WO2018134003A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufweiten eines metallelements - Google Patents

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WO2018134003A1
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metal element
edge regions
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pressing
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Heiner Willerscheid
Andreas Weinmann
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Protektorwerk Florenz Maisch Gmbh & Co. Kg
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    • E04D15/00—Apparatus or tools for roof working
    • E04D15/02—Apparatus or tools for roof working for roof coverings comprising tiles, shingles, or like roofing elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for expanding an elongated and at least partially flat metal element, each having two opposite, extending in the longitudinal direction edge regions and an interposed, provided with cuts central region, wherein the edge regions of the metal element transverse to the longitudinal direction and parallel to Surface extension of the metal element are moved apart, so that formed by the cuts and the edge regions interconnecting connecting portions of the central region are folded.
  • planar metal elements as described in DE 102 59 307 A1, are intended to be widened.
  • the metal elements are formed flat at least in the region of the cutting pattern.
  • the metal elements may also differ from the flat shape.
  • thickenings, projections or bent regions can be formed on the longitudinal sides.
  • the metal elements may be e.g. already preformed as U- or C-shaped profiles.
  • the metal elements may be made of roll material that is bent in a different manner during manufacture. Accordingly, the term "areal extent of the metal element" means the plane of local expansion at the location where the pulling and folding takes place. It should also be pointed out that, when the edge areas are moved apart, parts of the central area are generally also moved along.
  • the pulling apart of the edge regions preferably takes place automatically in a continuous process, as described for example in DE 10 2006 010 795 A1.
  • the edge regions are gripped by suitable clamping holding devices and pulled apart in opposite directions.
  • the invention provides that after the cuts have been made in the central region, the edge regions are offset from one another transversely to the surface extension of the metal element in a first method step and moved apart in the offset state in a subsequent second method step.
  • the edge regions and possibly also parts of the central region are moved at least locally into two planes offset parallel to one another.
  • the folding sections to be folded which are each in direct or indirect connection with both edge regions, are thereby set up, that is, they extend obliquely from one of the two parallel planes to the other plane after the displacement. This is advantageous in that a favorable lever effect results during the subsequent pulling apart of the edge regions, so that the force required for folding is reduced.
  • a pressing or rolling tool whose pressing surface has a step defining the offset can be pressed against the metal element.
  • the step may be formed as a unilateral flank between two substantially smooth sections of the pressing surface, which at least locally define two planes offset parallel to one another.
  • the step is located in the region of the central section, so that the edge regions are accordingly pressed into the two planes offset parallel to one another.
  • An embodiment of the invention provides that the metal element is passed between two rotatable rollers whose lateral surfaces have respective circumferential steps with oppositely oriented flanks. In this way, it is possible to perform the offset of the edge regions in a continuous pass.
  • the rollers can be rotated in opposite directions during the passage of the metal element and in particular driven in opposite directions.
  • the edge regions are offset from each other by a straightening offset which corresponds to at least 3 times and at most 7 times the thickness of the metal element.
  • a straightening offset which corresponds to at least 3 times and at most 7 times the thickness of the metal element.
  • an embossing pattern is embossed in the central portion before or during the displacement of the edge regions.
  • Such an embossing pattern causes a stiffening of the expanded metal element and accordingly an increase in stability in the profile element produced.
  • the embossing pattern may include reinforcing beads defining depressions.
  • the cuts of the central region are preferably arranged completely in the depressions of the embossing pattern.
  • the metaNelement is moved during the displacement of the edge regions and / or during the moving apart of the edge regions in the longitudinal direction, so that the execution of the corresponding method steps takes place in a continuous pass.
  • the invention also relates to a device for expanding an elongate metal element which is at least partially planar and which has two opposite edge regions extending in the longitudinal direction and a central region provided with cuts, in particular a device for carrying out one as described above Method, comprising a drafting unit which is adapted to hold the edge regions of the metal element and to move apart transversely to the longitudinal direction and parallel to the surface extension of the metal element, so that folded by the cuts and the edge regions interconnecting connecting portions of the central region are folded.
  • the device comprises a straightening unit upstream of the straightening unit, which is designed to offset the edge regions transversely to the surface extension of the metal element against each other.
  • a straightening unit upstream of the straightening unit, which is designed to offset the edge regions transversely to the surface extension of the metal element against each other.
  • the transverse displacement of the edge regions by means of the straightening unit results in a favorable lever action for the subsequent step of pulling the edge regions apart.
  • the straightening unit ensures avoidance of inaccurate kinks or Albertknicke.
  • the straightening unit may comprise a pressing or rolling tool whose pressing surface has a step defining the offset. This allows a particularly simple construction.
  • the pressing surface can have two outer sections, which are arranged on both sides of the step and are at least substantially smooth, which surround the edge regions of the measuring element. tallelements are associated and extend at least locally considered in two staggered planes.
  • the step here forms one or more flanks extending between the planes.
  • the pressing or rolling tool has at least one rotatable roller, on the lateral surface of the step is formed circumferentially.
  • Such a straightening unit can process roll material in a continuous process.
  • the pressing or rolling tool comprises two rotatable rollers, between which the metal element can be passed, wherein the lateral surfaces of the rollers have respective circumferential steps with oppositely oriented flanks.
  • the edge regions and optionally parts of the central region are thus each clamped between the rollers and thereby fixed in a reliable manner in the staggered planes.
  • an embossing pattern may be formed, which preferably extends over the step.
  • an embossed pattern acts stiffening.
  • the embossing pattern may include reinforcing beads defining depressions. The cuts of the central region are preferably arranged completely in the depressions of the embossing pattern.
