WO2002064476A1 - Wickelhülse und verfahren zur herstellung einer wickelhülse - Google Patents

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WO2002064476A1
WO2002064476A1 PCT/EP2002/001132 EP0201132W WO02064476A1 WO 2002064476 A1 WO2002064476 A1 WO 2002064476A1 EP 0201132 W EP0201132 W EP 0201132W WO 02064476 A1 WO02064476 A1 WO 02064476A1
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WO
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winding
strip
tube
profile
wall
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PCT/EP2002/001132
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedhelm SCHÄFER
Friedrich Werner
Original Assignee
Alcan International Limited
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Priority to BRPI0207117-7A priority patent/BR0207117B1/pt
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Priority to DE50202906T priority patent/DE50202906D1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/50—Methods of making reels, bobbins, cop tubes, or the like by working an unspecified material, or several materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/04—Kinds or types
    • B65H75/08—Kinds or types of circular or polygonal cross-section
    • B65H75/10—Kinds or types of circular or polygonal cross-section without flanges, e.g. cop tubes

Definitions

  • the invention relates to a winding tube for winding tapes, foils, sheets or the like, which consists of a helically wound metal strip, the adjacent strip winding of which at least partially overlap, the metal strip having a corrugated or ribbed profile in cross section.
  • the invention also relates to a method for producing a winding tube.
  • winding cores or winding cores made of cardboard, plastic or metal, in particular aluminum are known.
  • the cardboard cores which are used particularly frequently and which can usually only be used once, but can also be used several times, are relatively heavy and cause problems in disposal. Since these sleeves, like the sleeves made of plastic and metal, must have a high wall strength and bending strength under radial loading, they usually consist of many layers of transversely and / or overlapping wound and glued together Kraft paper webs.
  • An improved winding tube is known from EP 0 729 911 AI. It consists of a metallic corrugated tube, which is formed from a helically wound, longitudinally corrugated or longitudinally ribbed band, with adjacent band windings overlapping at least at their edges, preferably at least by half their bandwidth, so that an at least two-layer sleeve wall is formed.
  • the known winding tube preferably has a smooth, uninterrupted outer wall surface, which arises from the fact that the shafts or ribs have a rectangular or trapezoidal cross section, so that the shaft or rib heads abut one another on the outer and inner walls of the sleeve. Then the outer and the inner shaft heads of the sleeve are wider than the gaps between these shaft heads, which are referred to in the said patent as "shaft feet".
  • a tube is first produced by helically winding a longitudinally corrugated or longitudinally corrugated metal band with band windings overlapping at its edges.
  • the shaft heads are then flattened by exerting a radial pressure on the tube and at the same time widened.
  • the tube can be compressed in the axial direction in such a way that the gaps between the heads are further reduced or closed.
  • both the shaft heads on the outer tube wall and the shaft heads on the inner tube wall collide, which gives the resulting winding tube a special stiffness. Winding cores are then cut to the desired length from the resulting tube.
  • the gaps between adjacent shaft heads cannot be completely closed simply by flattening the shaft heads. There is therefore no smooth outer tube wall, but gaps remain between the adjacent shaft heads, which damage the material to be wound or at least make the winding process more difficult. Compression of the winding tube in the axial direction is therefore inevitable.
  • the known winding tube has a comparatively high weight in relation to the crest compressive strength, i.e. for the radial deformability of the winding tube. For the two reasons mentioned, the manufacture of the winding tube is therefore disproportionately complex.
  • the invention is therefore based on the object of providing a winding tube, the manufacture of which is less complex than that of the known winding tube and which nevertheless has a smooth outer wall and high strength, and a method for producing such a winding tube.
  • the winding tube according to the invention has a smooth outer wall and that at the same time the material of the longitudinally corrugated or longitudinally corrugated metal strip can be used efficiently, so that there is an improved relationship between the weight and the crest compressive strength of the winding tube.
  • the pre-profiled metal strip is designed so asymmetrically that the outer shaft heads on the later tube outer side are wider than the inner shaft heads on the later tube inner side, because the gaps between the outer shaft heads are already compared with the initial profile the outer shaft heads themselves are relatively small and can be easily closed by pressing the outer shaft heads flat.
  • more material is available for the profile webs, i.e. for the area between the outer and inner shaft heads, which benefits the radial deformation resistance and the section modulus of the overall profile.
  • adjacent shafts / ribs of the profile of the winding tube abut each other or almost in sections of their outer head regions located on the outer wall of the core, and the inner head regions of the adjacent shafts / ribs located on the inner wall of the core are completely spaced apart.
  • the shaft heads located on the outer wall of the sleeve touch each other and are nevertheless designed to be round, it is preferred that the shaft heads are designed flat.
  • the outer wall of the resulting winding tube then not only has no gaps between the individual outer shaft heads, but moreover corresponds in longitudinal section to an essentially straight line.
  • the winding tube according to the invention thus developed is particularly well suited for winding flat strip material, e.g. of aluminum webs, which would deform in the case of a less smooth outer sleeve wall during winding, so that at least the innermost layers of the wound material would not be usable without restrictions.
  • a smooth outer wall of the winding tube is obtained, for example, by designing the outer shaft heads to have a trapezoidal cross section.
