EINGESTANZTES GEMUSTERTES BLECH , VERFAHREN UND STANZVORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG DIESES BLECHES

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Tränenblech aus Metall mit einer Vielzahl an erhöhten Tränenmustern zur Verbesserung der Rutschfestigkeit und ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Tränenblechs sowie das Werkzeug dazu.

Um für begehbare Oberflächen eine gewisse Rutschfestigkeit zu erreichen und ein Ausrutschen auf diesen Oberflächen zu vermeiden, werden diese mit Metallplatten abgedeckt. Diese Platten besitzen geprägte Muster und werden beispielsweise in Fabriken, an Zugängen von Maschinen, in Hauseingängen, in Bussen, an Deck von Schiffen, bei Ein- und Ausgängen von Rolltreppen etc. verwendet.

Aus der DE 2014467 ist ein Verfahren zum Walzen und zum Stanzen bekannt von Gegenständen mit großflächigen durchgängigen Waffelmustern. Gewöhnlich sind diese Metallplatten ca. zwischen 1 - 4 mm stark. Die darauf angeordneten Muster werden üblicherweise in einem Warmwalzprozess mit Formwalzen geformt.

Die Warm walzung muss bei sehr hohen Temperaturen stattfinden, bevor die zu bearbeitende Metallplatte abgekühlt ist. Diese Warmwalzung erfolgt in einem Walzwerk, wobei die Walzmaschine sehr teuer ist und der Walzprozess kompliziert ist. Die dabei entstehenden Bleche sind häufig fehlerhaft, was zu Reklamationen und kostenintensiven Fehlerbehebungen führt.

Zusätzlich wird beim Warmwalzprozess eine Zunderschicht erzeugt, dies hat zur Folge, dass die gewalzten Tränenbleche nachfolgend noch gebeizt werden müssen, was die Kosten zusätzlich erhöht. Daher bietet es Vorteile, die Bleche nicht mittels eines Warmwalzprozesses herzustellen, sondern standardisierte kaltgewalzte Bleche (Lagerware) zu verwenden.

Beim Stanzen handelt es sich um ein Umformverfahren mit formgebundener Gestalterzeugung. Dazu werden Stanzmaschinen eingesetzt, die einen Stanzkopf mit einer Werkzeugaufnahme für einen Stempel und eine gegenüberliegende Werkzeugaufnahme für eine Matrize aufweisen. Das Werkstück wird über eine gesteuerte Verschiebeeinrichtung in die gewünschte Lage unter dem Stempel verschoben. Bei derartigen Umform verfahren ist die Endkontur des umgeformten Bereiches durch die Geometrie des Werkzeugpaares, d. h. von Stempel und Matrize, festgelegt. Die Erzeugung der Endkontur erfolgt dabei durch eine geregelte Bewegung zwischen Werkstück und Werkzeug.

Bei der Herstellung von Maschinenverkleidungen und Laufblechen aus gewalzten Tränenblechen nach DIN 59220 nach dem oben genannten Verfahren sind i.d.R. die Tränenanschnitte in ihrer Ausgestaltung genau festgelegt, d.h. der Tränenanschnittsbeginn unten, links oder rechts muss genau eingehalten werden.

Um ein kaltgestanztes Tränenblech mit den an dieses gestellten Anforderungen herzustellen, sind im Produktionsverfahren nach dem Stand der Technik zahlreiche Verfahrens schritte hintereinander notwendig. Auch bei der Nachbearbeitung dieser seriell hergestellter Bleche sind viele Einzelvorgänge in z.T. händischer Arbeit notwendig, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Bei den Arbeitsabläufen gem. dem Stand der Technik sind keine individuellen Ausgestaltungen der Bleche möglich.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs hat dahingegen den Vorteil, dass durch das Herstellungsverfahren von rutschfesten Blechen mit Mustern mittels Stanzen eine individuelle Ausgestaltung der Bleche möglich ist und zahlreiche Arbeitsschritte eingespart werden. Dabei wird ein Standardblechformat, insbesondere ein kaltgewalztes Blech, auf eine CNC-Blechbearbeitungsmaschine gelegt. Jedes Muster, das in dieses Standardbleche eingebracht werden soll, also beispielsweise jede Träne, wird mittels des erfindungsgemäßen Einzelhubwerkzeugs eingestanzt. Dieser Vorgang erfolgt durch eine Senkung des Werkzeugs. Gegebenenfalls werden Tränen weggelassen, wenn an dieser Stelle stattdessen beispielsweise eine Bohrung eingebracht werden soll. Auf einer Trittstufe für Maschinen, an der beispielsweise ein Gewinde für ein Scharnier angeordnet werden soll, können an dieser Stelle Bohrungen anstatt der Tränenmuster eingebracht werden. Im Gegensatz zur Ausgestaltung von Standardblechen können bei der erfϊndungsgemäßen Herstellung Tränen beispielsweise im Biegebereich des Blechs weggelassen werden. Dazu wird die Anordnung der Tränen vorher berechnet, diese werden im Flachen gestanzt und das Blech anschließend gebogen. Somit ist eine Gestaltung beispielsweise einer Trittstufe aus einem einzigen Blech als komplettes Teil in einem Stück möglich. Ist in einer Trittstufe noch zusätzlich eine Blende zu integrieren, die keine Träne aufweist, so wird diese aus einem einzigen Blech erzeugt.

