DE102014102363B3

DE102014102363B3 - Vorrichtung und Verfahren zur partiellen Entschichtung und/oder spanenden Abtragung

Info

Publication number: DE102014102363B3
Application number: DE102014102363.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Flehmig; Dieter Scheuvens; Lothar Hömig
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG; ThyssenKrupp AG
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: US20150239053A1; US9643268B2; CN104858503A; CN104858503B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur partiellen Entschichtung und/oder spanenden Abtragung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten und/oder mit einer Störschicht versehenen Stahlblechs, wobei die Vorrichtung ein spanabhebendes Werkzeug in Form einer Schaberolle aufweist und wobei die Schaberolle eine Spankante zum Abschaben der Metallbeschichtung und/oder Störschicht von der Stahlblechoberfläche umfasst und wobei ferner die Schaberolle um eine zu einer Haupterstreckungsebene des Stahlblechs senkrechte Rotationsachse rotierbar ist.

Description

Stand der Technik
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Stahlbleche vor dem Warmumformen zu einem Halbzeug mit einer Schutzschicht zu versehen, um Oberflächenschäden und Korrosion während des Härtungsprozesses zu vermeiden. Eine gängige Methode ist die Beschichtung der Stahlbleche mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (Metallbeschichtung), wie beispielsweise einer Aluminium-Silizium-Legierung (AlSi) im Rahmen einer Schmelztauchveredelung von Stahlband.
Hierbei tritt das Problem auf, dass es beim Schweißen von solchen beschichteten Stahlblechen zu Aluminiumeinlagerungen in die Schweißnaht kommen kann, wodurch die Festigkeit der Schweißverbindung herabgesetzt wird. Es ist daher notwendig, die Metallbeschichtung in denjenigen Bereichen des Stahlblechs, in denen eine Schweißverbindung vorgesehen ist, zu entfernen. Insbesondere die Kanten der Stahlbleche stellen hierbei üblicherweise die zu entschichtenden Bereiche dar. Aber nicht nur bei beschichteten Stahlblechen kann eine Kantenvorbereitung erforderlich sein, sondern auch bei insbesondere unbeschichteten, die beispielsweise im beölten und/oder bereits leicht korrodierten Zustand einem Schweißprozess zugeführt werden sollen.
Zum Entfernen der Metallbeschichtung des Stahlblechs schlägt die Druckschrift DE 10 2011 050 316 A1 ein Verfahren vor, bei welchem die Stahlblechplatine auf eine Platinenauflage einer Presse aufgelegt wird und während einer Schließbewegung der Presse Schabemesser quer zu einer Haupterstreckungsrichtung der zu entschichtenden Bereiche der Platine bewegt werden, um in diesen Bereichen die Beschichtung der Platine abzuschaben. Die zu entschichtenden Bereiche der Platine umfassen üblicherweise die Kantenbereiche der Platine. Die Schabemesser werden beim Schließen der Presse in die Schicht eingedrückt und danach senkrecht zum Kantenverlauf bis zur Kante bewegt bzw. herausgezogen. Die Kantenbereiche können je nach Stahlblechkontur auch komplexere Verläufe mit vergleichsweise kleinen Kurvenradien aufweisen. Wegen der ungünstigen Winkellage können nachteiligerweise solche Stahlblechkonturen mit stark gekrümmten Kanten mit dem vorgeschlagenen Verfahren nicht entschichtet werden. Ferner besteht bei der vorgeschlagenen Lösung das Problem, dass eine exakte Einstellung der Schabemesser über eine größere Länge vergleichsweise schwierig ist.
