(19)
(11)EP 2 212 039 B1

(12)EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45)Hinweis auf die Patenterteilung:
09.02.2011  Patentblatt  2011/06

(21)Anmeldenummer: 08802124.1

(22)Anmeldetag:  12.09.2008
(51)Internationale Patentklassifikation (IPC): 
B21B 1/08(2006.01)
B21D 5/08(2006.01)
(86)Internationale Anmeldenummer:
PCT/EP2008/007571
(87)Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 2009/052906 (30.04.2009 Gazette  2009/18)

(54)

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES PROFILS AUS FLACHEM METALLBAND

PROCESS FOR PRODUCING A PROFILE FROM A FLAT METAL STRIP

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN PROFILÉ À PARTIR D'UN FEUILLARD MÉTALLIQUE PLAT


(84)Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

(30)Priorität: 26.10.2007 DE 102007051354

(43)Veröffentlichungstag der Anmeldung:
04.08.2010  Patentblatt  2010/31

(73)Patentinhaber: Welser Profile AG
3341 Ybbsitz (AT)

(72)Erfinder:
  • WELSER, Thomas
    A-3341 Ybbsitz (AT)
  • AIGNER, Kurt
    A-3341 Ybbsitz (AT)
  • SCHACHINGER, Harald
    A-3340 Waidhofen/Ybbs (AT)

(74)Vertreter: Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser Anwaltssozietät 
Leopoldstrasse 4
80802 München
80802 München (DE)


(56)Entgegenhaltungen: : 
EP-A- 1 101 546
DE-A1- 1 452 646
EP-A- 1 847 334
US-A- 4 969 346
  
      
    Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen).


    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Profils mit einem unterschiedliche Dicken aufweisenden Querschnitt aus flachem Metallband mittels Walzprofilieren. In dem Verfahren wird mit einem Rollenpaar auf mindestens einer Seite des Metallbands mindestens ein erster Einstich erzeugt, der durch folgende Rollenpaare mit zunehmender Einstichbreite zu einem Bereich mit verringerter Materialstärke verbreitert wird.

    [0002] Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 36 22 926 A1 bekannt. In dem dort beschriebenen Verfahren wird ein flaches Blech durch ein Walzwerk mit einer zentralen Arbeitswalze mit einem sehr großen Durchmesser und einer Vielzahl von zweiten Arbeitswalzen mit wesentlich kleinerem Durchmesser, die auf dem Außenumfang der ersten Arbeitswalze angeordnet sind, durchgefahren. Die zweiten Arbeitswalzen sind hintereinander angeordnet und weisen jeweils einen oder mehrere Vorsprünge an ihrem Außenumfang auf, wobei die Breite dieser Vorsprünge der nacheinander angeordneten zweiten Arbeitswalzen zunimmt. Dadurch wird das flache Blech derart umgeformt, dass es eine spezielle Querschnittsform mit einer oder mehreren Längsnuten oder Rillen auf einer Seite beikommt.

    [0003] Es ist bekannt, dass bei der Herstellung eines solchen Blechs Wellenbildung im Blech auftreten kann. Durch die Kombination der ersten zentralen Arbeitswalze mit einem großen Durchmesser mit den mehreren zweiten Arbeitswalzen mit wesentlich kleinerem Durchmesser, die auf der ersten zentralen Arbeitswalze angeordnet sind, soll diese Wellenbildung verringert werden. Zudem können Halteplatten vorgesehen werden, die zwischen den zweiten Arbeitswalzen angeordnet sind und das Blech in diesem Bereich auf den Außenumfang der zentralen Arbeitswalze drücken, damit sich das Blech in diesen Bereichen nicht nach außen beult.

    [0004] Ferner wird in der ebenfalls gattungsgemäßen US 4, 969, 346 ein Kaltwalzverfahren zur Herstellung eines Metallstreifens bzw. eines Profils mit in Längsrichtung verlaufenden Bereichen verringerter Dicke beschrieben. Dort wird bereits beschrieben, dass durch das Verfahren eine Wellenbildung in dem Metallstreifen vermieden werden soll. Der Metallstreifen wird durch eine Umformanlage mit einer Mehrzahl von Umformstationen gefahren, wobei die Umformstationen je eine untere Rolle und zwei obere Druckrollen umfassen. Die oberen Druckrollen und die untere Rolle wesen je zumindest einen kugelstumpfförmigen Arbeitsbereich auf, zwischen denen ein Spalt ausgebildet wird. Der Metallstreifen wird durch den Spalt gefahren, der zwischen den Arbeitsbereichen der unteren Rolle und den Arbeitsbereichen der Druckrollen ausgebildet ist. Dabei drücken die Arbeitsbereiche der oberen Druckrollen den Metallstreifen gegen die kegelstumpfförmigen Arbeitsbereiche der unteren Rolle und üben so eine Scherkraft auf den Metallstreifen aus. Das in diesen Bereichen angeordnete Material des Metallstreifens wird dadurch seitlich verschoben, so dass Bereiche geringerer Dicke entstehen. Durch das seitliche Verschieben des Materials wird eine Wellenbildung vermieden. Dadurch, dass die Druckrollen den Metallstreifen gegen die kegelstumpfförmigen Enden der unteren Rolle drücken, stellen sich die Randbereiche des Metallstreifens auf und entfernen sich aus der ursprünglichen horizontalen Ebene. In nachfolgenden Umformstationen werden die Bereiche mit geringerer Dicke verbreitert.

