EP1371430B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils - Google Patents

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EP1371430B1
EP1371430B1 EP03010747A EP03010747A EP1371430B1 EP 1371430 B1 EP1371430 B1 EP 1371430B1 EP 03010747 A EP03010747 A EP 03010747A EP 03010747 A EP03010747 A EP 03010747A EP 1371430 B1 EP1371430 B1 EP 1371430B1
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metal strip
welding
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EP1371430A2 (de
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Dreistern Werk Maschinenbau GmbH and Co KG
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Dreistern Werk Maschinenbau GmbH and Co KG
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    • 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
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles 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
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, rods, wire, tubes, profiles 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
    • B21C37/083—Supply, or operations combined with supply, of strip material

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing a hollow profile with a varying over the length of its cross section according to the preambles of claims 1 and 12.
  • hollow profiles with a constant cross-section are not produced in a continuous process. Rather, initially produced seamless or welded welded round or square tubes in the desired length. These are then converted in the hydroforming process into hollow profiles whose cross section does not remain constant, but changes along the longitudinal axis of the hollow profile.
  • the process step of hydroforming is significantly involved in the production costs, since the handling of workpieces that are formed piece by piece, even using industrial robots is quite expensive.
  • the present invention is therefore based on the object to propose a method and an apparatus for producing a hollow profile with a varying over the length of its cross section, with or with the production of such hollow sections faster and more efficient, and thus cheaper.
  • the invention is thus based on the finding that hollow profiles with varying cross-section can also be produced continuously, specifically with a profiling machine comprising a plurality of forming stations with roll forming tools arranged in line one behind the other as well as a welding station.
  • the principle of such a profiling machine is known per se, for example, from DE 198 34 400 C1 of the Applicant.
  • the profiling machine described therein has a plurality of forming stations, in each of which pairwise cooperating roll forming tools are driven for stepwise forming of a metal strip in a continuous forming process or are mounted in freewheeling manner in racks.
  • the metal strip formed into a hollow profile then subsequently passes through a welding station arranged in line, in which the bent-together edges of the metal strip are butt welded together.
  • This known profiling machine is very efficient due to the continuous production process and enables the cost-effective mass production of hollow profiles.
  • Another profiling machine is known per se from US-A-4,558,577.
  • open profiles having a longitudinally varying width are made by roll forming from a metal strip of varying width in the longitudinal direction.
  • This device comprises roll forming tools, the position and inclination of which can be changed during the forming process in order to be able to continuously shape the open profiles of varying width and still remaining sidewall heights.
  • a hollow profile with a cross section varying over its length can be produced on a correspondingly adapted profiling machine with roll forming tools, namely by first including a first metal strip a width varying over its length in the roll forming tools is formed into an open profile, then a second metal strip is placed on the edges bounding the open side of the open profile, and finally the second metal strip with the open profile into a hollow profile is welded.
  • the hollow profile is thus not made of a single metal strip, but of two metal strips, wherein at least the first metal strip according to the desired cross-sectional profile of the finished hollow profile varies in width, that is not provided as usual with parallel edges.
  • the forming of the first metal strip is not completely up to a hollow profile, which in general will not be possible due to its varying width, but by welding a second metal strip to the "gap" of the open profile produced by roll forming.
  • the roll forming and the welding takes place in a continuous process by the method steps according to the invention are carried out in line one behind the other.
  • the first metal strip used does not necessarily have symmetrical edges on both sides; It is for example possible to provide only one side of the metal strip with an edge different from a straight line, so that the desired varying cross-sectional profile can be produced by welding the second metal strip onto this "varying" edge. In most cases, however, it will be useful to mold a more or less U-shaped profile with side walls that vary symmetrically in height, onto which the second metal strip is welded as a cover plate. This results in a hollow profile with the desired cross-sectional profile.
  • the invention makes the efficiency and production speed of a profiling machine with roll forming tools also usable for the production of a hollow profile with varying cross section for the first time.
  • the resulting in particular in a mass production cost advantages are obvious.
  • the welding is preferably carried out with a laser welding system, which allows a pinpoint welding with high local variability of the site of action.
