DE102008050366B4

DE102008050366B4 - System zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt

Info

Publication number: DE102008050366B4
Application number: DE102008050366A
Authority: DE
Inventors: Stefan Freitag; Albert Sedlmaier; André ABEE; Bernard Poks
Original assignee: Data M Sheet Metal Solutions GmbH
Current assignee: Data M Sheet Metal Solutions GmbH
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: WO2010037731A3; WO2010037731A2; BRPI0920724A2; KR20110061620A; US20110179842A1; MX2011003554A; EP2342029A2; CN102170979A; DE102008050366A1

Abstract

System zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt, mit mehreren in einer Reihe angeordneten Rollengerüsten, die jeweils ein Paar Rollen enthalten, zwischen denen ein Blechband (2) der Länge (X) nach geführt wird, wobei die Rollengerüste während des Kaltwalzprofilierens translatorisch quer zur Länge des Blechbandes und rotatorisch um eine Achse des Rollengerüstes bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass hinter mindestens einem der Rollengerüste eine Rückformeinrichtung (4, 6; 8, 10, 12; 16; 18, 20) angeordnet ist, die mindestens einen Antrieb zur Erzeugung einer Bewegung der Rückformeinrichtung in einer Ebene quer zur Länge (X) des Blechbandes aufweist, welcher Antrieb auf Basis von Daten, die aus Daten zu Material und Dicke des Blechbandes, den Konfigurations- und Ansteuerdaten der Rollengerüste und den CAD-Daten der zu formenden Profile berechnet werden, so angesteuert wird, dass die Rückformeinrichtung Formabweichungen des das mindestens eine Rollengerüst verlassenden Blechbandes im laufenden Betrieb des Systems selbsttätig rückgängig macht.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11. Solche Systeme sind offenbart in der DE 10 2007 059 439 B3 , deren Inhalt durch Bezugnahme hierin eingeschlossen wird, der DE 100 11 755 A1 , der DE 2004 040 257 A1 und der US 3 051 214 A .
Mit solchen Systemen werden Profile mit über die Länge veränderlichen Querschnitten hergestellt, indem die Rollengerüste bzw. die sie tragenden Verstellgerüste während des Profilierens nicht nur quer zur Profillängsrichtung verfahren werden, sondern auch die Rollenwerkzeuge jedes Verstellgerüstes über die gesamte Profillänge tangential an dem angestrebten Biegekantenverlauf eines Profils positioniert werden. Dazu wird dem Verstellgerüst zusätzlich zu der Verstellmöglichkeit quer zur Profillängsrichtung eine Drehbewegung um eine zur Blechbandzuführebene vertikale Achse ermöglicht.
Es hat sich gezeigt, dass beim diskontinuierlichem Walzprofilieren von Profilen mit über die Länge veränderlichen Querschnitten Abweichungen von der gewünschten Form auftreten können, insbesondere in Abschnitten, in denen sich der Querschnittsverlauf wesentlich ändert.
Wenn an einem Schenkel des Profils ein zusätzliches Formelement vorhanden ist, wie z. B. der abgekantete Rand von Hut- und C-Profilen, die als PKW- Türschweller oder Teile der Bodengruppe eines Fahrzeugs Verwendung finden und einen relativ großen Querschnitt im Verhältnis zur Blechdicke haben, sind solche unerwünschten Formabweichungen noch stärker zu beobachten. Liegt das zusätzliche Formelement zudem noch senkrecht oder annähernd senkrecht zur Achse der Umformung, dann stellt dieses Formelement eine Aussteifung dar und muss nicht nur gebogen, sondern auch gestreckt bzw. gestaucht werden.
Aber auch ohne solche zusätzlichen Formelemente gestaltet sich die Stauchung oder Streckung des Blechmaterials schwierig, da sich das Material nicht wie gewünscht verformt, sondern zumindest ein Teil des Querschnitts ausweicht. Ursache für dieses Verhalten sind der erhebliche Widerstand des Querschnitts gegen Stauchung bzw. Streckung sowie die Rückfederung des Blechs nach der Umformung. Ferner sind auch partiell unzureichende Umformungen ursächlich für diese Formabweichungen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den durch Stauchung, Dehnung, Rückfederung und Ausweichen verursachten Formabweichungen beim Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt rationell entgegenzuwirken.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen System durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zwar offenbart die DE 10 2007 002 322 A1 ein Verfahren zum Strangpressprofilieren von Blechen aus Leichtmetall, wobei nach einem die Dicke reduzierenden Walzen ein durch die Prozesswärme erleichtertes Richtbiegen stattfindet. Doch ist dies ein kontinuierlicher Prozess, bei dem man die Richtelemente von Hand verstellen kann, bis der gewünschte Endquerschnitt erzielt wird, und weil die Bleche in warmer Zustand gerichtet werden, entfällt der schwer kalkulierbare Einfluss der Rückfederung. Bei einem diskontinuierlichen Prozess, für den die Erfindung besonders geeignet ist, würde man zahllose Schritte benötigen, bis man die Rückformeinrichtung so justiert hat, dass das kaltgewalzte Profil die richtige Endform hat.
