Zur
Herstellung von Aluminiumbolzen aus Aluminiumsträngen, die vorwiegend in einer
nachfolgenden Strangpresse weiterverarbeitet werden, sind hauptsächlich zwei
Trennverfahren üblich:
das Abscheren von bereits erwärmten
Bolzen hinter einem Anwärmofen
und das Sägen
vor einem Anwärmofen. Das
Abscheren der Bolzen von den Aluminiumsträngen hat den Nachteil, dass
es zur Verformung der Bolzenstirnseite und insbesondere bei härteren Legierungen
zu einem Aufreißen
der Bolzenstirnseite während
des Trennens kommen kann. Beim Sägen der
Aluminiumstränge
zu Bolzen hingegen wird eine glatte und saubere Trennfläche erzielt,
wodurch Lufteinschlüsse
und Fehlstellen im Material des Bolzens vermieden werden. Die Verarbeitung
von Aluminium stellt jedoch höhere
Anforderungen an die Sägevorrichtung
als die Verarbeitung von Stahl. Beim Sägen von Aluminiumsträngen sind
sehr hohe Schnittgeschwindigkeiten erforderlich, die nur durch eine
hohe Leistung der Maschine erreicht werden können, was wiederum zu einem
wirtschaftlich ungünstigen
hohen Energieverbrauch der Maschine führt.
Die
aus dem Stand der Technik bekannten Sägevorrichtungen weisen jeweils
lediglich ein Sägeblatt
auf. Dabei muss der Radius des Sägeblattes größer sein
als der Durchmesser der zu schneidenden Aluminiumstränge. Auf
Grund des dadurch notwendigen großen Durchmessers des Sägeblattes weist
dementsprechend das Sägeblatt
zum einen eine relativ große
Dicke auf und zum anderen ist die Schneidenform sehr schlank und
der Spanwinkel relativ groß.
Dies führt
dazu, dass beim Sägen
eine große
Menge an Spänen
entstehen, die zu einem hohen Materialverlust führen. Die entstehenden Späne müssen wiederum
gesammelt und recycelt werden, wodurch der Arbeitsaufwand und die
Kosten steigen.
Des
Weiteren entstehen durch die hohen Schnittgeschwindigkeiten bei
einem gleichzeitig großen
Durchmesser des Sägeblattes
große
induzierte Schwingungen im Werkzeug, die eine vorzeitige Materialermüdung der
Schneide zur Folge haben.
Werden
des Weiteren Bolzen aus Aluminiumsträngen mit Hilfe einer Säge hergestellt,
so entstehen Reststücke,
die nicht mehr die erforderliche Bolzenlänge aufweisen und somit Ausschuss
darstellen. Dadurch entsteht ein hoher Materialverbrauch, wodurch
hohe Kosten entstehen, die das Verfahren unwirtschaftlich machen.
Ausgehend
von dem erläuterten
Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbolzen
aus langen Aluminiumsträngen zur
Verfügung
zu stellen, welche bzw. welches eine hohe Produktivität bei gleichzeitig erheblicher
Kostenersparnis und einer guten Automatisierbarkeit aufweist.
Gemäß einer
ersten Lehre der Erfindung ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte
Aufgabe, eine Vorrichtung zur Herstellung von Aluminiumbolzen aus
langen Aluminiumsträngen
zur Verfügung
zu stellen, dadurch gelöst,
dass die Schweißvorrichtung vor
der Sägevorrichtung
in einer Prozesslinie angeordnet ist und dass die Sägevorrichtung
zwei Sägeblätter aufweist.
Zunächst
wird ein Aluminiumstrang durch die Schweißvorrichtung zur Sägevorrichtung transportiert,
in der der Aluminiumstrang zu Bolzen geschnitten wird. Dabei ist
die Länge
der zu schneidenden Bolzen in der Sägevorrichtung beliebig einstellbar.
Im Gegensatz zur bisher üblichen
Verwendung von lediglich einem Sägeblatt
in einer Sägevorrichtung
ist dadurch, dass erfindungsgemäß zwei Sägeblätter verwendet
werden, vorteilhafterweise ein kleinerer Durchmesser der einzelnen
Sägeblätter erforderlich.
Der kleinere Durchmesser der Sägeblätter führt wiederum
dazu, dass zum einen ein kleinerer Spanwinkel der Sägeblätter notwendig
ist und dass zum anderen die Sägeblätter eine
deutlich geringere Dicke aufweisen, wodurch vorteilhafterweise die Breite
des Schnittspaltes reduziert wird. Auf Grund der Reduzierung der
Breite des Schnittspaltes wird der Materialverlust beim Sägen minimiert.
