WO1995005254A1 - Steuervorrichtung - Google Patents

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WO1995005254A1
WO1995005254A1 PCT/EP1994/002739 EP9402739W WO9505254A1 WO 1995005254 A1 WO1995005254 A1 WO 1995005254A1 EP 9402739 W EP9402739 W EP 9402739W WO 9505254 A1 WO9505254 A1 WO 9505254A1
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motor
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stretching
cutting
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Michael Späth
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/04—Expanding other than provided for in groups B21D1/00 - B21D28/00, e.g. for making expanded metal
    • B21D31/046—Expanding other than provided for in groups B21D1/00 - B21D28/00, e.g. for making expanded metal making use of rotating cutters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/021—Control or correction devices in association with moving strips
    • B21D43/022—Loop-control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/08—Making hollow objects characterised by the structure of the objects ball-shaped objects

Definitions

  • Balls made of expanded metal which in turn is made of thin aluminum foil etc., are filled, for example, as explosion protection in fuel tanks etc.
  • the manufacture of the balls by cutting the aluminum strips in the longitudinal direction, transverse stretching, roughly compressing the strips of expanded metal in the transverse direction, cutting individual sections to length and pressing the sections together to form balls is known in principle, e.g. from German patent applications P 38 14 448 and P 38 16 792.
  • the problem is on the one hand that the aluminum foil used is usually from less than 1/10 mm thick at the desired speeds is already difficult to handle, and handling becomes even more unstable after cutting and transverse stretching, since the finished stretch material undergoes a length reduction of approximately 10% during its transverse stretching, and exactly this length reduction Tensile load in the longitudinal direction can be reversed again.
  • the material for the individual processing stations must be under a certain minimum tension in the longitudinal direction in order to prevent folding - viewed in the side view - or running up in front of a station, which immediately leads to destruction of the aluminum strip. For this reason it is known in principle to use tensioning rollers when handling running belts.
  • a direct current motor is not used, which is less expensive, but has a too unfavorable torque curve in certain speed ranges, which initially accelerates when accelerating and when the speed threshold is reached too strong a pull occurs with the tape torn off.
  • the DC motor used is directed with a speed monitoring device, for example an optoelectric sensor, which is aimed at an incremental turntable, which is coupled to the motor shaft.
  • This actual speed is increased or decreased depending on the state of the last previous tensioning pulley, which is determined by the stretching unit and usually also after the cleaning device connected downstream.
  • a non-driven deflection roller is used as the tensioning roller, which due to its own weight lies in an upwardly open loop of the belt, this tensioning roller being movable in essentially perpendicular guides.
  • the tensioning pulley will move upwards in its guides up to a predetermined end stop.
  • the height of the tensioning roller between the upper and lower end stops is constantly controlled by a light barrier, which is directed from above onto the tensioning roller or a reflector firmly connected to it, and so that the current altitude of this tension pulley can be measured at any time.
  • the motor of the end reel is accelerated or slowed down by control electronics so that the tensioning roller is kept in a central area and preferably at rest.
  • the motor of the end reel is additionally equipped with a primary gear with, for example, four successive speed levels.
  • the gearbox switches the motor to the next slower gear stage and, when the lower end stop is reached, to the next faster gear stage.
  • the stretching unit is driven at a constant speed, and instead the speed of the previous cutting unit is regulated.
  • the braking force applied to the supply reel at the beginning of the system does not essentially vary according to the intended instantaneous speed of the cutting unit, but rather according to the mass still present on the supply reel and the resulting inertia against changes in speed.
  • the balls cannot be produced from the expanded material, as in the previously known solutions, by means of a star-shaped, step-wise rotating star into which the sections of the expanded material are introduced on one side, then towards Balls are compacted and fall out of the star again on the other side, since at the intended running speed the flying force adversely affects the entire process and is difficult to predict.
  • the stretch material strip is first pushed roughly to the side by pulling it through a calibration opening 34, as a result of which the strip is rippled open in the longitudinal direction.
  • This collapsed band is then cut to certain lengths and the sections thus obtained are deformed into spheres by negative molding.
  • the clamping of the strips pushed together through the calibration opening is carried out at a different location and with separate devices than the cutting off.
  • the front, free end of the film strip, which has not yet been deflected, is inserted into the cylindrical stamp guide in a stamp block which is open on both end faces.
  • the rear opening of the punch guide is closed by an end punch 23 with a semicircular concave front face.
  • the front section is cut to length at the beginning and preferably still inside the punch guide by means of knives which can be moved relative to one another and are preferably guided directly in the punch block.
  • a front stamp 22 is also introduced into the stamp guide from the front, and the ball is thus formed between the front stamp and the end stamp within the stamp guide.
  • the front punches are arranged in a row next to one another, specifically on one of two knives 27 which are movable relative to one another and to which all the front punches are applied.
  • cutting openings are left open in the knives, the cross-section of which can be reduced by pushing the knives against each other in order to clamp the film strip and thereby also be able to be cyclically transported in the longitudinal direction, for example into the punch guide.
  • the stamp block can be displaced in the transverse direction with respect to the knives for clamping and transporting the stretching material and thus also with respect to the front stamps which are mounted on this knife.
  • the stamp guides of the stamp block can be aligned with the stamps in one work step and with the openings in the clamping device, through which the stretch material is fed into the stamp guides, in the other work step.
  • the stamp block is preferably moved while the knife with the front stamps remains at rest.
  • the front punch and end punch can of course be moved in and out of the punch guide in the axial direction.
  • the end stamp is removed and the front stamp is pressurized with compressed air, whereby the ball is blown out.
  • the same knives are used, which are arranged in pairs and can be moved against each other, which are used in the plane of the front stamp only for clamping and for axial further transport within the stamp block for actual cutting.