  • the laser radiation is preferably directed substantially perpendicular to the longitudinal axis of the open profile on the contact areas between the open profile and the second metal strip. As a result, the laser radiation with relatively low intensity can nevertheless act on the entire contact area to be welded.
  • the welding device is designed such that its site of action is variable in position; because only then, the welding head or welding heads can be tracked a more or less wavy course of the edges to be welded during continuous transport of the profile through the welding station, thereby eliminating costly mechanisms that would ensure that the weld to be produced always exactly on the appropriate welding head is passed straight ahead.
  • the corresponding configuration of the welding station with a welding device variable in position with regard to its point of action also comprises a scanning device for detecting the current position of at least one of the contact points between the open profile and the second metal strip.
  • This scanning device may in particular be designed electronically, optically or mechanically, wherein it expediently controls the welding device in such a way that its point of action is always directed precisely to the edges to be welded, irrespective of their changing instantaneous position in the welding station during transport of the hollow profile.
  • each weld can be produced a scanning device;
  • a scanning device for example, in the case of U-shaped profiles with upwardly undulating side cheeks which conform to their shape on the right and left, it is also possible to use only one scanning device for both welds to be produced, even if in this case preferably two welding heads, the right and left of the Hollow sections are arranged to be used.
  • a mechanical scanning device for controlling the movement of the welding device It may be provided in particular to use a roller which rolls on the laid on the open profile second metal strip and thereby the current profile of the edge to be welded recognizes and passes on to the welding device.
  • the relative speed between the edges to be welded and the welding device can be detected, this size is preferably used to control the welding performance.
  • the relative velocity between the edge to be welded and the welding device becomes greater when that edge is not straight through the welding station but deviates from the longitudinal axis of the hollow profile so that the welding head or heads are perpendicular to the advancing direction of the profile Have to move.
  • the second metal strip is preferably placed on the open profile by means of a guide roller device, so that it can be placed flush on the more or less wavy course of the edges or edges of the open profile to be welded.
  • a guide roller device can simultaneously serve as a scanning device, with or without control of the welding power.
  • a spring-loaded guide roller device can be provided, which controls the adjustment of an adjustable perpendicular to the longitudinal axis of the profile welding device. This is particularly simple when one or more welding heads of the welding device are mounted directly on the guide roller device. This leads to a particularly simple and compact welding station for hollow sections with varying cross sections.
  • the second metal band can also be provided with punched holes and / or bends before being placed on the open profile.
  • Figure 1 shows a schematic side view of the structure of an embodiment of the device according to the invention: A first, varying in width metal strip 1 and a second, provided in the usual way with parallel longitudinal edges metal strip 2 of a first unwinding reel 3 and a second unwinding reel 4 for continuous production process.
  • the first metal strip 1 passes through a forming system 5 with five frames 6 shown here, in each of which a cooperating pair of driven or free-running roll forming tools 9 effect a stepwise forming of the first metal strip 1 into an open profile 7.
  • the second metal strip 2 is guided past the roll forming tools 9 and transported together with the molded open profile 7 through a welding station 8. There, as described in more detail below, the second metal strip 2 is placed flush on the open side of the profile 7 and welded thereto.
  • the method according to the invention is thus a continuous method with which a cost-effective and rapid mass production of profiles with a varying cross-section is possible.
  • FIG. 2 shows a purely schematic representation of the main functional elements of the welding station 8.
  • the open profile 7, which as a U-shaped profile with a flat, bounded by parallel edges edges base 13 and two side walls 14 is formed, the upper boundary edges 15 have a right and left identical wavy course is continuously guided by a driven, mounted in a frame 16 guide roller 17 through the welding station, the second metal strip 2 is placed flush on the edges 15 and positioned by means of a guide roller device 18 for welding.
  • the guide roller device 18 is not driven and is biased by two springs 19 against the second metal strip 2, so that it provides in cooperation with the guide roller 17 for a clean concern of the second metal strip 2 on the edges 15 of the open profile 7.
  • the contact surface between the profile 7 and the second metal strip 2 is thus defined by the lower surface of the second metal strip 2, so that the instantaneous position of the front rollers 20 of the guide roller device each represent the exact location of the weld to be produced.
