Verfahren zum Bespannen einer Trommel mit einem endlosen, dünnwandigen Metallmantel

Abstract

 Die Erfindung hat die Aufgabe, eine bestehende rotierende Film-Gießtrommel am Umfang mit einem dünnen Metallband zu umspannen, ohne daß die Trommel ausgebaut werden muß. Dazu wird das Metallband auf die Trommel aufgerollt, abschnittsweise angedrückt und entweder stufenweise durch Spannvorrichtungen oder in einem mittels Spannbänder unter Zugspannung gesetzt, an den Enden zusammengeschweißt und nachgearbeitet. (Fig. 2)

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bespannen einer Trommel bzw. eines Rades mit einem endlosen dünnwandigen Metallmantel. Insbesondere bei Film-Gießmaschinen die sehr große Gießräder besitzen, stellt sich die Aufgabe, die Oberfläche, die einer häufigen Nachbearbeitung bedarf, mit einem hochwertigen Material auszustatten, da die Trommel selbst aus Gußeisen besteht. Dazu ist es erforderlich, daß dieser Metallmantel sehr straff gespannt die Troa'ime) umschließt. Infolge Größe der Trommel und der Unmöglichkeit des Ausbaues muß dieses Band an Ort und Stelle Aufgebracht werden und es scheiden auch die sonst üblichen Verfahren des thermischen Aufschrumpfens aus. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Metallband auf die Trommel aufgerollt und dabei laufend angedrückt wird, bis es die Trommel umschließt und an den Enden überlappt und sodann dieses unter Längszugspannung gesetzt und in diesem Zustand an der Schweiß stelle abgelängt, bearbeitet, geschweißt und nachge, arbeitet wird. Nach weiteren Kennzeichen der Erfindung kann dies entweder dadurch erfolgen, daß das Metallband auf die Trommel aufgerollt und dabei laufend mit Halterungen an beiden Rändern des Trommelumfanges befestigt wird, bis es mit seinen Enden überlappt, sodann vorzugsweise von der der Überlappungsstelle gegenüberliegenden Seite ausgehend, stufenweise Spannklötze an Trommel und Band befestigt werden und mittels einer dazwischen angeordneten Spannvorrichtung auseinander gedrückt werden, wobei jeweils der dazwischen liegende Bandteil unter eine vorgegebene Spannung gebracht wird, bis die Überlappungsstelle erreicht ist, sodann die dort überlappenden Bandenden durchgeschnitten und nach Glättung der Bandenden sowie Nachspannung zum Schließen des Spaltes geschweißt und nachgearbeitet werden, oder, daß Spannbänder außen mitgerollt und nach Schließung der Umschlingung gespannt werden, wobei durch Reibung auch das Metallband gespannt wird.

[0002] Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der Zeichnung erkennbar, welche die Erfindung beispielsweise darstellt. Dabei zeigt Fig. 1 den Aufriß der ganzen Vorrichtung, Fig. 2 den Querschnitt dazu und die Figuren 3 bis 6 das Auflegen und Spannen in den verschiedenen Stadien. In Fig. 7 ist das Trennen und in Fig. 8 das Bearbeiten der Schweißkanten, in Fig. 9 das Schweißen und in Fig. 10 das Bearbeiten der fertigen Schweißnaht veranschaulicht. Die Figuren 11 und 12 zeigen in vergrößertem Ausschnitt die Anbringung der Spannelemente. Die Figuren 13 und 14 zeigen in einander zugeordneten Rissen eine andere Variante, bei der Spanngurte verwendet werden in Anfangsstellung, Fig. 15 in einer Zwischenstellung und Fig. 16 in Endlage. In Fig. 17 ist ein Befestigungselement gezeigt, während die Fig. 18 die aufgesetzte Spannvorrichtung darstellt, welche in den Figuren 19 und 20 in Auf-und Grundriß dar gestellt ist. Die Figuren 21, 22 und 23 zeigen die Anordnung der Bearbeitungswerkzeuge am Spannrahmen. Die Figuren 24 und 25 zeigen in vergrößerter achsonometrischer Darstellung den eigenen Spannvorgang.

