Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines profilierten Bleches gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.

Rollformen (Kaltwalzprofilieren) ist ein kontinuierlicher Prozess, bei dem ein Profil aus einem Blechband hergestellt wird. Bei diesem Vorgang können mehrere Bearbeitungsschritte gleichzeitig vorgenommen werden, wie z.B. Prägen, Schneiden, Dekorieren, Perforieren usw. Damit zeichnet sich das Rollformen von anderen Techniken, wie z.B. dem Fließpressen, Abkanten oder Biegepressen aus. Ein Vorzug des Rollformens besteht darin, dass innerhalb relativ kurzer Zeit große Serien mit dem gleichen Querschnitt herstellbar sind. Dabei können verschiedene Metalle verwendet werden.

Für die Herstellung von Profilen mit nicht konstantem Querschnitt kann dieses Verfahren auch verwendet werden, aber es sind hierzu beträchtliche Anstrengungen nötig. Bei Profilen mit variablem Querschnitt, also Profile die über die Länge betrachtet einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, kann man dies als flexibles Profilieren bezeichnen. Biegen ist ein umformendes Fertigungsverfahren. Dabei wird ein Biegemoment auf das Material aufgebracht und dadurch eine dauerhafte Verformung herbeigeführt. Das Biegen von Blechen wird prinzipiell durch Umklappen eines Flächenabschnitts gegenüber dem verbleibenden Flächenabschnitt eines Blechbandes bewirkt. In Abhängigkeit von den zum Einsatz kommenden Verfahren und Maschinen sind relevante Ausprägungen am Werkstück wie Biegekante, Biegewinkel oder Biegeradius definiert und reproduzierbar.

Die Nachteile des Standes der Technik bei der Herstellung von profilierten Blechen können wie folgt dargestellt werden. Die Durchführung einer flexiblen Profilierung kann nicht auf einfache Weise erreicht werden und eine einfache Führung eines Profils ist nicht möglich, da zu führende Konturen erst ausgebildet werden müssen. Außerdem sind Rollformen und Höhenveränderlichkeit miteinander gekoppelt. Ferner können mit Rollformen z.B. erforderliche Stauchungen und Dehnungen in einem flexiblen Querschnitt nicht ohne weiteres eingebracht werden. Zudem wurde eine einfache Realisierung einer belastungsgerechten Form der Bauteile bisher nicht erreicht. Ferner sind die zum Biegen verwendeten Maschinen, insbesondere Pressen, relativ teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein leicht realisierbares, ressourcenschonendes und kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, durch welche die vorstehenden Nachteile des Standes der Technik behoben werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. "~" ό ~~

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:

Figur 1 einige erfindungsgemäße Varianten und ihre Umformstrategien;

Figur 2 einige erfindungsgemäße Varianten aus Fig. 1 und perspektivische Ansichten davon; und

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Umformung gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines profilierten Bleches. Das Verfahren umfasst folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge. In Schritt a) wird das Rollformen eines Blechbandes mittels einer konventionellen oder starren Rollformanlage oder einer flexiblen Rollformanlage, die wie eine konventionelle oder starre Rollformanlage betrieben wird, durchgeführt. Dabei bestimmt das Blechband eine erste Arbeitsebene der Rollformanlage, in Bezug aufweiche Teile des Blechbandes aufgebogen werden, um das profilierte Blech zu bilden. Außerdem sind die aufgebogenen Teile des Blechbandes in Bezug auf die erste Arbeitsebene mindestens teilweise gekrümmt. In Schritt b) wird das Biegen des profilierten Bleches mittels einer Biegeanlage durchgeführt. Dabei werden die aufgebogenen Teile des profilierten Bleches derart gebogen, dass eine zweite Arbeitsebene gebildet und die erste Arbeitsebene gekrümmt wird.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten profilierten Bleche können offen oder geschlossen sein. Die profilierten Bleche können ferner einen veränderlichen Querschnitt über die Längsachse aufweisen. Außerdem können die Profile gerade oder gebogen sein. -A -

