HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von kleinen, dünnen, flachen,
metallischen Teilen, welche mit Bezug auf mindestens eine ihrer signifikanten Eigenschaften
nicht gleichförmig sind. Das heisst, die Teile sind nicht gleichförmig in ihrer Dicke oder
nichtgleichförmig in ihrem Material etc., und sie können deshalb zu Recht als
"multicharakteristische" Teile bezeichnet werden. Solche Teile sind in der Vergangenheit
beispielsweise in einem "Stufen"-Walzverfahren hergestellt worden, wobei ein Metallstreifen
von longitudinal nicht gleichförmiger Dicke entstand. Ein daran anschliessende
Bearbeitung umfasste mindestens eine Verbindungsstelle zwischen Bereichen verschiedener
Diktung
umfasste mindestens eine Verbindungsstelle zwischen Bereichen verschiedener
Dikken. Es ist offensichtlich, dass auf diese Weise Teile mit nicht-gleichförmiger Dicke bzw.
"multi-kalibrige" Teile entstanden.
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Es ist ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur
Herstellung sowohl von "multi-kalibrigen" Teilen wie auch von anderen "multi-charakteristischen"
Teilen vorzuschlagen, bei welchem das "Stufen"-Walzverfahren vermieden und durch einen
elektronischen Bogenschweissvorgang ersetzt wird, wobei ein gewichtiger Vorteil in der
Vermeidung von Metallabfall und insbesondere in der Flexibilität des Verfahrens zu sehen
ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zur Erreichung des oben beschriebenen Zieles wird ein Verfahren nach Patentanspruch 1
vorgeschlagen. Ein erster länglicher Metallstreifen, der sich in Längsrichtung über eine
bekannte aber nicht beschränkte Länge erstreckt, wird benötigt. Im weiteren wird ein zweiter
Metallstreifen benötigt, der mindestens eine Eigenschaft besitzt, welche sich von der
entsprechenden Eigenschaft des ersten Metallstreifens unterscheidet. Beispielsweise können
die Streifen bezüglich des Materials, aus dem sie hergestellt sind, verschieden sein, etc.
Der zweite Metallstreifen erstreckt sich im wesentlichen in Längsrichtung gleich dem ersten
Metall t eifen, und beide Metallstreifen werden Kante an Kante und im wesentlichen
koplanar angeordnet. Die Längskanten der beide Streifen können aneinanderstossen, sich
überlappen oder in einer anderen Verschweissungslage angeordnet sein. Ein elektrischer
Bogenschweissvorgang wird sodann durchgeführt, um die beiden Streifen so zu verbinden,
dass sie sich Seite an Seit , im wesentlichen koplanar, längs einer sich in Längsrichtung
erstreckenden Schweisszone befinden. Anschliessend wird eine Serie gleicher kleiner Teile
ausgestanzt, wobei sich jeder Teil relativ zum Streifen quer erstreckt, so dass man Teile
erhält, von denen jeder einen ersten Bereich aufweist, der aus dem ersten Streifen stammt,
und einen zweiten Bereich, der aus dem zweiten Streifen stammt.
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Wie schon erwähnt, können sich die dünnen flachen metallischen Teile durch eine Vielzahl
von Eigenschaften unterscheiden. Zum Beispiel kann jeder Teil einen ersten und einen
zweiten Bereich aus unterschiedlichem Material enthalten. Der erste und der zweite
Bereich weisen unterschiedliche Dicken auf.
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In einem illustrativen Beispiel des vorliegenden erfindungsgemässen Verfahrens wird eine
Senkkörperplatine, ein sogenannter Sinker bzw. eine Senkkörper-Platine hergestellt,
welcher ein "multi-kalibriges", dünnes, flaches, metallisches Teil umfasst und in der
Strickindustrie sehr häufig verwendet wird; dieser Sinker weist einen ersten Bereich von Stahl 1095
mit einer Dicke von 0.010 Zoll (0,254 mm) auf, während ein zweiter Bereich, ebenfalls aus
Stahl 10951, eine Dicke von 0.020 Zoll (0.508mm) besitzt.
