Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene.
Hierbei werden die Metallbänder gleichzeitig durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Hohlschiene, hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren, beispielsweise zur Verwendung als Tür- und Fensterrahmen.
Profilschienen in den verschiedensten Formen sind, ebenso wie Hohlprofilschienen, für Türen und Fenster seit langem bekannt. Es gibt mehrere bekannte Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung solcher Profile, beispielsweise das Strangpressen über einen profilierten Dorn. Dieses bekannte Verfahren ist aber umständlich, die erzeugten Profile sind relativ teuer und weisen, da hierbei eine Einarbeitung von Isolierungen kaum möglich ist, eine ungenügende Wärmedämmung auf, was besonders bei Fensterrahmen zu Scbwitzwasserbildung führt.
Von der Anmelderin wurde auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen (Schweizer Patent Nr. 515 756), das es gestattet, Hohlprofilschienen mit verbesserten Eigenschaften wirtschaftlich herzustellen durch kontinuierliche Verarbeitung von zwei Metallbändern mittels verformender Werkzeuge unter Zusammenfügung der seitlichen Längsränder mittels Falzverbindungen, wobei die Metallbänder gleichzeitig mittels einer vom verformten Ende her wirkenden Zugkraft durch die rotierenden verformenden Rollenpaare hindurchgezogen werden.
Dabei werden die Längsränder wenigstens eines Profils mit einer elastischen nichtmetallischen Zwischenlage versehen und die Profile dann zusammengepresst, an mindestens einem der Längsränder umgebördelt und unter Vermeidung eines metallischen Kontakts zwischen den einander umfassenden Längsrändern durch eine, die Zwischenlage allseits einschliessende Falzverbindung miteinander verbunden.
Diese wärmeisolierte Hohlprofilschiene entsteht dabei in einem Arbeitsgang. Dieses Verfahren hat sich für die Herstellung von Hohlprofilschienen mit relativ einfachen Querschnittsformen bewährt.
Eines der bei einer schrittweisen Verformung solcher längsbewegter Bahnen oder Bänder auftretenden Probleme stellt die erforderliche grosse Anzahl aufeinanderfolgender Stationen längs der Arbeitsstrasse dar, da jedes der profilierten Rollenpaare nur eine relativ begrenzte Verformungsarbeit leisten darf, damit das verformte Material keine zu starke Beanspruchung erfährt. Um beispielsweise ein schmales Metallband in eine U-förmige Schiene umzuformen, sind bereits eine ganze Anzahl aufeinanderfolgender Verformungsschritte erforderlich (US-Patent Nr. 2 288 119) und die Anzahl steigt bei komplizierteren Formen, beispielsweise einer allseits geschlossenen Hohlschiene (US-Patent Nr. 2 741 831).
Die Schwierigkeiten der kontinuierlichen Verformung von Bahnen oder Bändern wächst, wenn es sich um breitere Bahnen handelt oder um solche, bei denen mehr als eine Profilierung nebeneinander notwendig ist.
Es lassen sich auf diese Weise zwar auch mit mehreren, komplizierten Profilierungen versehene Metallschienen her stellen. jedoch ist der Aufwand hierfür beträchtlich und nur bei besonders sorgfältiger Dimensionierung der einzelnen Verformungsschritte kann vermieden werden, dass an Stellen sehr hoher Beanspruchung des verformten Materials eine unzulässige Querreckung und Materialdehnung entsteht, die bei manchen Anwendungen nachteilig sein kann.
Für die Herstellung längsprofilierter Schienen aus nur einem Metallband ist auch bereits vorgeschlagen worden (DOS 2 030 275), an den zu profilierenden Stellen des Metallbandes eine Vorwellung durchzuführen, um das zur anschliessenden Profilbildung erforderliche Material bereitzustellen. Durch diese Vorwellung können zwar mehrere relativ flache Rinnen und Rippen in einem breiten Metallband hergestellt werden, es gelingt aber nicht, etwa eine Rippe mit um 1800 umgebogenen, einander berührenden Wandungen zu erzeugen, ohne das Material an der Biegestelle längs der Rippenaussenseite erheblich zu recken und dadurch zu schwächen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist demgegenüber zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene bestimmt, welche Metallbänder gleichzeitig durch rotierende verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt werden, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband, grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Längsprofilierung wird, dass auf die Metallbänder, beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare, ein Längszug von dem in Bandlaufrichtung jeweils vorderen Rollenpaare ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des vorderen Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des hinteren Rollenpaares angetrieben werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend näher beschrieben an Ausführungsbeispielen von Hohlschienen anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 20. Von diesen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hohlschiene,
Fig. 2 ein Diagramm über die schrittweise Verformung der einen profilierten Schiene der Hohlschiene nach Fig. 1,
Fig. 3 je einen Längsrand der beiden Schienen, die zu einer verzinkten Falzverbindung vereinigt werden sollen, sowohl im Grundriss, als auch in Seitenansicht dargestellt,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hohlschiene,
Fig. 5 bis 17 je eine Darstellung der Rollenpaare für die aufeinanderfolgenden Verformungsschritte des Metallbandes zur einen Schiene des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,
Fig.