  • the device may comprise a feed unit, by means of which during movement of the edge regions and / or during the moving apart of the edge regions, the metal element is movable in the longitudinal direction.
  • the feed unit may in particular comprise a drive roller or an arrangement of a plurality of drive rollers.
  • the metal element may be made of galvanized steel, aluminum or copper. Furthermore, the metal element may have a thickness of more than 0.5 mm, preferably more than 0.6 mm. Such thick metal elements can be expanded with common methods and devices at best with great difficulty. Due to the power reduction and increase in reliability made possible by the displacement, even thicker and stiffer metal elements can be processed with a device according to the invention.
  • the stretching unit may have at least two clamping sections for holding the edge regions in a clamping manner and a device for automatically moving the clamping sections apart. This allows a simple and fast execution of the expansion process.
  • the clamping sections can be designed as described in DE 10 2006 010 795 A1.
  • the device comprises a pressing or rolling unit connected downstream of the drawing unit for flat pressing or flat rolling of the expanded metal element.
  • the folds or kinks generated during folding can be leveled in this way.
  • a device can comprise an embossing unit arranged upstream of the straightening unit for impressing an embossing pattern into the central section.
  • the straightening unit can have a combined embossing / replacement roller or roller, by means of which both the edge regions can be displaced transversely to the surface extension of the metal element and also an embossing pattern can be impressed into the central section.
  • the offset of the edge regions and the production of the embossing pattern can thus be carried out in combination at a single workstation. A separate embossing unit is then not required.
  • Fig. 1 shows a part of a sheet metal element with a
  • FIGS. 5 to 8 show a state of a metal element after displacement of two edge portions of the metal element transverse to its surface extension and before expansion of the metal element.
  • FIG. 9 is a perspective view of a straightening unit of a device according to the invention for expanding a metal element.
  • FIG. 10 is a side view of the straightening unit of FIG. 9.
  • FIG. 10 is a side view of the straightening unit of FIG. 9.
  • Fig. 1 1 shows a section along the line A-A in Fig. 10.
  • FIG. 12 is an enlarged view of the detail B in FIG.
  • FIG. 13 is an enlarged view of the portion C in FIG. 10.
  • FIG. Fig. 9 is a plan view of a press roller of the straightening unit of Fig. 9, including a metal member loaded by the press roller.
  • Fig. 1 shows a section of a sheet metal element 1 1, which has two opposite, along a longitudinal axis L extending edge portions 13 and an interposed, provided with intersecting cuts 15 central region 17. The edge regions 13 are free of cuts, which is preferred, but not mandatory.
  • the detail shown in Fig. 1 is significantly shortened compared to the actual length of the metal element 1 1 is formed. In fact, the metal element 1 1 forms a long metal strip, which may for example have a length of several 100 m.
  • the metal element 11 is already described in DE 102 59 307 A1, to which reference is explicitly made.
  • the cuts 15 are arranged so that the edge regions 13 of the metal element 11 can be pulled apart at right angles to the longitudinal axis L, as indicated in FIG. 1 by arrows.
  • connecting sections 19 formed by the cuts 15 are folded in the form of narrow webs along fold lines 21, so that a resulting metal element 11 with an increased width is produced.
  • a corresponding folding operation is shown in detail in FIGS. 2 to 4.
  • Correspondingly expanded metal elements can be used for example for the production of profiles, as z. B. as edge protection or as a stand profiles for drywall, z. B. in the form of U and C profiles are used.
  • z. B. in the form of U and C profiles are used.
  • a device as described in DE 10 2006 010 795 A1.
  • the edge regions 13 are not pulled apart from the ground state shown in FIG. 1 at right angles to the longitudinal axis L, but rather in a preceding method step at right angles to the surface extension of the metal element 11 relative to one another added.
  • the staggered state is shown in Figs. 5 to 8, wherein Fig. 5 is a side view transverse to the longitudinal axis L, Fig. 6 is a side view in the direction of the longitudinal axis L, Fig. 7 is a perspective view and Fig. 8 is an enlarged view of the area A in Fig. 7 is.
  • the two edge regions 13 and adjoining parts of the central region 17 extend in parallel and mutually spaced planes 25, 26, while the connecting sections 19 are aligned obliquely to these planes 25, 26.
  • an embossing pattern 27 In the central region 17 is an embossing pattern 27, the generation of which will be described in more detail below.
  • the shape of the cuts 15 of the metal element 11 shown in FIGS. 5 to 8 differs slightly from the shape of the cuts 15 shown in FIGS. 1 to 4, but this is not important in terms of the displacement process.
  • the edge portions 13 are pulled apart in opposite directions, whereby the connecting portions 19 are folded. Since in the intermediate state, the bending lines 21 are already formed and the connecting portions 19 are tilted, the pulling apart is easy and with reduced traction feasible. In addition, it can not lead to a faulty formation of fold lines 21 come. Therefore, a method according to the invention is also feasible for metal elements 1 1 with a thickness of more than 0.6 mm and for hard metals.
  • the edge portions 13 In a conventional method for expanding a metal element 1 1, there is also in the course of folding offset the edge portions 13 transverse to the surface extension of the metal element 1 1, since the folding connecting portions 19, the adjacent portions of the metal element 1 1 apart, as shown in Figs. 2 and 3 can be seen. However, this is an extremely short-lived transitional state, moreover, it inevitably comes due to the folding process.
  • the invention provides for the edge regions 13 to be displaced by targeted application of force in a direction pointing transversely to the surface extension, and for the edge regions 13 to be pulled apart only after this targeted dislocation step. The displacement can be performed with a directional unit 29 shown in FIGS. 9 to 14.
