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Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Trapezblechen
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren fUr das Einbringen trapezförmiger
Sicken in kontinuierlich durchlaufende Metallbleche durch stufenweise Verformung
zwischen Profil scheiben und diese umgrenzende Gegenscheiben mit Rahmen, in denen
die Trapezbleche formende Profilrollenpaare gelagert und vermittels von Antriebsvorrichtungen
angetrieben sind, wobei in Bandlaufrichtung aufeinanderfolgnede Profilrollen mit
entsprechend einer stufenweise wachsenden Profiltiefe ansteigendem Eingriff einer
Profilscheibe einer Profilrolle in die sie seitlich umgrenzenden Gegenscheiben der
gegenüberliegenden Profilrolle ausgeführt sind, sowie einen Rollformer zur Durchführung
des Verfahrens.
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Zum Herstellen von Trapezblechen werden üblicherweise Rollformer verwendet,
die von einem auf einem Haspel aufgenommenen Bandbund abgezogenes Walzband über
einen Einführtisch kontinuierlich zugeführt erhalten, und das im Rollformer geformte
Trapezblech wird mittels einer Schere abgelängt, und die aufgeteilten Trapezbleche
werden von Stapelanlagen aufgenommen. Bei den üblichen Rollformern werden die Sicken
durch jeweiliges geringfügiges An- bzw. Weiterbiegen im Bereiche der Sickenkanten
erreicht, wobei zur Erzielung gleichförmiger, innerhalb einer Ebene liegender Teilflächen
der Tra pezsicken zwar in sämtlichen zu bildenden Sickenbereichen jeweils parallel
gebogen wird, die Biegungen selbst aber nur um einen geringen Winkelbetrag erfolgen,
um die Planheit der einzelnen, die Sicken bildenden Flächenstreifen nicht zu gefährden.
Da die Biegungen jeweils nur um relativ geringe Winkelbeträge vorgenommen werden
ist eine große Anzahl von solchen Biegungen bewirkenden Profilrollenpaaren erforderlich,
so daß diese bekannten Rollformer einen erheblichen Erstellungsaufwand bedingen
und zu ihrer Aufstellung
große Grundflächen benötigen. Nachteilig
macht sich weiterhin bemerkbar, daß diese große Anzahl von Profilrollen in mehreren
separaten Rahmen bzw. Teilrahmen unterzubringen ist, so daß auch die Montage des
auf mehreren Rahmen aufgebauten Rollenformers unerwünschte Schwierigkeiten bereitet.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren zur Herstellung
von Trapezblechen sowie einen nach diesem Verfahren arbeitenden Rollformer zu schaffen,
der mit verhältnismäßig geringem Aufwand erstellbar ist, einen kompakten Aufbau
aufweist und zu seiner Aufstellung nur eine begrenzte Grundfläche erforderlich macht.
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Gelöst wird diese Aufgabe, indem die erste von gemeinschaftlich eine
Sicke formenden, hintereinander liegenden Profilscheiben mittels eines tonnenförmigen
Mantels das zu verformende Blech über abgerundete Endbereiche von Gegenscheiben
zu einen im wesentlichen abgerundet verlaufenden Querschnitt aufweisenden Sicken
einer Tiefe von mindestens 40% der Endtiefe des Profiles zieht, und indem folgende
Verformungen mit je Stufe abnehmender weiterer Vertiefung der Sicke sowie einer
Annäherung an die endgültige Trapezform bewirkt werden. Bewährt hat es sich hierbei,
die stufenweise Verformung des kontinuierlich laufenden Bleches mit mittig gelegenen
Sicken zu beginnen und seitlich liegende Sicken während des weiteren Durchlaufes
in folgenden Profilrollenpaaren gestaffelt zu formen. Auch weniger tief eingeprägte
Sicken werden zweckmäßig erst in entsprechend folgenden Abschnitten des kontinuierlich
laufenden Bleches entsprechend stufenweise eingeformt.