Eine weitere Lösung zum Entfernen der Metallbeschichtung auf nur einer Seite des Stahlblechs geht aus der Druckschrift DE 10 2006 050 702 A1 hervor, bei welchem ein spanabhebendes Werkzeug nach Art eines Hobels oder eines rotierenden Schleifkopfes vorgesehen ist, welcher flächig auf die Oberfläche einer Seite des Stahlbandes einwirkt, um dort einen mechanischen Abtrag der Metallbeschichtung zu erwirken. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass nur ein einseitiger Abtrag der Metallbeschichtung vorgesehen ist. Ferner ist diese Lösung dazu ausgebildet, einen flächigen Abtrag der Metallbeschichtung auf der gesamten Oberfläche der einen Seite des Stahlblechs zu erzielen, wodurch die beim partiellen Entschichten notwendige präzise Positionierung des spanabhebenden Werkzeugs relativ zum Stahlblech nur in einer vergleichsweise aufwändigen Weise umsetzbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie von einem Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 9 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum partiellen spanenden Abtrag und/oder Entschichten eines Werkstücks bereitzustellen, welche(s) einerseits stets eine zuverlässige Entfernung der Metallbeschichtung und/oder spanenden Abtrag einer Störschicht auch bei Werkstücken mit gekrümmten Kanten gewährleistet und andererseits automatisierbar und kostengünstig zu realisieren ist. Zudem soll eine zügige Entschichtung und/oder spanenden Abtrag ermöglicht werden, um im Fertigungsprozess der Werkstücke möglichst hohe Taktraten zu erzielen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung zum partiellen spanenden Abtrag und/oder Entschichtung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten oder mit einer Störschicht versehenen Stahlblechs, wobei die Vorrichtung ein spanabhebendes Werkzeug in Form einer Schaberolle aufweist und wobei die Schaberolle eine Spankante zum Abschaben der Metallbeschichtung und/oder Störschicht von der Stahlblechoberfläche umfasst und wobei ferner die Schaberolle um eine zu einer Haupterstreckungsebene des Stahlblechs senkrechte Rotationsachse rotierbar ist, gemäß Anspruch1, sowie einem Verfahren gemäß Anspruch 9.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass sich die Schaberolle in einfacher Weise an der Kontur einer Stahlblechkante entlang bewegen lässt, wodurch eine schnelle, sowie einfach und kostengünstig implementierbare partielle Entschichtung und/oder spanenden Abtrag im Kantenbereich des Stahlblechs realisieren lässt. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können im Unterschied zum Stand der Technik auch Konturverläufe mit engen Kurvenradien entschichtet und/oder spanend abgetragen werden. Durch das mechanische Abtragen der Metallbeschichtung und/oder Störschicht mittels der Spankante wird zudem eine zuverlässige Entfernung der Beschichtung und/oder Störschicht erzielt, so dass im entschichteten und/oder spanend abgetragenen Bereich des Stahlblechs eine Schweißverbindung mit hoher Tragfestigkeit in nachfolgenden Fertigungsprozessen erzeugt werden kann. Die partiell zu entfernende Metallbeschichtung und/oder Störschicht umfasst insbesondere eine Aluminium-Silizium-Legierung (AlSi), eine Zink-Eisen-Legierung, eine Ölschicht oder eine korrodierte Schicht. Eine Metallbeschichtung kann beispielweise vor dem Härten des Stahlblechs beispielsweise im Schmelztauchverfahren auf das Stahlblech aufgebracht werden. Das partiell zu entschichtende Stahlblech kann insbesondere ein zu härtetender hochfester Stahl sein. Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Aufnahme auf, in welcher das partiell zu entschichtende und/oder spanend abzutragende Stahlblech aufgenommen wird. Denkbar ist, dass die Aufnahme eine Fixiervorrichtung umfasst, um das Stahlblech in der Aufnahme derart zu fixieren, dass die zu entschichtenden und/oder spanend abzutragenden Bereiche des Stahlblechs, insbesondere die Stahlblechkanten, freiliegen. Die Schaberolle ist vorzugsweise rotierbar an einer Aufhängung befestigt. Die Aufhängung der Schaberolle wird vorzugsweise mit einer Antriebsvorrichtung relativ zu der mit dem Stahlblech bestückten Aufnahme bewegt. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass die mit dem Stahlblech bestückte Aufnahme mittels der Antriebsvorrichtung relativ zur Aufhängung der Schaberolle bewegt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schaberolle eine zur Rotationsachse konzentrische Umfangsfläche aufweist, in welcher wenigstens eine umlaufende Nut ausgebildet ist. Die Schaberolle ist entweder einstückig ausgebildet, indem die Nut in das Material der Schaberolle gefräst ist, oder mehrteilig ausgebildet. In der mehrteiligen Ausbildung weist die Schaberolle wenigstens zwei Rollenelemente auf, welche zur Bildung der Nut durch ein Distanzmittel voneinander beabstandet sind. Das Distanzmittel kann entweder eine Distanzscheibe mit einer definierten Dicke parallel zur Rotationsachse sein oder ist in seiner Dicke parallel zur Rotationsachse, insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, verstellbar ausgebildet. Die verstellbare Ausbildung hat den Vorteil, dass die lichte Breite der Nut in variabler Weise an eine gewünschte Stahlblechdicke anpassbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Nut eine zur Rotationsachse konzentrische Nutbodenfläche aufweist