DE102007034708B3

DE102007034708B3 - Flexibler Niederhalter für eine Profilieranlage zum flexiblen Walzprofilieren von Kalt- oder Warmprofilen mit veränderlichem Querschnitt

Info

Publication number: DE102007034708B3
Application number: DE102007034708A
Authority: DE
Inventors: Stefan Freitag; Albert Sedlmaier; André ABEE
Original assignee: Data M Software GmbH
Current assignee: Data M Sheet Metal Solutions GmbH
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: KR20100071966A; EP2170537A1; DE502008001783D1; US20100273021A1; EP2170537B1; US9056345B2; ATE487548T1; ES2356031T3; BRPI0814067A2; WO2009013017A1; WO2009013017A4

Abstract

Ein flexibler Niederhalter (1) wird für eine Profilieranlage zum Klemmen eines zu profilierenden Bleches (5) bereitgestellt. Darüber hinaus werden ein Verfahren zum Profilieren eines Bleches (5) unter Verwendung des flexiblen Niederhalters (1) sowie ein mit dem Verfahren profiliertes Blech bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen flexiblen Niederhalter zum Klemmen eines zu profilierenden Bleches beim Walzprofilieren von Kalt- oder Warmprofilen mit veränderlichem Querschnitt, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein dazugehöriges Verfahren sowie ein mit diesem Verfahren hergestelltes Produkt Beim Walzprofilieren geben paarweise zusammen wirkende Walzen ein Profil vor, in dessen Form ein umzuformendes Blech gebracht wird. Im Allgemeinen erfolgt die Umformung des Bleches in mehreren Stufen mit mehreren Walzenpaaren bzw. Walzengerüsten. Der stufenweise Umformungsgrad des Bleches wird derart gewählt, dass das Blech nicht unerwünscht beansprucht und verformt wird.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung von profilierten Blechen mit veränderlichem Querschnitt ist aus der DE 100 11 755 A1 bekannt. Darin ist ein Konzept offenbart, das neben der bislang beim Profilieren bekannten Verstellmöglichkeit quer zur Profilierrichtung zusätzlich eine Drehbewegung um die vertikale Achse ermöglicht. Dieses Konzept soll die Nachteile derjenigen Funktionsprinzipien beheben, bei denen eine Werkzeugbewegung, bei der die Walzen während der gesamten Profilierung tangential am Blech anliegen, nicht möglich ist. Durch die nicht ausschließlich quer zur Profilrichtung erfolgende Verstellung der Walzen sollen eine einwandfreie Umformung erzielt und ungünstige Verformungen am Blech beseitigt werden.
Eine ähnliche Vorrichtung zur Erzeugung von profilierten Blechen mit veränderlichem Querschnitt ist aus der DE 10 2004 040 257 A1 bekannt. Die Vorrichtung verfügt über eine zusätzliche Walze und ein Stützelement, wobei die Rollen und Stützelemente des Walzengerüstes sicherstellen sollen, dass keine unzulässigen Verformungen am Blech auftreten.
Trotz dieser Vorkehrungen zur Erzielung einer einwandfreien Umformung kommt es vor, dass unerwünschte Verformungen am Boden des zu profilierenden Bleches auftreten und zu Abweichungen von der Ideallinie des Bodens führen. Diese unerwünschten Verformungen haben zur Folge, dass eine kontinuierlich definierte und kontrollierte Höhe des Bodens nicht erzielt werden kann. Dadurch kommt es zu Abweichungen von der Ideallinie des Bodens, die zu inakzeptablen Schwankungen bei den Produkten führen.
Die DE 28 39 978 A1 offenbart einen flexiblen Niederhalter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, der zum Neupositionieren eines Bleches zwischen verschiedenen Abkantvorgängen dient, wozu der Niederhalter als Ganzes entlang einer Linearführung verfahrbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik hinsichtlich der unerwünschten Verformungen beim flexiblen Profilieren zu unterbinden und ein umgeformtes Produkt mit kontinuierlich definierter und kontrollierter Höhe des Bodens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen flexiblen Niederhalter durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 sowie durch ein dazugehöriges Verfahren und Erzeugnis gemäß den Patentansprüchen 10 und 17 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