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Zweckmäßig werden erst die letzten Umformungsstufen mit beidseitig
am Blech anliegenden Profilwalzenpaaren bewirkt. Beim praktischen Aufbau des Rollformers
nach der vorgegebenen Gattung werden gemäß der Erfindung von im Bereiche einer Sicke
aufeinander folgenden formenden Abschnitten von Profilrollenpaaren, von gleich großen
Durchmessern ausgehend, der Durchmesserzuwachs der ersten Formscheibe
und
die Durchmesserabnahme der Gegenrolle am stärksten bemessen, und in den nachgeordneten
Profilrollenpaaren nEhmen sie schrittweise ab; weiterhin nimmt die zwischen den
Mänteln der formenden Profilrollenabschnitte eines Profilrollenpaares verbleibende
Distanz von einem Ausgangswert aus bei den folgenden Profilrollenpaaren schrittweise
bis etwa auf die Stärke des zu formenden Bleches ab; die Krümmungsradien der Flanken
der Profilrollenabschnitte werden von einem großen Ausgangswert bei den folgenden
Profilrollenpaaren stufenweise bis auf den vorgegebenen der Sickenscheitel des Trapezbleches
zurückgeführt, während die Krümmungsradien der Mantelflächen stufenweise von einem
endlichen Ausgangswert bis auf Unendlich ansteigen. Hierdurch wird erreicht, daß
entsprechend dem vorgegebenen Verfahren die Sicken jeweils zunächst in einer ersten,
einem Profilrollenpaar entsprechenden Stufe mit im wesentlichen gekrümmtem Profil
relativ tief eingeformt werden, und daß in folgenden Stufen diese gekrümmte Sicke
weiter vertieft und der endgültigen Form angenähert wird. Damit aber läßt sich die
Anzahl der für eine Sicke erforderlichen Stufen und damit auch die Anzahl der erforderlichen
Profilrollenpaare reduzieren, so daß ein einfacherer, geringere Entstehungskosten
erfordernder Aufbau möglich wird, der sich als kompakt erweist und nur einen einzigen
gemeinsamen starren Rahmen erfordert.
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Bewährt hat es sich, das erste Profilrollenpaar nur mit Profilrollenabschnitten
für mittige Sicken auszustatten, und jedes folgende Profilrollenpaar mit jeweils
weiteren seitlich an die des vorhergehenden Profilrollenpaares gestaffelt anschließenden
weiteren ersten Profilrollenabschnitten zu versehen. Hierbei werden vorteilhaft
minder tiefe Sicken erst durch Profilrollenabschnitte in entsprechenden folgenden
Profilrollenpaaren berücksichtigt. Die Herstellung und die Montage werden vereinfacht,
wenn Profilrollenabschnitte gleicher Verfahrensstufe jeweils durch gleiche Elemente
gebildet werden. Hierbei kann die Anzahl
der ein Trapezblech formenden
Profilrollenpaare von vier bis zwölf, vorzugsweise von fünf bis zehn, betragen,
und die Profilrollenpaare sind in einem gemeinsamen Rahmen gelagert.
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Zweckmäßig weist dieser Rahmen auch einen Antriebsmotor und ein Reduziergetriebe
auf, die auf einer Konsole angeordnet sein können, die mit dem Rahmen verbunden
ist.
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Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden
Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei: Figuren 1 eine Seitenansicht des Rollformers
auf seine Antriebsseite, Figuren 2 eine Aufsicht auf den Rollformer der Figur l,
und Figuren 3 bis 10 in vergrößerter Darstellung jeweils an ihrer Symmetrie- und
ihrer Achsebene abgebrochene Ansichten der Profilwalzenpaare der Figuren 1 und 2,
und Fig. 11 einen Halbschnitt eines mit dem Rollformer der Fig. 1 bis 10 erstellten
Trapezbleches.
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In den Fign. 1 und 2 ist ein Rollformer in der Ansicht und Aufsicht
gezeigt, der auf Stelzen 1 einen aus Streben 2 und Holmen 3 bestehenden Rahmen 4
aufweist. Auf den Holmen 3 sind Ständer 5 angeordnet, in denen Einbaustücke 6 und
7 durch Anstellschrauben 8 anstellbar sind. In den Einbaustücken sind in Lagern
jeweils die Walzenzapfen von Profilwalzenpaaren 9 bis 16 geführt.
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Der Rahmen 4 ist mit einer Konsole 17 verbunden, auf denen ein als
Hubmotor ausgebildeter Antriebsmotor 18 und ein von diesem angetriebenes Reduziergetriebe
19 montiert sind, dessen Abtrieb auf die untere Profilwalze des Profilwalzenpaares
13 einwirkt.