und die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtrag das Stahlblech mit einer Stahlblechkante in die Nut vorsteht und die Schaberolle mit der Nutbodenfläche auf einer Stirnseite der Stahlblechkante, insbesondere zur Blechkante schlupffrei, abläuft. In vorteilhafter Weise wird die Schaberolle somit automatisch der Stahlblechkante geführt, so dass stets eine präzise Positionierung der Schaberolle relativ zum Stahlblech gewährleistet ist. Zudem wird hierdurch eine vergleichsweise zügige Entschichtung und/oder spanende Abtragung ermöglicht, da die Schaberolle entsprechend zügig entlang des Stahlblechs geführt und bewegt werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Nut zwei von der Nutbodenfläche ausgehende seitliche Nutbegrenzungsflächen aufweist, wobei wenigstens eine der beiden Nutbegrenzungsfläche die Spankante aufweist. Insbesondere ist die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtrag die wenigstens eine Spankante parallel zur Haupterstreckungsebene des Stahlblechs über die Stahlblechkante schabt. Vorzugsweise wird somit ein an die Stirnfläche angrenzender definierter Bereich der Stahlblechkante von der Beschichtung und/oder Störschicht mechanisch befreit und steht für eine spätere Schweißverbindung zur Verfügung. Die Tiefe der Nut bestimmt die Größe des entschichteten und/oder spanend abzutragenden Bereichs. Denkbar ist auch, dass die Entschichtungs-/Abtragungsbreite über die Eindringtiefe der Schaberolle, beispielsweise mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, einstellbar ist, um die Größe des entschichteten und/oder spanend abgetragenen Bereichs variabel anzupassen. Alternativ ist denkbar, dass je nach Anforderung eine entsprechende Distanzscheibe mit einem definierten Durchmesser zur Erzielung der gewünschten Eindringtiefe verwendet wird. Die Spankante ist entweder unmittelbar im Übergangsbereich zwischen der Umfangsfläche und der seitlichen Nutbegrenzungsfläche oder in einem beliebigen Abstand von der Umfangsfläche in der Nutbegrenzungsfläche ausgebildet. Die Nutbegrenzungsfläche erstreckt sich in einer von der Rotationsachse ausgehenden radialen Richtung oder ist winklig zur radialen Richtung ausgebildet. Die Nutbegrenzungsfläche fungiert insbesondere als spanende Freifläche, während die Umfangsfläche als Spanfläche fungiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass beide Nutbegrenzungsflächen jeweils eine Spankante aufweisen. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtrag auf beiden Seiten des Stahlblechs eine der beiden Spankanten parallel zur Haupterstreckungsebene des Stahlblechs über die Stahlblechkante schabt. In vorteilhafter Weise werden hierbei beiden Seiten des Stahlblechs gleichzeitig und in einem einzigen Arbeitsschritt entschichtet und/oder spanend abgetragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Spankante und der Umfangsfläche ein Absatz zur Spanbeseitigung ausgebildet ist. Der Absatz dient vorteilhafterweise dazu, die von dem Stahlblech abgeschabten Beschichtungs-/Abtragungsreste aus dem entschichteten und/oder spanend abgetragenen Bereich und insbesondere aus der Nut zu entfernen. In vorteilhafter Weise ist hierfür kein zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich. Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Vorrichtung ein der Schaberolle nachlaufendes Spanbeseitigungsmittel aufweist. Dieses Spanbeseitigungsmittel ist bevorzugt mit der Schaberolle und besonders bevorzugt mit der Aufhängung der Schaberolle gekoppelt, so dass sich das Spanbeseitigungsmittel mit der Schaberolle entlang der Kontur des Stahlblechs bewegt und hierdurch die von dem Stahlblech abgeschabten Beschichtungsreste von dem Stahlblech entfernt werden. Das Spanbeseitigungsmittel umfasst insbesondere schräg gestellte Messer, Bürsten, weitere Rollen oder dergleichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaberolle eine zur Nut parallel zur Rotationsachse versetzte Spanbeseitigungsnut aufweist, deren lichte Breite parallel zur Rotationsachse größer als die der Nut ist. Nach der Entschichtung und/oder spanenden Abtragung des Stahlblechs kann die Schaberolle erneut entlang der Kontur des Stahlblechs bewegt werden, wobei die Kante des Stahlblechs dann nicht erneut durch die Nut, sondern durch die breitete Spanbeseitigungsnut geführt wird. Auf diese Weise werden lediglich die die von dem Stahlblech abgeschabten Beschichtungs-/Abtragungsreste von dem Stahlblech entfernt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaberolle eine Mehrzahl von Nuten und/oder Spanbeseitigungsnuten aufweist, welche parallel zur Rotationsachse zueinander versetzt sind und für unterschiedliche Stahlblechdicken vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise fungiert die Schaberolle somit als eine Art Kombinationswerkzeug, welches für verschiedene Stahlblechdicken einsetzbar ist. Hierfür weisen die Nuten und/oder Spanbeseitigungsnuten unterschiedliche lichte Breiten auf. Je nach Stahlblechdicke wird sodann diejenige Nut bzw. Spanbeseitigungsnut verwendet, welche für die aktuelle Stahlblechdicke vorgesehen ist. Für einen Wechsel zwischen verschiedenen Nuten bzw. Spanbeseitigungsnuten muss die Schaberolle lediglich entlang der Rotationsachse versetzt werden. Denkbar ist, dass diese Versetzungsbewegung automatisch initiiert bzw. gesteuert wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur partiellen Entschichtung und/oder spanenden Abtragung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten und/oder mit einer Störschicht versehenen Stahlblechs, insbesondere unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Stahlblech bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt ein spanabhebendes Werkzeug in Form einer Schaberolle entlang einer Kontur des Stahlblechs bewegt wird und die Metallbeschichtung und/oder Störschicht von der Stahlblechoberfläche mit einer Spankante der Schaberolle abgeschabt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle um eine zu einer Haupterstreckungsebene des Stahlblechs senkrechte Rotationsachse rotiert wird. Das vorteilhafte Verfahren ermöglicht analog zur vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung eine schnelle, sowie einfach und kostengünstig implementierbare partielle Entschichtung und/oder spanende Abtragung im Kantenbereich des Stahlblechs. Hierbei wird insbesondere eine Stahlblechkante des Stahlblechs durch eine Nut der Schaberolle bewegt, die in einer zur Rotationsachse konzentrischen Umfangsfläche der Schaberolle ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine Zwangsführung der Schaberolle relativ zum Stahlblech realisiert, so dass vorteilhafterweise stets eine präzise Positionierung der Schaberolle relativ zum Stahlblech sichergestellt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle relativ zum Stahlblech derart bewegt wird, dass die Schaberolle mit einer zur Rotationsachse konzentrischen Nutbodenfläche der Nut auf einer Stirnseite der Stahlblechkante, insbesondere zur Blechkante schlupffrei, abläuft. Die Schaberolle ist vorzugsweise nicht angetrieben, sondern weist einen Freilauf auf, so dass sich die Rotation der Schaberolle automatisch durch die lineare Relativbewegung zwischen Schaberolle und Stahlblech entlang der Stahlblechkontur einstellt. Alternativ wäre allerdings auch denkbar, dass die Schaberolle zur Rotation angetrieben wird, wobei in diesem Fall die Rotationsbewegung der Schaberolle um die Rotationsachse mit der Linearbewegung zwischen Schaberolle und Stahlblech vorzugsweise derart abgestimmt, dass kein Schlupf zur Blechkante auftritt. Mit anderen Worten: Es wird ein Gleichlauf zwischen Stahlblech und Schaberolle realisiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle relativ zum Stahlblech derart bewegt wird, dass eine Spankante, welche an einer von der Nutbodenfläche ausgehenden seitlichen Nutbegrenzungsfläche ausgebildet ist, parallel zur Haupterstreckungsebene des Stahlblechs über die Stahlblechkante schabt und dass vorzugsweise auf beiden Seiten des Stahlblechs eine Spankante parallel zur Haupterstreckungsebene des Stahlblechs über die Stahlblechkante schabt. In vorteilhafter Weise kann somit die Stahlblechkante einseitig oder doppelseitig entschichtet und/oder spanend abgetragen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Nut zwischen zwei Rollenelementen der Schaberolle ausgebildet ist und der Abstand zwischen den beiden Rollenelement parallel zur Rotationsachse mit einem Distanzmittel, insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, eingestellt wird. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhafterweise eine stufenlose Justierung der Nutbreite möglich, wodurch die Vorrichtung an beliebige Stahlblechdicken flexibel anpassbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt abgeschabter Span mittels einem der Schaberolle nachlaufenden Spanbeseitigungsmittel und/oder eines zwischen der Spankante und einer Umfangsfläche der Schaberolle ausgebildeten Absatz zur Spanbeseitigung entfernt wird und/oder dass in einem dritten Verfahrensschritt die Stahlblechkante durch eine zur Nut parallel entlang der Rotationsachse versetzte Spanbeseitigungsnut bewegt wird, die in einer zur Rotationsachse konzentrischen Umfangsfläche der Schaberolle ausgebildet ist. Vorteilhafterweise werden somit die von dem Stahlblech abgeschabten Beschichtungsreste aus dem entschichteten und/oder Abtragungsreste aus dem spanend abgetragenen Bereich und insbesondere von dem Stahlblech entfernt.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung gemäß einer beispielhaften vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung 1 zur partiellen Entschichtung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten Stahlblechs 2 gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Schaberolle 3, welche als spanabhebendes Werkzeug fungiert. Die Schaberolle 3 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und um eine Rotationsachse 4 rotierbar gelagert. Die Schaberolle 3 ist hierfür rotierbar an einer nicht-dargestellten Aufhängung befestigt. Ferner weist die Schaberolle 3 eine zur Rotationsachse 4 konzentrische Umfangsfläche 5 auf, in welcher eine umlaufende Nut 6 ausgebildet ist. Die Nut 6 umfasst eine zur Rotationsachse 4 konzentrische Nutbodenfläche 10 und zwei gegenüberliegende seitliche Nutbegrenzungsflächen 11 auf, welche sich auf beiden Seiten der Nut 6 von der Nutbodenfläche 10 zur Umfangsfläche 5 erstrecken und als Wandung der Nut 6 fungieren. Die Nut 6 weist ferner zwei gegenüberliegende Spankanten 12 auf, welche jeweils im Übergangsbereich zwischen der Umfangsfläche 5 und der seitlichen Nutbegrenzungsflächen 11 ausgebildet sind.
