DE10016818C2 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von in der Dicke variierenden Platinen aus Stahlblech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und andererseits eine Anord­ nung zur Herstellung von in der Dicke variierenden Platinen aus Stahlblech zur Fertigung von Strukturteilen für Kraftfahrzeuge.

Im Kraftfahrzeugbau ist der Fachmann permanent bestrebt, das Gewicht insbesondere von Strukturteilen zu reduzieren, ohne jedoch deren Funktion zu beeinträchtigen. Strukturteile sind beispielsweise A-, B- und C-Säulen, Stoßfänger, Dachrahmen, Seitenaufprallträger, Außenhautteile usw.

In diesem Zusammenhang zählt es zum Stand der Technik, sogenannte Tailored Blanks einzusetzen (SCHNEIDER und PRANGE: "Tailored Blanks" - ein Werkstoff für neue Formen der Konstruktion", in: Thyssen Technische Berichte, Heft 1/92, S. 97-106). Hierbei handelt es sich mithin um Halbzeuge aus Blechlagen, wobei die Dicke der einzelnen Blechlagen gleich sein oder variieren kann. Des Weiteren ist die Verwendung von Patchwork Blanks bekannt, das sind parallel aneinander gesetzte Bleche variierender Dicke.

Obwohl mit den Tailored und Patchwork Blanks eine deutliche Materialredu­ zierung erreicht wurde, ohne die Funktion der Strukturteile zu beeinträchti­ gen, ist mit ihrer Bereitstellung ein vergleichsweise hoher Aufwand verbun­ den. Es müssen nämlich Stahlbleche verschiedener Dicke zu Streifen ge­ schnitten und dann gefügt werden. Auch sind diese Halbzeuge Wärmebe­ handlungen durch das Fügen unterworfen, die gegebenenfalls unzulässige Gefügeveränderungen herbeiführen können.

Ferner ist es im Umfang der DE 198 35 559 A1 bei einem Verfahren zur Herstellung von in Bereichen mit höheren Stabilitätsanforderungen verstärkten Blechformteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, bekannt, ein Blechteil zunächst in einem Umformprozess mit gleichmäßiger Materialstärke zu formen und anschließend auf die betreffenden Verstärkungsbereiche eine Metallpulverschicht aufzubringen, die danach unter Wärmeeinwirkung aufgesintert wird. Dadurch wird eine in der Größe und Schichtdicke variable Verstärkungsschicht geschaffen, die auch an komplizierte Formen im Verstärkungsbereich vollflächig angeschlossen ist.

Darüberhinaus zählt durch die DE 26 29 520 A1 ein Verfahren zum Herstellen von Blechformteilen, insbesondere von Ziehteilen aus nichtrostendem Stahlblech, zum Stand der Technik, bei dem aus Tafel- oder Bandmaterial Platinen ausgeschnitten und aus diesen in einem Formgebungsverfahren Blechformteile hergestellt werden. Dabei werden die Oberflächen der unverformten Bleche durch Polieren und/oder Schleifen behandelt und die Bleche erst danach wenigstens einer Verformungsoperation zur Formgebung unterworfen.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von in der Dicke variierenden Platinen aus Stahlblech zur Fertigung von Strukturteilen für Kraftfahrzeuge zu schaffen, mit welchen der Herstellungsaufwand bei verbesserter Qualitätssicherung material- und vorrichtungsmäßig weiter re­ duziert werden kann.

Was die Lösung des verfahrensmäßigen Teils dieser Aufgabe anlangt, so besteht diese in den Merkmalen des Anspruchs 1.

Danach wird der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens darin gesehen, dass Stahlblech mit konstanter Dicke dort durch Schleifen gezielt reduziert wird, wo es an einer letztlich zu einem Halbzeug weiterbehandelten Platine erforderlich ist, um das Halbzeug dann kalt oder warm zu einem Strukturteil umzuformen. Als Vormaterial wird demzufolge nur noch Stahlblech mit einer Dicke gefordert. Der logistische Aufwand wird hierdurch bereits deutlich ver­ ringert. Dadurch, dass keine Stahlblechstreifen mehr aufeinander oder an­ einander gefügt werden, entfällt der damit verbundene zeitliche und insbe­ sondere vorrichtungsmäßige Aufwand. Auch ist das Stahlblech keinen Wär­ meeinflüssen mit Gefügeveränderungen mehr unterworfen, die bei der Wei­ terverarbeitung zu einem Strukturteil zu beachten sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 2 gesehen. Danach erfolgt die Bereitstellung der bereichsweise unterschiedliche Dicken aufweisenden Platinen im Durchlauf­ verfahren. Dazu wird ein Stahlblech in Bandform von einem Coil abgezogen, anschließend partiell geschliffen und dann in Platinen aufgeteilt. Diese Pla­ tinen werden anschließend vorzugsweise gestapelt und stapelweise einem Stanzwerkzeug zugeführt, das die Platinen zu Halbzeugen umformt, die letztlich zu den Strukturteilen kalt oder warm weiterverarbeitet werden.

Entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 wird Stahlblech - als Ein­ zelteil oder in Bandform - durch mindestens eine mit einem aufgespannten Schleifband versehene Schleifwalze partiell in der Dicke reduziert. Dabei kann mit Hilfe der Schleifwalze das Stahlblech quer zur oder in Durchlauf­ richtung bearbeitet werden. Dies ist dadurch möglich, dass die Zustellung der Schleifwalze in Richtung auf das Stahlblech bzw. vom Stahlblech weg in Abhängigkeit vom Vorschub des Stahlblechs, von der Drehzahl der Schleif­ walze, von der Menge des Materialabtrags und vom Verschleiß des Schleif­ bands gesteuert wird. Durch eine solche Zu- und Rückstellung der Schleif­ walze wird gezielt ein gleichmäßiger Abtrag am Stahlblech erreicht. Werden mehrere Schleifwalzen eingesetzt, um dem jeweils notwendigen Materialab­ trag Rechnung zu tragen, sind alle Schleifwalzen entsprechend steuerbar.

Unabhängig davon, ob ein Stahlblech quer zur oder in Durchlaufrichtung in der Dicke durch Schleifen reduziert wird, kann die Abtragung des Materials einstufig oder gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 bevorzugt in min­ destens zwei aufeinander folgenden Stufen durchgeführt werden. Dies ist insbesondere mit einer Schonung der Werkzeuge und des zu bearbeitenden Materials verbunden.

Was die Lösung des gegenständlichen Teils der der Erfindung zugrundelie­ genden Aufgabe betrifft, so besteht diese in den Merkmalen des Anspruchs 5. Eine solche Anordnung umfasst in einer Fertigungslinie in Hintereinan­ deranordnung eine Aufnahme für ein Stahlblechcoil, eine Schleifeinheit mit zumindest einer in Richtung auf das Stahlblechband gesteuert nachstellbaren Schleifwalze, eine Bandtrenneinheit und eine Stapelvorrichtung für die Platinen.

Auf die Aufnahme wird ein Stahlblechcoil verlagert und das freie Ende des Stahlblechbands wird in die Schleifeinheit überführt. Dort ist mindestens eine mit einem aufgespannten Schleifband versehene Schleifwalze inte­ griert. Vorteilhaft sind jedoch mindestens zwei in Durchlaufrichtung hinter­ einander angeordnete Schleifwalzen vorgesehen. Die Verwendung von Schleifwalzen mit austauschbar aufspannbaren Schleifbändern hat den Vorteil, dass die Abnutzung im Vergleich zu Schleifscheiben gezielter be­ obachtet und überwacht werden kann.

Die Schleifwalzen sind insbesondere mit Stellzylindern gekoppelt, die unter den Einfluss einer programmierbaren Steuerung gestellt sind. In Durchlauf­ richtung hinter der Schleifeinheit befindet sich eine Bandtrenneinheit, insbe­ sondere in Form einer fliegenden Schere. Die Bandtrenneinheit zerlegt das durch Schleifen in der Dicke partiell reduzierte Stahlblechband in Platinen, welche danach einer Stapelvorrichtung zugeleitet werden. Die Platinen der Stapelvorrichtung werden dann in einem Stapel insbesondere einer Stanzvorrichtung zugeführt, wo dann aus den Platinen Halbzeuge gefertigt werden, die letztlich kalt oder warm zu den Strukturteilen umgeformt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht eine Anordnung zur Herstellung von in der Dicke variierenden Platinen;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung im vertikalen Längsschnitt einen Längenbereich eines Stahlblechbands entsprechend dem Aus­ schnitt II der Fig. 1;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung im vertikalen Längsschnitt einen bearbeiteten Längenbereich eines Stahlblechbands gemäß dem Ausschnitt III der Fig. 1;

Fig. 4 in der Draufsicht ein Halbzeug zur Fertigung eines Strukturteils für ein Kraftfahrzeug und

Fig. 5 eine Seitenansicht des Strukturteils der Fig. 4 gemäß dem Pfeil V.

Mit 1 ist in der Fig. 1 eine Anordnung zur Herstellung von in der Dicke va­ riierenden Platinen aus einem Stahlblechband 2 zur Fertigung von Struktur­ teilen für Kraftfahrzeuge bezeichnet.