18 das Rollenpaar für den letzten Verformungsschritt für die andere Schiene des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,
Fig. 19 und 20 die Rollenpaare für die Vereinigung der beiden Schienen zur Hohlschiene der Fig. 4.
Das vorliegende Verfahren ist zunächst an dem Ausführungsbeispiel der Herstellung einer profilierten Hohlschiene gemäss Fig. 1 erläutert. Diese profilierte Hohlschiene, die beispielsweise zur Herstellung von Fensterrahmen dient, besteht aus einer ersten profilierten Schiene 10 und einer hierzu spiegelbildlich ausgebildeten profilierten Schiene 11. Der obere Längsrand 12 der Schiene 10 weist zinkenartige Fortsätze 14 auf, ist zusammen mit der elastischen, wärmeisolierenden Zwischenlage 13 um den mit Öffnungen versehenen oberen Längsrand der Schiene 11 herumgebogen, so dass jeweils eine der Zinken 14 in die gegenübergelegene Öffnung ragt und eine Falzverbindung zwischen den beiden Schienen 10 und 11 gebildet wird, die sich längs der gesamten Hohlschiene erstreckt, ohne dass eine metallische Berührung der beiden Schienen 10 und 11 stattfindet.
In gleicher Weise ist der untere Längsrand 15 der Schiene 11 mit Zinken 17 ver sehen, und zusammen mit der gleichartigen Zwischenlage 16 um den Öffnungen aufweisenden untern Längsrand der Schiene 10 herumgebogen und bildet eine zweite Falzverbindung, die sich unten längs der beiden Schienen 10 und 11 erstreckt, ohne metallischen Kontakt derselben.
Um aus einer flachen Metallbahn, beispielsweise Aluminium, oder auch dünnem Edelstahl, eine Profilierung entsprechend der Schiene 10 auf einer Arbeitsstrasse mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Verformungsstationen mit rotierenden, zusammenwirkenden Rollenpaaren zu erzeugen, ist eine grosse Anzahl solcher einzelner Verformungsstationen erforderlich, da in jeder der Stationen nur eine Umbiegung der Metallbahnen um nicht mehr als 30-60 Winkelgrade erfolgen sollte und bereits bei einer Umbiegung um 900 in einer solchen Verformungsstation beträchtliche Schwierigkeiten auftreten können.
Aber abgesehen vom grossen Aufwand an einzelnen Verformungsstationen ergibt sich auch bei der Herstellung der scharfkantigen Umbiegung an den Stellen 18, 19 und 20 der Schiene die bekannte Schwierigkeit, dass wegen des grossen Unterschieds von Innenradius zu Aussenradius an diesen Stellen die Materialbahn eine Reckung erfährt und eine Materialverdünnung auftritt, die eine Schwächung an diesen Stellen zur Folge hat.
Beim vorliegenden Verfahren werden dagegen die beiden obengenannten Nachteile bei der Herstellung der Schiene 10 dadurch überwunden, dass die Verformung in den in Fig. 2 schematisch angedeuteten Verformungsschritten erfolgt. In dieser Fig. 2 ist jeweils die Stirnseite eines, in Pfeilrichtung 23 längs der Linie 24 fortbewegten Materialbandes perspektivisch wiedergegeben, wobei die sich ändernde Form der Stirnseite nach verschiedenen Verformungsschritten mit den Buchstaben A bis I bezeichnet ist. Während zu Beginn der Verformung die Vorderseite der flachen Materialbahn noch eine gerade Linie A bildet, erfolgt zunächst eine gewisse konkave und/oder kovexe Wölbung der Bahn, die an Stelle B angedeutet ist.
Eine solche Wölbung als erster Verformungsschritt ist deshalb zweckmässig, weil hierdurch die Quersteifigkeit der Materialbahn vermindert und ihr Widerstand gegen die nachfolgende Verformung beim kontinuierlichen Durchlauf durch entsprechende Rollenpaare verringert wird. Die anschliessenden Verformungsschritte bis zu den Stellen C, D und E dienen zur Schaffung von Ein- und Ausbuchtungen der Materialbahn an jenen Stellen, an denen anschliessend die in Fig. 1 mit 21 und 22 bezeichneten beiden Nuten geschaffen werden sollen. Die Ein- und Ausbuchtungen werden bis zur Stelle E durch entsprechende Verformungsschritte so weit vergrössert, dass jeweils die Umrandungslinie um ein Stück länger wie die Umrandungslinie der dort vorgesehenen Profilierung ist.