    [0005] Auch die EP 1 847 334 A1 zeigt ein Verfahren zur Dickenreduzierung von einstückigem Walzgut. Dabei wird das Walzgut in einem ersten Schritt mit zumindest zwei in einem Abstand zueinander parallel zur Längserstreckung verlaufenden Abbiegungen versehen. In einem weiteren Schritt wird das Walzgut mittels über die Walzgutbreite unterschiedlich tief in das Ausgangsmaterial eindringenden Walzen in Breitenrichtung verformt. Die Walzens sind einander gegenüberliegend angeordnet und weisen jeweils zumindest einen schräg zur Rotationsachse der Walzen angeordneten Abprägebereich auf, der in dem Bereich zwischen den Abbiegungen in das Walzgut eingreift und das Walzgut in der Dicke reduziert.

    [0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Erzeugung der Bereiche mit verringerter Materialstärke erleichtert wird und die Wellenbildung bei der Herstellung eines Profils aus flachem Metallband mit in Querrichtung des Metallbandes unterschiedlicher Materialstärke weiter verringert bzw. vermieden wird. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

    [0007] Unter Aufbiegen ist hier zu verstehen, dass die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche des flachen Metallbands aus einer durch den Mittelteil des Metallbands aufgespannten Ebene herausbewegt werden, so dass sie mit dieser Ebene des Mittelteils des Metallbands einen Winkel einschließen. Das Aufbiegen der entsprechenden Bereiche kann in beide Richtungen erfolgen, d. h., wenn das Metallband in dem Verfahren horizontal bewegt wird, können die entsprechenden Bereiche nach oben oder nach unten aufgestellt werden.

    [0008] Durch diese Änderung des Querschnitts des flachen Metallbands wird die Steifigkeit des Metallbands erhöht, das Metallband mit den aufgebogenen Bereichen-weist dann ein größeres Widerstandsmoment auf, wodurch die Wellenbildung beim Umformen verringert bzw. vermieden wird. Insbesondere bei breiten Metallbändern ist erwünscht, das diese aufgebogenen Bereiche nicht zu weit von dem mindestens einen Einstich entfernt sind. Die Bereiche des Metallbands, die aufgebogen werden, müssen aber nicht unmittelbar benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordnet sein. Der Effekt, dass durch das Biegen der entsprechenden Bereiche und das Eingreifen der Rollen zur Erzeugung bzw. Verbreitung des Einstichs die Ausbildung eines Bereichs mit geringerer Materialstärke erleichtert wird, kann in mehreren Rollenpaaren genutzt werden.

    [0009] Werden die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche des flachen Metallbands während des Eingriffs des ersten Rollenpaars aufgebogen, so erhält das Metallband gleich zu Beginn des Umformvorgangs die gewünschte höhere Steifigkeit.

    [0010] In einer bevorzugten Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass Rollenpaare zum Erzeugen des jeweiligen Einstichs in dem Biegebereich der aufgebogenen Bereiche in das Metallband eingreifen Durch das Aufbiegen der-entsprechenden Bereiche des Metallbands wird ein Umformprozess eingeleitet, das Material des Metallbands beginnt im Biegebereich zu fließen, wodurch die Materialverdrängung durch die eingreifenden Rollen beim Ausbilden bzw. Verbreitern des Einstichs weiter erleichtert wird.

    [0011] Vorteilhaft ist ferner, wenn die Bereiche des Metallbands in Richtung der Seite des Metallbands aufgebogen werden, in der der mindestens eine Einstich erfolgt. Dadurch kann zum einen die den Einstich ausbildende Rolle als Anschlag zum Aufbiegen der entsprechenden Bereiche des Metallbands genutzt werden, wodurch das Aufbiegen erleichtert wird. Zudem ist ein leichteres Ausbilden des Einstichs möglich, die Gefahr von Rissbildung im Bereich des Einstichs wird verringert.

    [0012] Zweckmäßigerweise kann ferner vorgesehen werden, dass die den Einstich verbreiternde Rolle jeden Rollenpaars zuerst mit dem bzw. den aufgebogenen Bereichen des Metallbands in Eingriff kommt und diese gegen die entsprechende Gegenrolle des Rollenpaars drückt, bevor der Einstich verbreitert wird. Die erste Rolle kommt dadurch zuerst nur mit einem Teil ihrer Umfangsfläche mit dem Metallband in Eingriff, wodurch nur eine geringere Kraft benötigt wird.

    [0013] Der Effekt, dass gleichzeitiges Aufbiegen der entsprechenden Bereiche des Metallbands und Eindringen der ersten Rolle in das Metallband die seitliche Materialverdrängung erleichtert, kann auch nach Erreichen des maximalen Aufstellwinkels genutzt werden, wenn die aufgebogenen Bereiche des flachen Metallbands nach Erreichen des maximalen Aufstellwinkels vor jedem weiteren Rollenpaar in Richtung einer durch den Mittelteil des Metallbands verlaufenden Ebene zurück gebogen werden. Bei dem darauf folgenden Einstich einer Rollen des folgenden Rollenpaars in das Metallband werden die entsprechenden Bereiche leicht von dieser Ebene weggezogen, so dass durch das vor dem nächsten Rollenpaar erfolgende erneute Aufbiegen der entsprechenden Bereiche der gewünschte Aufstellwinkel wieder erreicht wird.