1 zeigt eine Seitenansicht eines flexiblen Niederhalters gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer oberen Anordnung des flexiblen Niederhalters der 1. mit einer verstellbaren oberen Klemmbacke 2a mit einem anpassbaren Klemmschuh 2b der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines flexiblen Niederhalters gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einer Profilieranlage des Standes der Technik integriert ist.
Die 1 zeigt einen flexiblen Niederhalter 1 der vorliegenden Erfindung für eine beliebige Profilieranlage des Standes der Technik. Der Niederhalter 1 schliesst eine obere Anordnung 2 und eine untere Anordnung 3 ein, die ein zu profilierendes Blech 5 zwischen sich klemmen. Die beiden Anordnungen 2, 3 sind über eine obere Führung 2d und eine untere Führung 3d in einem Rahmen 4 beweglich angebracht.
In einer Ausführungsform schliesst die obere Anordnung 2 eine Halterung 2c und eine verstellbare obere Klemmbacke 2a mit einem anpassbaren Klemmschuh 2b ein. Die untere Anordnung 3 schliesst eine Halterung 3c und eine verstellbare untere Klemmbacke 3a ein. Die Führungen 2d, 3d können als eine Schienenführung ausgestaltet sein. Und in einer anderen Ausführungsform können die Führungen 2d, 3d als eine Walzenführung ausgestaltet sein. Und in einer weiteren Ausführungsform können die Führungen 2d, 3d als Schwalbenschwanzführungen, Prismenführungen, Schmalführungen oder zylindrische Führungen ausgestaltet sein. Die Ausgestaltung der oberen Führung 2d kann dabei von der der unteren Führung 3d verschieden sein. Obwohl nicht gezeigt, kann analog zum oberen Klemmschuh auch ein unterer Klemmschuh vorgesehen sein, der funktionell wie der obere Klemmschuh angepasst werden kann.
Die verstellbare obere Klemmbacke 2a kann vorteilhaft über eine hydraulische Hebelkraft in einer zum Blechvorschub senkrechten Richtung auf das zu profilierende Blech 5 und gegen die untere Klemmbacke 3a gepresst werden. In einer anderen Ausführungsform wird nur die Klemmbacke 2a über eine pneumatische oder eine elektromagnetische Hebelkraft gegen das Blech gepresst, wobei die untere Klemmbacke 3a durch eine Schraube auf eine vorgegebene Höhe einstellbar ist.
In einer Ausführungsform klemmen die Anordnungen 2, 3 des flexiblen Niederhalters 1 das Blech beidseitig von oben und von unten. In einer anderen Ausführungsform klemmen die Anordnungen 2, 3 das Blech umgreifend an einem oder beiden Schenkeln 5a, 5b.
In einer Ausführungsform werden die Anordnungen 2, 3 des flexiblen Niederhalters 1 in dem Rahmen 4 auf den Führungen 2d, 3d mit dem Blechvorschub passiv, d. h. ohne einen eigenen Antrieb über Motoren, mitgezogen. Dadurch werden während dem Profiliervorgang keine zusätzlichen Kräfte in das Blech eingeleitet, so dass eine 100%-ige Übereinstimmung mit dem Blechvorschub gewährleistet wird. In einer anderen Ausführungsform werden die Anordnungen 2, 3 in dem Rahmen 4 auf den Führungen 2d, 3d in Richtung des Blechvorschubs aktiv, d. h. mit einem eigenen Antrieb über Motoren, angetrieben. Allerdings ist bei dieser aktiven Mitführung der Anordnungen 2, 3 eine Synchronisation mit dem Blechvorschub erforderlich. Auch sind Kombinationen von aktiven und passiven Führungen erfindungsgemäß beabsichtigt.
Die 2 zeigt eine obere Anordnung 2 mit einer verstellbaren oberen Klemmbacke 2a mit einem anpassbaren Klemmschuh 2b der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß werden Mittel verwendet, um den Klemmschuh 2b während des Profiliervorgangs in der Vorschubsebene (Ebene xz) oder senkrecht zur Vorschubsebene (y-Richtung) anzupassen. Diese Mittel passen den Klemmschuh 2b in der Breite, Höhe, Form oder Position an das Profil des Bleches an, da bei dreidimensionalen Querschnitten, d. h. mit höhenveränderlichem Boden, die Anordnung 2 dem Boden des Profils folgen und sich in der Höhe und Neigung anpassen muss. Falls das Blech an verschiedenen Seiten in Bezug auf den Boden gebogen wird, wäre denkbar, dass diese Mittel an den entsprechenden Seiten des Bodens wirken. Durch diese Anpassung wird eine Kollision mit den Schenkeln 5a, 5b vermieden und das Blech keinen unerwünschten Verformungen ausgesetzt.
Die 3 zeigt einen flexiblen Niederhalter 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einer Profilieranlage des Standes der Technik integriert ist. Ein Verfahren zum Profilieren eines Bleches 5 unter Verwendung des flexiblen Niederhalters 1 schliesst die nachfolgend beschriebenen Schritte ein. In der 3 wird nur ein Walzengerüst dargestellt, aber für den Fachmann ist es ohne weiteres verständlich, dass stromaufwärts und stromabwärts von dem Walzengerüst weitere Walzengerüste vorhanden sind, die Teil einer Profilieranlage sind.