An der Stelle E muss also für die dort mit 26 bezeichnete Ausbuchtung deren Umrandungslinie, die sich etwa vom Beginn der Ausbuchtung an Punkt 27 bis zum Ende der Ausbuchtung an Punkt 28 erstreckt, merklich länger sein wie die Umrandungslinie zwischen den Punkten 29 und 30 der U-förmigen Rinne 31 der Profilierung an der Stelle F. Aus dieser zunächst U-förmigen Rinne 31 soll dann durch weitere Verformung die in Fig. 1 mit 21 bezeichnete Nut gestaltet werden. Die Umrandungslinie 27-28 bzw. 29-30 muss ebenfalls länger sein wie die Umrandungslinie der Nut 21 in Fig. 1, gerechnet von den Punkten 18-19.
Bei einer Nut 21 der vorliegenden Gestalt, also mit scharfkantigen Umbiegungen 18 und 19, ist es vorteilhaft, die Ausbuchtung 26 (Stelle E, Fig. 2) so zu verstärken, dass die Umrandungslinie zwischen den Punkten 27 und 28 länger ist als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 18 und 19 der Nut 21 (Fig. 1), um bei der nachfolgenden Zusammenstauchung dieser U-förmigen Rinne 31 keine Verdünnung, sondern eine Verdichtung der Wandstärke an den Stellen 18, 19 (Fig. 1) zu erwirken.
Diese Zusammenstauchung der U-förmigen Rinne 31 zwischen der Stelle F und G zu der Nut 32, die bereits angenähert die endgültige Form der Nut 21 (Fig. 1) besitzt, erfolgt beim vorliegenden Verfahren durch einen Stauchprozess.
Hierzu werden vorzugsweise entsprechend profilierte, zusammenwirkende Rollenpaare verwendet, die gleichzeitig die Tiefe der Rinne 31 auf die vorgeschriebene Tiefe der Nut 32 verringern und dabei die Zurückfaltung an den Stellen 33, 34 und die Zusammenpressung derselben bewirken. Bei diesem Stauchprozess findet bei der Verformung zwischen den Stellen E und G keine Verringerung der Breite des Materialbandes links von der Linie 24 statt.
Auch bei der Herstellung der schwalbenschwanzförmigen Nut 22 (Fig. 1) wird zuerst in einigen Verformungsschritten eine Ausbuchtung 35 an der Stelle E (Fig. 2) erzeugt, dann bis zur Stelle F eine U-förmige Nut 36 und hieraus bis zur Stelle E eine schwalbenschwanzförmige Nut 37 geschaffen.
Hierbei muss ebenfalls gewährleistet sein, dass die Umrandungslinie der Ausbuchtung 35 um ein entsprechendes Stück länger ist als die Umrandungslinie der fertigen schwalbenschwanzförmigen Nut 37.
In weiteren Verformungsschritten gemäss den Stellen H und I wird dann die Schiene 10 fertiggestellt bis auf den an der Stelle I mit 38 bezeichneten rechten Längsrand, der dann, wie oben anhand von Fig. 1 bereits angegeben, mit Zinken versehen werden muss, während der mit 39 versehene linke Längsrand eine den Zinken entsprechende Reihe von Öffnungen erhält.
Durch den beschriebenen Stauchvorgang lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, mechanisch einwandfreie und stabile Längsprofilierungen mit genau vorgeschriebenen Massen in nur wenigen Verformungsschritten herstellen, wobei durch Wahl der Länge der jeweiligen Ein- und Ausbuchtungen die Möglichkeit besteht, an gewünschten Stellen der Profilierungen eine Materialverdickung und Gefügeverdichtung zu erzielen. Es gelingt sogar, scharfkantige Umbiegungen von 1800 mit praktisch aneinanderliegenden Innenseiten der parallelen Wandungen zu erzeugen, wie dies in Fig. 1 beidseits der Nut 42 angedeutet ist.
Derartige Verformungen waren nach dem allgemein bekannten Stande der Rollverformung von Metallbändern bisher nicht erzielbar und es galt die Regel, dass der kleinste zulässige Innenradius bei Umbiegungen etwa der Dicke des betreffenden Metallbandes entsprechen muss, da andernfalls die Materialdehnung begleitet von einer Materialverdünnung längs des Aussenradius unzulässig gross wird. Beim vorliegenden Verfahren ist diese Einschränkung nicht mehr erforderlich und es können beliebig kleine Innenradien erzielt werden, da die Stauchung des Metallbandes eine Materialzufuhr zu der Biegestelle bewirkt und keine Dehnung oder Materialverdünnung auftreten kann.
Auch die Aussenseite der Umbiegungen muss nicht mehr, wie bisher, halbkreisförmige Gestalt besitzen, sondern kann beim Stauchvorgang bis zu genau rechteckiger Gestalt verformt werden, was den nach dem vorliegenden Verfahren rollverformten Profilierungen ein sehr ähnliches Aussehen verleiht, wie stranggepressten Profilkörpern, aber ohne deren häufig unerwünschte, vom Strangwerkzeug verursachten Längsstrukturen auf der Oberfläche.