  • These rollers 20 also take the current overall speed of the second metal strip 2 and thus the edge 15 of the profile 7, which is composed of the feed rate of the profile 7 and the perpendicular to the longitudinal axis of the profile 7 extending movement of the guide roller device 18.
  • the rotational speed of the rollers 20 is used to control the welding power.
  • a first and a second welding head 21, 22 are fixed to the axis of the rollers 20, which each focus a laser beam on the contact area between the edge 15 of the profile 7 and the metal strip 2.
  • the arrangement of the welding heads 21, 22, the guide roller device 18 automatically transmits the varying contour of the profile 7 on the welding heads 21, 22, so that they are tracked very exactly the edge 15 of the profile 7.
  • the hollow profile 11 with varying cross section leaving the welding station 8 shown in FIG. 2 can be seen again in FIG. It is a part of the hollow section 11 which is cut to length by the cutting machine 10 and consists of a U-profile 7 with wave-shaped side cheeks 14 and a shroud 23 which is laid onto the side cheeks and welded thereto.
  • the geometry shown in Figure 3 can be made quite easily by the first metal strip either already has a prefabricated, varying width, or stamped in a arranged in line to the coil pre-punching one of the different end heights of the U-profile 7 corresponding contour of the tape longitudinal edges gets.
  • the forming 5 ensures the deformation of the first metal strip 1 to the U-profile 7, wherein the lateral band guide can be ensured by means of sprung mounted side rollers.
  • the continuously supplied during the process shroud 23 in the form of a second metal strip 2 is welded in the welding station 8 on the undulating edges 15 of the side walls 14, wherein the welding power was chosen lower on the purely horizontal sections of the hollow section shown here, as to the Ramp-shaped sections, which naturally have a higher relative speed to the welding device in the continuous flow process, as the horizontal sections.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.
  • Im Gegensatz zu Hohlprofilen mit gleichbleibendem Querschnitt werden Hohlprofile der eingangs genannten Art nicht in einem kontinuierlichen Arbeitsprozess hergestellt. Vielmehr werden zunächst nahtlos oder auch geschweißt gefertigte Rund- oder Viereckrohre in gewünschter Länge hergestellt. Diese werden dann im Innenhochdruck-Umformverfahren in Hohlprofile umgeformt, deren Querschnitt nicht konstant bleibt, sondern sich entlang der Längsachse des Hohlprofils ändert.
  • Dieses Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik für Hohlprofile der eingangs genannten Art ist also kein kontinuierliches Verfahren, sondern die Werkstücke müssen stückweise in ihre endgültige Form umgeformt werden.
  • Dementsprechend ist der Verfahrensschritt des Innenhochdruck-Umformens maßgeblich mit an den Produktionskosten beteiligt, da das Handling von Werkstücken, die Stück für Stück umgeformt werden, auch unter Einsatz von Industrierobotern recht aufwendig ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlprofils mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt vorzuschlagen, mit dem bzw. mit der die Produktion von solchen Hohlprofilen schneller und effizienter, und damit kostengünstiger wird.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren nach dem beigefügten Patentanspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach dem beigefügten Patentanspruch 12 gelöst.
  • Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, dass auch Hohlprofile mit variierendem Querschnitt kontinuierlich hergestellt werden können, und zwar mit einer Profiliermaschine, die mehrere, in Linie hintereinander angeordnete Umformstationen mit Rollformwerkzeugen sowie eine Schweißstation umfasst.
  • Das Prinzip einer solchen Profiliermaschine ist an sich beispielsweise aus der DE 198 34 400 C1 der Anmelderin bekannt. Die dort beschriebene Profiliermaschine weist eine Mehrzahl von Umformstationen auf, in denen jeweils paarweise zusammenwirkende Rollformwerkzeuge zum stufenweisen Umformen eines Metallbandes in einem kontinuierlichen Umformprozess angetrieben oder freilaufend in Gestellen gelagert sind. Das zu einem Hohlprofil umgeformte Metallband durchläuft dann anschließend eine in Linie angeordnete Schweißstation, in der die zusammengebogenen Ränder des Metallbands stumpf miteinander verschweißt werden. Diese an sich bekannte Profiliermaschine ist durch den kontinuierlichen Herstellungsprozess sehr effizient und ermöglicht die kostengünstige Massenherstellung von Hohlprofilen. Allerdings erfordert eine Änderung des Profilquerschnittes eine komplette Umrüstung der Maschine auch dann, wenn die Rollformwerkzeuge in ihren Gestellen verstellbar sind. Ein kontinuierliches Herstellen eines Hohlprofils mit variierendem Querschnitt, wie nach der Erfindung vorgesehen, war im Stand der Technik mit Profiliermaschinen, wie sie aus der DE 198 34 400 C1 bekannt sind, jedenfalls ausgeschlossen.
