DE69207892T2

DE69207892T2 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von metallbändern

Info

Publication number: DE69207892T2
Application number: DE69207892T
Authority: DE
Inventors: Richard Buckley; Darrell Harris; Thomas Linsenbardt; Dennis Struemph; Harold Younger
Original assignee: ABB Power T&D Co Inc
Current assignee: ABB Inc USA
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-11-09
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2012-11-10
Also published as: US5829298A; EP0566733B1; US5359874A; DE69207892D1; CA2100356A1; DK0566733T3; JPH06504727A; WO1993009889A1; PL300042A1; EP0566733A1; EP0566733A4; ATE133356T1; BR9205491A; FI933148A; NO180225B; NO932457D0; CA2100356C; GR3019433T3; FI107317B; NO180225C

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Metallbändern, insbesondere die Herstellung von in Spulen von Leistungs- Trans formatoren einsetzbaren Metallbändern.
Leistungs-Transformatoren, wie beispielsweise Freilandleitungs-Verteilertransformatoren und Sockel-befestigte Verteilertransformatoren sind im allgemeinen mit Spulen versehen, die aus relativ breiten Aluminlumbändern gewickelt sind. Um die erforderlichen elektrischen Eigenschaften für solche Transformatoren zu gewährleisten, ist es notwendig, daß die Aluminlumbänder nicht nur exakte Abmessungen aufweisen, sondem auch die gewünschten Eigenschaften wie beispielsweise die gewünschte elektrische Leitfähigkeit und Härte aufweisen.
Zuvor wurden diese Aluminlumbänder dadurch hergestellt, daß zuerst Aluminium in Barren gegossen wurde, welches anschließend zuerst warm und dann kalt zu Blechen gewalzt wurde und sodann in Bänder geschnitten wurde. Zusätzlich wurden die Bänder einem Sekundär-Metallbearbeitungsverfahren ausgesetzt, um deren Kanten zu konturieren. Durch die konturierten Kanten können die Bänder in optimaler Art und Weise mit einem Dielektrikum isoliert werden.
Obwohl das vorstehend beschriebene Verfahren zufriedenstellende Bänder geliefert hat, ist es aufgrund der großen Anzahl von Verfahrensschritten relativ kostspielig. Dementsprechend ist ein kontinuierliches Verfahren mit einer minimierten Anzahl von einzelnen Schritten wünschenswert. In diesem Zusammenhang hat man auch die Anwendung von herkömmlichen Extrusionsverfahren in Betracht gezogen. Eine solche herkömmliche Extrusion erlaubt jedoch nicht die kontinuierliche Herstellung, die bei der Herstellung von flachen Metallbändern für Transformatorwicklungen wünschenswert ist.
Das US-Patent US-A-2133874, welches als nächstliegender Stand der Technik erachtet wird, offenbart ein Verfahren zur Bildung eines fortlaufenden flachen Metallbandes wobei ein Werkstück einem Stempel zur Bildung eines Rohres mit kreisförmigem Querschnitt und einem darin ausgebildeten Schlitz zugeführt wird, und das Rohr durch Nachaußenbiegen in die dem Schlitzbereich gegenüberliegende Richtung geöffnet und abgeflacht wird, um das flache Band zu bilden. Dieses Verfahren schließt nicht einen kontinuierlichen Extrusionsschritt ein, sondern einen diskontinuierlichen, so daß keine vollständig kontinuierliche Gesamtbearbeitung zur Herstellung des flachen Metallbandes möglich ist.
Die US-A-2133874 offenbart ebenfalls eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Das US-Patent US-A-4564347 beschreibt ein Verfahren zur Bildung eines Metallrohres, das das kontinuierliche Zuführen und einen Preßschritt umfaßt, wobei dieses Verfahren als "Conform" Stangpreßverfahren (conform extrusion process) bekannt ist, dieses Dokument lehrt jedoch nicht, auch nicht andeutungsweise, die Verwendung dieses Verfahrens zur Bildung eines Rohrs mit einem Längsschlitz.
Dementsprechend ist es die vorrangige Aufgabe der Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren sowie eine neue und verbesserte Vorrichtung zum fortlaufenden Strangpressen zu schaffen, um fortlaufend für die Herstellung von Transformatoren geeignete, flache Metallbänder zu produzieren.
Erfindungsgemäß werden sowohl die vorstehend genannte als auch andere Aufgaben dadurch gelöst, daß ein erstes und zweites fortlaufend stangenförmiges Gut durch erste und zweite kreisförmige Nuten, die jeweils in einem rotierenden Rad ausge bildet sind, zugeführt werden. Das erste und das zweite Gut wird mit dem rotierenden Rad durch einen Durchgang verschoben, der zwischen dem Rad und einem stationären Schuh angeordnet ist. Das Gut wird durch Drehen des Rades zu ersten und zweiten Widerlagern verschoben, die jeweils zum Eingriff in die ersten und zweiten Nuten angeordnet sind. Die Widerlager sperren die Bewegung des Gutes durch den Durchgang, wodurch das Gut plastisch verformt wird und aus den Nuten in ein Presswerkzeug gedrückt wird, das benachbart zu dem Rad angeordnet ist. Das Presswerkzeug umfaßt einen Dorn, einen Träger und einen Stem pel, so daß das Deformierte Metall des Gutes in das Presswerkzeug um den Dorn eintritt und in den Stempel fließt.