    [0014] In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass der maximale Aufstellwinkel zwischen den aufgebogenen Bereichen des Metallbands und dem Mittelteil des Metallbands im Bereich von 10° bis 80°, vorzugsweise bei 30°, liegt, Versuche haben gezeigt, dass dieser Winkelbereich besonders geeignet ist. In diesem Bereich wird der Effekt genutzt, dass gleichzeitiges Aufbiegen der entsprechenden Bereiche und Eindringen der Rollen in das Material des Metallbands zu Erzeugen von Bereichen mit geringerer Materialstärke zu einer Erleichterung des seitlichen Verschiebens des Materials führt. Gleichzeitig ist das Profil in diesem Winkelbereich noch nicht zu weit geschlossen, so dass die Rollenpaare der Walzprofilieranlage noch gut an dem Metallband angreifen können.

    [0015] In einer besonders einfachen Verfahrensvariante kann vorgesehen werden, dass die Ränder des flachen Metallbands aufgebogen werden. In diesem Fall entsprechen die aufgebogenen Bereiche den Rändern. Dies ist besonders bei schmäleren Metallbändern vorteilhaft.

    [0016] Ein weiterer positiver Effekt kann erreicht werden, wenn die näher am Mittelteil des Metallband angeordnete Seitenkante des Bereichs mit geringerer Materialstärke eine konstante Position behält. Das Material des Metallbandes wird also in dem Bereich mit geringerer Materialstärke nur nach außen geschoben, so dass im Mittelbereich des Metallbandes keine unerwünschten Materialansammlungen auftreten können, die eventuell Wellenbildung oder ein Biegen des Metallbandes erzeugen können.

    [0017] In einer weiteren Variante des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass das Verfahren weitere Fertigungsschritte wie Stanzen oder Prägen umfasst. Diese Fertigungsschritte können auch vor dem Umformen des flachen Metallbands zum Profil erfolgen. Dadurch können alle gewünschten Bearbeitungsschritte des Profils in einer Anlage durchgeführt werden.

    [0018] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    Fig. 1
    Seitenansicht einer Walzprofilieranlage für das erfindungsgemäße Herstell- verfahren,
    Fig. 2
    Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie II-II,
    Fig. 3
    Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie III-III,
    Fig. 4
    Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie IV-IV,
    Fig. 5
    Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie V-V und
    Fig. 6
    Schnitt durch ein Rollenpaar der Walzprofilieranlage aus Fig. 1 entlang der Linie VI-VI.


    [0019] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Walzprofilieranlage 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für ein Profil 8, das einen Querschnitt mit Bereichen unterschiedlicher Materialstärke bzw. Dicke aufweist. Die Walzprofilieranlage 1 umfasst eine Mehrzahl von auf Walzgerüsten (nicht dargestellt) angeordneten Rollenpaaren 2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2; 5.1, 5.2; 6.1, 6.2. In Fig. 1 sind nicht alle Rollenpaare der Walzprofilieranlage 1 gezeigt. Zwischen den dargestellten Rollenpaaren sind jeweils ein oder mehrere Rollenpaare ausgelassen.

    [0020] Der Walzprofilieranlage 1 wird flaches Metallband 7 zugeführt, das vorzugsweise zu einem Coil aufgerollt ist. Als Bandmaterial werden beispielsweise Stahl, Edelstahl hochfester Stahl, Kupfer bzw. Aluminium- und Kupferlegierungen oder Aluminium eingesetzt. In der Walzprofilieranlage 1 wird das flache Metallband 7 zu einem Profil 8 umgeformt. Dabei sind in der Walzprofilieranlage 1 Schritte vorgesehen, um die Materialstärke des flachen Metallbands 7 in in Längsrichtung des Metallbands 7 bzw. des Profils 8, also in Walzrichtung, verlaufenden Bereichen zu reduzieren. Das fertige Profil 8 weist daher einen Querschnitt mit unterschiedlicher Dicke auf. Es ist bereits bekannt, solche Profile herzustellen. Ein Problem bei solchen Verfahren ist, dass das aus den Bereichen mit geringerer Materialstärke verdrängte Material nicht in Längsrichtung verdrängt werden darf, da sonst Wellenbildung bzw. Aufbiegen des Metallbands auftreten kann. In der Walzprofilieranlage 1 ist deshalb ein erstes Rollenpaar 2.1, 2.2 vorgesehen, das so ausgebildet ist, dass die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 vor und/oder während der Erzeugung des ersten Einstichs aufgebogen werden. Besonders bei schmäleren Metallbändern werden die Randbereiche aufgebogen. Bei breiten Metallbändern ist es vorteilhaft, wenn benachbart zu dem bzw. den Einstichen angeordnete Bereiche aufgebogen werden, die auch mittig im Metallband angeordnet sein können. Im Folgenden wird das Verfahren für Metallbänder beschrieben, bei denen die Ränder aufgebogen werden. Die folgende Beschreibung gilt analog aber auch für Metallbänder, bei denen die benachbart zu dem bzw. den Einstichen angeordneten Bereiche nicht den Rändern entsprechen, sondern weiter mittig im Metallband angeordnet sind.