Denkbar ist, dass die Schaberolle 3 einteilig ausgebildet ist und die Nut 6 in die Umfangsfläche 5 gefräst ist. Vorzugsweise umfasst die Schaberolle 3 jedoch wenigstens zwei separate Rollenelemente 7, welche entlang der Rotationsachse 4 mittels eines Distanzmittels 8 voneinander beabstandet sind, so dass sich zwischen den Rollenelementen 7 die Nut 6 ausbildet. Das Distanzmittel 8 ist vorzugsweise eine Distanzscheibe 9 mit einer definierten Dicke entlang der Rotationsachse 4, welche die lichte Breite der Nut 6 bestimmt, und einem definierten Durchmesser senkrecht zur Rotationsachse 4, welcher die Tiefe der Nut 6 bestimmt. Durch die Wahl einer entsprechenden Distanzscheibe 9 kann die Nut 6 somit auf eine gewünschte Stahlblechdicke und/oder einen bestimmten zu entschichtenden Bereich eingestellt werden. Die Distanzscheibe 9 ist daher insbesondere austauschbar. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass das Distanzmittel 8 in seiner Dicke und/oder in seinem Durchmesser verstellbar ist, beispielsweise mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, wodurch die lichte Breite und/oder die Tiefe der Nut 6 variabel einstellbar ist. Dies kann insbesondere zur Überbrückung von Schweißnähten bei Tailored Blanks besonders vorteilhaft sein.
Die Spankanten 12 sind dazu ausgebildet, ein mit einer Metallbeschichtung in Form einer Aluminium-Silizium-Legierung (AlSi) beschichteten Stahlblechs 2 beidseitig zu entschichten, indem die Beschichtung durch die Spankanten 12 von dem Stahlblech 2 abgeschabt werden. Hierfür wird eine Stahlblechkante des Stahlblechs 2 in die Nut 6 eingeführt und die Schaberolle 3 um die zur Haupterstreckungsebene 13 des Stahlblechs 2 senkrechte Rotationsachse 4 rotiert (siehe Rotationspfeil 15). Die Schaberolle 3 läuft dabei mit der Nutbodenfläche 10 schlupffrei auf der Stirnfläche der Stahlblechkante ab, so dass sich die Aufhängung der Schaberolle 3 bzw. die Rotationsachse 4 entlang der Kontur der Stahlblechkante relativ zum Stahlblech 2 bewegt. Entweder wird die Schaberolle 3 nicht angetrieben und stattdessen mit Freilauf betrieben oder die Rotationsgeschwindigkeit der Schaberolle 3 wird auf die Relativbewegung zwischen Aufhängung und Stahlblech 2 abgestimmt, so dass kein Schlupf zwischen der Nutbodenfläche 10 und der Stirnseite der Stahlblechkante auftritt.