Selbst wenn man mit der Erfindung möglicherweise nicht auf Anhieb die richtige Endform erzielt, wird die Zahl der Nachjustierschritte auf ein akzeptables Maß reduziert.
Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Darin zeigen:
1A eine Perspektivansicht eines C-Profils mit veränderlicher Breite;
1B eine Draufsicht auf das C-Profil der 1A von oben;
1C fünf einander überlagerte Querschnittsansichten eines ähnlichen C-Profils wie in 1A und 1B entlang der in 1B eingezeichneten Schnittlinien;
2 eine erläuternde Skizze zum Arbeitsprinzip einer Rückformeinrichtung;
3 eine Perspektivansicht einer Rückformeinrichtung mit drei Arbeitsrollen und einer Stützrolle;
4 eine schematische Perspektivansicht einer Rückformeinrichtung mit einer kleinen mitfahrenden Presse; und
5 eine Prinzipskizze einer Rückformeinrichtung mit Klemmschuhen.
Eine (nicht gezeigte) bekannte Vorrichtung zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt umfasst eine Einheit für den Zuschnitt eines Blechbandes in der Breite, eine Antriebseinheit für das Blechband sowie eine formende Einheit.
Die formende Einheit umfasst bekanntermaßen eine Reihe von Verstellgerüsten, die jeweils ein Rollengerüst aufweisen, welches ein Paar Rollen enthält, zwischen denen ein Blechband der Länge nach geführt wird. Die Rollengerüste werden während des Kaltwalzprofilierens translatorisch quer zur Länge des Blechbandes und rotatorisch um eine Achse des Rollengerüstes verlagert bzw. bewegt, um das Blechband zu einem Profil mit veränderlichem Querschnitt umzuformen. Die Rollen eines Rollengerüstes sind häufig achsparallel zueinander, doch können die Achsen von Rollen mit in Längsrichtung veränderlichem Durchmesser auch etwas schräg zueinander liegen.
Die nachfolgende Beschreibung wird anhand eines Profils mit veränderlicher Breite gegeben, wobei die Verstellgerüste während des Durchlaufs eines Blechs in Richtung der Breite des Profils verstellt werden. Ein Profil mit veränderlicher Breite und gleichbleibender Höhe ist z. B. ein Hut-Profil oder das in 1A bis 1C dargestellte C-Profil. Die hierin beschriebenen Prinzipien sind durch Verändern der Verstellrichtungen der Verstellgerüste aber auch auf das Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlicher Höhe und gleichbleibender Breite oder von Profilen mit veränderlicher Breite und Höhe anwendbar.
1A und 1B zeigen ein Zwischenstadium eines C-Profils auf dem Weg zu einem C-Profil, das einen ersten Abschnitt mit konstanter Breite von A-A nach B-B, einen Abschnitt mit stetig zunehmender Breite von B-B nach D-D und einen zweiten Abschnitt mit konstanter Breite von D-D nach E-E haben soll. Diese Struktur ist in 1A und 1B bereits angedeutet, aber noch nicht ausgeprägt. Anhand der in 1A und 1B eingezeichneten Materialstrukturlinien ist zu erkennen, dass in Bereichen mit konvexer Krümmung, wie beim Übergang von einem Abschnitt mit konstanter Breite in einen stetig breiter werdenden Abschnitt, die Profilkante gedehnt werden muss. In diesem Bereich bildet sich zudem im Profilboden häufig eine Mulde aus (Schnitt B-B). In Bereichen des Profils mit konvexer Krümmung, also beispielsweise beim Übergang von einem stetig breiter werdenden Abschnitt in einen Abschnitt mit konstanter Breite, ist die Bandkante zu stauchen, und der Profilboden bildet häufig eine Beule aus (Schnitt D-D).
