[0001] Die Erfindung betrifft eine Rollenumformeinrichtung zum Umformen oder Markieren eines
mit Geometrieelementen, insbesondere Löchern, versehenen Materials gemäss dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Rollenumformeinrichtung ist ausgebildet mit zumindest
einer Umformrolle und zumindest einem Gegenelement, insbesondere einer Gegenrolle
oder einem Gegentisch, wobei zwischen der Umformrolle und dem Gegenelement ein Walzspalt
zum Durchführen des Materials ausgebildet ist, und wobei die Umformrolle auf ihrer
Mantelfläche eine Abformstruktur aufweist, die beim Durchlaufen des Materials durch
den Walzspalt auf das Material abformt.
[0002] Die Fertigung von Installationsschienen erfolgt nach dem Stand der Technik typischerweise
in der Prozessfolge: 1. Bandrichten in einer Richtmaschine, 2. Stanzen von als Löchern
ausgebildeten Geometrieelementen und gegebenenfalls Einbringung von weiteren Geometrieelementen
wie Prägungen, Taschen etc., die eine definierte Position in Bezug auf das Lochbild
haben müssen auf einer mechanischen oder hydraulischen Blechumformpresse, 3. Walzprofilieren
des gelochten Bandes zu einer Schiene auf einer Walzprofilieranlage und 4. Ablängen
der Schiene in der gewünschten Länge auf einer mitlaufenden Trennvorrichtung.
[0003] Bei dieser Prozessfolge durchlaufen die von der Blechumformpresse erzeugten weiteren
Geometrieelemente die nachgeordnete Walzprofilieranlage. Dies kann unter Umständen
zur Folge haben, dass die weiteren Geometrieelemente durch die nachfolgende Umformoperation
auf der Walzprofilieranlage deformiert werden. Darüber hinaus kann diese Prozesskette
die Geometriefreiheit für die einzubringenden weiteren Geometrieelemente einschränken,
da die weiteren Geometrieelemente zum ungehinderten Durchtritt entsprechende Freiräume
in den nachfolgenden Rollensätzen auf der Walzprofilieranlage erfordern, was nicht
immer möglich ist.
[0004] Auch ist es bekannt, Strukturen auf ein Bandmaterial aufzurollen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rollenumformeinrichtung zum Umformen eines länglichen
Metallmaterials anzugeben, welche eine besonders grosse Geometriefreiheit zur Verfügung
stellt und welche es in besonders einfacher und zuverlässiger Weise erlaubt, Geometrieelemente
wie Prägungen, Taschen etc. besonders präzise anzuformen.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Rollenumformeinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
[0007] Eine erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung zum Umformen oder Markieren eines
mit Geometrieelementen versehenen Materials ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umformrolle
Mitnehmerelemente für einen Eingriff mit den Geometrieelementen, insbesondere für
einen Eingriff in die Geometrieelemente, des durch den Walzspalt hindurch laufenden
Materials aufweist.
[0008] Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die weiteren Geometrieelemente
nicht mittels der Blechumformpresse zu erzeugen, sondern diese durch einen Rollprozess
einzubringen, der auf einer der Blechumformpresse nachgeordneten Walzprofilieranlage
durchgeführt werden kann. Insbesondere ermöglicht es diese Verfahrensführung, die
weiteren Geometrieelemente erst im Anschluss an die Umformschritte einzubringen, die
eine Deformation dieser Elemente erzeugen würden, so dass die weiteren Geometrieelemente
bei besonders hoher Geometriefreiheit besonders präzise geformt werden können.
[0009] Die Erfindung hat weiter erkannt, dass ein Einbringen der weiteren Geometrieelemente
durch eine angetriebene, mit konstanter Drehgeschwindigkeit laufende Umformrolle unter
Umständen ein unbefriedigendes Ergebnis mit sich bringen kann. Denn bei bekannten
Umformvorrichtungen wird eine schwankende Längung und daraus resultierende Abweichung
bei der gewünschten Schienenlänge oftmals durch eine Anpassung des Vorschubs an der
Presse korrigiert, was zu Schwankungen im Abstand der Löcher zueinander führen kann.