Die Anordnung 1 umfasst zunächst in einer Fertigungslinie eine Aufnahme 3 für ein Stahlblechcoil 4. Das Stahlblechband 2 des Stahlblechcoils 4 wird einer Schleifeinheit 5 zugeführt. Die Schleifeinheit 5 umfasst beim Ausfüh­ rungsbeispiel drei in Durchlaufrichtung DR des Stahlblechbands 2 hinterein­ ander liegende Schleifwalzen 6 mit auf den Schleifwalzen 6 aufspannbaren, nicht näher dargestellten Schleifbändern. Die Schleifwalzen 6 sind unter den Einfluss von Stellzylindern 7 gestellt, welche in Abhängigkeit vom Vorschub des Stahlblechbands 2, von der Drehzahl der Schleifwalzen 6, von der Menge des gewünschten Materialabtrags und vom Verschleiß der Schleif­ bänder in Richtung auf das Stahlblechband 2 nachstellbar sind. Die Nachstellung ist durch die Pfeile Nst veranschaulicht.

Mit Hilfe der Schleifwalzen 6 wird das eine konstante Dicke D aufweisende Stahlblechband 2 gemäß Fig. 2 mit über die gesamte Breite durchgehen­ den Bereichen 8 versehen (Fig. 3), die in der Dicke D1 gegenüber der Dicke D des Stahlblechbands 2 reduziert sind. Die Anzahl der Schleifwalzen 6 hängt von der Menge des Materialabtrags ab.

Aus der Schleifeinheit 5 tritt dann das im Längsschnitt aus der Fig. 3 er­ kennbare bearbeitete Stahlblechband 2a aus und wird einer Bandtrennein­ heit 9 in Form einer nur schematisch veranschaulichten fliegenden Schere zugeführt. Von der Bandtrenneinheit 9 wird das Stahlblechband 2a gemäß Fig. 3 entlang der strichpunktierten Linien 10 aufgeteilt, so dass Platinen 11 gebildet werden (strichpunktierte Linienführung in Fig. 4), die anschlie­ ßend in einer Stapelvorrichtung 12 gesammelt werden.

Ist in der Stapelvorrichtung 12 eine bestimmte Menge Platinen 11 gestapelt, werden diese einer nicht veranschaulichten Stanze zugeführt, wo aus einer Platine 11 ein in den Fig. 4 und 5 in durchgezogener Linienführung er­ kennbares Halbzeug 13 abgeteilt wird, das dann in nicht näher veranschau­ lichter Weise kalt oder warm zu einem Strukturteil für einen Kraftwagen um­ geformt wird.

Das Halbzeug 13 besteht beim Ausführungsbeispiel aus einem rechteckigen Mittelteil 14 mit einer Dicke D, welche der Dicke D des Stahlblechbands 2 entspricht, und aus trapezförmigen Endteilen 15, deren Dicke D1 der Dicke D1 der Bereiche 8 des durch Schleifen hinsichtlich der Dicke D reduzierten Stahlblechbands 2a entspricht.

Bezugszeichenaufstellung

1

Anordnung

2

Stahlblechband

2

a Stahlblechband, geschliffen

3

Aufnahme f.

4

4

Stahlblechcoil

5

Schleifeinheit

6

Schleifwalzen in

5

7

Stellzylinder f.

6

8

Bereiche v.

2

9

Bandtrenneinheit

10

Trennlinien

11

Platinen

12

Stapelvorrichtung

13

Halbzeug

14

Mittelteil v.

13

15

Endteile v.

13

D Dicke v.

2

D1 Dicke v.

8

DR Durchlaufrichtung von

2

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von in der Dicke (D, D1) variierenden Plati­ nen (11) aus Stahlblech zur Fertigung von Strukturteilen für Kraftfahrzeuge, bei welchem Stahlblech (2) mit konstanter Dicke (D) partiell durch Schleifen reduziert, anschließend gestanzt und dann der Kalt- oder Warmumformung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem Stahlblech (2) in Bandform von einem Coil (4) abgezogen, danach partiell geschliffen und an­ schließend in Platinen (11) aufgeteilt wird, worauf die Platinen (11) zu Halbzeugen (13) gestanzt und diese letztlich kalt oder warm zu Strukturteilen umgeformt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem Stahlblech (2) durch mindestens eine mit einem aufgespannten Schleifband versehene Schleifwalze (6) partiell in der Dicke (D) reduziert wird, wobei die Zu­ stellung der Schleifwalze (6) in Abhängigkeit vom Vorschub des Stahlblechs (2), von der Drehzahl der Schleifwalze (6), von der Menge des Materialabtrags und vom Verschleiß des Schleifbands ge­ steuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Mate­ rialabtrag am Stahlblech (2) in mindestens zwei aufeinander folgen­ den Stufen durchgeführt wird.

5. Anordnung zur Herstellung von in der Dicke (D, D1) variierenden Platinen (11) aus einem Stahlblechband (2) zur Fertigung von Struk­ turteilen für Kraftfahrzeuge, welche in einer Fertigungslinie eine Aufnahme (3) für ein Stahlblechcoil (4), eine Schleifeinheit (5) mit zumin­ dest einer in Richtung auf das Stahlblechband (2) gesteuert nachstellbaren Schleifwalze (6), eine Bandtrenneinheit (9) und eine Stapelvorrichtung (12) für die Platinen (11) umfasst.