  • Fig. 1 is a side view of the expanded material unit and Fig. 2 is a schematic representation of a spherical shape unit.
  • FIG. 1 shows a side view of the production of the essentially endless stretch material wound on the end reel 7, which is then processed into balls with the device in FIG. 2 away from the roll.
  • the raw material is in the form of a roll wound on a supply reel 2, and during the passage of the film strip 1 through a lubrication unit, then the cutting unit 6, the stretching unit 5 and the suction unit 42 to a widened in the transverse direction and in the longitudinal direction shortened stretch material is processed, which has a thickness about 100 times greater than * the starting material.
  • a first tensioning roller 8 is arranged between the cutting unit 6 and the stretching unit 5 and a second tensioning roller 9 is arranged between the stretching unit 5 and the end reel 7.
  • the stretching unit 5 is driven at a constant speed after the machine has started up.
  • Two toothed belts 43 run with their toothed sides against each other in a manner known per se and each hold an outer edge of the film strip 1 between them.
  • the film strip runs onto a run-up body or a run-up belt 45, so that the transverse dimensions of the film band increase in the course of the run-up body 45, despite the parallel arrangement of the edges of the film band.
  • a downward and upward open loop of the film strip 1 is formed by two deflection rollers 38, 39, the deflection roller 8 resting on the film strip 1 in the lowest point thereof.
  • the weight of this tensioning roller 8 determines the tension of the film strip 1 between the cutting unit 6 and of the stretching unit 5.
  • the speed of the cutting unit 6, which essentially consists of counter-rotating cutting roller 3 and pressing roller 4 is only theoretically equal to the throughput speed through the stretching unit 5, since instantaneous speed differences can arise due to the inherent elasticity and spring action of the film strip 1 . This can be done either by regulating the drive speed of the cutting unit 6 and / or by strengthening or weakening the outlet brake on the supply reel 2, which is also realized by a controllable electric motor.
  • the regulation of the cutting unit 6 or the braking effect on the supply reel 2 is carried out as a function of the height of the first tensioning roller 8.
  • the tensioning roller 8 reaches or passes through the upper or lower sensor 11 'or 12', the speed of the preceding units is increased or decreased step by step, for example in 1% steps, until the tensioning roller 8 again in the area between the sensors 11 'and 12'.
  • the sensors 11 'and 12' are electrically coupled to the drive control of the preceding units via a control.
  • the end reel 7 has to be considered as the most difficult point of the system.
  • the speed of the motor 10 of the end reel 7 depends not only on the working speed of the preceding units and the cumulative changes in speed due to longitudinal expansion etc., but also on the instantaneous diameter of the end reel 7. This diameter, however, is only somewhat circular at the beginning , while with increasing diameter and non-uniform compression of the individual layers of the stretch material, the outer contour becomes more and more out of round and thus there are different speeds of the film strip even in the course of a single revolution of the end reel with constant angular speed.
  • the film strip 1 is first guided over at least one, preferably two or more cleaning brushes 16, for example in an S-shape, and then after the stretching unit via a second tensioning roller 9, before the film strip 1 sucks off small residual parts in the dust extraction 42 and before the deflection rollers 35/36 with a full end reel 7, cutting to length with the cutting knife 41 is possible.
  • the cleaning brushes 16 not only remove solid particles, but the brushes are chosen with regard to bristle stability in the longitudinal direction (radial) according to material, thickness and length such that each of the brushes dampens the short-term speed changes.
  • Medium-quality 70 ⁇ m thick aluminum foil is a brush with a diameter of approximately 10 cm and a free bristle length of approximately 3 cm.
  • the speed of the motor 10 of the end reel 7 is not only controlled when one of the upper or lower sensors 11 or 12 is run through, but also in the area in between.
  • a reflector 15 is fastened to the tensioning roller 9 and is illuminated by a light barrier 14 mounted approximately vertically above it.
  • the light barrier 14 thus continuously controls the height of the tension roller 9 and is connected to the speed control device of the motor 10 via a control.
  • the motor 10 is also continuously checked for its actual speed by optoelectronic scanning of an incremental tachometer disc rotating with the motor shaft. The actual speed is also continuously passed on to the speed control device.
  • the motor 10 has a stepped transmission with speed ranges that adjoin one another and do not overlap or only overlap very little. If, despite this fine control described, this second tensioning roller reaches the upper or lower sensor 11 or 12, in this case the motor 10 is switched to the next faster or lower gear stage, within which the fine adjustment of the speed is then carried out again by means of the light barrier 14 .
  • Fig. 2 shows the spherical shape unit, the direction of passage is drawn from left to right with an arrow.
  • the strip of expanded material is drawn from a supply reel (not shown) or a corresponding number of working units realized from one another from a plurality of supply reels via the calibration openings 34 of the calibration rail 20, which have a strongly rounded inlet, and is therefore strong in the transverse direction pushed together to an approximately round cross-section.
  • This base material is guided through the overlapping opening of the cutting openings 28 of the two first knives 26 and 27, which are movable relative to one another and can thereby change their free passage in order to further compress the base material that is passed through or also to cut it off entirely.
  • a complete cutting is not intended with the knives 26 and 27, but only a compression, which also makes it possible to pull the base material in the direction of the arrow and back, that is to say in the longitudinal direction. Actual cutting takes place with the identically designed knives 26 ', 27', which are located within the stamp block 24.
  • the cutting openings 28 are not circular, but have at one point a smaller, additional bulge than a semicircle 29, the semicircle 29 of the cutting Openings 28 of the two knives 26, 27 are arranged in opposite directions.
  • the cross-section of the two semicircles 29 can be reduced in relation to one another during a movement, as indicated by the arrowheads drawn through them, as a result of which the strand passed through is compressed to about 1/4 of its diameter and thereby clamped at one point becomes.