Würde in diesem Fall mit konstanter Drehgeschwindigkeit gearbeitet, so würden die
Schwankungen im Abstand der Löcher zu einem unerwünschten Versatz der weiteren Geometrieelemente
zu den Löchern führen.
[0010] Um diesen potenziellen Nachteil zu überwinden lehrt die Erfindung eine antriebsfreie,
das heisst nicht mit einem Antrieb versehene Umformrolle vorzusehen, welche Mitnehmerelemente
aufweist, die an den ersten Geometrieelementen, also insbesondere den Löchern, eingreifen
können, so dass die Umformrolle von den Löchern im Metallmaterial mitgeschleppt wird.
Die Mitnehmerelemente bewirken durch Kontakt zwischen Mitnehmerelement und der in
Walzrichtung nachlaufenden Kante des jeweiligen Loches eine Drehung der gesamten Umformrolle
entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit des Materials. Hierdurch wird in besonders
einfacher Weise eine mechanische Synchronisierung der Umformrolle mit dem vorher eingebrachten
Lochbild realisiert, die zuverlässig eine definierte Position des einzubringenden
weiteren Geometrieelements zu einer Kante des Lochs sicherstellt, ohne dass eine aufwändige
Mess- und Regeltechnik erforderlich ist.
[0011] Nach der Erfindung können auch mehrere erfindungsgemäss ausgebildete Rollen vorgesehen
sein, die dann jeweils mit einer Gegenrolle zusammenwirken können. Nach der Erfindung
kann das Material insbesondere ein metallisches Material, ein Flachmaterial und/oder
ein Bandmaterial, vorzugsweise ein Blechband sein. Die Mitnehmerelemente sind zweckmässigerweise
stiftförmig ausgebildet.
[0012] Vorzugsweise dient die erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung zum Umformen eines
mit einer Vielzahl von identischen Geometrieelementen versehenen Materials. Die Geometrieelemente
sind vorzugsweise zumindest annähernd äquidistant am Material angeordnet. Die Geometrieelemente
können vorzugsweise Löcher sein, insbesondere Langlöcher, die sich in Walzrichtung
erstrecken. Die Geometrieelemente können aber z.B. auch hochgestellte Laschen, seitliche
Aussparungen oder Ausklinkungen, scharfkantige Taschen oder Falze sein. Die Erfindung
kann vorteilhaft bei jeder Anwendung zum Einsatz kommen, bei der eine nachträgliche
Einbringung von nicht frei positionierbaren weiteren Geometrieelementen in ein bandförmiges
Material erforderlich ist, in welches ein vorausgehender Prozessschritt bereits erste
Geometrieelemente eingebracht hat, an denen die erfindungsgemässe Umformrolle über
die Mitnehmerelemente fangen und synchronisieren kann. Die Mitnehmerelemente sind
nach der Erfindung zusätzlich zur Abformstruktur vorgesehen. Erfindungsgemäss wird
das mit den ersten Geometrieelementen versehene Material der Rollenumformeinrichtung
zugeführt, wo es dann von der Abformstruktur mit den weiteren Geometrieelementen versehen
wird.
[0013] Insbesondere im Hinblick auf die Geometriefreiheit ist es vorteilhaft, dass die Mitnehmerelemente
auf der Mantelfläche der Umformrolle angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, mit
der Umformrolle auch in den Bereichen, welche sich zwischen den ersten Geometrieelementen
befinden, weitere Geometrieelemente zu formen.
[0014] Weiterhin kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Gegenrolle zumindest
eine Aussparung für die Mitnehmerelemente aufweist. Hierdurch ist ein zuverlässiger
Betrieb auch bei besonders langen Mitnehmerelementen möglich.
[0015] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass die Gegenrolle
mechanisch mit der Umformrolle so gekoppelt ist, so dass eine Rotation der Umformrolle
eine Rotation der Gegenrolle bewirkt. Eine solche Kopplung kann beispielsweise über
Zahnräder realisiert werden, die stirnseitig an den beiden Rollen angebracht sind.