Der Biegeprozess gemäß dem Stand der Technik ist deshalb problematisch, weil dieser durch die unterschiedliche Lage der Tränen schwierig ist und die Biegematrizen durch die vorhandenen Tränen und die unterschiedliche Blechdicke stark abgenutzt werden. Daher sind häufig zusätzliche Biegekanten bei Standardblechen mit überall standardisiert verteilten Tränen nicht möglich.

Durch die individuelle Berechnung und erfindungsgemäße Positionierung jeder Träne kann deren Lage an die Umrisse des zu stanzenden Bleches angepasst werden, also deren zugespitzte Enden beispielsweise bündig am Biegerand positioniert werden. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte optische Ausgestaltung erreicht sowie der Biegevorgang erleichtert, da im Biegebereich keine Tränen angeordnet sind und auf dem Rand beispielsweise einer Trittstufe ebenfalls keine Tränen angeordnet sind, sondern der Rand optisch abgesetzt glatt ist. Alternativ kann eine Träne auch direkt parallel auf der Biegekante angebracht werden oder eine beliebige andere Umformung vorgenommen werden, um eine höhere Sicherheit gegen Abrutschen auf der Trittstufe zu erreichen. Üblicherweise erfolgt der Zuschnitt der Blechtafel gemäß dem Stand der Technik mit der Schlagschere aufgrund der restriktiven Vorgaben an die Eigenschaften der Bleche längs und quer. Um die Blechtafel mit einer CNC-Stanz- oder Lasermaschine zu bearbeiten, muss die erste Tränenreihe ermittelt werden und dazu muss deren Position bestimmt werden. Dabei tritt das Problem auf, dass die Abstände der Tränen von Charge zu Charge variieren und der Abstand der ersten Träne zur Längsseite eine hohe Toleranz aufweist. Das heißt, dass jede Blechtafel gesondert vermessen werden muss. Somit ist die Bearbeitung mit der CNC-Maschine von vornherein fehlerbehaftet.

Dieser Vorgang des Zuschneidens wird erfindungsgemäß mannlos im ersten Arbeitsgang durchgeführt, wobei durch die ins Bearbeitungsprogramm eingegebene Positionierung der Tränen die oben genannte Fehlerquelle gem. dem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik ausscheidet.

Anschließend werden üblicherweise Löcher gebohrt oder gestanzt und vielfach Flachsenkungen auf einer Ständerbohrmaschine eingebracht. Gemäß der Erfindung erfolgen diese Arbeitsschritte ebenfalls mannlos im ersten Arbeitsgang. Dabei werden die Flachsenkungen bzw. Bohrungen sowie die Tränen gleichzeitig in einem Arbeitsgang in das Blech eingebracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Bereich der Senkungen keine Träne eingebracht.

Gemäß dem Stand der Technik muss bei Laufblechen mit Eckenradien der Zuschnitt zweimal auf Exzenterpressen eingelegt werden, um einmal die Kontur auszustanzen und ein weiteres Mal die Ecken hochzustellen. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dieser Vorgang ebenfalls im ersten Arbeitsgang, wobei auf die Eckenhochstellung verzichtet werden kann, da in den Umkantungen keine Tränen erwünscht sind und diese daher in diesem Bereich nicht eingestanzt werden. Dies hat eine hohe designtechnische Gestaltungsfreiheit zur Folge und eröffnet zahlreiche individuelle Gestaltungsmöglichkeiten der Anordnung von Tränen, Flach Senkungen, Lochbohrungen, Stanzungen usw..