  • the inner shaft heads on the inner wall of the sleeve can be round, in particular they can retain the shape that was given them when the metal strip was profiled.
  • the metal strip can advantageously be wound in such a way that the strip windings overlap by at least half of their strip width.
  • the resulting tube wall then consists of at least two tape layers, which further improves the strength of the winding tube.
  • a cover layer made of a film can be glued, sealed or otherwise attached to the tube outer wall.
  • a flat metal strip is first formed into a longitudinally corrugated or longitudinally ribbed pre-profile strip, the wave or rib flanks of which form a flank angle ⁇ with a perpendicular on the plane of the metal strip.
  • the longitudinally corrugated or longitudinally ribbed strip is then wound in a helical manner in such a way that adjacent strip windings overlap at least partially, so that a tube is formed.
  • the metal strip has a corrugated or ribbed profile in cross section, the outer shaft heads of which after winding on the outer wall of the sleeve are wider than those of the inner shaft heads after winding on the inner wall of the sleeve.
  • the outer heads of the shafts or ribs located on the outside of the tube are then flattened and widened by exerting a radial pressure on the tube.
  • the resulting tube is then cut into winding sleeves of the desired length.
  • the method according to the invention offers the advantage that a very rigid and resistant winding tube can be produced at a low overall weight with little effort. Since the initial profile is already so asymmetrical that the outer wave heads on the later pipe outer wall are wider than the inner wave heads on the future raw inner wall, the gaps between the outer wave heads of the initial profile are already relatively small in relation to these outer wave heads. To close these gaps, the outer shaft heads need only be flattened to a small extent or wide. The time-consuming subsequent upsetting required in the known manufacturing process is eliminated.
  • the profile is designed so that relatively little material can be used for the inner shaft heads, so that all the more material for the webs between the outer and is available to the inner wave heads. The more material used for these webs, the higher the radial deformation resistance of the winding tube.
  • the inner shaft or rib heads located on the inside of the tube remain completely spaced apart from one another.
  • the flank angle ⁇ of the pre-profile strip is preferably approximately 5 °, so that the pre-profile strip can be easily wound into a tube.
  • the pre-profile strip initially has a flank angle ⁇ which is between 15 ° and 25 °. Then the pre-profile strip can be stacked, which means that when winding several strip windings on top of each other, the flanks of the underside of the strip lie evenly on the flanks of the top of the strip.
  • the profile is not twisted, driven apart or otherwise deformed.
  • the preliminary profile can therefore be wound onto a primary material spool, the diameter of which increases only comparatively slowly when the specially designed preliminary profile is wound up.
  • the profiled strip can be guided onto the raw material roll by a profile roller which is straight or curved in the radial direction in the region of the run-up point of the profiled strip. This ensures that the strip layer edges are placed exactly on top of each other and the profile strip is wound straight.
  • the flank angle ⁇ of about 5 ° is expedient, as described above.
  • the pre-profile strip with the flatter flank angle ⁇ is therefore further deformed, possibly rolling off from the pre-material spool just described, until the flank angle ⁇ of about 5 ° is reached.
  • the pre-profile strip can be manufactured at a first manufacturing facility, wound up to a primary material spool, transported to a second manufacturing facility and further processed there to the winding tube according to the invention. The latter preferably occurs where the winding cores are later also required for winding tapes, foils, etc. Then there is no need to transport empty winding tubes that require a lot of storage space.
  • the distances between the shafts or ribs of the metal strip are reduced even further before or during the subsequent winding process.
  • the shafts are pushed together, which is preferably done by means of guide rollers used in the winding process. This makes it easier for the outer shaft heads to be compressed, since the shaft heads no longer need to be compressed as much with small distances between the shaft heads. A comparatively small compression is sufficient to close the gaps between the shaft heads.
  • FIG. 1 shows a cross section through a pre-profile strip that can be used to produce a winding tube according to the invention after a first deformation step of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section through a profile strip that can be used to produce a winding tube according to the invention after a further shaping step
  • Fig. 3 shows a cross section through two interlocking
  • Fig. 4 shows a cross section through two interlocking
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a wall of a winding tube according to the invention
  • FIG. 6 shows a profiling device that can be used in the method according to the invention
  • 7 shows a winding device that can be used in the method according to the invention
  • FIG. 7a is an enlarged view of the left part of FIG. 7,
  • FIG. 8 shows a guide roller which can be used in the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a metal strip, preferably an aluminum strip, which has been formed into a longitudinally corrugated pre-profile strip.
  • outer shaft heads 1 of the profile are wider than the inner shaft heads 2 of the profile.
  • the outer shaft heads 1 will later be arranged on the outer wall of the winding tube being formed, the inner shaft heads 2 on the inner wall.
  • a wave flank forms a flank angle a with a perpendicular on the band plane, which lies between 15 ° and 25 °.
  • the profile belt shown in Fig. 1 is stackable or rollable, so it can be temporarily stored or transported in this form.
  • the device shown in FIG. 6 can be used, for example, to profile this aluminum strip.
  • the metal strip runs from a first spool 3, is greased in a device 4, profiled by first profiling rollers 5 and rolled up onto a primary material roller 6.