[0016] Überdies kann es vorteilhaft sein, dass die Gegenrolle auf ihrer Mantelfläche eine
Abformstruktur aufweist, die beim Durchlaufen des Materials durch den Walzspalt auf
das Material abformt. Gemäss dieser Ausführungsform können auf das Material von beiden
Seiten her Geometrieelemente eingebracht werden, so dass die Geometriefreiheit weiter
erhöht ist.
[0017] Besonders bevorzugt ist es, dass die Umformrolle mindestens eine Durchlaufwinkelstellung
aufweist, bei der die Umformrolle, insbesondere an ihrer Abformstruktur und an ihren
Mitnehmerelementen, von dem durch den Walzspalt hindurch laufenden Material beabstandet
ist. In dieser Durchlaufwinkelstellung befindet sich die Umformrolle weder an ihrer
Abformstruktur noch an ihren Mitnehmerelementen im Kontakt mit dem durchlaufenden
Material. Eine solche Ausgestaltung der Umformrolle ermöglicht es, die Rollendrehung
zweitweise zu stoppen oder zumindest zu verlangsamen, während das Material weiterhin
mit kontinuierlicher Vorschubgeschwindigkeit durch den Walzspalt hindurch bewegt wird.
Damit kann die erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung in vorteilhafter Weise auch
bei Materialien eingesetzt werden, bei denen die Abstände der ersten Geometrieelemente,
also insbesondere die Lochabstände, mit der Zeit variieren. Denn ein z.B. vorübergehend
grösserer Abstand kann dann beispielsweise durch einen zeitlich längeren Stopp der
Rollendrehung an der Durchlaufwinkelstellung kompensiert werden. Die Erfindung erlaubt
damit auch bei variierendem Lochabstand eine besonders hohe Präzision bei der Umformung,
da sie durch die intermittierend reduzierte Drehgeschwindigkeit der Umformrolle auch
bei Schwankungen in den Lochabständen stets eine definierte Position des einzubringenden
Geometrieelements zu einer Kante des Lochs sicherstellt. Eine Durchlaufwinkelstellung,
bei der die Umformrolle von dem durch den Walzspalt hindurch laufenden Material beabstandet
ist, kann beispielsweise dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass die Mitnehmerelemente
in ihrer Abmessung in Walzrichtung kleiner sind als die Lochlänge. In diesem Fall
kann ein Durchlauf des Materials relativ zur Rolle dann möglich sein, wenn sich das
Mitnehmerelemente im Loch befindet, also in dem Zeitintervall, in dem das Mitnehmerelement
im Loch durch das Loch hindurch wandert. Die Durchlaufwinkelstellung kann aber auch
durch einen hinreichend grossen Winkelabstand von benachbarten Vorsprüngen auf der
Mantelfläche der Umformrolle realisiert werden.
[0018] Weiterhin ist es vorteilhaft, dass eine Bremse zum Abbremsen der Umformrolle vorgesehen
ist. Eine solche Bremse kann beispielsweise gewährleisten, dass die Umformrolle nach
dem Ausfädeln eines Mitnehmerelements aus einem Loch und/oder bei Erreichen der Durchlaufwinkelstellung
abbremst anstatt aufgrund ihrer Massenträgheit unvermindert weiterzudrehen, so dass
beispielsweise ein unkontrolliertes Anschlagen des nachfolgenden Mitnehmerelements
im Loch und/oder ein ungewollter verfrühter Eingriff der nachfolgenden Abformstruktur
verhindert werden kann.
[0019] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt darin, dass zumindest
eines der Mitnehmerelemente an seiner Spitze einen Reibungsminderer zum Vermindern
der Reibung zwischen dem Mitnehmerelement und dem Material aufweist. Der Reibungsminderer
kann beispielsweise zumindest ein Gleitelement oder zumindest eine Rolle aufweisen.
