EP0534281A1 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Blechprofilen - Google Patents

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EP0534281A1
EP0534281A1 EP92115746A EP92115746A EP0534281A1 EP 0534281 A1 EP0534281 A1 EP 0534281A1 EP 92115746 A EP92115746 A EP 92115746A EP 92115746 A EP92115746 A EP 92115746A EP 0534281 A1 EP0534281 A1 EP 0534281A1
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rollers
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bending
adjoining
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Dieter Nagel
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NAGEL, DIETER
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EICHENER MACHINENFABRIK GmbH
Nagel Dieter
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
    • B21D13/04—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling
    • B21D13/045—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form by rolling the corrugations being parallel to the feeding movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/08—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles making use of forming-rollers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing profiled sheets or strips from sheet metal strips or sheets, in which the sheet is passed one after the other between pairs of profiled, gradually forming, mutually adjusted or prestressed rollers.
  • Such roll formers are widely used, for example, for the production of profiled sheets, wherein, depending on the depth of the profile, up to 30 or even 40 pairs of rolls are arranged one behind the other. When passing through each of the roller pairs, the ultimately desired bend is further approximated by a further partial bend.
  • each of the bending steps is accompanied by a reduction in the effective width of the sheet to be formed and, on the other hand, due to the respective tangent surface lines of the rolls, at least the upper and lower chords of the sheet should lie within common planes, so that rolls can be used on respective common axes the need for a large number of steps and thus also a large number of suitably driven pairs of rollers, so that a complete roll former has large dimensions, requires a large amount of space and the expenditure required for its production is extremely high. While in most of the stages of deformation determined by pairs of rollers, those at Relief after bending, ie elastic suspension occurring when running out of a pair of rollers, does not pose any significant problems, the output stages prove to be much more difficult.
  • the invention is based on the object of creating a method for the production of sheet metal profiles corresponding to the genus, in which the number of deformation steps is reduced compared to the conventional ones and at the same time to provide an arrangement for carrying out the method, which accordingly corresponds to a smaller number of roller pairs manages than they were previously required, so that the manufacturing costs and the space and power requirements compared to conventional roll formers are significantly reduced.
  • a profile section of a trapezoidal sheet with an upper flange 1 is shown, which is connected via a web 2 to a lower flange 3.
  • This trapezoidal sheet is shown in the state in which it is brought into the last of the roller pairs of a roll former by clamping: the bending edges between the upper flange 1 and the web 2 on the one hand and the bridge and the lower flange 3 on the other are here as radius segments 4 and 5 reproduced.
  • the angle represented by them should be relaxed trapezoidal sheet, for example, 75 ° during manufacture and after leaving the last pair of rollers, they are here when passing through bent by the last pair of rolls of the roll former to a higher value, which results from the desired final angle, by summing up the elastic deformation that occurs.
  • the radius segments at least as they pass through the last pair of rollers, are shaped more, if only slightly, than is desired in the finished trapezoidal sheet, and in general the radius of curvature of the radius segments is narrowed here to a small extent.
  • the legs adjoining the radius segments 4, 5 are additionally bent in the opposite direction, using such a large radius of curvature that it is still within is the limit of the elastic deformation and thus these additionally formed bends deform again when relieving and relaxing the trapezoidal sheet.
  • the effective width of the trapezoidal sheet is hardly reduced by bending the radius segments, since half of the bending is already from the areas 6 and 7 of the belts is recorded and the remaining difference within the width ranges 8 and 9 of the web 2 is reduced, so that its central region is guided with the inclination retained even after relaxation, and thus does not contribute to reducing the effective width of the trapezoidal sheet can.
  • this reduction in width is kept within relatively narrow limits, it is not necessary to carry out the relaxation stepwise and gradually degrading over several pairs of rollers, as is customary, and thus the usual four to six last pairs of rollers can be carried out by a single pair of rollers designed according to the invention be replaced.
  • FIGS. 2 and 3 A practical embodiment of such a pair of rollers for the production of trapezoidal sheets is indicated in FIGS. 2 and 3.
  • the shaft of the broken top roller shown at 10.
  • needle bearings 12 are arranged on bushings, on which rollers 13 run, and narrower rollers 15 are connected to the shaft 10 via feather keys 14.
  • bushes encompassed by needle bearings 16, with which rollers 17 are supported, are arranged on the shaft 11 of the lower roller, and rollers 19 are connected to the shaft 11 by keys 18.