Beim vorliegenden Verfahren erfolgt, wie oben bereits erwähnt, die Verformung und Stauchung der Metallbänder durch das Zusammenwirken von Rollenpaaren, die auf parallelen, horizontalen Wellen gelagert sind und beim Durchlaufen des betreffenden Metallbandes rotieren. Aus bekannten Gründen, die beispielsweise in der obengenannten schweizerischen Patentschrift Nr. 515 756 der Anmelderin auseinandergesetzt sind, ist es vorteilhaft, wenn beim Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Rollenpaare das Metallband unter einer mechanischen Zugspannung in Längsrichtung steht. Bei dem genannten bekannten Verfahren wurde diese Zugspannung dadurch hergestellt, dass unter Vermeidung jeder Vorschubkraft auf das Metallband dasselbe von seinem verformten Ende aus mittels einer Zugeinrichtung durch sämtliche, hintereinander angeordnete Rollenpaare hindurchgezogen wird.
Da beim vorliegenden Verfahren in vielen der hintereinander angeordneten Rollenpaare ausser der normalen Verformung noch eine Stauchwirkung auf das durchlaufende Metallband ausgeübt wird, sind die erforderlichen Zugkräfte zu gross, um alle addiert und von einer einzigen Zugeinrichtung vom verformten Ende her aufgebracht zu werden, da die Gefahr eines Abreissens des Bandes bestehen würde. Anderseits muss vermieden werden, dass auf das durchlaufende Metallband eine Schubkraft ausgeübt wird, wie dies normalerweise bei Rollenpaaren geschieht, die einzeln oder gemeinsam angetrieben werden.
Dieses Problem wurde beim vorliegenden Verfahren dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Rollenpaare zwar einerseits einzeln oder gemeinsam angetrieben werden, aber anderseits der wirksame Durchmesser aufeinanderfolgender Rollenpaare um einen bestimmten Prozentsatz vergrössert ist, so dass die massgebliche Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen nachfolgenden Rollenpaares etwas grösser als diejenige des vorausgehenden Rollenpaares ist. Dadurch steht das durchlaufende Metallband unter einem Längszug, der in jedem Rollenpaar neu erzeugt wird und das Entstehen einer Schubkraft auf die Bandoberfläche verhin- dert.
Bei geeigneter Bemessung der aufeinanderfolgenden Rollenpaare mit steigender Umfangsgeschwindigkeit gelingt es, den erwünschten Längszug auf das durchlaufende Metallband auszuüben, die unerwünschten Schubkräfte auf die Bandoberfläche zu vermeiden und trotzdem jegliche Benachteiligung der Oberfläche des Bandes durch die Zugkräfte der es ziehenden Walzenoberflächen zu vermeiden.
Beispielsweise wurde festgestellt, dass bei Rollenpaaren mit einem Durchmesser von etwa 200 mm der wirksamen Rollenflächen eine Vergrösserung dieses Durchmessers um jeweils 0,4% bei den aufeinanderfolgenden Rollenpaaren eine ausreichende Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit ergibt und eine ausreichende Zugkraft zum Hindurchziehen der Metallbänder durch die ausserdem angetriebenen Rollenpaare liefert, auch wenn in einem solchen Rollenpaar ein Stauchvorgang bei der Verformung des Metallbandes erfolgt. Anderseits wurde festgestellt, dass eine Steigerung des Durchmessers der wirksamen Rol lenflächen von nur 0,05 % nicht ausreicht, um eine ausreichende Zugkraft zu bewirken.
Wie oben erwähnt, ist es von Vorteil, dass die Längsränder der beiden für das betreffende Hohlprofil bestimmten Metallbänder zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Herstellungsprozesses der Teilprofile einerseits mit Öffnungen und anderseits mit zinkenartigen Fortsätzen versehen werden.
Beim Ausführungsbeispiel der thermisch isolierten Hohlschiene gemäss Fig. 1 ist der Längsrand 12 der Schiene 10 mit Zinken 14 versehen, die in Fig. 3 oben angedeutet sind, während der entsprechende Längsrand der Schiene 11 mit den Öffnungen 45 darunter wiedergegeben ist. Beim Zusammenfügen der beiden Teilprofile 10 und 11 und der Herstellung der oberen Falzverbindung gemäss Fig. 1 befinden sich der obere Längsrand des Teilprofils 10 und der obere Längsrand des Teilprofils 11 in der in Fig. 3 gezeichneten Lage. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass bei der Herstellung der oberen Falzverbindung an der Hohlschiene nach Fig. 1 der Längsrand 12 um den mit den Öffnungen 40 versehenen oberen Längsrand der Schiene 10 herumgebogen und die Zinken 14 durch die äussere Schicht des isolierenden Streifens 13 hindurchgepresst und in die Öffnungen 40 hineingesteckt werden.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, die streifenartige oder profilierte Beilage 13, die beispielsweise aus zähem Kunststoff Polyvinylchlorid besteht und kontinuierlich auf den oberen Längsrand des Teilprofils 11 kurz vor dem Zusammenfügen aufgezogen wird, auf eine Temperatur von etwa 50 -60 C Czu erwärmen, um sie nachgiebiger zu machen.