Diese Weiterbildung hat erkannt, dass unter Umständen eine Gefahr besteht, dass das
Material durch eine Kante des stiftförmigen Mitnehmerelements verkratzt wird, und
zwar insbesondere dann, wenn die Umformrolle nach dem Ausfädeln des Mitnehmerelements
aus dem Loch, z.B. aufgrund einer starken Bremse, abrupt stehen bleibt. Der Reibungsminderer
kann gewährleisten, dass das bandförmige Material auch in dieser Rollenposition möglichst
beschädigungsfrei durchlaufen kann.
[0020] Besonders bevorzugt ist es, dass die Umformrolle mehrteilig mit zumindest einem ersten
Rollenteil, an dem zumindest ein Teil der Abformstruktur angeordnet ist, und mit zumindest
einem zweiten Rollenteil, an dem zumindest ein Teil der Mitnehmerelemente angeordnet
ist, ausgeführt ist, wobei das erste Rollenteil und das zweite Rollenteil relativ
zueinander verdrehbar sind. Hierdurch kann beispielsweise eine Justierung der Position
der von der Umformrolle eingeformten weiteren Geometrieelemente zum Lochbild vorgenommen
werden. Demgemäss sind die beiden Rollenteile erfindungsgemäss um die Drehachse der
Umformrolle relativ zueinander verdrehbar. Die beiden Rollenteile können insbesondere
scheibenförmig ausgebildet sein. Die Umformrolle kann auch mehr als zwei relativ zueinander
verdrehbare Rollenteile aufweisen.
[0021] Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Umformen eines Materials, mit einer
Einrichtung, insbesondere Presse, zum Einbringen von Geometrieelementen in das Material,
und einer erfindungsgemässen Rollenumformeinrichtung zum Umformen des mit den Geometrieelementen
versehenen Materials. Da die Geometrieelemente vorzugsweise Löcher sind, kann die
Presse insbesondere eine Stanzpresse sein. Die Rollenumformeinrichtung ist erfindungsgemäss
der Stanzpresse prozessmässig nachgeschaltet. Die Rollenumformeinrichtung kann auch
weitere Umformrollen, insbesondere Biegerollen aufweisen, und Teil einer Walzprofilieranlage
sein. Die erfindungsgemässe Vorrichtung dient vorzugsweise zur Herstellung von Installationsschienen.
Da erfindungsgemäss die Dimensionierung der Rollenumformeinrichtung, insbesondere
ihrer Umformrolle, von der Dimensionierung des umzuformenden Materials abhängen kann,
kann die Erfindung auch eine Umformanordnung bestehend aus einem erfindungsgemässen
mit Geometrieelementen versehenen Material und der erfindungsgemässen Rollenumformeinrichtung
zum Umformen des mit den Geometrieelementen versehenen Materials umfassen.
[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert,
die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen
schematisch:
- Figur 1:
- eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Umformen eines Materials, welche eine erfindungsgemässe
Rollenumformeinrichtung aufweist;
- Figur 2:
- eine erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung bei Blick in Walzrichtung; und
- Figur 3:
- die erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung aus Figur 2 bei Blick senkrecht zur
Walzrichtung.
[0023] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Umformen eines bandförmigen
Materials 6. Die Vorrichtung weist eine Richtmaschine 80, eine Presse 81 zum Einbringen
einer Vielzahl gleichartiger Geometrieelemente 7, insbesondere Löcher, in das Material
6, eine erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung 82 sowie eine Trenneinrichtung 83
zum Ablängen des Materials 6 auf. Die Richtmaschine 80, die Presse 81, die Rollenumformeinrichtung
82 und die Trenneinrichtung 83 sind in dieser Reihenfolge prozessmässig hintereinander
angeordnet und werden vom Material 6 in dieser Reihenfolge durchlaufen.
[0024] Eine erfindungsgemässe Rollenumformeinrichtung beispielsweise zur Verwendung in einer
Vorrichtung nach Figur 1 ist in den Figuren 2 und 3 gezeigt, wobei die Rollenumformeinrichtung
neben den gezeigten Rollen auch noch weitere Rollen, insbesondere Biegerollen, aufweisen
kann.
