DE10156087B4

DE10156087B4 - Vorrichtung zur Bearbeitung eines Metallbandes mit unterschiedlichen Dicken

Info

Publication number: DE10156087B4
Application number: DE2001156087
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Schlegel
Original assignee: Mueller Weingarten AG
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: DE10156087A1

Abstract

Vorrichtung zur Bearbeitung eines Metallbandes mit unterschiedlichen Dicken insbesondere zur Herstellung von Platinen, mit, mindestens einem Walzenpaar (5, 6; 13, 14) in wenigstens einer als Walzgerüst (1, 9), Richtwalzblock oder Richtmaschine ausgebildeten Umformmaschine, wobei das Walzenpaar das in Längsrichtung (10) durchlaufende Metallband (8) in Querrichtung wenigstens partiell bearbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenpaar (5, 6; 13, 14) an dem Metallband (8) unterschiedliche Dickenabschnitte (D1, D2) quer zur Banddurchlaufrichtung (10) erzeugt, wobei das Walzgerüst (1) quer verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Metallbandes mit unterschiedlichen Dicken nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

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.

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 A1 , 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.

Aus dem Dokument US-4,735,074 A ist eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Metallbandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden. Diese Vorrichtung ist jedoch kompliziert aufgebaut und erlaubt keine Flexibilität hinsichtlich einer variablen Ausführung unterschiedlicher Dickenabschnitte des Metallbandes.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der Blechbänder unterschiedlicher Dicke mit hoher Prozeßsicherheit und Wirtschaftlichkeit herzustellen und/oder zu Richten sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 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 der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen einer Walzanlage, dargestellt anhand der 1 bis 5.
Beschreibung der Erfindung
Es zeigen:
1 Walzgerüst quer zur Banddurchlaufrichtung
2 2 Walzgerüste in Banddurchlaufrichtung
3 Draufsicht auf 2 Walzgerüste
4 Walzgerüst quer zur Banddurchlaufrichtung in einer alternativen Ausführung
5 Draufsicht auf 4
In der prinzipiellen Darstellung, gemäß 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 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 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 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.
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 4 und 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.

Claims

Vorrichtung zur Bearbeitung eines Metallbandes mit unterschiedlichen Dicken insbesondere zur Herstellung von Platinen, mit, mindestens einem Walzenpaar (5, 6; 13, 14) in wenigstens einer als Walzgerüst (1, 9), Richtwalzblock oder Richtmaschine ausgebildeten Umformmaschine, wobei das Walzenpaar das in Längsrichtung (10) durchlaufende Metallband (8) in Querrichtung wenigstens partiell bearbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzenpaar (5, 6; 13, 14) an dem Metallband (8) unterschiedliche Dickenabschnitte (D1, D2) quer zur Banddurchlaufrichtung (10) erzeugt, wobei das Walzgerüst (1) quer verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Walzgerüste (1, 9) in Banddurchlaufrichtung (10) hintereinander angeordnet sind, wobei wenigstens eines der Walzgerüste (1, 9) quer verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Umformmaschine ein Walzgerüst (1, 9) und/oder ein Richtwalzblock und/oder eine Richtmaschine zur Metallbandbearbeitung vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Walzgerüst (1) zwei obere Arbeitswalzen (13, 14) mit einer Verschiebbarkeit in Querrichtung (15, 16) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Walzengerüst (1) und/oder mindestens zwei Richtmaschinen in einer Platinenschneidanlage sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze (6) in einem Walzgerüst (1) im Breitenbereich des Metallbands (8) mindestens zwei unterschiedliche Durchmesser aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze (6) zum Walzen eines Übergangsbereichs (B3) in ihrer Breite und Formgebung variabel gestaltbar ist.