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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Tränenblech aus Metall mit einer
Vielzahl an erhöhten Tränenmustern zur Verbesserung
der Rutschfestigkeit und ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Tränenblechs sowie das Werkzeug dazu.
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Um
für begehbare Oberflächen eine gewisse Rutschfestigkeit
zu erreichen und ein Ausrutschen auf diesen Oberflächen
zu vermeiden, werden diese mit Metallplatten abgedeckt. Diese Platten
besitzen geprägte Muster und werden beispielsweise in Fabriken,
an Zugängen von Maschinen, in Hauseingängen, in
Bussen, an Deck von Schiffen, bei Ein- und Ausgängen von
Rolltreppen etc. verwendet.
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Gewöhnlich
sind diese Metallplatten ca. zwischen 1–4 mm stark. Die
darauf angeordneten Muster werden üblicherweise in einem
Warmwalzprozess mit Formwalzen geformt.
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Die
Warmwalzung muss bei sehr hohen Temperaturen stattfinden, bevor
die zu bearbeitende Metallplatte abgekühlt ist. Diese Warmwalzung
erfolgt in einem Walzwerk, wobei die Walzmaschine sehr teuer ist
und der Walzprozess kompliziert ist. Die dabei entstehenden Bleche
sind häufig fehlerhaft, was zu Reklamationen und kostenintensiven
Fehlerbehebungen führt.
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Zusätzlich
wird beim Warmwalzprozess eine Zunderschicht erzeugt, dies hat zur
Folge, dass die gewalzten Tränenbleche nachfolgend noch
gebeizt werden müssen, was die Kosten zusätzlich
erhöht. Daher bietet es Vorteile, die Bleche nicht mittels
eines Warmwalzprozesses herzustellen, sondern standardisierte kaltgewalzte
Bleche (Lagerware) zu verwenden.
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Beim
Stanzen handelt es sich um ein Umformverfahren mit formgebundener
Gestalterzeugung. Dazu werden Stanzmaschinen eingesetzt, die einen
Stanzkopf mit einer Werkzeugaufnahme für einen Stempel
und eine gegenüberliegende Werkzeugaufnahme für
eine Matrize aufweisen. Das Werkstück wird über
eine gesteuerte Verschiebeeinrichtung in die gewünschte
Lage unter dem Stempel verschoben. Bei derartigen Umformverfahren
ist die Endkontur des umgeformten Bereiches durch die Geometrie
des Werkzeugpaares, d. h. von Stempel und Matrize, festgelegt. Die
Erzeugung der Endkontur erfolgt dabei durch eine geregelte Bewegung
zwischen Werkstück und Werkzeug.
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Bei
der Herstellung von Maschinenverkleidungen und Laufblechen aus gewalzten
Tränenblechen nach DIN 59220 nach dem
oben genannten Verfahren sind i. d. R. die Tränenanschnitte
in ihrer Ausgestaltung genau festgelegt, d. h. der Tränenanschnittsbeginn
unten, links oder rechts muss genau eingehalten werden.
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Um
ein kaltgestanztes Tränenblech mit den an dieses gestellten
Anforderungen herzustellen, sind im Produktionsverfahren nach dem
Stand der Technik zahlreiche Verfahrensschritte hintereinander notwendig.
Auch bei der Nachbearbeitung dieser seriell hergestellter Bleche
sind viele Einzelvorgänge in z. T. händischer
Arbeit notwendig, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.
Bei den Arbeitsabläufen gem. dem Stand der Technik sind
keine individuellen Ausgestaltungen der Bleche möglich.
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Die Erfindung und ihre Vorteile
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Die
Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs
hat dahingegen den Vorteil, dass durch das Herstellungsverfahren
von rutschfesten Blechen mit Mustern mittels Stanzen eine individuelle Ausgestaltung
der Bleche möglich ist und zahlreiche Arbeitsschritte eingespart
werden. Dabei wird ein Standardblechformat, insbesondere ein kaltgewalztes
Blech, auf eine CNC-Blechbearbeitungsmaschine gelegt. Jedes Muster,
das in dieses Standardbleche eingebracht werden soll, also beispielsweise jede
Träne, wird mittels des erfindungsgemäßen
Einzelhubwerkzeugs eingestanzt. Dieser Vorgang erfolgt durch eine
Senkung des Werkzeugs. Gegebenenfalls werden Tränen weggelassen,
wenn an dieser Stelle stattdessen beispielsweise eine Bohrung eingebracht
werden soll. Auf einer Trittstufe für Maschinen, an der
beispielsweise ein Gewinde für ein Scharnier angeordnet
werden soll, können an dieser Stelle Bohrungen anstatt
der Tränenmuster eingebracht werden. Im Gegensatz zur Ausgestaltung
von Standardblechen können bei der erfindungsgemäßen
Herstellung Tränen beispielsweise im Biegebereich des Blechs
weggelassen werden. Dazu wird die Anordnung der Tränen
vorher berechnet, diese werden im Flachen gestanzt und das Blech
anschließend gebogen. Somit ist eine Gestaltung beispielsweise einer
Trittstufe aus einem einzigen Blech als komplettes Teil in einem
Stück möglich. Ist in einer Trittstufe noch zusätzlich
eine Blende zu integrieren, die keine Träne aufweist, so
wird diese aus einem einzigen Blech erzeugt.