[0003] Es soll eine Trommel, beispielsweise ein Gießrad mit 4,8 m 0 in der Filmindustrie mit einem 1 mm dicken, 1,2 m breiten Edelstahlband mit einer für das Aufgießen des Triazetat-Rohfilmes erforderlichen fehlerfreien hochglanzpolierten Oberfläche bespannt werden.

[0004] Für die Aufnahme einer Unterlagsschiene 1, vorzugsweise aus Kupfer zum Endlosschweißen des Bandes b wird in die Trommel a eine Nut ca. 10 -12 mm Teife und 40 mm Breite eingefräst - (siehe Fig. 11). Falls die Schweißparameter - (Schweißstrom) es erlauben, kann auf diese Nut verzichtet werden.

[0005] Zur Befestigung von spannelementen d werden Gewindelöcher i in axialer Richtung in beide Stirnseiten oberhalb der Schulter h der Trommel a gebohrt.

[0006] Das Metallband b ist um ca. 600 mm länger als der Umfang der Trommel a. Die Breite des Bandes b ist so gewählt, daß es links und rechts der Trommel a um je 30 mm über die Trommelbreite hinausragt (Fig. 12). Die außen zu liegen kommende Oberfläche, auf welche später das Produkt gegossen wird, ist mit einer geeigneten Schutzfolie versehen.

[0007] Diese überstehenden Ränder weisen in gewissen Abständen entsprechende Löcher k auf, welche zur Befestigung der Spannelemente c mittels Schrauben dienen. Diese Spannelemente c sind so ausgeführt, daß sie entlang den Schultern der Trommel a gleiten können (Fig. 12).

[0008] Das auf eine Transportspule aufgewickelte Metallband b wird in ein Abrollgestell e gelegt und das Bandende an der Trommel a mit einer Klammer befestigt (Fig. 1 e).

[0009] Durch langsames Drehen der Trommel a wird das Metallband b auf den Trommelumfang gelegt und in den vorgesehenen Abständen an beiden Bandrändern mittels der Spannelemente c an die Trommel a angeklammert (Fig. 3).

[0010] So wird in Einzeletappen durch Weiterdrehen der Trommel a und Anschrauben der Spanneiemente c das gesamte Band auf die Trommel a aufgelegt, wobei die beiden Bandenden zuletzt etwa 600 mm überlappen (Fig. 4).

[0011] Der eigentliche Spannvorgang muß auf der, der Überlappungsstelle diametral gegenüberliegenden Trommelseite beginnen. Zu diesem Zweck wird die Überlappungsstelle nach unten gefahren und die Klemmung des Bandanfanges gelöst.

[0012] Vom oberen Trommelteil ausgehend wird nun mit dem Bandspannen begonnen. Hiezu werden jene beiden am Band befestigten Spannelemente c, d (Fig. 5), welche nach oben zu liegen kommen, an der linken und rechten Trommelschulter angeschraubt.

[0013] Beidseits der Trommel wird nun mittels je einer hydraulischen Presse zwischen dem Spannelement d, welches das Band b an der Trommel a bereits festhält und dem am Band b festgeschraubten -im Uhrzeigersinn gesehen -nächsten Spannelement c das Bandstück in diesem Bereich gespannt und im gespannten Zustand mit einem mechanischen Spannschloß f, welches zwischen die Spanneiemente c, d geklemmt wird, fixiert (Fig. 5). Damit ist der Bereich Fig. 5 (Folge 1) gespannt fixiert.

[0014] Als nächste Etappe wird mit dem Bandstück entgegen dem Uhrzeigersinn gesehen (als Folge 2 gezeichnet) genau so verfahren.

[0015] Die Spannetappe (Folge 3) liegt wieder in Richtung Uhrzeigersinn, Etappe (Folge 4) wieder entgegen diesem

[0016] Die hydraulische Presse wird immer zwischen dem an der Trommel a angeschraubten Spannelement d und dem am Bandrand befestigten Spannelement c angesetzt und nach erfolgter Spannung des jeweiligen Bandstückes durch die Spannschlösser f ersetzt.

