DE69700779T2

DE69700779T2 - Herstellungsverfahren eines kippkübelkörpers mit konkavem profil

Info

Publication number: DE69700779T2
Application number: DE69700779T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Andre; Serge Deckert
Original assignee: Lohr Industrie SA
Current assignee: Lohr Industrie SA
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: CN1212642A; DE69700779D1; PT883452E; FR2745509A1; EP0883452B1; ATE186482T1; AU1929497A; US6490772B2; ES2142147T3; BR9707775A; KR19990087430A; AU714128B2; US20020124370A1; CA2247525A1; CN1104978C; FR2745509B1; GR3032609T3; UA54419C2; RU2181641C2; WO1997031728A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum falzlosen Formen eines Kübelkörpers mit einem konkaven Profil mit stetiger Krümmung aus einem Blech großen Formates, welches die Herstellung aus einem einzigen Stück gestattet.
Kübel mit gekrümmtem Boden werden gegenwärtig durch Falzen hergestellt. Die konkave Form des Querschnittsprofils resultiert aus einer Folge von Längsfalzen, die zu einem Querschnittsprofil mit polygonaler Kontur führen. Diese Folge von Falzen erweist sich aus verschiedenen Gründen als nicht zufriedenstellend. Zunächst soll ein geeigneter Kübelkörper eine möglichst gleichmäßige und kantenfreie, mit der Füllung in Kontakt stehende Innenstruktur aufweisen, um ein für ein zufriedenstellendes Entleeren und eine gute Langzeitfestigkeit des Metalls nachteiliges Zurückhalten von Rückständen zu vermeiden, die aufgrund einer möglichen Vermischung mit Materialien der nachfolgenden Füllung nicht erwünscht sind. Weiterhin erfordern bestimmte Metalle, wie Aluminium, erhöhte Vorsicht beim Falzen. Überdies können andere in Frage kommenden Werkstoffe, wie Stahl mit einer hohen Elastizitätsgrenze (feste und hochfeste Stähle) ohne Falzen nicht ihre Form beibehalten. Die Verarbeitung solcher Metalle erweist sich insbesondere bei Formaten beträchtlicher Länge als ungünstig, die wie bei Kübelkörpern nur schwierig aus einem Stück herstellbar sind. Es hat sich herausgestellt, daß diesen Metallen noch schwieriger, durch falzlose Bearbeitung gar unmöglich, eine Form verliehen werden kann, die, wie bei Kübelkörpern mit komplementär ausgestalteter Hülle, ein Fügen ineinander ermöglicht. Desweiteren muß aufgrund dieser Komplementärform eine vollkommene Konzentrizität der Falze des Kübelkörpers und der Hülle gewährleistet sein. Eine solche Technik erfordert zur Umsetzung spezielle, sehr teure Gerätschaften.
Folglich war man bislang gezwungen, kleinere Abmessungen zu verwenden oder die Falztechnik mit ihren vielen Nachteilen beizubehalten. Andererseits weisen die oben genannten Metalle genügend Vorteile auf, um sie herkömmlichen Metallen vorzuziehen. So erlaubt Aluminium aufgrund seiner geringsten Dichte eine Erhöhung der Nutzlast. Aus diesem Grund sind bereits viele Transporteinrichtungen größtenteils aus Aluminium bestehende Anhänger, Sattelauflieger oder Kübel. Diese Kübel weisen alle eine herkömmliche Konstruktion mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf, der zahlreiche Verstärkungen zur Versteifung erfordert.
Hochfester Stahl mit einer hohen Elastizitätsgrenze zählt aus anderen Gründen zu den für die Herstellung von Kübelkörpern bevorzugten Metallen. Während bei Aluminium eine ernsthafte Gefahr der Rißbildung beim Falzen besteht, eignet sich hochfester Stahl nur sehr schlecht zum Falzen und weist sogar eine so hohe Festigkeit auf, die ein Falzen mit herkömmlichen Mitteln unmöglich macht. Andererseits weist unter der Kurzbezeichnung HLE bekannter hochfester Stahl mit einer hohen Elastizitätsgrenze oder mit einer sehr hohen Elastizitätsgrenze (THLE) zwei der bedeutsamsten Vor teile auf, die bei einem für einen Kübelkörper geeigneten Werkstoff als wichtig erachtet werden:
- die hohe mechanische Stoß- und Durchschlagfestigkeit dieses insbesondere für Kübel zur Aufnahme von Bruchstein geeigneten Stahls begrenzt die Risiken beim Aufprall grundsätzlich aller schweren Materialien und zeigt folglich bei allen Anwendungen ein zufriedenstellendes Verhalten,
- die Eigenschafen dieses Stahls zeigen sich ferner in einer hohen Abriebfestigkeit.
Diese erhöhte Festigkeit eröffnet die Möglichkeit einer Gewichtseinsparung bei gleichzeitiger Kostensenkung durch Einsatz dünnerer Bleche. Diese Vorteile überwiegen gegenüber den Schwierigkeiten bei der Bearbeitung. Elastischer Stahl weist eine Federkraft auf, die seiner endgültigen und genauen Formgebung sowie seiner Formbeständigkeit nach dem Biegen entgegenwirkt. Nun ist es aber gerade bei der industriellen Herstellung von Kübelkörpern wichtig, eine konstante, stetig gekrümmte, z. B. im wesentlichen semielliptischen Form mit einer bestimmten Präzision und Reproduzierbarkeit zu erhalten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum falzlosen Formen eines Kübelkörpers mit einem konkaven Profil mit stetiger Krümmung aus einem Blech großen Formates, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- Bereitstellen eines einstückigen oder zu einem Stück gebildeten Blechs großen Formates;
- Bilden des einstückigen Formatblechs mittels Haltemitteln gemäß einem Querschnittsprofil, das annähernd der endgültigen, durch Vorgriff auf die spätere Verformung erhaltenen Gestalt des Kübelkörpers entspricht;
Verbinden einer Abschlußplatte, deren Kontur der exakten Form des zu erzeugenden konkaven Profils entspricht, mit einem der Enden des Kübelkörpers, indem die Öffnungsrän der dieses Endes des Blechs nach Fortschritt der Verbin dung gegen die Kanten der Abschlußplatte angelegt werden;
- Versteifen des anderen Endes des Blechs mit einem Verstärkungsstück, entsprechend dem zu erzeugenden, exakten Profil;
- Entlasten des von den Haltemitteln erzeugten Drucks und Lösen des Kübelkörpers, der sein endgültiges Profil annimmt;
- Versteifen der Längskanten vor oder nach dem Krümmen des Formatblechs.
Die Erfindung ermöglicht die falzlose Herstellung eines Kübelkörpers mit konkavem Boden mit stetiger Krümmung, ausgehend von einem Blech großen Formates aus einem beliebigen, zur Herstellung von Kübelkörpern geeigneten Metall, insbesondere aus den bevorzugten Metallen, nämlich Aluminium und hochfestem Stahl mit einer hohen Elastizitätsgrenze.
Weitere bevorzugte Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 bis 5 schematische Ansichten zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform unter Verwendung eines konvexen Formprofils;
Fig. 6 bis 13 schematische Ansichten zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform unter Verwendung eines konkaven Formprofils;
Fig. 14 bis 17 schematische Ansichten zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform durch Klemmen und
Fig. 18 ein Ausführungsbeispiel der mechanischen Behandlung.
Die Erfindung kann auf drei Arten zum Biegen des Blechs umgesetzt werden: gemäß einer ersten Ausführung durch Auf bringen auf ein Formprofil, gemäß einer zweiten Ausführung durch Einführen in ein Formprofil und gemäß einer dritten Ausführung durch Spannen.