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Der
Biegeprozess gemäß dem Stand der Technik ist deshalb
problematisch, weil dieser durch die unterschiedliche Lage der Tränen
schwierig ist und die Biegematrizen durch die vorhandenen Tränen
und die unterschiedliche Blechdicke stark abgenutzt werden. Daher
sind häufig zusätzliche Biegekanten bei Standardblechen
mit überall standardisiert verteilten Tränen nicht
möglich.
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Durch
die individuelle Berechnung und erfindungsgemäße
Positionierung jeder Träne kann deren Lage an die Umrisse
des zu stanzenden Bleches angepasst werden, also deren zugespitzte
Enden beispielsweise bündig am Biegerand positioniert werden.
Dadurch wird eine besonders vorteilhafte optische Ausgestaltung
erreicht sowie der Biegevorgang erleichtert, da im Biegebereich
keine Tränen angeordnet sind und auf dem Rand beispielsweise
einer Trittstufe ebenfalls keine Tränen angeordnet sind, sondern
der Rand optisch abgesetzt glatt ist. Alternativ kann eine Träne
auch direkt parallel auf der Biegekante angebracht werden oder eine
beliebige andere Umformung vorgenommen werden, um eine höhere Sicherheit
gegen Abrutschen auf der Trittstufe zu erreichen.
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Üblicherweise
erfolgt der Zuschnitt der Blechtafel gemäß dem
Stand der Technik mit der Schlagschere aufgrund der restriktiven
Vorgaben an die Eigenschaften der Bleche längs und quer.
Um die Blechtafel mit einer CNC-Stanz- oder Lasermaschine zu bearbeiten,
muss die erste Tränenreihe ermittelt werden und dazu muss
deren Position bestimmt werden. Dabei tritt das Problem auf, dass
die Abstände der Tränen von Charge zu Charge variieren
und der Abstand der ersten Träne zur Längsseite
eine hohe Toleranz aufweist. Das heißt, dass jede Blechtafel gesondert
vermessen werden muss. Somit ist die Bearbeitung mit der CNC-Maschine
von vornherein fehlerbehaftet.
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Dieser
Vorgang des Zuschneidens wird erfindungsgemäß mannlos
im ersten Arbeitsgang durchgeführt, wobei durch die ins
Bearbeitungsprogramm eingegebene Positionierung der Tränen
die oben genannte Fehlerquelle gem. dem Herstellungsverfahren nach
dem Stand der Technik ausscheidet.
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Anschließend
werden üblicherweise Löcher gebohrt oder gestanzt
und vielfach Flachsenkungen auf einer Ständerbohrmaschine
eingebracht. Gemäß der Erfindung erfolgen diese
Arbeitsschritte ebenfalls mannlos im ersten Arbeitsgang. Dabei werden
die Flachsenkungen bzw. Bohrungen sowie die Tränen gleichzeitig
in einem Arbeitsgang in das Blech eingebracht. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Bereich der Senkungen
keine Träne eingebracht.