  • rollers of larger diameters are rotatably connected to the shafts 10, 11 of the top and bottom rollers and, driven, are able to bring about the advance of the trapezoidal sheet, while the rollers 13, 17 of smaller diameter are rotatably held via needle bearings.
  • the upper and lower rollers are set against each other, and it is entirely possible to process sheets of different thicknesses, for example from 0.5 to 1.2 mm thick, with the same rollers, the adjustment of the thickness of the sheet being adapted becomes. Furthermore, it is also possible to slightly changing the position to influence the radii of the shaped radius segments.
  • the oblique flanks 20 of the roller 13 are each set with a radius of approximately 3 mm and the flanks 20 themselves are convexly curved practically over their entire length with a large radius of, for example, 200 mm.
  • the base enclosed by the flanks 20 is cylindrical in its essentially central width region 21 and falls convexly laterally in the edge regions 22 with a large curvature in the direction of the root of the flanks 20.
  • FIG. 5 shows the roller 15 of FIG. 2 on an enlarged scale.
  • the base regions are designed with a radius of, for example, 10 mm, and the lateral surface 23 merges into the flanks on both sides with relatively narrow radii of curvature of less than 3 mm.
  • the outer surface itself is concave with a large radius, for example one of 200.8 mm.
  • the roller 17 of FIG. 3 shown in FIG. 6 shows that its flanks 24 are convex with a large radius of curvature and merge into lateral surfaces and an annular surface 25 on both sides with a small radius of curvature.
  • This ring surface 25 is convex and continuously with a large radius of curvature. In the case of wider ring surfaces, it may also be expedient to distribute the curvature over two side regions and to leave a central region uncurved.
  • Fig. 7 shows the roller 19 of Fig. 3 enlarged and shows slightly narrower radii of curvature on both sides at the transition into the flanks.
  • the lateral surface formed between them should be inclined inward at least in side regions by approximately 5 °.
  • the invention can be applied not only to trapezoidal sheets, but also to other profiled sheets.
  • the only important thing here is that bending edges or radius segments can be formed which exceed their end angles by the elastic spring deflection, without further impairment of the profile produced and the profile being able to emerge directly from this last pair of rollers and requiring no gradual relief, which would need additional pairs of roles.

Abstract

Rollformer für Blechprofile, bspw. Trapezprofile, lassen sich mit geringerem Aufwand und insbesondere mit geringerer Anzahl von Walzenpaaren ausbilden, wenn im letzten Walzenpaar die anzubiegenden Radiussegmente (4,5) in ihrem Erstreckungswinkel um die anschließende elastische Auffederung vergrößert werden und gleichzeitig die an die Radiussegmente anschließenden ebenen Felder (1-3) in entgegengereichtetem Sinne derart um große Krümmungsradien ausschließlich elastisch verformt werden, daß die Überbiegung der Radiussegmente kompensiert wird und damit deren die Breite von Profiltafeln reduzierender Einfluß weitgehend aufgehoben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilblechen oder -leisten aus Blechbändern oder -tafeln, bei dem das Blech nacheinander zwischen Paaren von profilierten, es stufenweise formenden, gegeneinander angestellten bzw. vorgespannten Rollen hindurchgeführt wird.
  • Derartige Rollformer werden verbreitet bspw. zur Herstellung von Profilblechen eingesetzt, wobei je nach Profiltiefe bis bspw. 30 oder gar 40 Rollen aufweisende Walzenpaare hintereinander angeordnet sind. Beim Durchlaufen jedes der Walzenpaare wird hierbei die letztendlich gewünschte Biegung durch eine weitere Teilbiegung weiterhin angenähert. Da jeder der Biegungsschritte mit einer Verringerung der effektiven Breite des zu formenden Bleches einhergeht und andererseits durch die jeweils tangierenden Mantellinien der Rollen zumindest Ober- und Untergurte des Bleches innerhalb von gemeinsamen Ebenen liegen sollen, so daß Rollen auf jeweils gemeinsamen Achsen anwendbar