Methode des Aufbringens auf ein Formprofil:

Sie besteht im Aufsetzen und anschließenden Aufbringen der gesamten Fläche eines großen Formatblechs oder einer Blechtafel 1 oder eines großen Teils derselben auf die Mantelfläche eines Formprofils 2 oder einer Komplementärform, das bzw. die mit gewissen Abweichungen annähernd die Form des zu erzeugenden, gekrümmten Kübelkörpers 3 (Fig. 1 bis 5) wiedergibt. Das Aufbringen auf diese Komplementärform erfolgt unter Verwendung beliebiger geeigneter Halte- oder Andruckmittel: Gurte 4, bewegliche Andruckwalzen oder - rollen 5, Winden, Ketten etc. Vor oder nach dem Biegen auf dem Formprofil 2 können Randprofile oder -leisten 6 angeordnet werden. Werden sie vorher angeordnet, so können sie als Angriffspunkte für die Haltemittel dienen. Die Versteifung der Längsränder kann auch durch Verrippen, Falten oder andere Verformungen 8 oder durch mechanische, thermische oder chemische Behandlung erfolgen.
Ist das Blech z. B. mittels der Gurte 4 auf dem Formprofil 2 gehalten, wird das eine Ende versteift und das gegenüberliegende Ende verschlossen. Zu diesem Zweck wird das eine Ende 9, in der Regel das vordere Ende, mit einer quer verlaufenden, steifen Wandung oder Abschlußplatte 10 verschweißt, deren Kontur 11 exakt dem Profil des zu erzeugenden Kübelkörpers 3 entspricht. Das auf diese Weise festgesetzte Ende sorgt für eine hinreichende Steifigkeit auf einer bestimmten Länge. Anschließend wird das andere Ende 12 versteift, das in der Regel zur Anordnung einer Klappe dient, um es vorübergehend zu verschließen und alsdann zum Entleeren der Füllung in einer geneigten Entleerposition zu öffnen. Diese Versteifung wird durch verschiedene Verstär kungsmittel erzeugt. Es kann sich hierbei um eine(n) auf einer vorherbestimmten Länge des Kübelkörpers vorgenommene Dopplung 13, eine Zylinderversteifung oder eine Rohrversteifung oder andere Wandverstärkungsselemente mit einer ausreichenden Formbeständigkeit handeln.
Bei dieser Methode werden geeignete Profilunterschiede zwischen dem Formprofil und dem endgültigen Profil vorgesehen. Es ist insbesondere erforderlich, dem Formprofil eine gewisse Vorspannung, d. h. ein zusätzliches Maß an Konkavität im unteren Mittelabschnitt zu verleihen, um aufgrund des elastischen Verhalten des Stahls seiner Neigung zur Rückstellung nach außen in eine ebene Form Rechnung zu tragen. Auf diese Weise werden die späteren Verformungen des Kübelkörpers vorweggenommen.

Methode des Einführens in ein Formprofil:

Bei dieser Methode wird das Formatblech 1 nach Ansetzen od. dgl. an seinen Längsrändern durch beliebige lose oder bewegliche Mittel gehalten, die z. B. mit seinen vorzugsweise nacheinander an den Längsrändern angebrachten Randprofilen oder -leisten 6, 7 in Stützkontakt stehen (Fig. 6 bis 13). Die Versteifung der Längsränder kann wiederum durch Verrippen, Falten oder andere Verformungen oder durch mechanische, thermische oder chemische Behandlung erfolgen.
Das Blech wird in das Formprofil eingeführt, welches eine nach oben offene Konkavität aufweist. Anschließend wird ein eine entsprechende Form aufweisender (in den Zeichnungen durch einen Pfeil dargestellter) Stempel 14 eingeführt, mit dem die Blechtafel 1 durch die vertikale Druckkraft des zentralen Längsbereichs des Stempels auf den zentralen Längsabschnitt des Formatblechs eingepreßt wird, während nötigenfalls die Längsränder gleichzeitig vertikal zurückgehalten werden. Während des Absenkens des Stempels 14 nä hern sich die Längsränder des Blechs einander an, bis die Blechtafel der Innenfläche des Formprofils 2 und der Außenseite des Stempels eng anliegen (Fig. 6 bis 10). Die zwischen diesen beiden Formen eingeschlossene Blechtafel paßt sich an die Konkavität des Formprofils an.
Die Blechtafel kann auch entlang der Innenfläche 16 des Formprofils 2 gleitend in dieses eingeführt werden (Fig. 11), indem es mit seinen beiden Längsränder nach unten gedrückt und/oder gezogen wird. Falls erforderlich, wird es unter Verdrängen an die seitliche Innenfläche des Formprofils nach unten gestoßen. Eines oder beide Enden des vorgefertigten Kübelkörpers werden wie zuvor beschrieben unter fortwährendem Andruck verschlossen oder verstärkt. Die Blechtafel kann auch durch Anpressen der beiden Längsränder oder Randleisten gegen die beiden Längskanten des Formprofils unter Annäherung an dieselben in das Formprofil eingeführt werden. Gegebenenfalls wird das Blech anläßlich oder nach seiner Formgebung mittels Randleisten 6, 7 oder Längsverformungen oder geeigneter Verstärkungen an seinen Längsrändern versteift.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Kübelkörper in seiner üblichen Verwendungsposition gebildet wird, so daß ein Rückverformen am Ende des Arbeitsgangs vermieden wird.