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Gemäß dem
Stand der Technik muss bei Laufblechen mit Eckenradien der Zuschnitt
zweimal auf Exzenterpressen eingelegt werden, um einmal die Kontur
auszustanzen und ein weiteres Mal die Ecken hochzustellen. Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt dieser Vorgang ebenfalls
im ersten Arbeitsgang, wobei auf die Eckenhochstellung verzichtet
werden kann, da in den Umkantungen keine Tränen erwünscht
sind und diese daher in diesem Bereich nicht eingestanzt werden. Dies
hat eine hohe designtechnische Gestaltungsfreiheit zur Folge und
eröffnet zahlreiche individuelle Gestaltungsmöglichkeiten
der Anordnung von Tränen, Flachsenkungen, Lochbohrungen,
Stanzungen usw.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können
auch Rundwarzen oder Muster jeglicher anderer geometrischen Ausgestaltungsform mit
Umformwerkzeugen in das Blech eingebracht werden. Dabei kann die
Anordnung der Rundwarzen beispielsweise direkt an einer Trittstufe
erfolgen, um den hohen Sicherheitsanforderungen zum Vermeiden des
Abrutschens zu entsprechen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die
Teilenummer für das Blech mit einem Nummernprägewerkzeug
bereits im ersten Arbeitsgang eingefügt. Damit ist kein
gesonderter Arbeitsgang notwendig und die entsprechende Teilenummer
ist bereits im CNC-Programm hinterlegt. Damit wird eine fehlerhafte
Einbringung der Nummer durch händische Anbringung der Teilenummer
mittels Schweißen oder als gesondertes Nummernblech auf
der Unterseite des Tränenblechs gemäß dem
Stand der Technik vermieden.
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Gemäß dem
Stand der Technik werden bei vielen Blechen kaltgewalzte Flacheisen,
die mit Gewinden versehen sind, gesondert bearbeitet und anschließend
angeschweißt. Dabei werden die Flacheisen üblicherweise
zugeschnitten, entgratet, mehrmals gebohrt, beidseitig gesenkt,
das Gewinde geschnitten und an das Trittblech angeschweißt.
Diese zahlreichen Arbeitsabläufe werden nach einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung auf einen Prozessschritt verkürzt,
indem die Flacheisen in die Blechplatte integriert werden, also
Blech und Flacheisen aus einem zusammenhängenden Stück
bestehen, das Blech auf der CNC-Maschine vorgelocht und gesenkt
wird und gleichzeitig das Gewinde gerollt wird. Anschließend
wird die Biegung durchgeführt.
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Nach
dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die erfindungsgemäßen
Tränenbleche nicht aus zahlreichen Einzelteilen hergestellt, die
in arbeitsintensiven Schweißprozessen gem. dem Stand der
Technik miteinander verbunden werden müssen, sondern es
werden erfindungsgemäß zusätzliche Biegungen
in der Grundplatte eingeplant.
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Nach
einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung wird die
Materialdicke der Bleche reduziert. Um damit nicht Einbußen
bezüglich der Steifigkeit der Bleche hinnehmen zu müssen,
wird dies erfindungsgemäß mit zusätzlichen
Biegekantungen erreicht, durch die der optische Eindruck verbessert wird
und der Teilepreis reduziert wird. Durch die damit verbundene Gewichtseinsparung
sind die einzelnen Teile leichter und dadurch besser zu handhaben. Zudem
werden die Transportkosten gesenkt.
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Ein
Vorteil dieses beschriebenen Herstellungsverfahrens ist, dass die
Bleche erfindungsgemäß in wenigen Arbeitsabläufen
aus marktüblichen Blechformaten gestaltet werden können
und daher die Lieferkette stark verkürzt bzw. eingeschränkt
werden kann, während bislang bis zu 24 Zuschnitte der Bleche
notwendig waren. Dies senkt auch die hohen Produktionskosten bei
der Verarbeitung der Bleche. Es sind erfindungsgemäß individuelle
Ausgestaltungen der Bleche möglich, da durch Programmsteuerung
wählbar ist, in welche Position welche Form eingebracht
wird. Bleche können einfach umgestaltet werden, in dem
zahlreiche Umformwerkzeuge zum Einsatz kommen können, da
die Form durch geringfügigen Werkzeugeinsatz einfach wechselbar
ist. Daher sind die erfindungsgemäßen Bleche mit
der kaltgestanzten Antirutschstruktur weitaus besser für
die weitere Verarbeitung geeignet. Durch die individuelle Anordnung
bzw. das Weglassen von Mustern, also beispielsweise Tränen,
entsteht eine optische Lenkfunktion für das menschliche
Auge. Bei allen Ausgestaltungen ist es möglich, standardisierte
Lagerbleche zu verwenden und nicht auf teure Sonderformen angewiesen
zu sein, die lange Lieferzeiten haben und deren Einkaufspreise um
einen hohen Prozentsatz höher liegen als bei den Standardblechen.
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Zusammenfassend
wird zwar durch den Einsatz des Einzelhubwerkzeugs mehr Zeit benötigt, vorteilhafterweise
wird diese aber wieder eingespart, indem zahlreiche Arbeitsschritte
in einem Arbeitsgang gleichzeitig zur Stanzung der Muster stattfinden und
nicht mehr hintereinander erfolgen müssen. Zudem lassen
sich die Bleche durch das Weglassen der Tränen im Biegebereich
besser bearbeiten, also biegen, sind individuell anpassbar und es
entsteht beispielsweise bei der Ausführung der Blechtafel
als Treppe ein optischer Absatz. Mittels standardisierten Universalwerkzeugen
wird in das kaltgewalzte Standardblechformat die gewünschte
Kontur, Gewinde, Flachsenkungen, Senkungen, Bohrungen, Stanzungen,
Kennzeichnung der Teilenummer, Beschriftungen sowie das gewünschte
Tränendesign eingebracht.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen
entnehmbar.
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Zeichnungen
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1a zeigt
ein Tränenblech gemäß dem Stand der Technik
in der Aufsicht von schräg oben.
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1b zeigt
ein erfindungsgemäßes Tränenblech von
schräg oben.
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1c zeigt
ein Tränenblech gem. dem Stand der Technik mit angeschweißten
Gewinde-Flacheisen von der Seite.
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1d zeigt
ein erfindungsgemäß gebogenes Tränenblech
mit aus diesem Blech geformten Abschnitten, die mit Gewinden versehen
sind.
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In 2a ist
eine Schemazeichnung eines Einzelhubwerkzeugs zur Formung der Träne
mittels der Stanzmaschine dargestellt.
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In 2b ist
das mittels des Einzelhubwerkzeugs hergestellte Tränenmuster
abgebildet.
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3a zeigt
ein Flachsenkungswerkzeug mit einem Lochstempel.
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3b zeigt
das mit dem Flachsenkungswerkzeug bearbeitete Blech mit den Flachsenkungen.
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4 zeigt
ein erfindungsgemäß bearbeitetes Blech mit Tränenmustern
und Flachsenkungen.
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In 5 ist
das Gewindeformwerkzeug zum Einsatz in kaltgewalzten Blechen detailliert
dargestellt.
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6 zeigt
die Abstimmung der einzelnen vom Gewindeformwerkzeug einzubringenden
Durchmesser für eine Gewindebohrung.
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7a zeigt
einen Stempel mit verschiedenen Symbolen zum Stanzen von Teilenummern
und Beschriftungen für das Einzelhubwerkzeug.
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7b zeigt
das Blech mit den aufgebrachten Beschriftungen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1a zeigt
das warmgewalzte Blech 101 gemäß dem
Stand der Technik mit den durch Warmwalzung aufgebrachten Tränen 102.
Dabei werden üblicherweise Löcher händisch
mit einer Senkbohrmaschine eingebracht, die durch die standardisierte Anordnung
der Tränen direkt auf eine Träne treffen oder
diese anschneiden können. Bei Biegeprozessen verletzen
sich die Tranen beispielsweise im Kanten- oder Eckbereich beim Herausschneiden
der Kontur gegenseitig.
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1b zeigt
das erfindungsgemäß kaltgewalzte Blech 1,
das zur Erhöhung der Rutschfestigkeit mit Mustern 2,
die hier als tränenförmige Muster ausgestaltet
sind, versehen ist, sowie einen Rand 3 mit einem Biegebereich 4,
in den keine Muster eingebracht sind. Einige Positionen auf dem
Blech 1 sind nicht mit den tränenförmigen
Mustern 2 versehen, sondern stattdessen sind dort Flachsenkungen 5 mit Durchgangslöchern 6 angeordnet.
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In 1c ist
ein warmgewalztes Blech 101 gem. dem Stand der Technik
mit einem in einem gesonderten Arbeitsgang angeschweißten
Flacheisen 7a mit Gewinden 8 dargestellt. Im Anschlussbereich 7c sind
keine Tränenmuster.
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1d zeigt
die Anordnung von Befestigungswinkeln 7b mit Gewinden 8 am
Blech 1 mit dem Biegebereich 4 und dem Rand 3,
die erfindungsgemäß in die Blechplatte integriert
wurden, also aus einer einzigen Blechplatte geformt wurden, auf CNC-Maschinen
vorgelocht und gesenkt wurden, ein Gewinde gerollt wurde und anschließend
gebogen wurden. Im Anschlussbereich 7c werden keine Tränenmuster
eingebracht.
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In 2a ist
ein Einzelhubwerkzeug 9 mit einem Stempel 10 mit
der Negativform 11 dargestellt. Dabei ist die Stempeldraufsicht 12,
das zu bearbeitende Blech 1 sowie die Matrize 13 mit
der Positivform 14 abgebildet. Die Stempelform 11, 14 kann
als Trane, Rundwarze oder in jeder denkbaren geometrischen Form
ausgestaltet sein.