  • Eine weitere Profiliermaschine ist an sich aus dar US-A-4,558,577 bekannt. Dort werden offene profile, die eine in Längsrichtung variierende Breite besitzen, durch Rollumformen aus einem Metallband mit in Längsrichtung variierender Breite hergestellt. Diese Vorrichtung umfasst Rollformwerkzeuge, deren Position und Neigung während des Umformvorgangs verändert werden können, um die offenen Profile mit variierender Breite und dennoch konstant bleibenden Seitenwandhöhen kontinuierlich formen zu können.
  • Wie bereits erwähnt, geht die vorliegende Erfindung entgegen der bisherigen Möglichkeiten vom zentralen Gedanken aus, dass unter bestimmten Voraussetzungen auch ein Hohlprofil mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt auf einer entsprechend angepassten Profiliermaschine mit Rollformwerkzeugen hergestellt werden kann, und zwar indem zunächst ein erstes Metallband mit einer über dessen Länge variierenden Breite in den Rollformwerkzeugen zu einem offenen Profil umgeformt wird, danach ein zweites Metallband auf die die offene Seite des offenen Profils begrenzenden Kanten aufgelegt wird, und schließlich das zweite Metallband mit dem offenen Profil zu einem Hohlprofil verschweißt wird. Das Hohlprofil wird also nicht aus einem einzigen Metallband, sondern aus zwei Metallbändern hergestellt, wobei zumindest das erste Metallband entsprechend dem gewünschten Querschnittverlauf des fertigen Hohlprofils in seiner Breite variiert, also nicht wie üblich mit parallel verlaufenden Kanten versehen ist. Das Umformen des ersten Metallbandes erfolgt nicht vollständig bis zu einem Hohlprofil, was aufgrund von dessen variierender Breite im allgemeinen auch nicht möglich sein wird, sondern durch Aufschweißen eines zweiten Metallbandes auf die "Lücke" des durch Rollumformung hergestellten offenen Profils. Zweckmäßigerweise erfolgt das Rollumformen und das Verschweißen in einem kontinuierlichen Prozess, indem die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte in Linie hintereinander durchgeführt werden.
  • Das verwendete erste Metallband muss nicht unbedingt beidseitig symmetrisch verlaufende Kanten aufweisen; es ist beispielsweise möglich, nur eine Seite des Metallbandes mit einer von einer Geraden verschiedenen Kante zu versehen, so dass durch das Aufschweißen des zweiten Metallbandes auf diese "variierende" Kante der gewünschte variierende Querschnittverlauf herstellbar ist. Meist wird es jedoch sinnvoll sein, ein mehr oder weniger U-förmiges Profil mit symmetrisch in ihrer Höhe variierenden Seitenwangen einzuformen, auf das als Deckblech das zweite Metallband aufgeschweißt wird. Hierdurch ergibt sich dann ein Hohlprofil mit dem erwünschten Querschnittverlauf.
  • Die Erfindung macht also die Effizienz und Produktionsgeschwindigkeit einer Profiliermaschine mit Rollformwerkzeugen auch zur Produktion eines Hohlprofils mit variierendem Querschnitt erstmals nutzbar. Die sich hierdurch insbesondere bei einer Massenproduktion ergebenden Kostenvorteile liegen auf der Hand.