Ist
von dem im Bolzen geschnittenen Aluminiumstrang nur noch ein Reststück übrig, so
wird in der Schweißvorrichtung
ein nachfolgender, neuer Aluminiumstrang an das Reststück angeschweißt. Dies
hat den Vorteil, dass keine Reststücke der Aluminiumstränge übrig bleiben,
die Ausschuss darstellen, da sie nicht als Bolzen verwendet werden
können.
Dies führt
zu einer erheblichen Material- und Kostenreduzierung.
Auf
Grund dessen, dass die Schweißvorrichtung
direkt vor der Sägevorrichtung
in einer Prozesslinie angeordnet ist, ist eine kontinuierliche Herstellung
der Bolzen gewährleistet,
ohne dass der Produktionsablauf während der Fertigung unterbrochen werden
muss, wodurch eine hohe Zeitersparnis für den gesamten Prozess gegeben
ist.
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die zwei Sägeblätter in
einer Ebene und versetzt zueinander angeordnet. Durch die versetzte
Anordnung der beiden Sägeblätter wird
erreicht, dass sich die beiden Sägeblätter den
Schnitt gleichsam teilen. Dabei trennt zunächst das erste Sägeblatt
etwas über
die Hälfte
des Durchmessers des zu trennenden Aluminiumstranges. Danach taucht das
zweite Sägeblatt
teilweise in den vom ersten Sägeblatt
erzeugten Schnittspalt ein. Dadurch ist es möglich, eine saubere Schnittfläche zu erzeugen.
Ferner
wird dadurch, dass die Schweißvorrichtung
gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als Reibrührschweißvorrichtung
ausgebildet ist, erreicht, dass bei der Verschweißung zweier
Aluminiumstränge
an ihren Stirnflächen diese
lediglich an zwei oder mehreren Stellen punktuell und ohne Zusatzwerkstoffe
zusammengeschweißt
werden. Das Verschweißen
mit Hilfe der Reibrührschweißvorrichtung
ermöglicht
somit eine hohe Zeitersparnis für
den gesamten Produktionsprozess bei einer gleichzeitig guten Automatisierbarkeit.
Die Verschweißpunkte
an den Stirnflächen
der Aluminiumstränge
werden dabei lediglich in einen teigigen und nicht in einen schmelzflüssigen Zustand überführt, was
dazu führt, dass
vorteilhafterweise weniger Energie für die Verschweißung aufgewendet werden
muss. Zudem wird eine Grobkornbildung im Gefüge der Aluminiumstränge vermieden.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
vor der Schweißvorrichtung
ein Sensorsystem zur Bestimmung der Länge der in der Verarbeitungsstation
befindlichen Aluminiumstränge angeordnet.
Das Sensorsystem ist beispielsweise in Form einer Lichtschranke
ausgebildet. Mit Hilfe des Sensorsystems ist es möglich, die
Restlänge
der Aluminiumstränge,
welche in der Sägevorrichtung
zu Bolzen geschnitten werden, zu bestimmen. Dadurch wird der optimale
Zeitpunkt bestimmt, bei dem der nachfolgende Aluminiumstrang an
das Reststück
des zuvor geschnittenen Aluminiumstranges angeschweißt werden
kann. Dies hat den Vorteil einer exakten Prozessführung und
einer hohen Automatisierbarkeit des Prozesses.
Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass zwischen der Schweißvorrichtung
und der Sägevorrichtung
eine Vorrichtung zum Reinigen der Aluminiumstränge vorgesehen ist. Durch die
Reinigungsvorrichtung, welche vorzugsweise aus einer Anordnung von
mehreren Bürsten
hintereinander besteht, werden Aluminiumstränge bevor sie in der Sägevorrichtung
geschnitten werden und in der weiteren Prozesslinie, insbesondere
einer nachfolgenden Strangpresse weiter verarbeitet werden, gereinigt.
Die Reinigung ist besonders vorteilhaft an den Stellen, an denen
zwei Aluminiumstränge
zusammengeschweißt
worden sind, um die beim Schweißen
entstehenden Ablagerungen und Verunreinigungen zu entfernen, bevor
die Stränge weiterverarbeitet
werden.
Dadurch,
dass gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vor der Sägevorrichtung
ein Anwärmofen
vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit,
die Aluminiumstränge,
bevor sie in der Sägevorrichtung
zu Bolzen geschnitten werden, anzuwärmen. Die erfindungsgemäße Ausführungsform der
Sägevorrichtung
ermöglicht
es, auch vorgewärmte
Aluminiumstränge
zu schneiden. Der Anwärmofen kann
sowohl zwischen der Schweißvorrichtung
und der Sägevorrichtung
als auch vor dem Sensorsystem angeordnet sein.
