Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene.
Hierbei werden die Metallbänder gleichzeitig durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Hohlschiene, hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren, beispielsweise zur Verwendung als Tür- und Fensterrahmen.
Profilschienen in den verschiedensten Formen sind, ebenso wie Hohlprofilschienen, für Türen und Fenster seit langem bekannt. Es gibt mehrere bekannte Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung solcher Profile, beispielsweise das Strangpressen über einen profilierten Dorn. Dieses bekannte Verfahren ist aber umständlich, die erzeugten Profile sind relativ teuer und weisen, da hierbei eine Einarbeitung von Isolierungen kaum möglich ist, eine ungenügende Wärmedämmung auf, was besonders bei Fensterrahmen zu Scbwitzwasserbildung führt.
Von der Anmelderin wurde auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen (Schweizer Patent Nr. 515 756), das es gestattet, Hohlprofilschienen mit verbesserten Eigenschaften wirtschaftlich herzustellen durch kontinuierliche Verarbeitung von zwei Metallbändern mittels verformender Werkzeuge unter Zusammenfügung der seitlichen Längsränder mittels Falzverbindungen, wobei die Metallbänder gleichzeitig mittels einer vom verformten Ende her wirkenden Zugkraft durch die rotierenden verformenden Rollenpaare hindurchgezogen werden.
Dabei werden die Längsränder wenigstens eines Profils mit einer elastischen nichtmetallischen Zwischenlage versehen und die Profile dann zusammengepresst, an mindestens einem der Längsränder umgebördelt und unter Vermeidung eines metallischen Kontakts zwischen den einander umfassenden Längsrändern durch eine, die Zwischenlage allseits einschliessende Falzverbindung miteinander verbunden.
Diese wärmeisolierte Hohlprofilschiene entsteht dabei in einem Arbeitsgang. Dieses Verfahren hat sich für die Herstellung von Hohlprofilschienen mit relativ einfachen Querschnittsformen bewährt.
Eines der bei einer schrittweisen Verformung solcher längsbewegter Bahnen oder Bänder auftretenden Probleme stellt die erforderliche grosse Anzahl aufeinanderfolgender Stationen längs der Arbeitsstrasse dar, da jedes der profilierten Rollenpaare nur eine relativ begrenzte Verformungsarbeit leisten darf, damit das verformte Material keine zu starke Beanspruchung erfährt. Um beispielsweise ein schmales Metallband in eine U-förmige Schiene umzuformen, sind bereits eine ganze Anzahl aufeinanderfolgender Verformungsschritte erforderlich (US-Patent Nr. 2 288 119) und die Anzahl steigt bei komplizierteren Formen, beispielsweise einer allseits geschlossenen Hohlschiene (US-Patent Nr. 2 741 831).
Die Schwierigkeiten der kontinuierlichen Verformung von Bahnen oder Bändern wächst, wenn es sich um breitere Bahnen handelt oder um solche, bei denen mehr als eine Profilierung nebeneinander notwendig ist.
Es lassen sich auf diese Weise zwar auch mit mehreren, komplizierten Profilierungen versehene Metallschienen her stellen. jedoch ist der Aufwand hierfür beträchtlich und nur bei besonders sorgfältiger Dimensionierung der einzelnen Verformungsschritte kann vermieden werden, dass an Stellen sehr hoher Beanspruchung des verformten Materials eine unzulässige Querreckung und Materialdehnung entsteht, die bei manchen Anwendungen nachteilig sein kann.
Für die Herstellung längsprofilierter Schienen aus nur einem Metallband ist auch bereits vorgeschlagen worden (DOS 2 030 275), an den zu profilierenden Stellen des Metallbandes eine Vorwellung durchzuführen, um das zur anschliessenden Profilbildung erforderliche Material bereitzustellen. Durch diese Vorwellung können zwar mehrere relativ flache Rinnen und Rippen in einem breiten Metallband hergestellt werden, es gelingt aber nicht, etwa eine Rippe mit um 1800 umgebogenen, einander berührenden Wandungen zu erzeugen, ohne das Material an der Biegestelle längs der Rippenaussenseite erheblich zu recken und dadurch zu schwächen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist demgegenüber zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene bestimmt, welche Metallbänder gleichzeitig durch rotierende verformende Rollenpaare hindurchgeführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt werden, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband, grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Längsprofilierung wird, dass auf die Metallbänder, beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare, ein Längszug von dem in Bandlaufrichtung jeweils vorderen Rollenpaare ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des vorderen Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des hinteren Rollenpaares angetrieben werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nachstehend näher beschrieben an Ausführungsbeispielen von Hohlschienen anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 20. Von diesen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hohlschiene,
Fig. 2 ein Diagramm über die schrittweise Verformung der einen profilierten Schiene der Hohlschiene nach Fig. 1,
Fig. 3 je einen Längsrand der beiden Schienen, die zu einer verzinkten Falzverbindung vereinigt werden sollen, sowohl im Grundriss, als auch in Seitenansicht dargestellt,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Hohlschiene,
Fig. 5 bis 17 je eine Darstellung der Rollenpaare für die aufeinanderfolgenden Verformungsschritte des Metallbandes zur einen Schiene des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,
Fig.
18 das Rollenpaar für den letzten Verformungsschritt für die andere Schiene des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,
Fig. 19 und 20 die Rollenpaare für die Vereinigung der beiden Schienen zur Hohlschiene der Fig. 4.
Das vorliegende Verfahren ist zunächst an dem Ausführungsbeispiel der Herstellung einer profilierten Hohlschiene gemäss Fig. 1 erläutert. Diese profilierte Hohlschiene, die beispielsweise zur Herstellung von Fensterrahmen dient, besteht aus einer ersten profilierten Schiene 10 und einer hierzu spiegelbildlich ausgebildeten profilierten Schiene 11. Der obere Längsrand 12 der Schiene 10 weist zinkenartige Fortsätze 14 auf, ist zusammen mit der elastischen, wärmeisolierenden Zwischenlage 13 um den mit Öffnungen versehenen oberen Längsrand der Schiene 11 herumgebogen, so dass jeweils eine der Zinken 14 in die gegenübergelegene Öffnung ragt und eine Falzverbindung zwischen den beiden Schienen 10 und 11 gebildet wird, die sich längs der gesamten Hohlschiene erstreckt, ohne dass eine metallische Berührung der beiden Schienen 10 und 11 stattfindet.
In gleicher Weise ist der untere Längsrand 15 der Schiene 11 mit Zinken 17 ver sehen, und zusammen mit der gleichartigen Zwischenlage 16 um den Öffnungen aufweisenden untern Längsrand der Schiene 10 herumgebogen und bildet eine zweite Falzverbindung, die sich unten längs der beiden Schienen 10 und 11 erstreckt, ohne metallischen Kontakt derselben.
Um aus einer flachen Metallbahn, beispielsweise Aluminium, oder auch dünnem Edelstahl, eine Profilierung entsprechend der Schiene 10 auf einer Arbeitsstrasse mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Verformungsstationen mit rotierenden, zusammenwirkenden Rollenpaaren zu erzeugen, ist eine grosse Anzahl solcher einzelner Verformungsstationen erforderlich, da in jeder der Stationen nur eine Umbiegung der Metallbahnen um nicht mehr als 30-60 Winkelgrade erfolgen sollte und bereits bei einer Umbiegung um 900 in einer solchen Verformungsstation beträchtliche Schwierigkeiten auftreten können.
Aber abgesehen vom grossen Aufwand an einzelnen Verformungsstationen ergibt sich auch bei der Herstellung der scharfkantigen Umbiegung an den Stellen 18, 19 und 20 der Schiene die bekannte Schwierigkeit, dass wegen des grossen Unterschieds von Innenradius zu Aussenradius an diesen Stellen die Materialbahn eine Reckung erfährt und eine Materialverdünnung auftritt, die eine Schwächung an diesen Stellen zur Folge hat.
Beim vorliegenden Verfahren werden dagegen die beiden obengenannten Nachteile bei der Herstellung der Schiene 10 dadurch überwunden, dass die Verformung in den in Fig. 2 schematisch angedeuteten Verformungsschritten erfolgt. In dieser Fig. 2 ist jeweils die Stirnseite eines, in Pfeilrichtung 23 längs der Linie 24 fortbewegten Materialbandes perspektivisch wiedergegeben, wobei die sich ändernde Form der Stirnseite nach verschiedenen Verformungsschritten mit den Buchstaben A bis I bezeichnet ist. Während zu Beginn der Verformung die Vorderseite der flachen Materialbahn noch eine gerade Linie A bildet, erfolgt zunächst eine gewisse konkave und/oder kovexe Wölbung der Bahn, die an Stelle B angedeutet ist.