Somit verhindern die Diskontinuitäten an den Übergängen zwischen den verschiedenen Profilabschnitten mit unterschiedlichem Verlauf entlang der Länge X des Blechbandes, dass es beim diskontinuierlichem Walzprofilieren von Querschnitten zu der gewünschten Umformung kommt. Wenn an einem seitlichen Schenkel des Profils ein zusätzliches Formelement vorhanden ist, dann ist dieser ungünstige Effekt noch stärker zu beobachten. Liegt das zusätzliche Formelement zudem noch in einer Ebene senkrecht oder annähernd senkrecht zur Achse der Umformung, wie die schmalen Randabschnitte oben an dem C-Profil in 1A und 1C, dann stellt es eine erhebliche Aussteifung dar, welche beim Formen zusätzlich gestreckt bzw. gestaucht werden muss. Auch ohne solche zusätzlichen Formelemente, wie bei einem U-Profil, gestaltet sich die Stauchung oder Streckung des Blechmaterials schwierig, da sich das Material nicht wie gewünscht verformt, sondern möglicherweise der komplette Querschnitt ausweicht.
Zur Lösung dieses Problems wird hinter mindestens einem der Rollengerüste eine Rückformeinrichtung angeordnet, die mindestens einen Antrieb zur Erzeugung einer Bewegung der Rückformeinrichtung in einer Ebene quer zur Länge X des Blechbandes aufweist, welcher Antrieb auf Basis von Daten, die aus Daten zu Material und Dicke des Blechbandes, den Konfigurations- und Ansteuerdaten der Rollengerüste und den CAD-Daten der zu formenden Profile berechnet werden, so angesteuert wird, dass die Rückformeinrichtung irgendwelche Formabweichungen des das mindestens eine Rollengerüst verlassenden Blechbandes aufgrund von Stauchung, Dehnung und/oder Rückfederung im laufenden Betrieb des Systems selbsttätig rückgängig macht.
Ein Prinzip, nach dem solche Formabweichungen beseitigt gemacht werden können, ist in 2 dargestellt. Diese zeigt einen zwischen zwei nicht gezeigten Rollengerüsten verlaufenden oder das letzte Rollengerüst gerade verlassenden Abschnitt eines Blechbandes 2, das zwischen zwei Rollen 4 und 6 nochmals umgeformt wird. Der Unterschied der Rollen 4 und 6 der Rückformeinrichtung von 2 zu den Rollen der Rollengerüste ist, dass die Rollen der Rollengerüste normalerweise einander genau gegenüberliegend am Blechband 2 anliegen, während die Rollen 4 und 6 in Längsrichtung X des Blechbandes 2 gegeneinander versetzt angeordnet sind. Indem die Rollen 4 und 6 um eine achsparallel dazwischen liegende Drehachse geschwenkt werden, wie in 1 durch einen gebogenen Pfeil angezeigt, und/oder nötigenfalls auch translatorisch verlagert werden, können Formabweichungen im Blechband 2 korrigiert werden.
Eine besonders vorteilhafte Rückformeinrichtung ist in 3 dargestellt. Diese arbeitet nach dem Drei-Rollen-Prinzip, wobei eine Biegung um drei Berührlinien erfolgt, und enthält drei Arbeitsrollen in Gestalt einer Formrolle 8 und zweier kleinerer Rollen 10, die an einem rückzuformenden Abschnitt des Blechbandes 2 anliegen, sowie eine Stützrolle 12 für die zwei kleinen Rollen 10. Die zwei kleinen Rollen 10 werden nur für den Zeitraum der Rückformung zugestellt. Entweder wird jede Achse der zwei kleinen Rollen 10 mit einem eigenen Antrieb zugestellt, wobei sich diese Antriebe z. B. an dem davor angeordneten Rollengerüst abstützen können, oder die Zustellung erfolgt über nur einen Antrieb, indem die zwei kleinen Rollen 10 einfach zusammengezogen werden, wobei der Winkel zwischen Tragarmen 14, welche die kleinen Rollen 10 am Umfang der Stützrolle 12 halten, verkleinert wird. Anschläge für diese Bewegungen sind sinnvoll, aber nicht zwingend.
In einer alternativen Ausführung können die kleinen Rollen mit festem Abstand installiert sein, und die große Rolle wird durch einen geeigneten Antrieb und geeignete Lagerung zugestellt.
