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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen
von Biegeprofilen nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
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Aus
dem Stand der Technik sind bisher nur getrennte, eigenständige Vorrichtungen
und Verfahren einerseits zur Herstellung eines Stangenprofils aus
einem Grundmaterial (z.B. Blechmaterial) und andererseits zum Biegen
dieses Stangenprofils bekannt.
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Die
Herstellung eines Stangenprofils wird dabei bevorzugt durch ein
Roll-Profilier-Verfahren bewerkstelligt,
zur Herstellung von geschlossenen, teiloffenen oder offenen Profilen
unterschiedlichster Querschnittsgestaltung und Wandstärkenauslegung aus
Blechband, insbesondere von einem sogenannten „Coil", einer sehr großen Abwickelspule.
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Das
im Anschluss daran auf einer gesonderten Maschine durchgeführte Biegen
des zuvor auf der Roll-Profilier-Maschine hergestellten Stangenprofils
wird insbesondere durch das 2- oder 3-dimensionale Profilwalzbiege-Verfahren
durchgeführt.
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Nachteil
dabei ist, dass das Herstellen von Stangenprofilen und anschließende Biegen
der Stangenprofile auf getrennten Maschinen sehr zeitaufwendig ist
und zudem einer erhöhten
Logistik bedarf, da eine Zwischenlagerung und ein Transport zwischen
den Maschinen nötig
ist. Zudem ist der Materialverlust deshalb nicht unerheblich, da
die Norm-Stangenprofile nur in vordefinierten Längen angeboten werden und dann
beim Ablängen
des fertig gebogenen Stangenprofils nicht selten 10-20% der Länge als
Verschnitt der Enden zwischen den Profilen verloren geht. Damit
ist die Herstellung eines 2- oder 3-dimensionalen Biegeprofils sehr kosten- und
zeitintensiv.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung vorzusehen, das eine Zwischenlagerung und einen Transport zwischen
den bisher benötigten
zwei Maschinen, d.h. zwischen dem Herstellverfahren der Stangenprofile und
dem Biegeverfahren der hergestellten Stangenprofile vermeidet und
somit eine kostengünstigere Vorrichtung
und ein kostengünstigeres
Verfahren zum Herstellen von Stangenprofilen aus Blechmaterial und
zum Biegen dieser Stangenprofile in einer einzigen Vorrichtung vorsieht.
Zudem soll das eingesetzte Profilmaterial optimal ausgenutzt werden
mit möglichst
geringen Verlusten.
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Zur
Lösung
dient die technische Lehre der unabhängigen Patentansprüche.
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Wesentliches
Merkmal dabei ist, dass ein Verfahren und eine Vorrichtung verwendet
wird, welche das Verfahren zur Herstellung des Stangenprofiles und
das Verfahren zum Biegen des hergestellten Stangenprofiles in einer
einzigen Roll-Form-Biege-Maschine (RFB) kombiniert.
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Vorteil
dabei ist, dass die im kontinuierlichen Durchlaufverfahren hergestellten
Blechprofile ebenso kontinuierlich auf ein und der selben Vorrichtung gebogen
werden können
und insbesondere über eine „fliegende
Abtrennanlage" (Sägen, Schneiden, Scheren
etc.) ohne Unterbrechung (und damit ohne wesentlichen Verschnitt)
auf Soll-Maß abgelängt werden,
so dass die fertig hergestellten und gebogenen Profile sehr schnell
und damit kostengünstig
mit einer einzigen Vorrichtung ohne Zwischenlager und Zwischentransport
hergestellt werden können.
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Die
so hergestellten Fertigbiegeteile werden dann bevorzugt ebenfalls
kontinuierlich über
ein automatisches Handlingsystem weiter geleitet.
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Durch
eine entsprechende Anordnung des Dornstangen-Biegekopfes zur Brücke lassen
sich die Profile entweder links oder rechts, nach oben oder unten
biegen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung (RFB-Anlage)
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Dem
Walzbiegekopf vorgeschaltet ist eine Brückenkonstruktion zur Aufnahme
einer beweglichen Dornstation. Diese kann über die gesamte Brückenlänge motorisch
(CNC gesteuert) oder manuell bedient werden.
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Die
Dornstation hat die Aufgabe über
eine Dornstange das Dornschaft-Werkzeug, welches im Walzbiegekopf
positioniert ist, genau auf der Biegelinie auf Position zu halten.
Die ebene Brückenoberseite
mit vielfältigen
Befestigungsmöglichkeiten nimmt
die zur Profilherstellung notwendigen Rollenstationen mit Antrieb-,
Schweiß und
Schleifvorrichtung, Dornstangenführungen
u.a. auf. Separat schließen
Bandenden-Schweißmaschine
und Doppelhaspel für
das Coil ab. Dem Walzbiegekopf nachgeschaltet ist eine fliegende
Trennanlage.
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Profilherstellung
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Die
Brückenlänge richtet
sich nach der Anzahl der für
die Profilherstellung notwendigen Rollenstationen, mit oder ohne
Schweiß-,
Schleifstationen. etc. Es können
auf einer RFB-Anlage nach der Erfindung die unterschiedlichsten
Profile in Form und Größe hergestellt
werden. Die sogenannte Umformblume eines entstehenden Profils bestimmt
die Standort-Position der Dornstation. Bei einem geschlossenen Profil
wird die Positionierung an dem Ort vorgenommen, an dem die Umformblume
gerade noch soviel Öffnung
der beiden Blechenden der Blechbandbreite zulässt, dass die Dornstangenhalterung
mit der Dornstange in den sich schließenden Spalthohlraum gerade
noch hinein passt. Je nach Profilform und Profilart (geschlossen,
teiloffen, offen) ist die Dornstangenlänge (Maß zwischen Dornstangenhalterung
und Dornschaft-Werkzeug) unterschiedlich.
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Bei
offenen Profilen entfällt
in aller Regel das Dornschaft-Werkzeug und somit die Dornstange.
Bei teiloffenen bzw. geschlossenen Profilen sind in jedem Fall Dornschaft-Werkzeuge
notwendig.
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Funktion
des erfindungsgemäßen Verfahrens
(RFB-Verfahren) Dünnwandige
Blechprofile lassen sich in aller Regel mit konventionellen Biegemethoden
nur sehr schwer und zumeist überhaupt
nicht biegen.
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Das
Profil-Walz-Biegen ist bestens für
das Freiformbiegen von gerollten Blechprofilen geeignet. Die Kombination
von gerollter Profilherstellung vom Coil und dem Profil-Walz-Biegen
ermöglicht
erstmalig die kontinuierliche Herstellung gebogener dünn- bis
dünnstwandiger
Blechprofile in 2- und 3-dimensionaler Ausführung. Eine dem Biegkopf nachgestellte „Fliegende
Trennanlage" mit
automatischem Handlingsystem sichert den Transferablauf der Produktion.
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Gleichmäßige Bögen mit
unterschiedlichen Radien in einer Ebene, sowie 3-dimensional gebogene und mit Torsion
versehene Profilbögen
eröffnen mit
dem RFB-Verfahren eine neue wirtschaftliche Dimension in der Herstellung.
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Mögliche Einsatzgebiete
und Materialien
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Stoßstangen,
Space Frame (großes
Kfz-Seitenteil, das mehrere konventionelle Bauteile vereint), Türrahmen,
Fensterrahmen, Chassis Frame im automobilen Bereich, und vieles
mehr.
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Als
Material für
die Profile kommen bevorzugt Stähle,
Aluminium, Titan und Magnesium und deren Legierungen zum Einsatz,
insbesondere in der Kraftfahrzeug- und Luftfahrtbranche.
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Selbstverständlich umfasst
die Erfindung sowohl vollkommen neu aufgebaute RFB-Anlagen, die nach
dem RFB-Verfahren arbeiten, aber auch den Umbau und die Ergänzung bereits
bestehender Anlagen zum Herstellen von Profilen oder Anlagen zum Biegen
von Profilen, je nach Anwendungsfall.
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Weitere
Merkmale, Anwendungen und Vorteile sind in den anliegenden Figuren
in Form einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung beispielhaft dargestellt, die jedoch nicht einschränkend für die Erfindung
aufzufassen ist.
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Es
zeigt:
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1: Eine Vorderansicht der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Biegeprofilen aus einer Blech-Coil;
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2: Vergrößerte Detaildarstellung der Dornstangenhalterung
und Dornstangenführung;
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3: Die Dornstangenhalterung
und Dornstangenführung
nach 2 in der Seitenansicht
in Pfeilrichtung III gesehen, wobei die Umformblume des zu bildenden
Profils dargestellt ist;
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4: Vergrößerte Detaildarstellung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Biegeprofilen nach 1 in
der Seitenansicht in Pfeilrichtung IV gesehen;
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5: Vergrößerte Detaildarstellung eines Teils
des Biegekopfes aus 1.
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1 zeigt eine Vorderansicht
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Biegeprofilen aus einer Blech-Coil 1,
die hier auf je einer Haspel 2 aufgewickelt ist. Das Doppelhaspel-System bietet
den Vorteil, dass nur geringe Umrüstzeiten von Coil zu Coil benötigt werden
oder zwei Bleche 3 zu einem Profil 13 verarbeitet
werden können.
Das Blech 3 wird dann von der Haspel 2 in Förderrichtung 4 (hier
0,6 bis 1,6 m/s Fördergeschwindigkeit)
abgezogen und zunächst
einer optionalen Bandenschweißmaschine 5 zugeführt, um
anschließend
in die eigentliche Profil-Formvorrichtung 6 eingeführt zu werden. Diese
Profil-Bildungsvorrichtung 6 ist
aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und beinhaltet eine Reihe
von Rollenstationen 7, die in Förderrichtung 4 des
Blechs 3 hintereinander in Serie geschaltet sind.
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Zwischen
den stromaufwärts
befindlichen vorderen Rollenstationen 7a und den stromabwärts befindlichen
hinteren Rollenstationen 7b befinden sich die Schweißstation 8,
die Nahtschleifstation 9, die Nahtprüfstation 10, die Kalibrierstation 11 und eine
Station 12 zum Bilden von Quadrat- und Rechteckrohren (Türkenkopf).
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Stromabwärts hinter
der letzten Rolle der hinteren Rollenstationen 7b ist der
Biegekopf 14 angeordnet, der einer zweiten Hauptkomponente
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Biegeprofilen zugeordnet ist, nämlich der
Biegevorrichtung 18. In den Biegekopf 14 tritt
das fertige aber noch ungebogene Profil 13 aus der Profil-Formstation 6 ein.
Durch 2- oder 3-dimensionales
Biegen im Biegekopf 14 wird das ungebogene Profil 13 in
das gebogene Biegeprofil 15 verformt, das dann durch die
Ablängvorrichtung 16 auf
die gewünschte
Länge abgetrennt
wird. Die Ablängvorrichtung 16 kann
beispielsweise eine fliegende Säge
sein, oder eine Schere oder eine Schneidbrennstation oder auch Laser-Abtrennstation
oder ähnliches.
Wichtig ist, dass das Abtrennorgan 17 der Ablängvorrichtung 16 sich dem
gebogenen Profil 15 anpassen kann, so dass das Abtrennorgan 17 verfahrbar
sein muss, 2- oder 3-dimensional.
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Zur
Biegevorrichtung 18 gehört
noch die Dornstation 19, die in Verschieberichtung 20 verschieblich
auf der Brücke 21 angeordnet
ist, auf welcher Brücke 21 auch
die gesamte Profil-Formstation 6 gelagert ist. Die Längsverschieblichkeit
der Dornstation 19 ist nur außerhalb der Profilherstellung
vorgesehen und ermöglicht
eine einfache und schnelle Anpassung der Anlage auf ein anderes
Profil. Die Dornstation 19 hat die Aufgabe, die Dornstange
an der, dem Dornschaft (für
das Biegen) gegenüber
liegenden Seite zu tragen. Die Dornstation 19 befindet sich
also an einer Stell kurz vor dem Schließen des Profils bzw. vor der
Fertigstellung des Profils. Ein Dornschaft wird nur bei geschlossenen
und teilgeschlossenen Profilen benötigt, kann aber entfallen bzw.
entfernt werden für
offene Profile.
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2 zeigt nun eine vergrößerte Detaildarstellung
der Dornstangenhalterung 19 mit Dornstange 22,
wobei stromabwärts
zur weiteren Stützung
der Dornstange 22, eine oder mehrere Dornstangenführungen 23 vorgesehen
sein können.
Diese Dornstangenführungen 23 beinhalten
mindestens zwei sich gegenüber
liegende mitlaufende Rollen 24, 25, die zwischen
sich das zu verformende Blech 3 aufnehmen. Die eine Rolle 24 ist
dabei auf der Dornstange 22 fest oder längsverschieblich angeordnet,
die andere Rolle fest oder längsverschieblich
auf der Brücke 21 angeordnet.
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3 zeigt die Umformung des
Blechs 3 zum Profil 13 über zahlreiche Zwischenstadien
beim Durchlaufen der Rollenstationen 7 mit Blickrichtung in Förderrichtung 4 des
Materials 3, 13. Auch ist zu sehen, dass die äußere Rolle 25 breiter
ist, als die innere Rolle 24 der Dornstangenführung 23.
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4 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Herstellen von Biegeprofilen nach 1.
Die Brücke 21 ist
auf Füßen 26 gelagert
und trägt
die Rollenstationen 7. Der Antrieb 27 für die Rollen
der Rollenstationen 7 sitzt auf einer Verbreiterung 21a der
Brücke 21 und
wird über
die Kardanwellen 28 bewerkstelligt, die die Rollen 29 antreiben.