  • the strand clamped therein is inserted into a stamp guide 25 flush with the openings 28 and 29, respectively, by bringing the knives 26, 27 closer to the stamp block 24.
  • the punch guides are now aligned with the front punches 22 and the end punches 23, and at the same time with the cutting openings 28 in the knives 26 ', 27', so that a ball is formed from the section 34 by retracting the punches 22, 23.
  • This is removed from the stamp guide 25 by pulling the end stamp 23, which is attached to a stamp plate with the other end stamps of the other workstations, back out of the stamp guide 25 in the direction of arrow 48 and at the same time from the lowest point of the end-side, hemispherical recess the front stamp 22 Compressed air supplied via the compressed air connection 30 and the ball is thereby blown out of the stamp block.
  • the advantage of the movement of the stamp block 24 in the transverse direction and the fact that the knife 27 stops in the transverse direction except for the clamping movement lies in the fact that the supply of the expanded metal strip is thereby facilitated by the feeding positions and the immobility of the calibration rail 20 being always constant.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von homogenen Kugeln aus sogenanntem Streckmaterial, welches wiederum aus Folienbändern erzeugt wird, insbesondere aus Aluminiumfolie mit weniger als 0,1 mm Dicke, mit einer Vorratshaspel (2), mit zu einer Rolle gewickeltem Folienband, einer kontinuierlich mittels Schneidwalze (3) und Anpresswalze (4) arbeitenden Schneideinheit (6), einer kontinuierlich in Querrichtung streckenden Streckeinheit (5), wenigstens einer Endhaspel (7) für das fertige Streckmaterial und wenigstens einer dazwischen angeordneten Spannrolle (8, 9), bei der für einen reibungslosen Ablauf und Dauerbetrieb vorgeschlagen wird, die Geschwindigkeit des Motors (10) der Endhaspel (7) zu regeln, wobei die Spannrollen (8, 9) zwischen der Schneideinheit (6) und der Streckeinheit (5) sowie zwischen der Streckeinheit (5) und der Endhaspel (7) als in etwa senkrechten Führungen (13) zwischen einem oberen Sensor (11, 11') und einem unteren Sensor (12, 12') verschiebbare, nicht angetriebene Rollen ausgebildet sind, deren Gewicht in Abhängigkeit des Materials, der Festigkeit und der Dicke der Folie gewählt wird und der Motor (10) drehzahlregelbar ist und bei Erreichen des oberen Sensors (11, 11') durch die Spannrolle (8, 9) verlangsamt und bei Erreichen des unteren Sensors (12, 12') beschleunigt wird, so daß die Position der Spannrolle zwischen den beiden Sensoren (11, 12) bleibt.

Description

Beschreibung
Kugeln aus Streckmetall, welches wiederum aus dünner Alu¬ miniumfolie etc. hergestellt ist, wird beispielsweise als Ex- plosionsschutz in Treibstofftanks etc. gefüllt. Die Her¬ stellung der Kugeln durch Einschneiden des AIuminiumbändes in Längsrichtung, Querstrecken, grobes Zusammendrücken der Bänder aus Streckmetall in Querrichtung, Ablängen einzelner Abschnitte und Zusammendrücken der Abschnitte zu Kuglen ist im Prinzip bekannt, z.B. aus den deutschen Patentanmeldungen P 38 14 448 und P 38 16 792.
Um einerseits einen möglichst reibungslosen Ablauf und andererseits einen Dauerbetrieb einer solchen Maschine, und zwar auch bei hohen Geschwindigkeiten bis zu 3 m/sek bei einem so schwer zu handhabenden Material wie 70 μm dünner Aluminiumfolie zu gewährleisten, sind jedoch Detailprobleme zu überwinden, wenn die Kugeln einen vernachlässigbar geringen Ausschuß haben sollen. Ausschuß entsteht dann, wenn die Materialverteilung innerhalb der Kugeln zu ungleichmäßig ist, und dadurch der Explosionsschutz nicht mehr gewähr¬ leistet wäre.
Das Problem liegt einerseits darin, daß die verwendete Aluminiumfolie von i.d.R. unter 1/10 mm Dicke bei den angestrebten Geschwindigkeiten bereits schwer zu handhaben ist, und zusätzlich nach dem Schneiden und Querstrecken die Handhabung noch labiler wird, da das fertige Streckmaterial während seiner Querstreckung eine Längenverkürzung um ca. 10% durchmacht, und genau diese Längenverkürzung durch Zug¬ belastung in Längsrichtung wieder rückgängig gemacht werden kann.
Dadurch würdejedoch einerseits die Gewebestruktur unzulässig verändert und andererseits wirkt jede nach dem Querstrecken durchgeführte Längung des Materials auf die verwendete Anlage wie eine Materialdehnung in Längsrichtung. Da zusätzlich die Querstreckung zu einer teilweise elas¬ tischen Materialverformung führt, verhält sich das guer- gestreckte Material bei Ausübung von Längskräften nicht nur wie ein dehnbares, sondern auch wie ein in Längsrichtung federndes Material.
Dadurch wird das Erzielen von hohen Durchlaufge¬ schwindigkeiten und die damit verbundene exakte Geschwindig- keitssteuerung der einzelnen Antriebe, also der Schneid- und Anpresswalzen der Streckeinheit, der Reinigungseinheiten und der aufwickelnden Endhaspel zu einem großen Problem, da schon geringfügige Überschreitungen der zulässigen Zugbelastung entweder zu einer Rückverformung des Materials oder zu einem Abriß des Bandes führen. Ebenso darf das Aufwickeln auf die Endhaspel selbst nicht mit einem zu starken Zug durchgeführt werden, da sonst die aufeinanderliegenden Lagen des Streck¬ materials sich gegenseitig wieder flachdrücken würden.