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Die Einschränkungen, die sich durch das "Stufen"-Walzen gemäss dem Verfahren nach
dem Stand der Technik für die fertigen Teile aufdrängen, werden mit dem vorliegenden
Verfahren vermieden. Während die Dickenvariation beim "Stufen"-Walzverfahren gemäss
dem Stand der Technik praktisch auf eine Reduktion auf 50% begrenzt ist, begegnet man
beim vorliegenden Verfahren keiner ähnlichen Einschränkung. Im weiteren lässt sich das
vorliegende Verfahren vorteilhaft bei Teilen anwenden, welche erste und zweite Bereiche
aus unterschiedlichen Werkstoffen aufweisen. Solche Strukturen können mit dem
Verfahren nach dem Stand der Technik nicht erreicht werden.
KURZEBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. list eine Seitenansicht eines Metallstreifens mit varierender Dicke nach dem
Stand der Technik;
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Metallstreifen nach dem Stand der Technik, mit
aus dem Streifen ausgestanzten Sinkern, wobei jeder sinker mindestens zwei Bereiche mit
unterschiedlicher Dicke umfasst;
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Fig. 3 ist eine vergrösserte Seitenansicht des Sinkers.
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Fig. 4 ist eine Draufsicht auf zwei Metallstreifen, welche gemäss der vorliegenden
Erfindung mittels einer elektrischen Bogenschweissung zusammengeschweisst und
nachher ausgestanzt wurden.
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Fig. 5 ist eine vergrösserte seitliche Ansicht des Streifens gemäss Fig. 4;
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Fig. 6A bis Fig. 6H sind sequentielle schematische Darstellungen einer Frontpartie
eines Sinkers in Zusammenwirkung mit einer Stricknadel;
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Fig. 7 ist eine Draufsicht auf drei miteinander verschweisste und anschliessend in
einem anderen als in Fig. 4 dargestellten Muster ausgestanzte Metallstreifen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter Bezugnahme auf den Stand der Technik und insbesondere auf die Fig. 1 und 2 ist
ersichtlich, in welcher Weise ein Streifen, wie er am besten in der Seitenansicht gemäss
Fig. 1 zu erkennen ist, durch ein intermittierendes oder "Stufen"-Walzverfahren erzeugt
werden kann. Verhältnismässig dicke Bereiche 10,10 des Streifens können als Darstellung
der ursprünglichen Dicke betrachtet werden, während verhältnismässig dünne Bereiche
12,12 die bearbeiteten oder stufengewalzten Bereiche desselben Streifens darstellen. Wie
erwähnt, kann Stufenwalzen bis zu einer maximalen Reduktion von ca. 50% durchgeführt
werden, aber eine dieses Verhältnis übersteigende Reduktion ist entweder nur mit
Schwierigkeiten oder überhaupt nicht zu erreichen. Wenn also die Bereiche 10,10 eine Dicke von
0.020 Zoll aufweisen, so können die Bereiche 12,12 bei der Herstellung der Teile 14,14,
Fig. 3, deren Umrisse in Fig. 2 bei 14a, 14a ersichtlich sind, auf eine Dicke von etwa 0.010
Zoll reduziert sein. Die Teile 14,14 sind in der Strickindustrie als sinker bekannt und weisen
Frontbereiche 12a,12a mit reduzierter Dicke sowie rückwärtige Bereiche 10a, 10a mit der
Dicke des ursprünglichen Streifens auf. Ein herkömmlicher Stanzvorgang kann zur Abtren
nung der Sinker 14,14 vom Streifen durchgeführt werden, wobei Positionierungslöcher 16,
16 als Hilfe zur Erreichung einer präzisen Anordnung der Schnittstelle zwischen
verschiedenen Dicken jedes Sinkers verwendet werden. Es ist offensichtlich, dass beim
Herstellungsverfahren
nach dem Stand der Technik, wie er mit Bezug auf die Fig. 1 und 2
beschrieben ist, zusätzlich zu den Einschränkungen bezüglich der Dickenreduktion eine
beträchtliche Menge an Abfallmaterial entsteht.