  • a device according to the invention for expanding a metal element 1 1 has, in addition to the straightening unit 29, a stretching unit connected downstream of the straightening unit 29, which, however, is not shown in FIGS. 9 to 14.
  • the stretching unit serves to hold the edge regions 13 of the metal element 11 and to pull them apart transversely to the longitudinal axis L and parallel to the surface extension of the metal element 11.
  • the drafting unit can have clamping sections which act on the edge regions 13, as disclosed in DE 10 2006 010 795 A1.
  • a device according to the invention for expanding a metal element 11 may also include a press or roller unit connected downstream of the drafting unit for flat pressing or flat rolling of the expanded metal element 11 and / or a feed unit for moving the metal element 11 along its longitudinal axis L in a feed direction R, which is also not shown in Figs. 9 to 14. Furthermore, a device according to the invention for expanding a metal element 1 1, one of the straightening unit 29 upstream, not shown embossing unit for generating the embossing pattern 27 include.
  • the straightening unit 29 comprises two rotatable press rolls 30, 31, between which the metal element 11 is passed. During passing, the press rolls 30, 31 are counter-rotated, either passively or by means of a drive.
  • the press rolls 30, 31 are preferably made of steel and have respective pressing surfaces 33 which have two smooth outer sections 35, 36 and an embossing section 39 arranged therebetween.
  • the embossing sections 39 of the two press rollers 30, 31 are complementarily shaped and aligned with each other, so that upon passing the metal element 11 through the press rollers 30, 31, the embossing pattern 27 is not affected.
  • the smooth outer portions 35, 36 of a pressing surface 33 at different distances from the axis of rotation D (Fig. 10), so that they are radially offset.
  • a step 45 is formed, which is arranged completely circumferentially on the pressing surface 33.
  • the step 45 is superimposed on the embossing section 39 in the exemplary embodiment shown and accordingly has a plurality of flanks 47.
  • another smooth section could also be provided, in which case the step 45 would preferably be designed as a single unilateral flank.
  • the steps 45 of the two pressure rollers 30, 31 are complementary, so that when passing the metal element 1 1 through the press rollers 30, 31, the opposite edge portions 13 are moved apart as desired transverse to the surface extension.
  • the offset defined by the steps 45 is in the illustrated straightening unit 29 5 times the thickness of the metal element 1 1, which has proven to be favorable in practice.
  • the pressure rollers 30, 31 are spaced apart from one another in such a way that the metal element 11 is not or not appreciably pressed per se (FIG. 13).
  • Fig. 14 the deformation of the metal element 1 1 by the pressing surface 33 of a press roller 31 can be seen.
  • embossing pattern 27 it is possible to carry out the production of the embossing pattern 27, on the one hand, and the offset of the edge regions 13, on the other hand, not in different workstations as described above, but in a single workstation.
  • a workstation can have a combined embossing / replacement roller or roller, which due to its shape accomplishes the displacement of the two edge regions 13 and the formation of the stiffening embossing pattern 27 in one and the same working step.
  • the invention allows folding of the connecting portions 19 with reduced force and with precisely defined fold edges, whereby the expansion of metal elements 1 1 is significantly simplified.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichsweise flächigen Metallelements (11), das jeweils zwei gegenüberliegende, sich in der Längsrichtung (L) erstreckende Randbereiche (13) und einen dazwischen angeordneten, mit Schnitten (15) versehenen Zentralbereich (17) aufweisen, werden die Randbereiche (13) quer zur Längsrichtung (L) und parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements (11) auseinander bewegt, so dass durch die Schnitte (15) gebildete und die Randbereiche (13) miteinander verbindende Verbindungsabschnitte (19) des Zentralbereichs (17) gefaltet werden. Die Randbereiche (13) werden in einem ersten Verfahrensschritt vordem Auseinanderbewegen quer zur Flächenerstreckung des Metallelements (11) gegeneinander versetzt und in einem nachgeordneten zweiten Verfahrensschritt in dem versetzten Zustand auseinander bewegt. Eine Vorrichtung zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichweise flächigen Metallelements (11) ist ebenfalls beschrieben.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallelements
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichsweise flächigen Metallelements, das jeweils zwei gegenüberliegende, sich in der Längsrichtung erstreckende Randbereiche und einen dazwischen angeordneten, mit Schnitten versehenen Zentralbereich aufweist, wobei die Randbereiche des Metallelements quer zur Längsrichtung und parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements auseinander bewegt werden, so dass durch die Schnitte gebildete und die Randbereiche miteinander verbindende Verbindungsabschnitte des Zentralbereichs gefaltet werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen insbesondere flächige Metallelemente, wie sie in der DE 102 59 307 A1 beschrieben sind, aufgeweitet werden.
