EP3634656B1 - Vorrichtung zum abtragen von material von einer unterlage - Google Patents

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EP3634656B1
EP3634656B1 EP18729403.8A EP18729403A EP3634656B1 EP 3634656 B1 EP3634656 B1 EP 3634656B1 EP 18729403 A EP18729403 A EP 18729403A EP 3634656 B1 EP3634656 B1 EP 3634656B1
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EP
European Patent Office
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die
metal plate
punch
blade
roller
Prior art date
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EP18729403.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3634656A1 (de
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Peter PLÖCKL
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Washtec Holding GmbH
Original Assignee
Washtec Holding GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/10—Cleaning by methods involving the use of tools characterised by the type of cleaning tool
    • B08B1/16—Rigid blades, e.g. scrapers; Flexible blades, e.g. wipers
    • B08B1/165—Scrapers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
    • B08B1/32—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B1/00—Cleaning by methods involving the use of tools
    • B08B1/30—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface
    • B08B1/32—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members
    • B08B1/34—Cleaning by methods involving the use of tools by movement of cleaning members over a surface using rotary cleaning members rotating about an axis parallel to the surface

Definitions

  • the invention relates to a device for removing a material layer from a substrate.
  • this involves removing a coating from a metal plate.
  • the coating can consist of zinc, in particular of a galvanized strip.
  • the removal is used, for example, when a zinc-coated metal plate is processed further and the zinc layer is disruptive during further processing. This comes into consideration when the metal plate is to be connected to other objects, for example another metal plate, by welding.
  • DE 103 03 063 A1 describes a method for removing material, in particular metal, by means of a laser beam which is introduced into the material to be removed so that it evaporates.
  • this method is associated with considerable expenditure on equipment. This also creates toxic fumes.
  • WO 2012/152 749 A1 a method for at least partial stripping of one or both sides coated blanks made of metal in areas which have a main direction of extent, wherein the areas to be stripped in the main direction of extent can run both straight and curved, wherein the plate is placed on a plate support of a press and during the closing movement of the press, at least one scraper knife removes the coating of the board by scraping essentially perpendicular to the main direction of extent of the area of the board to be stripped.
  • the invention is based on the object of specifying a device with which the zinc coating can be removed from a zinc-coated metal plate on the flat areas.
  • the device should be simple and inexpensive to manufacture.
  • the layer should be able to be removed from any large area.
  • the removal surface should have any contours, for example the shape of straight or curved strips, of circular surfaces or angular surfaces, etc.
  • this device can be used to remove a strip of the coating from the metal plate.
  • the depth of removal is in the range from a few micrometers to 1 mm or more.
  • the stripe can be straight or curved.
  • a larger coherent area can also be removed by processing strips lying next to one another.
  • An object can be welded in the coating-free area.
  • welding processes can be carried out without problems.
  • the mechanical removal of coatings according to the invention has proven to be very efficient. The elimination There is no need for coatings using laser beams and thus also the associated disadvantages such as the creation of toxic fumes.
  • the invention can be used in various fields of industrial production, especially in the series production of vehicle bodies, in the production of car washes and others.
  • a die 1 and a punch 2 are arranged at a certain distance from one another, so that there is a gap between these two.
  • a metal sheet 3 is passed through the gap.
  • Metal sheet 3 is provided with a coating 4 on its side facing die 1.
  • the coating is galvanized on a strip. The galvanization protects the sheet metal 3 against corrosion of the base material over longer periods of time.
  • the punch 2 carries a rotatably mounted roller 5. This is advantageously made of a flexible material, for example hard rubber.
  • the entire punch 2 can also be rotatable about its axis of rotation 8. It can also be pivotable about a pivot axis which runs parallel to the axis of rotation of the roller 5.
  • the die 1 and the punch 2 are stationary.
  • the sheet metal 3 in Figure 1 Moved seen from right to left - see arrow.
  • the roller 5 rolls on the top of the sheet metal 3.
  • a device not shown here, is provided for pressing punch 2 against die 1.
  • a blade 6 is located on the upper surface 1.1 of the die 1.