[0017] So wird weiterverfahren, bis zu den letzten Spannetappen vor den überlappten Enden (Fig. 6).

[0018] Alle diese Spannvorgänge werden bei normaler Raumtemperatur durchgeführt.

[0019] Auf Grund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Band b und Trommel a wäre es erforderlich, eine entsprechend hohe Vorspannung bei Raumtemperatur aufzubringen, damit das Band b bei Arbeitstemperatur, falls diese höher liegt, noch sicher und fest an der Trommel a anliegt.

[0020] Nimmt man z.B. an, daß ein Edelstahlband mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient von ca. 16 . 10^-6 m/m°C bei der Arbeitstemperatur von 40°C mit noch einer Zugspannung von 3 kp/mm² auf einer Gußeisentrommei mit einem Wärmeausdehnungskoeffizient von ca. 11 . 10-⁰ m/m°C stehen soll, müßte man bei Raumtemperatur bei dem beschriebenen Spannvorgang eine Zugspannung von ca. 9 kp/mm² aufbringen.

[0021] Aus praktischen Gründen umgeht man die Notwendigkeit einer so hohen Montagezugspannung, indem man das gesamte System auf ein Temperatumiveau bringt, das in der Nähe der Betriebstemperatur liegt. Es müssen dann nur mehr Zugspannungen in der Größenordnung von 3 kplmm² durch das vorher beschriebene Spannsystem aufgebracht werden, was leicht zu beherrschen ist.

[0022] Dieses hydraulische Montage-Spannsystem hat den Vorteil, daß die Zugspannung kontrollierbar aufgebracht werden kann.

[0023] Der Nachspannvorgang bei erhöhter Temperatur ist im nächsten Absatz beschrieben.

[0024] Zur weiteren Erhöhung der bei normaler Raumtemperatur erreichten Bandspannung wird die Trommel a und damit auch das aufliegende Band b auf etwa Arbeitstemperatur gebracht und dieselben Spannvorgänge, ausgehend von der ersten Spannetappe (Folge 1) wie sie im vorher angeführten Absatz geschildert sind, wiederholt.

[0025] Zur Trennung der beiden überlappten Bandenden bei der bei Arbeitstemperatur erreichten Spannung ist es erforderlich, daß in die ausgenommene Nut der Trommel a eine Schiene 1 mit einer Freistellung m für den Scheibenfräser t eingelegt wird.

[0026] Wurde auf das Fräsen dieser Nut verzichtet - siehe Vorbereitung der Trommel -so wird zwischen Gießtrommel a und Band b im Bereich des Fräserschnittes ein dünner Unterlagsstreifen zum Schutz der Oberfläche des Gießrades gelegt.

[0027] Das Band b wird beidseitig des künftigen Schnittes fixiert und mit einem in einer eigenen Schienenführung linear bewegten Scheibenfräser t geschnitten (Fig. 7).

[0028] Der Fräsenschnitt ist an beiden Bandenden zu glätten (Fig. 8) und die Oxydschicht der Bandoberfläche in üblicher Form je etwa 10 mm beidseitig abzuschleifen.

[0029] Zum Endlosschweißen ist es günstig, daß die beiden Bandenden satt aneinander liegen. Nach dem Fräsen beträgt der Spalt etwas mehr als die Fräserdicke.

[0030] Das Schließen des Frässpaites wird erreicht, indem man abermals Trommel und Band auf eine höhere Temperaturstufe erwärmt und eine weiteres "Nachspannen" des Bandes, wie bereits beschrieben, bei dieser Temperatur durchgeführt wird.

[0031] Die Endlosschweißung erfolgt nach dem WIG-Plasma-oder einem sonst geeigneten Schweißverfahren. Zur Ableitung der beim Schweißen entstehenden Wärme wird in die Nut eine mit einer Schweißnut m versehene Kupferschiene 1, welche die Trommelfläche um ca. 1/10 mm überragt, einegelegt (Fig. 9).
Wurde keine Nut gefräst, wird ein entsprechend dünner Unterlagsstreifen zwischen Band b und Trommel a gelegt.