Dadurch wird dann erreicht, dass nach dem Einpressen der Zinken 14 in die Öffnungen 40 das unter starkem Druck stehende Material der Beilage 13 alle verbleibenden Zwischenräume um die Zinken 14 ausfüllt. Ein entsprechender Vorgang findet beim Zusammenfügen des unteren Längsrandes 15 des Teilprofils 11 mit dem unteren Längsrand des Teilprofils 10 zu einer verzinkten Falzverbindung statt.
Eine aus zwei Teilprofilen 10 und 11 mittels verzinkter Falzverbindungen zusammengefügte Hohlprofilschiene ist bezüglich Torsionsfestigkeit allen beispielsweise aus Teilprofilen zusammengeschweissten Hohlschienen mindestens gleichwertig oder überlegen. Trotzdem ist jeder metallische Kontakt zwischen den beiden Teilprofilen verhindert, also eine ausgezeichnete thermische Isolation zwischen den Teilprofilen gewährleistet. Die um die Beilagen 13 bzs. 16 herum unter hohem Druck geschaffenen verzinkten Falzverbindungen weisen ausserdem eine gegenseitige mechanische Vorspannung der einander umschliessenden Längsränder auf, sind also kraftschlüssig und auch gegen Querkräfte stabil.
Bei dem in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Zinken 14 werden diese dadurch hergestellt, dass von der aufgebogenen Aussenkante des Längsrandes 12 jeweils ein mit 46 bezeichneter Abschnitt herausgestanzt wird, so dass die lappenartigen Zinken 14 stehenbleiben. Als zweckmässig hat sich dabei eine Breite der stehenbleibenden Zinken von etwa 4 mm erwiesen und ein Abstand der Zinken von Mittel linie zu Mittellinie von etwa 200 mm. Die Breite der Offnun gen 45 muss natürlich der Breite der Zinken 14 angepasst sein und beträgt im vorliegenden Beispiel zweckmässigerweise etwa 10 mm bei einer Höhe von etwa 8 mm. Eine in die Öff nung 45 hineingesteckte Zinke 14 mit einer Blechdicke von beispielsweise 2 mm besitzt dann allseits einen Abstand von den Rändern der Öffnungen 45 von etwa 3 mm.
Die in Fig. 3 angedeutete Gestalt der Öffnungen 45 mit dem Schlitz 47 empfiehlt sich dann, wenn die Öffnungen dadurch hergestellt werden, dass der obere Längsrand 38 der Schiene 11 mittels eines rotierenden Schlagmessers mit den Öffnungen 45 ver sehen wird. Solche rotierende Schlagmesser sind allgemein bekannt und bestehen aus einer, senkrecht zum Rand 38 ge richteten flachen Scheibe, von deren Umfang ein entspre chend geformtes Schlagmesser herausragt, das einen Hals zur
Erzeugung des Schlitzes 47 und darauf einen breiteren Kopf zur Erzeugung der rechteckigen Öffnung 45 aufweist. Die
Tourenzahl der rotierenden Scheibe ist auf die kontinuierli- che Längsbewegung der Schiene 11 derart abgestimmt, dass das Schlagmesser aufeinanderfolgende Öffnungen 45, 47 im vorgesehenen Abstand von beispielsweise 200 mm ausschnei det.
Derartige umlaufende Schlagmesser sind auf diesem Ge biete der Technik bekannt und bedürfen keiner näheren Be schreibung. Falls erwünscht, können natürlich auch Öffnun- gen 45 ohne den Schlitz 47 vorgesehen werden, wofür dann sogenannte Mehrfach-Stanzwerkzeuge verwendet werden, von denen gleichzeitig eine Vielzahl der Öffnungen 45 aus gestanzt werden, wobei das Mehrfach-Stanzwerkzeug beim
Ausstanzen mit der sich bewegenden Schiene 11 ein kurzes
Stück mitläuft und anschliessend in seine Ruhelage zurück kehrt. Auch derartige mitlaufende Mehrfach-Stanzwerkzeuge sind allgemein bekannt und bedürfen keiner näheren Be schreibung.
Bei dem oben anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel stellen die einzelnen Zinken 14 jeweils.lappen- artige Aufbiegungen der äusseren Kante des Längsrandes dar. Natürlich können auch Zinken anderer Gestalt im
Längsrand 12 vorgesehen werden, etwa entsprechende Aus prägungen aus dem Längsrand 12 oder auch in diesen Längsrand 12 eingepresste Stifte beliebiger Gestalt, deren Form dann die entsprechenden Öffnungen im Längsrand 38 der Schiene 11 angepasst sind.
Eine unsymmetrische Hohlschiene wie sie mit dem vorliegenden Verfahren herstellbar ist, zeigt die Fig. 4 im Querschnitt. Mit den bisher üblichen Methoden der Rollverformung könnten derartige Hohlschienen auf kontinuierliche Weise nicht erzeugt werden. Die Hohlschiene nach Fig. 4 besteht aus einer oberen profilierten Schiene 50 mit den beiden Seitenwänden 51 und 52, dem horizontal gerichteten, doppel wandigen Steg 53, der Längsnut 54 in der Seitenwand 52 und den beiden Längsrändern 55 bzw. 56 an den Seitenwänden 51 bzw. 52.
Diese obere profilierte Schiene 50 ist mit den beiden thermisch isolierenden Zwischenlagen 57 bzw. 58 und der untern profilierten Schiene 60 zu einem Hohlprofil zusammengefügt, das beidseits je eine Falzverbindung aufweist, bei denen die beiden Längsränder 61 und 62 der Schiene 60 um die Längsränder 55 bzw. 56 der Schiene 50 herumgebogen sind und mit zinkenartigen Fortsätzen 63 bzw. 64 in entsprechende Löcher in den Längsrändern 55 bzw. 56 eingreifen. Durch die isolierenden Zwischenlagen 57 und 58 sind aber die beiden profilierten Schienen 50 und 60 thermisch voneinander getrennt und ohne metallischen Kontakt miteinander, da diese Zwischenlagen 57, 58 auch sämtliche Zwischenräume zwischen den Zinken 63, 64 und den Längsrändern 55, 56 ausfüllen.
Anhand der Fig. 5-20 wird nachstehend die Herstellung der oberen Schiene 50 anhand der Fig. 5-17 und der unteren Schiene 60 anhand der Fig. 18, sowie der Zusammenfügung beider profilierter Schienen 50, 60 zu der Hohlschiene anhand der Fig. 19 und 20 näher erläutert.
Das ebene Metallband zur Herstellung der oberen Schiene 50 wird zunächst, eventuell nach einer Vorbehandlung, zwischen rotierenden Rollenpaaren mit horizontalen Achsen in der in Fig. 5-7 angegebenen Weise verformt. Dabei dient die mit 65 bezeichnete Ausbuchtung zur Herstellung des späteren Längsrandes 56 der Seitenwand 52 und die Ausbuchtung 66 zur Vorbereitung der Längsnut 54 in der Wandung 52.
Anderseits dienen die Ausbuchtungen 67 und 68 zur Vorbereitung des Steges 53 und des späteren Längsrandes 55 der Seitenwand 51. Wie oben bereits erwähnt, dienen diese Ausbuchtungen dazu, für die anschliessende starke Verformung unter gleichzeitiger Stauchung genügend breite Abschnitte des Bandes vorzubereiten.
In den Rollenpaaren entsprechend Fig. 8, 9 und 10 ist die Verformung der Ausbuchtung 66 zu der Nut 54 ersichtlich, wobei durch den Stauchvorgang im Walzenpaar nach Fig. 10 die Zusammenstauchung an den beiden Kanten 69 und 70 dieser Nut 54 ersichtlich ist. Ein Ausweichen des Bandes nach links ist insbesondere dadurch verhindert, dass dieses sowohl an der äusseren Kante des Längsrandes 56, als auch im Bereich der Seitenwandung 52 zwischen entsprechenden Rollen unverrückbar gehalten ist. Ferner wird in den Rollenpaaren gemäss Fig. 8, 9 und 10 die flache Oberseite 71 der Schiene 50 und der obere Teil des horizontalen Steges 53 vorbereitet, ebenso wie der künftige Längsrand 55.
In weiteren Rollenpaaren entsprechend Fig. 11-14 wird dann zunächst der hoirzontale, doppelwandige Steg 53 fertiggestellt und anschliessend in den Rollenpaaren gemäss Fig. 15-17 die Profilierung der Schiene 50 vollendet. Wie aus den genannten Figuren ersichtlich ist, findet dabei eine Drehung der Ebene des vorher praktisch horizontal verlaufenden Metallbandes schrittweise um 90 statt, was dadurch bedingt ist, dass bei den vorliegenden extremen Verformungsvorgängen keine gegenüber den horizontalen Achsen der zusammenwirkenden Rollenpaare zu stark geneigten Flächen einzelner Rollen erwünscht sind.
Die 180 Winkelgrade umfassende Umbiegung 72 am äusseren Ende des horizontalen Steges 53 wird dabei von der aus Fig. 11 noch ersichtlichen abgerundeten Form in eine zunehmend rechteckige Gestalt beim Durchgang durch die Rollenpaare von Fig. 12, 13 und 14 gebracht, wobei eine Zusammenstauchung und Materialverdichtung erfolgt, ohne die eine derartige scharfkantige Biegung um 180 Winkelgrade nicht möglich sein würde.
Beim Durchlauf durch das Rollenpaar nach Fig. 17 erhält die profilierte Schiene 50 ihre endgültige Form.
Beim Durchlauf der Rollenpaare nach Fig. 5-17 erfolgt an geeigneter Stelle die Ausstanzung der erforderlichen Öffnungen in den Längsrändern 55 und 56. Diese Stanzeinrichtung kann beispielsweise nach dem Rollenpaar gemäss Fig. 15 oder 16, falls erwünscht aber auch an anderer geeigneter Stelle, angeordnet werden.