Dies addiert sich mit der Tatsache, daß bei durchgehender Verarbeitung eines Bandes die Anforderungen an Drehzahl¬ regelung hinsichtlich Geschwindigkeit der Regelung und deren Genauigkeit prinzipiell beim letzten Antrieb am größten sind, wenn am Beginn der Vorrichtung mit einer konstanten Aus- gangsgeschwindigkeit gearbeitet wird, da sich alle im Verlauf der Vorrichtung auftretenden - auch kurzfristigen - Än¬ derungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit zum Ende hin auf¬ addieren, und dabei sowohl ein Aufschaukeln als auch ein einfaches Saldieren zu einem sehr unregelmäßigen, sich schnell ändernden Geschwindigkeitsprofil führen können.
Zusätzlich muß das Material für die einzelnen Bear¬ beitungsstationen unter einer gewissen Mindest-Spannung in Längsrichtung stehen, um ein Falten - betrachtet in der Seitenansicht - bzw. Auflaufen vor einer Station zu ver¬ hindern, was sofort zu einer Zerstörung des Aluminiumbandes führt. Aus diesem Grund ist es grundsätzlich bekannt, bei der Hand¬ habung laufender Bänder Spannrollen einzusetzen.
Die bestehenden Probleme werden bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Um eine möglichst genaue Drehzahlregelung des Motors für die Endhaspel zu ermöglichen, wird nicht ein Gleichstrommotor verwendet, der zwar konstengünstiger ist, jedoch in be¬ stimmten Drehzahlbereichen einen zu ungünstigen Drehmoment¬ verlauf aufweist, das beim Beschleunigen zunächst ein langes Aufholen und beim Erreichen der Drehzahlschwelle ein zu starker Zug mit Abriß des Bandes eintritt. Der verwendete Gleichstrommotor wird mit einer Drehzahl-Überwachungsvor¬ richtung, beispielsweise einem optoelektrischen Sensor, der auf eine Inkremental-Drehscheibe gerichtet ist, die mit der Motorwelle gekoppelt ist, gerichtet.
Diese Ist-Drehzahl wird erhöht bzw. erniedrigt je nach Zustand der letzten vorangehenden Spannrolle, die sich nach der Streckeinheit und i.d.R. auch nach der dieser nach- geschalteten ReinigungsVorrichtung befindet. Dabei wird als Spannrolle eine nicht angetriebene Umlenkwalze benutzt, die durch ihr Eigengewicht in einer nach oben offenen Schlaufe des Bandes liegt, wobei diese Spannrolle in im wesentlichen senkrecht verlaufenden Führungen bewegbar ist.
Wenn die Endhaspel gegenüber der letzten Arbeitseinheit vor der Spannrolle zu schnell läuft, wird die Spannrolle in ihren Führungen nach oben wandern bis zu einem vorgegebenen Endanschlag. Die Höhenlage der Spannrolle zwischen oberen und unteren Endanschlägen wird jedoch durch eine Lichtschranke ständig kontrolliert, die von oben auf die Spannrolle oder einen fest mit ihr verbundenen Reflektor gerichtet ist, und damit jederzeit die momentane Höhenlage dieser Spannrolle messen kann. Der Motor der Endhaspel wird durch eine Steuerelektronik so beschleunigt oder verlangsamt, daß die Spannrolle in einem mittleren Bereich und vorzugsweise in Ruhe gehalten wird.
Damit der notwendige Drehzahlbereich - es muß stufenlos von 0 hochgefahren werden können bei Anlauf der Maschine - leichter steuerungstechnisch realisiert werden kann, ist der Motor der Endhaspel zusätzlich mit einem Vorschaltgetriebe mit bei¬ spielsweise vier aufeinanderforlgenden Drehzahlstufen ausge¬ stattet. Wenn die Spannrolle einen berührungslosen oberen Endanschlag durchläuft, schaltet das Getriebe den Motor in die nächst langsamere Getriebestufe, und bei Erreichen des unteren Endanschlages in die nächst schnellere Getriebestufe.
Zusätzlich werden kurzfristige Geschwindigkeitsänderungen, die sich sehr leicht aufschaukeln, zwischen der Streckeinheit und der eben beschriebenen Spannrolle ausgeglichen, indem das Streckmaterial dazwischen über zwei Reinigungsbürsten s-förmig läuft, die so lange und elastische Borsten besitzen, daß die Elastizität der Borsten die kurzfristigen Unter¬ schiede der Zugspannung des Streckmaterials weitgehend ausgleichen.
Um die Nachregelung der Endhaspel-Geschwindigkeit nicht weiter zu erschweren, wird die Streckeinheit mit konstanter Drehzahl angetrieben, und stattdessen die Geschwindigkeit der vorhergehenden Schneideinheit geregelt. Dies geschieht wiederum mittels einer zwischen der Schneideinheit und der Streckeinheit angeordneten ersten Spannrolle, die analog der obern beschriebenen zweiten Spannrolle funktioniert, jedoch die Drehzahl der Schneideinheit bzw. der vorangehenden Vor¬ ratshaspel nur in einem geringen Bereich variieren soll. Daher wird entweder die Bremskraft der Endhaspel oder die Geschwindigkeit der Schneideinheit oder beides gemeinsam entweder nur beim Erreichen der oberen oder unteren Sensoren verändert, oder durch die Lichtschranke entsprechend der Höhenlage der Spannrolle.
Die an der Vorratshaspel am Anfang der Anlage angesetzte Bremskraft variiert dabei im wesentlichen nicht nach der be¬ absichtigten momentanen Geschwindigkeit der Schneideinheit, sondern nach der noch auf der Vorratshaspel vorhandenen Masse und dadurch bedingten Trägheit gegen Geschwindigkeits¬ veränderungen.