  • the cutting edge 6.1 of the blade 6 is opposite to the direction of movement of the sheet metal 3. If the sheet metal 3 moves from right to left, as explained above, a strip of material is removed from the coating 4 which corresponds to the width of the blade.
  • the sheet metal 3 can move in the x-direction as well as in the ⁇ -direction or in an intermediate direction between the two.
  • the die 1 and the punch 2 are rotated about their common axis of rotation 8, depending on the direction of movement of the sheet metal plate 3, in order to always align the cutter 6.1 against the direction of movement of the sheet metal plate 3.
  • a straight, coating-free strip is created with uniform movement in one or both directions -depending on the direction in which the sheet metal 3 is being moved produce.
  • the die 1 has a bore 7. This is a through hole that passes through the die 1 from its upper to its lower boundary surface.
  • the hole 7 is used to remove the chip-like waste that accumulates on the blade 6.
  • the bore 7 can be funnel-shaped in its inlet area, thus one Have an inlet cross-section that tapers in the removal direction of the chips, see contour 7.1 of the bore 7.
  • blower device - not shown here - instead of the bore 7 or in addition to it.
  • a blowing device can prevent chips from collecting in the space between the blade 6 and the upper surface 1.1 of the die 1.
  • the cutting edge 6.1 of the blade 6 lies at the apex of the convexly curved upper surface 1.1 of the die 1.
  • a suction device which reliably removes the chips will generally be connected to the bore 7.
  • FIG Figure 3 An interesting embodiment of a die 1 is shown in FIG Figure 3 shown, mind you in elevation, thus not in plan view.
  • the die 1 is designed as a cylindrical body which is arranged coaxially to the roller 5. It has four blades 6 on its circumference. It is rotatable. The cylindrical body stands still during operation. However, after a certain period of operation and thus after a certain amount of wear and tear, it can be rotated about its own axis so that another of the four blades comes into working position, thus opposite the apex of the roller 5.
  • the cylindrical body 1 can be solid. In this case it has bores 7 which lead from the blade area to a central bore 7.3, which in turn is followed by a suction device (not shown).
  • the cylindrical body 1 can also be hollow, see Figure 4 .
  • the jacket of the cylindrical body 1 in turn has bores 7 in the area of the blades 6 through which the chips of the removed layer material fall into the interior of the cylindrical body 1.
  • At least one end face of the cylindrical body 1 is open so that the chips can get from the inside to the outside. Therefore, a suction device can be omitted with this variant.

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen einer Materialschicht von einer Unterlage. Dabei handelt es sich insbesondere um das Abtragen einer Beschichtung von einer Metallplatte. Die Beschichtung kann aus Zink bestehen, insbesondere aus einer Bandverzinkung.
  • Das Abtragen wird beispielsweise dann angewandt, wenn eine zinkbeschichtete Metallplatte weiter verarbeitet wird und die Zinkschicht beim Weiterverarbeiten störend ist. Dies kommt dann in Betracht, wenn die Metallplatte mit anderen Gegenständen, beispielsweise einer weiteren Metallplatte, durch Schweißen verbunden werden soll.
  • DE 103 03 063 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abtragen von Material, insbesondere von Metall, durch einen Laserstrahl, der in das abzutragende Material eingebracht wird, sodass dieses verdampft. Dieses Verfahren ist jedoch mit erheblichem apparativem Aufwand verbunden. Auch entstehen hierbei giftige Dämpfe.
  • Auch ist aus der WO 2012/152 749 A1 ein Verfahren zum zumindest teilweisen Entschichten von ein- oder beidseitig beschichteten Platinen aus Metall in Bereichen, welche eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen, wobei die zu entschichtenden Bereiche in Haupterstreckungsrichtung sowohl geradlinig als auch gekrümmt verlaufen können, wobei die Platine auf eine Platinenauflage einer Presse aufgelegt wird und während der Schließbewegung der Presse mindestens ein Schabemesser die Beschichtung der Platine durch Schaben im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des zu entschichtenden Bereichs der Platine entfernt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der sich von einer zinkbeschichteten Metallplatte auf den flächigen Bereichen die Zinkbeschichtung entfernen lässt. Die Vorrichtung soll einfach und kostengünstig in der Herstellung sein. Das Abtragen der Schicht soll auf beliebig großen Flächen vorgenommen werden können. Die Abtragfläche soll beliebige Konturen haben, beispielsweise die Gestalt von geradlinigen oder gekrümmten Streifen, von Kreisflächen oder eckigen Flächen usw.
  • Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Eine solche Vorrichtung umfasst die folgenden Merkmale:
    • Eine Matrize sowie einen Stempel, zwischen denen die beschichtete Metallplatte hindurchgeführt wird.
    • Einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Matrize und dem Stempel einerseits sowie der Metallplatte andererseits.
    • Die Matrize trägt auf ihrer der Metallplatte zugewandten Seite eine überstehende Klinge, deren Schneide der Bewegungsrichtung der Metallplatte entgegengerichtet ist.
    • Eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken der Matrize und des Stempels.
    • Der Stempel trägt eine Rolle, die auf der der Klinge gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte abrollt.
  • Je nach Breite der Klinge lässt sich mit dieser Vorrichtung ein Streifen der Beschichtung von der Metallplatte abtragen. Die Abtragtiefe liegt im Bereich von wenigen Mikrometern bis zu 1 mm oder mehr. Der Streifen kann gradlinig oder gekrümmt verlaufen. Auch eine größere zusammenhängende Fläche kann durch Bearbeitung nebeneinander liegender Streifen abgetragen werden. Im beschichtungsfreien Bereich kann ein Gegenstand angeschweißt werden. Durch das Entfernen der Beschichtung, insbesondere einer Zinkbeschichtung, lassen sich Schweißvorgänge problemfrei durchführen. Das erfindungsgemäße mechanische Abtragen von Beschichtungen hat sich als sehr rationell erwiesen. Das Beseitigen von Beschichtungen mittels Laserstrahlen entfällt und somit auch die hiermit verbundenen Nachteile wie das Entstehen giftiger Dämpfe.
  • Die Erfindung lässt sich auf verschiedenen Gebieten der industriellen Fertigung anwenden, besonders in der Serienproduktion von Fahrzeugkarosserien, bei der Herstellung von Autowaschanlagen und anderem mehr.
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
    • Fig. 1 zeigt im Aufriss und in schematischer Darstellung eine Vorrichtung im Betrieb, mit einer zwischen einer Matrize und einem Stempel hindurchlaufenden Metallplatte.
    • Fig. 2 zeigt die Matrize gemäß Figur 1 in einer Draufsicht.
    • Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Matrize im Aufriss.
    • Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Matrize.
  • Aus den Figuren 1 und 2 erkennt man im Einzelnen Folgendes:
    Eine Matrize 1 und ein Stempel 2 sind in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, sodass sich zwischen diesen beiden ein Spalt befindet. Durch den Spalt wird eine Blechtafel 3 hindurchgeführt. Blechtafel 3 ist auf ihrer der Matrize 1 zugewandten Seite mit einer Beschichtung 4 versehen. Bei der Beschichtung handelt es sich um eine Bandverzinkung. Durch die Verzinkung wird die Blechtafel 3 über längere Zeiträume gegen Korrosion des Grundmaterials geschützt.
  • Der Stempel 2 trägt eine drehbar gelagerte Rolle 5. Diese ist vorteilhafterweise aus einem flexiblen Material gefertigt, beispielsweise aus Hartgummi. Auch kann der gesamte Stempel 2 um seine Rotationsachse 8 verdrehbar sein. Auch kann er um eine Schwenkachse verschwenkbar sein, die parallel zur Drehachse der Rolle 5 verläuft.
  • Im vorliegenden Falle sind die Matrize 1 und der Stempel 2 stationär. Hingegen wird die Blechtafel 3 in Figur 1 gesehen von rechts nach links bewegt - siehe Pfeil. Hierbei rollt die Rolle 5 auf der Oberseite der Blechtafel 3 ab.
  • Es ist eine hier nicht dargestellte Einrichtung zum Andrücken von Stempel 2 gegen die Matrize 1 vorgesehen.
