EP0715904A1 - Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile aus Blech - Google Patents

Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile aus Blech Download PDF

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EP0715904A1
EP0715904A1 EP95105510A EP95105510A EP0715904A1 EP 0715904 A1 EP0715904 A1 EP 0715904A1 EP 95105510 A EP95105510 A EP 95105510A EP 95105510 A EP95105510 A EP 95105510A EP 0715904 A1 EP0715904 A1 EP 0715904A1
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EP
European Patent Office
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sheet metal
hollow profile
edges
edge
metal strip
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Withdrawn
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EP95105510A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Hintersteiner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JOSEF WELSER oHG PROFILIER- und STANZWERK
Original Assignee
JOSEF WELSER oHG PROFILIER- und STANZWERK
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0803—Making tubes with welded or soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • 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
    • B21D5/10—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 for making tubes
    • B21D5/12—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 for making tubes making use of forming-rollers

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing roll-formed hollow profiles from sheet metal.
  • Such hollow profiles are usually formed from a sheet metal strip which is brought into the corresponding box profile shape in a continuous process. The longitudinal edges of the metal strip are then welded together to create a closed profile.
  • the present invention is based on the object of providing a method for producing roll-formed hollow profiles from sheet metal, which makes it possible to produce precise roll-shaped hollow profiles with a weld in a simple manner.
  • the present invention now makes it possible to machine the weld seam before the actual final shaping of the hollow profile. Since the weld seam is arranged in a later edge region of the profile after the preforming, the adjacent edge regions of the sheet metal strip are curved downward with respect to the surface elevation caused by the weld seam, depending on the dependence of the edge to be finished in a subsequent step, so that without an unwanted processing of the adjacent surface areas, the surface elevation of the weld seam can be removed at this point. By the Subsequent final shapes can then be brought into a very precise shape even the edge of the hollow profile.
  • the welding is advantageously carried out by a high-frequency welding process, so that the surface increases resulting from the welding process are only relatively small, but the welded connection has a relatively high strength.
  • a preferred embodiment of the present invention is that the welded edge can be shaped as an approximately 90 ° edge during final shaping.
  • a shaping of the welded edge during final shaping as an approximately 180 ° fold can also be carried out as a further variant.
  • Planing is used as the preferred process for removing the surface increases from the welding process.
  • a geometrically simple cutting edge of the planing chisel allows the surface increase to be eliminated very precisely.
  • the first method variant shown in FIG. 1 essentially comprises five main steps a to e.
  • This method variant is intended to produce the very precise and precise hollow hollow section 1 shown in FIG. 2 with the same side lengths. It should be emphasized in advance that the use of the hollow profile 1 makes it necessary that both the dimensional and the shape accuracy of the outer contour of the hollow profile are of crucial importance.
  • a sheet metal strip 2 which has a predetermined width and correspondingly cut length.
  • the sheet metal strip 2 can, however, also be fed to the processing process for the production of hollow profiles of any length as a roll.
  • the sheet metal strip 2 has an upper side 3, a lower side 4 and corresponding edge areas 7, 8 each having an end face 5, 6.
  • a preform hollow profile is produced by a roll molding process.
  • the sheet metal strip 2 is guided in a known manner through successive roll form elements 9, which gradually bend it into its preform.
  • the roll moldings 9 are mainly in contact with the underside 4 of the metal strip 2.
  • the preforming process takes place in such a way that the edge areas 8, 7 lie in a later edge area 10 of the profile in such a way that the end faces 5, 6 are essentially directed towards one another. This is however, this is only the case if the later edge region 10 has not yet reached its final shape at the joint.
  • the edge regions 7, 8 of the metal strip 2 are accordingly formed towards one another at a relatively obtuse angle, which is less than 180 ° or in a slightly curved shape.
  • the end regions 7, 8 of the sheet metal strip 2 are then welded to one another by an electrical high-frequency welding process using at least one strip edge guide roller 11.
  • a high-frequency welding process results in only a relatively small increase in the surface area of the weld seam, which, however, is a disruptive factor in the case of very precise hollow profiles 1.