  • the profiled strip is guided onto the raw material roll 6 by a profile roller 13, which is straight or curved in the radial direction, in the region of the run-up point of the profiled strip. This ensures that the strip layer edges are placed exactly on top of each other and the profile strip is wound straight.
  • flank angle has decreased to an angle ⁇ and is now approximately 5 °.
  • the material is therefore no longer stackable as well as the pre-profile strip, but the steeper flank angle is favorable in order to achieve a smooth surface of the winding tube in the subsequent winding process.
  • the pre-profile strip runs from the pre-material roll 6 and is formed by second profiling rolls 7 in order to form the flank angle ⁇ .
  • 3 and 4 show the metal strip during the winding process. 3 that two layers of the metal strip interlock.
  • the metal strip still has the profile shown in FIG. 2.
  • the waves of the profile are pushed further together, so that the profile shown in FIG. 4 is created.
  • This process step also serves to subsequent winding process to achieve a smooth surface of the outer wall of the winding tube with little effort.
  • Fig. 5 shows the final profile of a winding tube according to the invention as a longitudinal section through a wall of such a tube.
  • the wide outer shaft heads 1 of the profile have been flattened, so that there is a smooth, uninterrupted outer wall of the winding tube. Due to the previous process steps, i.e. due to the steep flank angle ß and the pushing together of the shafts, only a comparatively small radial force was necessary to flatten the outer shaft heads.
  • the comparatively small inner shaft heads 2 have not been deformed any further.
  • a high bending stiffness of the winding tube nevertheless results due to the uninterrupted outer wall and the fact that a relatively large amount of material has been used for the profile webs 12 between the outer and inner shaft heads 1 and 2.
  • a winding device is used to wind the tape into the winding tube according to the invention.
  • the winding sleeves made of profiled tape can be produced with two different winding devices, the first of which is shown in the left part of FIG. 7 and consists of a winding mandrel 8 and profiled guide rollers 9.
  • 7a is an enlarged view of this winding device with winding mandrel.
  • the web strip is bent around the winding mandrel 8.
  • six guide rollers 9 are provided for this purpose, but depending on the tube diameter, more or fewer guide rollers 9 can also be present.
  • a three-roll bending apparatus 10 gives the strip strip the desired curvature.
  • the guide rollers 9 also cause the strip to run helically.
  • a counter roller 14 is arranged here since there is no winding mandrel.
  • the guide rollers 9 are each profiled so that their webs fill the gaps between two shaft heads. Each guide roller 9 engages over several band windings in the profile of the tubes. In order to reduce the shaft spacing of the profile during the process, the guide rollers 9 can also be divided into sections that cover the belt pitches.
  • FIG. 8 shows a guide roller 9 which is divided into four sections A to D, the distances between webs 15 of the guide roller 9 decreasing from section to section.
  • section A the profiled band is passed around the mandrel without reducing the spacing between the shafts.
  • sections B and C the distances between the shafts from guide roller 9 to guide roller 9 are reduced.
  • the outer shaft heads are then flattened in one step or in several steps, for example by means of section D of some guide rollers 9.
  • FIG. 9 shows a profiling and winding device according to the prior art.
  • a metal strip 3 is greased in a device 4, then pre-profiled with first profiling rollers 5, further formed with second profiling rollers 7 and finally wound up in a winding device 8, 9.
  • the device used is comparatively large and the entire manufacturing process has to be carried out in a single process.
  • the method according to the invention allows the production process to be divided and thus the size of the devices used to be reduced.

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Abstract

Eine Wickelhülse zum Aufwickeln von Bändern, Folien, Blechen oder dergleichen besteht aus einem wendelförmig gewickelten Metallband, dessen benachbarte Bandwickel sich zumindest teilweise überlappen. Das Metallband weist im Querschnitt ein gewelltes oder geripptes Profil auf, dessen nach dem Aufwickeln an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Wellenköpfe (1) breiter sind als dessen nach dem Aufwickeln an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Wellenköpfe (2).

Description

Wickelhülse und Verfahren zur Herstellung einer Wickelhülse
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Wickelhülse zum Aufwickeln von Bändern, Folien, Blechen oder dergleichen, die aus einem wendeiförmig gewickelten Metallband besteht, dessen benachbarte Bandwickel sich zumindest teilweise überlappen, wobei das Metallband im Querschnitt ein gewelltes oder geripptes Profil aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Wickelhülse.
Um lange Folien oder Bänder aus dünnem Kunststoff, Papier oder Metall lagern und transportieren zu können, werden diese auf einen Wickelkern, meist eine Wickelhülse, gewickelt und in diesem aufgewickelten Zustand als Coils oder Bandwickel gehandhabt. Es sind Wickelkerne oder Wickelhülsen aus Pappe, Kunststoff oder Metall, insbesondere Aluminium, bekannt. Gerade die besonders häufig verwendeten Pappkerne, die meist nur einmal, mitunter aber auch mehrmals verwendet werden können, sind relativ schwer und machen bei der Entsorgung Probleme. Da diese Hülsen ebenso wie die aus Kunststoff und Metall bestehenden Hülsen bei radialer Belastung eine hohe Wandfestigkeit und Biegefestigkeit aufweisen müssen, bestehen sie üblicherweise aus vielen Lagen von quer und/oder überlappend gewickelten und miteinander verleimten Kraftpapierbahnen. Beim Recyceln lösen sich diese Hülsen daher nur schwer auf, so dass der Recyclingprozess unerwünscht lange dauert und kostspielig ist . Aber auch bei der Ablagerung auf Deponien bringen derartige, meist nur einmal verwendete Hülsen Probleme, da sie nur sehr schwer verrotten und wegen ihrer Wand- und Biegesteifigkeit kaum auf geringe Abmessungen zusammendrückbar sind.