Die lichte Breite der Nut 6 ist derart gewählt, dass sie im Wesentlichen der Stahlblechdicke ohne Metallbeschichtung entspricht, d. h. die lichte Breite der Nut 6 ist kleiner als die Dicke des beidseitig mit der zu entfernenden Beschichtung beschichteten Stahlblechs 2. Beim Abrollen der Schaberolle 3 wird daher auf beiden Seiten des Stahlblechs 2 die Beschichtung von den Spankanten 12 abgeschabt. Die Beschichtung wird dabei jeweils von der Spankante 12 parallel zur Haupterstreckungsebene 13 von der Stirnseite in Richtung Stahlblechmitte geschoben. An der Stahlblechkante wird somit beidseitig ein entschichteter Bereich 20 erzeugt, dessen Größe jeweils durch die Tiefe der Nut 6 vorgegeben ist. In diesem entschichteten Bereich können in späteren Bearbeitungs- bzw. Fertigungsschritten des Stahlblechs Schweißnähte erzeugt werden, bei welchen keine Verunreinigungen durch die Beschichtungselemente und damit verbundene negative Einflüsse, z. B. Festigkeitseinbußen zu befürchten sind. Durch das Ablaufen der Schaberolle 3 auf der Stirnseite des Stahlblechs 2 folgt die Schaberolle 3 im Wesentlichen automatisch der Kontur des Stahlblechs 2, so dass sich die Vorrichtung 1 vergleichsweise einfach automatisieren lässt. Denkbar ist auch, dass die Schaberolle 3 die gesamte Kontur des Stahlblechs 2 abfährt und entschichtet oder nur selektiv bestimmte Kantenbereiche entschichtet werden.
Das Stahlblech 2, welches insbesondere eine Platine umfasst, wird vorzugsweise in einer Stahlblechaufnahme (nicht dargestellt) fixiert und beispielsweise durch Klemmen gegen Verrutschen gesichert. Die Schaberolle 3 wird sodann genau mittig an einem Ende des Stahlblechs 2 angestellt. Die Aufhängung der Schaberolle 3 wird dann mittels einer nicht dargestellten Antriebvorrichtung relativ zum fixierten Stahlblech 2 entlang der Stahlblechkontur bewegt (siehe Bewegungspfeil 19) und somit die Kontur des Stahlblechs 2 abgefahren. Grundsätzlich wäre alternativ natürlich aber auch denkbar, dass die Stahlblechaufnahme relativ zur Schaberolle 3 bewegt wird. Bei einer geschwungenen Kontur des Stahlblechs 2 ist eine Bewegung der Aufhängung jedoch einfacher zu realisieren.
In 2 ist eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei im Unterschied die Schaberolle 3 bei der Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform nicht nur eine einzige Nut 6, sondern stattdessen zwei Nuten 6 aufweist. Die beiden Nuten 6 sind entlang der Rotationsachse 4 zueinander versetzt und weisen unterschiedliche lichte Breiten parallel zur Rotationsachse 4 auf. Auf diese Weise kann die Schaberolle 3 für Stahlbleche 2 unterschiedlicher Materialstärke Verwendung finden. Das zu entschichtende Stahlblech 2 muss lediglich mit der entsprechenden zur Dicke des Stahlblechs 2 korrespondierenden Nut 6 bearbeitet werden. Im vorliegenden Beispiel ist die Stahlblechkante beispielsweise in der breiteren Nut 6 angeordnet. Aus der in 2 gezeigten Schnittbilddarstellung ist ferner zu erkennen, dass die seitlichen Nutbegrenzungsflächen 11 nicht radial zur Rotationsachse 4 verlaufen, sondern derart winklig angeordnet sind, dass sie kegelabschnittsförmig mit zunehmenden Abstand von der Rotationsachse aufeinander zu laufen. Die Spankanten 12 stehen somit in Richtung der Stahlblechoberfläche vor, wodurch eine Selbstzentrierung des Stahlblechs 2 innerhalb der Nut 2 erzielt wird (da in der Mittenlage der geringe Kraftbedarf notwendig ist).
Die Schaberolle 3 der Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist zudem für jede der Nuten 6 noch eine passende Spanbeseitigungsnut 14 auf. Beim Entschichten der Stahlblechkanten wird die Beschichtung mittels der Spankanten 12 von der Stahlblechkante weg in Richtung Stahlblechmitte gedrückt. Die Beschichtungsreste 16 bleiben neben dem entschichteten Bereich zunächst aufgerollt oder aufgeschabt liegen. Zur Entfernung dieser Beschichtungsreste wird in einem nachfolgenden Entspanungsschritt die Schaberolle 3 erneut über die bereits entschichtete Stahlblechkante geführt, wobei die Stahlblechkante dabei durch die Spanbeseitigungsnut 14 geführt, dessen Breite und Tiefe größer als die der Nut 6 zum Entschichten ist, und somit die Beschichtungsreste 16 von dem Stahlblech 2 abgestreift werden.