  • step d) the surface increase on the outside of the hollow profile 1 is removed by a planing process using a planer 12. Due to the slightly downwardly angled shape of the two end regions 7, 8, a planer chisel 12 with a plane chisel cutting edge that is straight or slightly adapted to the outer contour of the region to be machined with a somewhat greater curvature can be used. It can easily be seen from the drawing that the removal of the surface elevation in such a method takes place only in the area of the weld seam and not on the adjacent surface areas.
  • the edge in which the weld seam 13 lies is again shaped by means of rolling elements 9 or other shaping tools, so that this edge is also manufactured with a very high degree of dimensional and shape accuracy.
  • a high-frequency welding process permits the production of such precise and firm weld seams that the displacement of the weld seam 13 into an edge region of the profile is none significant loss of strength of the hollow profile 1 brings with it. This even goes so far that extreme edge bends, as can be produced, for example, using the second method variant shown in FIG. 3.
  • the hollow profile 1 shown in FIG. 4 is essentially a box shape with a rectangular cross section, which in the middle of its upper long side has a web 14 which extends over the entire length of the profile.
  • the web consists of two adjacent sheet metal strip sections and, as will be explained in the following, is produced by a 180 ° fold.
  • the process steps a) and b) relate again to the feeding of a sheet metal strip and the roll forming of a preform hollow profile.
  • care must be taken that the edge regions 7, 8 of the sheet metal strip are to lie on the free end region of the web 14.
  • the end regions 7, 8 are bent towards one another again, so that the end faces 5, 6 lie opposite one another and are directed towards one another.
  • the web 14 thus does not yet get its final flat shape and its final height.
  • edge regions 7, 8 are then welded in method step c) and the increase in surface area of the weld seam is eliminated in method step d) 13.
  • the edge regions 7, 8 are shaped towards one another again so that the surface elevation of the weld seam 13 is at the highest point in this region, so that the tool 12 can remove the surface elevations in a simple manner without having to process adjacent surface regions.
  • the web 14 is brought into its final shape, so that the weld seam 13 is again in an edge, namely the 180 ° fold at the free end of the web 14.
  • the hollow profile 1 produced according to process variant 2 is also characterized by very great strength with very precise dimensional and shape accuracy.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen rollgeformter, sehr präziser Hohlprofile aus Blech, die extrem hohe Anforderungen an Maß- und Formgenauigkeit erfüllen sollen. Das Verfahren erfolgt derart, daß zuerst ein Blechstreifen beliebiger Länge zugeführt wird, der anschließend in einem Rollformvorgang zu einem Vorformhohlprofil geformt wird. Dabei sind die Ränder des Blechstreifens in späteren Kantenbereich des Profils angeordnet, wobei die Stirnseiten der Blechränder im wesentlichen aufeinander zugerichtet sind. Das Vorformhohlprofil wird dann an den Rändern des Bleches verschweißt. Eine anschließende Nachbearbeitung zur Beseitigung von Oberflächenerhöhungen der Schweißnaht kann somit auf einfache Weise erfolgen, ohne angrenzende Oberflächenbereiche des Vorformhohlprofils in Mitleidenschaft zu ziehen. Abschließend erfolgt eine Endformung des Hohlprofils, so daß die verschweißten Ränder im wesentlichen unmittelbar in einer Kante des Hohlprofils angeordnet sind. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile aus Blech.