Stand der Technik
Aus der EP 0 729 911 AI ist eine verbesserte Wickelhülse bekannt. Sie besteht aus einem metallenen Wellrohr, das aus einem wendeiförmig gewickelten, längs gewellten oder längs gerippten Band gebildet ist, wobei benachbarte Bandwickel sich zumindest an ihren Rändern überlappen, und zwar vorzugsweise zumindest um die Hälfte ihrer Bandbreite, so dass eine mindestens zweilagige Hülsenwand entsteht. Die bekannte Wickelhülse hat vorzugsweise eine glatte, ununterbrochene Außenwandfläche, die dadurch entsteht, dass die Wellen oder Rippen einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt haben, so dass die Wellen- bzw. Rippenköpfe an der Außen- und an der Innenwand der Hülse aneinander stoßen. Dann sind die äußeren und die inneren Wellenköpfe der Hülse breiter als die Zwischenräume zwischen diesen Wellenköpfen, die in der genannten Patentschrift als "Wellenfüße" bezeichnet werden.
Zur Herstellung dieser bekannten Wickelhülse wird zunächst durch wendeiförmiges Wickeln eines längs gewellten oder längs gerippten Metallbands ein Rohr mit sich an seinen Rändern überlappenden Bandwickeln hergestellt. Anschließend werden die Wellenköpfe durch Ausübung eines radialen Druckes auf das Rohr abgeflacht und dabei gleichzeitig verbreitert. Anstelle oder nach dieser Abflachung kann das Rohr in Achsrichtung derart gestaucht werden, dass sich die Lücken zwischen den Köpfen weiter verringern oder schließen. Nach dem Stauchen stoßen sowohl die Wellenköpfe an der Rohraußenwand als auch die Wellenköpfe an der Rohrinnenwand zusammen, was der entstehenden Wickelhülse eine besondere Steifigkeit verleiht. Von dem entstandenen Rohr werden dann Wickelhülsen in der gewünschten Länge abgeschnitten.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Zwischenräume zwischen benachbarten Wellenköpfen allein durch Abflachen der Wellenköpfe nicht vollständig geschlossen werden können. Es entsteht daher keine glatte Rohraußenwand, sondern zwischen den benachbarten Wellenköpfen verbleiben Spalten, die das aufzuwickelnde Material beschädigen oder zumindest den Aufwickelprozeß erschweren. Das Stauchen der Wickelhülse in Achsrichtung ist daher unvermeidlich. Außerdem hat die bekannte Wickelhülse ein vergleichsweise hohes Gewicht im Verhältnis zur Scheiteldruckfestigkeit, d.h. zur radialen Verformbarkeit der Wickelhülse. Aus den beiden genannten Gründen gestaltet sich die Herstellung der Wickelhülse daher unverhältnismäßig aufwändig.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelhülse, deren Herstellung weniger aufwändig ist als die der bekannten Wickelhülse und die dennoch eine glatte Außenwand und hohe Festigkeit aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wickelhülse zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Wickelhülse. Demzufolge sind die nach dem Aufwickeln an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Wellenköpfe des Metallbandes breiter als dessen nach dem Aufwickeln an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Wellenköpfe.
Dies führt zu dem wesentlichen Vorteil, dass die erfindungsgemäße Wickelhülse eine glatte Außenwand aufweist und dass gleichzeitig das Material des verwendeten längs gerippten oder längs gewellten Metallbandes effizient ausgenutzt werden kann, so dass sich ein verbessertes Verhältnis zwischen dem Gewicht und der Scheiteldruckfestigkeit der Wickelhülse ergibt.
Da die inneren Kopfbereiche der benachbarten Wellen oder Rippen sich nicht zu berühren brauchen, kann für diese Bereiche verhältnismäßig wenig Material verwendet werden. Benachbarte äußere Wellenköpfe berühren sich dagegen und bilden die geforderte lückenlose Außenwand. Hier ist es insbesondere vorteilhaft, dass schon das vorprofilierte Metallband so asymmetrisch ausgestaltet ist, dass die äußeren Wellenköpfe an der späteren Rohraußenseite breiter sind als die inneren Wellenköpfe an der späteren Rohrinnenseite, denn so sind die Lücken zwischen den äußeren Wellenköpfen bereits beim Ausgangsprofil im Vergleich zu den äußeren Wellenköpfen selbst relativ klein und können leicht durch Flachpressen der äußeren Wellenköpfe geschlossen werden. Außerdem steht mehr Material für die Profilstege, also für den Bereich zwischen den äußeren und den inneren Wellenköpfen zur Verfügung, was der radialen Verformfestigkeit und dem Widerstandsmoment des Gesamtprofils zugute kommt. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung stoßen jeweils benachbarte Wellen/Rippen des Profils der Wickelhülse in Abschnitten ihrer an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Kopfbereiche aneinander oder nahezu aneinander, und die an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Kopfbereiche der benachbarten Wellen/Rippen sind vollständig voneinander beabstandet .
Während es grundsätzlich denkbar ist, dass die an der Hulsenaußenwand befindlichen Wellenköpfe sich berühren und dennoch jeweils rund ausgestaltet sind, wird bevorzugt, dass die Wellenköpfe flach gestaltet sind. Die Außenwand der entstehenden Wickelhülse weist dann nicht nur keine Zwischenräume zwischen den einzelnen äußeren Wellenköpfen auf, sondern entspricht darüber hinaus im Längsschnitt einer im wesentlichen geraden Linie. Die so weitergebildete erfindungsgemäßen Wickelhülse eignet sich besonders gut zum Aufwickeln von flächigem Bandmaterial, z.B. von Aluminiumbahnen, die sich im Falle einer weniger glatten Hülsenaußenwand beim Aufwickeln verformen würden, so dass zumindest die innersten Lagen des aufgewickelten Materials nicht uneingeschränkt verwendbar wären.
Eine glatte Außenwand der Wickelhülse wird z.B. dadurch erhalten, dass die äußeren Wellenköpfe im Querschnitt trapezförmig ausgestaltet werden. Die inneren Wellenköpfe an der Hülseninnenwand können dagegen rund ausgestaltet sein, also insbesondere die Gestalt behalten, die ihnen beim Profilieren des Metallbands gegeben wurde. Ferner kann das Metallband in vorteilhafter Weise derart gewickelt sein, dass die Bandwickel sich zumindest um die Hälfte ihrer Bandbreite überlappen. Die entstehende Rohrwand besteht dann aus mindestens zwei Bandlagen, was die Festigkeit der Wickelhülse weiter verbessert.
Um eine noch glattere Außenfläche und/oder eine noch besser Biegesteifigkeit der Wickelhülse zu erreichen, kann an der Hülsenaußenwand eine Deckschicht aus einer Folie aufgeklebt, gesiegelt oder sonstwie befestigt werden.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt zum anderen durch das im unabhängigen Anspruch 8 beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Wickelhülse.
Demzufolge wird zunächst ein flaches Metallband in ein längs gewelltes oder längs geripptes Vorprofilband umgeformt, dessen Wellen- bzw. Rippenflanken mit einer Senkrechten auf der Ebene des Metallbands einen Flankenwinkel ß bilden. Das längs gewellte oder längs gerippte Band wird dann so wendeiförmig aufgewickelt, dass jeweils benachbarte Bandwickel sich zumindest teilweise überlappen, so dass ein Rohr entsteht. Das Metallband weist im Querschnitt ein gewelltes oder geripptes Profil auf, dessen nach dem Aufwickeln an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Wellenköpfe breiter sind als dessen nach dem Aufwickeln an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Wellenköpfe. Die an der Rohraußenseite befindlichen äußeren Köpfe der Wellen oder Rippen werden anschließend durch Ausübung eines radialen Druckes auf das Rohr abgeflacht und verbreitert.
Das entstehende Rohr wird anschließend in Wickelhülsen der gewünschten Länge zerschnitten. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass bereits mit geringem Aufwand eine sehr biegesteife und widerstandsfähige Wickelhülse bei geringem Gesamtgewicht hergestellt werden kann. Da bereits das Ausgangsprofil so asymmetrisch ausgestaltet ist, dass die äußeren Wellenköpfe an der späteren Rohraußenwand breiter sind als die inneren Wellenköpfe an der späteren Roh innenwand, sind die Lücken zwischen den äußeren Wellenköpfen des Ausgangsprofils im Verhältnis zu diesen äußeren Wellenköpfen bereits relativ klein. Für das Schließen dieser Lücken brauchen die äußeren Wellenköpfe daher nur in geringem Maße flach- bzw. breitgedrückt zu werden. Das bei dem bekannten Herstellungsverfahren notwendige, aufwendige nachträgliche Stauchen entfällt. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, auch die inneren Wellenköpfe an der Rohrinnenwand zum Erzielen einer ausreichenden Biegesteifigkeit flachzudrücken: Das Profil ist so ausgestaltet, dass für die inneren Wellenköpfe relativ wenig Material verwendet werden kann, so dass um so mehr Material für die Stege zwischen den äußeren und den inneren Wellenköpfen zur Verfügung steht . Je mehr Material für diese Stege verwendet wird, desto höher ist die radiale Verformfestigkeit der Wickelhülse.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens bleiben nach dem Stauchen der äußeren Wellenköpfe die an der Rohrinnenseite befindlichen inneren Wellen- oder Rippenköpfe voneinander vollständig beabstandet. Der Flankenwinkel ß des Vorprofilbands beträgt vorzugsweise etwa 5°, damit das Vorprofilband problemlos zu einem Rohr gewickelt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat das Vorprofilband jedoch zunächst einen Flankenwinkel a , welcher zwischen 15° und 25° liegt. Dann ist das Vorprofilband stapelbar, das heißt, beim Wickeln von mehreren Bandwindungen übereinander legen sich die Flanken der Bandunterseite gleichmäßig auf die Flanken der Bandoberseite. Ein Verdrehen, Auseinandertreiben oder anderweitiges Verformen des Profils findet nicht statt. Insbesondere kann das Vorprofil daher auf eine Vormaterialspule aufgewickelt werden, deren Durchmesser beim Aufwickeln des besonders ausgestalteten Vorprofils nur vergleichsweise langsam zunimmt. Das profilierte Band kann dabei durch eine in radialer Richtung gerade oder im Bogen bewegliche Profilrolle im Bereich des Auflaufpunkts des profilierten Bandes auf die Vormaterialrolle geführt werden. Damit wird erreicht, dass die Bandlagenkanten genau aufeinander gelegt werden und das Profilband kantengerade gewickelt wird.
Um beim anschließenden Aufwickeln des Bands zu einer Wickelhülse mit relativ geringer radialer Druckkraft eine glatte Oberfläche zu erhalten, ist jedoch, wie oben beschrieben, der Flankenwinkel ß von etwa 5° zweckmäßig. Das Vorprofilband mit dem flacheren Flankenwinkel a wird daher, eventuell abrollend von der eben beschriebenen Vormaterialspule, noch weiter verformt, bis der Flankenwinkel ß von etwa 5° erreicht ist. Daraus ergibt sich eine wesentliche Flexibilisierung des Fertigungsprozesses: das Vorprofilband kann an einer ersten Fertigungsstätte hergestellt, zu einer Vormaterialspule aufgewickelt, an eine zweite Fertigungsstätte transportiert und dort zu der erfindungsgemäßen Wickelhülse weiterverarbeitet werden. Letzteres geschieht vorzugsweise dort, wo die Wickelhülsen später auch zum Aufwickeln von Bändern, Folien, etc. benötigt werden. Dann entfällt die Notwendigkeit, leere Wickelhülsen zu transportieren, die viel Stauraum benötigen.
Es ist demnach nicht mehr notwendig, den gesamten Fertigungsprozess - d.h. insbesondere das Profilieren des Bandes und das Aufwickeln zu einer Wickelhülse - unterbrechungsfrei und an einer einzigen Fertigungsstätte durchzuführen. Diese Auftrennung des Fertigungsprozesses resultiert auch in einer Verringerung der Baugröße der Wickelvorrichtung, die nun nicht mehr die bis zu 20 Profilrollenpaare aufnehmen muss.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden schließlich die Abstände zwischen den Wellen oder Rippen des Metallbands vor oder während des anschließenden Wickelprozesses noch weiter verringert. Dazu werden die Wellen zusammengeschoben, was vorzugsweise mittels von beim Wickelprozess verwendeten Führungsrollen geschieht. Dadurch wird das Stauchen der äußeren Wellenköpfe erleichtert, da die Wellenköpfe bei geringen Abständen zwischen den Wellenköpfen nicht mehr so stark gestaucht zu werden brauchen. Es genügt eine vergleichsweise geringe Stauchung, um die Lücken zwischen den Wellenköpfen zu schließen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform näher erläutert .
Im einzelnen zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wickelhülse verwendbares Vorprofilband nach einem ersten Verformschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen Querschnitt durch ein zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wickelhülse verwendbares Profilband nach einem weiteren Umformschritt,
Fig. 3 einen Querschnitt durch zwei ineinandergreifende
Lagen eines zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wickelhülse verwendbaren Profilbands,
Fig. 4 einen Querschnitt durch zwei ineinandergreifende
Lagen eines zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Wickelhülse verwendbaren Profilbands, dessen Wellenköpfe weiter zusammen geschoben worden sind,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Wand einer erfindungsgemäßen Wickelhülse,
Fig. 6 eine in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Profilierungsvorrichtung, Fig. 7 eine in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Wickelvorrichtung,
Fig. 7a eine vergrößerte Ansicht des linken Teils aus Fig. 7,
Fig. 7b eine alternative Wickelvorrichtung,
Fig. 8 eine in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Führungsrolle, und
Fig. 9 eine Profilierungs- und Wickelvorrichtung aus dem Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Metallband, vorzugsweise ein Aluminiumband, das in ein längs gewelltes Vorprofilband umgeformt worden ist.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die äußeren Wellenköpfe 1 des Profils breiter sind als die inneren Wellenköpfe 2 des Profils. Die äußeren Wellenköpfe 1 werden später an der Außenwand der entstehenden Wickelhülse angeordnet sein, die inneren Wellenköpfe 2 an der Innenwand. Eine Wellenflanke bildet mit einer Senkrechten auf der Bandebene einen Flankenwinkel a , der zwischen 15° und 25° liegt. Das in Fig. 1 dargestellte Profilband ist Stapel- bzw. aufrollbar, kann also in dieser Form zunächst zwischengelagert oder transportiert werden. Zur Profilierung dieses Aluminiumbands kann beispielsweise die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung verwendet werden. Das Metallband läuft von einer ersten Spule 3 ab, wird in einer Vorrichtung 4 befettet, von ersten Profilierrollen 5 profiliert und auf eine Vormaterialrolle 6 aufgerollt.
Das profilierte Band wird dabei durch eine in radialer Richtung gerade oder im Bogen bewegliche Profilrolle 13 im Bereich des Auflaufpunkts des profilierten Bandes auf die Vormaterialrolle 6 geführt. Damit wird erreicht, dass die Bandlagenkanten genau aufeinander gelegt werden und das Profilband kantengerade gewickelt wird.
Fig. 2 zeigt das Profilband nach einem weiteren Umformschritt. Der Flankenwinkel hat sich auf einen Winkel ß verringert und beträgt jetzt ungefähr 5°. Das Material ist demnach nicht mehr so gut stapelbar wie das Vorprofilband, der steilere Flankenwinkel ist jedoch günstig, um in dem nachfolgenden Wickelprozess eine glatte Oberfläche der Wickelhülse zu erzielen.
Die hierzu eingesetzte Vorrichtung zeigt Fig. 7: das Vorprofilband läuft von der Vormaterialrolle 6 ab und wird von zweiten Profilierrollen 7 umgeformt, um den Flankenwinkel ß zu bilden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen das Metallband während des Wickelprozesses. Aus Fig. 3 wird deutlich, dass zwei Lagen des Metallbands ineinander greifen. Das Metallband hat dabei noch das in Fig. 2 dargestellte Profil. Während des Wickelprozesses werden die Wellen des Profils noch weiter zusammengeschoben, so dass das in Fig. 4 dargestellte Profil entsteht. Auch dieser Verfahrensschritt dient dazu, im nachfolgenden Wickelprozess mit geringem Aufwand eine glatte Oberfläche der Außenwand der Wickelhülse zu erreichen.
Fig. 5 zeigt das endgültige Profil einer erfindungsgemäßen Wickelhülse als Längsschnitt durch eine Wand einer solchen Hülse. Die breiten äußeren Wellenköpfe 1 des Profils sind flachgedrückt worden, so dass sich eine glatte, ununterbrochene Außenwand der Wickelhülse ergeben hat . Aufgrund der vorangehenden Verfahrensschritte, d.h. aufgrund des steilen Flankenwinkels ß und aufgrund des Zusammenschiebens der Wellen, ist zum Flachdrücken der äußeren Wellenköpfe nur eine vergleichsweise geringe radiale Kraft notwendig gewesen. Die vergleichsweise kleinen inneren Wellenköpfe 2 sind nicht weiter verformt worden. Eine hohe Biegesteifigkeit der Wickelhülse ergibt sich dennoch aufgrund der unterbrechungsfreien Außenwand und dadurch, dass relativ viel Material für die Profilstege 12 zwischen den äußeren und den inneren Wellenköpfen 1 und 2 verwendet worden ist.
Zum Aufwickeln des Bands zu der erfindungsgemäßen Wickelhülse dient eine Wickelvorrichtung. Die Wickelhülsen aus profiliertem Band können dabei mit zwei unterschiedlichen Wickelvorrichtungen hergestellt werden, von denen die erste im linken Teil von Fig. 7 dargestellt ist und aus einem Wickeldorn 8 sowie profilierten Führungsrollen 9 besteht. Fig. 7a ist eine vergrößerte Ansicht dieser Wickelvorrichtung mit Wickeldorn. In dieser Vorrichtung wird der Bahnstreifen um den Wickeldorn 8 gebogen. Führungsrollen 9, die um den Dorn 8 herum angeordnet sind, bewirken, dass der Bandstreifen wendeiförmig um den Dorn läuft. Im Ausführungsbeispiel sind hierzu sechs Führungsrollen 9 vorgesehen, je nach Rohrdurchmesser können jedoch auch mehr oder weniger Führungsrollen 9 vorhanden sein. In einer in Fig. 7b dargestellten alternativen Wickelvorrichtung gibt ein Dreiwalzen-Biegeapparat 10 dem Bandstreifen die gewünschte Krümmung. Die Führungsrollen 9 bewirken hier ebenfalls, dass der Bandstreifen wendeiförmig läuft. In dem Bereich, in dem die Wellenköpfe flachgedrückt werden, ist hier eine Gegenrolle 14 angeordnet, da kein Wickeldorn vorhanden ist .
Die Führungsrollen 9 sind jeweils so profiliert, dass ihre Stege die Lücken zwischen zwei Wellenköpfen ausfüllen. Jede Führungsrolle 9 greift dabei über mehrere Bandwindungen hinweg in das Profil der Rohre ein. Um die Wellenabstände des Profils während des Prozesses zu verkleinern, können die Führungsrollen 9 darüber hinaus in Abschnitte aufgeteilt werden, die die Bandsteigungen überdecken.
Fig. 8 zeigt hierzu eine Führungsrolle 9, die in vier Abschnitte A bis D unterteilt ist, wobei sich die Abstände zwischen Stegen 15 der Führungsrolle 9 von Abschnitt zu Abschnitt verringern. In Abschnitt A wird das profilierte Band um den Dorn geführt, ohne die Abstände zwischen den Wellen zu verringern. In den Abschnitten B und C werden die Abstände zwischen den Wellen von Führungsrolle 9 zu Führungsrolle 9 verringert. Anschließend werden die äußeren Wellenköpfe in einem Schritt oder in mehreren Schritten, beispielsweise mittels des Abschnitts D einiger Führungsrollen 9, flachgedrückt.
Abschließend zeigt Fig. 9 eine Profilierungs- und Wickelvorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Herkömmlicherweise wird ein Metallband 3 in einer Vorrichtung 4 gefettet, dann mit ersten Profilierrollen 5 vorprofiliert, mit zweiten Profilierrollen 7 weiter umgeformt und schließlich in einer Wickelvorrichtung 8, 9 aufgewickelt. Die verwendete Vorrichtung ist vergleichsweise groß, und der gesamte Fertigungsprozess muss in einem einzigen Ablauf durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es dagegen, den Fertigungsprozess aufzuteilen und somit auch die Baugröße der verwendeten Vorrichtungen zu verringern.

Claims

Patentansprüche
1. Wickelhülse zum Aufwickeln von Bändern, Folien, Blechen oder dergleichen, die aus einem wendeiförmig gewickelten Metallband besteht, dessen benachbarte Bandwickel sich zumindest teilweise überlappen, wobei das Metallband im Querschnitt ein gewelltes oder geripptes Profil aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die nach dem Aufwickeln an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Wellenköpfe (1) des Metallbandes breiter sind als dessen nach dem Aufwickeln an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Wellenköpfe (2) .
2. Wickelhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils benachbarte Wellen/Rippen des Profils in Abschnitten ihrer an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Kopfbereiche (1) aneinander stoßen oder nahezu aneinander stoßen und dass die an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Kopfbereiche (2) der benachbarten Wellen/Rippen vollständig voneinander beabstandet sind.
3. Wickelhülse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Hülsenaußenwand befindlichen Köpfe (1) der Wellen/Rippen flach gestaltet sind und so im Hülsenlängsschnitt eine im wesentlichen gerade Linie (11) bilden.
4. Wickelhülse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenköpfe
(1) an der Hülsenaußenwand im Querschnitt trapezförmig sind.
5. Wickelhülse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wellenköpfe (2) an der Hülseninnenwand im Querschnitt rund sind.
6. Wickelhülse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband derart gewickelt ist, dass die Bandwickel sich zumindest um die Hälfte ihrer Bandbreite überlappen, so dass die Hülsenwand aus mindestens zwei Bandlagen besteht .
7. Wickelhülse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite der Hülse eine Deckschicht aufgebracht ist, die vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht wie die Wickelhülse selbst.
8. Verfahren zur Herstellung einer Wickelhülse mit den folgenden Verfahrensschritten:
(A) Zunächst wird ein flaches Metallband in ein längs gewelltes oder längs geripptes Vorprofilband umgeformt, dessen Wellen- bzw. Rippenflanken mit einer Senkrechten auf der Ebene des Metallbands einen Flankenwinkel ( ß ) bilden. (B) Das längs gewellte oder längs gerippte Band wird dann mittels einer Wickelvorrichtung (8, 9, 10, 14) so wendeiförmig aufgewickelt, dass jeweils benachbarte Bandwickel sich zumindest teilweise überlappen, so dass ein Rohr entsteht. Das Metallband weist im Querschnitt ein gewelltes oder geripptes Profil auf, dessen nach dem Aufwickeln an der Hülsenaußenwand befindlichen äußeren Wellenköpfe breiter sind als dessen nach dem Aufwickeln an der Hülseninnenwand befindlichen inneren Wellenköpfe.
(C) Die an der Rohraußenseite befindlichen äußeren Köpfe der Wellen oder Rippen werden anschließend durch Ausübung eines radialen Druckes auf das Rohr abgeflacht und verbreitert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei im Schritt (C) die an der Rohrinnenseite befindlichen inneren Wellen- oder Rippenköpfe voneinander vollständig beabstandet bleiben.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flankenwinkel ( ß ) etwa 5° beträgt .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprofil zunächst einen Flankenwinkel ( a ) aufweist, der zwischen 15° und 25° liegt, und dass das Vorprofilband dann weiter verformt wird, bis seine Wellen- oder Rippenflanken mit einer Senkrechten auf die Ebene des Metallbands den Flankenwinkel ( ß ) bilden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprofilband mittels einer in radialer Richtung gerade oder im Bogen beweglichen Profilrolle (13) im Bereich des Auflaufpunkts des Vorprofilbands auf die Vormaterialrolle (6) geführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprofilband mit dem Flankenwinkel (α) stapelbar ist und zu einer Vormaterialspule (6) aufgewickelt wird, bevor es zu dem Flankenwinkel ( ß ) verformt wird.
14. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den einzelnen Wellen bzw. Rippen des Profilbands verringert werden, unmittelbar bevor oder während das Profilband in Schritt (B) wendeiförmig aufgewickelt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verringern der Abstände zwischen den einzelnen Wellen oder Rippen mittels Führungsrollen (9) , die Teil der Wickelvorrichtung (8, 9, 10, 14) sind, durchgeführt wird.
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