Gemäß einer
zweiten Lehre der Erfindung betrifft die Erfindung ein Verfahren
zu kontinuierlichen Herstellung von Aluminiumbolzen aus langen Aluminiumsträngen, bei
dem die Aluminiumstränge durch
eine Schweißvorrichtung
und eine Sägevorrichtung
aufweisende Verarbeitungsstation hindurch transportiert werden.
Die
oben hergeleitete und aufgezeigt Aufgabe wird gemäß der zweiten
Lehre der Erfindung dadurch gelöst,
dass ein erster Aluminiumstrang durch die Verarbeitungsstation hindurch
geführt
wird und dass der erste Aluminiumstrang in der Sägevorrichtung mit Hilfe zweier
Sägeblätter zu
Bolzen geschnitten wird, wobei der bei dem Sägen entstehende Reststrang
des ersten Aluminiumstranges in der vor der Sägevorrichtung in einer Prozesslinie
angeordneten Schweißvorrichtung
an die Stirnseite eines zweiten Aluminiumstranges angeschweißt wird.
Zu
den Vorteilen des Verfahrens gemäß der zweiten
Lehre der Erfindung kann auf die oben aufgeführten Vorteile der Vorrichtung
gemäß der ersten Lehre
der Erfindung verwiesen werden.
Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform dieses
Verfahrens werdendie Aluminiumstränge an ihren Stirnseiten an
mindestens zwei Punkten miteinander verschweißt. Es ist daher nicht notwendig
die Aluminiumstränge über ihre
gesamte Stirnfläche
miteinander zu verschweißen,
wodurch die Verschweißung
in sehr kurzer Zeit durchgeführt
werden kann und der Energieverbrauch während des Verschweißungsprozesses
reduziert werden kann.
Die
Aluminiumstränge
werden während
des Verschweißens
in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit
Hilfe mindestens einer Klemmvorrichtung befestigt. Die Klemmvorrichtung besteht
vorzugsweise aus Klemmbacken. Hierdurch wird verhindert, dass die
Aluminiumstränge
während des
Verschweißens
verrutschen.
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Aluminiumstränge während des
Sägens
in der Sägevorrichtung
mit Hilfe mindestens einer Klemmvorrichtung befestigt. Die Klemmvorrichtung,
vorzugsweise bestehend aus Klemmbacken, verhindert, dass die Aluminiumstränge beim
Schneiden zu Bolzen verrutschen, wodurch die für die Bolzen bestimmten Abmessungen
verändert
werden würden
und die Bolzen dadurch nicht wie gewünscht weiterverarbeitet werden
könnten
und Ausschuss darstellen würden.
In
einer weiteren vorteilhaften Form der Erfindung werden die Aluminiumstränge nach
dem Transport durch die Schweißvorrichtung
mit Hilfe von Bürsten
gereinigt.
Es
gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die
erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Aluminiumbolzen aus langen Aluminiumsträngen auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits
auf die den Patentansprüchen
1 und 6 nachgeordneten Patentansprüchen und andererseits auf die
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung.
In 1 ist
die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Herstellung von Aluminiumbolzen 1 aus langen Aluminiumsträngen 2 mit
einer Verarbeitungsstation 3 dargestellt, wobei in der
Verarbeitungsstation 3 eine Schweißvorrichtung 4 und
eine Sägevorrichtung 5 angeordnet
ist. Vor der Schweißvorrichtung 4 ist
ein Sensorsystem 6 angeordnet. Zwischen der Schweißvorrichtung 4 und
der Sägevorrichtung 5 befindet
sich eine Vorrichtung zur Reinigung 7 der Aluminiumstränge 2.
Die Aluminiumstränge 2 werden über ein Strangmagazin 8 mit
Hilfe einer Vorschubeinrichtung 9 in die Verarbeitungsstation 3 transportiert.
Bevor die Aluminiumstränge 2 in
die Verarbeitungsstation 3 gelangen, können sie in einem Anwärmofen,
welcher hier nicht der dargestellt ist, der vor der Sägevorrichtung 5,
insbesondere nach der Schweißvorrichtung, angeordnet
ist, vorgewärmt
werden. In der Verarbeitungsstation 3 wird zunächst ein
erster Aluminiumstrang 2 durch die Schweißvorrichtung 4 zur
Sägevorrichtung 5 geführt. In
der Sägevorrichtung 5 wird der
Aluminiumstrang 2 mit Hilfe zweier Sägeblätter 10, 11,
die in einer Ebene und versetzt zueinander angeordnet sind, zu Bolzen 1 geschnitten,
wobei die Länge
der auf diese Art und Weise hergestellten Bolzen 1 variabel
einstellbar ist. Während
des Sägens wird
der Aluminiumstrang 2 in eine Klemmvorrichtung 12 eingespannt,
welche vorzugsweise aus zwei Klemmbacken besteht. Ist jeweils ein
Bolzen 1 von dem Aluminiumstrang 2 abgeschnitten
worden, wird der Aluminiumstrang 2 mit Hilfe der Vorschubeinrichtung 9 weiter
nach vorne in eine definierte Position geschoben, so dass ein neuer
Bolzen 1 abgeschnitten werden kann. Mit Hilfe des Sensorsystems 6,
welches vorzugsweise aus einer Lichtschranke besteht und vor der
Schweißvorrichtung 4 angeordnet
ist, wird die Länge
des in der Verarbeitungsstation 3 befindlichen Aluminiumstranges 2 bestimmt.