Lang gestreckte und zumindest bereichsweise flächige Metallelemente werden beispielsweise zum Herstellen von Profilelementen für das Bauwesen, insbeson- dere von Ständer- oder Putzprofilen, verwendet. Durch das Umklappen oder Falten der Verbindungsabschnitte ergibt sich eine Verbreiterung des Metallelements bei gleichbleibender Materialmenge. Durch das Falten können somit breitere Metallelemente mit reduziertem Materialverbrauch und verringertem Gewicht hergestellt werden. Ein besonderer Vorteil des Faltverfahrens besteht darin, dass für das Erzeugen der entsprechenden Aussparungen kein aufwändiges Stanzen erforderlich ist und insbesondere kein Materialausschuss anfällt. Die für den Faltvorgang erforderlichen Schnittmuster können unterschiedlichster Art sein. Eine Vielzahl solcher unterschiedlicher Schnittmuster sind in der genannten DE 102 59 307 A1 beschrieben und dargestellt. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Anmeldung wird der Offenbarungsgehalt der DE 102 59 307 A1 , insbesondere betreffend die konkret beschriebenen und dargestellten Schnittmuster, ausdrücklich zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung mit aufgenommen.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind die Metallelemente zumindest im Bereich der Schnittmuster flächig ausgebildet. In anderen Bereichen, beispielsweise auch im Bereich der Längsseiten der Metallelemente, können die Metallelemente auch von der flächigen Form abweichen. Insbesondere können an den Längsseiten Verdickungen, Ansätze oder umgebogene Bereiche ausgebildet sein. So können die Metallelemente z.B. bereits als U- oder C-förmige Profile vorgeformt sein. Weiterhin können die Metallelemente aus Rollenmaterial gefertigt werden, das während der Herstellung in unterschiedlicher Weise gebogen wird. Mit dem Begriff "Flächenerstreckung des Metallelements" ist dementsprechend die Ebene der lokalen Ausdehnung an der Stelle gemeint, an der das Auseinanderziehen und Falten stattfindet. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, dass beim Auseinanderbewegen der Randbereiche im Allgemeinen auch Teile des Zentralabschnitts mitbe- wegt werden.
Das Auseinanderziehen der Randbereiche erfolgt vorzugsweise automatisch in einem Durchlaufverfahren, wie dies beispielsweise in der DE 10 2006 010 795 A1 beschrieben ist. Hierbei werden die Randbereiche durch geeignete klemmende Haltevorrichtungen ergriffen und in entgegengesetzten Richtungen auseinandergezogen. Obwohl sich dieses Verfahren in der Praxis bewährt hat, besteht der Wunsch nach einer Verringerung der zum Auseinanderziehen aufzuwendenden Kraft sowie nach exakter definierten Faltkanten. Eine besondere Herausforderung besteht hierbei darin, dass Profilelemente der eingangs genannten Art einen Mas- senartikel darstellen, der mit sehr hoher Geschwindigkeit, beispielsweise 100 bis 150 m/min, gefertigt wird und der einem hohen Kostendruck unterliegt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfacheres und zuverlässigeres Aufweiten von lang gestreckten, zumindest bereichsweise flächigen Metallelementen zu ermöglichen.
Die Erfindung sieht vor, dass die Randbereiche nach dem Erzeugen der Schnitte im Zentralbereich in einem ersten Verfahrensschritt vor dem Auseinanderbewegen quer zur Flächenerstreckung des Metallelements gegeneinander versetzt werden und in einem nachgeordneten zweiten Verfahrensschritt in dem versetzten Zustand auseinander bewegt werden. Mit anderen Worten werden die Randbereiche und gegebenenfalls auch Teile des Zentralbereichs zumindest lokal in zwei parallel zueinander versetzte Ebenen bewegt. Die zu faltenden Verbindungsabschnitte, die jeweils mit beiden Randbereichen in direkter oder indirekter Verbindung stehen, werden dabei aufgestellt, das heißt sie verlaufen nach dem Versetzen schräg von einer der beiden parallelen Ebenen zu der anderen Ebene. Dies ist insofern vorteilhaft, als sich beim anschließenden Auseinanderziehen der Randbereiche eine günstige Hebelwirkung ergibt, sodass die zum Falten erforderliche Kraft ver- ringert ist. Außerdem werden bei dem Versetzungsvorgang bereits die Knick- oder Faltstellen exakt an den dafür vorgesehenen Stellen gebildet, sodass ungenaue Knicke oder Fehlknicke sicher vermieden werden. Aufgrund der durch das Querversetzen vor dem Falten erzielten Vorteile ist es möglich, dickere und steifere Metallteile aufzuweiten als dies bislang in wirtschaftlicher weise möglich war.
Zum Versetzen der Randbereiche kann ein Press- oder Walzwerkzeug, dessen Andrückfläche eine den Versatz definierende Stufe aufweist, an das Metallelement angedrückt werden. Die Stufe kann als einseitige Flanke zwischen zwei im Wesentlichen glatten Abschnitten der Andrückfläche ausgebildet sein, die zumindest lokal zwei parallel zueinander versetzte Ebenen definieren. Die Verwendung eines entsprechenden Press- oder Walzwerkzeugs ermöglicht ein besonders einfaches und schnelles Durchführen des Versetzungsvorgangs.
Vorzugsweise befindet sich beim Andrücken des Press- oder Walzwerkzeugs an das Metallelement die Stufe im Bereich des Zentralabschnitts, sodass die Randbereiche dementsprechend in die beiden parallel zueinander versetzten Ebenen gedrückt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Metallelement zwischen zwei drehbaren Rollen hindurchgeführt wird, deren Mantelflächen jeweilige umlaufende Stufen mit gegensätzlich ausgerichteten Flanken aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, das Versetzen der Randbereiche in einem kontinuierlichen Durchlauf durchzuführen. Die Rollen können beim Hindurchführen des Metallelements gegenläufig verdreht und insbesondere gegenläufig angetrieben werden.