Zusätzlich kann bei den beabsichtigten hohen Verarbeitungs¬ geschwindigkeiten auch die Herstellung der Kugeln aus dem Streckmaterial nicht wie bei den bisher bekannten Lösungen mittels eines sternförmig ausgebildeten, schrittweise rotierenden Form-Sternes erfolgen, in den die Abschnitte des Streckmaterials auf der einen Seite eingebracht, dann zu Kugeln verdichtet und auf der anderen Seite wieder aus dem Stern herausfallen, da bei der beabsichtigten Lauf- geschwindigkeit die Fliegkraft den ganzen Prozeß nachteilig und schwer vorhersehbar beeinflußt.
Wie bekannt, wird das Streckmaterial-Band zunächst grob seitlich zusammengeschoben, indem es durch eine Ka¬ librieröffnung 34 gezogen wird, wodurch in Längsrichtung ein wellenförmiges Auf erfen des Bandes erfolgt. Dieses zusammengeschobene Band wird anschließend in bestimmten Längen abgeschnitten, und die so erhaltenen Abschnitte werden durch Negativ-Formen zu Kugeln verformt.
Bekannt war es dabei auch, bei einer solchen Kugel-Einheit, die aus mehreren Arbeitseinheiten nebeneinander besteht, das Abschneiden durch zwei aneinander anliegende, quer relativ zueinander verschiebbare Messer zu realisieren, die im wesentlichen runde, z.T. birnenförmige, fluchtende Öffnungen aufweisen. Der Relatiwersatz zueinander verkleinert die Fluchtung der birnenförmigen Öffnungen, und bei um 180° gedrehter Anordnung der Birnenformen zueinander ergibt sich bei der Verlagerung in die eine Richtung ein zuletzt kleiner, kreisförmiger Freiraum, während bei der Verlagerung in die andere Richtung ein großer, senkrechter, linsenförmiger und immer schmaler werdender Freiraum entsteht, der zum Abscheren führt, wenn die Dicke der Linse gegen 0 geht.
Bei der vorliegenden Erfindung wird zum einen das Klemmen der durch die Kalibrieröffnung zusammengeschobenen Bänder an einer anderen Stelle und mit separaten Vorrichtungen voll- zogen als das Abschneiden.
Der wesentliche Punkt besteht darin, daß das vordere, freie Ende des noch nicht abgelenkten Folienbandes in die zy¬ lindrische Stempelführung in einem Stempelblock einbegracht wird, die auf beiden Stirnseiten offen ist. Beim Einbringen, spätestens jedoch beim Verformen zu den Kugeln, ist die hintere Öffnung der Stempelführung durch einen Endstempel 23 mit halbrunder konkaver Stirnseite verschlossen. Das Ablängen des vorderen Abschnittes erfolgt am Beginn und vorzugsweise noch innerhalb der Stempelführung mittels gegeneinander verfahrbarer Messer, die vorzugsweise direkt im Stempelblock geführt werden. Nach dem Zurückfahren des freien Endes des endlosen Folienbandes wird auch von der Vorderseite her ein Vorderstempel 22 in die Stempelführung eingebracht, und damit die Kugel zwischen Vorderstempel und Endstempel innerhalb der Stempelführung geformt. Dabei sind - bei mehreren neben¬ einander angeordneten Arbeitsstationen - z.B. die Vorder¬ stempel in einer Reihe nebeneinander angeordnet, und zwar auf einem von zwei relativ zueinander beweglichen Messer 27, auf dem alle Vorderstempel aufgebracht sind. In den Positionen zwischen den Vorderstempeln sind in den Messern Schneid¬ öffnungen offengelassen, deren Querschnitt durch Gegenein- anderverschieben der Messer verringert werden kann, um das Folienband festzuklemmen und dadurch auch in Längsrichtung taktweise z.B. in die Stempelführung hinein transportieren zu können. Um dies auch mit der notwendigen Ablaufgeschwindigkeit durch¬ führen zu können, ist der Stempelblock bezüglich der Messer für das Klemmen und Weitertransportieren des Streckmaterials und damit auch gegenüber den Vorderstempeln, die auf diesem Messer montiert sind, in Querrichtung verschiebbar. Dadurch können die Stempelführungen des Stempelblockes im einen Arbeitsschritt mit den Stempeln fluchten und im anderen Arbeitsschritt mit den Öffnungen in der Klemmvorrichtung, über welche das Streckmaterial in die Stempelführungen zu- geführt wird. Vorzugsweise wird dabei der Stempelblock bewegt, während das Messer mit den Vorderstempeln in Ruhe bleibt. Vorderstempel und Endstempel sind selbstverständlich in axialer Richtung in die Stempelführung hinein und wieder heraus verfahrbar.
Zum Austragen der geformten Kugeln aus dem Stempelblock wird der Endstempel entfernt, und der Vorderstempel mit Druckluft beaufschlagt, wodurch die Kugel ausgeblasen wird.
Für das Klemmen in der Ebene vor den Vorderstempel und das tatsächliche Abschneiden innerhalb des Stempelblockes werden im Prinzip die gleichen, jeweils paarweise angeordneten und gegeneinander verschiebbaren Messer benutzt, die in der Ebene der Vorderstempel nur zum Klemmen und zum axialen Weiter- transport benutzt werden, innerhalb des Stempelblockes jedoch zum tatsächlichen Abschneiden.
Eine Ausf(ihrungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht der Streckmaterial-Einheit und Fig. 2 eine schematische Darstellung Kugelform-Einheit.
Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht die Herstellung des auf der Endhaspel 7 aufgewickelten, im wesentlichen endlosen Streck¬ materials, welches dann mit der Vorrichtung in Fig. 2 von der Rolle weg zu Kugeln verarbeitet wird. Dabei ist links im Bild das Rohmaterial in Form eines auf einer Vorratshaspel 2 aufgewickelten Rolle vorhanden, und während des Durchlaufes des Folienbandes 1 durch zunächst eine Schmiereinheit, dann die Schneideinheit 6, die Streck¬ einheit 5 und die Absaugeinheit 42 zu einem in Querrichtung verbreiterten und in Längsrichtung verkürzten Streckmaterial verarbeitet wird, welches eine etwa 100 mal größere Dicke als *das Ausgangsmaterial besitzt.
Durch die verschiedenen Bearbeitungsprozesse wird das Folien¬ band 1 unterschiedlichen Längs-Geschwindigkeiten unterworfen. Zu diesem Zweck ist zwischen der Schneideinheit 6 und der Streckeinheit 5 eine erste Spannrolle 8 und zwischen der Streckeinheit 5 und der Endhaspel 7 eine zweite Spannrolle 9 angeordnet.
Um die sich addierenden Geschwindigkeitsänderungen nicht zu schnell werden zu lassen, und dadurch die Anpassung der Antriebs-Drehzahlen an den einzelnen Einheiten zusätzlich zu erschweren, wird die Streckeinheit 5 - nach Anlauf der Maschine - mit konstanter Geschwindigkeit gefahren. Dabei laufen zwei Zahnriemen 43 mit ihren gezahnten Seiten in an sich bekannter Art und Weise gegeneinander und halten jeweils eine Außenkante des Folienbandes 1 zwischen sich fest. Gleichzeitig läuft das Folienband dabei auf einen Auflauf¬ körper oder ein Auflaufband 45 auf, so daß sich die Querab¬ messungen des Folienbandes trotz paralleler Anordnung der Ränder des Folienbandes im Verlauf des Auflaufkörpers 45 vergrößern.
Unmittelbar vor der Streckeinheit 5 wird durch zwei Um¬ lenkrollen 38, 39 eine nach unten gerichtete und nach oben offene Schlaufe des Folienbandes 1 gebildet, in deren tiefstem Punkt die Umlenkrolle 8 auf dem Folienband 1 auf¬ liegt. Das Eigengewicht dieser Spannrolle 8 bestimmt die Spannung des Folienbandes 1 zwischen der Schneideinheit 6 und der Streckeinheit 5. Die Geschwindigkeit der Schneideinheit 6, die im wesentlichen aus gegeneinanderlaufender Schneid¬ walze 3 und Anpresswalze 4 besteht, ist nur theoretisch gleich der Durchlaufgeschwindigkeit durch die Streckeinheit 5, da momentane Geschwindigkeitsunterschiede durch die Eigen¬ elastizität und Federwirkung des Folienbandes 1 entstehen können. Dies kann entweder durch Regelung der Antriebs¬ geschwindigkeit der Schneideinheit 6 und/oder die Verstärkung oder Abschwächung der Ablaufbremse an der Vorratshaspel 2 geschehen, die ebenfalls durch einen regelbaren Elektromotor realisiert ist.
Die Regelung der Schneideinheit 6 bzw. der Bremswirkung an der Vorratshaspel 2 wird in Abhämgigkeit von der Höhenlage der ersten Spannrolle 8 vorgenommen. Wenn die Spannrolle 8 den oberen oder unteren Sensor 11' oder 12' erreicht bzw. durchläuft, wird die Geschwindigkeit der vorangehenden Ein¬ heiten schrittweise, beispielsweise in 1%-Schritten, erhöht bzw. erniedrigt, bis sich die Spannrolle 8 wieder im Bereich zwischen den Sensoren 11' und 12' befindet. Die Sensoren 11' und 12' sind über eine Steuerung elektrisch mit der Antriebs¬ steuerung der vorangehenden Einheiten gekoppelt.
Hinter der Streckeinheit 5 ist als schwierigste Stelle der Anlage die Endhaspel 7 zu berücksichtigen. Die Drehzahl des Motors 10 der Endhaspel 7 hängt nicht nur von der Arbeitsgeschwindigkeit der vorangehenden Einheiten und den sich addierenden Geschwindigkeitsänderungen aufgrund Längs¬ dehnung etc. ab, sondern auch von dem momentanen Durchmesser der Endhaspel 7. Dieser Durchmesser ist jedoch nur am Anfang einigermaßen eine Kreiskontur, während mit zunehmendem Durch¬ messer und ungleichmäßiger Ineinanderpressung der einzelnen Lagen des Streckmaterials die Außenkontur immer unrunder wird und damit selbst im Verlauf einer einzigen Umdrehung der Endhaspel bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit unter¬ schiedliche Geschwindigkeiten des Folienbandes vorliegen. Zum Ausgleich sowohl der kurzfristigen als auch der länger- fristigen Schwankungen der Durchlaufgeschwindigkeit zwischen der Streckeinheit 5 und der Endhaspel 7 wird das Folienband 1 nach der Streckeinheit zunächst über wenigstens eine, vor¬ zugsweise zwei oder mehr Reinigungsbürsten 16 z.B. s-förmig geführt, und anschließend über eine zweite Spannrolle 9, bevor das Folienband 1 bei der Staubabsaugung 42 kleine Restteile absaugt und vor den Umlenkrollen 35/36 bei voller Endhaspel 7 das Ablängen mit dem Ablängmesser 41 möglich ist.
Die Reinigungsbürsten 16 entfernen nicht nur Feststoff¬ teilchen, sondern die Bürsten sind hinsichtlich Borsten¬ stabilität in Längsrichtung (radial) nach Material, Dicke und Länge so gewählt, daß durch jede der Bürsten eine Dämpfung der kurzfristigen Geschwindigkeitsänderungen erreicht wird. Bei 70 μm dicker Aluminiumfolie mittlerer Qualität handelt es sich um Bürsten von etwa 10 cm Durchmesser bei einer freien Borstenlänge von etwa 3 cm.
