreht wird. Im Ergebnis
werden die Seitenflächen
in eine durchgehend gekrümmte
Form plastisch verformt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Qualität oder zumindest
die Erscheinungsform der axial orientierten Seitenflächen des
Bandes beträchtlich
zu verbessern und eine Weiterentwicklung des bekannten Formungsprozesses
zu schaffen. Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe gelöst durch
eine Vorrichtung, die zumindest die Merkmale von Anspruch 1 umfasst.
Die Ansprüche
2 bis 4 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
umfasst zwei Paare von Formungswalzen dieses Typs, die einander
gegenüberliegend
positioniert sind, wobei die im Wesentlichen V-förmige Nut des ersten Paars mit
einem spitzeren Scheitelwinkel als jener des zweiten Paars versehen
ist. Bei einer genaueren Verfeinerung hat wenigstens ein Mittenabschnitt
der V-förmigen
Nut des zweiten Paars eine gerundete Form, wobei der oben erwähnte Scheitelwinkel
durch eine imaginäre
Verlängerung
der Seiten des Verlaufs der V-förmigen
Nut definiert ist, zumindest wenn sie in der tangentialen Richtung
betrachtet wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels genauer beschrieben,
bei dem:
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1 einen
schematischen Überblick
einer Walzvorrichtung als einen Gesamteinblick in das auszuführende Verfahren
zeigt;
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2 eine
Ansicht einer Vorrichtung zum Formen axial orientierter Seitenflächen eines
ununterbrochenen Metallbandes schematisch darstellt, wobei die Ansicht
quer auf eine Hauptoberfläche
des Bandes gerichtet ist;
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3 eine
Ansicht der in 2 gezeigten Vorrichtung in der
durch einen Pfeil "B" angegebenen Richtung
darstellt;
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4 eine
Ansicht der in 2 gezeigten Vorrichtung in der
durch einen Pfeil "A" angegebenen Richtung
darstellt;
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5 einen
Teil eines Querschnitts durch ein Band vor einem allgemein bekannten
Walzprozess zeigt; und
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6 diesen
Teil zeigt, nachdem das Band unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bearbeitet wurde.
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1 zeigt
schematisch eine vorhandene Walzvorrichtung zum Walzen von Metallringen,
um Bänder
zu bilden, wobei die Vorrichtung so dargestellt ist, dass sie außerdem einen
Einblick in das Formungsverfahren und die Formungsvorrichtung
25 gemäß der Erfindung
bietet. Die Walzvorrichtung ist in der
niederländischen
Patentanmeldung Nr. 1022043 beschrieben, die nicht vor
dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht
wurde und drei Module umfasst. In dieser Hinsicht sind in der Figur
von rechts nach links ein erstes Messmodul
1, ein Walzmodul
2 und
ein zweites Messmodul
3 gezeigt. Die Walzvorrichtung wird
durch eine elektronische Steuereinheit gesteuert, die in der Figur
nicht genauer gezeigt ist. Die Messmodule
1 und
3 umfassen
Messwalzen
4,
5, um die das Band
10 angeordnet
werden kann, derart, dass die Dicke des Bandes
10 sowohl
vor als auch nach der Ausführung
des Walzprozesses mit Hilfe der Annäherungssensoren DS gemessen
werden kann. Es ist für
die Messwalzen
4,
5 vorzuziehen, dass sie voneinander
weg bewegt werden können,
während
das Band
10 mit einer Zugspannung beaufschlagt wird, damit
die Messung zugunsten der Genauigkeit an mehreren Positionen am
Umfang des Bandes
10 ausgeführt werden kann.
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Das
Walzmodul 2 umfasst zwei drehbare Führungswalzen 6, 7,
wovon eine erste Walze 7 in dem Walzmodul 2 mittig
positioniert ist und um die das Band 10, das gewalzt werden
soll, angeordnet werden kann. Eine zweite Walze 6 der Führungswalzen 6, 7 wird
in dem Walzmodul 2 in der Weise gehalten, dass sie verlagert
werden kann, um z. B. unter der Steuerung der ersten Aktivierungsmittel 21 eine Zugkraft
auszuüben.