    [0021] Ein Schnitt durch das Rollenpaar 2.1, 2.2 ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur ist jeweils nur eine Hälfte der Rollen 2.1, 2.2 gezeigt. Die untere Rolle 2.2 weist zwei umlaufende Vorsprünge 10.1, 10.2 auf, die in das Metallband 7 an der Stelle eingreifen, an der die Innenkante der Bereiche 12.1, 12.2 mit geringerer Materialstärke vertrauten soll, und die erste Einstiche, d.h. Bereiche mit verringerter Materialstärke 12.1, 12.2, erzeugen. In Fig. 2 weist die untere Rolle 2.2 zwei Vorsprünge 10.1, 10.2 auf. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass nur ein Vorsprung auf dieser Rolle angeordnet ist oder mehrere Vorsprünge auf der Rolle angeordnet sind. Die Vorsprünge 10.1, 10.2 sind sehr schmal, so dass durch das erste Rollenpaar 2.1, 2.2 nur schmale Rillen in das Metallband 7 eingedrückt werden. Zu den Enden der Rolle 2.2 nimmt der Rollendurchmesser ab, so dass die Endbereiche der Rolle 2.2 kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Die auf der gegenüberliegenden Seite des Metallbands 7 angeordnete Rolle 2.1 weist einen Innenbereich mit einem konstanten Durchmesser auf. Der Innenbereich ist etwas länger als der Abstand der Vorsprünge 10.1, 10.2 auf der unteren Rolle 2.2. Nach außen hin vergrößert sich der Durchmesser der oberen Rolle 2.1 kontinuierlich, so dass die Rolle 2.1 im Außenbereich ebenfalls kegelstumpfförmig ist. Durch die schräg verlaufenden Randbereiche der oberen Rolle 2.1 und der unteren Rolle 2.2 werden die Ränder 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 nach unten aufgebogen. Dabei dienen die auf der unteren Rolle 2.2 angeordneten Vorsprünge 10.1, 10.2 als Gegenstück, bzw. Biegekante, und erleichtern somit das Aufbiegen der Ränder 9.1, 9.2 nach unten. Es kann aber auch vorgesehen werden, die Ränder nach oben aufzubiegen.

    [0022] In Fig. 2 sind sowohl die obere Rolle 2.1 als auch die untere Rolle 2.2 einstückig dargestellt. Es kann aber auch vorgesehen werden, dass sich diese Rollen aus mehreren Einzelstücken zusammensetzen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Mittelbereich der oberen Rolle aus einem Rollenstück mit konstantem Durchmesser besteht, an das sich zwei weitere Rollenstücke anschließen, deren Durchmesser von innen zu dem Rand der oberen Rolle zunimmt, so dass diese Rollenstücke im wesentlichen kegelstumpfförmig sind. Ähnlich kann auch die untere Rolle ausgebildet sein.

    [0023] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Rollenpaar 3.1, 3.2 entlang der Linie III-III aus Fig. 1. Auch hier weist die untere Rolle 3.2 wieder umlaufende Vorsprünge 11.1, 11.2 auf. Die Vorsprünge 11.1, 11.2 haben allerdings eine größere Breite als die Vorsprünge 10.1, 10.2 auf der unteren Rolle 2.2 des Rollenpaars 2.1, 2.2 aus Fig. 2. Der Abstand der Innenkante der umlaufenden Vorsprünge 11.1, 11.2 ist identisch zu dem Abstand der Innenkanten der umlaufenden Vorsprünge 10.1, 10.2 auf der Rolle 2.2. Zwischen den Rollenpaaren 2.1, 2.2 und 3.1, 3.2 sind in der Walzprofilieranlage 1 weitere Rollenpaare angeordnet, die nicht dargestellt sind. Die Breite der umlaufenden Vorsprünge auf den unteren Rollen nimmt auf diesen Rollenpaaren zu, so dass die Breite der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 in den Rollenpaaren vergrößert wird.

    [0024] Bei dem Eintritt des Metallbands 7 in das zweite und alle weiteren Rollenpaare kommt die untere Rolle zuerst mit den aufgebogenen Rändern 9.1, 9.2 des Metallbands 7 in Berührung und drückt diese gegen die obere Rolle, bevor die umlaufenden Vorsprünge der unteren Rolle in das Metallband 7 eingreifen und den Einstich verbreitern. Auch hierbei tritt die äußere Kante der umlaufenden Vorsprünge der unteren Rolle zuerst in das Metallband 7 ein. Die benötigte Umformkraft wird dadurch verringert.

    [0025] Die Innenkanten der umlaufenden Vorsprünge haben auf allen Rollenpaaren einen konstanten Abstand. Somit ist auch der Abstand der Innenkanten der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 konstant. Das aus diesen Bereichen verdrängte Material wird somit nur nach außen geschoben, so dass in dem Mittelbereich 14 des flachen Metallbands 7 keine Materialaufhäufung auftreten kann. Da die umlaufenden Vorsprünge immer über die gesamte Breite der Bereiche 12.1, 12.2 mit geringerer Materialstärke auf dem flachen Metallband 7 aufliegen, wird eine Rillenbildung in diesen Bereichen 12.1, 12.2 mit geringerer Materialstärke vermieden.