sind, ergibt sich die Notwendigkeit einer Vielzahl von Schritten und damit auch einer Vielzahl von zweckmäßig angetriebenen Rollenpaaren, so daß ein kompletter Rollformer große Abmessungen aufweist, einen hohen Platzbedarf hat und auch der zu seiner Herstellung erforderliche Aufwand außerordentlich hoch ist. Während in den meisten der durch Rollenpaare bestimmten Verformungsstufen die bei der Entlastung nach dem Biegen, d.h. beim Auslaufen aus einem Rollenpaar, auftretende elastische Auffederung keine wesentlichen Probleme bietet, erweisen sich die Endstufen als wesentlich schwieriger. Beim Überbiegen der die Winkel bestimmenden, als Biegekanten vorgesehenen Radiussegmente werden die Flanken von bspw. Trapezblechen entsprechend stärker gegen deren Ober- und Untergurte geneigt und durch diese Versteilung die Gesamtbreite des Trapezbleches weiter eingezogen. Die folgende Entspannung bedingt eine entsprechende Abflachung der Stellung der Stege und, hiermit verbunden, eine Verbreiterung des gesamten Bleches, die ihrerseits ohne Schäden nur stufenweise vorgenommen werden kann und damit weitere Rollenpaare erfordert.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein der Gattung entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Blechprofilen zu schaffen, bei dem die Anzahl der Verformungsschritte gegenüber den herkömmlichen reduziert wird und gleichzeitig eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die dementsprechend mit einer geringeren Anzahl von Walzenpaaren auskommt, als sie bisher erforderlich waren, so daß der Herstellungsaufwand sowie der Raum- sowie Leistungsbedarf gegenüber herkömmlichen Rollformern erheblich gesenkt werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen der Patentansprüche 1 und 4. Hierdurch wird erreicht, daß einerseits eine Überbiegung der Biegekanten von Blechprofilen vorgenommen wird, welche nach erfolgter Entspannung den Sollwert des durch die Biegekante bewirkten Winkels sichert, während andererseits durch die zusätzliche, innerhalb der elastischen Verformung liegende Biegung die Auswirkung der durch das Überbiegen bewirkten Versteilung der Stege auf die Gesamtbreite des Profils derart reduziert wird, daß weitere, eine problemlose Entspannung sichernde Rollenpare entfallen können und damit der Rollformer sowohl vereinfacht wird als auch der zu seiner Erstellung erforderliche Aufwand gesenkt wird.
  • Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
    • Figur 1
    einen Profilabschnitt eines Trapezprofiles beim Durchlaufen des letzten Rollenpaares eines Rollformers,
    Figur 2
    abgebrochen einen Abschnitt der Oberwalze des letzten Walzenpaares eines Rollformers,
    Figur 3
    in gleicher Darstellung die zugehörige Unterwalze, und
    Figuren 4 bis 7
    vergrößert einzelne innerhalb eines Profilabschnittes zusammenwirkende Rollen eines Walzenpaares.
  • In Fig. 1 ist ein Profilabschnitt eines Trapezbleches mit einem Obergurt 1 dargestellt, der über einen Steg 2 an einen Untergurt 3 angeschlossen ist. Dieses Trapezblech ist in dem Zustand dargestellt, in den es durch Einspannen in das letzte der Rollenpaare eines Rollformers gebracht ist: Die Biegekanten zwischen dem Obergurt 1 und dem Steg 2 einerseits und dem Steg und dem Untergurt 3 andererseits sind hier als Radiussegmente 4 bzw. 5 wiedergegeben. Soll der durch sie dargestellte Winkel beim Fertigen und nach Auslaufen aus dem letzten Rollenpaar entspannten Trapezblech bspw. 75° betragen, so sind sie hier beim Durchlaufen durch das letzte Rollenpaar des Rollformers auf einen höheren Wert umgebogen, der sich aus dem gewünschten endgültigen Winkel ergibt, indem die hierbei auftretende elastische Verformung aufsummiert wurde. Das bedeutet, daß die Radiussegmente zumindest im Durchlauf durch das letzte Walzenpaar, wenn auch geringfügig, stärker eingeformt werden als dieses beim fertigen Trapezblech gewünscht wird, und im allgemeinen wird hierbei auch der Krümmungsradius der Radiussegmente geringförmig verengt. Um aber hierbei die Stege nicht zu steil zu stellen und damit die effektive Breite des Trapezbleches dadurch wesentlich einzuschränken, sind gemäß der Erfindung die an die Radiussegmente 4, 5 anschließenden Schenkel