  • Das Verschweißen wird vorzugsweise mit einer Laser-Schweißanlage vorgenommen, die ein punktgenaues Schweißen mit hoher örtlicher Variabilität des Wirkungsortes ermöglicht. Die Laserstrahlung wird hierbei vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zu Längsachse des offenen Profils auf die Kontaktbereiche zwischen dem offenen Profil und dem zweiten Metallband gerichtet. Hierdurch kann die Laserstrahlung mit relativ geringer Intensität dennoch auf den gesamten zu verschweißenden Kontaktbereich einwirken.
  • Da erfindungsgemäß Hohlprofile hergestellt werden, deren Querschnitt nicht konstant bleibt, ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn die Schweißvorrichtung so ausgestaltet ist, dass deren Wirkungsort lageveränderlich ist; denn nur dann kann der Schweißkopf oder können die Schweißköpfe einem mehr oder weniger wellenförmigen Verlauf der zu verschweißenden Kanten beim kontinuierlichen Transport des Profils durch die Schweißstation nachgeführt werden, wodurch sich aufwendige Mechanismen erübrigen, die sicherstellen würden, dass die herzustellende Schweißnaht immer exakt am entsprechenden Schweißkopf geradlinig vorbeigeführt wird.
  • Die entsprechende Ausgestaltung der Schweißstation mit einer hinsichtlich ihres Wirkungsortes lageveränderlichen Schweißvorrichtung umfasst erfindungsgemäß auch eine Abtasteinrichtung zur Erkennung der aktuellen Lage von mindestens einer der Kontaktstellen zwischen dem offenen Profil und dem zweiten Metallband. Diese Abtasteinrichtung kann insbesondere elektronisch, optisch oder mechanisch ausgebildet sein, wobei sie zweckmäßigerweise die Schweißvorrichtung so steuert, dass deren Wirkungsort immer genau auf die zu verschweißenden Kanten gerichtet ist, unabhängig von deren beim Transport des Hohlprofils sich verändernden momentanen Lage in der Schweißstation. Es kann hierbei für jede herzustellenden Schweißnaht eine Abtasteinrichtung vorgesehen sein; bei U-förmigen Profilen mit nach oben wellenförmigen Seitenwangen, die rechts und links in ihrer Form übereinstimmen, ist es beispielsweise auch möglich, nur eine Abtasteinrichtung für beide herzustellenden Schweißnähte zu verwenden, auch wenn in diesem Fall vorzugsweise zwei Schweißköpfe, die rechts und links des Hohlprofils angeordnet sind, verwendet werden.
  • Besonders zuverlässig, robust und einfach zu realisieren ist eine mechanische Abtasteinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Schweißvorrichtung: Es kann insbesondere vorgesehen sein, eine Rolle zu verwenden, die auf dem auf das offene Profil aufgelegten zweiten Metallband abrollt und hierdurch den aktuellen Verlauf der zu verschweißenden Kante erkennt und an die Schweißvorrichtung weitergibt.
  • Eine solche Rolle hat den zusätzlichen Vorteil, dass mit ihr auf einfachste Weise die Relativgeschwindigkeit zwischen den zu verschweißenden Kanten und der Schweißvorrichtung detektiert werden kann, wobei diese Größe vorzugsweise zur Regelung der Schweißleistung verwendet wird. Wie unmittelbar einleuchtet, wird die Relativgeschwindigkeit zwischen der zu verschweißenden Kante und der Schweißvorrichtung dann größer, wenn diese Kante nicht geradlinig durch die Schweißstation läuft, sondern von der Längsachse des Hohlprofils abweicht, so dass der Schweißkopf oder die Schweißköpfe eine senkrecht zur Vorschubrichtung des Profils verlaufende Bewegung machen müssen.
  • Das zweite Metallband wird bevorzugt mittels einer Führungsrolleneinrichtung auf das offene Profil aufgelegt, so dass es ohne weiteres auf den mehr oder weniger wellenförmigen Verlauf der zu verschweißenden Ränder bzw. Kanten des offenen Profils bündig aufgelegt werden kann. Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich dann dadurch, dass eine solche Führungsrolleneinrichtung gleichzeitig als Abtasteinrichtung dienen kann, und zwar mit oder ohne Steuerung der Schweißleistung. Hierzu kann beispielsweise eine federbelastete Führungsrolleneinrichtung vorgesehen sein, die die Verstellung einer senkrecht zur Längsachse des Profils verstellbaren Schweißvorrichtung steuert. Besonders einfach wird dies, wenn ein oder mehrere Schweißköpfe der Schweißvorrichtung direkt auf der Führungsrolleneinrichtung befestigt sind. Dies führt zu einer besonders einfachen und kompakten Schweißstation für Hohlprofile mit variierenden Querschnitten.
