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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sanitäreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei der Sanitäreinrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Sanitärwanne, insbesondere um eine Sanitärwanne aus Stahl-Email. Allerdings ist auch die Herstellung anderer sanitärer Gegenstände mitumfasst. So kann es sich bei dieser Sanitäreinrichtung auch um Sanitärbecken, z. B. Waschbecken, oder Paneele handeln, die z. B. als Verkleidungselement oder Verblendungen für andere sanitäre Gegenstände dienen.
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Bei der Herstellung von Sanitäreinrichtungen aus Stahl-Email muss vor der eigentlichen Emaillierung ein Rohling gebildet werden, welcher bereits im Wesentlichen die abschließende Form der Sanitäreinrichtung aufweist. Hierzu kann beispielsweise zur Bildung einer Sanitärwanne ein zugeschnittenes Blech in einem Tiefziehprozess geformt werden, wobei sich im Zuge der Formgebung ein Grundkörper mit einer Wannenform ausbildet. Diese Wannenform ist erforderlich, um im eingebauten Zustand der Sanitärwanne Wasser in Richtung einer Mulde zu befördern, wobei dann an der tiefsten Stelle dieser Mulde eine Ablauföffnung angeordnet ist.
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Es ist allgemein bekannt, dass Sanitäreinrichtungen insbesondere Sanitärwannen randlos ausgebildet werden können und dann je nach Art lediglich eine eingeprägte Wannenform aufweisen. Darüber hinaus weisen derartige Sanitärwannen und auch andere Sanitäreinrichtungen üblicherweise gegenüber dem Grundkörper abgewinkelte Ränder auf, über die die Formstabilität des Grundkörpers erhöht wird. In einem solchen Fall wird das Blech nach Ausbildung der Wannenform an seitlichen Abschnitten abgewinkelt, wobei eine solche Abwinklung im Rahmen der Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungen beschränkt ist. Vielmehr meint eine Abwinklung, dass das Blech seitliche Abschnitte aufweist, welche gegenüber der Grundfläche angestellt sind. Aus der Praxis ist es ferner bekannt, dass diese Abwinklungen auch zusammen mit dem Einprägen der Wannenform ausgebildet werden können. Wenngleich derartige Ränder üblicherweise aus Gründen der Stabilität vorgesehen sind, so können sie ferner auch Teil der Wannenform der entsprechenden Sanitäreinrichtung sein. In einem solchen Fall bilden die hochgestellten Ränder eine Wannenform aus, welche durch die Einprägung in der Grundfläche ergänzt wird. Beide Ausgestaltungen können hierbei im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein.
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Die Wannenform und gegebenenfalls auch die Abkantung der Ränder werden üblicherweise mithilfe von Tiefziehwerkzeugen gebildet. Hierbei ist es erforderlich, dass für jedes unterschiedliche Design und jede unterschiedliche Einrichtungsgröße andere Werkzeuge bereitgestellt werden müssen, wobei gerade vor der Herstellung einer neuen Serie dem Hersteller nicht bekannt ist, in welcher Menge die sanitären Einrichtungen hergestellt werden müssen. Zugleich ist es auch stets ein Bestreben, die Lagerhaltung zu reduzieren. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Grundform der einzelnen Sanitäreinrichtungen für verschiedene Wannenformen gleich ausgebildet wird, sodass ausgehend von einem Sanitäreinrichtungsrohling unterschiedliche Sanitäreinrichtungen gefertigt werden können.
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Aus der
DE 10 2015 010 508 A1 ist ferner ein Verfahren bekannt, bei der zunächst die Randabschnitte abgewinkelt und sodann die Oberfläche strukturiert wird. Dies kann beispielsweise mittels Beschichtung erfolgen. Anschließend erfolgt ein Tiefziehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, dass sich gegenüber den bisherigen Herstellungsverfahren durch ein höheres Maß an Kosteneffizienz und durch eine höhere Flexibilität auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Demnach wird zunächst ein zugeschnittenes Blech zugeführt, welches eine Grundfläche und zumindest einen gegenüber der Grundfläche vorstehenden Randabschnitt aufweist, wobei der Randabschnitt an einer an die Grundfläche angrenzenden Kante zumindest teilweise abgewinkelt wird und in einem daran anschließenden Schritt in der Grundfläche zumindest abschnittsweise eine wannenförmige Kontur eingebracht wird. Gegenüber bisherigen Herstellungsverfahren zeichnet sich also die Erfindung insbesondere durch eine unübliche Prozessreihenfolge aus, wobei zunächst eine Abwinklung der Randabschnitte erfolgt, bevor die eigentliche Kontur in die Grundfläche eingeprägt wird. Hierdurch ist es möglich, einen Sanitärrohling zu bilden, der erst in einem daran anschließenden Formschritt fertig ausgebildet wird. Der Sanitärrohling kann dann für unterschiedliche Wannenformen verwendet werden und ist daher zunächst hinsichtlich seiner genauen Ausgestaltung nicht beschränkt.
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Ausgehend hiervon ist dann erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Blech oder zumindest die Grundfläche des Bleches auf einer ersten Seite mit Druck beaufschlagt wird, der das Blech unter Ausbildung einer plastischen Verformung auf einer zweiten Seite gegen eine wannenförmige Oberfläche eines Formwerkzeuges presst. Entsprechend stellt das Formwerkzeug die zu fertigende Form bereit, die die Sanitäreinrichtung nach der Herstellung aufweisen soll. Die Beaufschlagung von Druck kann in üblicher Art und Weise erfolgen.
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Beispielsweise kann im Rahmen eines Tiefziehverfahrens oder eines Freiziehverfahrens der Druck auf der zweiten Seite über einen Prägestempel aufgebracht werden. Abschließend wird der Sanitäreinrichtungsrohling emailliert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Blech in zumindest einem Eckbereich zwei durch eine Materialausklinkung voneinander getrennte Randabschnitte auf, wobei die Randabschnitte nach dem Abwinkeln aneinander angrenzen und derart miteinander verbunden werden, dass sich eine umlaufende Kante ausbildet.
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In diesem Zusammenhang ist mit einer Materialausklinkung gemeint, dass das Blech vor der Abkantung derart zugeschnitten wird, dass die Randabschnitte ohne Weiteres gegeneinander abgewinkelt werden können, sodass insbesondere in Eckbereichen kein überschüssiges Material vorliegt. Sofern es sich also bei der Grundfläche um eine rechteckige Grundfläche handelt, bedeutet dies, dass in den Eckbereichen im Wesentlichen quadratische Materialausklinkungen vorgesehen sind, sodass entsprechend bei einer umlaufenden Abkantung das eigentliche zugeschnittene und gefaste Blech eine kreuzförmige Ausgestaltung aufweist.
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Die Randabschnitte werden dann nach dem Abwinkeln und bevorzugt vor dem Einbringen der wannenförmigen Kontur miteinander verbunden, sodass sich zumindest entlang der aneinandergrenzen Randabschnitte eine umlaufende Kante ausbildet.
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Die Materialausklinkungen werden vor der Abwinklung der Randabschnitte durch Zuschnitt gebildet, wobei der Zuschnitt bevorzugt mittels Laserschneiden erfolgt.
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Alternativ sind aber auch andere Arten möglich, z. B. in Form eines mechanischen Zuschnittes oder auch in Form eines Plasmaschnittes.
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Die Verbindung der einzelnen Randabschnitte miteinander erfolgt bevorzugt in Form einer stoffschlüssigen Verbindung insbesondere in Form einer Schweißverbindung.
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Alternativ ist es vorgesehen, dass das Blech in zumindest einem Eckbereich zwei aneinander anschließende Randabschnitte aufweist, wobei die Randabschnitte in dem Eckbereich bereichsweise vorstehen und wobei zur vollständigen Abwinklung eine drehbar gelagerte Formrolle senkrecht zur Grundfläche entlang der Randabschnitte bewegt wird. Diese Formrolle ist Teil eines Eckenformers, wobei die Form der Formrolle der der auszubildenden Ecke in dem Eckbereich entspricht. Demnach weist die Formrolle bevorzugt eine doppelkegelförmige Gestalt auf, bei der die Form der Eckkante durch die aneinander grenzenden Kegel bestimmt wird.
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Bevorzugt weist die umlaufende Kante einen Innenradius zwischen 1 und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 1,5 und 4,5 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 2 und 4 mm auf. Der Außenradius beträgt vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm, bevorzugt zwischen 4,5 und 7,5 mm und besonders bevorzugt zwischen 5 und 7 mm auf. Es ergibt sich somit für den Anwender ein optisch ansprechendes Erscheinungsbild, welches darüber hinaus gegenüber daran angrenzenden Wand- oder Bodenflächen gut abgedichtet werden kann.
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Im Falle von geschweißten Ecken ist darauf zu achten, dass die Ausbildung der Schweißnaht besonders sorgfältig erfolgt, da sich beispielsweise im Zuge des Schweißens Poren oder Lunker in der Schweißnaht bilden können. Diese können sodann aufplatzen, wodurch eine darauf angeordnete Email-Schicht beschädigt wird. Letztendlich wird dieser Umstand im Rahmen der Erfindung aber bewusst in Kauf genommen, da sich nicht nur eine durch die kleinen Biegeradien besonders hochwertige Erscheinungsform ausbildet. Vielmehr kann der so herausgebildete Rohling in einfacher Art und Weise vor dem Einbringen der Wannenkontur standardisiert werden und für verschiedenste Arten von Sanitäreinrichtungen, insbesondere Sanitärwannen, zum Einsatz kommen.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die plastische Verformung durch Aufbringen eines hydrostatischen Drucks erfolgt. In einem solchen Fall wird ein flüssiges Wirkmedium bereitgestellt, das mit einem Druck zwischen 800 und 1600 bar, bevorzugt zwischen 1000 und 1400 bar gegen die erste Seite des Bleches drückt. Zur Abdichtung und Einkapselung des Wirkmediums ist bevorzugt eine elastische Membran vorgesehen, die zwischen dem Wirkmedium und dem Blech angeordnet ist.
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Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass lediglich ein Formwerkzeug bereitgestellt werden muss, welches die Form der zu fertigenden Sanitäreinrichtung widerspiegelt. Ein zusätzlicher Prägestempel ist nicht erforderlich, sodass sich eine hohe Kosteneffektivität ergibt, die insbesondere die Fertigung von Kleinserien ermöglicht. Darüber hinaus lassen sich aufgrund der Elastizität der Membran und der hohen Drücke bei allen Arten von Sanitäreinrichtungen Kanten mit vergleichsweise kleinen Biegeradien erzeugen, wodurch ein optisch hochwertiges Erscheinungsbild ermöglicht wird.
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Aufgrund der vorstehenden Tatsache ist es ferner möglich, mithilfe des hydrostatischen Formverfahrens auch Einschnitte in der Sanitäreinrichtung vorzunehmen. So ist es beispielsweise denkbar, dass durch den Prägeprozess nicht nur eine wannenförmige Kontur, sondern vielmehr gleichzeitig auch die Ablauföffnung in die Fläche der Sanitäreinrichtung gebildet wird.
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Die Randabschnitte können im Zuge der Abwinklung in unterschiedlicher Art und Weise gebildet sein. So reicht es grundsätzlich aus, wenn die Randabschnitte umbogen oder gekantet, insbesondere senkrecht umbogen oder gekantet werden. Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass unterschiedliche Randabschnitte in entgegengesetzten Richtungen abgewinkelt werden. Bevorzugt wird der Rand anschließend erneut abgewinkelt, sodass sich ein Rand mit einem im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt ausbildet. Hierdurch können die Kräfte besser auf den Boden übertragen werden. Darüber hinaus wird insgesamt auch die Steifigkeit des Randes erhöht. Eine erneute Abwinklung kann aber auch derart erfolgen, dass sich ein Rand mit im Wesentlichen S-förmigem Querschnitt ausbildet. Auch eine mehrmalige Abwinklung von hintereinander angeordneten Abschnitten liegt im Rahmen der Erfindung. Dies gilt gleichermaßen für Abwinklungen, bei denen der Rand über einen kontinuierlichen Radius umbogen wird. Hieraus ergibt sich dann eine Randgestaltung in Form eines abgerundeten Randabschnittes. Selbstverständlich kann sich ein solcher kontinuierlicher Rand auch nur über einen Teilbereich des Randabschnittes erstrecken bzw. verschiedene Formen der Randgestaltung miteinander kombiniert werden.
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Die Emaillierung kann grundsätzlich vollflächig angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass beispielsweise der Auflagebereich frei von einer Emaillierung ist, da dieser ohnehin aufgrund der hohen mechanischen Belastungen anfällig für ein Abplatzen der Email-Beschichtung ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein zugeschnittenes Blech vor der Abwinklung der Randabschnitte,
- 2, 3, 4 einen Sanitäreinrichtungsrohling aus einem Blech gemäß der 1 mit abgewinkelten Randabschnitten,
- 5 eine schematische Darstellung des Formschrittes zur Einbringung der wannenförmigen Kontur,
- 6 einen Sanitäreinrichtungsrohling nach dem in 5 gezeigten Formschritt.
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Die 1 bis 6 zeigen in chronologischer Reihenfolge das erfindungsgemäße Verfahren, in dem eine Sanitäreinrichtung durch Umformen eines zugeschnittenen Bleches 1 gebildet wird. Bei der Sanitäreinrichtung handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Sanitärwanne, insbesondere um eine Duschwanne, welche nach Abschluss des formgebenden Verfahrens emailliert wird.
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Ausgangspunkt für die Herstellung der Sanitäreinrichtung bildet das in 1 dargestellte Blech 1. Das Blech 1 weist in dem gezeigten Beispiel eine im Wesentlichen rechteckige Grundform bestehend aus einer rechteckigen Grundfläche 2 und insgesamt vier gegenüber der Grundfläche 2 vorstehenden Randabschnitten 3 auf. Die vorstehenden Randabschnitte 3 werden dadurch gebildet, dass mittels Laserzuschnitt Materialausklinkungen 4 in das Blech 1 eingebracht werden. Die Materialausklinkungen 4 sind im Wesentlichen quadratisch, sodass die Randabschnitte 3 zusammen mit der rechteckigen Grundfläche 2 eine im Wesentlichen kreuzförmige Ausgestaltung des gefasten Bleches 1 ergeben. Durch die Materialausklinkungen 4 wird in den Eckbereichen des Bleches 1 eine gewisse Materialmenge entnommen, die nach einer Abwinklung der Randabschnitte 3 überschüssig wäre und hierdurch für die Ausformung von Eckbereichen mit schmalen und hochwertigen Radien hinderlich wäre.
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Es versteht sich, dass das Blech 1 im Rahmen der Erfindung auch unterschiedliche Formen aufweisen kann. Hierbei richtet sich die Form des Bleches 1 nach der Form der zu fertigenden Sanitäreinrichtung. Beispielsweise ist es möglich, dass das Blech 1 trapezförmig oder kreissegmentförmig ausgebildet ist, sodass dann entsprechend auch die Materialausklinkungen 4 unterschiedliche Formen annehmen können. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das Blech 1 nicht vollumfänglich abgewinkelte Randabschnitte 3 aufweist. Beispielsweise ist es denkbar, dass ausgehend von dem in 1 gezeigten Blech 1 lediglich zwei oder drei Randabschnitte 3 vorgesehen sind, die dann in einem nächsten Schritt abgewinkelt werden.
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Dieser Schritt ist in der 2 dargestellt. Hierbei zeigt die 2 den Sanitäreinrichtungsrohling nach Abwinklung der Randabschnitte 3, wodurch ausgehend von dem zweidimensionalen Blech 1 ein dreidimensionales Blechkonstrukt herausgebildet wird, ohne dass die Grundfläche 1 bereits mit einer wannenförmigen Kontur ausgebildet ist. Darüber hinaus zeigt insbesondere die Vergrößerung des Eckbereiches, dass dort die Randabschnitte 3 unmittelbar aneinander angrenzen, aber noch nicht über eine gemeinsame umlaufende Kante miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist auch deutlich zu erkennen, dass die Randabschnitte 3 seitlich angeschrägte Endabschnitte 5 aufweisen, die durch erneutes Abwinkeln gegenüber den anderen Teilen der Endabschnitte 3 einen Auflagebereich bilden, auf dem die fertige Sanitäreinrichtung in einem eingebauten Zustand aufliegt. Diese Abschrägung stellt eine Fasung dar, welche zuvor durch den Laserzuschnitt in das Blech 1 eingebracht wurde, sodass diese Endabschnitte 5 in einem erneut abgewinkelten Zustand aneinander angrenzen. Die 3 zeigt in diesem Zusammenhang einen Querschnitt durch den Sanitäreinrichtungsrohling, wobei bereits der Auflagebereich durch Abwinkeln der Endabschnitte 5 ausgebildet wurde, sodass sich in den Randabschnitten 3 eine im Wesentlichen C-förmige Kontur ergibt.
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Im Anschluss daran werden die aneinander grenzenden Randabschnitte 3 stoffschlüssig miteinander verbunden. Dies erfolgt in dem gezeigten Beispiels mittels Schweißen, wodurch sich in den Eckbereichen eine umlaufende Kante ausbildet und wobei die geschweißten Randabschnitte 3 insbesondere nach einem Emaillierungsschritt von außen nicht mehr sichtbar sind. Anschließend werden die Schweißnähte geschliffen bzw. einer Nachbearbeitung unterzogen.
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Ein so herausgebildeter Sanitäreinrichtungsrohling kann nunmehr in großer Stückzahl hergestellt und für verschiedene in die Grundflächen einzubringende Konturen verwendet werden. Das Einbringen einer solchen Kontur erfolgt in dem gezeigten Beispiel mittels eines hydrostatischen Verfahrens, wozu der bereits herausgebildete Sanitäreinrichtungsrohling auf ein Formwerkzeug 6 gelegt wird, welches bereits die fertige wannenförmige Kontur aufweist. Insbesondere weist das Formwerkzeug 6 eine Mulde 7 auf, in der eine Ablauföffnung 8 angeordnet wird. Der Ausschnitt dieser Ablauföffnung 8 kann grundsätzlich bereits in dem Formschritt mithilfe des hydrostatischen Verfahrens eingebracht werden. Es ist allerdings auch möglich, dass dies erst im Anschluss mittels eines separaten Schrittes erfolgt. Beispielsweise kann hierzu die Ablauföffnung 8 durch einen Laser eingeschnitten werden. Es sind aber auch andere Schneidverfahren möglich. Grundsätzlich kann auf das Einbringen einer solchen Mulde 7 auch zunächst verzichtet werden, sodass dies erst in einem daran anschließenden Verfahrensschritt erfolgt. Zum Einschnitt der Ablauföffnung 8 kann beispielsweise eine kreisförmige Öffnung in den Boden der Mulde 7 eingebracht werden.
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Alternativ ist es auch möglich, einen kreisförmigen Einschnitt in der den Boden der Mulde 7 umgebenden Wand vorzunehmen.
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Wie 5 deutlich zeigt, wird der für die Formgebung erforderliche Druck über einen hydrostatischen Druck P in Form eines Wirkmediums M auf das Blech 1 bzw. lediglich auf die Grundfläche 2 des Bleches 1 aufgebracht. Hierbei wirkt der hydrostatische Druck P nicht unmittelbar über das Wirkmedium M auf das Blech. Vielmehr ist zwischen dem Blech 1 und dem Wirkmedium M eine elastische Membran 9 vorgesehen, die den Druck P auf das Blech 1 überträgt. Dieser Druck P presst die Membran 9 und zugleich auch die Grundfläche 2 auf die wannenförmige Oberfläche 10 des Formwerkzeuges 6, wodurch der Grundfläche 2 in Folge einer plastischen Verformung eine wannenförmige Kontur verliehen wird. Alternativ kann anstelle des hydrostatischen Verfahrens auch ein Tiefziehverfahren mithilfe von zwei aufeinander abgestimmten Werkzeugen erfolgen. Der Vorteil eines hydrostatischen Verfahrens ist allerdings darin begründet, dass lediglich ein Formwerkzeug 6 erforderlich ist, sodass besonders kosteneffizient gearbeitet werden kann. Auch ein Freiziehen ist grundsätzlich möglich.
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Die 6 zeigt sodann den Sanitäreinrichtungsrohling nach dem formgebenden Prozess gemäß der 5. Zusätzlich wurde bereits eine Ablauföffnung 8 in die Grundfläche 2 eingebracht.