Sobald der in der Verarbeitungsstation 3 befindliche Aluminiumstrang 2 nicht
mehr von dem Sensorsystem 6 wahrgenommen wird, da sich
kein Teil des Aluminiumstranges 2 mehr vor dem Sensor 6 befindet,
wird der Aluminiumstrang 2 in eine definierte Position
in der Schweißvorrichtung 4 vorgeschoben
und mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 13, vorzugsweise zweier Klemmbacken,
in dieser Position fixiert. Über
das Strangmagazin 8 wird ein zweiter Aluminiumstrang 2 in
die Verarbeitungsstation 3 zur Schweißvorrichtung 4 transportiert.
Der zweite Aluminiumstrang 2 wird in der Schweißvorrichtung 4 ebenfalls
mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 13 fixiert. Wie in 2 gezeigt, wird
anschließend
die Stirnfläche
des zweiten Aluminiumstranges 2 mit der Stirnfläche des
ersten Aluminiumstranges 2, vorzugsweise mit Hilfe des
Reibrührschweißverfahrens,
verschweißt.
Bei dem Reibrührschweißverfahren
fahren Schweißköpfe mit
hoher Rotationsgeschwindigkeit in die jeweiligen Punkte an der Stirnfläche der
Aluminiumstränge 2,
an denen die Aluminiumstränge 2 miteinander
verbunden werden sollen. Durch die hohe Reibung der Schweißköpfe wird
das Material an diesen Punkten partiell in einen teigigen, nicht
schmelzflüssigen
Zustand überführt, so
dass die Aluminiumstränge 2 dort
miteinander verbunden werden können.
Nach dem Verschweißen der
beiden Aluminiumstränge 2 wird
dieser neue Aluminiumstrang 2 weiter in die Sägevorrichtung 5 vorgeschoben
und dort zu Bolzen 1 einer definierten Länge geschnitten.
Die Bolzen 1 können
in der weiteren Prozesslinie beispielsweise in einer Presse weiterverarbeitet
werden.
In 3 ist
eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Sägevorrichtung 5 dargestellt,
welche insbesondere als eine Kaltsäge ausgebildet ist. Ist vor
der Sägevorrichtung 5 ein
Anwärmofen
angeordnet, so ist die Sägevorrichtung 5 vorzugsweise
als Warmsäge
ausgebildet. Der Aluminiumstrang 2 wird in der Sägevorrichtung 5 über eine
Klemmvorrichtung 12 in einer definierten Position fixiert
und mit Hilfe zweier Sägeblätter 10, 11,
die in einer Ebene und versetzt zueinander angeordnet sind, zu Bolzen 1 geschnitten.
Entlang der in 3 dargestellten X-X Linie betrachtet,
müssen sich
die Ränder
der Sägeblätter 10, 11 überschneiden,
damit eine saubere und vollständige
Trennung des Durchmessers der Aluminiumstränge 2 erfolgt. Beim
Sägen teilen
sich somit die beiden Sägeblätter 10, 11 das
Durchtrennen der Aluminiumstränge 2 zu Bolzen 1.
Dabei trennt zunächst
das erste Sägeblatt 10 etwas über die
Hälfte
des Durchmessers des zu trennenden Aluminiumstranges 2.
Danach taucht das zweite Sägeblatt 11 teilweise
in den vom ersten Sägeblatt 10 erzeugten
Schnittspalt ein. Die Sägeblätter 10, 11 können dabei
sowohl in die gleiche Richtung rotieren als auch in die entgegengesetzte
Richtung rotieren. Die Sägeblätter 10, 11 werden
vorzugsweise jeweils über
einen Elektromotor angetrieben und die Sägeblätter 10, 11 sind
jeweils über
Wellen an einem Tisch 14 befestigt. Der Tisch 14 ist über Abstandshalter 15 mit
einer Führungsstange 16 verbunden,
wobei der Tisch 14 mit Hilfe eines Elektromotors 17 entlang
der Führungsstange 16 verschoben
werden kann.