Bevorzugt werden die Randbereiche um einen Richtversatz gegeneinander versetzt, der mindestens dem 3-fachen und höchstens dem 7-fachen der Dicke des Metallelements entspricht. Ein solcher Versatz hat sich in der Praxis als besonders günstig herausgestellt.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung wird vor oder während des Versetzens der Randbereiche ein Prägemuster in den Zentralabschnitt eingeprägt. Ein solches Prägemuster bewirkt eine Versteifung des aufgeweiteten Metallelements und demgemäß eine Stabilitätserhöhung bei dem hergestellten Profilelement. Das Prägemuster kann insbesondere Verstärkungssicken umfassen, die Vertiefungen definieren. Die Schnitte des Zentralbereichs sind vorzugsweise vollständig in den Vertiefungen des Prägemusters angeordnet. Vorzugsweise wird das MetaNelement während des Versetzens der Randbereiche und/oder während des Auseinanderbewegens der Randbereiche in Längsrichtung bewegt, sodass die Ausführung der entsprechenden Verfahrensschritte in einem kontinuierlichen Durchlauf erfolgt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichsweise flächigen Metallelements, das jeweils zwei gegenüberliegende, sich in der Längsrichtung erstreckende Randbereiche und einen dazwischen angeordneten, mit Schnitten versehenen Zentralbereich aufweist, ins- besondere eine Vorrichtung zur Durchführung eines wie vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer Streckeinheit, die dazu ausgebildet ist, die Randbereiche des Metallelements zu halten und quer zur Längsrichtung sowie parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements auseinander zu bewegen, so dass durch die Schnitte gebildete und die Randbereiche miteinander verbindende Verbin- dungsabschnitte des Zentralbereichs gefaltet werden.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung eine der Streckeinheit vorgeschaltete Richteinheit, die dazu ausgebildet ist, die Randbereiche quer zur Flächenerstreckung des Metallelements gegeneinander zu versetzen. Wie vorstehend beschrie- ben ergibt sich durch das Querversetzen der Randbereiche mittels der Richteinheit eine günstige Hebelwirkung für den nachfolgenden Schritt des Auseinanderziehens der Randbereiche. Außerdem sorgt die Richteinheit für eine Vermeidung ungenauer Knicke oder Fehlknicke. Die Richteinheit kann ein Press- oder Walzwerkzeug umfassen, dessen Andrückfläche eine den Versatz definierende Stufe aufweist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion.
Die Andrückfläche kann zwei beidseits der Stufe angeordnete, zumindest im We- sentlichen glatte Außenabschnitte aufweisen, die den Randbereichen des Me- tallelements zugeordnet sind und sich zumindest lokal betrachtet in zwei gegeneinander versetzten Ebenen erstrecken. Die Stufe bildet hierbei eine oder mehrere zwischen den Ebenen verlaufende Flanken. Vorzugsweise weist das Press- oder Walzwerkzeug wenigstens eine drehbare Rolle auf, auf deren Mantelfläche die Stufe umlaufend ausgebildet ist. Eine solche Richteinheit kann Rollenmaterial im Durchlauf verarbeiten.
Eine spezielle Ausgestaltung sieht vor, dass das Press- oder Walzwerkzeug zwei drehbare Rollen umfasst, zwischen denen das Metallelement hindurchführbar ist, wobei die Mantelflächen der Rollen jeweilige umlaufende Stufen mit gegensätzlich ausgerichteten Flanken aufweisen. Die Randbereiche und gegebenenfalls Teile des Zentralbereichs werden somit jeweils zwischen den Rollen eingeklemmt und hierbei auf zuverlässige Weise in den gegeneinander versetzten Ebenen fixiert.
Auf der Andrückfläche kann ein Prägemuster ausgebildet sein, das sich vorzugsweise über die Stufe hinweg erstreckt. Wie vorstehend beschrieben wirkt ein Prägemuster versteifend. Das Prägemuster kann insbesondere Verstärkungssicken umfassen, die Vertiefungen definieren. Die Schnitte des Zentralbereichs sind vor- zugsweise vollständig in den Vertiefungen des Prägemusters angeordnet.
Die Vorrichtung kann eine Vorschubeinheit umfassen, durch welche während des Versetzens der Randbereiche und/oder während des Auseinanderbewegens der Randbereiche das Metallelement in Längsrichtung bewegbar ist. Die Vorschubein- heit kann insbesondere eine Antriebsrolle oder eine Anordnung aus mehreren Antriebsrollen umfassen.
Das Metallelement kann je nach Anwendung aus verzinktem Stahl, Aluminium oder Kupfer bestehen. Ferner kann das Metallelement eine Dicke von mehr als 0,5 mm, vorzugsweise von mehr als 0,6 mm, aufweisen. Derart dicke Metallelemente sind mit gängigen Verfahren und Vorrichtungen allenfalls unter großen Schwierigkeiten aufweitbar. Aufgrund der durch das Versetzen ermöglichten Kraftverringerung und Zuverläs- sigkeitssteigerung können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dickere und steifere Metallelemente verarbeitet werden.
Die Streckeinheit kann wenigstens zwei Klemmabschnitte zum haltenden Einklemmen der Randbereiche und eine Vorrichtung zum automatischen Auseinan- derbewegen der Klemmabschnitte aufweisen. Dies ermöglicht ein einfaches und schnelles Ausführen des Aufweitungsvorgangs. Die Klemmabschnitte können so gestaltet sein wie dies in der DE 10 2006 010 795 A1 beschrieben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine der Streckeinheit nachgeschaltete Press- oder Walzeinheit zum Flachpressen oder Flachwalzen des aufgeweiteten Metallelements. Die beim Falten erzeugten Falt- oder Knickstellen können auf diese Weise egalisiert werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine der Richteinheit vorgeschaltete Prägeeinheit zum Einprägen eines Prägemusters in den Zentralabschnitt umfassen.
Alternativ kann die Richteinheit eine kombinierte Präge-A/ersatzrolle oder -walze aufweisen, mittels welcher sowohl die Randbereiche quer zur Flächenerstreckung des Metallelements versetzbar sind als auch ein Prägemuster in den Zentralabschnitt einprägbar ist. Das Versetzen der Randbereiche und das Erzeugen des Prägemusters kann also in Kombination an einer einzigen Arbeitsstation durchgeführt werden. Eine separate Prägeeinheit ist dann nicht erforderlich. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug- nähme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines flächigen Metallelements mit einem
Schnittmuster. Fig. 2 bis 4 zeigen drei unterschiedliche Zustände beim Aufweiten eines
Metallelements mit dem Schnittmuster nach Fig. 1 .