In einer Ausfuhrungsform umfasst das Verfahren ferner nach Schritt b) einen Schritt c). In Schritt c) wird das Rollformen des profilierten Bleches mittels einer konventionellen oder starren Rollformanlage oder einer flexiblen Rollformanlage, die wie eine konventionelle oder starre Rollformanlage betrieben wird, durchgeführt. Dabei werden in Bezug auf die zweite Arbeitsebene wieder Teile des profilierten Bleches aufgebogen. Außerdem umfasst das Rollformen in diesem Schritt eine stützende Maßnahme. In einer Ausfuhrungsform kann die stützende Maßnahme an der ersten Arbeitsebene durchgeführt werden. Hierzu können einzelne Rollen oder Rollenpaare, die mindestens in einer Achse bewegt werden können, der Profilkontur gesteuert folgen. Dabei muss das Profil gestützt werden, um es nach dem (ersten) Biegen im nachfolgenden Rollformprozess ohne Probleme, wie z.B. Verformen, durch die Rollformanlage führen zu können. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Eine Möglichkeit besteht in der Führung oder Stützung durch Rollen/Rollenpaare in der Rollformanlage. Hierbei müssen die Rollen/Rollenpaare der neuen gebogenen Kontur folgen, d.h. sie müssen mindestens in einer Achse beweglich sein und mit entsprechender Steuerung der Kontur nachgefühlt werden können. Unter Bezug auf das nachstehende Ausführungsbeispiel muss bei dem Hut-Profil der Boden je nach aktueller Höhe mit Rollen unterstützt werden, die in vertikaler Richtung dem Längsschnitt nachgeführt werden können. So sind in jedem Gerüst der der Biegung nachfolgenden Rollformanlage die Rollen/Rollenpaare für die Unterstützung in der Höhe zu bewegen.

Alternativ dazu kann das gebogene Profil auch in eine Art "Negativform" gelegt und geklemmt werden und auf einer linearen Führung durch die Rollformanlage geführt werden. Allerdings ist hierbei ein kontinuierlich geführter Prozess nicht möglich und die Form/Formen muss/müssen immer wieder an den Anfang der Anlage gebracht werden. In einer weiteren Ausfuhrungsform umfasst das Verfahren ferner nach Schritt c) einen Schritt d). In Schritt d) wird Biegen des profilierten Bleches mittels einer Biegeanlage durchgeführt. Dabei werden die erste und zweite Arbeitsebene mindestens teilweise gekrümmt.

In einer Ausführungsform kann das Biegen des Schritts b) in einer Ebene erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann das Biegen des Schritts d) in einer Ebene, in zwei Ebenen oder in drei Ebenen erfolgen. Für den Fall, dass in zwei Ebenen gebogen wird, können z.B. neue Rollformlinien im Boden und in der Seite ausgerichtet werden, welche dann im nachfolgenden Rollformprozess gebogen bzw. geformt werden. Für den Fall, dass in drei Ebenen gebogen wird, kann eine Torsion in das Profil eingebracht werden.

In den erfindungsgemäßen Verfahren kann mindestens eine Dimension des Querschnitts des profilierten Bleches konstant gehalten werden oder variieren. Eine mehrfach nacheinander durchgeführte Kombination aus Rollformen und Biegen gestattet die Herstellung von Profilen und Querschnitten in allen beliebigen Variationen. Dabei können die Breite und die Höhe variieren. Ferner können auch Winkel über die Länge verändert werden. Außerdem kann z.B. in einem Rollformschritt nur eine Hälfte des Bleches bzw. des Querschnitts und in einem anschließenden Rollformschritt die andere Hälfte bearbeitet werden. Hierbei ist nur die Reihenfolge der Rollformschritte wichtig. Ferner kann auch, wie vorstehend erwähnt, in zwei oder drei Dimensionen gebogen werden (z.B. rechts/links, hoch/runter und verdrehen).

In den erfindungsgemäßen Verfahren umfassen die profilierten Bleche folgende Profile: gerade oder gebogene Profile, U-förmige Profile mit oder ohne Flansch, V-fÖrmige Profile mit oder ohne Flansch, C-förmige Profile, Hut-Profile, M- förmige Profile, ovale Profile, rechteckige Profile und Kombinationen davon. Ovale und rechteckige Profile kommen z.B. bei ovalen Rohren bzw. Rechteckrohren vor.

In den erfindungsgemäßen Verfahren kann das Biegen eine stützende Maßnahme umfassen. Als stützende Maßnahme kann im Biegeprozess ein Kern, ein Ziehstein, eine Matrize verwendet oder Gleitziehbiegen eingesetzt werden. Der Biegeprozess kann auch durch ein einfaches Werkzeug mit Innen- und Außenteil in Verbindung mit einer hydraulischen Presse erfolgen. Ebenso können die Rollen für einen 3- Rollen-Biegeprozess passende Aussparungen, Borde und Bunde enthalten. Ferner kann das Werkstück auch mit einem elastischen Kunststoff (z.B. Silikon) gefüllt werden. Z.B. bei Blasinstrumenten wird vor dem Biegen das Rohr mit flüssigem Blei gefüllt.

In den erfindungsgemäßen Verfahren umfasst das Biegen die Prozesse 3-Rollen- Biegen, Gleitbiegen, Biegen mit Formschuh und Streckbiegen. Die vorliegende Erfindung sieht auch Kombinationen dieser Prozesse vor.