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Die unteren Walzen der Profilrollenpaare sind, bis auf die der Profilrollenpaare
9 und 16, die nur ein Kettenrad aufweisen, jeweils mit zwei Kettenrädern 20 und
21 ausgestattet, und zwischen je zwei Kettenrädern benachbarter Profilwalzenpaare
ist jeweils
eine umlaufende, die Antriebsmomente übertragende Kette
22 vorgesehen. Somit treibt das Getriebe die Unterwalze des Profilwalzenpaares 13
an, das seinerseits über Ketten jeweils die benachbarten Profilwalzenpaare 12 und
14 betreibt, die ihrerseits wiederum die folgenden bzw. vorangehenden Profilwalzenpaare
antreiben. Die Oberwalzen der jeweiligen Profilwalzenpaare sind nicht angetrieben
und laufen im Betriebe frei mit.
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Zum Rollformen von Trapezblech wird von einem vorgeordneten Haspel
Walzband abgezogen und, zweckmäßig über einen Einführtisch, dem ersten der Profilwalzenpaare
9 des Rollformers zugeführt. Eine Ansicht dieses ersten Paares, rechts von der Symmetrieebene
und in den jeweiligen, die Achsen aufweisenden Ebenen abgebrochen, ist in Figur
3 vergrößert dargestellt. Die Oberwalze weist beidseitig jeweils Distanzrohre 23
und mittig eine Distanzhülse 24 auf, zwischen denen jeweils Profilscheiben 25 vorgesehen
sind. Die entsprechende Unterwalze zeigt beidseitig Distanzrohre 26, an die sich
eine Gegenscheibe 27, eine Distanzhülse 28, nochmals eine Gegenscheibe 27 sowie
mittig eine Di-Distanzhülse 29 anschließen. Die einzelnen Elemente sind auf den
hier nicht gesondert gezeigten Walzenkern aufgezogen und vorzugsweise axial verspannt,
und ein drehfester Sitz wird durch in Nuten des Kerns und der aufgeschobenen Elemente
eingreifende Keile erwirkt.
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Die gezeigten Profilwalzenpaare sind für die Erstellung eines
Trapezblechestausgelegr, das ueber secns tiere sicken verrugt.
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Das erste dieser Profilwalzenpaare, das Profilwalzenpaar 9, verfügt
über formende Elemente ausschließlich für die beiden mittleren Sicken. Die Profilscheibe
25 greift relativ tief durch die die Mäntel der Gegenscheiben 27 verbindende Gerade,
so daß das erfaßte Blech verhältnismäßig tief durchgebogen wird. Sowohl der Mantel
der Profilrolle 25 ist faßartig
gekrümmt wie auch der Ubergang
zu den Flanken abgerundet erfolgt.
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Gleichartig sind die Gegenscheiben 27, von ihrem Scheiteldurchmesser
ausgehend, im Profil abgerundet ausgeführt, so daß die Profilscheibe 25 relativ
leicht Material des Bleches nach unten zu ziehen vermag. Unterstützt wird dieses
freie Einziehen des für die Bildung der Sicke bestimmten Blechmaterials durch den
relativ geringen Durchmesser der Distanzhülse 28: Das Material wird daher im wesentlichen
durch die abgerundeten Flächen der Profilscheibe 25 in die zwischen den abgerundeten
Gegenscheiben 27 gebildete Nut hineingedrückt, ohne daß wesentliche Teile des Bleches
hierbei mit beiden Profilwalzenpaaren gleichzeitig in Kontakt geraten. Das Blech
wird sich oberhalb der Distanzrohre 26 und 29 nach oben durchbiegen und gegen die
Distanzrohre 23 und die Distanzhülse 24 anlegen und im Einzugsbereich jeweils mit
nicht zu kleinem Krümmungsradius gekrümmt verlaufen.
