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EP1358121B1 - Wickelhülse und verfahren zur herstellung einer wickelhülse - Google Patents

Wickelhülse und verfahren zur herstellung einer wickelhülse Download PDF

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Publication number
EP1358121B1
EP1358121B1 EP02712890A EP02712890A EP1358121B1 EP 1358121 B1 EP1358121 B1 EP 1358121B1 EP 02712890 A EP02712890 A EP 02712890A EP 02712890 A EP02712890 A EP 02712890A EP 1358121 B1 EP1358121 B1 EP 1358121B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
tube
strip
wall
profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02712890A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1358121A1 (de
EP1358121B8 (de
Inventor
Friedhelm SCHÄFER
Friedrich Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novelis Inc Canada
Original Assignee
Alcan International Ltd Canada
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcan International Ltd Canada filed Critical Alcan International Ltd Canada
Publication of EP1358121A1 publication Critical patent/EP1358121A1/de
Publication of EP1358121B1 publication Critical patent/EP1358121B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1358121B8 publication Critical patent/EP1358121B8/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18Constructional details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/50Methods of making reels, bobbins, cop tubes, or the like by working an unspecified material, or several materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/04Kinds or types
    • B65H75/08Kinds or types of circular or polygonal cross-section
    • B65H75/10Kinds 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, films, sheets or the like, consisting of a helically wound metal strip consists whose adjacent tape rolls at least partially overlap, wherein the metal strip in cross-section a corrugated or has ribbed profile.
  • the invention also relates a method for producing a winding tube.
  • an improved winding tube known. It consists of a metal corrugated tube, made of a helically wound, longitudinally corrugated or longitudinal ribbed band is formed, with adjacent band wrap overlap at least at their edges, and indeed preferably at least half its bandwidth, so that at least two-ply sleeve wall is formed.
  • the known winding tube preferably has a smooth, uninterrupted outer wall surface created by the fact that the waves or ribs a rectangular or trapezoidal Have cross section; so that the wave or rib heads on the outer and on the inner wall of the sleeve abut each other. Then the outer and inner shaft heads of the sleeve wider than the spaces between these wave heads, in the cited patent as "wave feet" be designated.
  • this known winding tube is first by helically winding a longitudinally corrugated or longitudinal ribbed metal bands a tube with at its edges produced overlapping tape wounds. Then be the wave heads by exerting a radial pressure flattened the tube while broadening it.
  • the pipe may be in Axial direction are compressed so that the gaps between the heads further reduce or close.
  • the pipe may be in Axial direction are compressed so that the gaps between the heads further reduce or close.
  • the invention is therefore based on the object, a Winding tube whose production is less expensive than the the well-known winding tube and still a smooth Exterior wall and has high strength, and a method for To create such a winding tube.
  • the winding tube has a smooth outer wall and that at the same time used the material of the longitudinal ribbed or longitudinally corrugated metal strip efficiently can be exploited, so that an improved Relationship between the weight and the Peak compressive strength of the winding tube results.
  • each encounter adjacent waves / ribs of the profile of the winding tube in Sections of their located on the sleeve outer wall outer Head areas to each other or almost to each other, and the on the sleeve inner wall located inner head portions of the adjacent waves / ribs are completely separate from each other spaced.
  • the wave heads are flat.
  • the outer wall of the resulting winding tube then not only has no Spaces between the individual outer wave heads on, but also corresponds in longitudinal section one essentially straight line.
  • the so educated winding tube according to the invention is particularly suitable for Winding flat sheet material, e.g. from Aluminum sheets, which in the case of a less smooth Sleeve outer wall would deform during winding, so that at least the innermost layers of the wound material not be fully usable.
  • a smooth outer wall of the winding tube is e.g. thereby get that outer shaft heads in cross section be designed trapezoidal.
  • the inner wave heads on the sleeve inner wall can be designed round, So in particular keep the shape that they have Profiling the metal strip was given.
  • the metal strip can advantageously so be wrapped that the tape wraps at least around the Half of their bandwidth overlap.
  • the resulting pipe wall then consists of at least two tape layers, what the Strength of the winding tube further improved.
  • a flat metal strip is first longitudinally corrugated or longitudinally ribbed pre-profile strip formed, its wave or rib edges with a, perpendicular to the plane of the metal strip form a flank angle ⁇ .
  • the longitudinally corrugated or longitudinally ribbed tape then becomes like that helically wound, each adjacent Tape wrap at least partially overlap, leaving a Pipe is created.
  • the metal strip has a cross section wavy or ribbed profile, which after the Winding on the sleeve outer wall located outside Shaft heads are wider than the one after winding up the sleeve inner wall located inner shaft heads.
  • the on the outside of the tube outer heads of the waves or Ribs are then used by exerting a radial Pressure on the tube flattened and widened.
  • the resulting tube is then wrapped in cores of the cut to desired length.
  • the inventive method has the advantage that already with little effort a very rigid and Resistant winding tube with low total weight can be produced. Since already the initial profile like that asymmetrically designed is that the outer wave heads at the later tube outer wall are wider than the inner tube Wave heads on the later pipe inner wall, are the gaps between the outer wave heads of the output profile in Relative to these outer wave heads already relative small. For closing these gaps need the outer Wave heads therefore only to a small extent flat or to be pushed. The in the known Manufacturing process necessary, expensive subsequent Upsetting is eliminated.