Bezug nehmend auf die Figur 1 sind einige erfindungsgemäße Varianten und ihre Umformstrategien gezeigt. Für die Herstellung des Profils A, das in Schnittansicht dargestellt ist, sind vier Schritte erforderlich, nämlich ein Rollformschritt 1, gefolgt von einem Biegeschritt 2, gefolgt von einem weiteren Rollformschritt 3 und einem weiteren Biegeschritt 4. Diese Schritte werden ausführlicher unter Bezugnahme auf die Figur 3 erläutert. Darüber hinaus sind die ersten zwei Schritte zur Herstellung des Profils B analog zu jenen des Profils A, gefolgt von einem weiteren Rollformschritt 3 und einem weiteren Biegeschritt 4. Die Schritte 1 und 2 zur Herstellung des Profils C sind ebenfalls analog zu den Schritten 1 und 2 des Profils A, wiederum gefolgt von einem weiteren Rollformschritt 3 bzw. Biegeschritt 4. Das Profil D der Fig. 1 wird mittels eines Rollformschritts 1, gefolgt von einem Biegeschritt 2 und von einem weiteren Biegeschritt 4 hergestellt. Zusätzlich ist in der Fig. 1 unten eine Seitenansicht des Profils C bzw. D dargestellt, wobei Sicken an Profilseiten parallel zum Boden oder Rand (Flansch) ausgeführt werden.

In einer weiteren Ausfuhrungsform, die nicht dargestellt ist, sind Sicken an Profilseiten in beliebiger Lage vorgesehen. Diese Sicken stellen auch eine neue Rollformlinie bzw. Ebene dar. Die Ausrichtung und Lage der Sicken wird durch das Festlegen der neuen Rollformlinie(ebene) bestimmt.

Bezug nehmend auf Fig. 2 sind die Profile A, B und C aus Fig. 1 sowie perspektivische Ansichten davon gezeigt, wobei die perspektivischen Ansichten al, a2 verschiedene Biegungsvarianten des Profils A zeigen, die perspektivische Ansicht b eine Biegevariante des Profils B zeigt und die perspektivische Ansicht c eine Biegevariante des Profils C zeigt.

Die erfindungsgemäß hergestellten profilierten Bleche können in unterschiedlichen Industriezweigen verwendet werden, z.B. in der Automobilindustrie, insbesondere für Längs- oder Querträger, Stoßfänger, Türversteifungen, Vorformen für Innenhochdruckumformung; im Schiffsbau, insbesondere für Masten; im Straßenbau, insbesondere für Laternen; und in der Architektur, insbesondere für Stahlbauprofile.

Die vorliegende Erfindung sieht ferner eine Anlage vor, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Eine Ausführungsform der Anlage kann wie folgt ausgelegt sein. In einem Modul 1 der Anlage kann sich eine konventionelle Rollformanlage befinden und das zugeschnittene Blechband gemäß Schritt a) der vorliegenden Erfindung umformen (z.B. in ein U-Profil). In einem nachgeschalteten Modul 2 kann sich eine Biegeanlage befinden und das profilierte Blech aus Schritt a) gemäß Schritt b) der vorliegenden Erfindung biegen. In einer anderen Ausführungsform der Anlage kann sich in einem dem Modul 2 nachgeschalteten Modul 3 eine weitere konventionelle Rollformanlage befinden und das profilierte Blech aus Schritt b) gemäß Schritt c) der vorliegenden Erfindung weiter umformen (z.B. aus einem U-Profil in ein Hut-Profil). In einer weiteren Ausfuhrungsform der Anlage kann sich in einem dem Modul 3 nachgeschalteten Modul 4 eine weitere Biegeanlage befinden und das profilierte Blech aus Schritt c) gemäß Schritt d) der vorliegenden Erfindung weiter biegen. Für den Fall, dass die Anlage die vorstehend beschriebenen Module 1 bis 4 aufweist, kann ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden, welches im nachstehenden Ausfuhrungsbeispiel erläutert ist.

Die erfindungsgemäße Anlage ist jedoch weder auf die vorstehende Anzahl der Module noch auf ihre Art eingeschränkt. In einer Ausführungsform der Anlage können vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens z.B. ein Zufuhrungs-Modul und/oder ein Zuschneider-Modul vorgesehen sein. Ferner kann ein weiteres Zuschneider-Modul z.B. nach Vollendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in der Anlage in einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Prozess durchgeführt werden. Wie vorstehend erwähnt ist, können die profilierten Bleche auch gebogen sein, wobei die Lage der Biegelinie über den zu führenden Prozess entscheidet. Wenn sich die Biegelinie im Querschnitt des profilierten Bleches befinden soll, kann ein kontinuierlicher Prozess durchgeführt werden (kontinuierliche Anlage). Wenn sich aber die Biegelinie außerhalb des Querschnitts des profilierten Bleches befinden soll, muss ein diskontinuierlicher Prozess durchgeführt werden (diskontinuierliche Anlage).