  • Üblicherweise werden derartige Hohlprofile, wie z.B. in der DE-OS 3513382 beschrieben, aus einem Blechstreifen ausgeformt, der in einem kontinuierlichen Verfahrensvorgang in die entsprechende Kastenprofilform gebracht wird. Die Längsränder des Blechstreifens werden dann zur Erstellung eines geschlossenen Profils miteinander verschweißt. Im Stand der Technik ist es bekannt, die Ränder stirnseitig an einem geraden Abschnitt des Hohlprofils miteinander zu verschweißen oder parallel aufeinanderliegende Randabschnitte gleichlang enden zu lassen und die im wesentlichen in einer Ebene seitlich nebeneinanderliegenden Stirnseiten durch eine aufgesetzte Schweißnaht miteinander zu verbinden. Um Hohlprofile mit sehr großer Genauigkeit herstellen zu können, mußte bislang entweder immer darauf geachtet werden, daß die Schweißnaht an einer für die Funktion des Profilkörpers belanglosen Stelle angebracht war oder eine Nachbearbeitung der Schweißnaht zur Beseitigung von Oberflächenüberhöhungen erfolgen mußte. Beide oben beschriebenen Verschweißungsarten machen jedoch eine Nachbearbeitung äußerst schwierig, da zum einen flache Oberflächenbereiche der angrenzenden Profilabschnitte entweder beim Beseitigungsvorgang der Oberflächenerhöhungen mit bearbeitet wurden und zum anderen gesondert ausgeformte Werkzeuge zur Nachbearbeitung von einer auf den Stirnseiten aufsitzenden Schweißnaht erforderlich sind. Wenn man eine unbeabsichtigte Bearbeitung angrenzender Profilbereiche vermeiden will, muß man eine Restoberflächenüberhöhung der Schweißnaht zulassen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von rollgeformten Hohlprofilen aus Blech bereitzustellen, das ermöglicht, auf einfache Weise präzise rollgeformte Hohlprofile mit einer Schweißnaht herzustellen.
  • Erfindungsgemäß umfaßt das Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile aus Blech die folgenden Verfahrensschritte:
    • a) Zuführen eines Blechstreifens
    • b) Rollformen des Blechstreifens eines Vorformhohlprofils derart, daß die Ränder des Blechstreifens in einem späteren Kantenbereich des Profils angeordnet sind, wobei die Stirnseiten der Blechränder im wesentlichen aufeinander zugerichtet sind
    • c) Verschweißen der Ränder des Bleches
    • d) Nacharbeiten der Schweißnaht zum Beseitigen von Oberflächenerhöhungen
    • e) Entformen des Hohlprofils, so daß die verschweißten Ränder im wesentlichen unmittelbar in einer Kante des Hohlprofils angeordnet sind.
  • Durch die vorliegende Erfindung ist es nunmehr möglich, die Schweißnaht vor der eigentlichen Endformung des Hohlprofiles zu bearbeiten. Da die Schweißnaht nach der Vorformung in einem späteren Kantenbereich des Profils angeordnet ist, sind die angrenzenden Randbereiche des Blechstreifens in bezug auf die durch die Schweißnaht entstandene Oberflächenerhöhung je nach Abhängigkeit der in einem nachfolgenden Schritt endzuformenden Kante nach unten gekrümmt, so daß ohne eine ungewollte Bearbeitung der angrenzenden Oberflächenbereiche die Oberflächenerhöhung der Schweißnaht an dieser Stelle entfernt werden kann. Durch das nachfolgende Endformen kann dann selbst die Kante des Hohlprofils in eine sehr präzise Form gebracht werden.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Verschweißung durch einen Hochfrequenzschweißvorgang, so daß die durch den Schweißvorgang entstehenden Oberflächenerhöhungen lediglich relativ gering ausfallen, die Schweißverbindung jedoch eine relativ hohe Festigkeit aufweist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die verschweißte Kante beim Endformen als ca. 90°-Kante ausgeformt werden kann. Ein Ausformen der verschweißten Kante beim Endformen als ca. 180°-Umbug ist ebenfalls als weitere Variante ausführbar.
  • Als bevorzugter Verfahrensvorgang zur Beseitigung der Oberflächenerhöhungen vom Schweißvorgang wird Hobeln eingesetzt. Durch eine geometrisch einfach ausgeformte Schneide des Hobelmeisels läßt sich sehr präzise die Oberflächenerhöhung beseitigen.
  • Die Herstellung von im Prinzip endlosen Hohlprofilen läßt sich durch die Verwendung von Blechbandware in beliebigen Längen ermöglichen.
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch das mittels des Verfahrens gemäß Fig. 1 hergestellten Hohlprofils,
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer zweiten Verfahrensvariante gemäß der vorliegenden Erfindung und
    Fig. 4
    einen Querschnitt durch das mittels des Verfahrens gemäß der Fig. 3 hergestellte Hohlprofil.