Zwischen den Rollen 29 ist die Umformblume 30 des
aus dem Rohblech 3 zu bildenden Formprofils 13 in
einigen Schritten dargestellt. Im Kern der Umformblume 30 bzw.
des Formprofils 13 ist die Dornstange 22 zu sehen
die über
die Dornstangenhalterung 31 und den Kragarm 32 wieder
mit der Brücke 21 verbunden
ist. Der Kragarm 32 kann dabei ersetzt werden durch ein
geschlossenes Portal-Joch 33, welches dann auf beiden Seiten
des Profils mit der Brücke 21 verbunden
ist. Natürlich können Kragarm 32 und
Portal-Joch 33 auch mit den Füßen 26 verbunden sein
oder mit jedem anderen ortsfesten Bauelement der Biegevorrichtung 18.
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Der
Längsantrieb
der Dornstation 19 in den Bewegungsrichtungen 20 wird
dabei durch den Antrieb 34 durchgeführt.
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5 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung
eines Teils des Biegekopfes 14 der Biegevorrichtung 18,
die an sich bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist und auf
den gleichen Anmelder zurück
geht.
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Das
gefertigte Profil 13 wird in Förderrichtung 4 in
den Biegekopf 14 eingeführt,
und tritt als Biegeprofil 15 stromabwärts aus, um der Ablängstation 16 zugeführt zu werden.
Der Biegekopf 14 besteht aus Stützrolle 35, Walzrolle 36,
Biegerolle 37 und Mittelrolle 38, wobei nur die
Mittelrolle 38 angetrieben ist, die anderen Rollen aber
nur mitgetrieben sind. Die eigentliche Verformung des Profils 15 geschieht
zwischen der Walzrolle 36 und der Mittelrolle 38,
zwischen denen sich der Dornschaft 39 in der Biegelinie 43,
also im Kraftfluss der Presskraft befindet, welcher Dornschaft 39 sich
am anderen Ende der Dornstange 22 befindet, gegenüber der
Dornstation 19.
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Durch
Auswalzen des Materials des Profils 13 an der Walzrolle 36 wird
die neutrale Faser aus der Mitte des Profits 13 nach unten
bis hin zur Mittelrolle 38 verlagert, so dass damit bereits
eine Biegung des Profils 13 allein erfolgt, die durch die
Biegerolle 37 nur noch unterstützt wird und auf einen definierten Wert
justiert wird: Hierdurch können
auch sehr dünnwandige
Profile 13 mit hoher Präzision
und Qualität gebogen
werden, ohne dass es zu Oberflächenverformungen
(Orangen- Effekt) oder gar zum Reißen des Materials kommt.
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Der
Dornschaft 39 wird bevorzugt gekühlt durch eine aus dem Stand
der Technik bekannte Mikroschmierung 40 (4), die über den Kragarm 32 bzw.
das Portal 33 der Dornstation 19 und über die Dornstangenhalterung 31 und
der Dornstange 22 dem Dornschaft 39 zugeführt wird.
Am Dornschaft 39 befinden sich dann verschleißarme Härtungen
bzw. gehärtete
auswechselbare Platte, an die das Kühlmittel geleitet wird.
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Die
Walzrolle 36 und die damit zusammenwirkende Mittelrolle 38 sind
in den Zustellrichtungen 41 aufeinander zu bewegbar, zur
Einstellung der Kraft auf das Profil 13. Die Stützrolle 35 und
die Biegerolle 37 sind ebenfalls in den Zustellrichtungen 41 in
Richtung des Profils 13 bzw. des Biegeprofils 15 zustellbar,
zusätzlich
aber noch senkrecht dazu in den Zustellrichtungen 42.
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- 1
- Coil
- 2
- Haspel
- 3
- Blech
- 4
- Förderrichtung
von 3
- 5
- Bandenschweißmaschine
- 6
- Formvorrichtung
- 7
- Rollenstationen, 7a vordere
Rollenstationen, 7b hintere Rollenstationen
- 8
- Schweißstation
- 9
- Nahtschleifstation
- 10
- Nahtprüfstation
- 11
- Kalibrierstation
- 12
- Türkenkopf
- 13
- gefertigtes
Profil
- 14
- Biegekopf
- 15
- Biegeprofil
- 16
- Ablängstation
- 17
- Abtrennorgan
- 18
- Biegevorrichtung
- 19
- Dornstation
- 20
- Verschieberichtung
- 21
- Brücke, 21a Verbreiterung
von 21
- 22
- Dornstange
- 23
- Dornstangenführung
- 24
- innere
Rollen
- 25
- äußere Rollen
- 26
- Füße
- 27
- Antrieb
- 28
- Kardanwelle
- 29
- Rollen
- 30
- Umformblume
- 31
- Dornstangenhalterung
- 32
- Kragarm
- 33
- Portal-Joch
- 34
- Antrieb
- 35
- Stützrolle
- 36
- Walzrolle
- 37
- Biegerolle
- 38
- Mittelrolle
- 39
- Dornschaft
- 40
- Mikroschmierung
- 41
- Verstellrichtung
vertikal
- 42
- Verstellrichtung
horizontal
- 43
- Bieglinie