Eine solche Wölbung als erster Verformungsschritt ist deshalb zweckmässig, weil hierdurch die Quersteifigkeit der Materialbahn vermindert und ihr Widerstand gegen die nachfolgende Verformung beim kontinuierlichen Durchlauf durch entsprechende Rollenpaare verringert wird. Die anschliessenden Verformungsschritte bis zu den Stellen C, D und E dienen zur Schaffung von Ein- und Ausbuchtungen der Materialbahn an jenen Stellen, an denen anschliessend die in Fig. 1 mit 21 und 22 bezeichneten beiden Nuten geschaffen werden sollen. Die Ein- und Ausbuchtungen werden bis zur Stelle E durch entsprechende Verformungsschritte so weit vergrössert, dass jeweils die Umrandungslinie um ein Stück länger wie die Umrandungslinie der dort vorgesehenen Profilierung ist.
An der Stelle E muss also für die dort mit 26 bezeichnete Ausbuchtung deren Umrandungslinie, die sich etwa vom Beginn der Ausbuchtung an Punkt 27 bis zum Ende der Ausbuchtung an Punkt 28 erstreckt, merklich länger sein wie die Umrandungslinie zwischen den Punkten 29 und 30 der U-förmigen Rinne 31 der Profilierung an der Stelle F. Aus dieser zunächst U-förmigen Rinne 31 soll dann durch weitere Verformung die in Fig. 1 mit 21 bezeichnete Nut gestaltet werden. Die Umrandungslinie 27-28 bzw. 29-30 muss ebenfalls länger sein wie die Umrandungslinie der Nut 21 in Fig. 1, gerechnet von den Punkten 18-19.
Bei einer Nut 21 der vorliegenden Gestalt, also mit scharfkantigen Umbiegungen 18 und 19, ist es vorteilhaft, die Ausbuchtung 26 (Stelle E, Fig. 2) so zu verstärken, dass die Umrandungslinie zwischen den Punkten 27 und 28 länger ist als die Umrandungslinie zwischen den Punkten 18 und 19 der Nut 21 (Fig. 1), um bei der nachfolgenden Zusammenstauchung dieser U-förmigen Rinne 31 keine Verdünnung, sondern eine Verdichtung der Wandstärke an den Stellen 18, 19 (Fig. 1) zu erwirken.
Diese Zusammenstauchung der U-förmigen Rinne 31 zwischen der Stelle F und G zu der Nut 32, die bereits angenähert die endgültige Form der Nut 21 (Fig. 1) besitzt, erfolgt beim vorliegenden Verfahren durch einen Stauchprozess.
Hierzu werden vorzugsweise entsprechend profilierte, zusammenwirkende Rollenpaare verwendet, die gleichzeitig die Tiefe der Rinne 31 auf die vorgeschriebene Tiefe der Nut 32 verringern und dabei die Zurückfaltung an den Stellen 33, 34 und die Zusammenpressung derselben bewirken. Bei diesem Stauchprozess findet bei der Verformung zwischen den Stellen E und G keine Verringerung der Breite des Materialbandes links von der Linie 24 statt.
Auch bei der Herstellung der schwalbenschwanzförmigen Nut 22 (Fig. 1) wird zuerst in einigen Verformungsschritten eine Ausbuchtung 35 an der Stelle E (Fig. 2) erzeugt, dann bis zur Stelle F eine U-förmige Nut 36 und hieraus bis zur Stelle E eine schwalbenschwanzförmige Nut 37 geschaffen.
Hierbei muss ebenfalls gewährleistet sein, dass die Umrandungslinie der Ausbuchtung 35 um ein entsprechendes Stück länger ist als die Umrandungslinie der fertigen schwalbenschwanzförmigen Nut 37.
In weiteren Verformungsschritten gemäss den Stellen H und I wird dann die Schiene 10 fertiggestellt bis auf den an der Stelle I mit 38 bezeichneten rechten Längsrand, der dann, wie oben anhand von Fig. 1 bereits angegeben, mit Zinken versehen werden muss, während der mit 39 versehene linke Längsrand eine den Zinken entsprechende Reihe von Öffnungen erhält.
Durch den beschriebenen Stauchvorgang lassen sich, wie die Erfahrung gezeigt hat, mechanisch einwandfreie und stabile Längsprofilierungen mit genau vorgeschriebenen Massen in nur wenigen Verformungsschritten herstellen, wobei durch Wahl der Länge der jeweiligen Ein- und Ausbuchtungen die Möglichkeit besteht, an gewünschten Stellen der Profilierungen eine Materialverdickung und Gefügeverdichtung zu erzielen. Es gelingt sogar, scharfkantige Umbiegungen von 1800 mit praktisch aneinanderliegenden Innenseiten der parallelen Wandungen zu erzeugen, wie dies in Fig. 1 beidseits der Nut 42 angedeutet ist.
Derartige Verformungen waren nach dem allgemein bekannten Stande der Rollverformung von Metallbändern bisher nicht erzielbar und es galt die Regel, dass der kleinste zulässige Innenradius bei Umbiegungen etwa der Dicke des betreffenden Metallbandes entsprechen muss, da andernfalls die Materialdehnung begleitet von einer Materialverdünnung längs des Aussenradius unzulässig gross wird. Beim vorliegenden Verfahren ist diese Einschränkung nicht mehr erforderlich und es können beliebig kleine Innenradien erzielt werden, da die Stauchung des Metallbandes eine Materialzufuhr zu der Biegestelle bewirkt und keine Dehnung oder Materialverdünnung auftreten kann.
Auch die Aussenseite der Umbiegungen muss nicht mehr, wie bisher, halbkreisförmige Gestalt besitzen, sondern kann beim Stauchvorgang bis zu genau rechteckiger Gestalt verformt werden, was den nach dem vorliegenden Verfahren rollverformten Profilierungen ein sehr ähnliches Aussehen verleiht, wie stranggepressten Profilkörpern, aber ohne deren häufig unerwünschte, vom Strangwerkzeug verursachten Längsstrukturen auf der Oberfläche.
Beim vorliegenden Verfahren erfolgt, wie oben bereits erwähnt, die Verformung und Stauchung der Metallbänder durch das Zusammenwirken von Rollenpaaren, die auf parallelen, horizontalen Wellen gelagert sind und beim Durchlaufen des betreffenden Metallbandes rotieren. Aus bekannten Gründen, die beispielsweise in der obengenannten schweizerischen Patentschrift Nr. 515 756 der Anmelderin auseinandergesetzt sind, ist es vorteilhaft, wenn beim Durchlaufen der aufeinanderfolgenden Rollenpaare das Metallband unter einer mechanischen Zugspannung in Längsrichtung steht. Bei dem genannten bekannten Verfahren wurde diese Zugspannung dadurch hergestellt, dass unter Vermeidung jeder Vorschubkraft auf das Metallband dasselbe von seinem verformten Ende aus mittels einer Zugeinrichtung durch sämtliche, hintereinander angeordnete Rollenpaare hindurchgezogen wird.
Da beim vorliegenden Verfahren in vielen der hintereinander angeordneten Rollenpaare ausser der normalen Verformung noch eine Stauchwirkung auf das durchlaufende Metallband ausgeübt wird, sind die erforderlichen Zugkräfte zu gross, um alle addiert und von einer einzigen Zugeinrichtung vom verformten Ende her aufgebracht zu werden, da die Gefahr eines Abreissens des Bandes bestehen würde. Anderseits muss vermieden werden, dass auf das durchlaufende Metallband eine Schubkraft ausgeübt wird, wie dies normalerweise bei Rollenpaaren geschieht, die einzeln oder gemeinsam angetrieben werden.
Dieses Problem wurde beim vorliegenden Verfahren dadurch gelöst, dass die aufeinanderfolgenden Rollenpaare zwar einerseits einzeln oder gemeinsam angetrieben werden, aber anderseits der wirksame Durchmesser aufeinanderfolgender Rollenpaare um einen bestimmten Prozentsatz vergrössert ist, so dass die massgebliche Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen nachfolgenden Rollenpaares etwas grösser als diejenige des vorausgehenden Rollenpaares ist. Dadurch steht das durchlaufende Metallband unter einem Längszug, der in jedem Rollenpaar neu erzeugt wird und das Entstehen einer Schubkraft auf die Bandoberfläche verhin- dert.
Bei geeigneter Bemessung der aufeinanderfolgenden Rollenpaare mit steigender Umfangsgeschwindigkeit gelingt es, den erwünschten Längszug auf das durchlaufende Metallband auszuüben, die unerwünschten Schubkräfte auf die Bandoberfläche zu vermeiden und trotzdem jegliche Benachteiligung der Oberfläche des Bandes durch die Zugkräfte der es ziehenden Walzenoberflächen zu vermeiden.
Beispielsweise wurde festgestellt, dass bei Rollenpaaren mit einem Durchmesser von etwa 200 mm der wirksamen Rollenflächen eine Vergrösserung dieses Durchmessers um jeweils 0,4% bei den aufeinanderfolgenden Rollenpaaren eine ausreichende Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit ergibt und eine ausreichende Zugkraft zum Hindurchziehen der Metallbänder durch die ausserdem angetriebenen Rollenpaare liefert, auch wenn in einem solchen Rollenpaar ein Stauchvorgang bei der Verformung des Metallbandes erfolgt. Anderseits wurde festgestellt, dass eine Steigerung des Durchmessers der wirksamen Rol lenflächen von nur 0,05 % nicht ausreicht, um eine ausreichende Zugkraft zu bewirken.
Wie oben erwähnt, ist es von Vorteil, dass die Längsränder der beiden für das betreffende Hohlprofil bestimmten Metallbänder zu einem geeigneten Zeitpunkt während des Herstellungsprozesses der Teilprofile einerseits mit Öffnungen und anderseits mit zinkenartigen Fortsätzen versehen werden.
Beim Ausführungsbeispiel der thermisch isolierten Hohlschiene gemäss Fig. 1 ist der Längsrand 12 der Schiene 10 mit Zinken 14 versehen, die in Fig. 3 oben angedeutet sind, während der entsprechende Längsrand der Schiene 11 mit den Öffnungen 45 darunter wiedergegeben ist. Beim Zusammenfügen der beiden Teilprofile 10 und 11 und der Herstellung der oberen Falzverbindung gemäss Fig. 1 befinden sich der obere Längsrand des Teilprofils 10 und der obere Längsrand des Teilprofils 11 in der in Fig. 3 gezeichneten Lage. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass bei der Herstellung der oberen Falzverbindung an der Hohlschiene nach Fig. 1 der Längsrand 12 um den mit den Öffnungen 40 versehenen oberen Längsrand der Schiene 10 herumgebogen und die Zinken 14 durch die äussere Schicht des isolierenden Streifens 13 hindurchgepresst und in die Öffnungen 40 hineingesteckt werden.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, die streifenartige oder profilierte Beilage 13, die beispielsweise aus zähem Kunststoff Polyvinylchlorid besteht und kontinuierlich auf den oberen Längsrand des Teilprofils 11 kurz vor dem Zusammenfügen aufgezogen wird, auf eine Temperatur von etwa 50 -60 C Czu erwärmen, um sie nachgiebiger zu machen.
Dadurch wird dann erreicht, dass nach dem Einpressen der Zinken 14 in die Öffnungen 40 das unter starkem Druck stehende Material der Beilage 13 alle verbleibenden Zwischenräume um die Zinken 14 ausfüllt. Ein entsprechender Vorgang findet beim Zusammenfügen des unteren Längsrandes 15 des Teilprofils 11 mit dem unteren Längsrand des Teilprofils 10 zu einer verzinkten Falzverbindung statt.
Eine aus zwei Teilprofilen 10 und 11 mittels verzinkter Falzverbindungen zusammengefügte Hohlprofilschiene ist bezüglich Torsionsfestigkeit allen beispielsweise aus Teilprofilen zusammengeschweissten Hohlschienen mindestens gleichwertig oder überlegen. Trotzdem ist jeder metallische Kontakt zwischen den beiden Teilprofilen verhindert, also eine ausgezeichnete thermische Isolation zwischen den Teilprofilen gewährleistet. Die um die Beilagen 13 bzs. 16 herum unter hohem Druck geschaffenen verzinkten Falzverbindungen weisen ausserdem eine gegenseitige mechanische Vorspannung der einander umschliessenden Längsränder auf, sind also kraftschlüssig und auch gegen Querkräfte stabil.
Bei dem in Fig. 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel der Zinken 14 werden diese dadurch hergestellt, dass von der aufgebogenen Aussenkante des Längsrandes 12 jeweils ein mit 46 bezeichneter Abschnitt herausgestanzt wird, so dass die lappenartigen Zinken 14 stehenbleiben. Als zweckmässig hat sich dabei eine Breite der stehenbleibenden Zinken von etwa 4 mm erwiesen und ein Abstand der Zinken von Mittel linie zu Mittellinie von etwa 200 mm. Die Breite der Offnun gen 45 muss natürlich der Breite der Zinken 14 angepasst sein und beträgt im vorliegenden Beispiel zweckmässigerweise etwa 10 mm bei einer Höhe von etwa 8 mm. Eine in die Öff nung 45 hineingesteckte Zinke 14 mit einer Blechdicke von beispielsweise 2 mm besitzt dann allseits einen Abstand von den Rändern der Öffnungen 45 von etwa 3 mm.
Die in Fig. 3 angedeutete Gestalt der Öffnungen 45 mit dem Schlitz 47 empfiehlt sich dann, wenn die Öffnungen dadurch hergestellt werden, dass der obere Längsrand 38 der Schiene 11 mittels eines rotierenden Schlagmessers mit den Öffnungen 45 ver sehen wird. Solche rotierende Schlagmesser sind allgemein bekannt und bestehen aus einer, senkrecht zum Rand 38 ge richteten flachen Scheibe, von deren Umfang ein entspre chend geformtes Schlagmesser herausragt, das einen Hals zur
Erzeugung des Schlitzes 47 und darauf einen breiteren Kopf zur Erzeugung der rechteckigen Öffnung 45 aufweist. Die
Tourenzahl der rotierenden Scheibe ist auf die kontinuierli- che Längsbewegung der Schiene 11 derart abgestimmt, dass das Schlagmesser aufeinanderfolgende Öffnungen 45, 47 im vorgesehenen Abstand von beispielsweise 200 mm ausschnei det.
Derartige umlaufende Schlagmesser sind auf diesem Ge biete der Technik bekannt und bedürfen keiner näheren Be schreibung. Falls erwünscht, können natürlich auch Öffnun- gen 45 ohne den Schlitz 47 vorgesehen werden, wofür dann sogenannte Mehrfach-Stanzwerkzeuge verwendet werden, von denen gleichzeitig eine Vielzahl der Öffnungen 45 aus gestanzt werden, wobei das Mehrfach-Stanzwerkzeug beim
Ausstanzen mit der sich bewegenden Schiene 11 ein kurzes
Stück mitläuft und anschliessend in seine Ruhelage zurück kehrt. Auch derartige mitlaufende Mehrfach-Stanzwerkzeuge sind allgemein bekannt und bedürfen keiner näheren Be schreibung.
Bei dem oben anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel stellen die einzelnen Zinken 14 jeweils.lappen- artige Aufbiegungen der äusseren Kante des Längsrandes dar. Natürlich können auch Zinken anderer Gestalt im
Längsrand 12 vorgesehen werden, etwa entsprechende Aus prägungen aus dem Längsrand 12 oder auch in diesen Längsrand 12 eingepresste Stifte beliebiger Gestalt, deren Form dann die entsprechenden Öffnungen im Längsrand 38 der Schiene 11 angepasst sind.
Eine unsymmetrische Hohlschiene wie sie mit dem vorliegenden Verfahren herstellbar ist, zeigt die Fig. 4 im Querschnitt. Mit den bisher üblichen Methoden der Rollverformung könnten derartige Hohlschienen auf kontinuierliche Weise nicht erzeugt werden. Die Hohlschiene nach Fig. 4 besteht aus einer oberen profilierten Schiene 50 mit den beiden Seitenwänden 51 und 52, dem horizontal gerichteten, doppel wandigen Steg 53, der Längsnut 54 in der Seitenwand 52 und den beiden Längsrändern 55 bzw. 56 an den Seitenwänden 51 bzw. 52.
Diese obere profilierte Schiene 50 ist mit den beiden thermisch isolierenden Zwischenlagen 57 bzw. 58 und der untern profilierten Schiene 60 zu einem Hohlprofil zusammengefügt, das beidseits je eine Falzverbindung aufweist, bei denen die beiden Längsränder 61 und 62 der Schiene 60 um die Längsränder 55 bzw. 56 der Schiene 50 herumgebogen sind und mit zinkenartigen Fortsätzen 63 bzw. 64 in entsprechende Löcher in den Längsrändern 55 bzw. 56 eingreifen. Durch die isolierenden Zwischenlagen 57 und 58 sind aber die beiden profilierten Schienen 50 und 60 thermisch voneinander getrennt und ohne metallischen Kontakt miteinander, da diese Zwischenlagen 57, 58 auch sämtliche Zwischenräume zwischen den Zinken 63, 64 und den Längsrändern 55, 56 ausfüllen.