In dem Schritt 1 wird das zu profilierende Blech 5 geklemmt. Dazu pressen die beiden Anordnungen 2, 3 aus einer Ausgangsposition (Ruhelage) heraus an einer definierten Stelle das Profil des Bleches. Diese vorbestimmte Stelle wird im Voraus abhängig von der Art der Verformung und des verwendeten Blechmaterials sowie der Geometrie der Walzanlage bestimmt. Das Blech wird dabei beidseitig von oben und von unten geklemmt. Alternativ dazu kann das Blech umgreifend an einem oder beiden Schenkeln 5a, 5b geklemmt werden. Bei dem Klemmen des Bleches ist darauf zu achten, dass die Presskraft größer als die Verformungskraft der Klemmstelle ist. Ferner müssen sämtliche Freiheitsgrade bis auf den Freiheitsgrad der Profilierrichtung unterbunden werden, so dass keine Relativbewegung zwischen Blech und Niederhalter möglich ist. Dadurch können unerwünschte Verformungen des Bleches ausgeschlossen und eine kontinuierlich definierte und kontrollierte Höhe des Bodens erzielt werden.
In dem Schritt 2 wird das geklemmte Blech 5 während der Profilierung unter linearem Mitführen der Anordnungen 2, 3 in Profilrichtung geführt. Dadurch bewegen sich die Anordnungen 2, 3 mit dem zu profilierenden Blech 5 als eine Einheit mit. Die Anordnungen 2, 3 können dabei mit dem Blechvorschub passiv mitgezogen werden. Die Einleitung von zusätzlichen Kräften in das Blech wird vermieden und eine 100%-ige Übereinstimmung mit dem Blechvorschub gewährleistet. Alternativ dazu können die Anordnungen 2, 3 in Richtung des Blechvorschubs aktiv über Motoren angetrieben werden. Bei dieser Mitführung der Anordnungen 2, 3 ist jedoch eine Synchronisation mit dem Blechvorschub erforderlich. Hierdurch können ebenfalls unerwünschte Verformungen des Bleches ausgeschlossen und eine kontinuierlich definierte und kontrollierte Höhe des Bodens erzielt werden.
In diesem Schritt 2 ist es ferner bevorzugt, dass die Anordnungen 2, 3 unter Klemmung des Bleches möglichst nahe an die formenden Rollen 6 herangeführt werden, um einen möglichst langen Führungsweg des Bleches und eine möglichst lange Kontaktzeit mit dem Blech zu haben.
Außerdem ist es in diesem Schritt 2 bei dreidimensionalen Querschnitten, also mit höhenveränderlichem Boden, ferner bevorzugt, dass der Klemmschuh 2b während des Profiliervorgangs in der Breite, Höhe, Form oder Position an das Profil des Bleches 5 angepasst werden kann. Hierdurch wird eine Kollision mit den Schenkeln 5a, 5b vermieden. Die Anordnung 2 kann somit dem Boden des Profils folgen und sich in der Höhe und Neigung anpassen. Dadurch können ebenfalls unerwünschte Verformungen des Bleches ausgeschlossen und eine kontinuierlich definierte und kontrollierte Höhe des Bodens erzielt werden.
In dem Schritt 3 wird die Klemmung der mitgeführten Anordnungen 2, 3 gelöst, wenn die geklemmte Stelle das nächste Walzengerüst 7 erreicht.
In dem Schritt 4 werden die Anordnungen 2, 3 in die Ausgangsposition (Ruhelage) zurück gebracht. Danach können die Schritte 1–4 erneut durchgeführt werden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Niederhalter 1 der vorliegenden Erfindung, der in eine Profilieranlage des Standes der Technik integriert werden kann, sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren können Bleche profiliert werden, die die erwähnten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen. Diese Bleche können bei gleich bleibender Qualität aufgrund einer kontinuierlich definierten und kontrollierten Höhe des Bodens beispielsweise in der Automobilindustrie hergestellt werden, wobei die Einsatzmöglichkeiten nicht auf dieses Gebiet beschränkt sind.
Wenn in irgendeinem der Ansprüche erwähnte technische Merkmale mit einem Bezugszeichen versehen sind, wurden diese Bezugszeichen lediglich eingeschlossen, um die Verständlichkeit der Ansprüche zu erhöhen. Entsprechend haben diese Bezugszeichen keine einschränkende Auswirkung auf den Schutzumfang eines jeden Elements, das exemplarisch durch solche Bezugszeichen bezeichnet wird.