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2b zeigt
das erfindungsgemäße Blech 1 mit den
mittels des Werkzeugs 9 aus 2a individuell
positionierten Tränen 2, die durch individuelle
Positionierung an die Randform des Bleches angepaßt angeordnet
werden können oder bestimmte Positionen zur Einbringung
von beispielsweise Biegungen, Senkungen, Bohrungen oder Gewinden
ausgelassen werden können.
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3a zeigt
den Lochstempel 15 eines Flachsenkungswerkzeugs 16 von
unten und von der Seite, sowie das Blech 1 mit der Senktiefe 17 sowie der
Matrize 18.
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In 3b ist
das Blech 1 mit Flachsenkungen 19 sowie dem Durchgangsloch 20 dargestellt.
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4 zeigt
ein Blech 1 mit den erfindungsgemäß mittels
des Werkzeugs aus 2a aufgebrachten Tränenmustern 2 sowie
den mittels des Werkzeugs aus 3a aufgebrachten
Flachsenkungen 19.
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5 zeigt
detailliert das Gewindeformwerkzeug 21 mit der Matrize 22,
der Spindelmutter 23, dem Gewindeformer 24, der
Leitspindel 25 sowie dem Werkzeuggehäuse 26 mit
angeschraubter Verdrehsicherung. Dieses Gewindeformwerkzeug 21 wird
von oben zur Bearbeitung der noch nicht gebogenen Bleche 1 eingesetzt.
Damit wird eine direkte Gewindeformung ermöglicht, ohne
weitere Teile bearbeiten zu müssen, die dann auf das Blech 1 angeschweißt
oder in anderer Weise angebracht werden
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Dabei
erfolgt die Gewindeformung in der Abfolge: Vorlochen – Senken – Nachlochen – Gewindeformen.
Dabei sind verschiedene Gewindeabmessungen möglich. Diese
sind abhängig von der Blechdicke 30 und vom verwendeten
Gewindeformer.
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In 6 ist
das Blech 1 mit dem Gewinde-Außendurchmesser 27,
dem Vorstanzdurchmesser 28, dem Kerndurchmesser 29 sowie
der Materialdicke 30 des Bleches 1 sowie die Anordnung
der Leitspindel 25 für eine Gewindebohrung dargestellt.
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In 7a ist
ein Prägekopf 31 zum Prägen von Beschriftungen
und Teilenummern mittels dieses Prägewerkzeugs dargestellt,
der aus einem drehbaren Teil 32 mit einzelnen mit Symbolen
bestückten Stempeln 33 besteht. Der Prägekopf 31 wird
wie das Gewindeformwerkzeug 21 von oben zum Einbringen der
gewünschten Ziffern oder Buchstaben eingesetzt mit dem
Vorteil, dass das Blech 1 direkt damit bearbeitet wird
und nicht gesonderte Teile, die anschließend auf das Blech
aufgeschweißt werden müssen.
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7b zeigt
ein Blech 1 mit dem Zahlen- und Buchstabensatz 34,
der mittels des Prägekopfs 31 eingeprägt
wurde. Dabei können alle Buchstaben des lateinischen Alphabets
und arabische Ziffern eingeprägt werden.
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Alle
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den
Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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- 1
- kaltgewalztes
Blech
- 2
- Muster
- 3
- Rand
- 4
- Biegebereich
- 5
- Flachsenkung
- 6
- Durchgangsloch
- 7a
- Flacheisen
- 7b
- Befestigungswinkel
- 7c
- Anschlussbereich
- 8
- Gewinde
- 9
- Einzelhubwerkzeug
- 10
- Stempel
- 11
- Negativform
- 12
- Stempeldraufsicht
- 13
- Matrize
- 14
- Positivform
- 15
- Lochstempel
- 16
- Flachsenkungswerkzeug
- 17
- Senktiefe
- 18
- Matrize
- 19
- Flachsenkung
- 20
- Durchgangsloch
- 21
- Gewindeformwerkzeug
- 22
- Matrize
- 23
- Spindelmutter
- 24
- Gewindeformer
- 25
- Leitspindel
- 26
- Werkzeuggehäuse
- 27
- Gewinde-Außendurchmesser
- 28
- Vorstanzdurchmesser
- 29
- Kerndurchmesser
- 30
- Materialdicke
- 31
- Prägekopf
- 32
- drehbares
Teil
- 33
- Stempel
- 34
- Zahlen-
und Bustabensatz
- 101
- warmgewalztes
Blech
- 102
- warmgewalzte
Trane
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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