Ausführungsbeispiel

Bezug nehmend auf Fig. 3, ist eine schematische Darstellung einer Umformung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In Schritt 0 ist eine Draufsicht mit dem entsprechenden Profil AO eines zugeschnittenen flachen Blechbandes gezeigt. In Schritt 1-4 sind entsprechende Seitenansichten des Profils Al -A4 während der Umformung gezeigt. Auf der linken Seite sind die entsprechenden Querschnitte der Profile Al -A4 dargestellt.

In Schritt 1 können z.B. in einer konventionellen Rollformanlage in einer ersten Arbeitsebene 11 die Seitenschenkel zu einem "U-Profil" gebogen werden. Durch den Blechzuschnitt entsteht ein U-Profil mit variabler Schenkelhöhe.

In Schritt 2 kann z.B. mit einem angepassten COPRA®-Flexform Gerüst ein variabler Biegevorgang ausgeführt werden. Der Biegeradius ändert sich dabei kontinuierlich. Dabei kommt die Bandkante über die ganze Länge auf eine zweite Arbeitsebene 21 zum Liegen. Es sollte beachtet werden, dass der Ausdruck "Bandkante" sich auf das dargestellte Beispiel bezieht. Im Allgemeinen sollte davon gesprochen werden, dass die neue Rollformlinie bzw. die neuen Rollformlinien in eine Ebene gebracht bzw. horizontal für die nachfolgende Rollformanlage ausgerichtet wird/werden.

In Schritt 3 kann z.B. in einer konventionellen Rollformanlage das gebogene U- Profil zu einem "Hut-Profil" gebogen werden. Der "Hut-Rand" liegt dabei in einer Ebene und die Seitenflächen des Hut-Profils bekommen eine variable Höhe. Wahlweise kann eine diskontinuierliche Führung des Bodens 33 mit z.B. einem vereinfachten COPRA®-Flexform Gerüst erforderlich sein.

In Schritt 2 des gegenwärtigen Beispiels wird das Blechteil nur in einer Dimension gebogen (rauf/ runter), aber es ist auch denkbar das Blechteil in zwei oder drei Dimensionen zu Biegen. Wird nun das Blechteil in zwei Dimensionen gebogen, so verläuft in Schritt 3 die neue Rollformlinie, wie im Fall des Biegens in einer Dimension, horizontal durch die Rollformanlageanlage, aber durch die weitere Krümmung in der zweiten Dimension müssen die Gerüste der nachfolgenden Rollformanlage dieser zweiten Dimension angepasst werden. In Schritt 4 kann z.B. mit einem angepassten COPRA®-Flexform Gerüst ein variabler Biegevorgang ausgeführt werden. Der Biegeradius ändert sich dabei kontinuierlich. Schließlich kann das auf der rechten Seite im Querschnitt dargestellte gewünschte Endprofil erzielt werden.

Die durch die vorliegende Erfindung erzielten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:

Die Verfahren Rollformen (bzw. Kaltwalzprofilieren) und Biegen sind bekannte und einfach zu handhabende Verfahren, woraus erfindungsgemäß ein leicht realisierbares Verfahren resultiert.

Das zu formende Profil kann produktionstechnisch leichter gebogen als flexibel profiliert werden.

Im Biegeprozess können ein Kern oder andere stützende Maßnahmen verwendet werden.

Erforderliche Stauchungen und Dehnungen in dem flexiblen Querschnitt werden durch den Biegeprozess eingebracht, woraus erfindungsgemäß ein kostengünstiges Verfahren resultiert. Die dabei nötige Führung des Querschnittes bzw. des Profils ist auch somit kostengünstiger zu realisieren.

Eine belastungsgerechte Form der Bauteile (Einsparungen hinsichtlich Gewicht und Energieaufwand) kann einfach erzielt werden, woraus erfindungsgemäß ein ressourcenschonendes Verfahren resultiert.

Rollformen und Höhenveränderlichkeit werden entkoppelt.

Eine einfachere Führung des Profils ist möglich, da die zu führende Kontur bereits vorhanden ist. Im Gegensatz hierzu entsteht die zum Führen nötige Kontur erst während eines flexiblen Profilierprozesses.

Durch eine geeignete Wahl der Folge der Umformschritte ist eine sehr breite Palette von Profilen durch die erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar, wobei es unerheblich ist, ob das Profil offen oder geschlossen ist, da es nur auf die Reihenfolge der Rollformschritte ankommt.

Wenn in irgendeinem der Ansprüche erwähnte technische Merkmale mit einem Bezugszeichen versehen sind, wurden diese Bezugszeichen lediglich eingeschlossen, um die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen. Entsprechend haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Auswirkung auf den Schutzumfang eines jeden Elements, das exemplarisch durch solche Bezugszeichen bezeichnet wird.