Es ist auch möglich, mit einem Rückformgerüst mit drei formenden Rollen 8 und 10, mit oder ohne Stützrolle 12, ohne Zustellung der kleinen Rollen 10 die Verformung zu erzeugen, indem das Rückformgerüst nur gedreht wird.
Die Rollen 4, 6 von 2 oder die Rollen 8, 10 und 12 von 3 können auf einer eigenen Führung sitzen und werden durch geeignete Antriebe bewegt, wie Gewindespindelantrieb, servo-hydraulische Zylinder oder pneumatische Zylinder. Die Führung der Rollen wird vorteilhafterweise lotrecht zur Profilierrichtung X montiert. Eine numerische Steuerung ist empfehlenswert, kann aber auch durch eine Steuerung mit Punkt-zu-Punkt realisiert werden. Festanschläge sind ebenfalls möglich.
Falls besonders viel überschüssiges und störendes Materialvolumen im Profil selbst oder in zusätzlichen Formelementen zu entfernen ist, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder staucht man das Materialvolumen in angrenzende Bereiche, wo es nicht stört oder später leicht entfernt werden kann, oder man gibt dem Material eine geänderte Geometrie, in dem das Volumen Platz findet.
Eine Dehnung des Materials lässt sich zwar prinzipiell eher erreichen als eine Stauchung, jedoch geht im diskontinuierlichem Walzprofilierprozess mit einer Dehnung immer auch eine gewisse Stauchung in angrenzenden Bereichen einher, welche nur schwerer durch den Walzprofilierprozess selbst zu realisieren ist, aber mit der hier beschriebenen Rückformeinrichtung leicht zu realisieren ist.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit ist das Einbringen einer zusätzlichen Verformung wie z. B. eines Knicks oder eines Radius in die Profilkontur und/oder deren Schenkel. Hierbei handelt es sich nicht um eine Verformung im klassischen Sinne, sondern eher um eine Änderung der Geometrie, womit Platz für das Material und Ausweichmöglichkeiten für das Materialvolumen geschaffen werden. So eine Verformung kann zum Beispiel mit einer kleinen mitfahrenden Presse 16 in das Profil eingebracht werden, wie sie in 4 schematisch an einem Abschnitt des Blechbandes 2 eingezeichnet ist. Oder man nützt die vorhanden Gerüste und ergänzt die Anlage mit kleinen Hilfen. Auch ist es hilfreich, das Profil zu stützen und zu halten, damit die Rückformung durchgeführt werden kann.
Die hier angegebenen Lösungsmöglichkeiten können in jedem Stadium des Walzprofilierprozesses angewandt werden. So kann die Rückformung bereits am Anfang, in der Mitte oder am Ende nach dem Walzprofilieren durchgeführt werden. Bevorzugt sollten diese Operationen jedoch am Ende des Walzprofilierens durchgeführt werden, damit umgeformte Stellen in den möglicherweise vorhanden weiteren Formelementen nicht während des weiteren Walzprofilierens zerdrückt werden. Nötigenfalls können einige dieser Operationen oder letzte Korrekturen in einem nachgeschalteten Prozess außerhalb der Walzprofilieranlage durchgeführt werden. Zudem sollte bereits ein gewisser Grad der Umformung erreicht sein, da die ungewollten Formabweichungen mit fortschreitender Profilierung zunehmen. Dabei zu berücksichtigen sind folgende Kriterien:

– Baugröße, d. h. Platzbedarf der Rückformungseinheit.
– Stört die bereits fertige Profilgeometrie bei dem noch folgenden Walzprofilieren?
– Wechselbiegung, d. h. wird das Material aufgrund vorangegangenem intensiven Walzprofilieren in den folgenden Rollengerüsten zu sehr strapaziert?
– Kann der Knick bei weiteren Umformungen in der Walzprofilieranlage zerdrückt werden, ist die Rückformung am Ende auszuführen.

Eine Rückformeinrichtung kann statt Rollen auch zwei Gleitschuhe aufweisen. Die Gleitschuhe werden zum entsprechenden Zeitpunkt wie die Rollen in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen zugestellt. Auch hier erfolgt der Antrieb elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch. Die Gleitschuhe arbeiten wie die Rollen, nur mit gleitendem Oberflächenkontakt. Eine solche Gleitschuheinheit kann fest vor oder hinter einem Rollengerüst positioniert werden. In diesem Fall ist eine gesteuerte Bewegung quer zur Blechförderrichtung bzw. senkrecht zur Oberfläche des umzuformenden Profilquerschnittsegmentes erforderlich. Ferner kann eine solche Gleitschuheinheit auch mit dem Blechvorschub mitfahren und benötigt somit eine nicht notwendigerweise gesteuerte Bewegungsfreiheit längs der Blechförderrichtung. Die Bewegungsrichtung wird vorteilhafterweise parallel zur Lage der Bandkante in diesem Umformstadium geführt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bahnkurve des Blechbandes korrigiert werden. Hier wird bei geeigneten Gerüstabstand der Rollengerüste ein Rollengerüst nicht nur tangential zu der vorgegebene Kontur bewegt, sondern die Bahnkurve wird mit einem Versatz gefahren. Dies gelingt aber nur bei bestimmten Querschnitten, eventuell mit einem unverformten Element (Pufferelement) zwischen den einzelnen Profilsegmenten (Boden, Übergangselement und Seitenwand).
Alternativ oder zusätzlich kann Material zugegeben werden. Dabei wird der Zuschnitt so abgestimmt, dass eine bestimmte Menge an Material bei der gegenläufigen Biegung in den Querschnitt gestaucht wird. Das zusätzliche Material läuft dann an bestimmten Bereichen der Rolle an und erzeugt so eine Kraftwirkung, welche die gewünschte Biegung bzw. Stauchung hervorbringt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem bewegliche Klemmschuhe 18, 20 einen Abschnitt eines die Rollen 22, 24 eines Rollengerüstes verlassenden Blechbandes 2 zwischen sich einklemmen und somit ein Ausweichen des gesamten Profils verhindern. Die Klemmschuhe 18, 20 sind in Vorschubrichtung X des Blechbandes 2, eventuell auch schräg dazu, d. h. mit einer Komponente in der Senkrechten Z zur Blechbandebene, beweglich bzw. zwangsgeführt. Nach dem Klemmen eines bestimmten Abschnitts des Blechbandes 2 werden die Klemmschuhe 18, 20 durch die Vorschubbewegung des Blechbandes 2 passiv ein Stück mitgezogen. Die Klemmung wird dann gelöst, und die Klemmschuhe 18, 20 werden aktiv in die Ausgangsposition zurückgefahren.
Statt der Klemmschuhe 18, 20 oder zusätzlich können auch Stützrollen oder Gleitschuhe verwendet werden. Diese sind vor und hinter einem Rollengerüst zu positionieren. Die Klemmschuhe, Stützrollen oder Gleitschuhe werden so angebaut, dass der Profilquerschnitt im Zeitpunkt der Formung des Überganges zwischen unterschiedlichen Profilabschnitten nicht ausweichen kann. Halteelemente für die Klemmschuhe, Stützrollen oder Gleitschuhe müssen in der Senkrechten Z zur Blechbandebene beweglich sein und der Profilkontur entsprechend gesteuert bewegt werden. Solche Halteelemente kommen nur an den Diskontinuitäten des Profils, d. h. an den Übergängen zwischen unterschiedlichen Profilabschnitten, bzw. bei der Formung von variablen Radien, zum Einsatz. Es kann somit die erforderliche Stauchung bzw. Streckung eingebracht werden.
Wenn eine gegenläufige Kantung mit Hilfe einer kleinen mitlaufenden Presse erzeugt wird, wie in 4 skizziert, ist die Arbeitsrichtung der Presse senkrecht zur Oberfläche des Profils mit einzubringender Kontur. Der Stempel prägt die gewünschte Form in den Profilquerschnitt, und ggf. wird die nötige Stauchung in benachbarte Profilsegmente eingebracht. Bei einer Arbeitsrichtung der Presse senkrecht zur Oberfläche eines zusätzlichen Formelements kann eine Sicke in das zusätzliche Formelement eingepresst werden, um dem überschüssigen Material eine neue Geometrie zu geben. Bei der Gestaltung des Presswerkzeuges ist darauf zu achten, dass nur die Geometrie des Bleches geändert wird und nicht das Blechband gestreckt wird. Es empfiehlt sich, große Radien im Presswerkzeug zu verwenden und eine Klemmung in den Randbereichen des Werkzeugs zu vermeiden. Das Material wird hier natürlich auch verformt, d. h. gestaucht und gestreckt. Ziel ist es aber, die Geometrie zu ändern.