In ähnlicher Weise wie das flache Metallband für die Schiene 50 wird ein entsprechendes, aber weniger breites Metallband für die Schiene 60 profiliert. Da diese Schiene 60 eine wesentlich einfachere Gestalt als die Schiene 50 besitzt, sind hierfür weniger aufeinanderfolgende Rollenpaare erforderlich als für die Verformung der Schiene 50. Zweckmässigerweise wird auch hierbei das zunächst horizontal verlaufende Band um 90 Winkelgrade gedreht, so dass die letzte Verformung der Schiene 60 in einem Rollenpaar entsprechend Fig. 18 stattfinden kann. Der ebene Fussteil 75 ist beidseits für die seitlichen Begrenzungen 73 und 74 der Falzverbindung abgebogen und ebenso sind die Längsränder 61 und 62 mit den Zinken 63 und 64 vorbereitet. Die Ausstanzung der Zinken aus den abgebogenen Kanten der Längsränder 61 und 62 findet an geeigneter Stelle zwischen den einzelnen Rollenpaaren statt.
Auf die Längsränder 55 und 56 der aus dem Rollenpaar nach Fig. 17 austretenden Schiene 50 wird nunmehr je eine profilierte, thermisch isolierende Zwischenlage 57 bzw. 58 aufgezogen. Dann wird die so vorbereitete Schiene 50 in einem weiteren Rollenpaar mit der aus dem Rollenpaar gemäss Fig. 18 austretenden Schiene 60 vereinigt und einem weiteren Rollenpaar gemäss Fig. 19 zugeführt, in welchem die Aussenseiten 73 und 74 der Schiene 60 weiter nach innen gedrückt werden. Zweckmässigerweise werden die beiden profilierten Beilagen 57 und 58 vor oder nach dem Aufziehen auf die Längsränder 55 und 56 der Schiene 50 etwas angewärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von 4080 C.
Die aus dem Rollenpaar 19 austretenden Schienen 50 und 60 gelangen schliesslich in das Rollenpaar nach Fig. 20, in welchem die Längsränder 61 und 62 der Schiene 60 mit den Zinken 63 und 64 durch die obere Schicht der Beilagen 57 bzw. 58 hindurch bis in die Öffnungen in den Längsrändern 55 bzw. 56 hineingepresst werden. Durch den hohen Pressdruck muss das Material der Beilagen 57, 58 nachgeben, was durch ein vorheriges Erwärmen des Materials erleichtert wird. Auf diese Weise werden die Zwischenräume zwischen den Zinken 63, 64 und den Öffnungen in den Längsrändern 55 bzw. 56 mit dem betreffenden Kunststoff ausgefüllt, was eine äusserst feste Falzverbindung der Längsränder 55 und 61 bzw. 56 und 62 ergibt.
Die so hergestellte, aus zwei profilierten Schienen 50, 60 bestehende Hohlschiene gemäss Fig. 4 besitzt dementsprechend eine mechanische Festigkeit, auch gegen Torsion- und Zugkräfte, die auch gesteigerten Ansprüchen genügt. Trotzdem sind die Schiene 50 und die Schiene 60 voneinander thermisch isoliert, was bekanntlich für die Anwendung derartiger Hohlschienen für Tür- oder Fensterrahmen, sowie für andere Zwecke im Bauwesen vorteilhaft ist.
Die aus dem Rollenpaar gemäss Fig. 20 austretende Hohlschiene wird in bekannter Weise noch durch weitere Rollenpaare zur Kalibrierung und zur eventuellen Ausrichtung hindurchgeführt und gelangt anschliessend zu einer kontinuierlich arbeitenden Schneidvorrichtung zur Abtrennung von Abschnitten vorbestimmter Länge, der kontinuierlich erzeugten Hohlschiene.
Trotz der extremen Verformungsvorgänge und scharfkantigen Gestaltung von Biegungen wird, da in den einzelnen Rollenpaaren eine kontinuierte Schub- und Zugkraft wirkt, die Oberfläche der verformten Metallbänder so schonend behandelt, dass keine unerwünschten Längsstrukturen auf der Aussenseite der fertigen Hohlschiene nach Fig. 4 ersichtlich sind. Es ist sogar möglich, das vorliegende Verfahren mit Metallbändern durchzuführen, die ein- oder beidseitig mit einem Oberflächenbelag versehen sind, also beispielsweise eine Eloxierung aufweisen oder einen dünnen Kunst stoffbelag besitzen.
Beispiel
Zur Herstellung einer Hohlschiene entsprechend Fig. 4 wurden für die Schienen 50 und 60 je ein Metallband aus Aluminium von 1,75 mm Dicke (Toleranz + 0,05 bzw.
-0,1 mm) der Legierung AlMg 2,5 (DIN-Normen 1725-1 oder 1745-1, 2 oder 3 bzw. 1784-1) verwendet, und zwar in der Qualität weich F 18-22 mit mill-finish Oberfläche.
