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Die
Erfindung betrifft ein Blechformungsverfahren wie beschrieben im
Oberbegriff von Anspruch 1 (siehe beispielsweise
JP-A-11197768 ).
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Ein
dünnes
Blech (z. B. Stahlblech von 0,5 bis 1,5 mm und Aluminiumblech von
1 bis 4 mm) wird verbreitet als Verkleidungsmaterial bei Gebäuden sowohl
auf Außenflächen als
auch Innenstrukturen verwendet. Herkömmlicherweise wurde eine Kassettenstruktur
verwendet, bei der Metalltafeln zugeschnitten und in die Form einer
Kassette oder eines Kastens gebogen werden, und diese werden dann
an einem aus Stahl oder Holz bestehenden Unterbau festgeschraubt.
Die Kassetten werden nebeneinander so montiert, dass sie sich an
ihren Kanten teilweise überlappen,
um eine möglichst
undurchlässige
Verkleidung zu bilden, welche die Strukturen vor Regen und Wind
schützt.
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Jedoch
weisen die momentan verwendeten, aus Blech bestehenden Außenverkleidungen
oder Kassetten beträchtliche
Nachteile auf. Um zu ermöglichen,
dass die Kassette in einer wasserdichten und ansprechend aussehenden
Weise angebracht wird, muss die diese tragende Unterbaustruktur
genau geradlinig sein. Jede Kassette muss separat angebracht, positioniert
und festgeschraubt werden, so dass der Montageprozess langsam und
mühselig
ist.
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An
jedem Eckpunkt der Kassette wird nicht die gesamte Fläche von
den übereinander
montierten Kassettenwangen vollständig abgedeckt, da sie in einer
punktartigen Weise befestigt werden, was der Grund dafür ist, dass
immer Eckpunktzonen verbleiben, durch welche Wasser in die Struktur
eindringen kann. Dieses Problem kann dadurch verringert werden,
dass als zusätzliche
Operation an den Verbindungsstellen separate Fugenstreifen eingelegt werden.
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Die
Herstellungskosten für
eine aus Blech gefertigte Kassette sind relativ hoch, da sowohl Schneid-
als auch Biegeoperationen benötigt
werden, und außerdem
ist der Anteil an nutzlos verbrauchtem Rohmaterial aufgrund des
Schneidvorgangs beträchtlich.
Bei der mittels Schneiden und Biegen erzeugten Struktur verbleiben
immer Spalte an den Ecken, was Wasser ein Eintreten in die Struktur
gestattet. Außerdem
bleiben die Kanten der Platte an den Eckpunkten unbeschichtet und
somit weitgehend korrosionsanfällig.
Im Übrigen
weisen die Kassetten ein relativ monotones und einfaches Aussehen
auf, und daher ist eine aus derartigen Kassetten hergestellte Wandfläche in architektonischem
Sinne keinesfalls elegant.
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Außerdem müssen aufgrund
der Schnitte und Eckenstrukturen zumindest einige der Kanten der
Kassette senkrecht zur Kassettenoberfläche gemacht werden, und daher
bilden benachbarte Kassetten Schlitze von rechteckigem Querschnitt
zwischen sich. Derartige Schlitze sind bei Langzeitverwendung sehr
unbefriedigend, da sich in ihnen Verunreinigungen ansammeln, welche
innerhalb kurzer Zeit beginnen, über
die Kassettenoberfläche
zu laufen, wodurch Spuren erzeugt werden, welche die Kassettenwandstruktur
beeinträchtigen
und dieser ein unangenehmes Aussehen verleihen. Daher erfordern
herkömmliche
aus Blech bestehende Kassettenwandstrukturen ein relativ häufiges Waschen,
damit ein ordentliches Aussehen erhalten bleibt, da in diese jedoch
leicht Wasser eindringen kann, tolerieren sie ein Waschen nicht
ohne Weiteres. Im Übrigen ist
eine Reinigung während
der Nutzung keine übliche
Praxis.