    [0026] Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Endbereiche der unteren Rolle 3.2 und der oberen Rolle 3.1 wieder kegelstumpfförmig, wobei die Endbereiche der oberen Rolle 3.1 so ausgebildet sind, dass ihr Durchmesser zu den Enden der oberen Rolle 3.1 zunimmt. Die Endbereiche der unteren Rolle 3.2 sind entgegengesetzt dazu ausgebildet, so dass der Durchmesser der unteren Rolle 3.2 an beiden Seiten ausgehend von den Vorsprüngen 11.1, 11.2 kontinuierlich abnimmt und an den Enden der Rolle 3.2 jeweils den geringsten Wert aufweist. Dabei kann der Öffnungswinkel dieser kegelstumpfförmigen Bereiche der Rollen 3.1 und 3.2 größer sein als der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen Bereiche der Rollen 2.1, 2.2 aus Fig. 2. Der Öffnungswinkel der kegelstumpfförmigen Bereiche kann von Rollenpaar zu Rollenpaar zunehmen, bis ein Maximalwert des Öffnungswinkels erreicht ist. Die Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 werden somit in jedem Rollenpaar ein Stück weiter nach unten aufgebogen, bis ein maximaler Aufstellwinkel erreicht ist. Der maximale Aufstellwinkel entspricht dem maximalen Öffnungswinkel der kegelstumpfförmigen Bereiche der Rollen. In Fig. 1 ist der Maximalwert der Öffnungswinkel und daher auch der Maximalwert der Aufstellwinkel bereits beim Rollenpaar 3.1, 3.2 erreicht.

    [0027] Durch dieses Aufbiegen der Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 wird das Widerstandsmoment des flachen Metallbands 7 erhöht, wodurch die Neigung zur Wellenbildung verringert wird. Verstärkt wird dieser Effekt dadurch, dass die Breite der Bereiche 12.1, 12.2 mit verringerter Materialstärke des Metallbands 7 schrittweise erhöht wird, wodurch das verdrängte Material des flachen Metallbandes 7 jeweils nur nach außen, d. h. seitlich, verschoben wird. Da das Aufbiegen der Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen Metallbandes 7 nahezu gleichzeitig mit dem Eindringen der umlaufenden Vorsprünge der jeweils unteren Rolle erfolgt, entsteht ein weiterer positiver Effekt. Durch das Aufbiegen der Ränder 9.1, 9.2 findet eine Materialschwächung in dem Biegeradius bzw. der Biegekante statt, das Material wird gedehnt und beginnt zu fließen. Dadurch ist ein leichtes seitliches Verdrängen des Materials möglich. Da diese Kombination aus Biegen und Drücken in jedem Rollenpaar stattfindet, wird das Ausbilden der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 über die Länge des flachen Metallbands 7 erleichtert.

    [0028] Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch das dritte Rollenpaar 4.1, 4.2 aus Fig. 1. Auch in Fig. 4 ist jeweils nur eine Hälfte der oberen Rolle 4.1 und der unteren Rolle 4.2 dargestellt. Die untere Rolle 4.2 weist wiederum umlaufende Vorsprünge 13.1, 13.2 auf, die nochmals eine größere Breite aufweisen als die umlaufenden Vorsprünge 11.1, 11.2 in der unteren Rolle 3.2 aus Fig. 3. Die Breite der Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 die in Längsrichtung des flachen Metallbands 7 verlaufen, wird also noch weiter vergrößert. Auch die untere Rolle 4.1 und die obere Rolle 4.2 weisen wieder kegelstumpfförmige Endbereiche auf, wobei der Durchmesser der oberen Rolle 4.1 zu den Enden der oberen Rolle 4.1 zunimmt und die untere Rolle 4.2 entgegengesetzt dazu ausgebildet ist, so dass ihr Außendurchmesser ausgehend von den umlaufenden Vorsprüngen 13.1, 13.2 zu den Enden hin abnimmt. Wie bereits beschrieben, hat der Öffnungswinkel dieser Kegelstümpfe seinen Maximalwert erreicht, bei dem noch ein guter Eingriff der unteren Rolle 4.2 in das flache Metallband 7 möglich ist. Dieser Maximalwert liegt in einem Bereich von 10° bis 80° und beträgt vorzugsweise 30°. Bei dem Einstich der umlaufenden Vorsprünge 3.1, 3.2 in das flache Metallband 7 werden die Ränder 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 nach innen gezogen. In dem nächsten darauf folgenden Rollenpaar werden die Ränder 9.1, 9.2 des flachen Metallbands wieder ein Stück nach außen gebogen, so dass weiterhin in jedem Rollenpaar gleichzeitiges Aufbiegen der Ränder und Eingreifen der umlaufenden Vorsprünge in das flache Metallband 7 stattfindet. Dadurch wird auch in diesem Rollenpaar der oben beschriebene positive Effekt erzielt, dass das Material aus den Bereichen mit geringerer Wandstärke 12.1, 12.2 leichter seitlich verdrängt werden kann.