  • Wie man aus Figur 1 erkennt, ist die obere Fläche 1.1 der Matrize 1, die der Blechtafel 3 zugewandt ist, bombiert, d.h. Sie ist konvex gekrümmt. Hierdurch wird der Flächendruck vergrößert.
  • An der oberen Fläche 1.1 der Matrize 1 befindet sich eine Klinge 6. Die Schneide 6.1 der Klinge 6 ist der Bewegungsrichtung der Blechtafel 3 entgegengerichtet. Bewegt sich die Blechtafel 3, so wie oben ausgeführt, von rechts nach links, so wird von der Beschichtung 4 ein Materialstreifen abgetragen, der gleich der Breite der Klinge entspricht.
  • Man beachte Folgendes: Die Blechtafel 3 kann sich in der x-Richtung als auch in der γ-Richtung oder in einer Zwischenrichtung zwischen diesen beiden bewegen. Die Matrize 1 und der Stempel 2 werden je nach Bewegungsrichtung der Blechplatte 3 um ihre gemeinsame Rotationsachse 8 gedreht, um die Schneide 6.1 immer gegen die Bewegungsrichtung der Blechplatte 3 auszurichten. Ein geradliniger beschichtungsfreier Streifen entsteht bei gleichförmiger Bewegung in einer oder beiden Richtung -je nach der Richtung des Verfahrens der Blechtafel 3. Durch die Kombination von zwei unabhängigen Translationsbewegungen und einer rotatorischen Bewegung der Matrize 1 und des Stempels 2 lassen sich somit jegliche Konfigurationen von beschichtungsfreien Flächen erzeugen.
  • Wie aus den Figuren 1 und 2 erkennbar, weist die Matrize 1 eine Bohrung 7 auf. Dabei handelt es sich um eine Durchgangsbohrung, die durch Matrize 1 von deren oberer zu deren unterer Begrenzungsfläche hindurchgeht. Die Bohrung 7 dient zum Abführen des spanförmigen Abfalls, der an der Klinge 6 anfällt. Die Bohrung 7 kann in ihrem Einlassbereich trichterförmig gestaltet sein, somit einen Einlassquerschnitt aufweisen, der sich in Abführrichtung der Späne verjüngt, siehe Kontur 7.1 der Bohrung 7.
  • Auch ist es denkbar, eine Blaseinrichtung vorzusehen - hier nicht gezeigt -, statt der Bohrung 7 oder zusätzlich zu dieser. Eine Blaseinrichtung kann verhindern, dass sich im Raum zwischen Klinge 6 und oberer Fläche 1.1 der Matrize 1 Späne ansammeln.
  • Wie man aus den Figuren 1 und 2 erkennt, liegt die Schneide 6.1 der Klinge 6 am Scheitelpunkt der konvex gekrümmten oberen Fläche 1.1 der Matrize 1.
  • An die Bohrung 7 wird im Allgemeinen eine Absaugeinrichtung angeschlossen sein, die die Späne zuverlässig entfernt.
  • Eine interessante Ausführungsform einer Matrize 1 ist in Figur 3 gezeigt, wohlgemerkt im Aufriss, somit nicht in Draufsicht. Dabei ist die Matrize 1 als zylindrischer Körper gestaltet, der koaxial zur Rolle 5 angeordnet ist. Er weist auf seinem Umfang vier Klingen 6 auf. Er ist drehbar gelagert. Während des Betriebes steht der zylindrische Körper still. Nach einer gewissen Betriebsdauer und damit nach einer gewissen Abnutzung kann er jedoch um seine eigene Achse verdreht werden, sodass eine weitere der vier Klingen in Arbeitsposition kommt, somit dem Scheitel der Rolle 5 gegenüberliegend.
  • Der zylindrische Körper 1 kann massiv sein. In diesem Falle weist er Bohrungen 7 auf, die vom Klingenbereich zu einer zentralen Bohrung 7.3 führen, an die sich wiederum eine nicht gezeigte Absaugeinrichtung anschließt.