  • Weitere Vorteile ergeben sich beim erfindungsgemäßen Verfahren, wenn für das erste und das zweite Metallband unterschiedliche Materialien verwendet werden. Es ergibt sich so eine Art Verbund-Hohlprofil mit variierendem Querschnitt, das hinsichtlich seiner Stabilität und Gewichtsverteilung bisher unbekannte Möglichkeiten bietet.
  • Das zweite Metallband kann vor dem Auflegen auf das offene Profil auch mit Stanzungen und/oder Aufbiegungen versehen werden. Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht also, Funktionselemente eines fertigen Hohlprofils gleich bei dessen Produktion auf einfachste Weise anzubringen, ohne das fertige Hohlprofil nochmals entsprechend bearbeiten zu müssen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Figur 2
    eine schematische Ansicht einer Schweißstation zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung;
    Figur 3
    ein erfindungsgemäß hergestelltes Hohlprofil.
  • Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Ein erstes, in der Breite variierendes Metallband 1 und ein zweites, in üblicher Weise mit parallelen Längskanten versehenes Metallband 2 werden von einer ersten Abwickelhaspel 3 und einer zweiten Abwickelhaspel 4 für den kontinuierlichen Herstellungsprozess abgenommen. Das erste Metallband 1 durchläuft eine Umformanlage 5 mit fünf hier dargestellten Gestellen 6, in denen jeweils ein zusammenwirkendes Paar von angetriebenen oder freilaufenden Rollformwerkzeugen 9 ein stufenweises Umformen des ersten Metallbandes 1 in ein offenes Profil 7 bewirken. Das zweite Metallband 2 wird an den Rollformwerkzeugen 9 vorbeigeführt und zusammen mit dem eingeformten offenen Profil 7 durch eine Schweißstation 8 transportiert. Dort wird, wie unten näher beschrieben, das zweite Metallband 2 auf die offene Seite des Profils 7 bündig aufgelegt und mit diesem verschweißt. Anschließend an die Schweißstation 8 werden nochmals zwei Gestelle mit Rollformwerkzeugen 9 durchlaufen, um das in der Schweißstation 8 hergestellte Hohlprofil zu richten. Das diese Richtstation verlassende fertige Hohlprofil 11, das erfindungsgemäß einen über dessen Länge variierenden Querschnitt aufweist, wird anschließend in einer Trennmaschine 10 mit mitlaufender Schere 12 auf die gewünschte Länge abgelängt.
  • Wie anhand Figur 1 gut zu erkennen ist, handelt es sich beim erfindungsgemäßen Verfahren also um ein kontinuierliches Verfahren, mit dem eine kostengünstige und schnelle Massenproduktion von Profilen mit variierendem Querschnitt möglich ist.
  • Figur 2 zeigt in rein schematischer Darstellung die wichtigsten Funktionselemente der Schweißstation 8. Das offene Profil 7, das als U-förmiges Profil mit einer flächigen, von parallel verlaufenden Kanten begrenzten Basis 13 und zwei Seitenwangen 14 eingeformt ist, deren obere Begrenzungskanten 15 einen rechts und links identischen wellenförmigen Verlauf aufweisen, wird mittels einer angetriebenen, in einem Gestell 16 gelagerten Führungsrolle 17 kontinuierlich durch die Schweißstation geführt, wobei das zweite Metallband 2 bündig auf die Kanten 15 aufgelegt und mittels einer Führungsrolleneinrichtung 18 zum Verschweißen positioniert wird. Die Führungsrolleneinrichtung 18 ist nicht angetrieben und wird mittels zweier Federn 19 gegen das zweite Metallband 2 vorgespannt, so dass sie im Zusammenspiel mit der Führungsrolle 17 für ein sauberes Anliegen des zweiten Metallbandes 2 auf den Kanten 15 des offenen Profils 7 sorgt.