  • Die in Fig. 1 dargestellte erste Verfahrensvariante gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt im wesentlichen fünf Hauptschritte a bis e. Durch diese Verfahrensvariante soll das in Fig. 2 dargestellte, sehr präzise und formgenaue Vierkanthohlprofil 1 mit gleichen Seitenlängen hergestellt werden. Vorab sei betont, daß die Verwendung des Hohlprofils 1 es erforderlich macht, daß sowohl die Maß- als auch die Formgenauigkeit der Außenkontur des Hohlprofils von entscheidender Bedeutung sind.
  • Im Verfahrensschritt a) wird ein Blechstreifen 2, der eine vorbestimmte Breite und entsprechend zugeschnitte Länge aufweist. Der Blechstreifen 2 kann aber auch als Rollbandware dem Verarbeitungsprozeß zur Herstellung von Hohlprofilen beliebiger Länger zugeführt werden. Der Blechstreifen 2 weist eine Oberseite 3, eine Unterseite 4 und entsprechend jeweils eine Stirnseite 5, 6 aufweisende Randbereiche 7,8 auf.
  • Im zweiten Verfahrensschritt b) wird ein Vorformhohlprofil durch einen Rollformvorgang hergestellt. Hierzu wird der Blechstreifen 2 in bekannter Weise durch nacheinander nachfolgende Rollformelemente 9 geführt, die ihn nach und nach in seine Vorform biegen. Die Rollformkörper 9 sind dabei hauptsächlich mit der Unterseite 4 des Blechstreifens 2 in Kontakt. Der Vorformvorgang erfolgt derart, daß die Randbereiche 8,7 in einem späteren Kantenbereich 10 des Profils derart liegen, daß die Stirnseiten 5,6 im wesenltichen genau aufeinander zugerichtet sind. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn der spätere Kantenbereich 10 an der Stoßstelle noch nicht seine endgültige Form erlangt hat. Die Randbereiche 7,8 des Blechstreifens 2 werden demnach in einem relativ stumpfen Winkel, der kleiner ist als 180° oder in einer leicht gekrümmten Form aufeinander zugeformt.
  • Im Verfahrensschritt c) werden dann die Endbereiche 7,8 des Blechstreifens 2 durch einen elektrischen Hochfrequenzschweißvorgang unter Verwendung von mindestens einer Bandkantenführungsrolle 11 miteinander verschweißt. Durch einen Hochfrequenzschweißvorgang entsteht nur eine relativ geringe Oberflächenerhöhung der Schweißnaht, die jedoch bei sehr präzisen Hohlprofilen 1 durchaus einen Störfaktor darstellt.
  • Deshalb wird im Verfahrensschritt d) die Oberflächenerhöhung an der Außenseite des Hohlprofils 1 durch einen Hobelvorgang mittels eines Hobelmeisels 12 entfernt. Durch die leicht nach unten gewinkelte Form der beiden Endbereiche 7,8 kann durchaus ein Hobelmeisel 12 mit gerader oder leicht der Außenkontur des entsprechend zu bearbeitenden Bereiches mit etwas größerer Krümmung angepaßte Hobelmeiselschneide verwendet werden. Es ist aus der Zeichnung leicht zu ersehen, daß der Abtrag der Oberflächenerhöhung bei einem solchen Verfahren lediglich im Bereich der Schweißnaht und nicht an den angrenzenden Oberflächenbereichen erfolgt.
  • In einem abschließenden Endformvorgang e) wird wieder mittels Rollkörper 9 oder anderer Formwerkzeuge die Kante, in der die Schweißnaht 13 liegt, endgeformt, so daß auch diese Kante mit einer sehr hohen Maß- und Formhaltegenauigkeit hergestellt ist.
  • Ein Hochfrequenzschweißvorgang läßt die Herstellung derartig präziser und fester Schweißnähte zu, daß die Verlagerung der Schweißnaht 13 in einen Kantenbereich des Profils keine nennenswerte Festigkeitseinbußen des Hohlprofils 1 mit sich bringt. Das geht sogar soweit, daß extreme Kantenumbiegungen, wie sie z.B. anhand der in Fig. 3 dargestellten zweiten Verfahrensvariante herstellbar sind.