Fig. 5 bis 8 zeigen einen Zustand eines Metallelements nach dem Versetzen zweier Randbereiche des Metallelements quer zu dessen Flächenerstreckung und vor dem Aufweiten des Metallelements.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Richteinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallele- ments.
Fig. 10 ist eine Seitenansicht der Richteinheit nach Fig. 9.
Fig. 1 1 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 10.
Fig. 12 ist eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts B in Fig. 1 1 .
Fig. 13 ist eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts C in Fig. 10. ist eine Draufsicht auf eine Presswalze der Richteinheit nach Fig. 9 einschließlich eines von der Presswalze beaufschlagten Metallelements. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem flächigen Metallelement 1 1 , das zwei gegenüberliegende, sich entlang einer Längsachse L erstreckende Randbereiche 13 sowie einen dazwischen angeordneten, mit ineinander greifenden Schnitten 15 versehenen Zentralbereich 17 aufweist. Die Randbereiche 13 sind frei von Schnitten, was bevorzugt, aber nicht zwingend ist. Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt ist deutlich verkürzt gegenüber der tatsächlichen Länge des Metallelements 1 1 ausgebildet. Tatsächlich bildet das Metallelement 1 1 einen langen Metallstreifen, der beispielsweise eine Länge von mehreren 100 m haben kann.
Das Metallelement 1 1 ist bereits in der DE 102 59 307 A1 beschrieben, auf die explizit Bezug genommen wird.
Die Schnitte 15 sind so angeordnet, dass die Randbereiche 13 des Metallelements 1 1 rechtwinklig zur Längsachse L auseinander gezogen werden können, wie in Fig. 1 durch Pfeile angegeben ist. Beim Auseinanderziehen der Randberei- che 13 werden durch die Schnitte 15 gebildete Verbindungsabschnitte 19 in Form von schmalen Stegen entlang von Knicklinien 21 gefaltet, sodass ein resultierendes Metallelement 1 1 mit vergrößerter Breite erzeugt wird. Ein entsprechender Faltvorgang ist in den Fig. 2 bis 4 im Einzelnen dargestellt. Entsprechend aufgeweitete Metallelemente können beispielsweise zur Herstellung von Profilen verwendet werden, wie sie z. B. als Kantenschutz oder als Ständerprofile für Trockenbauwände, z. B. in Form von U- und C-Profilen, eingesetzt werden. Um die an sich bekannten Metallelemente 1 1 mit hoher Geschwindigkeit wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt aufweiten zu können, kann beispielsweise eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie in der DE 10 2006 010 795 A1 beschrieben ist. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufweiten des in Fig. 1 gezeigten Metallelements 1 1 werden die Randbereiche 13 nicht ausgehend von dem in Fig. 1 gezeigten Grundzustand rechtwinklig zur Längsachse L auseinandergezogen, sondern zuvor in einem vorgeschalteten Verfahrensschritt rechtwinklig zu der Flächenerstreckung des Metallelements 1 1 gegeneinander versetzt. Der versetzte Zustand ist in den Fig. 5 bis 8 gezeigt, wobei Fig. 5 eine Seitenansicht quer zur Längsachse L, Fig. 6 eine Seitenansicht in Richtung der Längsachse L, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht und Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A in Fig. 7 ist. Es ist zu erkennen, dass die beiden Randbereiche 13 sowie sich an diese anschließende Teile des Zentralbereichs 17 in parallelen und zueinander beab- standeten Ebenen 25, 26 verlaufen, während die Verbindungsabschnitte 19 schräg zu diesen Ebenen 25, 26 ausgerichtet sind. Im Zentralbereich 17 befindet sich ein Prägemuster 27, dessen Erzeugung nachfolgend noch genauer beschrieben wird. Die Form der Schnitte 15 des in Fig. 5 bis 8 dargestellten Metallelements 1 1 weicht geringfügig von der Form der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Schnitte 15 ab, was jedoch hinsichtlich des Versetzungsvorgangs nicht von Bedeutung ist.
Ausgehend von dem in Fig. 5 bis 8 dargestellten Zwischenzustand werden die Randbereiche 13 in entgegengesetzten Richtungen auseinandergezogen, wobei die Verbindungsabschnitte 19 gefaltet werden. Da in dem Zwischenzustand die Knicklinien 21 bereits gebildet sind und die Verbindungsabschnitte 19 schräggestellt sind, ist das Auseinanderziehen einfach und mit verringerter Zugkraft durchführbar. Außerdem kann es nicht zu einer fehlerhaften Bildung von Knicklinien 21 kommen. Daher ist ein erfindungsgemäßes Verfahren auch für Metallelemente 1 1 mit einer Dicke von mehr als 0,6 mm sowie für harte Metallsorten durchführbar.
Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Aufweiten eines Metallelements 1 1 kommt es im Verlauf des Faltens ebenfalls zu einem Versetzen der Randbereiche 13 quer zur Flächenerstreckung des Metallelements 1 1 , da die umklappenden Verbindungsabschnitte 19 die angrenzenden Abschnitte des Metallelements 1 1 auseinanderdrücken, wie in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist. Hierbei handelt es sich jedoch um einen extrem kurzlebigen Übergangszustand, zudem es unweiger- lieh aufgrund des Faltvorgangs kommt. Die Erfindung sieht dagegen vor, dass die Randbereiche 13 durch gezielte Kraftausübung in einer quer zur Flächenerstreckung weisenden Richtung versetzt werden und dass erst nach diesem gezielten Versetzungsschritt das Auseinanderziehen der Randbereiche 13 erfolgt. Das Versetzen kann mit einer in den Fig. 9 bis 14 dargestellten Richteinheit 29 durchgeführt werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallelements 1 1 weist zusätzlich zu der Richteinheit 29 eine der Richteinheit 29 nachgeschaltete Streckeinheit auf, die jedoch in Fig. 9 bis 14 nicht dargestellt ist. Die Streckeinheit dient dazu, die Randbereiche 13 des Metallelements 1 1 zu hal- ten und quer zur Längsachse L sowie parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements 1 1 auseinanderzuziehen. Speziell kann die Streckeinheit an den Randbereichen 13 angreifende Klemmabschnitte aufweisen, wie sie in der DE 10 2006 010 795 A1 offenbart sind. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallelements 1 1 kann auch eine der Streckeinheit nachgeschaltete Press- oder Walzeinheit zum Flachpressen oder Flachwalzen des aufgeweiteten Metallelements 1 1 und/oder eine Vorschubeinheit zum Bewegen des Metallelements 1 1 entlang seiner Längsachse L in einer Vorschubrichtung R umfassen, was in den Fig. 9 bis 14 ebenfalls nicht dargestellt ist. Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufweiten eines Metallelements 1 1 eine der Richteinheit 29 vorgeschaltete, nicht gezeigte Prägeeinheit zum Erzeugen des Prägemusters 27 umfassen.
Die Richteinheit 29 umfasst zwei drehbare Presswalzen 30, 31 , zwischen denen das Metallelement 1 1 hindurchgeführt wird. Während des Hindurchführens werden die Presswalzen 30, 31 gegenläufig verdreht, entweder passiv oder mittels eines Antriebs.
Die Presswalzen 30, 31 sind vorzugsweise aus Stahl gefertigt und weisen jeweili- ge Andrückflächen 33 auf, die zwei glatte Außenabschnitte 35, 36 und einen dazwischen angeordneten Prägeabschnitt 39 aufweisen. Die Prägeabschnitte 39 der beiden Presswalzen 30, 31 sind komplementär geformt und zueinander passend ausgerichtet, sodass beim Hindurchführen des Metallelements 1 1 durch die Presswalzen 30, 31 das Prägemuster 27 nicht beeinträchtigt wird.
Weiterhin verlaufen die glatten Außenabschnitte 35, 36 einer Andrückfläche 33 in unterschiedlichem Abstand von der Drehachse D (Fig. 10), sodass sie radial versetzt sind. Zwischen den glatten Außenabschnitten 35, 36 ist also jeweils eine Stufe 45 ausgebildet, die vollständig umlaufend auf der Andrückfläche 33 angeordnet ist. Wie insbesondere aus Fig. 12 ersichtlich ist, ist die Stufe 45 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Prägeabschnitt 39 überlagert und weist dementsprechend mehrere Flanken 47 auf. Anstelle des Prägeabschnitts 39 könnte jedoch auch ein weiterer glatter Abschnitt vorgesehen sein, wobei dann die Stufe 45 vorzugsweise als einzelne einseitige Flanke ausgebildet wäre. Es versteht sich, dass die Stufen 45 der beiden Presswalzen 30, 31 komplementär ausgebildet sind, sodass beim Hindurchführen des Metallelements 1 1 durch die Presswalzen 30, 31 die gegenüberliegenden Randbereiche 13 wie gewünscht quer zur Flächenerstreckung auseinanderbewegt werden. Der durch die Stufen 45 definierte Versatz beträgt bei der dargestellten Richteinheit 29 das 5-fache der Dicke des Metallelements 1 1 , was sich in der Praxis als günstig erwiesen hat. Bei der bei- spielhaft beschnebenen Richteinheit 29 sind die Presswalzen 30, 31 derart voneinander beabstandet, dass das Metallelement 1 1 an sich nicht oder nicht nennenswert gepresst wird (Fig. 13). In Fig. 14 ist die Verformung des Metallelements 1 1 durch die Andrückfläche 33 einer Presswalze 31 erkennbar.
Grundsätzlich ist es möglich, das Erzeugen des Prägemusters 27 einerseits und das Versetzen der Randbereiche 13 andererseits nicht wie vorstehend beschrie- ben in verschiedenen Arbeitsstationen durchzuführen, sondern in einer einzigen Arbeitsstation. Eine solche Arbeitsstation kann eine kombinierte Präge-A/ersatz- rolle oder -walze aufweisen, die aufgrund ihrer Formgebung das Versetzen der beiden Randbereiche 13 und das Bilden des versteifenden Prägemusters 27 in ein und demselben Arbeitsschritt bewerkstelligt.
Die Erfindung ermöglicht ein Falten der Verbindungsabschnitte 19 mit verringertem Kraftaufwand und mit exakter definierten Faltkanten, wodurch das Aufweiten von Metallelementen 1 1 bedeutend vereinfacht wird.