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können auch Rundwarzen oder Muster jeglicher anderer geometrischen Ausgestaltungsform mit Umformwerkzeugen in das Blech eingebracht werden. Dabei kann die Anordnung der Rundwarzen beispielsweise direkt an einer Trittstufe erfolgen, um den hohen Sicherheitsanforderungen zum Vermeiden des Abrutschens zu entsprechen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Teilenummer für das Blech mit einem Nummernprägewerkzeug bereits im ersten Arbeitsgang eingefügt. Damit ist kein gesonderter Arbeitsgang notwendig und die entsprechende Teilenummer ist bereits im CNC-Programm hinterlegt. Damit wird eine fehlerhafte Einbringung der Nummer durch händische Anbringung der Teilenummer mittels Schweißen oder als gesondertes Nummernblech auf der Unterseite des Tränenblechs gemäß dem Stand der Technik vermieden.

Gemäß dem Stand der Technik werden bei vielen Blechen kaltgewalzte Flacheisen, die mit Gewinden versehen sind, gesondert bearbeitet und anschließend angeschweißt. Dabei werden die Flacheisen üblicherweise zugeschnitten, entgratet, mehrmals gebohrt, beidseitig gesenkt, das Gewinde geschnitten und an das Trittblech angeschweißt. Diese zahlreichen Arbeitsabläufe werden nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf einen Prozessschritt verkürzt, indem die Flacheisen in die Blechplatte integriert werden, also Blech und Flacheisen aus einem zusammenhängenden Stück bestehen, das Blech auf der CNC-Maschine vorgelocht und gesenkt wird und gleichzeitig das Gewinde gerollt wird. Anschließend wird die Biegung durchgeführt.

Nach dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die erfindungsgemäßen Tränenbleche nicht aus zahlreichen Einzelteilen hergestellt, die in arbeitsintensiven Schweißprozessen gem. dem Stand der Technik miteinander verbunden werden müssen, sondern es werden erfindungsgemäß zusätzliche Biegungen in der Grundplatte eingeplant.

Nach einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird die Materialdicke der Bleche reduziert. Um damit nicht Einbußen bezüglich der Steifigkeit der Bleche hinnehmen zu müssen, wird dies erfindungsgemäß mit zusätzlichen Biegekantungen erreicht, durch die der optische Eindruck verbessert wird und der Teilepreis reduziert wird. Durch die damit verbundene Gewichtseinsparung sind die einzelnen Teile leichter und dadurch besser zu handhaben. Zudem werden die Transportkosten gesenkt.

Ein Vorteil dieses beschriebenen Herstellungsverfahrens ist, dass die Bleche erfindungsgemäß in wenigen Arbeitsabläufen aus marktüblichen Blechformaten gestaltet werden können und daher die Lieferkette stark verkürzt bzw. eingeschränkt werden kann, während bislang bis zu 24 Zuschnitte der Bleche notwendig waren. Dies senkt auch die hohen Produktionskosten bei der Verarbeitung der Bleche. Es sind erfindungsgemäß individuelle Ausgestaltungen der Bleche möglich, da durch Programmsteuerung wählbar ist, in welche Position welche Form eingebracht wird. Bleche können einfach umgestaltet werden, in dem zahlreiche Umform Werkzeuge zum Einsatz kommen können, da die Form durch geringfügigen Werkzeugeinsatz einfach wechselbar ist. Daher sind die erfindungsgemäßen Bleche mit der kaltgestanzten Antirutschstruktur weitaus besser für die weitere Verarbeitung geeignet. Durch die individuelle Anordnung bzw. das Weglassen von Mustern, also beispielsweise Tränen, entsteht eine optische Lenkfunktion für das menschliche Auge. Bei allen Ausgestaltungen ist es möglich, standardisierte Lagerbleche zu verwenden und nicht auf teure Sonderformen angewiesen zu sein, die lange Lieferzeiten haben und deren Einkaufspreise um einen hohen Prozentsatz höher liegen als bei den Standardblechen.