  • Die Kontaktfläche zwischen dem Profil 7 und dem zweiten Metallband 2 wird also durch die untere Oberfläche des zweiten Metallbandes 2 definiert, so dass die momentane Lage der vorderen Rollen 20 der Führungsrolleneinrichtung jeweils den genauen Ort der herzustellenden Schweißnaht repräsentieren. Diese Rollen 20 nehmen außerdem die momentane Gesamtgeschwindigkeit des zweiten Metallbandes 2 und somit der Kante 15 des Profils 7 auf, die sich aus der Vorschubgeschwindigkeit des Profils 7 und der senkrecht zur Längsachse des Profils 7 verlaufenden Bewegung der Führungsrolleneinrichtung 18 zusammensetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Rollen 20 wird zur Regelung der Schweißleistung verwendet.
  • Stirnseitig an den vorderen Rollen 20 der Führungsrolleneinrichtung 18 sind ein erster und ein zweiter Schweißkopf 21, 22 an der Achse der Rollen 20 befestigt, welche jeweils einen Laserstrahl auf den Kontaktbereich zwischen der Kante 15 des Profils 7 und dem Metallband 2 fokussieren. Auf diese Art und Weise der Anordnung der Schweißköpfe 21, 22 überträgt die Führungsrolleneinrichtung 18 automatisch die variierende Kontur des Profils 7 auf die Schweißköpfe 21, 22, so dass diese sehr exakt der Kante 15 des Profils 7 nachgeführt werden.
  • Zum Verständnis der Figur 2 sei angemerkt, dass das Gestell 16 zur besseren Erkennbarkeit der funktionswesentlichen Teile der dargestellten Schweißstation nur schematisch dargestellt ist, wobei das vordere Teil 16' des Gestells aus seiner eingebauten Position herausgenommen wurde.
  • Das die in Figur 2 dargestellte Schweißstation 8 verlassende Hohlprofil 11 mit variierendem Querschnitt ist nochmals in Figur 3 zu sehen. Es handelt sich um ein von der Trennmaschine 10 abgelängtes Teil des Hohlprofils 11, das aus einem U-Profil 7 mit wellenförmigen Seitenwangen 14 und einem auf die Seitenwangen aufgelegten und mit diesen verschweißten Deckband 23 besteht.
  • Die in Figur 3 dargestellte Geometrie kann recht einfach hergestellt werden, indem das erste Metallband entweder bereits eine vorgefertigte, variierende Breite aufweist, oder aber in einer in Linie nach dem Coil angeordneten Vorstanzanlage eine der unterschiedlichen Endhöhen des U-Profils 7 entsprechende Kontur der Bandlängskanten eingestanzt bekommt. Die Umformanlage 5 sorgt für die Umformung des ersten Metallbands 1 zu dem U-Profil 7, wobei die seitliche Bandführung mittels gefedert gelagerter Seitenrollen gewährleistet werden kann. Das während des Verfahrens kontinuierlich zugeführte Deckband 23 in Form eines zweiten Metallbandes 2 wird in der Schweißstation 8 auf die wellenförmig verlaufenden Kanten 15 der Seitenwangen 14 aufgeschweißt, wobei die Schweißleistung auf den rein horizontal verlaufenden Abschnitten des hier gezeigten Hohlprofils niedriger gewählt wurde, als an den rampenförmigen Abschnitten, die im kontinuierlichen Durchlaufprozess naturgemäß eine höhere Relativgeschwindigkeit zur Schweißvorrichtung aufweisen, als die horizontalen Abschnitte.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Metallband (erstes)
    2
    Metallband (zweites)
    3
    Abwickelhaspel (erste)
    4
    Abwickelhaspel (zweite)
    5
    Umformanlage
    6
    Gestelle
    7
    Profil
    8
    Schweißstation
    9
    Rollformwerkzeuge
    10
    Trennmaschine
    11
    Hohlprofil
    12
    Schere
    13
    Basis (von 7)
    14
    Seitenwangen (von 7)
    15
    Kanten (von 14)
    16
    Gestell
    17
    Führungsrolle
    18
    Führungsrolleneinrichtung
    19
    Federn
    20
    Rollen
    21
    Schweißkopf (erster)
    22
    Schweißkopf (zweiter)
    23
    Deckband

Claims (21)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Hohlprofils mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt, wobei mittels Rollformwerkzeugen (9) das Umformen eines ersten Metallbandes (1) mit einer über dessen Länge variierenden Breite zu einem offenen Profil (7) erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein zweites Metallband (2) auf die die offene Seite begrenzenden Kanten (15) des offenen Profils (7) aufgelegt und das zweite Metallband (2) mit dem offenen Profil (7) zu einem Hohlprofil (11) verschweißt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verfahrensschritte in einem kontinuierlichen Prozess in Linie hintereinander durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verschweißen mittels Laserstrahlung erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Laserstrahlung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des offenen Profils (7) auf die Kontaktbereiche zwischen dem offenen Profil (7) und dem zweiten Metallband (2) gerichtet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Metallband (2) mittels einer Führungsrolleneinrichtung auf das offene Profil (7) aufgelegt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Profils (7) verstellbare Schweißvorrichtung (21, 22) verwendet wird.