In 3 ist eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform entspricht wiederum im Wesentlichen der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, wobei im Unterschied die seitlichen Nutbegrenzungsflächen 11 in der Nut 6 der Schaberolle 3 bei der Vorrichtung 1 gemäß der dritte Ausführungsform nicht nur die Spankanten 12 aufweisen, sondern ferner einen Absatz 17 zur Spanbeseitigung umfassen. Die Spankante 12 ist dafür an der Nutzbegrenzungsfläche 11 in Richtung Rotationsachse 4 versetzt. Der Absatz 17 ist sodann jeweils zwischen der Spankante 12 und der Umfangsfläche 6 ausgebildet und sorgt dafür, dass die Beschichtungsreste 16 direkt nach dem Entschichten der Stahlblechkante entfernt werden. Vorteilhafterweise braucht es bei dieser Lösung keine Nachbearbeitung der Stahlblechkante zur Entfernung der Beschichtungsreste 16 in einem zusätzlichen Schritt.
In 4 zeigt eine schematische Schnittbildansicht einer Vorrichtung 1 gemäß einer beispielhaften vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ebenfalls im Wesentlichen der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform gleicht, wobei im Unterschied die Vorrichtung 1 ein Spanbeseitigungsmittel 18 aufweist, welches der Schaberolle 3 nachgeschaltet ist. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Spanbeseitigungsmittel 18 ein Entgratungsmesser zum Abschaben der Beschichtungsreste 16, welches mit der Aufhängung der Schaberolle 3 derart gekoppelt ist, dass das Entgratungsmesser hinter der Schaberolle 3 entlang der Stahlblechkontur herläuft (siehe Bewegungspfeil 19) und somit die von der Schaberolle 3 aufgeschobenen Beschichtungsreste 16 sofort von dem Stahlblech 2 entfernt. Vorteilhafterweise braucht es auch bei dieser Lösung keine Nachbearbeitung der Stahlblechkante zur Entfernung der Beschichtungsreste 16 in einem zusätzlichen Schritt.
In den 1 bis 4 ist jeweils nur eine Vorrichtung 1 respektive eine Schaberolle 3 an einer nicht-dargestellten Aufhängung gezeigt. Um die Taktzeiten zu erhöhen, können auch zwei Vorrichtungen (nicht-dargestellt) verwendet werden, die beispielsweise eine zeitgleiche, zweiseitige Entschichtung der Blechkanten ermöglichen, wobei die Vorrichtungen respektive Schaberollen gleichsinnig oder gegensinnig die gegenüberliegenden Blechkanten entschichten.
Auch Störstellen in Form von Korrosionsschichten und/oder Ölschichten im Kantenbereich von unbeschichteten Stahlblechen können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren respektive Vorrichtung kostengünstig spanend abgetragen werden. Dadurch können negative Einflüsse störender Elemente an der Kantenoberfläche im Zuge der erfindungsgemäßen Kantenvorbereitung für den Schweißprozess im Wesentlichen reduziert werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Stahlblech
3: Schaberolle
4: Rotationsachse
5: Umfangsfläche
6: Nut
7: Rollenelement
8: Distanzmittel
9: Distanzscheibe
10: Nutbodenfläche
11: Seitliche Nutbegrenzungsfläche
12: Spankante
13: Haupterstreckungsebene
14: Spanbeseitigungsnut
15: Rotationspfeil
16: Beschichtungsreste
17: Absatz
18: Spanbeseitigungsmittel
19: Bewegungspfeil
20: Entschichteter Bereich

Claims

Vorrichtung (1) zur partiellen Entschichtung und/oder spanenden Abtragung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten und/oder mit einer Störschicht versehenen Stahlblechs (2), wobei die Vorrichtung (1) ein spanabhebendes Werkzeug in Form einer Schaberolle (3) aufweist und wobei die Schaberolle (3) eine Spankante (12) zum Abschaben der Metallbeschichtung und/oder Störschicht von der Stahlblechoberfläche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaberolle (3) um eine zu einer Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) senkrechte Rotationsachse (4) rotierbar ist, wobei die Schaberolle (3) eine zur Rotationsachse (4) konzentrische Umfangsfläche (5) aufweist, in welcher wenigstens eine umlaufende Nut (6) ausgebildet ist, wobei die Nut (6) zwei von der Nutbodenfläche (10) ausgehende seitliche Nutbegrenzungsflächen (11) aufweist, wobei wenigstens eine der beiden Nutbegrenzungsflächen (11) die Spankante (12) aufweist und die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtragen die wenigstens eine Spankante (12) parallel zur Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) über die Stahlblechkante schabt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schaberolle (3) einstückig ausgebildet ist oder wenigstens zwei separate Rollenelemente (7) aufweist, welche zur Bildung der Nut (6) durch ein Distanzmittel (8) voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das Distanzmittel (8) eine Distanzscheibe (9) mit einer definierten Dicke parallel zur Rotationsachse (4) umfasst oder wobei das Distanzmittel (8) in seiner Dicke parallel zur Rotationsachse (4), insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, verstellbar ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nut (6) eine zur Rotationsachse (4) konzentrische Nutbodenfläche (10) aufweist und die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtragen das Stahlblech (2) mit einer Stahlblechkante in die Nut (6) vorsteht und die Schaberolle (3) mit der Nutbodenfläche (10) auf einer Stirnseite der Stahlblechkante (2), insbesondere zur Blechkante schlupffrei, abläuft.