Zusammenfassend wird zwar durch den Einsatz des Einzelhubwerkzeugs mehr Zeit benötigt, vorteilhafterweise wird diese aber wieder eingespart, indem zahlreiche Arbeitsschritte in einem Arbeitsgang gleichzeitig zur Stanzung der Muster stattfinden und nicht mehr hintereinander erfolgen müssen. Zudem lassen sich die Bleche durch das Weglassen der Tränen im Biegebereich besser bearbeiten, also biegen, sind individuell anpassbar und es entsteht beispielsweise bei der Ausführung der Blechtafel als Treppe ein optischer Absatz. Mittels standardisierten Universalwerkzeugen wird in das kaltgewalzte

Standardblechformat die gewünschte Kontur, Gewinde, Flach Senkungen, Senkungen, Bohrungen, Stanzungen, Kennzeichnung der Teilenummer, Beschriftungen sowie das gewünschte Tränendesign eingebracht.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Zeichnungen

Fig. Ia zeigt ein Tränenblech gemäß dem Stand der Technik in der Aufsicht von schräg oben.

Fig. Ib zeigt ein erfindungsgemäßes Tränenblech von schräg oben.

Fig. Ic zeigt ein Tränenblech gem. dem Stand der Technik mit einem angeschweißten Gewinde-Flacheisen von der Seite

Fig. Id zeigt ein erfindungsgemäß gebogenes Tränenblech mit einem aus diesem Blech geformten Abschnitt, der mit einem Gewinde versehen ist.

In Fig. 2a ist eine Schemazeichnung eines Einzelhubwerkzeugs zur Formung der Träne mittels der Stanzmaschine dargestellt.

In Fig. 2b ist eine Blech gemäß dem Stand der Technik dargestellt.

In Fig. 2c ist das mittels des Einzelhubwerkzeugs hergestellte Tränenmuster abgebildet.

Fig. 3a zeigt ein Flachsenkungswerkzeug mit einem Lochstempel.

Fig. 3b zeigt das mit dem Flachsenkungswerkzeug bearbeitete Blech mit den Flachsenkungen.

Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäß bearbeitetes Blech mit Tränenmustern und Flachsenkungen In Fig. 5 ist das Gewindeformwerkzeug zum Einsatz in kaltgewalzten Blechen detailliert dargestellt.

Fig. 6 zeigt die Abstimmung der einzelnen vom Gewindeformwerkzeug einzubringenden Durchmesser für eine Gewindebohrung.

Fig. 7a zeigt einen Stempel mit verschiedenen Symbolen zum Stanzen von Teilenummern und Beschriftungen für das Einzelhubwerkzeug.

Fig. 7b zeigt das Blech mit den aufgebrachten Beschriftungen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. Ia zeigt das warmgewalzte Blech 101 gemäß dem Stand der Technik mit den durch Warm walzung aufgebrachten Tränen 102. Dabei werden üblicherweise Löcher händisch mit einer Senkbohrmaschine eingebracht, die durch die standardisierte Anordnung der Tränen direkt auf eine Träne treffen oder diese anschneiden können. Somit ist diese Senkung mit der Handbohrmaschine machbar. Bei Biegeprozessen verletzen sich die Tränen beispielsweise im Kanten- oder Eckbereich beim Herausschneiden der Kontur gegenseitig.

Fig. Ib zeigt das erfindungsgemäß kaltgewalzte Blech 1, das zur Erhöhung der Rutschfestigkeit mit Mustern 2, die hier als tränenförmige Muster ausgestaltet sind, versehen ist, sowie einen Rand 3 mit einem Biegebereich 4, in den keine Muster eingebracht sind. Einige Positionen auf dem Blech 1 sind nicht mit den tränenförmigen Mustern 2 versehen, sondern stattdessen sind dort Flachsenkungen 5 mit Durchgangslöchern 6 angeordnet.

In Fig. Ic ist ein warmgewalztes Blech 101 gem. dem Stand der Technik mit einem in einem gesonderten Arbeitsgang angeschweißten Flacheisen 7a mit Gewinden 8 dargestellt.

Fig. Id zeigt die Anordnung eines Befestigungswinkels 7b mit Gewinden 8 am Blech 1 mit dem Biegebereich 4 und dem Rand 3, die erfindungsgemäß in die Blechplatte integriert wurden, also aus einer einzigen Blechplatte geformt wurden, auf CNC-Maschinen vorgelocht und gesenkt wurden, ein Gewinde gerollt wurde und anschließend gebogen wurden sowie den Bereich mit einem versteiften Winkel. Im gestrichelten Bereich werden keine Tränenmuster eingebracht.

In Fig. 2a ist ein Einzelhubwerkzeug 9 mit einem Stempel 10 mit der Negativform 11 dargestellt. Dabei ist die Stempeldraufsicht 12, das zu bearbeitende Blech 1 sowie die Matrize 13 mit der Positivform 14 abgebildet. Die Stempelform 11 , 14 kann als Träne, Rundwarze oder in jeder denkbaren geometrischen Form ausgestaltet sein.