Bei Walzprofilieranlagen mit Start/Stopp-Betrieb ist auch einen stationäre Presse möglich.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, die Innen- und Außenrollen eines Rollengerüstes unabhängig voneinander verstellbar zu machen. Normalerweise liegen die beiden formenden Rollen eines Rollengerüstes tangential an der Profilkontur an, wobei die Verbindungslinie der Mittelpunkte der Rollen stets senkrecht zum eingeklemmten Abschnitt des Blechbandes verläuft. Kann man aber die beiden Rollen unabhängig voneinander bewegen, ist gezielt ein Lateralversatz der beiden Rollen möglich. Dadurch ergibt sich ein Hebel, und somit kann auf die Profilkontur ein Biegemoment ausgeübt werden, nach demselben Prinzip, wie es bei der Rückformeinrichtung von 2 mittels dedizierter Rollen angewendet wird. Die konstruktive Umsetzung kann derart sein, dass nur eine Rolle angetrieben wird und die zweite Rolle schwenkend bewegt werden kann. Als Antriebe für diese Schwenkbewegung eignen sich Schwenkgetriebe mit hoher Übersetzung, Spindelantriebe mit Hebel oder hydraulische oder pneumatische Zylinder. Der Antrieb der Schwenkbewegung kann numerisch gesteuert werden, um diese Umformung genau kontrollieren zu können, aber man kann auch eine binäre Achse vorsehen, da in diesem Fall gegen einen Anschlag gefahren wird und über die Bewegung des gesamten Rollengerüstes die Verformung kontrolliert werden kann.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, unerwünschte Materialbereiche bereits vor dem Kaltwalzprofilieren, d. h. im flachen Band auszuschneiden. In Bereiche des Blechbandes, die im Walzprofilierprozess gedehnt werden, bringt man Schlitze ein, um die Verformung zu erleichtern. Das Blechmaterial selbst muss somit im Bereich der Schlitze nur sehr wenig gedehnt werden. In Bereiche des Blechbandes, die beim Walzprofilieren gestaucht werden müssen, bringt man Kerben oder keilförmige Ausschnitte ein. Die nötige Reststauchung ist dann sehr gering, so dass das Walzprofilieren sehr erleichtert wird. Die Anzahl, Lage und Größe der Schlitze und Kerben wird den Anforderungen entsprechend gewählt. Randbedingungen, denen Rechnung zu tragen ist, sind der Grad der Umformung, der Biegeradius und die Materialstärke. Die eingebrachten Schlitze, Kerben oder Ausschnitte verbleiben natürlich im Blech. Dieses Verfahren ist besonders geeignet, wenn sich weder optische oder statische Beeinträchtigungen ergeben. Andernfalls kann man die Schlitze, Kerben oder Ausschnitte verschweißen und ggf. verputzen.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht in punktuellem Erwärmen des Blechbandes, um ein Fließen des Materials zu erleichtern. Wird das Blechband an den zu stauchenden oder zu streckenden Stellen hinreichend stark erwärmt, erfolgt die Umformung bzw. das Fließen des Material wesentlich leichter. Geeignete Methoden sind lokales Erwärmen mit der Gasflamme, Laser oder durch Induktion.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht in einem Überbiegen mittels der Rollengerüste selbst. Beim Auslaufen des Profils aus einem Rollengerüst kann durch zusätzliches Schwenken des Rollenpaares ein Überbiegen erreicht und somit die gewünschte Kontur dargestellt werden.
Die Reihenfolge der Umform- und Rückformschritte kann von erheblicher Bedeutung sein. Zum Beispiel, formt man zuerst den abgekanteten Rand eines Hut- und C-Profils oder dergleichen, so verhält sich das Profil in Querrichtung wesentlich steifer und behindert dadurch die Formung des Übergangs zwischen unterschiedlichen Profilabschnitten. Diese Versteifung kann aber auch positive Auswirkungen auf die Umformung haben. Im Einzelfall entscheidend ist hier der Querschnitt des fertigen Bauteils. Aussagen können auf Basis einer Finite-Elemente-Analyse getroffen werden. Die verschiedenen Herstellungsstrategien sind jeweils einzeln zu simulieren, zu vergleichen und zu bewerten.