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beide Nutbegrenzungsflächen (11) jeweils eine Spankante (12) aufweisen und die Vorrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass beim Entschichten und/oder spanenden Abtragen auf beiden Seiten des Stahlblechs (2) eine der beiden Spankanten (12) parallel zur Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) über die Stahlblechkante schabt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei zwischen der Spankante (12) und der Umfangsfläche (5) ein Absatz (17) zur Spanbeseitigung ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schaberolle (3) eine zur Nut (6) parallel zur Rotationsachse (4) versetzte Spanbeseitigungsnut (14) aufweist, deren lichte Breite parallel zur Rotationsachse (4) größer als die der Nut (6) ist, und/oder wobei die Vorrichtung (1) ein der Schaberolle (3) nachlaufendes Spanbeseitigungsmittel (18) aufweist, welches vorzugsweise ein Entgratungsmesser umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schaberolle (3) eine Mehrzahl von Nuten (6) und/oder Spanbeseitigungsnuten (14) aufweist, welche parallel zur Rotationsachse (4) zueinander versetzt sind und für unterschiedliche Stahlblechdicken vorgesehen sind.
Verfahren zur partiellen Entschichtung und/oder spanenden Abtragung eines mit einer Metallbeschichtung beschichteten und/oder mit einer Störschicht versehenen Stahlblechs (2), unter Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Verfahrensschritt das Stahlblech (2) bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt ein spanabhebendes Werkzeug in Form einer Schaberolle (3) entlang einer Kontur des Stahlblechs (2) bewegt wird und Metallbeschichtung und/oder Störschicht von der Stahlblechoberfläche mit einer Spankante (12) der Schaberolle (3) abgeschabt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle (3) um eine zu einer Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) senkrechte Rotationsachse (4) rotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei sich im zweiten Verfahrensschritt eine Stahlblechkante des Stahlblechs (2) durch eine Nut (6) der Schaberolle (3) bewegt, die in einer zur Rotationsachse (4) konzentrischen Umfangsfläche (5) der Schaberolle (3) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle (3) relativ zum Stahlblech (2) derart bewegt wird, dass die Schaberolle (3) mit einer zur Rotationsachse (4) konzentrischen Nutbodenfläche (10) der Nut (6) auf einer Stirnseite der Stahlblechkante, insbesondere zur Blechkante schlupffrei, abläuft.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei im zweiten Verfahrensschritt die Schaberolle (3) relativ zum Stahlblech (2) derart bewegt wird, dass eine Spankante (12), welche an einer von der Nutbodenfläche (10) ausgehenden seitlichen Nutbegrenzungsfläche (11) ausgebildet ist, parallel zur Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) über die Stahlblechkante schabt und dass vorzugsweise auf beiden Seiten des Stahlblechs (2) eine Spankante (12) parallel zur Haupterstreckungsebene (13) des Stahlblechs (2) über die Stahlblechkante schabt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Nut (6) zwischen zwei Rollenelementen (7) der Schaberolle (3) ausgebildet ist und der Abstand zwischen den beiden Rollenelementen (7) parallel zur Rotationsachse (4) mit einem Distanzmittel (8), insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei im zweiten Verfahrensschritt abgeschabte Beschichtungsreste (16) mittels einem der Schaberolle (3) nachlaufenden Spanbeseitigungsmittel (18) und/oder eines zwischen der Spankante (12) und einer Umfangsfläche (5) der Schaberolle (3) ausgebildeten Absatz (17) zur Spanbeseitigung entfernt wird und/oder dass in einem dritten Verfahrensschritt die Stahlblechkante durch eine zur Nut (6) parallel entlang der Rotationsachse (4) versetzte Spanbeseitigungsnut (14) bewegt wird, die in einer zur Rotationsachse (4) konzentrischen Umfangsfläche (5) der Schaberolle (3) ausgebildet ist.