Das Metallband für die Schiene 50 besass eine Breite von 232 mm, dasjenige für die Schiene 60 von 119 mm. An einem Querschnitt der gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten thermisch isolierten, fertigen Hohlschiene wurde längs der zwischen Aussenseite und Innenseite der Schiene 50 bzw. 60 verlaufenden Mittellinie die tatsächliche Länge der verformten Schiene 50 zu 223,5 mm und der verformten Schiene 60 zu 116,0 mm gemessen. Somit wurde beim Verformungsvorgang eine Stauchung und Materialverdichtung bewirkt von 132-223,5 = 8,5 mm bei der Schiene 50 und von 119-116,0 = 3,0 mm bei der Schiene 60. Die Stauchung beträgt also etwa 3,6 % bei der Schiene 50 und etwa 2,5 % bei der Schiene 60.
Natürlich können auch andere als die obengenannten Qualitäten und Abmessungen von Aluminiumbändern, sowie von Bändern aus anderen Metallen für eine Verformung nach dem vorliegenden Verfahren verwendet werden. Beispielsweise wurden thermisch isolierte Hohlschienen aus Edelstahlbändern hergestellt, unter Verwendung eines Werkstoffes gemäss Nr. 4301 DIN-Normen 17006 der Qualität 5 CrNi 18-9, rost- und säurebeständig, kaltgewalzt (Verf. III c/d), gebürstet und einer Dicke von 0,9-1,1 mm.
Die beim vorliegenden Verfahren stattfindende und erforderliche Stauchung der Metallbänder in Querrichtung erfordert die oben erwähnte Vorwellung derselben, wie anhand der Fig. 2 und 5 bis 7 erläutert. Erfahrungsgemäss muss die Umrandungslinie jeder Ausbuchtung um etwa 2 bis 5 % länger sein als die längs der Mitte zwischen Aussenseite und Innenseite gemessene Umrandungslinie der im betreffenden Bereich herzustellenden Längsprofilierung.
Wegen der bei einigen Rollenpaaren auftretenden extremen Verformungskräfte ist der oben bereits erläuterte Längszug des Metallbandes vorteilhaft, wozu die massgeblichen Rollenoberflächen des jeweils nachfolgenden Rollenpaares mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten als die entsprechenden Rollenoberflächen des vorausgehenden Rollenpaares angetrieben werden. Der Unterschied sollte mindestens 0,2% betragen, hängt aber stark von der Kompliziertheit der im betreffenden Rollenpaar vorzunehmenden Verformung ab. Natürlich kann auf diesen Längszug verzichtet werden, wenn an das Aussehen der Oberfläche keine besonders hohen Anforderungen gestellt, also eventuelle Markierungen der Oberfläche durch die Rollen zugestanden werden.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene, welche Metallbänder gleichzeitig durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt werden, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband, grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Längsprofilierung wird, dass auf die Metallbänder, beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare,
ein Längszug von dem in Bandlaufrichtung jeweils vorderen Rollenpaar ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des vorderen Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des hinteren Rollenpaares angetrieben werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die für je eine Falzverbindung vorgesehenen Längsränder der zwei profilierten Schienen die eine mit Öffnungen und die andere mit nnkenarfigenFortsätzen versehen wird, dass der mit Fortsätzen versehene Längsrand um den anderen Längsrand herumgebogen und, durch Zusammenpressen dieser beiden Längsränder, die Fortsätze durch den isolierenden Materialstreifen hindurch in die Öffnungen des anderen Längsrandes hineingestossen werden, wodurch eine verzinkte Falzverbindung der Längsränder, frei von metallischem Kontakt zwischen den Schienen, geschaffen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit beim vorderen Rollenpaar um mindestens 0,2% höher als beim hinteren Rollenpaar gemacht wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandungslinie der Vorwellungen um etwa 2-5 % grösser als diejenige der betreffenden Längsprofilierungen gemacht wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zinkenartigen Fortsätze in einem Längsrand durch Ausstanzung von aufeinanderfolgenden Teilbereichen des aufgebogenen Randes, in Gestalt aufgebogener lappenartiger Zinken, geschaffen werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen der zinkenartigen Fortsätze in die Öffnungen, der isolierende Materialstreifen angewärmt und nachgiebig gemacht wird.
6. Verfahren nach Patentanspruchl und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hineinstossen der zinkenartigen Fortsätze in die Öffnungen der Pressdruck gesteigert wird, bis vom nachgiebigen isolierenden Material die verbleibenden Hohlräume zwischen den Fortsätzen und den Öffnungen ausgefüllt werden.
PATENTANSPRUCH II
Hohlschiene, bestehend aus zwei profilierten, mittels Falzverbindungen vereinigten Schienen und isolierenden Zwischenlagen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Falzverbindungen aus je einem Längsrand beider Schienen, bei denen der eine Längsrand Öffnungen aufweist und der andere Längsrand zinkenartige Fortsätze besitzt, die in diese Öffnungen hineinragen, aber vom betreffenden Längsrand isoliert sind.
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