Da sich in diesem hinteren Bereich der Vorrichtung die Geschwindigkeit des Folienbandes 1 schneller verändern kann als im vorderen Bereich, wird eine Regelung der Drehzahl des Motors 10 der Endhaspel 7 nicht nur dann vorgenommen, wenn einer der oberen oder unteren Sensoren 11 oder 12 durchlaufen wird, sondern auch im dazwischen liegenden Bereich. Zu diesem Zweck ist an der Spannrolle 9 ein Reflektor 15 befestigt, der von einer etwa senkrecht darüber montierten Lichtschranke 14 beleuchtet wird. Die Lichtschranke 14 kontrolliert damit ständig die Höhenlage der Spannrolle 9 und steht über eine Steuerung mit der Drehzahl-Regeleinrichtung des Motors 10 in Verbindung. Der Motor 10 wird zusätzlich ständig hinsichtlich seiner Ist-Drehzahl überprüft, indem eine optoelektronische Abtastung einer mit der Motorwelle drehenden inkrementalen Tachometerscheibe vorgenommen wird. Die Ist-Drehzahl wird ebenfalls ständig an die Drehzahl-Regeleinrichtung weiter¬ gegeben. Zusätzlich besitzt der Motor 10 ein Stufen-Getriebe mit Drehzahlbereichen, die sich aneinander anschließen und nicht oder nur sehr wenig überlappen. Erreicht trotz dieser beschriebenen Feinregelung diese zweite Spannrolle den oberen oder unteren Sensor 11 oder 12, so wird in diesem Fall der Motor 10 in die nächstschnellere oder -niedrigere Getriebe¬ stufe geschaltet, innerhalb derer die Feinregulierung der Drehzahl dann wieder mittels der Lichtschranke 14 vorgenommen wird.
Fig. 2 zeigt die Kugelform-Einheit, deren Durchlaufrichtung von links nach rechts mit Pfeil eingezeichnet ist.
Das Band aus Streckmaterial wird von einer nicht dar- gestellten Vorratshaspel bzw. einer entsprechenden Anzahl der nebeneinander realisierten Arbeitseinheiten von mehreren Vor¬ ratshaspeln über die Kalibrieröffnungen 34 der Kalibrier¬ schiene 20, die einen stark gerundeten Einlauf aufweisen, gezogen, und dadurch in Querrichtung stark zusammengeschoben zu einem in etwa runden Querschnitt. Dieses Grundmaterial wird durch die überlappende Öffnung der Schneidöffnungen 28 der beiden ersten Messer 26 und 27 geführt, die relativ zueinander beweglich sind, und dadurch ihren freien Durchgang verändern können, um das hindurchgeführte Grundmaterial weiter zusammenzudrücken oder auch gänzlich abzuschneiden.
Mit den Messern 26 und 27 ist ein vollständiges Abschneiden nicht beabsichtigt, sondern lediglich ein Zusammendrücken, wodurch auch ein Ziehen des Grundmaterials in Pfeilrichtung und zurück, also in Längsrichtung, möglich ist. Ein tatsäch¬ liches Abschneiden findet mit den identisch ausgebildeten Messern 26', 27' statt, die sich innerhalb des Stempelblockes 24 befinden.
Die Schneidöffnungen 28 sind nicht kreisförmig, sondern weisen an einer Stelle eine kleinere, zusätzliche Ausbuchtung als Halbrund 29 auf, wobei das Halbrund 29 der Schneid- Öffnungen 28 der beiden Messer 26, 27 entgegengesetzt ange¬ ordnet sind.
Dadurch ist bei den ersten Messern 26, 27 bei einer Bewegung, wie mit den durchgezeichneten Pfeilspitzen eingezeichnet, gegeneinander eine Verringerung des Querschnittes auf die beiden Halbrunde 29 möglich, wodurch der hindurchgeführte Strang auf etwa 1/4 seines Durchmessers zusammengedrückt und dadurch an einer Stelle geklemmt wird. Durch gemeinsame Längsbewegung der beiden Messer 26 und 27 in Richtung des Pfeiles 46 wird der darin festgeklemmte Strang in eine mit den Öffnungen 28 bzw. 29 fl chtende Stempelführung 25 eingeführt durch Annäherung der Messer 26, 27 relativ zum Stempelblock 24.
Nach Einführen des freien Endes des Stranges wird über die Messer 26', 27' durch Relativbewegung zueinander in Richtung der gestrichelten Pfeilspitzen ein vollständiges Abschneiden erreicht, so daß ein Abschnitt 34 in der Stempelführung 25 liegen bleibt. Je nach Arbeitsgeschwindigkeit kann das rechte, hintere Ende der Stempelführung 25 dabei offen oder durch einen davorgesetzten Endstempel 23 verschlossen sein. Nach dem Abschneiden des Abschnittes 34 wird der Stempelblock 24 in Querrichtung des Pfeiles 47 um den Abstand zwischen den Schneidöffnungen 28 zu den Vorderstempeln 22 verfahren.
Damit fluchten die Stempelführungen nunmehr mit den Vorder¬ stempeln 22 und den Endstempeln 23, und gleichzeitig mit den Schneidöffnungen 28 in den Messern 26', 27', so daß durch Einfahren der Stempel 22, 23 aus dem Abschnitt 34 eine Kugel geformt wird. Diese wird aus der Stempelführung 25 entfernt, indem der Endstempel 23, der mit den anderen Endstempeln der anderen Arbeitsstationen auf einer Stempelplatte befestigt ist, in Richtung des Pfeiles 48 wieder aus der Stempelführung 25 zurückgezogen wird und gleichzeitig von dem tiefsten Punkt der stirnseitigen, halbkugeligen Ausnehmung der Vorderstempel 22 Druckluft über den Druckluftanschluß 30 zugeführt und dadurch die Kugel aus dem Stempelblock ausgeblasen wird.