In Fig. 2b ist ein Blech 101 gem. dem Stand der Technik mit tränenförmigen Mustern 102 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass die durch Warmwalzen erzeugten Tränen durch standardisierte Anordnung überall angeschnitten sein können.

Fig. 2c zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Bleches 1 mit den mittels des Werkzeugs 9 aus Fig. 2a individuell positionierten Tränen 2, die durch individuelle Positionierung an die Randform des Bleches angepaßt angeordnet werden können oder bestimmte Positionen zur Einbringung von beispielsweise Biegungen, Senkungen, Bohrungen oder Gewinden ausgelassen werden können.

Fig. 3a zeigt den Lochstempel 15 eines Flach senkungs Werkzeugs 16 von unten und von der Seite, sowie das Blech 1 mit der Senktiefe 17 sowie der Matrize 18.

In Fig. 3b ist das Blech 1 mit Flachsenkungen 19 sowie dem Durchgangsloch 20 dargestellt.

Fig. 4 zeigt ein Blech 1 mit den erfindungsgemäß mittels des Werkzeugs aus Fig. 2a aufgebrachten Tränenmustern 2 sowie den mittels des Werkzeugs aus Fig. 3a aufgebrachten Flach Senkungen 19.

Fig. 5 zeigt detailliert das Gewindeformwerkzeug 21 mit der Matrize 22, der Spindelmutter 23, dem Gewindeformer 24, der Leitspindel 25 sowie dem Werkzeuggehäuse 26 mit angeschraubter Verdrehsicherung. Dieses Gewindeformwerkzeug 21 wird von oben zur Bearbeitung der noch nicht gebogenen Bleche 1 eingesetzt. Damit wird eine direkte Gewindeformung ermöglicht, ohne weitere Teile bearbeiten zu müssen, die dann auf das Blech 1 angeschweißt oder in anderer Weise angebracht werden

Dabei erfolgt die Gewindeformung in der Abfolge: Vorlochen - Senken - Nachlochen - Gewindeformen. Dabei sind verschiedene Gewindeabmessungen möglich. Diese sind abhängig von der Blechdicke 30 und vom verwendeten Gewindeformer.

In Fig. 6 ist das Blech 1 mit dem Gewinde-Außendurchmesser 27, dem Vorstanzdurchmesser 28, dem Kerndurchmesser 29 sowie der Materialdicke 30 des Bleches 1 sowie die Anordnung der Leitspindel 25 für eine Gewindebohrung dargestellt.

In Fig. 7a ist ein Prägekopf 31 zum Prägen von Beschriftungen und Teilenummern mittels dieses Prägewerkzeugs dargestellt, der aus einem drehbaren Teil 32 mit einzelnen mit Symbolen bestückten Stempeln 33 besteht. Der Prägekopf 31 wird wie das Gewindeformwerkzeug 21 von oben zum Einbringen der gewünschten Ziffern oder Buchstaben eingesetzt mit dem Vorteil, dass das Blech 1 direkt damit bearbeitet wird und nicht gesonderte Teile, die anschließend auf das Blech aufgeschweißt werden müssen.

Fig. 7b zeigt ein Blech 1 mit dem Zahlen- und Buchstabensatz 34, der mittels des Prägekopfs 31 eingeprägt wurde. Dabei können alle Buchstaben des lateinischen Alphabets und arabische Ziffern eingeprägt werden.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszahlenliste

1 kaltgewalztes Blech

2 Muster

3 Rand

4 Biegebereich

5 Flach Senkung

6 Durchgangsloch

7a Flacheisen

7b Befestigungswinkel

7 Gewinde

8 Einzelhubwerkzeug

9 Stempel

10 Negativform

1 1 Stempeldraufsicht

12 Matrize

13 Positivform

14 Lochstempel

15 Flachsenkungswerkzeug

16 Senktiefe

17 Matrize

18 Flachsenkung

19 Durchgangsloch

20 Gewindeformwerkzeug

21 Matrize

22 Spindelmutter

23 Gewindeformer

24 Leitspindel

25 Werkzeuggehäuse

26 Gewinde-Außendurchmesser

27 Vorstanzdurchmesser Kerndurchmesser

Materialdicke

Prägekopf drehbares Teil

Stempel

Buch staben satz

warmgewalztes Blech warmgewalzte Träne