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Eine
weitere herkömmliche
Prozedur besteht darin, Metallprofilbleche mit abgerundeten oder
winkligen Auskehlungen herzustellen, und zwar durch Pressen einer
Blechbahn zwischen geeignet geformten rotierenden Walzen. Auf diese
Weise werden lange ausgekehlte Bleche hergestellt, und diese werden zur
Verwendung auf gewünschte
Länge geschnitten. Dieser
Typ von Profilblechen wird als Wandverkleidungsmaterial bei verschiedenen
Lagerhallengebäuden
sowohl in ländlichen
als auch in industriellen Zonen verbreitet verwendet, jedoch sind
diese nicht elegant genug, um üblicherweise
als Verkleidungsmaterial für
Außenflächen beispielsweise öffentlicher
Gebäude
und Institutionen verwendet zu werden, bei denen allgemein Kassettenstrukturen
verwendet werden.
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Das
Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile des Standes der
Technik zu überwinden. Ein
spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, einen neuen Typ von
Blechmaterialformungsverfahren zu offenbaren, das verwendet werden
kann, um herkömmliche
aus Blech bestehende Kassettenstrukturen durch formenreichere und
unterschiedliche Blechverkleidungen zu ersetzen, die für jede Anwendung
individuell ausgewählt
und angepasst werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin,
eine in mehrere Richtungen und simultan erfolgende Formung von Metallblechen
zu ermöglichen.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
beinhaltet die Merkmale von Anspruch 1.
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Beim
Blechformungsverfahren der Erfindung werden zur Herstellung von
Wand- und Deckenverkleidungstafeln
aus Blech Prägemuster
in eine Blechtafel eingepresst, so dass sie die gesamte Oberfläche der
Tafel im Wesentlichen gleichmäßig bedecken.
Gemäß der Erfindung
besteht das Prägemuster
aus einer Anzahl von Auskehlungen, die unter einem Winkel zueinander
ausgerichtet sind, und eine Kreuzungsstelle wird von diesen ausgebildet,
wobei die Kreuzungsstelle und alle Auskehlungsabschnitte, die sich
von dieser aus bis zu einem Abstand von der Kreuzungsstelle erstrecken,
in einer einzigen Prägeoperation
erzeugt werden. Außerdem
wird die Blechtafel von gegenüberliegenden
Seiten her in einer außerhalb
des Prägemusters
befindlichen Zone festgespannt und im Wesentlichen an ihrem Platz
festgehalten, so dass das Prägemuster
im Wesentlichen als Ergebnis davon erzeugt wird, dass die Tafel
in der Zone des Prägemusters
gereckt wird. Das auszubildende Prägemuster kann eine Tiefe in
der Größenordnung
vom bis zum 50fachen der Dicke des Rohlings haben.
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Als
nächstes
werden diese Prägemuster,
die in einer radialen Konfiguration angeordnet sind und separat
gepresst werden, miteinander in den Zonen der Auskehlungsabschnitte
verbunden, mit anderen Worten werden sie in die Blechtafel derart eingepresst,
dass die Auskehlungsabschnitte benachbarter Prägemuster einander in einem
ausreichenden Grad überlappen,
so dass kontinuierliche Auskehlungen zwischen den Kreuzungsstellen
benachbarter Prägemuster
erzeugt werden. Auf diese Weise bilden die Prägemuster, die aus der Kreuzungsstelle
und den von dieser ausgehenden Auskehlungsabschnitten bestehen,
in der Blechtafel ein Netz von Auskehlungen, und zwar ein zusammenhängendes
und wiederholtes Muster, das aus Auskehlungskreuzungsstellen und
die Kreuzungsstellen verbindenden Auskehlungsabschnitten besteht.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung wird die Blechtafel in der Zone unmittelbar benachbart
um das Prägemuster
herum festgespannt, so dass eine Ausbildung des Prägemusters
in der Praxis dadurch erfolgt, dass die Tafel lediglich in der Zone des
Prägemusters
gereckt wird. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, in Abhängigkeit
von dem zu erzeugenden Prägemuster,
die Tafel auch in einer innerhalb des Musters befindlichen Zone
festzuspannen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird das Festspannen lediglich bei den Kantenzonen
der auszubildenden Blechtafel angewendet. Somit kann die gesamte
Tafel an ihren Kanten festgespannt werden, und dadurch ist es möglich, Prägemuster
in der Tafel gemäß der Erfindung
so auszubilden, dass eine komplette Tafel erzielt wird, bei der
ein Muster in gewünschter
Weise ausgebildet ist.