  • Der zylindrische Körper 1 kann aber auch hohl sein, siehe Figur 4. Der Mantel des zylindrischen Körpers 1 weist wiederum im Bereich der Klingen 6 Bohrungen 7 auf, durch die die Späne des abgetragenen Schichtmaterials in das Innere des zylindrischen Körpers 1 fallen. Wenigstens eine Stirnfläche des zylindrischen Körpers 1 ist offen, sodass die Späne aus dem Inneren nach außen gelangen können. Deshalb kann bei dieser Variante eine Absaugvorrichtung entfallen.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich wie folgt zusammenfassen:
    • Die Vorrichtung erlaubt es, eine beschichtete Metallplatte von der Beschichtung zu befreien, insbesondere eine zinkbeschichtete Blechtafel. Dabei kann das Entfernen der Beschichtung an jeglicher Stelle des Werkstückes erfolgen. Die beschichtungsfreie Fläche kann jegliche Größe und jegliche Gestalt aufweisen, beispielsweise streifenförmig oder rund oder eckig sein.
    • Dickentoleranzen des Ausgangsmateriales, somit des unbeschichteten Bleches, werden ausgeglichen durch die flexible Rolle, die Bestandteil des Stempels ist.
    • Die Vorrichtung lässt sich anwenden für jegliche Arten von Flachblechen. Alle Konturen und Positionen sind frei programmierbar.
    • Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau, und unkompliziert und zuverlässig im Betrieb. Die abgetragenen Späne fallen in einem örtlich sehr begrenzten Bereich an und werden zuverlässig abgesaugt, sodass sie nicht in die Umgebung gelangen und diese verschmutzen.
    • Das flächige Verdampfen des Zinks mit allen seinen Nachteilen wird vermieden, ein nachgeschaltetes Laserschweißen lässt sich bei hoher Prozesssicherheit durchführen. Die Investitionskosten für das Werkzeug sind sehr niedrig.
    Bezugszeichenliste
    • 1
    Matrize
    1.1
    konvex gekrümmte obere Fläche der Matrize
    2
    Stempel
    3
    Metallplatte
    4
    Beschichtung
    5
    Gegendruckrolle
    6
    Klinge
    6.1
    Schneide
    7
    Bohrung
    7.1
    Trichterkontur der Bohrung
    8
    Rotationsachse

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum partiellen Abtragen der Beschichtung (4) einer Metallplatte (3), mit:
    einer Matrize (1) sowie einem Stempel (2), die gemeinsam einen Spalt zum Hindurchführen der Metallplatte (3) miteinander bilden;
    einem Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der Matrize (1) und dem Stempel (2) einerseits sowie der Metallplatte (3) andererseits, wobei die Matrize (1) auf ihrer der Metallplatte (3) zugewandten Fläche (1.1) eine überstehende Klinge (6) trägt, deren Schneide (6.1) der Bewegungsrichtung der Metallplatte (3) entgegengerichtet ist;
    einem Rotationsantrieb zum Drehen der Matrize (1) und des Stempels (2) in Schneiderichtung; und
    einer Druckeinrichtung zum Zusammendrücken der Matrize (1) und des Stempels (2), wobei der Stempel (2) eine Rolle (5) trägt, die auf der der Klinge (6) gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte (3) abrollt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) und der Stempel (2) stationär und um eine gemeinsame Achse rotierbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) elastisch gelagert ist oder aus einem elastischen Material wie Hartgummi besteht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) eine konvex gekrümmte obere Auflagefläche (1.1) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) ein zylindrischer Körper (1) ist, der koaxial zu der Rolle (5) angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize ein Hohlzylinder (1) ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) zur Späneabfuhr eine Bohrung (7) aufweist, deren Eingang sich im Bereich der Klinge (6) befindet, und deren Ausgang an eine Späneabfuhreinrichtung angeschlossen ist.
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EP3634656A1 EP3634656A1 (de) 2020-04-15
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EP (1) EP3634656B1 (de)
CN (1) CN110709177B (de)
DE (1) DE102017209704A1 (de)
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WO (1) WO2018224469A1 (de)

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