Anhand der Fig. 5-20 wird nachstehend die Herstellung der oberen Schiene 50 anhand der Fig. 5-17 und der unteren Schiene 60 anhand der Fig. 18, sowie der Zusammenfügung beider profilierter Schienen 50, 60 zu der Hohlschiene anhand der Fig. 19 und 20 näher erläutert.
Das ebene Metallband zur Herstellung der oberen Schiene 50 wird zunächst, eventuell nach einer Vorbehandlung, zwischen rotierenden Rollenpaaren mit horizontalen Achsen in der in Fig. 5-7 angegebenen Weise verformt. Dabei dient die mit 65 bezeichnete Ausbuchtung zur Herstellung des späteren Längsrandes 56 der Seitenwand 52 und die Ausbuchtung 66 zur Vorbereitung der Längsnut 54 in der Wandung 52.
Anderseits dienen die Ausbuchtungen 67 und 68 zur Vorbereitung des Steges 53 und des späteren Längsrandes 55 der Seitenwand 51. Wie oben bereits erwähnt, dienen diese Ausbuchtungen dazu, für die anschliessende starke Verformung unter gleichzeitiger Stauchung genügend breite Abschnitte des Bandes vorzubereiten.
In den Rollenpaaren entsprechend Fig. 8, 9 und 10 ist die Verformung der Ausbuchtung 66 zu der Nut 54 ersichtlich, wobei durch den Stauchvorgang im Walzenpaar nach Fig. 10 die Zusammenstauchung an den beiden Kanten 69 und 70 dieser Nut 54 ersichtlich ist. Ein Ausweichen des Bandes nach links ist insbesondere dadurch verhindert, dass dieses sowohl an der äusseren Kante des Längsrandes 56, als auch im Bereich der Seitenwandung 52 zwischen entsprechenden Rollen unverrückbar gehalten ist. Ferner wird in den Rollenpaaren gemäss Fig. 8, 9 und 10 die flache Oberseite 71 der Schiene 50 und der obere Teil des horizontalen Steges 53 vorbereitet, ebenso wie der künftige Längsrand 55.
In weiteren Rollenpaaren entsprechend Fig. 11-14 wird dann zunächst der hoirzontale, doppelwandige Steg 53 fertiggestellt und anschliessend in den Rollenpaaren gemäss Fig. 15-17 die Profilierung der Schiene 50 vollendet. Wie aus den genannten Figuren ersichtlich ist, findet dabei eine Drehung der Ebene des vorher praktisch horizontal verlaufenden Metallbandes schrittweise um 90 statt, was dadurch bedingt ist, dass bei den vorliegenden extremen Verformungsvorgängen keine gegenüber den horizontalen Achsen der zusammenwirkenden Rollenpaare zu stark geneigten Flächen einzelner Rollen erwünscht sind.
Die 180 Winkelgrade umfassende Umbiegung 72 am äusseren Ende des horizontalen Steges 53 wird dabei von der aus Fig. 11 noch ersichtlichen abgerundeten Form in eine zunehmend rechteckige Gestalt beim Durchgang durch die Rollenpaare von Fig. 12, 13 und 14 gebracht, wobei eine Zusammenstauchung und Materialverdichtung erfolgt, ohne die eine derartige scharfkantige Biegung um 180 Winkelgrade nicht möglich sein würde.
Beim Durchlauf durch das Rollenpaar nach Fig. 17 erhält die profilierte Schiene 50 ihre endgültige Form.
Beim Durchlauf der Rollenpaare nach Fig. 5-17 erfolgt an geeigneter Stelle die Ausstanzung der erforderlichen Öffnungen in den Längsrändern 55 und 56. Diese Stanzeinrichtung kann beispielsweise nach dem Rollenpaar gemäss Fig. 15 oder 16, falls erwünscht aber auch an anderer geeigneter Stelle, angeordnet werden.
In ähnlicher Weise wie das flache Metallband für die Schiene 50 wird ein entsprechendes, aber weniger breites Metallband für die Schiene 60 profiliert. Da diese Schiene 60 eine wesentlich einfachere Gestalt als die Schiene 50 besitzt, sind hierfür weniger aufeinanderfolgende Rollenpaare erforderlich als für die Verformung der Schiene 50. Zweckmässigerweise wird auch hierbei das zunächst horizontal verlaufende Band um 90 Winkelgrade gedreht, so dass die letzte Verformung der Schiene 60 in einem Rollenpaar entsprechend Fig. 18 stattfinden kann. Der ebene Fussteil 75 ist beidseits für die seitlichen Begrenzungen 73 und 74 der Falzverbindung abgebogen und ebenso sind die Längsränder 61 und 62 mit den Zinken 63 und 64 vorbereitet. Die Ausstanzung der Zinken aus den abgebogenen Kanten der Längsränder 61 und 62 findet an geeigneter Stelle zwischen den einzelnen Rollenpaaren statt.
Auf die Längsränder 55 und 56 der aus dem Rollenpaar nach Fig. 17 austretenden Schiene 50 wird nunmehr je eine profilierte, thermisch isolierende Zwischenlage 57 bzw. 58 aufgezogen. Dann wird die so vorbereitete Schiene 50 in einem weiteren Rollenpaar mit der aus dem Rollenpaar gemäss Fig. 18 austretenden Schiene 60 vereinigt und einem weiteren Rollenpaar gemäss Fig. 19 zugeführt, in welchem die Aussenseiten 73 und 74 der Schiene 60 weiter nach innen gedrückt werden. Zweckmässigerweise werden die beiden profilierten Beilagen 57 und 58 vor oder nach dem Aufziehen auf die Längsränder 55 und 56 der Schiene 50 etwas angewärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von 4080 C.
Die aus dem Rollenpaar 19 austretenden Schienen 50 und 60 gelangen schliesslich in das Rollenpaar nach Fig. 20, in welchem die Längsränder 61 und 62 der Schiene 60 mit den Zinken 63 und 64 durch die obere Schicht der Beilagen 57 bzw. 58 hindurch bis in die Öffnungen in den Längsrändern 55 bzw. 56 hineingepresst werden. Durch den hohen Pressdruck muss das Material der Beilagen 57, 58 nachgeben, was durch ein vorheriges Erwärmen des Materials erleichtert wird. Auf diese Weise werden die Zwischenräume zwischen den Zinken 63, 64 und den Öffnungen in den Längsrändern 55 bzw. 56 mit dem betreffenden Kunststoff ausgefüllt, was eine äusserst feste Falzverbindung der Längsränder 55 und 61 bzw. 56 und 62 ergibt.
Die so hergestellte, aus zwei profilierten Schienen 50, 60 bestehende Hohlschiene gemäss Fig. 4 besitzt dementsprechend eine mechanische Festigkeit, auch gegen Torsion- und Zugkräfte, die auch gesteigerten Ansprüchen genügt. Trotzdem sind die Schiene 50 und die Schiene 60 voneinander thermisch isoliert, was bekanntlich für die Anwendung derartiger Hohlschienen für Tür- oder Fensterrahmen, sowie für andere Zwecke im Bauwesen vorteilhaft ist.
Die aus dem Rollenpaar gemäss Fig. 20 austretende Hohlschiene wird in bekannter Weise noch durch weitere Rollenpaare zur Kalibrierung und zur eventuellen Ausrichtung hindurchgeführt und gelangt anschliessend zu einer kontinuierlich arbeitenden Schneidvorrichtung zur Abtrennung von Abschnitten vorbestimmter Länge, der kontinuierlich erzeugten Hohlschiene.
Trotz der extremen Verformungsvorgänge und scharfkantigen Gestaltung von Biegungen wird, da in den einzelnen Rollenpaaren eine kontinuierte Schub- und Zugkraft wirkt, die Oberfläche der verformten Metallbänder so schonend behandelt, dass keine unerwünschten Längsstrukturen auf der Aussenseite der fertigen Hohlschiene nach Fig. 4 ersichtlich sind. Es ist sogar möglich, das vorliegende Verfahren mit Metallbändern durchzuführen, die ein- oder beidseitig mit einem Oberflächenbelag versehen sind, also beispielsweise eine Eloxierung aufweisen oder einen dünnen Kunst stoffbelag besitzen.