Das Walzmodul 2 umfasst ferner ein Paar Tragwalzen 12,
die auf die erste Führungswalze 7 wirken,
eine Walzbearbeitungswalze 11 und eine Presswalze 13,
die auf die Tragwalzen 12 wirkt. Die Tragwalzen 12 sind
jeweils an ihrem Umfang mit einer Ausnehmung versehen, durch die sie
jeweils auf beiden Seiten des Bandes 10 auf die erste Führungswalze 7 wirken.
Die Druckwalze 13 ist so aufgenommen, dass sie in dem Walzmodul 2 unter der
Einwirkung der zweiten Aktivierungsmittel 22 in der Weise
verlagert werden kann, dass auf die Tragwalzen 12 eine
Schubkraft oder Walzkraft ausgeübt werden
kann. Während
der Walzoperation übertragen
die Tragwalzen 12 die Walzkraft auf die erste Führungswalze 7,
die dann an der Walzbearbeitungswalze 11 über einen
Teil des Bandes 10 unterstützt wird.
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Während des
Walzprozesses wird das Band 10 gehalten, das sich zwischen
der ersten Führungswalze 7 und
der Walzbearbeitungswalze 11 dreht. Die Drehbewegung des
Bandes 10, dessen Drehrichtung durch Pfeile D angegeben
ist, wird in diesem Fall erreicht durch das Antreiben wenigstens
einer der Walzen 6, 7, 11, 12 und 13,
wobei die Drehrichtung der Walzen 6, 7, 11, 12 und 13 durch
die hier dargestellten Pfeile angegeben ist. Nachdem die Walzen 6, 7, 11, 12, 13 und
das Band 10 eine Soll-Drehzahl
erreicht haben, wird zwischen den Führungswalzen 6, 7 eine
Zugkraft auf das Band 10 ausgeübt und zwischen der Walzbearbeitungswalze 11 und
der ersten Führungswalze 7 wird
eine Druckkraft auf das Band 10 ausgeübt. Infolge der Drehbewegung
des Bandes 10 und der darauf ausgeübten Walzkräfte fließt über den gesamten Umfang des Bandes 10 Material
aus der Dickenabmessung in Richtung der Längen- und/oder Breitenabmessung. Dieser
Materialfluss wird teilweise durch die Drehung des Bandes 10 in
mehreren Walzdurchläufen
zwischen der Walzbearbeitungswalze 11 und der ersten Führungswalze 7 ausgelöst. Es ist
anzumerken, dass der Walzprozess bei einer ununterbrochenen Zufuhr eines
Kühlmittels
ausgeführt
wird.
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1 zeigt
außerdem
schematisch die Formungsvorrichtung 25 gemäß der vorliegenden
Erfindung und die Art, wie sie in dem bekannten Walzmodul 2 gehalten
werden kann, um gleichzeitig mit dem Walzen des Bandes 10 Seitenflächen 15 des
Bandes, die in der Breitenrichtung, d. h. axial orientiert sind,
zu bearbeiten. Die Formungsvorrichtung 25 ist vorzugsweise
mit einem Rahmen, in diesem Fall mit dem Tragrahmen für die Druckwalze 13,
an dem eine der Walzbearbeitungswalzen befestigt ist, in der Weise
gekoppelt, dass automatisch eine korrekte Orientierung der zuletzt
genannten Druckwalze in Bezug auf das Band 10 erreicht
wird. In 1 ist für diesen Zweck ein Lagerarm 31 vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Formungsvorrichtung 25 ist
mit zwei Paaren von Formungswalzen 26, 27 versehen,
deren entsprechenden Walzen 26, 27 aufeinander
zu bewegt werden, oder es wird wenigstens eine Druckkraft zwischen
ihnen ausgeübt,
so dass sie auf die Seitenflächen 15 auf
beiden Seiten des Bandes 10 wirken können. Die Formungswalzen 26, 27 sind
auf ihrem äußeren Umfang
mit einem konkaven Profil, d. h. mit einer Nut versehen, in der das
Band 10 teilweise aufgenommen ist. Während des normalen Walzprozesses,
bei dem eine definierte Verminderung der Dicke des Bandes 10 während der
Walzdurchläufe
erwünscht
ist, wirken die Formungswalzen 26, 27 gleichzeitig
in der axialen Richtung auf das Band 10, wobei die Seitenflächen 15 und
insbesondere die Übergangskanten 16 (siehe 5 und 6)
zwischen diesen Seitenflächen und
den radial orientierten Hauptoberflächen 14 des Bandes 10 mit
einer gewünschten
Form versehen werden.