Der Materialfluß wird um einen Bereich des Dorns abgesperrt, wobei eine Preßöffnung mit einem unterbrochenen, kreisförmigen Querschnitt entsteht, so daß, wenn das eingetretene Metall durch die Öffnung in den Stempel fließt, es zu einem fortlaufenden Rohr mit kreisförmigem Querschnitt und einem Schlitz geformt wird, der konturierte Kanten aufweist. Das Rohr wird dann zu einer Formstation verschoben, wo dieses durch Nachaußenbiegen in gegenüberliegende Richtungen im Schlitzbereich geöffnet und abgeflacht wird.
Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung sind ein längliches Verformungsteil und eine gegenüberliegende Oberfläche zum Öffnen und Abflachen des Rohres vorgesehen. Das längliche Verformungsteil besitzt ein Eingangsende und ein Austrittsende. Das Eingangsende hat eine Rreite, die kleiner oder gleich dem Durchmesser des Rohres ist, wobei die Breite von dem Eingangsende in Richtung des Austrittsendes des Verformungsteils progressiv zunimmt. Vorzugsweise ist die gegenüberliegende Oberfläche glatt und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als flacher, sich bewegender Gürtel ausgebildet. Das Rohr wird über dem Verformungsteil und gegen die flache Oberfläche so verschoben, daß das Verformungsteil das Rohr nach außen öffnet und dieses in ein im wesentlichen flaches Band formt.
Die Vorzüge und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden besser anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen sein.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer herkömmlichen Strangpreßvorrichtung, im Schnitt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines kontinuierlichen Strangpreßverfahrens, welches als "Conform" Verfahren bekannt ist;
Fig. 3A und Fig. 3B zusammen, wobei sich Fig. 3B an die rechte Seite von Fig. 3A anschließt, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung flacher Bänder aus Metallgut;
Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht einer Strangpresse, die in der Vorrichtung nach den Fig. 3A und 3B verwendet wird, um das Gut zu einem Rohr zu formen;
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein in der Strangpresse aus Fig. 4 verwendetes Rad;
Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht des in der Strangpresse aus Fig. 4 verwendeten Preßwerkzeugs;
Fig. 7 eine geschnittene Draufsicht auf das Preßwerkzeug;
Fig. 8 ein Schnitt enlang der Linien 8-8 aus Fig. 7;
Fig. 9 eine Schnittansicht des Rohrs nach Verlassen der Strangpresse;
Fig. 10 und Fig. 11 jeweils eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Station zum Öffnen und Abflachen des Rohrs, um dieses zu einem flachen 10 Band zu formen;
Fig. 12 eine Endansicht entlang der Linie 12-12 aus Fig. 11;
Fig. 13 eine Endansicht entlang der Linie 13-13 aus Fig. 12;
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Öffnungs- und Abflachstation und einer Richtmaschine, wie in den Vorrichtungen nach Fig. 3A und 3B verwendet;
Fig. 15 eine schematische Ansicht, die zeigt, wie sich der Querschnitt des in der Öffnungsund Abflachstation verwendeten Schuhs vom Eingangsende bis zum Austrittsende ändert;
Fig. 16 und Fig. 17 jeweils eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungsformen einer Öffnungs- und Ablaufstation;
Fig. 18 eine Endansicht enlang der Linie 18-18 aus Fig. 16; und
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht der Wicklung einer Trans formatorspule.
In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 ist eine herkömmliche Strangpreßvorrichtung 10 zum Pressen eines Produkts 11 aus einem Klotz 12 gezeigt. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 13, einen Stempel 14 und einen Stempelstiel 16. Auf bekannte Art und Weise wird der Klotz gegen den Stempel mittels eines Schlagwerkzeugs 17 getrieben. Wenn sich das Schlagwerkzeug verschiebt, deformiert es den Klotz 12 und preßt diesen durch den Stempel 14 und den Stempelstiel 16 um das Produkt 11 zu bilden. Aufgrund der Reibung zwischen dem Klotz 12 und dem Gehäuse 13 begrenzt die zum Beginnen des Preßvorgangs erforderliche Kraft die Länge der Klötze auf ungefähr das fünffache ihres Durchmessers. Dies begrenzt die Materialmenge, die auf einmal gepreßt werden kann, so daß diese Art des Pressens nicht kontinuierlich betrieben werden kann.
Um dieses Problem zu überwinden, wurde das sogenannte "Konform-Verfahren entwickelt, in welchem die Reibung vorteilhaft ausgenutzt wird. In Fig. 2 ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, die das Konform-Verfahren veranschaulicht. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist das herkömmliche Gehäuse durch ein geschlitztes Gehäuse 18 mit rechteckigem Querschnitt ersetzt. Ein oberer Teil 18a des Gehäuses 18 weist eine Nut 19 mit einem rechteckigen Querschnitt auf, welche mit einem engsitzenden rechteckigen Klotz (nicht gezeigt) gefüllt wird; ein unterer Teil 18b des Gehäuses hält einen Stempel 21, der ein Ende der Nut 21 versperrt. Bei Bewegung des oberen Teils 18a des Gehßuses 18 in Richtung des Stempels 21 wirkt die zwischen dem Klotz und den drei Seiten der Nut 21 auftretende Reibung so, daß der Klotz vorwärts gegen den Stempel gedrückt wird. In ähnlicher Art und Weise wirkt die Reibung zwischen dem Klotz und der Oberfläche 22 des unteren Teils 18b des Gehäuses 18 entgegen einer solchen Vorwärtsbewegung. Die Nettokraft, die der Reibung zwischen dem Klotz und zwei Seiten der Nut entspricht, wird dazu ausgenutzt, den Klotz gegen den Stempel 21 zu drücken.