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Die zweite Stufe des Einformens der Sicken wird anhand der Figur 4
gezeigt, welche in entsprechender Darstellung Ausschnitte des Profilwalzenpaares
10 zeigt. Von den insgesamt sechs einzubringenden Sicken werden die beiden mittleren,
bereits vorgeformten, durch Profilscheiben 33 tiefer eingeformt, wobei gleichzeitig
die jeweiligen Krümmungen der Ränder der Profilscheibe 33 sowie der Gegenscheiben
36 mit geringerem Krümmungsradius ausgeführt sind, während der Mantel der Profilscheibe
33 mit größerem Krümmungsradius, d.h. gestreckter, ausgeführt ist. Praktisch parallel
hierzu werden die an den Mittelbereich anschließenden Sicken in ihrer ersten Stufe
vorgeformt, die der der beiden mittig im ersten Profilwalzenpaar gebildeten Sicken
entspricht. Dementsprechend gleicht auch die Profilscheibe 25 der Figur in allem
der Profilscheibe gleicher Bezeichnung der Figur 3, und mit gleichen Abmessungen
sind auch die Gegenscheiben 27 und die Distanzhülse 28 der Figuren 3 und 4 ausgebildet.
Hierdurch ergeben sich zunächst einmal gleiche Vorverformungsstufen der zu bildenden
Sicken, und weiterhin wird die Herstellung und werden gegebenenfalls
erforderlich
werdende Instandsetzungen erleichtert, da auf einer Anzahl einheitlich geformter
Elemente zurückgegriffen werden kann. Abgestützt werden die Profilscheiben 25 und
33 durch Distanzrohre 30, 31 sowie eine Distanzhülse 32, und die Gegenscheiben 27
und 36 sind durch jeweils zwischen ihnen vorgesehene Distanzhülsen 28 und 37 in
einem der Breite der Profilscheiben angepaßten Abstand gehalten, und der Abstand
der hierbei gebildeten Gruppen wird durch Distanzrohre 34, 35 und 38 gesichert.
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Beim weiteren Vorschieben des zu formenden Bleches erreicht der zwischen
dem Profilwalzenpaar 10 weiter verformte Abschnitt des Bleches nunmehr das beispielsweise
gemäß Figur 5 ausgeführte Profilwalzenpaar 11. Die beiden mittleren Sicken werden
durch Profilscheiben 43 der Oberwalze in Verbindung mit Gegenscheiben 46 der Unterwalze
weiter durchgeformt. Der Mantel der Profilscheibe 43 ist schon weitgehend zylindrisch,
und die Krümmungsradien der zwischen Mantel-und Grundflächen gebildeten Krümmung
ist weiterhin vermindert wie auch die Krümmungen am formenden Rand der Gegenscheiben
46. Das Profil der Sicke wird hierdurch noch vertieft unter gleichzeitiger Streckung
seiner Flanken. Die bereits vorgeformten seitlichen Sicken werden durch Profilscheiben
33 in Verbindung mit Gegenscheiben 36 weitergebildet, wie dies bereits im mittleren
Abschnitt des vorhergehenden Profilwalzenpaares 10 erfolgte.Seitlich daneben wird
inzwischen die erste Verformungsstufe der weiteren, seitlich gelegenen Sicken durch
Profilscheiben 25 in Verbindung mit Gegenscheiben 27 bewirkt.
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Die Gegenscheiben sind gegeneinander in jeweils durch Distanzhülsen
28, 37 und 47 auf Distanz gehalten, id die jeweiligen Abstände der Profil scheiben
der Oberrolle sowie der Gegenscheibengruppen der Unterrolle werden durch Distanzrohre
39, 4X, 41, 42, 44, 45 und 48 gesichert. Ein Vergleich der Figuren 3 bis 5 zeigt
deutlich, wie die einzelnen Verformungsstufen zunächst mittig, beim folgenden Profilwalzenpaar
bereits seitlich davon und beim weiteren am Endbereich folgen, so daß gleiche Profilscheiben
und
Gegenscheiben, beispielsweise die Profilscheiben 25, gestaffelt
bei jedem folgenden Profilwalzenpaar weiter seitlich gerückt erscheinen.