1: flexibler Niederhalter
2: obere Anordnung
2a: verstellbare obere Klemmbacke
2b: anpassbarer Klemmschuh
2c: Halterung
2d: obere Führung
3: untere Anordnung
3a: verstellbare untere Klemmbacke
3c: Halterung
3d: untere Führung
4: Rahmen
5: zu profilierendes Blech
5a: Schenkel
5b: Schenkel
6: formende Rollen
7: Walzengerüst

Claims

Flexibler Niederhalter (1) zum Klemmen eines zu profilierenden Bleches (5), der eine obere Anordnung (2) und eine untere Anordnung (3) umfasst, die in einem Rahmen (4) angebracht sind, das Blech (5) an einer definierten Stelle klemmen und in einem Freiheitsgrad beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Niederhalter (1) vor oder hinter einem Walzengerüst (7) einer Profilieranlage zum Walzprofilieren von Kalt- oder Warmprofilen mit veränderlichem Querschnitt angeordnet ist, wobei die beiden Anordnungen (2, 3) in dem Rahmen (4) über eine obere Führung (2d) und eine untere Führung (3d) derart beweglich angebracht sind, dass sie sich synchron mit dem Blechvorschub bewegen, um sämtliche Freiheitsgrade bis auf den Freiheitsgrad der Profilierrichtung zu unterbinden.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß Anspruch 1, wobei die obere Anordnung (2) eine Halterung (2c) und eine verstellbare obere Klemmbacke (2a) mit einem anpassbaren Klemmschuh (2b); und die untere Anordnung (3) eine Halterung (3c) und eine verstellbare untere Klemmbacke (3a) umfasst.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Führungen (2d, 3d) eine Schienenführung, Walzenführung, Schwalbenschwanzführung, Prismenführung, Schmalführung oder eine zylindrische Führung umfassen.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die verstellbare obere Klemmbacke (2a) über hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Hebelkraft in einer zum Blechvorschub senkrechten Richtung auf das zu profilierende Blech (5) und gegen die untere Klemmbacke (3a) gepresst wird.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, wobei die Anordnungen (2, 3) das Blech beidseitig von oben und von unten klemmen.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, wobei die Anordnungen (2, 3) das Blech umgreifend an einem oder beiden Schenkeln (5a, 5b) klemmen.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–6, wobei die Anordnungen (2, 3) in dem Rahmen (4) mit dem Blechvorschub passiv mitgezogen werden.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–6, wobei die Anordnungen (2, 3) in dem Rahmen (4) in Richtung des Blechvorschubs aktiv angetrieben werden.
Flexibler Niederhalter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8, der weiterhin Mittel umfasst, um den Klemmschuh (2b) während des Profiliervorgangs in der Breite, Höhe, Form oder Position an das Profil des Bleches anzupassen.
Verfahren zum Profilieren eines Bleches (5) unter Verwendung des flexiblen Niederhalters (1) gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (1) Klemmen des Bleches, indem die beiden Anordnungen (2, 3) aus einer Ausgangsposition oder Ruhelage heraus an einer definierten Stelle das Profil des Bleches pressen, wobei die Presskraft größer als die Verformungskraft der Klemmstelle ist und sämtliche Freiheitsgrade bis auf den Freiheitsgrad der Profilierrichtung unterbunden werden, so dass eine Relativbewegung zwischen Blech und Niederhalter verhindert wird; (2) Führen des geklemmten Bleches während der Profilierung unter linearem Mitführen der Anordnungen (2, 3) in Profilrichtung, damit sie sich mit dem zu profilierenden Blech als Einheit mit bewegen; (3) Lösen der Klemmung der mitgeführten Anordnungen (2, 3), wenn die geklemmte Stelle das nächste Walzengerüst 7 erreicht; und (4) Zurückbringen der Anordnungen (2, 3) in die Ausgangsposition oder Ruhelage.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei in dem Schritt des Führens des Bleches (Schritt 2) die Anordnungen (2, 3) unter Klemmung des Bleches möglichst nahe an die formenden Rollen 6 herangeführt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei in dem Schritt des Klemmens des Bleches (Schritt 1) das Blech beidseitig von oben und von unten geklemmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei in dem Schritt des Klemmens des Bleches (Schritt 1) das Blech umgreifend an einem oder beiden Schenkeln (5a, 5b) geklemmt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10–13, wobei in dem Schritt des Mitführens der Anordnungen (2, 3) (Schritt 2) die Anordnungen (2, 3) passiv mitgezogen werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10–13, wobei in dem Schritt des Mitführens der Anordnungen (2, 3) (Schritt 2) die Anordnungen (2, 3) in Richtung des Blechvorschubs aktiv angetrieben werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10–15, wobei der Klemmschuh (2b) während des Profiliervorgangs in der Breite, Höhe, Form oder Position an das Profil des Bleches angepasst werden kann.
Ein mit dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 10–16 profiliertes Blech.