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Dokumentenidentifikation DE10156087A1 05.06.2003
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und/oder Richten von Metallband mit variabler Querschnittsform
Anmelder Müller Weingarten AG, 88250 Weingarten, DE
Erfinder Schlegel, Hans, Dipl.-Ing., 88326 Aulendorf, DE
Vertreter Patentanwälte Eisele, Dr. Otten, Dr. Roth & Dr. Dobler, 88212 Ravensburg
DE-Anmeldedatum 16.11.2001
DE-Aktenzeichen 10156087
Offenlegungstag 05.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.06.2003
IPC-Hauptklasse B21B 1/00
IPC-Nebenklasse B21D 1/02   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung und zum Richten von Metallbändern vorgeschlagen, die über ihre Querschnitte verschiedene Dicken aufweisen. Zu diesem Zweck sind Walzgerüste oder Richtmaschinen quer zur Banddurchlaufrichtung verschiebbar angeordnet und auf die gewünschten Dicken eingestellt. Aus diesen Metallbändern werden Platinen geschnitten, die nach ihrer Umformung optimale Formteile, bezogen auf das Gewicht und die Festigkeit, ergeben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung und/oder das Richten von Metallbändern die über ihre Querschnitte verschiedene Dicken aufweisen. Aus diesen Metallbändern werden Platinen geschnitten die als Ausgangsprodukt für in Umformpressen hergestellte Formteile dienen. Die unterschiedlichen Banddicken ermöglichen dabei eine beanspruchungsgerechte Querschnittsverteilung in dem Formteil bei gleichzeitiger Reduzierung des Materialeinsatzes.

Stand der Technik

Zur Herstellung von Formteilen werden den Umformpressen Platinen zugeführt. Insbesondere im Automobilbau sind Bestrebungen zur Gewichtsreduzierung ein aktuelles Thema. Hierbei dienen die Formteile z. B. zur Herstellung der Rohkarosserie. Für die Realisierung einer Leichtbauweise werden die Platinen, unter Berücksichtigung der auftretenden Belastung, in ihrem Gewicht minimiert.

Ein bekannter Weg ist dabei Platinen unterschiedlicher Dicken zu einer Formplatine zu verschweißen. Probleme bei diesem Verfahren können durch die Schweißeignung der Stahlbleche und durch die miteinander zu verschweißenden Kanten entstehen. Diese Kanten sind nie absolut gerade, wodurch entlang des Nahtverlaufes Kantenberührung oder zu große Spalte oder auch Welligkeiten entstehen. Die Entwicklung alternativer Verfahren führte dazu, bereits während des Walzens der Metallbändern ein Längsprofil zu erzeugen. Dieses Verfahren ist aus der Herstellung von Grobblechen als sogenannte Längsprofilbleche bekannt. Diese Längsprofilbleche weisen über ihre Länge unterschiedliche Dicken auf. Solche warmgewalzten Profilbleche werden z. B. im Stahlbrückenbau eingesetzt. Die örtlichen Werte der Dicke werden dem Belastungsprofil der Brücke angepaßt. (Siehe Stahl- Informations-Zentrum Dokumentation 570 "Grobblech-Herstellung und Anwendung" Seite 5, 23 und 24)