Bezugszeichenliste
1 1 Metallelement
13 Randbereich
15 Schnitt
17 Zentralbereich
19 Verbindungsabschnitt
21 Knicklinie
25, 26 Ebene
27 Prägemuster
29 Richteinheit
30, 31 Presswalze
33 Andrückfläche
35, 36 Außenabschnitt
39 Prägeabschnitt
45 Stufe
L Längsachse
D Drehachse
R Vorschubrichtung

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichsweise flächigen Metallelements (11 ), das jeweils zwei gegenüberliegende, sich in der Längsrichtung (L) erstreckende Randbereiche (13) und einen dazwischen angeordneten, mit Schnitten (15) versehenen Zentralbereich (17) aufweisen, wobei die Randbereiche (13) des Metallelements (11) quer zur Längsrichtung (L) und parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements (11 ) auseinander bewegt werden, so dass durch die Schnitte (15) gebildete und die Randbereiche (13) miteinander verbindende Verbindungsabschnitte (19) des Zentralbereichs (17) gefaltet werden,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Randbereiche (13) in einem ersten Verfahrensschritt vordem Auseinanderbewegen quer zur Flächenerstreckung des Metallelements (11 ) gegeneinander versetzt werden und in einem nachgeordneten zweiten Verfahrensschritt in dem versetzten Zustand auseinander bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
zum Versetzen der Randbereiche (13) ein Press- oder Walzwerkzeug (30,
31), dessen Andrückfläche (33) eine den Versatz definierende Stufe (45) aufweist, an das Metallelement (11 ) angedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
sich beim Andrücken des Press- oder Walzwerkzeugs (30, 31) an das Metallelement (11) die Stufe (45) im Bereich des Zentralabschnitts (17) befindet. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Metallelement (11) zwischen zwei drehbaren Rollen (30, 31) hindurchgeführt wird, deren Mantelflächen (33) jeweilige umlaufende Stufen (45) mit gegensätzlich ausgerichteten Flanken aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Rollen (30, 31) beim Hindurchführen des Metallelements (11) gegenläufig verdreht und insbesondere gegenläufig angetrieben werden.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Randbereiche (13) um einen Richtversatz gegeneinander versetzt werden, der mindestens dem 3-fachen und höchstens dem 7-fachen der Dicke des Metallelements (11) entspricht.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
vor oder während des Versetzens der Randbereiche (13) ein Prägemuster (27) in den Zentralabschnitt (17) eingeprägt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Metallelement (11) während des Versetzens der Randbereiche (13) und/oder während des Auseinanderbewegens der Randbereiche (13) in Längsrichtung (L) bewegt wird.
9. Vornchtung zum Aufweiten eines lang gestreckten und zumindest bereichsweise flächigen Metallelements (11 ), das jeweils zwei gegenüberliegende, sich in der Längsrichtung (L) erstreckende Randbereiche (13) und einen dazwischen angeordneten, mit Schnitten (15) versehenen Zentralbereich (17) aufweisen, insbesondere Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Streckeinheit, die dazu ausgebildet ist, die Randbereiche (13) des Metallelements
(11 ) zu halten und quer zur Längsrichtung (L) und parallel zur Flächenerstreckung des Metallelements (11) auseinander zu bewegen, so dass durch die Schnitte (15) gebildete und die Randbereiche (13) miteinander verbindende Verbindungsabschnitte (19) des Zentralbereichs (17) gefaltet werden,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Vorrichtung eine der Streckeinheit vorgeschaltete Richteinheit (29) um- fasst, die dazu ausgebildet ist, die Randbereiche (13) quer zur Flächenerstreckung des Metallelements (11) gegeneinander zu versetzen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Richteinheit (29) ein Press- oder Walzwerkzeug (30, 31) umfasst, dessen Andrückfläche (33) eine den Versatz definierende Stufe (45) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Andrückfläche (33) zwei beidseits der Stufe (45) angeordnete, zumindest im Wesentlichen glatte Außenabschnitte (35, 36) aufweist, die den Randbereichen (13) des Metallelements (11) zugeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Press- oder Walzwerkzeug wenigstens eine drehbare Rolle (30, 31) aufweist, auf deren Mantelfläche (33) die Stufe (45) umlaufend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Press- oder Walzwerkzeug zwei drehbare Rollen (30, 31) umfasst, zwischen denen das Metallelement (11 ) hindurchführbar ist, wobei die Mantelflächen (33) der Rollen (30, 31) jeweilige umlaufende Stufen (45) mit gegensätzlich ausgerichteten Flanken aufweisen.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
auf der Andrückfläche (33) ein Prägemuster (27) ausgebildet ist, das sich vorzugsweise über die Stufe (45) hinweg erstreckt.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Vorrichtung eine Vorschubeinheit umfasst, durch welche während des
Versetzens der Randbereiche (13) und/oder während des Auseinanderbe- wegens der Randbereiche (13) das Metallelement (11) in Längsrichtung (L) bewegbar ist.
16. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Metallelement (11) aus verzinktem Stahl, Aluminium oder Kupfer besteht. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
das Metallelement (11 ) eine Dicke von mehr als 0,5 mm, vorzugsweise von mehr als 0,6 mm, aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 17,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Streckeinheit wenigstens zwei Klemmabschnitte zum haltenden Einklemmen der Randbereiche (13) und eine Vorrichtung zum automatischen Auseinanderbewegen der Klemmabschnitte aufweist.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 18,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Vorrichtung eine der Streckeinheit nachgeschaltete Press- oder Walzeinheit zum Flachpressen oder Flachwalzen des aufgeweiteten Metallelements (11) umfasst.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 19,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Vorrichtung eine der Richteinheit (29) vorgeschaltete Prägeeinheit zum
Einprägen eines Prägemusters (27) in den Zentralabschnitt (17) umfasst.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 19,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Richteinheit (29) eine kombinierte Präge-A/ersatzrolle oder -walze aufweist, mittels welcher sowohl die Randbereiche (13) quer zur Flächenerstreckung des Metallelements (11) versetzbar sind als auch ein Prägemuster (27) in den Zentralabschnitt (17) einprägbar ist.
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