zusätzlich gegemsinnig gebogen, wobei ein derart großer Krümmungsradius benutzt wird, daß er noch innerhalb der Grenze der elastischen Verformung liegt und damit diese zusätzlich eingeformten Biegungen beim Entlasten und Entspannen des Trapezbleches sich rückverformen. Bei den relativ breiten Obergurten wird dieses bewerkstelligt, indem nur ein relativ geringer, direkt an ein Radiussegment anschließender Breitenbereich 6 mit einer solchen Biegung großen Krümmungsradius', bspw. dem 100fachen der Blechstärke, versehen wird, während der breite mittlere Bereich des Obergurtes 1 eben bleibt. Bei den schmaleren Untergurten kann ein sich über dessen gesamte Breite erstreckender Breitenbereich 7 mit einer solchen Biegung großen Krümmungsradius' versehen werden. Bei den Stegen müssen gegensinnige Biegungen eingebracht werden, die sich auch nur über einen jeweils an die Radiussegmente 4 bzw. 5 anschließenden Breitenbereich 8 bzw. 9 erstrecken, wobei ein zwischen diesen Bereichen liegender Mittelbereich ungebogen bleibt und im wesentlichen mit der Neigung verläuft, die er auch im entspannten Trapezblech einnimmt. Die effektive Breite des Trapezbleches wird hierbei durch das Überbiegen der Radiussegmente kaum verkürzt, da jeweils die Hälfte der Überbiegung bereits von den Bereichen 6 und 7 der Gurte aufgenommen wird und die verbleibende Differenz innerhalb der Breitenbereiche 8 und 9 des Steges 2 abgebaut wird, so daß dessen Mittelbereich mit der auch später nach dem Entspannen beibehaltenen Neigung geführt ist, und damit zur Verringerung der effektiven Breite des Trapezbleches nicht beitragen kann. Da aber diese Breitenverringerung sich in relativ engen Grenzen hält ist es nicht erforderlich, die Entspannung, wie üblich, über mehrere Walzenpaare stufenweise und sich langsam abbauend durchzuführen, und damit können die üblichen vier bis sechs letzten Walzenpaare durch ein einziges, gemäß der Erfindung ausgebildetes Walzenpaar ersetzt werden.
  • Eine praktische Ausführung eines solchen Walzenpaares für die Herstellung von Trapezblechen ist in den Fig. 2 und 3 angedeutet. In Fig. 2 ist die Welle der abgebrochen dargestellten Oberwalze mit 10 bezeichnet. Auf dieser Welle 10 sind auf Buchsen Nadellager 12 angeordnet, auf denen Rollen 13 laufen, und mit der Welle 10 sind über Paßfedern 14 schmalere Rollen 15 verbunden. Gemäß Fig. 3 sind auf der Welle 11 der Unterwalze von Nadellagern 16 umgriffene Buchsen angeordnet, mit denen Rollen 17 abgestützt sind, und durch Paßfedern 18 sind mit der Welle 11 Rollen 19 verbunden. Damit sind jeweils die Rollen größerer Durchmesser mit den Wellen 10, 11 der Ober- bzw. Unterwalze drehfest verbunden und vermögen, angetrieben, den Vorschub des Trapezbleches zu bewirken, während die Rollen 13, 17 geringeren Durchmessers über Nadellager drehbar gehalten sind.
  • Zum Betriebe werden die Ober- und die Unterwalze gegeneinander angestellt, und es ist durchaus möglich, Bleche unterschiedlicher Stärken, bspw. von 0,5 bis 1,2 mm Stärke, mit den gleichen Walzen zu verarbeiten, wobei die Anstellung der Stärke des Bleches angepaßt wird. Des weiteren ist es aber auch möglich, durch geringfügiges Ändern der Anstellung die Radien der geformten Radiussegmente zu beeinflussen.
  • Um die Profilabrundungen zu zeigen, sind in Fig. 4 bis 7 die Rollen 13 und 15 der Fig. 2 und 17 und 19 der Fig. 3 vergrößert dargestellt. In Fig. 4 ist klar ersichtlich, daß die schrägen Flanken 20 der Rolle 13 jeweils mit einem Radius von etwa 3 mm angesetzt ist und die Flanken 20 selbst praktisch über ihre ganze Länge mit einem großen Radius von bspw. 200 mm konvex durchgekrümmt sind. Die von den Flanken 20 eingeschlossene Basis ist in ihrem wesentlichen mittleren Breitenbereich 21 zylindrisch ausgeführt und fällt seitlich in Randbereichen 22 jeweils mit großer Krümmung konvex in Richtung auf die Wurzel der Flanken 20 ab.
  • Fig. 5 zeigt vergrößert die Rolle 15 der Fig. 2. Die Fußbereiche sind hier mit einem Radius von bspw. 10 mm ausgeführt, und die Mantelfläche 23 geht mit relativ engen Krümmungsradien von weniger als 3 mm beidseitig in die Flanken über. Die Mantelfläche selbst ist konkav mit großem Radius, bspw. einem solchen von 200,8 mm, eingezogen.