  • Sofern bei der zweiten Verfahrensvariante gemäß der Fig. 3 und dem damit herzustellenden Hohlprofil gemäß Fig. 4 gleiche und ähnliche Bauteile und Verfahrensbestandteile verwendet werden, werden die gleichen Bezugsziffern wie bei der ersten Verfahrensvariante verwendet. Zur Vermeidung von Wiederholung werden gleiche und äquivalente Verfahrensschritte weitgehendst nicht noch einmal erläutert und es wird im folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen.
  • Das in Fig. 4 dargestellte Hohlprofil 1 ist im wesentlichen eine im Querschnitt rechteckige Kastenform, die in der Mitte ihrer oberen langen Seite einen sich über die gesamte Länge des Profils erstreckenden Steg 14 aufweist. Der Steg besteht aus zwei nebeneinanderliegenden Blechstreifenabschnitten und wird wie im folgenden noch erläutert wird, durch einen 180°-Umbug hergestellt.
  • Die Verfahrensschritte a) und b) beziehen sich wieder auf das Zuführen eines Blechstreifens und das Rollformen eines Vorformhohlprofils. Bei dieser Verfahrensvariante ist darauf zu achten, daß die Randbereiche 7,8 des Blechstreifens am freien Endbereich des Steges 14 liegen sollen. Die Endbereiche 7,8 sind hierzu entsprechend wieder aufeinander zugebogen, so daß die Stirnseiten 5,6 einandergegenüberliegen und aufeinander zugerichtet sind. Der Steg 14 erhält somit noch nicht seine endgültige flache Form und seine endgültige Höhe.
  • Anschließend erfolgt im Verfahrensschritt c) die Verschweißung der Randbereiche 7,8 und im Verfahrensschritt d) die Beseitigung der Oberflächenerhöhung der Schweißnaht 13. Auch hier sind die Randbereiche 7,8 wieder so aufeinander zugeformt, daß die Oberflächenerhöhung der Schweißnaht 13 in diesem Bereich an höchster Stelle liegt, so daß das Werkzeug 12 auf einfache Weise die Oberflächenerhöhungen abtragen kann, ohne angrenzende Oberflächenbereiche mit zubearbeiten.
  • Im abschließenden Verfahrensschritt e) wird der Steg 14 in seine endgültige Form gebracht, so daß die Schweißnaht 13 wieder in einer Kante, nämlich dem 180°-Umbug am freien Ende des Steges 14 liegt.
  • Auch das nach der Verfahrensvariante 2 hergestellte Hohlprofil 1 zeichnet sich durch sehr große Festigkeit bei sehr präziser Maß- und Formhaltegenauigkeit aus.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile (1) aus Blech, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    a) Zuführen eines Blechstreifens (2)
    b) Rollformen des Blechstreifens (2) zu einem Vorformhohlprofil derart, daß die Ränder (7,8) des Blechstreifens (2) in einem späteren Kantenbereich des Profils (1) angeordnet sind, wobei die Stirnseiten (5,6) der Blechränder (7,8) im wesentlichen aufeinander zugerichtet sind
    c) Verschweißen der Ränder (7,8) des Bleches (2)
    d) Nacharbeiten der Schweißnaht (13) zum Beseitigen von Oberflächenerhöhung
    e) Endformen des Hohlprofils (1), so daß die verschweißten Ränder (7,8) im wesentlichen unmittelbar in einer Kante (10) des Hohlprofils (1) angeordnet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen durch einen Hochfrequenzschweißvorgang erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißte Kante (10) beim Endformen als ca. 90°-Kante (10) ausgeformt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschweißte Kante (10) beim Endformen als ca. 180°-Umbug ausgeformt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenerhöhungen vom Schweißvorgang durch Hobeln entfernt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (1) kontinuierlich aus Blechbandware in beliebigen Längen herstellbar ist.
EP95105510A 1994-11-29 1995-04-12 Verfahren zum Herstellen rollgeformter Hohlprofile aus Blech Withdrawn EP0715904A1 (de)

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