  • the Profile is designed for the inner wave heads relatively little material can be used, so that around more material for the webs between the outer and the inner wave heads is available. The more material used for these webs, the higher is the radial Deformation strength of the winding tube.
  • the flank angle ⁇ of the pre-profile strip is preferably about 5 °, so that the Vorprofilband easily to a tube can be wound.
  • the Vorprofilband first has a method Flank angle ⁇ , which is between 15 ° and 25 °. Then is the Vorprofilband stackable, that is, when winding of several band turns superimpose the flanks the band underside evenly on the flanks of the Band top. A twisting, splashing or otherwise deformation of the profile does not take place.
  • the Vorprofil therefore on a Be wound on a coil of material whose diameter during Winding the specially designed pre-profile only increases comparatively slowly.
  • the profiled tape can doing so by a straight or in the radial direction in the radial direction movable profile roller in the area of the casserole of the profiled strip are guided on the pre-material roll. This ensures that the band edge edges exactly put on each other and the profile band edge straight is wound.
  • flank angle ⁇ of about 5 ° appropriate.
  • the Vorprofilband with the flatter edge angle ⁇ is therefore, possibly rolling from the just described Starting material coil, even further deformed until the flank angle ⁇ of about 5 ° is reached.
  • the pre-profile band can be at a first Production facility produced, to a Vormaterialspule wound up, transported to a second production site and there to the winding tube according to the invention be further processed.
  • the latter is preferably done where the winding tubes later also for winding up Tapes, foils, etc. are needed. Then the deleted Need to transport empty cores that much Need storage space.
  • FIG. 1 shows a metal strip, preferably an aluminum strip, that has been reshaped into a longitudinally corrugated pre-profile strip is.
  • outer shaft heads 1 of the profile are wider than the inner shaft heads 2 of the Profile.
  • the outer shaft heads 1 are later at the Outside wall of the resulting winding tube may be arranged, the inner shaft heads 2 on the inner wall.
  • a wave flank forms with a vertical on the band level one Flank angle ⁇ , which lies between 15 ° and 25 °.
  • the in Fig. 1 profiled strip shown is stackable or rollable, can So first stored in this form or be transported.
  • the device shown in Fig. 6 For profiling this aluminum strip, for example the device shown in Fig. 6 are used.
  • the Metal strip runs from a first coil 3, is in a Device 4 greases, of first profiling rollers. 5 profiled and rolled up on a primary material role 6.
  • the profiled band is doing by a radial Direction straight or in the arch movable profile roller 13 in Area of the casserole of profiled tape on the Feedstock role 6 out. This ensures that the Tape edge edges are placed exactly on each other and the Profile strip is wound straight-edge.
  • Fig. 2 shows the profile strip after another Forming step.
  • the flank angle has an angle ⁇ decreases and is now about 5 °.
  • the material is therefore not as good stackable as the Vorprofilband, However, the steeper flank angle is favorable to be in the subsequent winding process a smooth surface of the To achieve winding tube.
  • the Pre-profile strip runs from the primary material roll 6 and is formed by second roll forming 7 to the Flank angle ⁇ to form.
  • Figs. 3 and 4 show the metal band during the Winding process. From Fig. 3 it is clear that two layers of metal band mesh. The metal band has it nor the profile shown in Fig. 2. During the Winding process, the waves of the profile even further pushed together, so that the profile shown in Fig. 4 arises. This process step also serves in the subsequent winding process with little effort a smooth Surface of the outer wall of the winding tube to reach.
  • Fig. 5 shows the final profile of a device according to the invention Winding tube as a longitudinal section through a wall of such Sleeve.
  • the wide outer wave heads 1 of the profile are flattened so that a smooth, uninterrupted outer wall of the winding tube has resulted. Due to the foregoing process steps, i. by virtue of the steep flank angle ⁇ and due to the Pushing the waves together, is to flat pressing the outer shaft heads only a comparatively small radial Force necessary. The comparatively small inner Shaft heads 2 have not been further deformed. A high Flexural rigidity of the winding tube is still due to the uninterruptible outer wall and in that relative much material for the profile webs 12 between the outer and the inner shaft heads 1 and 2 has been used.
  • the tape to the winding tube serves a winding device.
  • the winding tubes off profiled tape can do this with two different Winding devices are produced, of which the first is shown in the left part of Fig. 7 and from a Winding mandrel 8 and profiled guide rollers 9 consists.
  • Fig. 7a is an enlarged view of this winding device with winding mandrel.
  • Guide rollers 9, around the Arbor 8 are arranged, cause the strip of tape helically running around the spine.
  • this six guide rollers 9 provided, depending on However, pipe diameters can also be more or less Guide rollers 9 may be present.
  • Winding device is a three-roll bending apparatus 10 the Tape strips the desired curvature.
  • the guide rollers 9 Here, too, cause the tape strip helical running.
  • a counter-roller 14 is arranged as no Winding mandrel is present.
  • the guide rollers 9 are each profiled so that their Webs fill in the gaps between two wave heads. each Guide roller 9 engages over several tape turns into the profile of the pipes. Around the shaft distances of the The profile can shrink during the process Guide rollers 9 also divided into sections which cover the band slopes.
  • Fig. 8 shows a guide roller 9, which in four Sections A to D is divided, with the distances between webs 15 of the guide roller 9 of section to Reduce section.
  • section A the profiled Band led around the thorn, without the distances between the Reduce waves.
  • sections B and C the Distances between the shafts of guide roller 9 to Guide roller 9 reduced.
  • the outer Wave heads in one step or in several steps, for example, by means of section D of some Guide rollers 9, flattened.
  • Fig. 9 shows a profiling and Winding device according to the prior art.
  • a metal strip 3 in a device 4 greased, 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 used device is comparatively large, and the entire manufacturing process must be in a single process be performed.
  • the inventive method allows it, on the other hand, to divide the manufacturing process and thus also to reduce the size of the devices used.