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Die
Formungsvorrichtung 25 sollte offensichtlich des Weiteren
mit Mitteln versehen sein, die ermöglichen, dass sie geöffnet und
geschlossen wird, d. h. mit Mitteln, die dafür verantwortlich sind, dass
die Walzen 26, 27 mit einer Bewegungskomponente
in der axialen Richtung voneinander weg bewegt werden und anschließend mit
dem Band 10 in Kontakt gebracht werden, was bei der gezeigten Konstruktion
durch die mit dem Walzmodul 2 mechanisch gekoppelten Mittel
vorteilhaft erreicht werden kann, wobei das zuletzt genannte Walzmodul 2 einer Öffnungs-
und Schließbewegung
folgen kann, damit das Band 10 an den Führungswalzen 6, 7 angebracht und
von diesen entfernt werden kann.
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Die 2, 3 und 4 zeigen
schematisch die Anordnung einer Ausführungsform der Formungsvorrichtung 25 zum
Bearbeiten, d. h. Formen der Seitenflächen 15 des Bandes 10.
In diesem Kontext zeigt 2 eine Ansicht quer zur Umfangsrichtung
des Bandes 10, betrachtet in einer Richtung senkrecht zu
seiner Hauptoberfläche 14,
und die 3 und 4 zeigen
jeweils eine Ansicht der Formungsvorrichtung 25, die durch
Pfeile A bzw. einen Pfeil B in 2 angegeben
sind.
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Ein
Träger 30,
der mit dem Lagerarm 31 gekoppelt ist, ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
mit zwei Unterrahmen 33 vorgesehen, die in Bezug auf den
Träger 30 und
zueinander beweglich, d. h. geradlinig verlagerbar gehalten werden.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind die Unterrahmen 33 mit
zwei Bearbeitungswalzen 26 und 27 versehen, die
daran drehbar angeordnet sind. Darüber hinaus ist außerdem ein
Zwischenrahmen 32 zwischen den Unterrahmen 33 und
dem Träger 30 vorgesehen.
Dabei sind die Zwischenrahmen 32 an dem Träger 30 in
der Weise angeordnet, dass sie in Bezug auf diesen geradlinig verlagert
werden können z.
B. mit Hilfe einer geradlinigen Führung, die in Bezug auf die
Drehrichtung D quer angeordnet ist, und die Unterrahmen 33 sind
an dem entsprechenden Zwischenrahmen 32 mit Hilfe einer
Achse 34 angeordnet, so dass sie eine oszillierende Bewegung
oder Drehbewegung in Bezug auf den Zwischenrahmen 32 und
somit in Bezug auf das Band 10, das geformt werden soll,
ausführen
können.
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Offensichtlich
sind alternative Ausführungsformen
vorstellbar, indem z. B. jeder der Unterrahmen 33 direkt
mit einer Bearbeitungswalze 26, 27 versehen wird
und kein Zwischenrahmen 32 verwendet wird, oder durch die
beiden Walzen 26, 27, die jeweils in einer geradlinig
verlagerbaren Weise getrennt an dem Träger 30 befestigt sind.
In der zuletzt genannten Ausführungsform
sind zwei Aktivierungselemente 36 erforderlich, um die
beiden Paare von Formungswalzen 26 und 27 aufeinander
zu zu bewegen, um wenigstens eine Schubkraft F auf die Seitenflächen 15 des
Bandes 10 an seinen beiden Seiten auszuüben. Bei der Konstruktion,
die in den 2 bis 4 gezeigt
ist, ist lediglich ein Aktivierungselement 36 erforderlich
(siehe auch 4). Das Aktivierungselement 36 kann
z. B. eine gesteuerte Kraft F realisieren, gemäß der Erfindung kann jedoch
in einer überraschend
einfachen Weise eine mehr oder weniger konstante Federkraft F realisiert
werden, die durch eine Zugfeder 36 erzeugt wird, die zwischen den
Unterrahmen 33 angeordnet ist.