    [0029] Wenn die Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 des flachen Metallbands 7 die gewünschte Breite erreicht haben, wird das Metallband 7 zu einem Profil umgeformt. Ein Zwischenschritt bei der Umformung zum Profil ist in Fig. 5 gezeigt. Die Randbereiche 9.1, 9.2 des flachen Metallbands 7 werden nun in die entgegengesetzte Richtung umgebogen. Die untere Rolle 5.2 weist einen zylindrischen Mittelbereich mit einem ersten Durchmesser auf, an den sich zwei weitere zylindrische Bereiche mit einem geringfügig größeren Durchmesser anschließen, die in die Bereiche 12.1, 12.2 mit geringerer Materialstärke des Metallbands 7 eingreifen und diese stützen, so dass diese Bereiche nicht wieder verformt werden. Anschließend an diese Bereiche der unteren Rolle 5.2 schließt sich ein weiterer zylindrischer Bereich mit einem geringeren Durchmesser an, der dem ersten Durchmesser entspricht. Die Enden der unteren Rolle 5.2 sind wieder kegelstumpfförmig, wobei der Durchmesser nach außen hin zunimmt, so dass die Randbereiche des flachen Metallbands 7 nun nach oben umgebogen werden. Die obere Rolle 5.1 ist komplementär dazu aufgebaut, d. h. die Endbereiche der oberen Rolle 5.1 sind ebenfalls kegelstumpfförmig, wobei der Durchmesser dieser Kegelstümpfe nach außen hin abnimmt.

    [0030] Fig. 6 zeigt einen der letzten Umformschritte. Das flache Metallband 7 hat nahezu die gewünschte Profilform erreicht. Dieses Profil 8 ist beispielsweise im wesentlichen rechteckig, wobei die Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 in zwei gegenüberliegenden Seiten des Profils 8 angeordnet sind. Das Profil 8 ist nicht geschlossen. Es kann aber auch vorgesehen werden, das Profil 8 zu schließen und gegebenenfalls mittels einer Schweißnaht zu verschweißen.

    [0031] Wie bereits erwähnt, müssen sowohl die untere Rolle als auch die obere Rolle in allen Rollenpaaren nicht einteilig ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen werden, dass sich die Rollen aus mehreren Rollenteilen zusammensetzen, die nebeneinander angeordnet sind. Dies ist beispielsweise in Fig. 6 gezeigt. Dort sind auch seitliche Stützrollen vorgesehen, die die Seiten des Profils 8 stützen.

    [0032] In der Walzprofilieranlage können zusätzliche Arbeitsstationen zur Durchführung weiterer Fertigungsschritte, wie z.B. Stanzen, Prägen oder Ablängen des Profils, vorgesehen sein.

    [0033] Im folgenden wird das Herstellverfahren für das Profil 8 anhand der Fig. 1 - 6 kurz erläutert.

    [0034] Wie in Fig. 1 dargestellt, wird flaches Metallband 7 auf einem Coil bereitgestellt und der Walzprofilieranlage 1 zugeführt. In einem ersten Rollenpaar 2.1, 2.2 der Walzprofilieranlage 1 werden die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 nach unten aufgebogen, so dass eine durch den Mittelteil 14 des Metallbands 7 verlaufende Ebene mit Ebenen, die durch die aufgebogenen Ränder 9.1, 9.2 verlaufen, jeweils einen Aufstellwinkel einschließt. Währenddessen greifen zwei auf der unteren Rolle 2.2 (siehe Fig. 2) angeordnete umlaufende Vorsprünge 10.1, 10.2 an der Biegekante in das Metallband 7 ein und erzeugen je einen ersten schmalen Einstich, d.h. ein Bereich mit verringerter Materialstärke12.1, 12.2. Dadurch werden die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 noch ein bischen weiter nach unten gezogen. Wie bereits beschrieben, wird durch das Aufbiegen ein Fließen des Materials des Metallbands 7 an der Biegekante erzeugt, dass die seitliche Materialverschiebung im Bereich des Einstichs erleichtert.

    [0035] In den darauffolgenden Rollenpaaren der Walzprofilieranlage 1 werden die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 weiter aufgebogen, bis der Aufstellwinkel einen Maximalwert erreicht (siehe Rollenpaar 3.1, 3.2). Gleichzeitig nimmt die Breite der auf der unteren Rollen angeordneten umlaufenden Vorsprünge zu, wodurch die Breite der Bereiche mit verringerter Materialstärke 12.1, 12.2 vergrößert wird. Die umlaufenden Vorsprünge der unteren Rollen greifen weiterhin im Bereich der Biegekante der aufgestellten Ränder 9.1, 9.2 ein.

    [0036] Ist der maximale Aufstellwinkel erreicht, wie dies z. B. in Fig. 3 dargestellt ist, so werden die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 beim jedem Einstich der umlaufenden Vorsprünge der unteren Rolle weiterhin nach unten gezogen. Da der maximale Aufstellwinkel nicht überschritten werden soll, werden die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 daher in jedem weiteren Rollenpaar, also z. B. in dem Rollenpaar 4.1,4.2, vor dem Eingriff der umlaufenden Vorsprünge ein Stück nach oben gebogen. Auch hierdurch wird im Bereich der Biegekante der Ränder 9.1, 9.2 ein Fließen des Materials des Metallbands 7 erzeugt und dadurch die Ausbildung der Bereiche mit geringerer Materialstärke erleichtert.