Methode des Spannens:

Bei dieser in Fig. 14 bis 17 dargestellten Methode wird kein Formprofil verwendet. Es wird eine großformatige Blechtafel 1 eingesetzt oder eine Blechtafel in den erforderlichen Abmessungen durch Fügen mehrerer Tafeln kleineren Formates erzeugt. Gegebenenfalls wird der Kübelkörper 3 an seinen oberen Rändern nacheinander durch Anbringen von Randprofilen oder -leisten 6, 7 oder durch zur Versteifung geeignete Längsverformungen versteift. Die Versteifung der Längsränder kann wie zuvor auch durch Verrippen, Falten oder andere Verformungen oder durch mechanische, thermische oder chemische Behandlung erfolgen.
Die Blechtafel wird über ihre gesamte Länge durch äußere Spannmittel 17, wie Gurte oder dergleichen, gespannt. Mit Spannen ist in diesem Zusammenhang die gegenseitige Annäherung der beiden Außenränder bis zu einem bestimmten Abstand gemeint. Anschließend wird an das eine Ende 9 die Abschlußplatte 10 angefügt, die als Mittel zur endgültigen Formgebung verwendet wird. Diese Platte ist zuvor zu einer dem zu erzeugenden Profil identischen Kontur zugeschnitten worden. Die Kontur des offenen Endes wird durch lokales Nachspannen oder Entlasten an die Kontur 11 der Kante der Abschlußplatte angepaßt und diese mit ihren Rändern nach und nach mit den entsprechenden Rändern des Endes 9 des Kübelkörpers 3 verschweißt. Die Versteifung des anderen Endes 12 mittels einer Form wird wie zuvor unter Verwendung einer Vorform durchgeführt. Sobald die Versteifung dieses anderen Endes erzeugt ist, werden die Spannmittel gelöst. Gegebenenfalls wird der Kübelkörper anschließend an seinen oberen Rändern durch Anbringen von Randleisten 6, 7 oder durch Längsversteifung versteift.

Mechanische Behandlung

Gemäß einer Ausführungsvariante werden die Bereiche stärkster Biegung der Flanken 18 des Kübelkörpers 3 durch Druckstrahlen mit festen Partikeln oder Körnern aus einem harten Material mittels Düsen 19 nach Art eines Kugel- oder Sandstrahlprozesses oder eines Kalthärtungsprozesses behandelt, um die Formgebung des Kübelkörpers über seine gesamte Länge und die Beibehaltung dieser Form zu verbessern (Fig. 18). Diese mechanische Einwirkung hat den Vorteil, das Material oberflächig zu entspannen, d. h. die Fasern der Außenhaut des Blechs zu dehnen und dadurch seine Neigung zur Rückstellung in die ursprüngliche ebene Form aufzuheben. Sie hat weiterhin den Vorteil eines Schutzes vor Spannungskorrosion. Diese mechanische Behandlung kann von außen erfolgen, während das Blech noch in dem Formprofil angeordnet ist, welches zu diesem Zweck Öffnungen, z. B. eine durchbrochene oder rasterartige Struktur mit Bögen 20 aufweist, wie sie in Fig. 18 gezeigt sind.