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Bei den folgenden Profilwalzenpaaren ergibt sich ein gleichartiges
Bild: Nach Figur 6 wird eine weiterhin verschmälerte und einem Schmalzylinder weiter
angenäherte Profilscheibe 49 eingesetzt, an die sich Gegenscheiben 50, 52 mit Krümmungen
anschließen, deren Radius weiterhin verkleinert ist. Das zu formende Trapezblech
soll jedoch außer sechs tief auszuformenden Rippen auch noch breitere, schwächer
ausgeprägte zeigen. Diese schwächer ausgeprägten Rippen werden ebenfalls in aufeinderfolgenden
Verfahrensstufen geprägt, wobei zunächst einmal Material in keine zu engen Krümmungsradien
aufweisender Schlaufe aus der Blechebene herausgezogen werden soll und erst in fortschreitenden
Stufen die Flanken der Sicken und die deren Flächen begrenzende Kanten ausgeprägt
werden. Dementsprechend weist die Oberwalze mittig eine Profilrolle 52 auf, deren
Mantelfläche wiederum faßartig durchgebogen ist, während die Unterrolle zwei Gegenscheiben
51 aufweist, die durch eine Distanzhülse 53 auf Abstand gehalten werden. Auch die
der Profilrolle 52 zugewandte Flanke der Gegenscheibe 51 geht abgerundet in deren
Mantelfläche über, so daß auch hier zunächst einmal die Vorstufe der Sicke in Form
einer im Querschnitt durchhängenden Schlinge eingeformt sind, bei der größere Krümmungen
zunächst vermieden sind und die eigent liche Ausprägung der Trapez form erst in
folgenden Stufen erfolgt.
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Die Figur 7 zeigt eine entsprechende Darstellung des Profilwalzen
paares 13. Wieder sind entsprechend der staffelförmigen Verschiebung Profilscheiben
49 und 43, jedoch weiter nach außen versetzt, vorgesehen, dann folgt eine Profilrolle
52, wie sie bereits mittig in der Oberwalze des Profilwalzenpaares 12 verwendet
wurde und nach innen schließen sich eine weiter der reinen Zylinderscheibenform
angenäherte Profilscheibe 54 sowie eine stärker ausgeprägte Profilrolle 57 an, denen
Gegenscheiben bzw. -rollen 55
56 und 58 gegenüberstehen.
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Auch über die folgenden Profilwalzenpaare nach Figuren 8, 9 und 10
setzt sich dieser Trend fort, bis das Profilwalzenpaar 16 der Fig. 10 durchweg Profilabschnitte
zeigt, die dem fertiggeprägten Profilblech entsprechen. Es hat sich jedoch bewährt,
nach Möglichkeit überflüssige Berührungsstellen des Bleches zu vermeiden, um dessen
Oberfläche nicht zu strapazieren. In diesem Falle treten, entgegen der Darstellung
der Fig. 9 und 10 in bereits fertig ausgeformten Blechbereichen die Profilscheiben
bzw. Gegenscheiben zurück oder werden durch einfache Distanzhülsen so geringen Durchmessers
ersetzt, daß Berührungen des Bleches vermieden werden. Andererseits ist es aber
auch möglich, die Distanzülsen wenigstens in Längenbereichen mit einem Durchmesser
auszubilden, welche vorzugsweise nur geringe Breitenbereiche des Bleches abzustützen
und zu führen vermögen. Aber auch hier sind die Abstände solcher Bereiche der Ober-
und der Unterwalze so zu wählen, daß nur durch das Blech selbst bewirkte Kräfte
auftreten, Pressungen aber vermieden werden.
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Die Art der so bewirkten Umformung, insbesondere das Durchdrücken
über abgerundete Kanten unter Vermeidung großflächiger Berührungen, ergibt insbesondere
bei den ersten Profilwalzenpaaren nur geringe aufzunehmende Kräfte, so daß sowohl
die Walzenkerne mit geringeren Durchmessern als üblich gewählt werden können als
auch die Lager entsprechend den verringerten Kräften zu bemessen sind. Auch die
benötigte Antriebsleistung wird entsprechend reduziert, zumal wenn bei dem verwendeten
Hubmotor das Anlaufen entsprechend stärker untersetzt erfolgen kann.
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Die Verformung erweist sich als so wirksam, daß auch die Anzahl der
Verformungsstufen herabgesetzt werden kann, so daß es möglich ist, den für die Profilwalzen
und deren Lagerung zu treibenden Aufwand zu senken, und die benötigten Profilwalzenpaare
lassen sich in einem einzigen Rahmen unterbringen, der noch geschlossen transportier-
und fundamentierbar ist, so daß der Rollformer werksseitig weitgehend fertigstellbar
ist und am Aufstellungsort nur geringer Montagearbeiten bedarf.
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