Beispiel
Zur Herstellung einer Hohlschiene entsprechend Fig. 4 wurden für die Schienen 50 und 60 je ein Metallband aus Aluminium von 1,75 mm Dicke (Toleranz + 0,05 bzw.
-0,1 mm) der Legierung AlMg 2,5 (DIN-Normen 1725-1 oder 1745-1, 2 oder 3 bzw. 1784-1) verwendet, und zwar in der Qualität weich F 18-22 mit mill-finish Oberfläche.
Das Metallband für die Schiene 50 besass eine Breite von 232 mm, dasjenige für die Schiene 60 von 119 mm. An einem Querschnitt der gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten thermisch isolierten, fertigen Hohlschiene wurde längs der zwischen Aussenseite und Innenseite der Schiene 50 bzw. 60 verlaufenden Mittellinie die tatsächliche Länge der verformten Schiene 50 zu 223,5 mm und der verformten Schiene 60 zu 116,0 mm gemessen. Somit wurde beim Verformungsvorgang eine Stauchung und Materialverdichtung bewirkt von 132-223,5 = 8,5 mm bei der Schiene 50 und von 119-116,0 = 3,0 mm bei der Schiene 60. Die Stauchung beträgt also etwa 3,6 % bei der Schiene 50 und etwa 2,5 % bei der Schiene 60.
Natürlich können auch andere als die obengenannten Qualitäten und Abmessungen von Aluminiumbändern, sowie von Bändern aus anderen Metallen für eine Verformung nach dem vorliegenden Verfahren verwendet werden. Beispielsweise wurden thermisch isolierte Hohlschienen aus Edelstahlbändern hergestellt, unter Verwendung eines Werkstoffes gemäss Nr. 4301 DIN-Normen 17006 der Qualität 5 CrNi 18-9, rost- und säurebeständig, kaltgewalzt (Verf. III c/d), gebürstet und einer Dicke von 0,9-1,1 mm.
Die beim vorliegenden Verfahren stattfindende und erforderliche Stauchung der Metallbänder in Querrichtung erfordert die oben erwähnte Vorwellung derselben, wie anhand der Fig. 2 und 5 bis 7 erläutert. Erfahrungsgemäss muss die Umrandungslinie jeder Ausbuchtung um etwa 2 bis 5 % länger sein als die längs der Mitte zwischen Aussenseite und Innenseite gemessene Umrandungslinie der im betreffenden Bereich herzustellenden Längsprofilierung.
Wegen der bei einigen Rollenpaaren auftretenden extremen Verformungskräfte ist der oben bereits erläuterte Längszug des Metallbandes vorteilhaft, wozu die massgeblichen Rollenoberflächen des jeweils nachfolgenden Rollenpaares mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten als die entsprechenden Rollenoberflächen des vorausgehenden Rollenpaares angetrieben werden. Der Unterschied sollte mindestens 0,2% betragen, hängt aber stark von der Kompliziertheit der im betreffenden Rollenpaar vorzunehmenden Verformung ab. Natürlich kann auf diesen Längszug verzichtet werden, wenn an das Aussehen der Oberfläche keine besonders hohen Anforderungen gestellt, also eventuelle Markierungen der Oberfläche durch die Rollen zugestanden werden.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur kontinuierlichen Verarbeitung von zwei Metallbändern durch verformende Rollenpaare zu zwei profilierten Schienen und Zusammenfügung von deren seitlichen Längsrändern, unter Zwischenlage isolierender Materialstreifen, mittels Falzverbindungen zu einer Hohlschiene, welche Metallbänder gleichzeitig durch rotierende, verformende Rollenpaare hindurchführt und dabei zunächst in einzelnen Bereichen, im Bandquerschnitt gesehen, wellenförmig verformt werden, zur Erleichterung der nachfolgenden Profilierungen, dadurch gekennzeichnet, dass jede der wellenförmigen Verformungen vergrössert wird, bis ihre Umrandungslinie, quer zum Metallband, grösser als die Umrandungslinie der im betreffenden Bereich vorgesehenen Längsprofilierung wird, dass auf die Metallbänder, beim Durchlauf durch mindestens einige der Rollenpaare,
ein Längszug von dem in Bandlaufrichtung jeweils vorderen Rollenpaar ausgeübt wird und hierzu die massgeblichen Rollenoberflächen des vorderen Rollenpaares mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als die entsprechenden Rollenoberflächen des hinteren Rollenpaares angetrieben werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die für je eine Falzverbindung vorgesehenen Längsränder der zwei profilierten Schienen die eine mit Öffnungen und die andere mit nnkenarfigenFortsätzen versehen wird, dass der mit Fortsätzen versehene Längsrand um den anderen Längsrand herumgebogen und, durch Zusammenpressen dieser beiden Längsränder, die Fortsätze durch den isolierenden Materialstreifen hindurch in die Öffnungen des anderen Längsrandes hineingestossen werden, wodurch eine verzinkte Falzverbindung der Längsränder, frei von metallischem Kontakt zwischen den Schienen, geschaffen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit beim vorderen Rollenpaar um mindestens 0,2% höher als beim hinteren Rollenpaar gemacht wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandungslinie der Vorwellungen um etwa 2-5 % grösser als diejenige der betreffenden Längsprofilierungen gemacht wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zinkenartigen Fortsätze in einem Längsrand durch Ausstanzung von aufeinanderfolgenden Teilbereichen des aufgebogenen Randes, in Gestalt aufgebogener lappenartiger Zinken, geschaffen werden.
5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen der zinkenartigen Fortsätze in die Öffnungen, der isolierende Materialstreifen angewärmt und nachgiebig gemacht wird.
6. Verfahren nach Patentanspruchl und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Hineinstossen der zinkenartigen Fortsätze in die Öffnungen der Pressdruck gesteigert wird, bis vom nachgiebigen isolierenden Material die verbleibenden Hohlräume zwischen den Fortsätzen und den Öffnungen ausgefüllt werden.
PATENTANSPRUCH II
Hohlschiene, bestehend aus zwei profilierten, mittels Falzverbindungen vereinigten Schienen und isolierenden Zwischenlagen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Falzverbindungen aus je einem Längsrand beider Schienen, bei denen der eine Längsrand Öffnungen aufweist und der andere Längsrand zinkenartige Fortsätze besitzt, die in diese Öffnungen hineinragen, aber vom betreffenden Längsrand isoliert sind.
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The present invention relates to a method for the continuous processing of two metal strips by deforming pairs of rollers to form two profiled rails and joining of their lateral longitudinal edges, with the interposition of insulating material strips, by means of folded connections to form a hollow rail.
Here, the metal strips are simultaneously passed through rotating, deforming pairs of rollers and initially deformed in individual areas, seen in the strip cross-section, to make the subsequent profiling easier. The invention also relates to a hollow rail produced by the method according to the invention, for example for use as a door and window frame.
Profile rails in a wide variety of shapes, like hollow profile rails, have been known for a long time for doors and windows. There are several known processes for the continuous production of such profiles, for example extrusion over a profiled mandrel. However, this known method is laborious, the profiles produced are relatively expensive and, since it is hardly possible to incorporate insulation, have inadequate thermal insulation, which leads to the formation of sweat, especially in window frames.
A method has already been proposed by the applicant (Swiss Patent No. 515 756) that allows hollow profile rails with improved properties to be manufactured economically by continuously processing two metal strips using deforming tools, joining the lateral longitudinal edges by means of folded joints, with the metal strips simultaneously using a tensile force acting from the deformed end can be pulled through the rotating deforming roller pairs.
The longitudinal edges of at least one profile are provided with an elastic, non-metallic intermediate layer and the profiles are then pressed together, flanged on at least one of the longitudinal edges and connected to one another by a folded joint that encloses the intermediate layer on all sides, avoiding metallic contact between the longitudinal edges surrounding one another.
This thermally insulated hollow profile rail is created in one operation. This method has proven itself for the production of hollow profile rails with relatively simple cross-sectional shapes.
One of the problems that arise with a step-by-step deformation of such longitudinally moved webs or belts is the large number of successive stations required along the work line, since each of the profiled roller pairs is only allowed to perform a relatively limited deformation work so that the deformed material is not subjected to excessive stress. For example, to shape a narrow metal band into a U-shaped rail, a number of successive deformation steps are required (US Patent No. 2,288,119) and the number increases with more complex shapes, for example a hollow rail closed on all sides (US Patent No. 2 741 831).
The difficulty of the continuous deformation of webs or strips increases when it comes to wider webs or those in which more than one profiling is necessary next to one another.