[0032] Spannklappen n pressen die beiden,dicht aneinander liegenden Bandenden an die Kupferschiene 1. Die Schweißung erfolgt bei genau eingestellten Schweißparametern und elektromotorisch zwangsgesteuerter Erennerführung p (Fig. 9).

[0033] Nach erfolgter Endlosschweißung werden alle Spannelemente c, d und Spannschlösser f entfernt. Das Band b liegt satt an der Trommel a auf. Zur _ Bearbeitung der Schweißraupe n und der beidseitig der Schweißraupe liegenden Einbrandkerbe stehen dadurch, daß die Unterlagsschiene 1 ca. 1/10 mm über dem Trommelradius liegt, ebenfalls 1/10 mm zur Verfügung.

[0034] Es kann dadurch auch im Bereich der Schweißnaht der Trommelradius genau eingehalten werden (Fig. 10). Durch mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Schleifen und nachfolgendem Polieren wird die Oberfläche der Schweißzone der übrigen Bandoberfläche angeglichen.

[0035] Falls die Trommel a keinen geeigneten reversierbaren Antrieb besitzt, kann diese zur Bearbeitung des Schweißnahtbereiches durch einen Kurbelantrieb x hin-und herbewegt werden, wodurch man die Bearbeitungszeit wesentlich verkürzt (Fig. 23).

[0036] Als letzter Arbeitsgang erfolgt das Besäumen des Bandes, d.h. die überstehenden Bandränder werden mittels Trennscheibe, Fräser oder Drehmeißel weggeschnitten und die Bandkanten entgratet. Falls die überstehenden Bandränder nicht stören, kann das Besäumen entfallen.

[0037] Die Erfindung ist auf das dargestellte Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Die Trommel, wobei unter Trommel auch ein Rad verstanden wird, dessen Umfangfläche als Arbeitsfläche dient, kann auch über das Band gerollt werden, an Stelle der Vorsprünge können auch Nuten an der Seite zur Führung der Spannelemente dienen. Zur Befestigung können an Stelle von Schrauben auch Klemmungen oder Klebungen dienen, als Spannvorrichtungen statt Hydrauliken auch Schraubenspindeln oder Keile.

[0038] Des weiteren kann in Fällen, wo es die Platzverhältnisse oder die Konstruktionsmerkmale der Gießtrommel a (bzw. des Gießrades) nicht erlauben, das Band b mittels Spannklötzen d, c und zugehöriger Spannelemente f unter die erforderliche Zugspannung zu bringen, dieses mittels Spanngurten s geeigneter Konstruktion aufgebracht werden. Der Vorgang stellt sich dann im wesentlichen so dar, wie es das folgende Ausführungsbeispiel zeigt.

[0039] Bei der Variante nach den Figuren 13 bis 25 werden an Stelle der Spannelemente auf der Seite des Trommelumfanges Spanngurte o benutzt, die mit dem Metallband b über der Trommel a geschlungen und sodann unter Zugspannung gesetzt werden, wobei sie diese Spannung auf das Band b übertragen. Bedingung dafür ist, daß der Reibungskoeffizient cm, zwischen Metallband b und Trommel a kleiner ist als der Reibungskoeffizient zwischen Spanngurt und Metallband. Dies kann durch Wahl geeigneter Materialpaarung oder durch reibungserhöhende bzw. vermeidende Beläge oder Zwischenschichten erfolgen.