Der Vorteil der Bewegung des Stempelblockes 24 in Quer¬ richtung und der bis auf die Klemmbewegung Stillstand des Messers 27 in Querrichtung und nicht umgekehrt liegt darin, daß hierdurch die Zuführung des Streckmetall-Bandes durch immer gleichbleibende Zuführpositionen und Unbeweglichkeit der Kalibrierschiene 20 erleichtert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Herstellen von homogenen Kugeln aus sogenanntem Streckmaterial, welches wiederum aus Folien¬ bändern erzeugt wird, insbesondere aus Aluminiumfolie mit weniger als 0,1 mm Dicke, mit einer Vorratshaspel (2) mit zu einer Rolle gewickeltem Folienband, - einer kontinuierlich mittels Schneidwalze (3) und An¬ presswalze (4) arbeitenden Schneideinheit (6), einer kontinuierlich in Querrichtung streckenden Streck¬ einheit (5) , wenigstens einer Endhaspel (7) für das fertige Streck- material und wenigstens einer dazwischen angeordneten Spannrolle (8,
9) g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit des Motors (10) der Endhaspel (7), wobei die Spannrollen (8, 9) zwischen der Schneideinheit (6) und der Streckeinheit (5) sowie zwischen der Streckeinheit (5) und der Endhaspel (7) in etwa senkrechten Führungen (13) zwischen einem oberen Sensor (11, 11') und einem unteren Sensor (12, 12') verschiebbare, nicht angetriebene Rollen ausgebildet sind, deren Gewicht in Abhängigkeit des Materials, der Festigkeit und der Dicke der Folie gewählt wird und - der Motor (10) drehzahlregelbar ist und bei Erreichen des oberen Sensors (11, 11') durch die Spannrolle (8, 9) verlangsamt und bei Erreichen des unteren Sensors (12, 12') beschleunigt wird, so daß die Position der Spannrolle zwischen den beiden Sensoren (11, 12) bleibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Sensoren (11, 11', 12, 12') als berührungslose Endschalter ausgebildet sind und die Drehzahl des Motors (10) in Abhängigkeit von der momentanen Höhenlage der Spannrolle gesteuert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Höhenlage der Spannrolle (9) durch eine im wesentlichen senkrecht gerichtete Lichtschranke (14) am Gehäuse der Vorrichtung und einen Reflektor (15) an der Spannrolle gemessen wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Höhenlage der zweiten Spannrolle zur Regelung des Motors (10) verwendet wird.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Motor (10) der Endhaspel (7) mittels eines Getriebes in mehreren Geschwindigkeitsstufen betreibbar ist, und bei Er¬ reichen des oberen bzw. unteren Sensors (11 bzw. 12) durch die Spannrolle (9) in die nächstschnellere bzw. -langsamere Getriebestufe des Motors (10) geschaltet wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Streckeinheit (5) mit konstanter Geschwindigkeit be¬ trieben wird und die Geschwindigkeit der Schneideinheit (6) wenigstens in Stufen variierbar ist und verändert wird bei Erreichen des oberen bzw. unteren Sensors (11' bzw., 12') der ersten Spannrolle (8) .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Vorratshaspel (2) mit einer Bremsvorrichtung mit ver¬ änderbarer Bremswirkung ausgestattet ist und die Bremswirkung in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Vorratshaspel (2) und/oder der Stellung der Spannrolle (8) variiert wird.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das quergestreckte Folienband (1) zwischen der Streckeinheit (5) und der zweiten Spannrolle (9) über wenigstens eine Reinigungsbürste (16) läuft, deren Borsten ausreichend lang und elastisch sind, um kurzfristige Änderungen der Spannung im Folienband (1) in diesem Abschnitt durch die Elastizität der Borsten auszugleichen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß als Motor (10) an der Endhaspel (7) ein Gleichstrommotor verwendet wird.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Motor (10) in vier Geschwindigkeitsstufen zwischen Null und 160 m/min betreibbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Kugelformeinheit, die aus in Querrichtung zusammengeschobenen, in der passenden Länge abgeschnittenen Abschnitten (34) von Streckmaterial mittels halbkugeliger Formen Kugeln formt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß
- die Kugeln (32) in einer etwa zylindrischen Stempel- führung (25) durch gegeneinandergerichtetes Bewegen von an den Stirnseiten etwa halbkugelförmig konkav ausgebildeten Stempeln (22, 23) geschieht,
- der aus der Zufuhrrichtung des Streckmaterials ein¬ wirkende Vorderstempel (22) auf dem zweiten Messer (27) befestigt ist,
- wobei zwischen den einzelnen Vorderstempeln (22), die für die einzelnen -Arbeitsstationen auf dem zweiten Messer (27') nebeneinander befestigt sind, zwischen den Vorder¬ stempeln (22) Schneidöffnungen (28) angeordnet sind, ein erstes Messer (26) parallel eng anliegend am zweiten Messer (27) relativ zu diesem verschieblich geführt ist und - der Stempelblock (24), in dem die Stempelführungen (25) ausgebildet sind, quer zur Durchlaufrichtung des Materials und der Hauptbewegungsrichtung der Stempel (22, 23) von einer fluchtenden Lage der Stempelführungen (25) zu den Stempeln (22, 23) in eine fluchtende Lage zu den Schneidöffnungen (28) verschiebbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Vorderstempel (22) einen Druckluftanschluß (30) auf- weisen, der im hinteren Bereich der konkaven, stirnseitigen Ausnehmung mündet.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß ein erstes Messer (26') und ein zweites Messer (27') mit Schneidöffnungen (28) im Stempelblock (24) quer zur Durch¬ gangsrichtung der Stempelführungen (25) relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.
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