Claims

1. Verfahren zum falzlosen Formen eines Kübelkörpers mit einem konkaven Profil mit stetiger Krümmung aus einem Blech großen Formates, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Bereitstellen eines einstückigen oder zu einem Stück gebildeten Blechs (1) großen Formates;

- Biegen des einstückigen Formatblechs (1) mittels Haltemitteln (4, 5) gemäß einem Querschnittsprofil, das annähernd der endgültigen, durch Vorgriff auf die spätere Verformung erhaltenen Gestalt des Kübelkörpers (3) entspricht;

- Verbinden einer Abschlußplatte (10), deren Kontur (11) der exakten Form des zu erzeugenden konkaven Profils entspricht, mit einem (9) der Enden des Kübelkörpers, indem die Öffnungsränder dieses Endes des Blechs nach Fortschritt der Verbindung gegen die Kanten der Abschlußplatte (10) angelegt werden;

- Versteifen des anderen Endes (12) des Blechs mit einem Verstärkungsstück (13), entsprechend dem zu erzeugenden, exakten Profil;

- Entlasten des von den Haltemitteln erzeugten Drucks und Lösen des Kübelkörpers (3), der sein endgültiges Profil annimmt;

- Versteifen der Längskanten vor oder nach dem Krümmen des Formatblechs (1).

2. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußplatte (10) an das Ende (9) des Kübelkörpers angefügt wird, nachdem das andere Ende (12) des Blechs mit einem Verstärkungsstück (13), welches das zu erzeugende, exakte Profil aufweist, versteift worden ist.

3. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Krümmen des Blechs Randleisten (6, 7) angeordnet werden.

4. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Krümmen des Blechs Randleisten (6, 7) angeordnet werden.

5. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Randleisten (6, 7) nach dem Versteifen des anderen Endes (12) des Blechs mit dem Verstärkungsstück (13) angeordnet werden.

6. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formprofil (2) verwendet wird, und daß die nachträglichen Umformungen des Kübelkörpers durch ein Vorbiegen des Profilquerschnitts des Formprofils (2) vorgegeben werden.

7. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formatblech (1) durch Aufbringen auf die äußere, konvexe Fläche eines konvexen Formprofils (2) gekrümmt wird.

8. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formatblech (1) durch Einführen in den Innenraum einer konkaven Innenfläche eines konkaven Formprofils (2) gekrümmt, im Kontakt zugeführt und in Kontakt mit dieser Fläche gehalten wird.

9. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Formatblech (1) in Kontakt mit der konkaven Innenflä che (16) des konkaven Formprofils (2) zugeführt wird, indem es entlang dieser Innenfläche gleitend geführt wird.

10. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formatblech (1) in Kontakt mit der konkaven Innenfläche (16) des konkaven Formprofils (2) zugeführt wird, indem es mit seinem Mittelteil nach unten gedrückt wird.

11. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Formatblech (1) in Kontakt mit der konkaven Innenfläche des konkaven Formprofils (2) zugeführt wird, indem die beiden Längsränder oder die beiden Randleisten (6, 7) unter gegenseitiger Annäherung in Richtung der Längsränder des Formprofils abgesenkt werden.

12. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech in den Zonen stärkster Krümmung durch eine mechanische Behandlung entspannt wird.

13. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Behandlung nach dem Anbringen der Randleisten durchgeführt wird.

14. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Behandlung durch Strahlen mit Körnern oder festen Partikeln aus einem harten Material erfolgt.

15. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsränder des Formatblechs (1) durch eine Längsverformung (8) versteift werden.

16. Verfahren zum Formen eines Kübelkörpers nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsränder des Formatblechs (1) durch mechanische, thermische oder chemische Behandlung versteift werden.