  7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine federbelastete Führungsrolleneinrichtung (18) verwendet wird, welche die Verstellung der Schweißvorrichtung (21, 22) steuert.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schweißleistung in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen den zu verschweißenden Kanten und der Schweißvorrichtung geregelt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schweißleistung über die Rotationsgeschwindigkeit einer auf dem aufgelegten zweiten Metallband (2) abrollenden Rolle (20) geregelt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass für das erste und das zweite Metallband unterschiedliche Materialien verwendet werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Metallband vor dem Auflegen auf das offene Profil mit Stanzungen und/oder Aufbiegungen versehen wird.
  12. Vorrichtung zum Herstellen eines Hohlprofils mit einem über dessen Länge variierenden Querschnitt, umfassend eine Umformanlage (5) mit einer Mehrzahl von angetriebenen oder freilaufenden Rollformwerkzeugen (9) zum Umformen eines ersten Metallbandes (1) in ein offenes Profil (7), wobei die Umformanlage (5) so ausgebildet ist, dass sie zum Umformen eines ersten Metallbandes (1) mit einer über dessen Länge variierenden Breite geeignet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Vorrichtung weiter eine Schweißstation (8) mit Führungselementen (17, 18) zum Zusammenführen des offenen Profils (7) mit einem zweiten Metallband (2) und mit einer Schweißvorrichtung (21, 22) zum Verschweißen des zweiten Metallbandes (2) mit dem offenen Profil (7) zu einem Hohlprofil (11) umfasst.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schweißvorrichtung eine Laser-Schweißanlage ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Laserstrahlung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des offenen Profils (7) auf die Kontaktbereiche zwischen dem offenen Profil (7) und dem zweiten Metallband (2) gerichtet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Schweißstation eine Abtasteinrichtung (18, 20) zur Erkennung der aktuellen Lage mindestens einer der Kontaktstellen zwischen dem offenen Profil (7) und dem zweiten Metallband (2) vorhanden ist, und dass die Schweißvorrichtung (21, 22) hinsichtlich ihres Wirkungsortes lageveränderlich ausgebildet ist, wobei die Abtasteinrichtung (18, 20) zur Steuerung der Bewegung der Schweißvorrichtung (21, 22) mit dieser in Wirkverbindung steht.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abtasteinrichtung (18, 20) eine Rolle (20) umfasst, die auf dem auf das offene Profil (7) aufgelegten zweiten Metallband (2) abrollt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet
    dass die Rolle (20) als Führungsrolle ausgebildet ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schweißleistung der Schweißvorrichtung in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Rolle (20) regelbar ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Abtasteinrichtung (18, 20) aus einer Führungsrolleneinrichtung (18) zum Zusammenführen des offenen Profils (7) mit dem zweiten Metallband (2) gebildet ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schweißvorrichtung mindestens einen Schweißkopf (21, 22) enthält, der an der Führungsrolleneinrichtung (18) angebracht ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungsrolleneinrichtung (18) federbelastet und im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Profils (7) beweglich ausgebildet ist.
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