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Ein
Pressen der Blechtafel und ein Festhalten von dieser an ihrem Ort
bedeutet vorzugsweise, dass die Pressvorrichtung z. B. ein unteres
Werkzeug und ein oberes Werkzeug aufweist, deren Gestalt den gewünschten
Formen der Blechtafel entspricht und zwischen denen die Blechtafel
platziert und zur Ausbildung von Prägemustern gereckt wird. Gleichzeitig
werden diejenigen Abschnitte oder Zonen der Blechtafel, die nahe
zu den Prägemustern liegen,
oder lediglich die Kantenzonen der Tafel zwischen einem oberen und
einem unteren Teil eines Haltewerkzeugs eingespannt, während der
Prägevorgang
fortgeführt
wird, so dass die Blechtafel praktisch lediglich in der Zone des
Prägemusters
gereckt wird und darüber
hinaus während
des Formungsprozesses geradlinig und ohne Biegungen bleibt.
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Das
Verfahren der Erfindung verwendet einen zusammenhängenden,
praktisch endlosen Rohling, der einem Coil oder einer Rolle entnommen wird,
und der Rohling wird in Etappen gepresst und geformt. Ein derartiger
Herstellungsprozess ist sehr flexibel und ermöglicht eine vorteilhafte Herstellung sowohl
kleiner als auch großer
Serien.
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Eine
Tafel kann vorzugsweise zwei der mehr durch Auskehlungsabschnitte
verbundene Prägemuster
aufweisen, um ein größeres Prägemuster auszubilden,
das mehrere Kreuzungsstellen beinhaltet und durch eine einzige Prägeoperation
erzeugt wird, was die Ausbildung der Metalltafel beträchtlich beschleunigt.
Das mittels einer einzigen Prägeoperation
hergestellte Prägemuster
kann vorzugsweise eine Breite haben, welche die gesamte Metalltafel abdeckt,
z. B. 1250 mm.
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Die
Längen
der Auskehlungsabschnitte in den Prägemustern können variieren, oder sie können vorzugsweise
derart veränderlich
sein, dass der Abstand zwischen Prägemustern oder deren Kreuzungsstellen,
wie bei unterschiedlichen Anwendungen gewünscht, angepasst werden kann.
Auf diese Weise kann ein schachbrettartiges Muster gewünschter
Größe in der
Blechtafel z. B. vollständig kontinuierlich
ausgebildet werden. Somit sind bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Auskehlungsabschnitte unter rechten Winkeln zueinander
angeordnet, und jedes Prägemuster
weist Auskehlungsabschnitte auf, die sich von der Kreuzungsstelle
in vier Richtungen erstrecken, so dass, wenn diese Muster geprägt werden
und die Auskehlungsabschnitte benachbarter Prägemuster zusammenkommen, eine
rechteckige oder möglicherweise quadratische
Auskehlung in der Blechtafel ausgebildet wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung besteht die Kreuzungsstelle des Prägemusters nicht nur aus einer
Verbindungsstelle zwischen den Auskehlungsabschnitten, sondern es
wird eine Prägezone
ausgebildet, die breiter oder größer als
die Auskehlungen ist, z. B. eine kreisförmige oder quadratische Zone,
wobei die Auskehlungsabschnitte an ihren Kanten mit der Kreuzungsstelle
zusammenkommen. Auf diese Weise wird ein lebhafteres und vielfältigeres
Prägemuster
erzeugt.