Aufgenommen wurde der Gedanke in der DE 198 46 900, in der ebenfalls durch Warmwalzen Längsprofilbleche, d. h. Bleche unterschiedlicher Dicke in Längsrichtung, offenbart werden. Dabei wird das Band einer gezielten Temperierung derart unterzogen, dass dem Band abschnittsweise ein unterschiedliches Fließverhalten aufgeprägt wird. Gewünschte Bandabschnitte geringer Dicke werden mittels Heizeinrichtung erwärmt, während andere Bandabschnitte durch Kühleinrichtungen gekühlt werden. Zur Umformung wird eine konstante Walzkraft über eine Federgruppe aufgebracht, wodurch dünnere und dickere Bandabschnitte erzielbar sind.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe apparative Aufwand und der zur Erzielung definierter Banddicken in sehr engen Fertigungsgrenzen ablaufende Prozeß. Exakte Banddicken sind insbesondere zur Erzielung guter Teile bei dem nachfolgenden Umformprozeß zwingend erforderlich. Aufgrund des rauhen Walzwerkbetriebes und dem damit verbundenen Risiko, dass ein oder mehrere Parameter größeren Schwankungen unterliegen, ist die Prozeßsicherheit gefährdet und die Gefahr einer unzulässig großen Dickentoleranz gegeben.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Band in Längsrichtung durch Kaltwalzen auf unterschiedliche Dicken umgeformt. Dieser, als flexibles Walzen bezeichnete Vorgang, arbeitet mit einem veränderlichen Walzspalt. Während des Walzens wird mittels eines Rechners durch eine Regeleinrichtung der jeweils gewünschte Walzspalt eingeregelt. Dadurch werden kontinuierliche Blechdicken-Profile in Längsrichtung erzielt.

Einzelheiten des Verfahrens sind aus einem Aufsatz in "Werkstatt und Betrieb" 131 (1998) 5, Seite 424 bis 427 zu entnehmen. Durch Veränderung des Walzspaltes sind in den Übergangszonen der Dickenbereiche sehr festigkeitsgünstige Gestaltungen erreichbar. Kurze Dickenübergänge sind jedoch nur bei geringer Walzgeschwindigkeit möglich, zum Nachteil einer guten Wirtschaftlichkeit.

Spezielle Richtverfahren zum Richten von Blechen mit variablen Dicken sind nicht bekannt.

Aufgabe und Vorteil der Erfindung

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Blechbänder unterschiedlicher Dicke mit hoher Prozeßsicherheit und Wirtschaftlichkeit herzustellen und/oder zu Richten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung auch in Platinenschneidanlagen integrierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Vorrichtung durch den kennzeichnenden Teil der Patentansprüche gelöst. In den Unteransprüchen werden vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen vorgeschlagen.

Die Erfindung verläßt den bekannten Lösungsansatz des Stand der Technik und schlägt eine Veränderung der Dicke des Metallbandes quer zur Walzrichtung vor. Die Lösung sieht vor, das Metallband durch unabhängig voneinander wirkende Walzeneinheiten auf die gewünschten unterschiedlichen Dicken zu walzen und zu richten. Diese Walzeneinheiten sind hintereinander und zueinander versetzt angeordnet. Durch eine Verschiebbarkeit der Walzeneinheiten quer zur Banddurchlaufrichtung ist die Herstellung der verschiedenen Dicken auf unterschiedliche Bandbreiten einstellbar und auch ein Richtvorgang ist möglich. Somit kann eine Vielzahl von Blechbänder mit unterschiedlichen Varianten in der Dicke und der jeweils erforderlichen Breite hergestellt und gerichtet werden.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Gedanken ist in verschiedenster Weise möglich. In der einfachsten Variante wird das Band bereits als Coil mit der ersten erforderlichen Dicke angeliefert und durch ein zusätzliches Walzenpaar auf eine zweite geringe Dicke mit vorgegebenem Breitenabschnitt gewalzt. Sollen mehrere Dicken gewalzt werden, kann z. B. eine Walzeneinheit ortsfest und die nachfolgende querverschiebbar angeordnet werden.

Das Walzverfahren kann sowohl an einem Warmband als auch, insbesondere bei einem geringeren Umformgrad, am Kaltband erfolgen.

Auch kann nachfolgend ein Richtvorgang durchgeführt werden. Es sind dann zwei Richtwalzenblöcke vorgesehen von denen einer quer zur Banddurchlaufrichtung verschiebbar ist. Somit würde die in der Banddurchlaufrichtung erste Richtmaschine den Bandbereich mit der größten Dicke richten und in die nachfolgende Richtmaschine den Teil mit der geringeren Dicke.