In den Fig. 3A und 3B wird eine Vorrichtung 30 gezeigt, die verschiedene Prinzipien der Erfindung veranschaulicht, bei welchen das Konform-Verfahren zur kontinuierlichen Formung eines ersten und zweiten Metallgutes 31 (Fig. 5) zu einem flachen, zur Bildung einer Wicklung 32 (Fig. 13) eines Transformators geeigneten Bandes angepaßt wurde.
Die Vorrichtung 30 umf aßt eine Strangpesse 33, die das erste und das zweite Gut 31 in ein Rohr 34 mit einem Schlitz 36 (Fig. 9) formt. Nach dem Austritt aus der Strangpresse 33 wird das Rohr 34 in eine Kühlkammer 37 verschoben und anschließend gelangt es in eine Öffnungs- und Abflacheinheit 38, in welcher das Rohr in ein flaches Band 39 (Fig. 11) geformt wird. Das flache Band 39 gelangt dann in eine Richtmaschine 41, welche die Abflachung des Bandes 39 vervollständigt und jegliche Unebenheiten ausglättet, so daß das Band 39 im wesentlichen flach ist, wenn es die Richtmaschine 41 verläßt. Das Band 39 wird dann auf einer Spindel 93 mit einem Aufnahmesystem 42 aufgewickelt.
In Fig. 4 ist eine detailliertere Ansicht der Strangpresse 33 dargestellt, welche eine herkömmliche, kontinuierlich arbeitende Strangpresse sein kann, die beispielsweise von BWE Ltd., Modell Twin Groove 350 oder 550, erhältlich ist. Die Strangpresse 33 umfaßt ein Rad 43 mit einem Paar umlaufender Nuten 44 (am besten aus Fig. 5 ersichtlich) zur Aufnahme des ersten und zweiten Gutes 31, welches vorzugsweise jeweils in der Form einer Aluminiumstange mit 0,5 inch Durchmesser sein kann. Das Rad 43 ist über geeignete Mittel zur Rotation auf einer gezahnten Antriebswelle 46 angeordnet. Die Presse 33 umfaßt ebenfalls einen Schuh 47 zur Aufnahme des Preßwerkzeugs 48, wobei der Schuh ein Paar Widerlager 49 (von welchen nur eines gezeigt ist und am besten aus der Darstellung in Fig. 6 ersichtlich ist) aufweist, die jeweils in die Nuten 44 in unmittelbarer Nähe deren Bodenflächen hineinragen. Das Gut 31 wird dem Rad 43 durch Führungsrollen 51 zugeführt und gegen das Rad 43 mittels einer Prägerolle 52 gedrückt, die vorgespannt ist, um einen ausreichenden Druck auf das Gut 31 auszuüben, wenn dieses unter der Prägerolle 52 hindurchgeführt wird, damit die Berührung mit den Wänden der Nuten 44 erleichtert wird. Der Schuh 47 ist auf einem Zapfen 53 montiert, der ein Wegschwenken des Schuhs 47 von dem Rad 43 ermöglicht, so daß das Preßwerkzeug 48 in diesem ausgerichtet werden kann. Nachdem das Preßwerkzeug 48 ausgerichtet wurde, wird der Schuh 46 in seiner Lage neben dem Rad 43 zurückgeschwenkt. Um den Schuh 47 in letzterer Position zu verriegeln, ist eine Einspannvorrichtung 54 vorgesehen. Der Schuh 47 umfaßt auch einen Eingangsblock 56 der einen Durchgang 57 zwischen dem Rad 43 und der inneren Fläche des Eingangsblocks 56 bildet. Der Durchgang 57 hat eine breite Eingangsöffnung, ausreichend weit, um das Gut 31 so aufzunehmen, wie es ursprünglich in den Durchgang eintritt. Der Durchgang 57 verengt sich dann soweit, bis sich Reibungskräfte zwischen dem Gut 31 und den Wänden der Nut einerseits und zwischen dem Gut 31 und der inneren Fläche des Eingangsblocks 56 andererseits entwickeln. Diese Reibungskräfte treiben das Gut gegen die Widerlager 49 und jeweils in die Stempelöffnungen 64, die in dem Preßwerkzeug 48 ausgebildet sind.
Wie aus den Fig. 6 bis 8 ersichtlich ist, umfaßt das Preßwerkzeug 48 einen Träger 59, einen Dorn 61 und einen Stempel 63. Der Dorn 61 ist mit dem Träger mittels einer Schraube 62 verbunden und der Stempel 63 ist über eine Mutter 65 gesichert. Jede Stempelöf fnung 64 mündet in einen Kanal, wobei ein Kanal 64a aufwärtsgerichtet ist und ein anderer Kanal 64b abwärtsgerichtet ist. Das deformierte Material fließt über den Dorn 61 aus jedem Paar von Öffnungen 64a und 64b, die jedem Gut zugeordnet sind und wird über den Dorn 61 gepreßt und zu einem Rohr 34 mit Schlitz 36 (Fig. 9) geformt. Der Schlitz 36 wird durch Absperren des Materialflusses entlang eines Teils des Dorns 61 geformt, beispielsweise durch Erzeugen einer Auflage zwischen dem Dorn 61 und einer Vielzahl von Formplatten 66. Anstatt eine Vielzahl von Formplatten 66 zu verwenden, um die Öffnung zwischen dem Dorn 61 und dem Stempel 63 zur Bildung des Schlitzes 36 abzusperren, kann eine einzelne flache Platte (nicht gezeigt) mit einem darin durch elektrische Entladungsbearbeitung ausgebildeten C-förmigen Schlitz verwendet werden, um dieselbe Funktion zu erzielen.
Der Betrag der Auflage zwischen dem Dorn 61 und den Formplatten 66 bestimmt die Breite des Schlitzes 36, der wiederum für ein Rohr 34 mit einem gegebenen Durchmesser die Breite des Bandes 39 bestimmt. Um ein Band 39 verschiedener Breite zu fertigen, wird der Durchmesser des Rohrs 34 konstant gehalten und die Breite des Schlitzes 36 wird zur Erzielung der neuen Bandbreite eingestellt.
Das Metall jedes zugeführten Gutes 31 füllt seine zugehörigen Öffnungen 64a und 64b gleichmäßig, wenn das Metall durch die Öffnungen fortschreitet und aus der Stempeleinheit 48 austritt. Die Verwendung von zwei Öffnungen 64a und 64b für jedes Gut 31 erleichtert den Durchtritt des Metalls entlang des Dorns 61. Das Metall verläßt die Einheit 44 in Form eines Rohrs 34 mit einem Schlitz 36. Wie in Fig. 3a gezeigt wird, gelangt das Rohr 34 nach dem Austritt aus der Strangpresse 33 in die Kühlkammer 37, in welche eine geeignete Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise gefiltertes Wasser, zirkuliert wird, das durch geeignete Mittel (nicht gezeigt) versprüht wird, um die Temperatur des Rohres 36 von der hohen Temperatur des Pressens auf eine geringere Temperatur abzukühlen, um das Rohr handhaben zu können.
Das Rohr 34 gelangt dann in die Öffnungs- und Abflacheinheit 38, welche am Austrittsende der Kühlkammer 37 angeordnet ist. Die Anordnung der Öffnungs- und Abflacheinheit 38 in der Kühlkammer 37 ermöglicht das Öffnen und Abflachen des Rohrs unter Wasser oder mit einem Wassernebel, so daß das Wasser als Schmiermittel wirkt.
Wie in den Fig. 10 bis 15 gezeigt ist, umfaßt die Öffnungsund Abflacheinheit 38 einen breiten, flachen Gurt 67 der von zwei Rollensätzen 68, die auf einem Aluminiumrahmen 69 angeordnet sind und durch einen Hydraulikmotor 71 angetrieben werden, aufgenommen wird. Unter dem Rahmen 69 ist mit Klammern 72 ein Formelement oder Schuh 73 montiert, der vorzugsweise aus einem Kunststoff mit ultra hohem Molekulargewicht, wie beispielsweise Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht oder einem anderen Material geringer Reibung gefertigt ist. Der Schuh 73 ist etwas konisch geformt und ist zur Mitte hin abwärts geschlitzt, mit einer Reihe von Druckrollen 74 die entlang seiner Längsachse angeordnet sind. Die Klammern 72 befestigen den Schuh 73 und die Rollen 64 an dem Rahmen 69 so daß der Schuh 73 und die Rollen 74 aufwärts gegen den flachen Gurt 67 gepreßt werden. Die Form des Schuhs 73 und seine Länge müssen sorgfältig gewählt werden, so daß, wenn überhaupt wenig Deformation auf das Material des Rohrs 34 aufgebracht wird, wenn das Rohr von einem kreisförmigen Querschnitt zu einem flachen Querschnitt während des Öffnens übergeht. Vorzugsweise hat die obere Arbeitsfläche eine Kontur, die wie in Fig. 15 dargestellt vom Kreisförmigen zum Flachen übergeht. D. h., das Eintrittsende oder die Nase 76 des Schuhs 73 hat eine Höhe und Breite, die im wesentlichen dem Durchmesser D des Rohrs 34 entspricht, wobei die Breite des Schuhs progressiv vom Eingangsende 76 zum Austrittsende 78 zunimmt. Die Höhe nimmt so lange ab, bis der Querschnitt des Schuhs 73 am Austrittsende 78 flach ist und sich in der Längsachse des Schuhs befindet, die koaxial zu der Längsachse des Rohrs 34 ist. Die Breite nimmt so lange zu bis sie gleich dem Umfang des Rohrs 34 ist.
Im Betrieb wird das führende Ende des geschlitzten Rohrs 34 mit dem Schlitz 36 nach unten weisend in die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 zwischen den Gurt 67 und die erste Druckrolle 74a eingesetzt. Der Gurt und die erste Druckrolle wirken zusammen, um das führende Ende des Rohrs 34 zu ergreifen und über den Schuh 73 zu ziehen. Die Nase 76 hat einen Führungsfinger 75 der in den Schlitz 36 ragt um das Rohr 34 über den Schuh 73 zu führen. Wenn das Rohr 34 über den Schuh gezogen wird, verursacht der Schuh 73 das Aufspreizen des Rohrs 34 bis ein fast flaches Band 39 die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 verläßt.
Die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 ist für eine Linearbewegung hin und zurück von der Strangpresse 33 angeordnet, wie dies durch die Phantomlinien in Fig. 10 dargestellt ist. Hierfür ist die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 auf Linearlagern 81 angeordnet, welche wiederum auf einem Paar von im Abstand voneinander angeordneten, sich längserstreckenden Stangen 82 befestigt ist.
Die Fähigkeit der Öffnungs- und Abflacheinrichtung 38 sich hin und her zu bewegen, ermöglicht die Anpassung der Einheit an veränderte Geschwindigkeiten des Rohrs, die dem Preßverfahren inhärent sind. Während sich die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 hin und her bewegt, bringt ein Pneumatikzylinder 83, der mit einer sich über die Breite des Rahmens 69 erstreckenden Spannungsstange 84 verbunden ist, eine Kraft auf den Gurt in Preßrichtung auf. Diese Kraft, die über die gesamte Breite des Gurts durch die Spannungsstange 84 aufgebracht wird, dient dazu, die Spannung in dem Rohr 36 so konstant wie möglich zu halten. Eine konstante Spannung in dem Rohr 36 wiederum dient dazu, das Rohr gerade zu halten und dessen Querschnitt konstant zu halten. Der Luftdruck, der auf dem Pneumatikzylinder 83 aufgebracht wird, wird zur Erzielung einer konstanten Spannung reguliert.
Die Geschwindigkeit des Gurts muß der Preßgeschwindigkeit angepaßt werden. Dies kann in vorteilhafter Art und Weise durch eine elektronische Geschwindigkeitssteuerung (nicht gezeigt) erzielt werden, die die Ausgänge eines in Berührung mit dem Rohr 34 befindlichen Puls-Tachometer-Rollers und eines entlang des Weges der Öffnungsanordnung montierten Linearumsetzers verwendet. Die Geschwindigkeitssteuerung regelt die Geschwindigkeit des Hydraulikmotors 71, um die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 so gut wie möglich in ihrer Bewegung zu zentrieren. Wenn die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 dazu tendiert, sich von der Strangpresse 33 wegzubewegen, wird die Geschwindigkeit des Gurtes 67 gesteigert und wenn sie sich in Richtung Strangpresse bewegt, wird sie verringert. Die Steuerparameter werden so ausgewählt, daß die Veränderung der Preßgeschwindigkeit vollständig durch Hin- und Herbewegung der Öffnungs- und Abflachstation 38 um den Mittelpunkt ihres Weges unter Belastung der Spannungsstange 84 kompensiert wird.
Eine alternative Ausführung 138 einer Öffnungs- und Abflacheinheit ist in den Fig. 16 bis 19 gezeigt. Die Bauteile der Öffnungs- und Abflacheinheit 138 sind alle durch dreistellige Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diejenigen Hauptbauteile, welche eine Entsprechung oder die gleiche Funktion zu den Hauptbauteilen der Öffnungs- und Abflachstation 38 haben, mit einer 1 als erste Ziffer versehen sind und in ihren beiden letzten Ziffern mit den Bezugszeichen der Hauptbauteile der Öffnungs- und Abflacheinheit 38 übereinstimmen; andere Bauteile der Öffnungs- und Abflacheinheit 138 haben dreistellige Bezugszeichen, die mit 2 beginnen.
Die Öffnungs- und Abflacheinheit 138 umfaßt einen breiten, flachen Gurt 167, der durch zwei in einem Aluminiumrahmen 169 gelagerten Rollensätze 138 getragen wird und durch einen Hydraulikmotor 171 angetrieben wird. Auf dem Rahmen 169 ist durch Klammern 172 ein Schuh 173 befestigt. Der Schuh 173 umfaßt eine Nase 76, Führungsfinger 175 und ein Paar obere Spreizelemente 201, ein unteres Spreizelement 202, ein Kanalelement 203, auf welchem Rollen 174 drehbar angeordnet sind und ein Paar Trägerplatten 204. Die Trägerplatten 204 sind mit dem Kanal 203 verbunden und die oberen Spreizelemente 201 sind mit den Trägerplatten durch geeignete Befestigungselemente (nicht gezeigt) verbunden. Das untere Spreizelement 202 ist mit dem Kanalelement 203 durch geeignete Befestigungsmittel (nicht gezeigt) verbunden. Die Klammern 172 befestigen das Kanalelement 203 und folglich den Schuh 173 an dem Rahmen 169, so daß der Schuh 173 und die Rollen 174 aufwärts gegen den flachen Gurt 167 gepreßt werden. Die oberen Spreizelemente 201 und das untere Spreizelement 202 sind so konturiert, daß deren Breite progressiv von der Nase 176 in Richtung des Austrittsendes der Öffnungs- und Abflachstation 138 zunimmt. Zusätzlich weisen die oberen Spreizelemente 201 und die unteren Spreizelemente 202 bogenförmige Querschnitte auf, So daß sich die Kombination an die Gestalt des konischen Schuhs 73 des ersten Ausführungsbeispiels annähert. Die Funktion der Öffnungs- und Abflacheinheit 138 gleicht derjenigen der Öffnungs- und Abflacheinheit 38. Das führende Ende des Rohrs 34 wird in die Öffnungs- und Abflacheinheit 138 mit dem Schlitz 36 nach unten zwischen den Gurt 167 und dem ersten Druckroller 174 eingesetzt. Der Gurt und der erste Druckroller 174a wirken zusammen, um die Kante des Rohrs 34 zu ergreifen und das Rohr über den Schuh 173 zu ziehen. Wenn das Rohr 34 über den Schuh 173 gezogen wird, bewirken die oberen und unteren Spreizelemente 201, 202 ein Aufspreizen des Rohrs, bis ein fast flaches Band 39 die Öffnungs- und Abflacheinheit 138 verläßt.
Wie die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 des ersten Ausführungsbeispiels ist die Öffnungs- und Abflacheinheit 138 geradlinig von der Strangpresse 33 hin- und herbewegbar. Zu diesem Zwecke ist die Öffnungs- und Abflacheinheit 138 auf Linearlagern 181 angeordnet, die wiederum auf einem Paar von sich im Abstand zueinander längserstreckenden Stangen 182 angeordnet ist. Die Steuerung der Bewegung der Öffnungs- und Abflacheinheit 138 wird in der gleichen Art und Weise wie diejenige der Öffnungs- und Abflacheinheit 38 erzielt. Eine Spannungsstange 184 unter Steuerung eines Pneumatikzylinders 183 ist über die Breite des Rahmens 169 so angeordnet, daß sie eine Kraft auf den Gurt 167 in Preßrichtung aufbringt.
Wenn das Band 39 die Öffnungs- und Abflacheinrichtung 38 (oder die Öffnungs- und Abflacheinrichtung 138) verläßt, könnte dieses nicht vollständig flach sein, sondern eine leichte Wölbung aufweisen. Wie am besten aus Fig. 14 ersichtlich ist, wird das Band zum Entfernen dieser Wölbung in eine Richtmaschine 41 verschoben, die eine im Handel erhältliche Richtmaschine der Firma Bruderer Machinery, Inc. sein kann. Die Richtmaschine 41 kann neun Rollen 91a oberhalb der Ebene des Bandes (nur einige von ihnen sind gezeigt) und zehn Rollen 91b unterhalb (nur einige von ihnen sind gezeigt) aufweisen. Wie dies bekannt ist, sind die oberen Rollen 91a sowohl längs als auch seitlich kippbar, um Krümmungen oder Biegungen aus dem Band 39 zu entfernen. Zusätzlich sind die Rollen 91a und 91b zueinander bewegbar, um ihren Abstand zum Eliminieren von Wellen in dem Band 39 zu vergrößern oder zu verkleinern. Andere Richtmaschinen mit Biegerollen können ebenfalls Anwendung finden und solche Biegerollen können tatsächlich besonders effizient bei der Entfernung von Welligkeit aus dem Band 39 sein.
Die Richtmaschine 41 wird durch ein Antriebssystem mit veränderbarer Geschwindigkeit angetrieben, das einen geschwindigkeitsveränderbaren Motor und eine Geschwindigkeitssteuerung (nicht gezeigt) umfaßt, so daß die Geschwindigkeit passend zu derjenigen des Rests des Stranges ist. Eine Tänzeranorndung 89 (Fig. 3B) (dancer assembly), die zwischen der Öffnungs- und Abflacheinheit 38 und der Richtmaschine 41 angeordnet ist, bringt eine abwärtsgerichtete Kraft auf das Band 39 auf, um die Krümmung aus dem Band zu nehmen und das Band in einer Hängeschlaufe zu halten. Geeignete Mittel, wie beispielsweise ein magnetostriktiver Linearumwandler 92 sind zur Überwachung der Höhe der Hängeschlaufe vorgesehen.
Wie dies in Fig. 3B gezeigt ist, wird das Band 39 nach Verlassen der Richtmaschine 41 durch das Aufnahmesystem 42, wel ches die Spindel 93 umfaßt, aufgewickelt. Das Aufnahmesystem 42 umf aßt auch Führungskanten 94 zur Führung des Bandes 39 und Andruckwalzen 96 zur Spannung des Bandes während des Aufwickelns um enge, gerade gekantete Spulen zu erhalten.
Zusätzlich kann die Vorrichtung auch vorteilhafterweise einen Förderer 90 zur Überwachung des Bandes 39, einen Sensor 95 zur Messung der Höhe der Hängeschlaufe zwischen der Richtmaschine 41 und dem Aufnahmesystem 42, Mittel (nicht gezeigt) für das anfängliche Einfädeln des Gutes 31 in die Strangpresse 33 und Mittel (nicht gezeigt) zum Greifen, Abschneiden und Führen des führenden Endes des Rohrs aus der Strangpresse 33 in die Öffnungs- und Abflacheinheit 38 umfassen. Ebenfalls können geeignete Mittel (nicht gezeigt) zur Führung des Bandes über die Hängeschlaufen während des anfänglichen Einfädelns des Bandes 39 vorgesehen sein.
Ein signifikanter Gesichtspunkt der Erfindung ist, daß der ausbalancierte Materialfluß durch das Preßwerkzeug 48, resultierend aus der Doppelnutzufuhr der beiden Gutstränge 31, außerordentlich gerade Kanten 97 des Schlitzes 36 gewährleistet. D. h., daß die Kanten 97 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Rohrs 34 verlaufen. Hierdurch wiederum wird ein flaches Band 39 mit entsprechend geraden Kanten 97 erzielt. Zusätzlich wird das Band 39 mit konturierten Kanten geformt, ohne sekundäre Metallbehandlung, wie dies im Stand der Technik notwendig ist.
Das Konstanthalten des Durchmessers des Rohrs bei gleichzeitiger Veränderung der Breite des Schlitzes, um die Breite des Bandes zu variieren, erlaubt die Verwendung des gleichen Herstellungsstrangs (nur unter Änderung des Preßwerkzeugs 48) um Bänder 39 verschiedener Breiten und Dicken herzustellen.
Unerwarteterweise bleibt die elektrische Leitfähigkeit und die Härte des Aluminiummaterials während des Verfahrens erhalten, so daß die elektrische Leitfähigkeit und die Härte des Bandes 39 derjenigen des zugeführten Gutes 31 entspricht. Dies ist unerwartet, da der im Stand der Technik durchgeführte Preßvorgang normalerweise eine gesteigerte Härte und eine verminderte elektrische Leitfähigkeit nach sich zieht.
Fig. 19 zeigt das Aufwickeln einer Transformatorspule 32. Die Spule 32 wird fortlaufend aus dem abgeflachten Band 39 gewickelt. Während des Wickeins wird die dielektrische Isolation 98 zwischen zwei Schichten des Bandes 39 eingewickelt. Wegen der konturierten Kanten 97 sind zuverlässigere Transformatoren 32 herstellbar. Der Grund hierfür ist, daß jede scharfe Kante des Bandes 39 die elektrische Feldspannung konzentrieren würde und einen Punkt erzeugen würde, von welchem die elektrische Korona ein Versagen der Isolierung verursachen könnte. Ein nach oben oder unten aus der Oberfläche des Bandes 39 hervorstehender Grad kann sich durch die Isolierung 98 während des Transformatorbetriebs durchdrücken und bewirkt ein Kurzschließen zwischen den Windungen und folglich ein Versagen des Transformators.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sind dem Fachmann verschiedene Variationen und Modifikationen sowie andere Anwendungen der Erfindung geläufig. Es ist deshalb bevorzugt, die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifische Offenbarung zu beschränken, sondern nur durch die folgenden Ansprüche.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines fortlaufenden flachen Metallbandes (39), wobei ein Werkstück (31) einem Stempel (63) zur Bildung eines Rohres (34) mit kreisförmigem Querschnitt und einem darin ausgebildeten Schlitz (36) zugeführt wird und das Rohr (34) durch Nachaußenbiegen in gegenüberliegende Richtungen im Schlitzbereich (36) geöffnet und abgeflacht wird, um das flache Band (39) zu bilden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens schritte:

Zuführung eines ersten fortlaufenden stangenförmigen Gutes (31) in eine erste umfängliche Nut (44), die in einem rotierenden Rad (43) ausgebildet ist,

Zuführung eines zweiten fortlaufenden stangenförmigen Gutes (31) in eine zweite umfängliche Nut (44), die in dem rotierenden Rad (43) ausgebildet ist,

Verschieben des ersten und zweiten Gutes (31) mit Hilfe des rotierenden Rades (43) durch einen Durchgang (57), der zwischen einem stationären Schuh (47) und dem Rad (43) ausgebildet ist gegen erste und zweite Widerlager (49), die in die ersten bzw. zweiten Nuten (44) eingreifen und die Bewegung des Gutes (31) durch den Durchgang (57) blockieren, wodurch das Gut plastisch verformt und aus den Nuten (44) in ein Preßwerkzeug (48) gedrückt werden, das benachbart zum Rad (43) angeordnet ist, wobei das Preßwerkzeug einen Dorn (61), einen Träger (59) und einen Stempel (63) umfaßt, so daß das deformierte Metall des Gutes in das Preßwerkzeug (48) um den Dorn (61) eintritt und durch den Stempel (63) fließt,

Begrenzen des Materialflusses um einen Bereich des Dorns (61), wobei eine Preßöffnung mit unterbrochenem kreisförmigen Querschnitt entsteht, so daß, wenn das eingetretene Metall durch die Öffnung in den Stempel (63) fließt, es zur Ausbildung eines fortlaufenden Rohres (34) mit kreisförmigem Querschnitt und einem Schlitz (36) kommt, der konturierte Kanten aufweist, und

Öffnen und Abflachen des Rohres (34) durch Nachaußenbiegen in gegenüberliegende Richtungen im Schlitzbereich (36) zur Bildung des flachen Bandes (39).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (39) aus Aluminium besteht und zur Herstellung einer Transformatorwicklung (32) ver wendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gut (31) aus Aluminium besteht und im wesentlichen die gleiche elektrische Leitfähigkeit und Härte aufweist und daß das Band (39) im wesentlichen die gleiche elektrische Leitfähigkeit und Härte wie das Gut (31) aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (39) derartig geöffnet und abgeflacht wird, daß die konturierten Kanten (97) des Schlitzes (36) erhalten bleiben, so daß das Band (39) mit konturierten Kanten ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (36) mit längs verlaufenden Kanten (97) ausgebildet wird, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Rohres (34) verlaufen.

6. Vorrichtung zur Herstellung eines fortlaufenden flachen Metallbandes (39), mit Mitteln zum Zuführen eines Werkstückes (31) und Einführen des Werkstückes (31) in einen Stempel (63), um ein Rohr (34) mit kreisförmigem Querschnitt und einem Schlitz (36) zu bilden und Mitteln zum Öffnen und Abflachen des Rohres (34) durch Nachaußenbiegen in gegenüberliegende Richtungen im Schlitzbereich (36) zur Bildung eines flachen Bandes (39), gekennzeichnet durch:

ein rotierendes Rad (43) mit ersten und zweiten umfänglichen Nuten (44),

Mittel zur Zuführung eines ersten fortlaufenden stangenförmigen Gutes (31) in die erste umfängliche Nut,

Mittel zur Zuführung eines zweiten fortlaufenden stangenförmigen Gutes (31) in eine zweite umfängliche Nut,

einen Schuh (47), der benachbart zum Rad (43) angeordnet ist, wobei das erste und zweite Gut (31) mit Hilfe des Rades (43) durch einen Durchgang (57) bewegbar sind, der zwischen dem Schuh (47) und dem Rad (43) ausgebildet ist,

einem Preßwerkzeug (48), das neben dem Rad (43) angeordnet ist, wobei das Preßwerkzeug einen Dorn (61), einen Träger (59) und einen Stempel (63) aufweist,

erste und zweite Widerlager (49), die in die erste bzw. zweite Nut (44) eingreifen und die Bewegung des Gutes (31) durch den Durchgang (57) blockieren, so daß das Gut hierdurch plastisch verformt, aus den Nuten (44) in das Preßwerkzeug (48) gedrückt und das deformierte Metall des Gutes (31) in das Preßwerkzeug (48) um den Dorn und durch den Stempel (63) läuft,

Mittel zur Begrenzung des Materialflusses um einen Teil des Domes (61), wodurch eine Preßöffnung mit einem unterbrochenen, kreisförmigen Querschnitt entsteht, die es dem verformten Metall ermöglicht, in den Stempel (63) zu fließen und ein fortlaufendes Rohr (34) mit kreisförmigem Querschnitt und einem Schlitz (36) zu bilden, der konturierte Kanten aufweist, und

Mittel zum Öffnen und Abflachen des Rohres (34) durch Nachaußenbiegen in gegenüberliegende Richtungen im Schlitzbereich (36) zur Bildung eines flachen Bandes.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Richtmaschine (41) zur Entfernung von Wellen und Bögen des Bandes (39), wobei die Richtmaschine (41) eine Mehrzahl von oberen Rollen (91a) zur Bearbeitung der Oberfläche des Bandes (39) und eine Mehrzahl von unteren Rollen (91b) zur Bearbeitung der Unterseite des Bandes aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kammer zur Aufnahme einer Flüssigkeit aufweist, wobei in der Kammer ein längliches Verformungsteil angeordnet ist, so daß die Flüssigkeit als Schmiermittel und Kühlmittel zur Unterstützung des Öffnens und Abflachens des Rohres (34) wirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Mittel zum Öffnen und Abflachen umfassen:

ein längliches Verformungsteil (73) mit einem Eintritt (76), einem Austritt (78), einer in Längsrichtung verlaufenden Achse und einer Oberfläche, wobei der Eintritt eine Weite hat, die gleich oder kleiner als der Durchmesser des Rohres (34) ist und die Weite des Verformungsteiles (73) sich fortlaufend vom Eintritt (76) bis zum Ende (78) des Verformungsteiles (73) erhöht, und

Mittel (67) mit einer Fläche vorgesehen sind, die gegenüber der Oberfläche des Verformungsteiles (73) liegt und das Rohr (34) über das Verformungsteil (73) schiebt, wobei das Verformungsteil (73) mit der Oberfläche des Rohres (34) zusammenwirkt, um das Rohr (34) in Kontakt mit der Oberfläche des Verformungsteiles (73) zu halten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel einen bewegbaren Gürtel (67) umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungsteil (73) in und entgegen der Bewegungsrichtung des Rohres (34) bewegbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (67) eine Vielzahl von getrennten Rollen aufweisen, die längs der Längsachse des Verformungsteiles zum Zusammenwirken mit der Unterseite des Rohres (34) längsverlaufend angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Aufbringung einer Kraft auf den Gürtel (67) vorgesehen sind, so daß eine vorbestimmte Zugkraft auf das Rohr (34) wirkt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Rohres (34) und das Verformungsteil (73) koaxial zueinander angeordnet sind und daß der Austritt an der Längsachse des Verformungsteiles (73) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Verformungs teiles (73) am Ausgang (78) dem Umfang des Rohres (34) entspricht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Richtmaschine (41) zur Beseitigung von Wellen und Bögen des Bandes (39), wobei die Richtmaschine (41) eine Vielzahl von oberen Rollen (91a) zur Bearbeitung der Oberseite des Bandes (39) und eine Vielzahl von unteren Rollen (91b) zur Bearbeitung der Unterseite des Bandes (39) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Kammer zur Aufnahme einer Flüssigkeit, wobei das längliche Verformungsteil derart in der Kammer positioniert ist, daß die Flüssigkeit als Schmiermittel und Kühlmittel zur Erleichterung des Öffnens und Abflachens des Rohres (34) wirkt.