  • Die in Fig. 6 gezeigte Rolle 17 der Fig. 3 zeigt, daß ihre Flanken 24 konvex mit großem Krümmungsradius ausgeführt sind und beidseitig mit einem kleinen Krümmungsradius in Mantelflächen und eine Ringfläche 25 übergehen. Diese Ringfläche 25 ist konvex und durchgehend mit großem Krümmungsradius ausgeführt. Bei breiteren Ringflächen kann es sich als zweckmäßig erweisen, auch hier die Krümmung auf zwei Seitenbereiche zu verteilen und einen mittleren Bereich ungekrümmt zu lassen.
  • Fig. 7 stellt die Rolle 19 der Fig. 3 vergrößert dar und zeigt beidseitig etwas engere Krümmungsradien beim Übergang in die Flanken. Die zwischen ihnen gebildete Mantelfläche sollte mindestens in Seitenbereichen um etwa 5° nach innen geneigt sein Es ist aber auch möglich, auch hier entsprechende schwache Krümmungen großen Radius' einzusetzen oder derart gekrümmte Randstreifen in Verbindung mit einem zylindrischen Mittelbereich vorzusehen. Wesentlich ist hierbei nur, daß im Bereiche der die Radiussegmente formenden, stark gekrümmten Ringkanten das anliegende Blech unter Einwirkung der Rolle 13 der Fig. 4 etwas nachzugeben vermag, so daß eine Überformung der Radiussegmente 4 ohne unzulässige Beeinträchtigung der effektiven Breite des gesamten Trapezbleches möglich ist, um bei mäßigem Krümmungsradius jeweils etwa einen halben Überbiegungswinkel der Radiussegmente 4,5 zu kompensieren.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, läßt sich die Erfindung nicht nur auf Trapezbleche, sondern auch auf weitere Profilbleche anwenden. Wesentlich ist hierbei nur, daß an sich Biegekanten bzw. Radiussegmente eingeformt werden können, welche deren Endwinkel um die elastische Auffederung überschreitet, ohne daß weitere Beeinträchtigungen der erzeugten Profiles stattfinden und aus diesem letzten Walzenpaar das Profil direkt auszutreten vermag und keine stufenweise Entlastung verlangt, welche zusätzliche Rollenpaare benötigen würde.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen von Profilblechen aus Blechbändern oder -tafeln, bei dem das Blech nacheinander zwischen Paaren von profilierten, es stufenweise formenden, gegeneinander angestellten bzw. vorgespannten Rollen hindurchgeführt wird (Rollformer),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß durch das letzte Rollenpaar eben bleibende, gestreckte Felder gegeneinander abgrenzende Biegekanten um den für sie vorgegebenen Winkel, vermehrt um die hierbei anfallende elastische Verformung, eingeformt werden, und daß die an die Schenkel der Winkel anschließenden Bereiche der Felder mit so großem Krümmungsradius zurückgebogen werden, daß die hierbei bewirkte Krümmung noch innerhalb der elastischen Verformbarkeit des Bleches liegt und die Überbiegung der Biegekanten kompensiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die an eine Biegekante anschließende Krümmung großen Radius' sich über einen Zentriwinkel erstreckt, welcher der Hälfte der elastischen Überbiegung der Biegekanten entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei breiten Feldern nur deren an die Biegekante anschließenden Randbereiche (22) mit großem Krümmungsradius durchgebogen werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß insbesondere bei schmalen Feldern die an die diese begrenzenden Biegekanten anschließenden Bereiche großen Krümmungsradius' ineinander übergehen (Ringflächen 25).
  5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4
    mit einem das Blech formende Rollen aufweisenden Walzenpaar,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Gurte aufnehmende Rollen (13, 17) eine schräge Flanken (20, 24) zeigende Nut aufweisen, die mit großem Radius konvex gekrümmt sind, und daß deren Grund an die zu formenden Radiussegmente (4, 5) bestimmenden Krümmungen geringen Radius' mit großem Radius konvex durchgebogene Randbereiche (22) sich anschließen, die durch eine zylindrische Mantelfläche (23) miteinander verbunden sein können.
  6. Anordnung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Rollen (15, 19) großen Durchmessers mit Stege in Nute gegenüberstehender Rollen (17, 13) einformenden Mantelflächen (23) konvex eingeformte Krümmungen großen Durchmessers aufweisen, deren einander zugewandte Enden durch eine zylindrische Mantelfläche verbunden sein können.
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DE59207377D1 (de) 1996-11-21
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