Landscapes

  • Making Paper Articles (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Wickelhülse zum Aufwickeln von Bändern, Folien, Blechen oder dergleichen, die aus einem wendelförmig 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 A1 ist eine verbesserte Wickelhülse bekannt. Sie besteht aus einem metallenen Wellrohr, das aus einem wendelförmig 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 wendelförmiges 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 Hülsenaußenwand 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 β bilden. Das längs gewellte oder längs gerippte Band wird dann so wendelförmig 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 Rohrinnenwand, 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 β 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 α, 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 β von etwa 5° zweckmäßig. Das Vorprofilband mit dem flacheren Flankenwinkel α wird daher, eventuell abrollend von der eben beschriebenen Vormaterialspule, noch weiter verformt, bis der Flankenwinkel β 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 α, 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 β 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 β 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 β 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 wendelförmig 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 wendelförmig 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 (15)

  1. Wickelhülse zum Aufwickeln von Bändern, Folien, Blechen oder dergleichen, die aus einem wendelförmig 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 (β) bilden,
    (B) das längs gewellte oder längs gerippte Band wird dann mittels einer Wickelvorrichtung (8, 9, 10, 14) so wendelförmig 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, und
    (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 (β) etwa 5° beträgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorprofil zunächst einen Flankenwinkel (α) 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 (β) 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 (β) 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) wendelförmig 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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