[0040] Der Vorgang ist nun folgender:

Von Transporttrommeln, die auf Böcken j und e stehen, werden gleichzeitig die Spanngurte o und das Metallband b abgerollt, mit ihren Enden auf die Trommel a aufgelegt und dort mit Klammern k1 die an den Seiten der Trommel a verschraubt sind, befestigt (Fig. 17). Dabei drücken federbelastete Druckkörper die Spanngurte o und das Metallband be gegen die Trommel a. Bei weiterer Drehung der Trommel a werden weitere Klammern k1 gesetzt, bis der Umfang geschlossen ist. An Stelle der Klammern k1 können Andrückrollen auf geeigneten ortsfesten Böcken dienen. Sodann wird ein Spannrahmen v bei der Endenüberlappung aufgesetzt und durch einen geeigneten Spannmechanismus u, der zwischen Spannrahmen v und den Abschlußstücken r der Spanngurte o wirkt, die Spannung auf die Spanngurte und das Metallband b aufgebracht (Fig. 18). Der Spannrahmen v, der auf dem Gestell w der Gießmaschine aufruht, besitzt auch einem Arbeitsschlitten z und ein Vorschubgetriebe y für die Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schweißbrenner und Schleifer (Figuren 21 bis 23). Zum Bewegen des Gießrades a kann dabei auch ein Kurbelantrieb x (Fig. 23) dienen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Bespannen einer Trommel bzw. eines Rades mit einem endlosen dünnwandigen Metallmantel, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallband (b) auf die Trommel (a) aufgerollt und dabei laufend angedrückt wird, bis es die Trommel umschließt und an den Enden überlappt und sodann dieses unter Längszugspannung gesetzt und in diesem Zustand an der Schweißstelle abgelängt, bearbeitet, geschweißt und nachgearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (b) auf die Trommel - (a) aufgerollt und dabei laufend mit Haiterungen - (c) an beiden Rändern des Trommelumfanges befestigt wird, bis es mit seinen Enden überlappt, sodann vorzugsweise von der der Überlappungsstelle gegenüberliegenden Seite ausgehend, stufenweise Spannklötze (c, d) an Trommel (a) und Band (b) befestigt werden und mittels einer dazwischen angeordneten Spannvorrichtung auseinander gedrückt werden, wobei jeweils der dazwischen liegende Bandteil unter eine vorgegebene Spannung gebracht wird, bis die Überlappungsstelle erreicht ist, sodann die dort überlappenden Bandenden durchgeschnitten und nach Glättung der Bandenden sowie Nachspannung zum Schließen des Spaltes geschweißt und nachgearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsstelle unten liegt und vor dem Spannen die Befestigung des Bandendes gelöst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung mittels hydraulischer Spannvorrichtung aufgebracht und mit mechanischen Spannelementen (f) fixiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannvorgang stufenweise auf beiden Seiten altemierend vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung und Verschweißung der Bandenden oben liegend erfolgt

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannvorgang bzw. ein Nachspannvorgang bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise der Betriebstemperatur, vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schweißen nach dem WIG-Verfahren erfolgt, mittels elektromotorischer zwangsgesteuerter Brennerführung (p).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Schweißung die Spannelemente (Halterung c, Spannklötze d, Hxierung f) entfernt und das Band (b) an den Rändern besäumt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (a) auf einer horizontalen Achse (g) drehbar angeordnet, an der Schweißstelle in einer Aus nehmung eine Unterlagsschiene (1), vorzugsweise aus Kupfer, mit einer Nut (m) zur Freistellung des Trennwerkzeuges (t) und der Schweißnut (n) angebracht ist, und die Spannelemente (c, d) an einer Schulter (h) oder Nut (m) der Trommel (a) geführt und mittels Schrauben (i, k) befestigt sind, wobei als Spannvorrichtung dazwischen Hydrauliken dienen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlagsschiene (1) über den Trommelumfang vorsteht, um eine Abarbeitung der Schweißraupe (m) und Einbrandkerbe von den Solldurchmesser zu ermöglichen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbänder (o) außen mit^gerallt und nach Schließung der Umschlingung gespannt werden, wobei durch Reibung auch das Metallband (b) gespannt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung mittels eines Spannrahmens (v) erfolgt, der gleichzeitig auch als Träger für Niederhalter (n) und Bearbeitungswerkzeuge, wie Fräser, Schleifer, Schweißbrenner udgl. dient.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit Rollen angedrückt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kurbeltrieb (x), dessen Kurbel an der Trommel (a) angreift, für die Bewegung der Trommel als Werkstück dient (Rg. 23),

Zeichnung