In this way, metal rails provided with several complicated profiles can also be made. However, the effort for this is considerable and only with particularly careful dimensioning of the individual deformation steps can it be avoided that an inadmissible transverse stretching and material elongation occurs at points of very high stress on the deformed material, which can be disadvantageous in some applications.
For the production of longitudinally profiled rails from only one metal strip, it has also already been proposed (DOS 2 030 275) to carry out pre-corrugation at the points of the metal strip to be profiled in order to provide the material required for the subsequent profile formation. This pre-corrugation allows several relatively flat grooves and ribs to be produced in a wide metal strip, but it is not possible to produce a rib with walls bent around 1800 that touch one another without stretching the material considerably along the outside of the rib at the bending point thereby weakening.
In contrast, the method according to the invention is intended for the continuous processing of two metal strips by deforming pairs of rollers to form two profiled rails and the joining of their lateral longitudinal edges, with the interposition of insulating material strips, by means of folded connections to form a hollow rail, which metal strips are simultaneously passed through rotating, deforming pairs of rollers and initially individually Regions, seen in the strip cross-section, are deformed in a wave-like manner to facilitate the subsequent profiling.
The method according to the invention is characterized in that each of the wave-shaped deformations is enlarged until its border line, transverse to the metal strip, is larger than the border line of the longitudinal profiling provided in the relevant area, so that a longitudinal pull is applied to the metal strips as they pass through at least some of the roller pairs by which the respective front roller pairs in the direction of belt travel are exercised and for this purpose the relevant roller surfaces of the front roller pair are driven at a higher peripheral speed than the corresponding roller surfaces of the rear roller pair.
The method according to the invention is described in more detail below using exemplary embodiments of hollow rails with reference to the drawings, FIGS. 1 to 20. Of these, show:
1 shows a cross section through an embodiment of the hollow rail according to the invention,
FIG. 2 shows a diagram of the step-by-step deformation of one profiled rail of the hollow rail according to FIG. 1,
3 each shows a longitudinal edge of the two rails, which are to be combined to form a galvanized seam connection, both in plan and in side view,
4 shows a cross section through a further exemplary embodiment of the hollow rail according to the invention,
FIGS. 5 to 17 each show a representation of the roller pairs for the successive deformation steps of the metal strip to form a rail of the exemplary embodiment according to FIG. 4,
Fig.
18 the pair of rollers for the last deformation step for the other rail of the embodiment according to FIG. 4,
19 and 20 the pairs of rollers for the combination of the two rails to form the hollow rail of FIG. 4.
The present method is first explained using the exemplary embodiment of the production of a profiled hollow rail according to FIG. 1. This profiled hollow rail, which is used, for example, for the production of window frames, consists of a first profiled rail 10 and a profiled rail 11 designed as a mirror image of this. The upper longitudinal edge 12 of the rail 10 has prong-like extensions 14 and is together with the elastic, heat-insulating intermediate layer 13 bent around the upper longitudinal edge of the rail 11, which is provided with openings, so that one of the prongs 14 protrudes into the opposite opening and a folded joint is formed between the two rails 10 and 11, which extends along the entire hollow rail without any metallic contact of the two rails 10 and 11 takes place.
In the same way, the lower longitudinal edge 15 of the rail 11 is seen with prongs 17, and together with the similar intermediate layer 16 is bent around the lower longitudinal edge of the rail 10, which has openings, and forms a second folded joint that extends along the two rails 10 and 11 below extends without metallic contact of the same.
In order to produce a profile corresponding to the rail 10 on a work line with a large number of successive deformation stations with rotating, interacting roller pairs from a flat metal sheet, for example aluminum or thin stainless steel, a large number of such individual deformation stations is required, since in each of the Stations, the metal webs should only be bent by no more than 30-60 degrees of angle, and considerable difficulties can arise even with a bending of 900 in such a deformation station.
But apart from the great effort at individual deformation stations, the known difficulty also arises when producing the sharp-edged bend at points 18, 19 and 20 of the rail that, due to the large difference between the inner radius and the outer radius at these points, the material web experiences a stretching and a Material thinning occurs, which results in a weakening of these areas.
In the present method, on the other hand, the two above-mentioned disadvantages in the production of the rail 10 are overcome in that the deformation takes place in the deformation steps indicated schematically in FIG. 2. In this FIG. 2, the front side of a strip of material moved along the line 24 in the direction of arrow 23 is shown in perspective, the changing shape of the front side being denoted by the letters A to I after various deformation steps. While at the beginning of the deformation the front side of the flat material web still forms a straight line A, a certain concave and / or covex curvature of the web, which is indicated at point B, initially takes place.
Such a curvature as the first deformation step is useful because it reduces the transverse rigidity of the material web and its resistance to the subsequent deformation when continuously passing through corresponding pairs of rollers. The subsequent deformation steps up to points C, D and E serve to create indentations and bulges in the material web at those points at which the two grooves designated by 21 and 22 in FIG. 1 are to be created. The indentations and bulges are enlarged up to point E by corresponding deformation steps so that the border line is a little longer than the border line of the profiling provided there.
At point E, the border line for the bulge labeled 26 there, which extends approximately from the beginning of the bulge at point 27 to the end of the bulge at point 28, must be noticeably longer than the border line between points 29 and 30 of the U -shaped channel 31 of the profile at the point F. From this initially U-shaped channel 31, the groove designated by 21 in FIG. 1 is then to be formed by further deformation. The border line 27-28 or 29-30 must also be longer than the border line of the groove 21 in FIG. 1, calculated from the points 18-19.
In the case of a groove 21 of the present shape, i.e. with sharp-edged bends 18 and 19, it is advantageous to reinforce the bulge 26 (point E, Fig. 2) so that the border line between points 27 and 28 is longer than the border line between the points 18 and 19 of the groove 21 (Fig. 1) in order to effect no thinning during the subsequent compression of this U-shaped channel 31, but a compression of the wall thickness at the points 18, 19 (Fig. 1).
This compression of the U-shaped channel 31 between points F and G to form the groove 32, which already has approximately the final shape of the groove 21 (FIG. 1), takes place in the present method by means of an upsetting process.
For this purpose, correspondingly profiled, interacting pairs of rollers are preferably used, which simultaneously reduce the depth of the groove 31 to the prescribed depth of the groove 32 and thereby cause the folding back at the points 33, 34 and the compression of the same. In this upsetting process, during the deformation between points E and G, there is no reduction in the width of the material strip to the left of line 24.
During the production of the dovetail-shaped groove 22 (FIG. 1), a bulge 35 is first produced at point E (FIG. 2) in a few deformation steps, then a U-shaped groove 36 up to point F and a U-shaped groove 36 from this up to point E. Dovetail groove 37 created.
It must also be ensured here that the edge line of the bulge 35 is a corresponding distance longer than the edge line of the finished dovetail-shaped groove 37.
In further deformation steps according to the points H and I, the rail 10 is then completed except for the right longitudinal edge designated at the point I with 38, which then, as already indicated above with reference to FIG. 1, must be provided with prongs, while the with 39 provided left longitudinal edge receives a row of openings corresponding to the prongs.
As experience has shown, the above upsetting process enables mechanically perfect and stable longitudinal profiles to be produced with precisely prescribed dimensions in just a few deformation steps, with the possibility of thickening the material at the desired locations of the profiles by choosing the length of the respective indentations and bulges and to achieve structural compaction. It is even possible to produce sharp-edged bends of 1800 with practically adjacent inner sides of the parallel walls, as is indicated in FIG. 1 on both sides of the groove 42.
Such deformations were previously not achievable according to the generally known state of roll deformation of metal strips and the rule was that the smallest permissible inner radius for bending must correspond approximately to the thickness of the metal strip in question, since otherwise the material expansion accompanied by a material thinning along the outer radius is impermissibly large becomes. With the present method, this restriction is no longer necessary and any small inner radii can be achieved, since the compression of the metal strip brings about a supply of material to the bending point and no expansion or thinning of the material can occur.
The outside of the bends no longer has to have a semicircular shape, as was previously the case, but can be deformed to an exactly rectangular shape during the upsetting process, which gives the roll-formed profiles according to the present process a very similar appearance to extruded profile bodies, but often without them unwanted longitudinal structures on the surface caused by the extrusion tool.
In the present method, as already mentioned above, the deformation and compression of the metal strips takes place through the interaction of pairs of rollers which are mounted on parallel, horizontal shafts and rotate when the metal strip in question passes through. For known reasons, which are discussed, for example, in the above-mentioned Swiss patent specification No. 515 756 of the applicant, it is advantageous if the metal strip is under a mechanical tensile stress in the longitudinal direction as it passes through the successive pairs of rollers. In the known method mentioned, this tensile stress was produced by pulling the metal band from its deformed end through all the pairs of rollers arranged one behind the other by means of a pulling device, avoiding any feed force.