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Somit
besteht ein wesentliches Merkmal des Blechformungsverfahrens der
Erfindung darin, dass ein gegebenes sich wiederholendes Prägemuster durch
einen schrittweisen Prägeprozess
hergestellt wird, d. h. zu einer Zeit wird ein einziges Prägemuster ausgebildet,
so dass die Prägemuster
in einer fertiggestellten Tafel im Wesentlichen die gesamte Zone der
Tafel entweder als zusammenhängendes
Netz oder als separate und benachbarte Muster bedecken. Ein weiteres
wesentlichen Merkmal besteht darin, dass Abschnitte der Tafel in
der Nähe
des Prägemusters
oder entfernt von diesem währen
des Prägeprozesses
so festgespannt und an ihrem Ort gehalten werden, dass die Prägemuster
hauptsächlich oder
im Wesentlichen dadurch ausgebildet werden, dass die Tafel lediglich
in der Zone der Prägemuster gereckt
wird, wodurch ermöglicht
wird, dass die Tafel, ungeachtet der schrittweisen Natur des Prägeprozesses,
geradlinig bleibt und die Muster genau miteinander fluchten.
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Im
Vergleich zum Stand der Technik weist das Blechformungsverfahren
der Erfindung beträchtliche
Vorteile auf. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, große und zusammenhängende gemusterte Blechoberflächen zu
erzeugen, was bedeutet, dass die Anzahl von Fugen und Verbindungszonen
verringert wird und die Tafeln beträchtlich schneller und einfacher
montiert werden können.
Unter Verwendung von Stempeln, Anstreichen oder eines anderen Prägeverfahrens
ist es möglich,
dem auf diese Weise ausgebildeten Musterkomplex ein dekoratives
Aussehen zu verleihen, z. B. unterschiedliche Oberflächen zu
imitieren, wie beispielsweise einen zerklüfteten Stein oder Logos. Außerdem kann,
anders als bei Lösungen
des Standes der Technik, die Tafel entweder mit zum Beobachter weisender
erhabener Fläche oder
mit diesem zugewandter vertiefter Fläche montiert sein.
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Außerdem ist
die Struktur sehr wasserdicht, da keine Schnitte benötigt werden
und alle Kanten der Tafeln geradlinig bleiben, mit dem Ergebnis, dass,
sogar an den Ecken der Verbindungsstellen keine Leckagepunkte oder
korrosionsanfällige
frei liegende Leckagepunkte erzeugt werden. Verglichen mit herkömmlichen
Kassetten werden die Kanten der verschiedenen Teile dicht verschlossen,
und zwar Dank ihrer Formen und aufgrund der Tatsache, dass die Tafeln
so montiert sind, dass ihre Kanten einander mit enger Passung teilweise überlappen.
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Beträchtliche
Vorteile werden in Bezug auf die Herstellungskosten erzielt, da
praktisch kein Schneidvorgang benötigt wird, sondern lediglich
ein schrittweises In-Form-Pressen,
und es wird eine gebrauchsfertige Tafel gewünschter Größe erzielt. Die Breite entspricht
fast der Breite der Rohmaterialbahn und die Länge kann fast frei definiert
werden.
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Die
verwendeten Auskehlungen können
in geeigneten symmetrischen oder asymmetrischen, abgeschrägten oder
abgerundeten Formen ausgebildet werden, so dass sich in Ihnen keine
Verunreinigungen sammeln und die gesamte Struktur beeinträchtigen,
wie dies bei Kassetten des Standes der Technik der Fall ist. Aufgrund
der großen
Tafel und ihrer steifen Struktur ist keine so genaue Dimensionierung
der Befestigungseinrichtungen wie beim Stand der Technik erforderlich.
Weiter können
die Paneelgrößen der
beispielsweise schachbrettartigen Formen, die in der Metalltafel
ausgebildet sind, frei gewählt
werden, was die Aufgabe des Montierens der Tafel beträchtlich
erleichtert, da die Größe der Tafeln vorab
gemäß den Abmessungen
des Trägers
geeignet festgelegt werden kann, so dass kein Schneiden oder Trennen
am Installationsort erforderlich ist.
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Außerdem ermöglicht es
die Erfindung, abgesehen von geradlinigen Flächen, sehr dichte, präzise und
genau dimensionierte Verkleidungsstrukturen für gekrümmte Flächen zu erzeugen, z. B. bei verschiedenen
Behältern,
Behältertürmen oder
Treppenschächten.
Weiter können,
aufgrund ihrer möglichen
umfangreichen Größe und großen Steifigkeit, mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gefertigte Produkte als Verkleidungen z. B. an Decken und Schallschutzwänden verwendet
werden. Dank der steifen Struktur wird von der Verkleidung bei windigen
Bedingungen kein Klirren oder Geräusch erzeugt, wie dies bei
herkömmlichen
Kassettenstrukturen der Fall war.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detailliert mit Bezug auf die anliegenden
Zeichnungen beschrieben; in diesen sind:
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1 eine
Kassettenstruktur des Standes der Technik; und
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2 eine
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellte Blechtafel.
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1 stellt
einen Standardkassettentyp des Standes der Technik dar, der im Moment
verbreitet verwendet wird. Die Kassette wird durch Schneiden und
Biegen einer Blechtafel hergestellt. Abgesehen davon, dass die Herstellung
der Kassette langsam und mühevoll
ist, weist die Kassette korrosionsanfällige Schnittecken 1 und
Löcher 3 auf.
Außerdem
bilden die offenen Ecken 1 und die freiliegenden Eckzonen 4 ungünstige Leckagestellen
in der Struktur. Die Kassettengrößen liegen
im Allgemeinen zwischen 300 × 400
und 1000 × 2000
mm, so dass, wenn kleine Kassetten verwendet werden, die Kosten
der Installationsarbeit einen beträchtlichen Anteil der Gesamtkosten
darstellen.
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2 stellt
eine Blechtafel dar, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellt wird. Das verwendete Rohmaterial ist beispielsweise
ein Blechband, das eine Breite von 200...1500 mm in Breitenrichtung
der Figur und eine fast endlose Länge in vertikaler Richtung
der Figur aufweisen kann. Gemäß der Erfindung
besteht jedes Prägemuster 5 aus
einer Kreuzungsstelle 6 und vier Auskehlungsabschnitten 7,
die von dieser ausgehen, und zwar unter einem Winkel von 90° zueinander.
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Die
Größe des Prägemusters 5 ist
derart, dass zwei benachbarte Prägemuster,
die zu verschiedenen Zeiten geprägt
werden, einander deutlich überlappen.
Dies gewährleistet,
dass die Auskehlungsabschnitte zwei benachbarter Prägemuster
genau in einem einzigen zusammenhängenden Auskehlungsabschnitt
zusammenkommen, der die zwei Kreuzungsstellen verbindet. Bei dieser
Ausführungsform
weisen die Auskehlungsabschnitte die Form eines gleichseitigen Trapezes
auf, jedoch können
sie unterschiedliche Formen aufweisen, und zwar fast rechteckig,
rund, mit abgerundeten Ecken oder geeignete Kombinationen aus diesen.
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Im
unteren Teil von 2 ist ein einzelnes rechteckiges
Prägemuster 5 dargestellt,
bei dem die schraffierten Zonen 8 die Zonen darstellen,
in denen die Blechtafel mittels eines geeigneten Haltewerkzeugs
festgehalten und festgespannt wird, während die Auskehlungsabschnitte
und die Kreuzungsstelle zwischen diesen Zonen 8 geprägt und ausgebildet werden.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, die Tafel festzuspannen und sie dadurch an ihrem
Ort zu halten, dass eine Festspannkraft lediglich auf ihre Kantenzonen 9 aufgebracht
wird.
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Das
bei dieser Ausführungsform
erhaltene Ergebnis ist ein einziges und zusammenhängend ausgebildetes
Metallblechprodukt gewünschter
Länge,
das einer Mehrzahl herkömmlicher
separater Kassetten entspricht. Es kann unter Verwendung lediglich
weniger Schrauben befestigt werden. Es weist, abgesehen von den
Außenkanten,
keine korrosionsanfälligen
Schnittstellen auf. Es weist sehr wenige Fugen auf, wodurch mögliche Leckagestellen minimiert
werden.
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Im
Vorhergehenden wurde die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die
anliegenden Zeichnungen beschrieben, jedoch sind unterschiedliche
Ausführungsformen
der Erfindung innerhalb des in den Ansprüchen definierten Schutzumfangs
möglich.