Claims

System zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt, mit mehreren in einer Reihe angeordneten Rollengerüsten, die jeweils ein Paar Rollen enthalten, zwischen denen ein Blechband (2) der Länge (X) nach geführt wird, wobei die Rollengerüste während des Kaltwalzprofilierens translatorisch quer zur Länge des Blechbandes und rotatorisch um eine Achse des Rollengerüstes bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass hinter mindestens einem der Rollengerüste eine Rückformeinrichtung (4, 6; 8, 10, 12; 16; 18, 20) angeordnet ist, die mindestens einen Antrieb zur Erzeugung einer Bewegung der Rückformeinrichtung in einer Ebene quer zur Länge (X) des Blechbandes aufweist, welcher Antrieb auf Basis von Daten, die aus Daten zu Material und Dicke des Blechbandes, den Konfigurations- und Ansteuerdaten der Rollengerüste und den CAD-Daten der zu formenden Profile berechnet werden, so angesteuert wird, dass die Rückformeinrichtung Formabweichungen des das mindestens eine Rollengerüst verlassenden Blechbandes im laufenden Betrieb des Systems selbsttätig rückgängig macht.
System nach Anspruch 1, wobei die Rückformeinrichtung (4, 6; 8, 10, 12; 16; 18, 20) Formabweichungen des das mindestens eine Rollengerüst verlassenden Blechbandes (2) durch Überbiegen in Gegenrichtung rückgängig macht.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rückformeinrichtung mindestens zwei frei drehbare Richtrollen (4, 6; 8, 10) umfasst, die auf einander entgegengesetzten Seiten eines Abschnitts des Blechbandes (2) angeordnet sind, und wobei die Linien, entlang denen das Blechband an den Richtrollen anliegt, in Richtung der Länge (X) des Blechbandes voneinander beabstandet sind.
System nach Anspruch 3, wobei die Rückformeinrichtung drei frei drehbare Richtrollen (8, 10, 12) umfasst, von denen zwei auf einer Seite des Blechbandes (2) angeordnet sind und eine auf der entgegengesetzten Seite des Blechbandes angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, mit einer Stützrolle (12) für die zwei auf der einen Seite des Blechbandes angeordneten Richtrollen (10), welche sich in einem einstellbaren Winkel zueinander auf dem Umfang der Stützrolle abstützen und einen wesentlich kleineren Durchmesser als die auf der entgegengesetzten Seite des Blechbandes angeordnete Richtrolle (8) haben.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rückformeinrichtung zwei Gleitschuhe umfasst, die auf einander entgegengesetzten Seiten eines Abschnitts des Blechbandes (2) angeordnet sind und zwischen denen das Blechband im Wesentlichen spielfrei, aber der Länge (X) nach verschiebbar geführt wird.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rückformeinrichtung zwei Klemmschuhe (18, 20) oder Pressstempel (16) umfasst, die das Blechband (2) zwischen sich klemmen oder pressen und entlang einer in Längsrichtung (X) des Blechbandes oder schräg dazu verlaufenden Bahn beweglich und/oder zwangsgeführt sind.
System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, wobei das Blechband (2), bevor es der Rückformeinrichtung (4, 6; 8, 10, 12; 16; 18, 20) zugeführt wird, mittels Flammen, Laserstrahl oder elektromagnetische Induktion partiell erwärmt wird.
System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, wobei dem Blechband (2), bevor es durch die Rollengerüste geführt wird, in Bereichen, die während der nachfolgenden Umformung gestaucht oder gedehnt werden, Material entnommen oder zugegeben wird.
System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, wobei das Blechband (2), bevor es durch die Rollengerüste geführt wird, in Bereichen, die während der nachfolgenden Umformung gestaucht oder gedehnt werden, mit Ausschnitten, Kerben oder Schlitzen versehen wird.
System zum Kaltwalzprofilieren von Profilen mit veränderlichem Querschnitt, mit mehreren in einer Reihe angeordneten Rollengerüsten, die jeweils ein Paar Rollen enthalten, zwischen denen ein Blechband (2) der Länge (X) nach geführt wird, wobei die Rollengerüste während des Kaltwalzprofilierens translatorisch quer zur Länge des Blechbandes und rotatorisch um eine Achse des Rollengerüstes bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband, bevor es durch die Rollengerüste geführt wird, in Bereichen, die während der nachfolgenden Umformung gestaucht oder gedehnt werden, mit Ausschnitten, Kerben oder Schlitzen versehen wird.
System nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, mit dem Profile mit diskontinuierlich veränderlichem Querschnitt hergestellt werden.