Since in the present method, in addition to the normal deformation, an upsetting effect is exerted on the continuous metal strip in many of the roller pairs arranged one behind the other, the required tensile forces are too great to be added together and applied by a single tensile device from the deformed end, as the danger the tape would tear. On the other hand, it must be avoided that a pushing force is exerted on the metal strip as it passes through, as normally happens with pairs of rollers that are driven individually or together.
This problem was solved in the present method in that the successive pairs of rollers are on the one hand individually or jointly driven, but on the other hand the effective diameter of successive pairs of rollers is increased by a certain percentage, so that the relevant peripheral speed of the respective subsequent pair of rollers is somewhat greater than that of the preceding pair Role pair is. As a result, the metal strip running through is subject to a longitudinal tension, which is generated anew in each pair of rollers and prevents the creation of a thrust force on the strip surface.
With a suitable dimensioning of the successive pairs of rollers with increasing circumferential speed, it is possible to exert the desired longitudinal tension on the metal strip as it passes through, to avoid the undesired shear forces on the surface of the strip and still avoid any disadvantage of the surface of the strip by the tensile forces of the roller surfaces pulling it.
For example, it was found that for pairs of rollers with a diameter of around 200 mm of the effective roller surfaces, an increase in this diameter by 0.4% in each case for the successive pairs of rollers results in a sufficient increase in the circumferential speed and sufficient tensile force to pull the metal strips through the additionally driven pairs of rollers supplies, even if an upsetting process takes place in such a roller pair when the metal strip is deformed. On the other hand, it was found that an increase in the diameter of the effective Rol lenflächen of only 0.05% is not enough to bring about sufficient tensile force.
As mentioned above, it is advantageous that the longitudinal edges of the two metal strips intended for the hollow profile in question are provided with openings on the one hand and prong-like extensions on the other at a suitable point in time during the manufacturing process of the partial profiles.
In the embodiment of the thermally insulated hollow rail according to FIG. 1, the longitudinal edge 12 of the rail 10 is provided with prongs 14, which are indicated at the top in FIG. 3, while the corresponding longitudinal edge of the rail 11 with the openings 45 below is shown. When the two partial profiles 10 and 11 are joined together and the upper seam connection according to FIG. 1 is produced, the upper longitudinal edge of the partial profile 10 and the upper longitudinal edge of the partial profile 11 are in the position shown in FIG. It should be particularly pointed out that in the production of the upper rabbet connection on the hollow rail according to FIG. 1, the longitudinal edge 12 is bent around the upper longitudinal edge of the rail 10 provided with the openings 40 and the prongs 14 are pressed through the outer layer of the insulating strip 13 and are inserted into the openings 40.
It can be advantageous here to heat the strip-like or profiled insert 13, which consists for example of tough plastic polyvinyl chloride and is continuously pulled onto the upper longitudinal edge of the partial profile 11 shortly before joining, to a temperature of about 50-60 C C in order to heat it to make more forgiving.
This then ensures that after the prongs 14 have been pressed into the openings 40, the material of the insert 13, which is under high pressure, fills all remaining spaces around the prongs 14. A corresponding process takes place when the lower longitudinal edge 15 of the partial profile 11 is joined to the lower longitudinal edge of the partial profile 10 to form a galvanized folded joint.
A hollow profile rail assembled from two partial profiles 10 and 11 by means of galvanized seam connections is at least equivalent or superior to all hollow rails welded together from partial profiles, for example, in terms of torsional strength. Nevertheless, any metallic contact between the two sub-profiles is prevented, so excellent thermal insulation between the sub-profiles is guaranteed. The around the supplements 13 or. 16 galvanized seam connections created around under high pressure also have a mutual mechanical pretensioning of the longitudinal edges surrounding one another, that is to say they are non-positive and also stable against transverse forces.
In the embodiment of the prongs 14 shown in FIG. 3, these are produced by punching out a section designated by 46 from the bent outer edge of the longitudinal edge 12 so that the tab-like prongs 14 remain. A width of the remaining prongs of about 4 mm and a distance of the prongs from center line to center line of about 200 mm has proven to be useful. The width of the openings 45 must of course be adapted to the width of the prongs 14 and in the present example is expediently about 10 mm with a height of about 8 mm. A prong 14 inserted into the opening 45 with a sheet metal thickness of, for example, 2 mm then has a distance on all sides from the edges of the openings 45 of approximately 3 mm.
The indicated in Fig. 3 shape of the openings 45 with the slot 47 is recommended when the openings are made in that the upper longitudinal edge 38 of the rail 11 is seen ver by means of a rotating fly knife with the openings 45. Such rotating fly knife are well known and consist of a perpendicular to the edge 38 GE directed flat disc, from the circumference of a correspondingly shaped fly knife protrudes, which has a neck for
Creation of the slot 47 and thereon a wider head for creating the rectangular opening 45. The
The number of revolutions of the rotating disk is matched to the continuous longitudinal movement of the rail 11 in such a way that the fly knife cuts out successive openings 45, 47 at the intended distance of, for example, 200 mm.
Such rotating fly knives are known in this area of technology and do not require any further description. If desired, openings 45 can of course also be provided without the slot 47, for which purpose so-called multiple punching tools are used, from which a plurality of the openings 45 are punched out at the same time, the multiple punching tool at
Punch out a short one with the moving rail 11
Piece runs along and then returns to its rest position. Such concurrent multiple punching tools are well known and do not require any further description.
In the exemplary embodiment described above with reference to FIG. 3, the individual prongs 14 represent flap-like bends of the outer edge of the longitudinal edge. Of course, prongs of other shapes can also be used
Longitudinal edge 12 are provided, for example corresponding impressions from the longitudinal edge 12 or pins of any shape pressed into this longitudinal edge 12, the shape of which is then adapted to the corresponding openings in the longitudinal edge 38 of the rail 11.
An asymmetrical hollow rail as it can be produced with the present method is shown in FIG. 4 in cross section. Such hollow rails could not be produced in a continuous manner with the methods of roll forming that were customary up to now. The hollow rail according to FIG. 4 consists of an upper profiled rail 50 with the two side walls 51 and 52, the horizontally directed, double-walled web 53, the longitudinal groove 54 in the side wall 52 and the two longitudinal edges 55 and 56 on the side walls 51 or respectively 52.
This upper profiled rail 50 is joined with the two thermally insulating intermediate layers 57 and 58 and the lower profiled rail 60 to form a hollow profile, which has a folded joint on both sides, in which the two longitudinal edges 61 and 62 of the rail 60 around the longitudinal edges 55 or 56 of the rail 50 are bent around and engage with prong-like extensions 63 and 64 in corresponding holes in the longitudinal edges 55 and 56, respectively. Due to the insulating intermediate layers 57 and 58, the two profiled rails 50 and 60 are thermally separated from one another and without metallic contact with one another, since these intermediate layers 57, 58 also fill all the spaces between the prongs 63, 64 and the longitudinal edges 55, 56.
The production of the upper rail 50 with reference to FIGS. 5-17 and the lower rail 60 with reference to FIG. 18, as well as the joining together of the two profiled rails 50, 60 to form the hollow rail with reference to FIG. 19, will be described below with reference to FIGS and 20 explained in more detail.
The flat metal strip for producing the upper rail 50 is first, possibly after a pretreatment, deformed between rotating pairs of rollers with horizontal axes in the manner indicated in FIGS. 5-7. The bulge designated by 65 is used to produce the later longitudinal edge 56 of the side wall 52 and the bulge 66 to prepare the longitudinal groove 54 in the wall 52.
On the other hand, the bulges 67 and 68 serve to prepare the web 53 and the later longitudinal edge 55 of the side wall 51. As already mentioned above, these bulges serve to prepare sufficiently wide sections of the tape for the subsequent strong deformation with simultaneous compression.
In the roller pairs according to FIGS. 8, 9 and 10, the deformation of the bulge 66 to the groove 54 can be seen, whereby the compression at the two edges 69 and 70 of this groove 54 can be seen through the upsetting process in the roller pair according to FIG. A deviation of the band to the left is prevented in particular by the fact that it is held immovably both on the outer edge of the longitudinal edge 56 and in the area of the side wall 52 between corresponding rollers. Furthermore, in the roller pairs according to FIGS. 8, 9 and 10, the flat top side 71 of the rail 50 and the upper part of the horizontal web 53 are prepared, as is the future longitudinal edge 55.