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Das verbesserte Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung
vielfältiger multi-charakteristischer Teile verwendet werden, einschliesslich der sinker für
Strickmaschinen sowie von sogenannten "Transfer-Jacks" und ähnlichen Teilen. Wie schon
erwähnt, können die Eigenschaften, durch welche sich einzelne Bereiche jedes der Teile
voneinander unterscheiden, Unterschiede in der Dicke, im Material etc. umfassen. Das
dargestellte Beispiel, welches hiermit beschrieben wird, kann als ein "mult-kalibriges" Teil
bezeichnet werden, in welchem erste und zweite Bereiche jedes Teils aus demselben
Material bestehen jedoch unterschiedliche Dicke aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei
dem gemäss dem dargestellten Beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten
Sinkers um ein konventionelles Teil, welches in Strickmaschinen des röhrentyps bzw. in
Rundstrickmaschinen verwendet und in Fig. 3 mit 14 bezeichnet ist. Jeder Sinker 14 weist
eine ersten bzw. vorderen Bereich 20 auf, welcher ein "arbeitender" Teil ist, sowie einen
zweiten bzw. hinteren Bereich 22, welcher den angetriebenen Teil bildet. Genauer gesagt
wird der zweite bzw. hintere Bereich 22 jedes Sinkers 14 in einer Röhrentyp- bzw.
Rundstrickmaschine durch eine Nockenanordnung angetrieben.
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Die Art und Weise, in welcher ein Sinker in einer Röhrentyp- bzw. Rundstrickmaschine mit
einer Stricknadel zusammenwirkt, ist im wesentlichen in den Fig. 6A - H dargestellt. Der in
den Fig. 6A - H abgebildete Strickvorgang ist als "Single Yersey"- Stricken bekannt, und
hunderttausende von Nadeln und Sinkern werden weltweit für solche Vorgänge verwendet.
In Fig. 6A wird die Stricknadel 24, auch nockenbetätigt, in einer Zwischenstellung ihres
Aufwärtshubes gezeigt, wobei sich die Klinke 26 der Nadel in einer offenen Stellung
befindet; diese Stellung ist üblicherweise als "Tuck-Stellung" bekannt. in Fig. 6b hat die
Stricknadel 24 ihre Aufwärtsbewegung beendet und.eine umgekehrte bzw. abwärtsgerichtete
Bewegung begonnen, wobei die Schleife des Materials 28 von der Klinke 26 frei und unter
derselben angeordnet ist. Dies ist "Clearing-Stellung" bekannt. Gleichzeitig hat der Sinker
eine Rückwärtsbewegung begonnen. In Fig. 6C sind die Nadel und der Sinker in einer
"Garn-Zufuhr-Stellung" dargestellt, wobei ein Abschnitt des Garns 30 hinter dem Sinker-Teil
20 angeordnet ist und sich aufwärts und vorwärts erstreckt, so dass es vom Vorsprung der
Nadel bei deren weiterer Abwärtsbewegung erfasst werden kann. In Fig. 6D wurde das
Garn 30 von der Nadel erfasst so dass es leicht abwärts gezogen wird durch die weitere
Abwärtsbewegung der Nadel während die Klinke in eine teilweise geschlossene Stellung
gedreht wurde durch eine vorausgehende Schleife 28, die sich um die Nadel 24 erstreckt.
Dies ist bekannt als "Klinkenschliess-Stellung". In Fig. 6E werden die Nadel und der Sinker
in einer sogenannten "Casting-Stellung" dargestellt, wobei die Klinke ihre vollständig
geschlossene Stellung erreicht hat, das Garn 30 nach unten gezogen worden ist und dabei
ist, in die Schleife 28 eingeführt zu werden. Die Abwärtsbewegung der Nadel geht weiter in
Fig. 6F, bis zu einer Stellung die als "Knockover-Stellung" bekannt ist, in welcher das Garn
abwärts durch die Schleife 28 gezogen wurde, wobei in einer initialen Bewegung eine
neue Schleife teilweise gebildet wird. Die noch weiterführende Abwärtsbewegung der
Nadel, gekoppelt mit der gleichzeitigen Vorwärtsbewegung des Sinkers in Fig. 6G ergibt eine
Ausdehnung einer Schleife 39a, welche aus dem Garn 30 bis zu annähernd seiner ganzen
Länge gebildet wird, worauf die Nadel 24 und der Sinkerteil 20 beide ihre Richtung
wechseln wie es in Fig. 6H dargestellt ist. Aus der Stellung gemäss 6H kehren die Nadel und der
Sinker in die Stellung gemäss 6A zurück, worauf der Zyklus wiederholt wird.
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Der beschriebenen Zyklus kann sich bei Rundstrickmaschinen bzw.