    [0037] Haben die Bereiche mit geringerer Materialstärke 12.1, 12.2 die gewünschte Breite erreicht, so wird das Metallband 7 zu einem Profil 8 umgeformt (siehe Fig. 5). Die Ränder 9.1, 9.2 des Metallbands 7 werden in die entgegengesetzte Richtung, d.h. nach oben, umgebogen. Es schließen sich weitere Umformschritte an, bis das gewünschte Profil 8 erzeugt wurde (Fig. 6).

    [0038] Bei dem Verfahren handelt es sich vorzugsweise um ein kontinuierliches Verfahren.

    [0039] Das Verfahren kann zudem weitere Fertigungsschritte wie Stanzen, Prägen oder Ablängen der Profile 8 umfassen.

    [0040] Wie bereits beschrieben, ist es bei breiten Metallbändern vorteilhafter, nicht die Ränder des Metallbands umzubiegen, sondern die benachbart zu dem oder den Einstichen angeordnete Bereiche. In diesem Fall wird das oben beschriebene Verfahren dann statt an den Rändern des Metallbands an den benachbart zu dem bzw. den Einstichen angeordneten Bereichen durchgeführt.


    Ansprüche

    1. Verfahren zum Herstellen eines Profils (8) mit einem unterschiedliche Dicken aufweisenden Querschnitt aus flachem Metallband (7) mittels Walzprofilieren, indem mit einem Rollenpaar (2.1, 2.2) auf mindestens einer Seite des Metallbands (7) mindestens ein erster Einstich erzeugt wird, der durch folgende Rollenpaare (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) mit zunehmender Einstichbreite zu einem Bereich mit verringerter Materialstärke (12.1, 12.2) verbreitert wird, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordnete Bereiche des flachen Metallbands (7) während eines Eingriffs eines eine obere und eine untere Rolle aufweisenden Rollenpaars (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) durch schräg verlaufende Randbereiche der Rollen (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) des Rollenpaars aufgebogen werden, wobei ein Innenbereich mit konstantem Durchmesser der oberen Rolle (2.1) etwas länger ist als der Abstand von zwei jeweils einen Einstich erzeugenden Vorsprüngen (10.1, 10.2) auf der unteren Rolle (2.2) und die zwei auf der unteren Rolle (2.2) angeordneten Vorsprünge (10.1, 10.2) als Gegenstück bzw. Biegekante dienen, und wobei die Bereiche des Metallbands (7) schrittweise in mehreren Rollenpaaren (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) aufgebogen werden, bis ein maximaler Aufstellwinkel zwischen einem Mittelteil (14) des Metallbands (7) und den aufgebogenen Bereichen (9.1, 9.2) erreicht ist.
     
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zu dem mindestens einen Einstich angeordneten Bereiche des flachen Metallbands (7) während des Eingriffs des ersten Rollenpaars (2.1, 2.2) aufgebogen werden.
     
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rollenpaare (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) zum Erzeugen des jeweiligen Einstichs in dem Biegebereich der aufgebogenen Bereiche in das Metallband (7) eingreifen.
     
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche des Metallbands (7) in Richtung der Seite des Metallbands (7) aufgebogen werden, in der der mindestens eine Einstich erfolgt.
     
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Einstich verbreiternde Rolle (2.2, 3.2, 4.2) jedes Rollenpaars (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) zuerst mit dem bzw. den aufgebogenen Bereichen des Metallbands (7) in Eingriff kommt und diese gegen die entsprechende Gegenrolle (2.1; 3.1; 4.1) drückt, bevor der Einstich verbreitert wird.
     
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebogenen Bereiche des flachen Metallbands (7) nach Erreichen des maximalen Aufstellwinkels vor jedem weiteren Rollenpaar (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) in Richtung einer durch den Mittelteil (14) des Metallbands (7) verlaufenden Ebene zurück gebogen werden.
     
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Aufstellwinkel zwischen den aufgebogenen Bereichen des Metallbands (7) und dem Mittelteil (14) des Metallbands (7) in einem Bereich von 10° bis 80°, vorzugsweise bei 30°, liegt.
     
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (9.1, 9.2) des flachen Metallbands (7) aufgebogen werden.
     
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die näher am Mittelteil (14) des Metallbands (7) angeordnete Seitenkante des Bereichs mit geringerer Materialstärke (12.1, 12.2) eine konstante Position beibehält.
     
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weitere Fertigungsschritte wie Stanzen oder Prägen umfasst.
     


    Claims

    1. Method for the manufacture of a profile (8) with a cross-section of different thicknesses made from flat metal strip (7) by means of roll-profiling, in that one roller pair (2.1, 2.2) produces at least a first recess on at least one side of the metal strip (7), said recess being widened by following roller pairs (3.1, 3.2; 4.1, 4.2) with increasing recess width to form a region with reduced material thickness (12.1, 12.2), characterised in that regions of the flat metal strip (7) arranged adjacent to the at least one recess are bent-up during an engagement of a roller pair (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) having an upper and a lower roller by obliquely running edge regions of the rollers (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) of the roller pair, wherein an inner region with constant diameter of the upper roller (2.1) is somewhat longer than the distance between two protrusions (10.1, 10.2) on the lower roller (2.2) which produce one recess and the two protrusions (10.1, 10.2) arranged on the lower roller (2.2) serve as counter part or bending edge, and wherein the regions of the metal strip (7) are incrementally bent-up in a plurality of roller pairs (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) until a maximum erection angle between a central part (14) of the metal strip (7) and the bent-up regions (9.1, 9.2) is obtained.
     