In further pairs of rollers according to FIGS. 11-14, the horizontal, double-walled web 53 is then first completed and then the profile of the rail 50 is completed in the pairs of rollers according to FIGS. 15-17. As can be seen from the figures mentioned, the plane of the previously practically horizontal metal strip is gradually rotated by 90, which is due to the fact that in the present extreme deformation processes no surfaces of individual rollers that are too steeply inclined with respect to the horizontal axes of the interacting roller pairs are desired.
The bend 72 comprising 180 degrees of angle at the outer end of the horizontal web 53 is brought from the rounded shape still visible in FIG. 11 to an increasingly rectangular shape as it passes through the roller pairs of FIGS. 12, 13 and 14, with compression and material compression takes place, without which such a sharp-edged bend through 180 degrees would not be possible.
When it passes through the pair of rollers according to FIG. 17, the profiled rail 50 receives its final shape.
5-17, the required openings are punched out in the longitudinal edges 55 and 56 at a suitable point. This punching device can, for example, be arranged after the roller pair according to FIG. 15 or 16, but also at another suitable location if desired will.
In a similar way to the flat metal band for the rail 50, a corresponding but less wide metal band is profiled for the rail 60. Since this rail 60 has a much simpler shape than the rail 50, fewer successive pairs of rollers are required for this than for the deformation of the rail 50. It is also advisable here to turn the initially horizontally extending band by 90 degrees, so that the last deformation of the rail 60 can take place in a pair of rollers according to FIG. The flat foot part 75 is bent on both sides for the lateral boundaries 73 and 74 of the folded joint, and the longitudinal edges 61 and 62 with the prongs 63 and 64 are also prepared. The prongs are punched out of the bent edges of the longitudinal edges 61 and 62 at a suitable point between the individual pairs of rollers.
A profiled, thermally insulating intermediate layer 57 and 58 is now drawn onto each of the longitudinal edges 55 and 56 of the rail 50 emerging from the pair of rollers according to FIG. 17. Then the rail 50 prepared in this way is combined in a further pair of rollers with the rail 60 emerging from the pair of rollers according to FIG. 18 and fed to a further pair of rollers according to FIG. 19, in which the outer sides 73 and 74 of the rail 60 are pressed further inward. The two profiled inserts 57 and 58 are expediently warmed up a little before or after being pulled onto the longitudinal edges 55 and 56 of the rail 50, for example to a temperature of 4080 C.
The rails 50 and 60 emerging from the pair of rollers 19 finally pass into the pair of rollers according to FIG. 20, in which the longitudinal edges 61 and 62 of the rail 60 with the prongs 63 and 64 pass through the upper layer of the inserts 57 and 58 into the Openings in the longitudinal edges 55 and 56 are pressed into it. Due to the high pressure, the material of the inserts 57, 58 must yield, which is made easier by heating the material beforehand. In this way, the spaces between the prongs 63, 64 and the openings in the longitudinal edges 55 and 56 are filled with the relevant plastic, which results in an extremely strong folded joint between the longitudinal edges 55 and 61 or 56 and 62.
The hollow rail produced in this way and consisting of two profiled rails 50, 60 according to FIG. 4 accordingly has a mechanical strength, also against torsional and tensile forces, which also satisfies increased demands. Nevertheless, the rail 50 and the rail 60 are thermally insulated from one another, which is known to be advantageous for the use of such hollow rails for door or window frames and for other purposes in construction.
The hollow rail emerging from the pair of rollers according to FIG. 20 is passed in a known manner through further pairs of rollers for calibration and possible alignment and then arrives at a continuously operating cutting device for separating sections of a predetermined length, the continuously produced hollow rail.
Despite the extreme deformation processes and sharp-edged design of bends, since a continuous push and pull force acts in the individual roller pairs, the surface of the deformed metal strips is treated so gently that no undesired longitudinal structures are visible on the outside of the finished hollow rail according to FIG. It is even possible to carry out the present method with metal strips that are provided with a surface coating on one or both sides, for example have an anodization or have a thin plastic coating.
example
To produce a hollow rail according to FIG. 4, a metal strip made of aluminum with a thickness of 1.75 mm (tolerance + 0.05 or
-0.1 mm) of the alloy AlMg 2.5 (DIN standards 1725-1 or 1745-1, 2 or 3 or 1784-1), in the quality soft F 18-22 with a mill-finish surface .
The metal strip for the rail 50 had a width of 232 mm, that for the rail 60 of 119 mm. On a cross-section of the thermally insulated, finished hollow rail produced according to the present method, along the center line running between the outside and inside of the rail 50 or 60, the actual length of the deformed rail 50 was 223.5 mm and the deformed rail 60 was 116.0 measured mm. Thus, during the deformation process, a compression and compression of the material was caused by 132-223.5 = 8.5 mm for the rail 50 and 119-116.0 = 3.0 mm for the rail 60. The compression is therefore about 3.6% for rail 50 and about 2.5% for rail 60.
Of course, other than the above-mentioned qualities and dimensions of aluminum strips, as well as strips of other metals can be used for a deformation according to the present method. For example, thermally insulated hollow rails were made from stainless steel strips using a material according to No. 4301 DIN standards 17006 of quality 5 CrNi 18-9, rust and acid-resistant, cold-rolled (method III c / d), brushed and a thickness of 0 , 9-1.1 mm.
The compression of the metal strips in the transverse direction which takes place and is necessary in the present method requires the above-mentioned pre-corrugation of the same, as explained with reference to FIGS. 2 and 5 to 7. Experience has shown that the border line of each bulge must be about 2 to 5% longer than the border line of the longitudinal profile to be produced in the relevant area, measured along the middle between the outside and inside.
Because of the extreme deformation forces that occur in some pairs of rollers, the longitudinal pull of the metal strip already explained above is advantageous, for which purpose the relevant roller surfaces of the respective subsequent roller pair are driven at higher peripheral speeds than the corresponding roller surfaces of the preceding roller pair. The difference should be at least 0.2%, but depends heavily on the complexity of the deformation to be carried out in the relevant roller pair. Of course, this longitudinal pull can be dispensed with if the appearance of the surface is not subject to particularly high requirements, i.e. any markings on the surface by the rollers are allowed.
PATENT CLAIM 1
Process for the continuous processing of two metal strips through deforming pairs of rollers to form two profiled rails and joining of their lateral longitudinal edges, with the interposition of insulating strips of material, by means of folded connections to form a hollow rail, which leads metal strips simultaneously through rotating, deforming pairs of rollers, initially in individual areas, in the belt cross-section seen, are deformed in an undulating manner, to facilitate the subsequent profiling, characterized in that each of the undulating deformations is enlarged until its border line, transversely to the metal strip, is larger than the border line of the longitudinal profile provided in the relevant area, that on the metal strips during passage through at least some of the pairs of roles,
a longitudinal pull is exerted by the respective front pair of rollers in the direction of belt travel and for this purpose the relevant roller surfaces of the front roller pair are driven at a higher peripheral speed than the corresponding roller surfaces of the rear roller pair.
SUBCLAIMS
A method according to claim 1, characterized in that the longitudinal edges of the two profiled rails provided for a folded joint each are provided with openings and the other with nnkenarfigen extensions, that the longitudinal edge provided with extensions is bent around the other longitudinal edge and, by pressing them together two longitudinal edges, the extensions are pushed through the insulating strip of material into the openings of the other longitudinal edge, creating a galvanized seam connection of the longitudinal edges, free of metallic contact between the rails.
2. The method according to claim I, characterized in that the circumferential speed of the front pair of rollers is made at least 0.2% higher than the rear pair of rollers.
3. The method according to claim I, characterized in that the border line of the pre-corrugations is made larger by about 2-5% than that of the relevant longitudinal profiles.
4. The method according to claim I and dependent claim 1, characterized in that the prong-like extensions are created in a longitudinal edge by punching out successive subregions of the bent-up edge in the form of bent-up, flap-like tines.
5. The method according to claim I and dependent claims 1 and 4, characterized in that before the prong-like extensions are pressed into the openings, the insulating material strip is heated and made flexible.
6. The method according to claim and dependent claim 5, characterized in that when the prong-like extensions are pushed into the openings, the pressure is increased until the flexible insulating material fills the remaining cavities between the extensions and the openings.
PATENT CLAIM II
Hollow rail, consisting of two profiled rails combined by means of fold connections and insulating intermediate layers, produced according to the method according to patent claim I, characterized by fold connections each from a longitudinal edge of both rails, in which one longitudinal edge has openings and the other longitudinal edge has prong-like extensions that are in these openings protrude, but are isolated from the relevant longitudinal edge.
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