Röhrentypstrickmaschinen in Grössenordnungen von bis zu 5000 Zyklen pro Minute wiederholen, mit
der gesamten offensichtlichen Beanspruchung der Nadel und des Sinkers bei schnellen
Bewegungen und insbesondere bei schnellen Richtungswechseln, welche bei jedem
Zyklus vorkommen. Wie erwähnt, werden sowohl der Sinker als auch die Nadel im
allgemeinen durch Nocken getrieben, und zwar von ihren hinteren Enden, und die Sinker sind
zwecks gradliniger Fiihrung während des notwendigerweise genauen, sich
reproduzierenden Ablaufs in Schlitzen aufgenommen. Es sei auch festgestellt, dass die vorderen Enden
der Sinker und Nadeln in extrem dicht besetzter Umgebung angeordnet sein können,
weshalb für den vorderen Bereich der Sinker vorzugsweise dünnstmögliches Metall verwendet
wird. Das hintere Ende derselben, welches mit einem Nocken zusammenwirkt und von
diesem betätigt wird, sollte natürlich wesentlich dicker und stärker sein. Deshalb uafasst eine
übliche Sinker-Konstruktion einen vorderen Bereich aus Stahl 1095 mit einer Dicke von
etwa 0.010 Zoll, während der hintere Bereich auch aus Stahl 1095 besteht und eine Dicke
von 0.020 Zoll aufweist.
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Gemäss Fig. 4 kann ein metallischer Streifen 32 als Stahl 1095 mit einer Dicke von 0.010
Zoll betrachtet werden, während ein Streifen 34 aus Stahl 1095 mit einer Dicke von 0.020
Zoll besteht. Wie ersichtlich, sind die Streifen 32 und 34 länglich und Seite an Seite
nebeneinander angeordnet, wobei sich ihre inneren Längskanten berühren und die Streifen
im wesentlichen koplanar angeordnet sind. Die inneren Kanten können aneinanderstossen
oder sich überlappen oder in einer anderen für Bogenschweissen geeigneten gegenseiti
gen Lage angeordnet sein.
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Der Vorgang des elektronischen Bogenschweissens ist allgemein bekannt und ist
üblicherweise anwendbar für eine Vielfalt von Stahl, einschliesslich Streifen von Stahl 1095.
Eine Schweissune oder -zone 36, welche durch elektronisches Bogenschweissen herge
stellt wurde, erstreckt sich in Längsrichtung und stellt eine Verbindung von hoher Qualität
und grosser Stärke zwischen den Streifen 32 und 34 her, welche den Eigenschaften des
Ursprungsmetalles gleich ist oder diese übertrifft. Somit kann der geschweisst Streifen
zerstanzt werden, zur Erzeugung einer Serie von Sinkern, von welchen sich jeder quer
über den geschweissten Streifen erstreckt, wie es in Fig. 4 durch die Ausschnitte bzw.
Durchbrüche 18a, 18a dargestellt ist. Die Schweisslinie oder -zone 36 befindet sich
natürlich genau an der erwünschten Stelle jedes Sinkers bzw. jedes anderen Teiles, damit die
erwünschte gegenseitige Anordnung der ersten und der zweiten Bereiche zustandekommt.
Positionierungslöcher wie 16 sind nicht notwendig. Wenn ein dreiteiliger Streifen, wie der in
Fig. 7 dargestellte, zur Herstellung von Sinkern verwendet wird, ist es natürlich möglich, ein
Paar von parallelen elektronischen Bogenschweissungen 38, 40 gleichzeitig oder
nacheinander auf drei Metallstreifen 42, 44 und 46 anzuwenden, die wie dargestellt Seite an Seite
nebeneinander angeordnet sind. Die Streifen 42 und 46 können eine Dicke von 10/1000
Zoll aufweisen, während der Streifen 44 eine Dicke von 20/1000 Zoll aufweisen kann.
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Die Flexibilität des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wurde schon weiter oben
erwähnt, und es wird angemerkt, dass verschiedene Materialien wie Metalle, Karbide etc.
Nach diesem Verfahren miteinander verbunden werden können. Entsprechend ist
dessen
Fähigkeit ersichtlich&sub1; die Dicken-Beschränkungen zu überwinden, welchen man bei
einem Stufen-Walzverfahren begegnet. Im weiteren wird der Materialabfall stark
vermindert.