    2. Method according to Claim 1, characterised in that the regions of the flat metal strip (7) arranged adjacent to the at least one recess are bent up during the engagement of the first roller pair (2.1, 2.2).
     
    3. Method according to Claim 1 or 2, characterised in that the roller pairs (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) engage the metal strip (7) in the bending region of the bent-up regions for producing the respective recess.
     
    4. Method according to one of the Claims 1 to 3, characterised in that the regions of the metal strip (7) are bent up in the direction of the side of the metal strip (7) in which the at least one recess is provided.
     
    5. Method according to one of the Claims 1 to 4, characterised in that the recess-widening roller (2.2, 3.2, 4.2) of each roller pair (2.1, 2.2; 3.1, 3.2; 4.1, 4.2) first engages the bent-up region or regions of the metal strip (7) and presses them against the corresponding opposing roller (2.1; 3.1; 4.1) before the recess is widened.
     
    6. Method according to one of the Claims 1 to 5, characterised in that after reaching the maximum erection angle the bent-up regions of the flat metal strip (7) are bent back in the direction of a plane running through the central part (14) of the metal strip (7) before each further roller pair (3.1, 3.2; 4.1, 4.2).
     
    7. Method according to one of the Claims 1 to 6, characterised in that the maximum erection angle between the bent-up regions of the metal strip (7) and the central part (14) of the metal strip (7) is located in the range from 10° to 80°, preferably at 30°.
     
    8. Method according to one of the Claims 1 to 7, characterised in that the edges (9.1, 9.2) of the flat metal strip (7) are bent up.
     
    9. Method according to one of the Claims 1 to 8, characterised in that the lateral edge of the region with less material thickness (12.1, 12.2) which is arranged closer to the central part (14) of the metal strip (7) maintains a constant position.
     
    10. Method according to one of the Claims 1 to 9, characterised in that the method comprises further production steps such as punching or stamping.
     


    Revendications

    1. Procédé pour fabriquer à partir d'un feuillard métallique (7), par profilage à froid, un profilé (8) à section transversale présentant des épaisseurs différentes, en produisant avec une paire de rouleaux (2.1, 2.2) sur au moins un côté du feuillard (7) au moins une première encoche qui est élargie par les paires de rouleaux suivantes (3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) à largeur d'encoche croissante pour former une zone d'épaisseur de matériau réduite (12.1, 12.2), caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique (7) voisines de ladite encoche sont pliées, pendant une pénétration d'une paire de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) présentant un rouleau supérieur et un rouleau inférieur, par des bords inclinés desdits rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2), étant précisé qu'une zone intérieure à diamètre constant du rouleau supérieur (2.1) est un peu plus longue que la distance entre deux saillies (10.1, 10.2) du rouleau inférieur (2.2) qui produisent chacune une encoche, et que les deux saillies (10.1, 10.2) disposées sur le rouleau inférieur (2.2) servent de pièces antagonistes ou de bords de pliage, et étant précisé que les zones du feuillard métallique (7) sont pliées successivement dans plusieurs paires de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) jusqu'à ce qu'on atteigne un angle de redressement maximal entre une partie centrale (14) du feuillard (7) et les zones pliées (9.1, 9.2).
     
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique plat (7) qui sont voisines de ladite encoche sont pliées pendant la pénétration de la première paire de rouleaux (2.1, 2.2).
     
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les paires de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) destinées à produire l'encoche dans la zone de pliage des zones pliées pénètrent dans le feuillard métallique (7).
     
    4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones du feuillard métallique (7) sont pliées en direction du côté du feuillard (7) où est produite ladite encoche.
     
    5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rouleau (2.2, 3.2, 4.2) de chaque paire de rouleaux (2.1, 2.2 ; 3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) qui élargit l'encoche vient tout d'abord en contact avec la ou les zones pliées du feuillard métallique (7) et pousse ces zones contre le rouleau opposé (2.1 ; 3.1 ; 4.1) correspondant avant que l'encoche ne soit élargie.
     
    6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les zones pliées du feuillard plat (7), après obtention de l'angle de redressement maximal, sont repliées avant chaque paire de rouleaux suivante (3.1, 3.2 ; 4.1, 4.2) en direction d'un plan qui traverse la partie centrale (14) du feuillard (7).
     
    7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'angle de redressement maximal entre les zones pliées du feuillard métallique (7) et la partie centrale (14) de celui-ci est situé dans une plage de 10° à 80°, de préférence de 30°.
     
    8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bords (9.1, 9.2) du feuillard métallique plat (7) sont pliés.
     
    9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le bord latéral, plus proche de la partie centrale (14) du feuillard métallique (7), de la zone à épaisseur de matériau réduite (12.1, 12.2) conserve une position constante.
     
    10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend d'autres phases de fabrication comme le découpage ou l'estampage.
     




    Zeichnung

















    Angeführte Verweise

    IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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    In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente