NO148734B - Apparat for kontinuerlig omforming av en strimmel til et langstrakt roer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår apparat for kontinuerlig omforming av en strimmel, fortrinnsvis av liten tykkelse, til et langstrakt rør, omfattende et formingsverktøy bestående av ett eller flere par like eller ulike lange formingsbakker med ledeflater for strimmelen, hvilke ledeflater bestemmer en formingsbane med krumningsradius R(z) og i det minste over en del av sin lengde parvis bestemmer en mellomliggende spalte for å oppta strimmelen, og hvor minst én av ledeflatene på tvers av materetningen har et hovedsakelig rettlinjet midtområde med en i materetningen avtagende lengde 2x(z) mellom de krumme kantområder med krumning3 sradius r o.

En slik teknikk har stor betydning ved fremstilling av me-tallskjermer blant annet til koaksialkabler.

Det er kjent å fremstille kabler med en sylindrisk skjerm langs hele kabelens lengde, foldet rundt kabelen av en tynn metallstrimmel hvor foldingen skjer ved at strimmelen mates gjennom et formingsverktøy som kan bestå av valser og/eller formingslegemer av forskjellig art. Hovedproblemet ved slik forming er at materialet i et strimmeltverrsnitt passerer formingsverktøyet i forskjellig veilengde, slik at det oppstår uregelmessigheter i den ferdige skjerm hvis materialets elastisitetsgrense overskrides. Disse uregelmessigheter innvirker uheldig på kabelens elektriske egen-skaper slik det skal forklares nærmere nedenfor.

For å holde materialstrekket innenfor det elastiske området har det vært foreslått å minske denne forskjell i veilengde ved å anvende foldesoner av meget stor lengde som f.eks. angitt i tysk patentskrift nr. 919.405. For å unngå slike lange maskiner har det vært foreslått å deformere strimmelen på forhånd på sådan måte at den etterfølgende deformering i foldeverktøyet etterlater strimmelen i slik tilstand at alle materialområder i strimmelens tverretning har undergått hovedsakelig samme plastiske deformering som angitt i DOS

nr. 2.519.462. Dette medfører en uønsket deformeringsherdning som-minsker fleksibiliteten av den ferdige kabel.

Fra DAS nr. 1.800.981 er det kjent en teknikk hvor veilengde-forskjellene er forsøkt opphevet ved på forhånd å forlenge strimmelens midtområde plastisk hvilket imidlertid også medfører deformeringsherdning.

Et viktig skritt i retning av å minske veilengdeforskjellen er angitt i fransk patentskrift nr. 1.156.636 hvor det er foreslått å la strimmelen foreta et i lengderetningen krumt gjennomløp under formings- eller formeprosessen. Dette prin-sipp er undersøkt av G. Ditges i tidsskriftet "Bander Bleche Rohre" 1967, nr. 4, side 213-223, hvor det er angitt at

man med den anvendte verktøylengde kan komme ned til en relativ lengdeforskjell på 1% mot 1,9% ved rettlinjet frem-føring gjennom formingsverktøyet. Den nevnte krumning i lengderetningen er også utnyttet ved den teknikk som er kjent fra DAS nr. 1.087.551, men her er formålet å oppnå like rør ved hjelp av en ensartet strekning av strimmelen over hele dennes bredde.

Den kjente teknikk angår således ikke en anordning av den innledningsvis nevnte art hvor den innbyrdes veilengdefor-sk jell mellom materialområdet i strimmelens tverretning kan gjøres mindre enn ca. 1%, med mindre materialet i det ferdige rør er strukket i forhold til utgangsmaterialet eller at det anvendes meget lange foldestrekninger. Disse begren-sninger er uheldige ved fremstilling av elektrisk ledende skjermer for koaksialkabler. De i slike skjermer mest anvendte materialer vil bli sterkt plastisk deformert ved en relativt lengdeforøkelse på 1%, slik at den ferdige skjerms materiallengde er større langs strimmelens kanter enn ved strimmelens midte, og det vil derfor fremkomme regelmessig fordelte rynker i skjermen rundt strimmelens kanter på samme måte som det er vist i den nevnte artikkel av Ditge, fig. 21 på side 223. Avstandene mellom rynkene vil være av samme størrelsesorden som bølgelengden for de elektromagnetiske bølger som skal utbre seg gjennom koaksialkabelen, slik at det oppstår resonansvirkninger som medfører at selv små uregelmessigheter i skjermen kan gi refleksjon av de elektromagnetiske bølger. Rynkene i kabelen som følge av formingen vil kunne unngås ved den form for kjent teknikk hvor skjermen er ensartet plastisk forelenget, men som nevnt medfører dette en deformeringsherdning slik at kabelen ved anvendelse ikke kan krummes så meget som en kabel hvis skjerm ikke er defor-meringsherdnet, idet krumningen ikke må gi anledning til regelmessig fordelte rynker i skjermen av de ovenfor an-førte grunner.

Fra tysk utlegningsskrift nr. 1087551 er det kjent at verk-tøyets form kan beregnes og hvor det går ut fra den forut-setning at det foreligger et jevnt strekk i båndet. Hvis det båndformede utgangsmaterialets kanter under foldepro-sessen strekker seg mer enn båndets midtområde vil det ved fremstilling av en kabel fremkomme rynker langs båndets kanter. Denne virkningen er særlig utpreget hvis det ytre ledermaterialet er hårdt, som det vil være etter en for å strekke materialet henrørende deformasjonsherding, som ved den kjente teknikken fra det nevnte tyske patentet.

Ved foreliggende oppfinnelse forsøkes det å unngå strekk

i materialet.

Generelt kan det sies om foreliggende oppfinnelse at den angir et enkelt krumningsforløp av strimmelen slik at denne kan omdannes til et avlangt rør innenfor en relativt kort foldesone og uten at dette medfører problemene ved tidligere kjente anordninger.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning av den innledningsvis nevnte art og med en slik innbyrdes styring av krumningen i lengderetningen og tverretningen av veilengdeforskjellen mellom vilkårlige områder i strimmelens tverretning er vesentlig mindre enn det som hittil er oppnådd uten plastisk deformering av materialet.

Ovenfor nevnte oppnås ifølge oppfinnelsen ved en anordning

av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved at formingsbakkene er stasjonære, og at ledeflaten er formet slik at R(z) er hovedsakelig proporsjonal med r og omvendt proporsjonal med x'(z) 2 .°

Ytterligere trekk ved apparatet fremgår av kravene 2-4.

Apparatet omfatter således ingen valser som ved rotasjon

kan gi anledning til periodiske uregelmessigheter i skjermen og ved at formingsbakkene er stasjonære unngås de periodiske matepåvirkninger av materialet som er uunngåelig ved bevege-lige formingsbakker'som f.eks. kjent fra DAS nr. 1.083.207

og 1.087.551. Som følge av den angitte form av spalten oppnås et verktøy med liten utstrekning for omforming av strimmelen uten plastisk deformering av denne i lengderetningen.

Særlig ved anbringelse av skjerm rundt kabler kan kompen-seringen for den elastiske spenningsutligning i tverretningen ikke gjennomføres for det siste stykket av den midtre rettlinjede del av strimmeltverrsnittet. Ulempen som skyldes tilbakefjæringsvirkning kan elimineres ved at formingsverk-tøyet forsynes med organer som ved tillegg av normalkrefter i radial retning fastholder skjermen over alt tett rundt kabelen inntil en etterfølgende permanent fastholdelse som f.eks. sveising, påvikling eller ekstrudert kappe. Slike organer kan f.eks. være en dyse med snevre toleranser eller et selvjusterende elastisk element.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningene.

Før nærmere beskrivelse av utførelseseksempel skal det først forklares hvorledes parametrene ved formingen skal stå i forhold til hverandre for at man skal oppnå en fullstendig eliminering av veilengdeforskjellen mellom områder i strimmeltverrsnittet når strimmelen omformes til et rør uten plastisk deformering i lengderetningen, og det skal vises hvorledes fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med stor tilnærmelse gjør denne eliminering mulig i praksis.

På fig. IA defineres den relative forlengelse e av strimmelen i lengderetningen. Figuren viser et punkt P i et strimmeltverrsnitt T som ligger en veilengde z fra formingssonens begynnelse, og det punkt P' som P går over til når strimmelen har beveget seg et stykke dz videre i produksjonsretningen og har inntatt den form som er vist ved T<1>. Når det rettlinjede stykket OA av strimmelen qjennomløper stykket dz.

har punktet P måttet gjennomløpe strekningen

den relative forskjell er

På fig. IB svarer papirets plan til y-z-planet på fig. IA slik at den viste sirkulære krumning svarer til at det delvis omformede utsnitt U av strimmelen krummes i frem-føringsretningen med en krumningsradius R regnet til bunnen av strimmelen, hvor veilengden av utsnittet U er aR. I en høyde y over bunnen er veilegden av utsnittet U lik ct(R-y) som er ay mindre enn bunnen av strimmelen. Hvis denne reduk-sjon settes lik den økede veilengde cxRe , blir: hvor e er definert ovenfor uten krumning i materetningen, vil strimmeltverrsnittet i høyden y beskrive samme veilengde som bunnen av strimmelen. Det er altså mulig å eliminere en veilengdeforskjell i lengderetningen uten at strimmelen påføres plastisk deformering hvis:

I praksis kan R ikke gjøres avhengig av y og det er derfor nødvendig å kreve at e er proporsjonal med y. Oppfinnelsen bygger på den erkjennelse at under de innledningsvis nevnte forutsetninger finnes det særlige omformingsforløp for strimmelen slik at uttrykket (3) kan oppfylles i praksis hvilket vil fremgå av det etterfølgende eksempel under henvisning til fig. IA.

Punktet P har koordinatene:

Buelengden s fra O til P er:

Under formingen går punktet P over i punktet P' som ligger i samme bueavstand fra O. Ved differensiering av (5) får man: eller

Ved differensiering av (4) får man:

dx = x' (z)dz + 2r cos2Gde

o

dy = 2r sin2Gde

o

Herav kan utledes:

Uttrykket (1) kan med god tilnærmelse rekkeutvikles til

Ved innsetning i (7) får man:

Ved innsetning av y fra (4) får man: Uttrykket (10) viser at det er mulig å oppnå den i uttrykket (3) krevede proporsjonalitet mellom y og e, hvis R settes lik og således oppfylle op<p>finnelsens formål hvilket er påvist ved forsøk i industriell målestokk.

Ved beregninger av den ovenfor nevnte art kan det videre påvises at mange hittil anvendte formingsforløp såsom det å krumme strimler opp fra bunnen med en krumningsradius lik den ferdige radius eller å la tverrsnittet anta sirkel-form med stadig avtaqende radius, ikke medfører de ovenfor nevnte fordeler.

På fig. 2-7 er vist et delbart formingsverktøy med ,to formingsbakker, nemlig en overdel 1 og en underdel 2 som er utformet slik at det tilveiebringes en krum formingsbane med krumningsradius R(z), hvor z betegner materetningen for strimmelen 4. Kabelen 3 innføres fra enden E sammen med strimmelen 4 som i verktøyet formes til en skjerm rundt kabelen som forlater formingsverktøyet ved enden F.

Overdelen 1 har som det fremgår av fig. 4 og 7 en ledeflate 5 som i den midtre del er forsynt med en utsparing 7 for å oppta en kabel 3. Ledeflaten 5 har i det vesentlige rettlinjet midtområde med en lengde 2 • x(z) som avtar i materetningen z mellom krumme kantområder med krumningsradius

o

Underdelen 2 har som vist på fig. 6 og 7 en ledeflate 6 som i likhet med flaten 5 har et hovedsakelig rettlinjet midtre område melloifTkrurame kantområder. Da oppfinnelsen tar sikte på å forme strimler med liten godstykkelse, kan krumnings-radien settes lik r o . På fig. 5 ang^ir avstanden mellom de strekede linjer det rettlinjede stykke 2 ■ x(z).

Som det fremgår av fig. 7 bestemmer formdelene 1 og 2 en mellomliggende spalte 8 for å oppta og forme strimmelen 4. På figuren strekker spalten seg i hele verktøyets lengde. Når det imidlertid er tale om fremstilling av kabler med skjerm, er det vanskelig å forarbeide overflaten i den siste del, fordi godset mellom utsparingen 7 og den krumme del av ledeflaten 5 blir meget tynn, slik at man med fordel gjør overdelen kortere enn underdelen. Eventuelt kan den fritt-liggende del av underdelen utformes med en oppover forlenget ledeflate.

Som nevnt ovenfor kan tilbakefjæringsvirkningen motvirkes ved at formingsverktøyet forsynes med organer som tilføyer normalkrefter i radial retning og dermed fastholder skjermen rundt kabelen.

Slike organer kan f.eks. som vist på fig. 8 være en dyse 9 med snevre toleranser eller som vist på fig. 9 være et selvjusterende elastisk element 10, eventuelt forsynt med en eller flere slisser.

Claims (4)

1. Apparat for kontinuerlig omforming av en strimmel, fortrinnsvis av liten tykkelse, til et langstrakt rør, omfattende et formingsverktøy bestående av ett eller flere par like eller ulike lange formingsbakker (1,2) med ledeflater (5,6) for strimmelen (4), hvilke ledeflater bestemmer en formingsbane med krumningsradius R(z) og i det minste over en del av sin lengde parvis bestemmer en mellomliggende spalte for å oppta strimmelen, og hvor minst én av ledeflatene på tvers av materetningen har et hovedsakelig rettlinjet midtområde med en i materetningen avtagende lengde 2x(z) mellom de krumme kantområder med krumningsradius rQ, karakterisert ved at formingsbakkene er stasjonære, og at ledeflatene er formet slik at R(z) er hovedsakel2 ig proporsjonal med r °og omvendt proporsjonal med x' (z) .

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at ledeflatene er utformet slik at x<1>(z) er konstant.

3. Apparat ifølge krav 1-2, karakterisert ved at minst én av de stasjonære formingsbakker er forsynt med en langsgående utsparing for å oppta et sammen med strimmelen fremført langstrakt legeme rundt hvilket strimmelen skal anbringes.

4. Apparat ifølge krav 1-3, karakterisert ved organer for å motvirke strimmelens elastiske spenningsutligning etter forming<rundt en kabel.