Die Walzanlage und die Richtmaschinen können auch unmittelbar in eine Bandanlage integriert werden. Diese Bandanlage kann mit einer Schwenkschere, zum Schneiden von Trapez- oder Rechteckplatinen, oder mit einer mit Schneidwerkzeugen bestückte Schneidpresse, zum Schneiden von Formplatinen, ausgerüstet sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen einer Walzanlage, dargestellt anhand der Fig. 1 bis 5.

Beschreibung der Erfindung

Es zeigen:

Fig. 1 Walzgerüst quer zur Banddurchlaufrichtung

Fig. 2 2 Walzgerüste in Banddurchlaufrichtung

Fig. 3 Draufsicht auf 2 Walzgerüste

Fig. 4 Walzgerüst quer zur Banddurchlaufrichtung in einer alternativen Ausführung

Fig. 5 Draufsicht auf Fig. 4

In der prinzipiellen Darstellung, gemäß Fig. 1, ist ein Walzgerüst 1 dargestellt. Das Walzgerüst 1 besteht aus einem Gestell 2, Stützwalzen 3 und 4, Arbeitswalze 5 und 6. Über Zustellvorrichtung 7 für Stützwalze 4 und Arbeitswalze 6 ist der Walzspalt einstellbar.

Erkennbar am umgeformten Metallband 8 sind im Querschnitt die unterschiedlichen Dicken D1 und D2. Damit nur eine bestimmte Breite B2 von Metallband 8 auf die Dicke D2 gewalzt wird, ist die Arbeitswalze 6 mit unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt. Dabei ist der kleinere Durchmesser der Arbeitswalze 6 so bemessen, dass auf die größere Dicke D1 des Metallbandes 8 keine Umformkraft einwirkt. In der Breite B1 wird die Dicke D1 von Metallband 8 nicht umgeformt.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 wird somit nur die Dicke D2 von Metallband 8 auf die Breite B2 gewalzt. Je nach Belastungsfall wird eine Übergangszone B3 spannungsoptimiert gestaltet. Der Übergangsbereich B3 kann, entsprechend den auftretenden Belastungen im Betriebseinsatz an dem umgeformten Bauteil, in der Breite und in der Form variabel gestaltet werden. Ist ein scharfer Übergang von Breite B1 zu Breite B2 gefordert, kann Übergangszone B3 entfallen. Das Walzgerüst 1 ist mit Rädern 11 versehen und auf Schiene 12 verfahrbar, gemäß Pfeil 13, angeordnet. Der nicht näher dargestellte Fahrantrieb kann z. B. über Getriebemotor mittels Mutter und Spindel erfolgen. Die Verfahrbarkeit dient zur Einstellung auf die jeweils gewünschte Breitenverteilung beim Walzvorgang des Bandes. Nach Erreichen der Umformposition können die Räder angehoben werden und das Walzgerüst senkt sich auf das Fundamentniveau ab. Eine zusätzliche Lagepositionierung und auch Verriegelung auf dem Fundament kann vorgesehen werden.

Aus Fig. 2 ist die Anordnung von 2 Walzgerüsten 1,9 zu ersehen. Diese Walzgerüste 1,9 stehen parallel und quer zur Banddurchlaufrichtung 10 nebeneinander. Hat das Metallband 8 die Ausgangsdicke D, so wird dieses im Walzgerüst 9 auf die erforderlich Dicke D1 gewalzt. Wenn das Metallband 8 jedoch bereits in der gewünschten Dicke D1 angeliefert wird, kann das Walzgerüst 9 entfallen. Wie in Fig. 1 dargestellt wird im Walzgerüst 1 das Metallband 8 auf die Dicke D2 gewalzt. Bei der Ausführung zum Richten des Metallbandes 8 sind jedoch immer mindestens 2 Richtmaschinen erforderlich. Eine Richtmaschine richtet den Bandbereich mit der Dicke D1 und die zweite den Bandbereich mit der Dicke D2.

Fig. 3 zeigt die Lage der Walzgerüste quer zur Banddurchlaufrichtung in einer Draufsicht. Während das Walzgerüst 9 ortsfest angeordnet ist, ist das Walzgerüst 1 quer zur Banddurchlaufrichtung 10, auf Schienen 12, verfahrbar. Diese Verfahrbarkeit ermöglicht die variable Anpassung auf die zu walzende Breite B2.

Eine alternative Ausführungsform ist in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt. Gemäß diesem Vorschlag können auch mehr als zwei Dicken über den Querschnitt erzeugt werden. So ist z. B. D die Ausgangsdicke von Metallband 8, D1 würde im Walzgerüst 9 und D2 im Walzgerüst 1 gewalzt. Walzgerüst 1 ist wie Walzgerüst 9 ebenfalls ortsfest, jedoch mit 2 Arbeitswalzen 13, 14 ausgeführt. Die für die Dicke D2 geforderte Breite B4 ist durch eine Verschiebung der Arbeitswalzen 13, 14 quer zur Bandtransportrichtung im Walzgerüst 1 herstellbar. Die Verschiebung ist durch die Pfeile 15, 16 gekennzeichnet. Die Breite B4 ist somit in einem großen Bereich variabel einstellbar.

Die dargestellte und beschriebenen Ausführung am Beispiel einer Walzanlage ist auch jederzeit ohne Einschränkung auf die zum Richten des Metallbandes erforderlichen Richtmaschinen übertragbar. Bei Einsatz von 2 Richtwalzenblöcken würde der erste Richtwalzenblock die Dicke D1 richten, während der zweite Richtwalzenblock die Dicke D2 richtet. Der zweite Richtwalzenblock, oder auch eine zweite Richtmaschine, könnte quer verschiebbar ausgeführt werden. Die Richtwalzen der zweiten Richtmaschine oder des zweiten Richtwalzenblockes sind dann im Bereich der Dicke D1 im Durchmesser ebenfalls abgesetzt und erzeugen keine Richtkraft.

Die Erfindung umfaßt auch alle fachmännischen Ausgestaltungen im Rahmen der geltenden Ansprüche. So ist die Anzahl der Walzen- bzw. Richtwalzenblöcke nicht auf 2 beschränkt, sondern abhängig von der Anzahl der herzustellenden unterschiedlichen Dicken im Querschnitt. Auch auf eine Verschiebbarkeit der Walzen- oder Richtwalzenblöcke kann verzichtet werden, wenn diese als Wechselkassetten austauschbar gestaltet werden. Bei einer Verwendung von Wechselkassetten sind die Walzen entsprechend dem Dickenprofil des Metallbandes im Durchmesser anzupassen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen eines Metallbandes mit unterschiedlichen Dicken zur Herstellung von Platinen, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Dickenabschnitte quer zur Banddurchlaufrichtung walzbar und/oder richtbar sind.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Walzenpaar (5, 6, 13, 14) oder Walzgerüst (1) und/oder ein Richtwalzenblock oder Richtmaschine vorgesehen ist, die das durchlaufende Metallband (8) in Querrichtung partiell bearbeitet.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Walzgerüste (1, 9) und/oder zwei Richtmaschinen in Banddurchlaufrichtung hintereinander angeordnet sind und die jeweils zweite (1) querverschiebbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Walzgerüst (1) zwei obere Arbeitswalzen (13, 14) mit einer Verschiebbarkeit in Querrichtung (15, 16) angeordnet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Walzengerüst (1) und/oder mindestens zwei Richtmaschinen in einer Platinenschneidanlage sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Walze (6) von Walzgerüst (1) im Breitenbereich des Metallbandes (8) mindestens zwei unterschiedliche Durchmesser aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (6) zum Walzen eines Übergangsbereiches (B3) in ihrer Breite und Formgebung variabel gestaltbar ist.






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