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Die 2 bis 4 veranschaulichen
die Bearbeitung einer Seitenfläche 15 unter
Verwendung von zwei Paaren von Formungswalzen 26 und 27. Die
Formungswalzen 26, 27 sind an ihrem äußeren Umfang
mit einem konkaven Profil, d. h. mit einer Nut versehen, in der
das Band 10 teilweise aufgenommen ist, und die Formungswalzen 26, 27 wirken über diese
Nut jeweils auf die Seitenflächen 15 des
Bandes von seinen axialen Seiten und wirken insbesondere auf die Übergangskanten 16 zwischen
den Seitenflächen 15 und
den radial orientierten Hauptoberflächen 14, wobei diese
während
des bekannten Walzprozesses geformt werden.
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Wie
in den Figuren gezeigt ist und gemäß dem erfinderischen Konzept
haben die Nuten in den beiden Paaren von Formungswalzen 26 und 27 unterschiedliche
Formen, wenigstens wenn ihr Querschnitt in der tangentialen Richtung
betrachtet wird. Die beiden Nutenformen sind in diesem Fall im Wesentlichen
V-förmig, in
einem ersten Paar von Formungswalzen 26 endet die V-förmige Nut
jedoch in einem diskreten spitzen Scheitelwinkel, während sie bei
dem anderen oder zweiten Paar von Formungswalzen 26 wenigstens
an der Stelle eines zentralen Teils der Nut in einem gleichmäßig gerundeten Übergang
endet, die deswegen einen gerundeten Übergang zwischen den Seitenflächen der
Nut an beiden Seiten des zentralen Teils bildet. Dieser zentrale
Teil hat vorzugsweise im Wesentlichen eine parabolische Form. Außerdem ist
die V-förmige
Nut des ersten Paars von Formungswalzen 26 vorzugsweise schmaler
als jene des zweiten Paars von Formungswalzen 27. Eine
Konfiguration und Formgebung der Vorrichtung 25 dieses
Typs stellt außerdem
sicher, dass das erste Paar von Walzen 26 wenigstens im Wesentlichen
auf die Bearbeitung und Formung der Übergangskanten 16 gerichtet
ist und das zweite Paar von Walzen 27 wenigstens im Wesentlichen
auf die Bearbeitung und Formung der eigentlichen Seitenfläche 15 gerichtet
ist (siehe auch die 5 und 6). In diesem
Fall ist es vorzuziehen, dass das zweite Paar von Formungswalzen 27 zumindest
bei Betrachtung in der Drehrichtung D des Bandes 10 hinter
dem ersten Paar von Formungswalzen 26 positioniert ist.
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Die 5 und 6 veranschaulichen
die Wirkung einer Bearbeitungsoperation gemäß einer genaueren Verfeinerung
der vorliegenden Erfindung dieses Wesens. Die 5 zeigt
einen Querschnitt durch einen Teil 17 eines Bandes 10,
das noch gewalzt werden soll, d. h. einen Ring, der typischerweise
erhalten wird, nachdem das Band 10 von einem Rohr abgeschnitten
wurde, d. h. einen Grat 18 enthält, der im Allgemeinen an der
Stelle einer Übergangskante 16 vorhanden
ist. 6 zeigt den gleichen Querschnitt 17 durch
das Band 10, jedoch nachdem es gewalzt und gleichzeitig
gemäß der Erfindung
bearbeitet oder geformt wurde. Es kann erkannt werden, dass die
Dicke des Bandes 10, d. h. der Abstand zwischen den beiden
Hauptoberflächen 14 durch
die Walzoperation verringert wurde und darüber hinaus die Übergangskanten 16 insbesondere durch
die Wirkung des ersten Paars von Walzen 26 beträchtlich
abgeflacht wurden. Der zentrale Teil 20 der Seitenfläche 15 wurde
insbesondere durch das zweite Paar von Walzen 27 deutlich
geformt und besitzt deswegen ein konvexes Profil, zumindest bei Betrachtung
im Querschnitt 17. Die Seitenteile 19 der Seitenfläche 15,
die sich an beiden Seiten des zentralen Teils 20 befinden,
wurden insbesondere durch das erste Paar von Walzen 26 deutlich
geformt und besitzen deswegen zumindest bei Betrachtung des Querschnitts 17 ein
flaches Profil.