[0025] Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Rollenumformeinrichtung weist eine Umformrolle
5 auf, die um eine Drehachse 21 drehbar ist. Ferner weist die Rollenumformeinrichtung
eine Gegenrolle 12 auf, die für den Aufbau des erforderlichen Umformdrucks mit der
Umformrolle 5 korrespondiert, und die um eine parallel zur Drehachse 21 der Umformrolle
verlaufende Drehachse drehbar ist. Zwischen der Umformrolle 5 und der Gegenrolle 12
ist ein Walzspalt 20 gebildet, durch den das bandförmige Material 6 hindurchgeführt
ist.
[0026] Die Umformrolle 5 ist dreiteilig ausgebildet und weist zwei scheibenförmige erste
Rollenteile 1, 1' sowie ein zwischen den Rollenteilen 1, 1' angeordnetes scheibenförmiges
zweites Rollenteil 2 auf. Auf der Mantelfläche der ersten Rollenteilen 1, 1' ist eine
Abformstruktur 4 vorgesehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl
von Vorsprüngen besteht. Auf der Mantelfläche des zweiten Rollenteils 2 ist eine Vielzahl
von stiftförmigen Mitnehmerelementen 3 über den Umfang der Umformrolle 5 äquidistant
verteilt angeordnet. Die Gegenrolle 12 weist in ihrer Mantelfläche eine ringnutförmige
Aussparung 13 auf, die mit den Mitnehmerelementen 3 korrespondiert.
[0027] Wie insbesondere in Figur 3 erkennbar ist, greifen im Bereich des Walzspalts 20 Mitnehmerelemente
3 der Umformrolle 5 in als Löcher ausgebildete Geometrieelemente 7 des bandförmigen
Materials 6 ein. Wird nun das Material 6 in Walzrichtung 30 durch den Walzspalt 20
bewegt, so schleppen die in Walzrichtung 30 nachlaufenden Kanten 10 der Löcher 7 die
Mitnehmerelemente 3 mit, wodurch die Umformrolle 5 in eine zum Lochbild synchronisierte
Drehung um die Drehachse 21 versetzt wird. Im Rahmen dieser Drehung bringt die auf
der Umformrolle 5 befindliche Abformstruktur 4 die gewünschten weiteren Geometrieelemente
9 an einer relativ zur in Walzrichtung nachlaufenden Kante 10 des Lochs 7 definierten
und konstanten Position ein.
[0028] Die Umformrolle 5 ist dabei so ausgebildet, dass bei bestimmten Durchlaufwinkelstellungen
bezogen auf die Drehachse 21 kein Kontakt zwischen der Umformrolle 5 und dem bandförmigen
Material 6 besteht, so dass die Drehung der Umformrolle 5 um die Drehachse 21 intermittierend
langsamer werden oder stoppen kann, während das Material kontinuierlich in Walzrichtung
30 weiterläuft. Die verlangsamte oder gestoppte Drehung ermöglicht einerseits einen
Ausgleich von eventuellen Schwankungen im Abstand der als Löcher ausgebildeten Geometrieelemente
7, und ermöglicht andererseits, die im Vergleich zur Lochlänge geringere Dicke der
Mitnehmerelemente 3 zu überbrücken.
[0029] Die einzelnen Rollenteile 1, 1', 2 sind um die Drehachse 21 gegeneinander verdrehbar
ausgeführt, so dass die Winkelposition der Abformstruktur 4 relativ zu den Mitnehmerelementen
3 und damit die Position der von der Umformrolle 5 geformten zweiten Geometrieelemente
9 zu den als Löchern ausgebildeten ersten Geometrieelementen 7 variabel ist.
1. Rollenumformeinrichtung (82) zum Umformen oder Markieren eines mit Geometrieelementen
(7), insbesondere Löchern, versehenen Materials (6), mit zumindest einer Umformrolle
(5) und zumindest einem Gegenelement, insbesondere einer Gegenrolle (12), wobei zwischen
der Umformrolle (5) und dem Gegenelement ein Walzspalt (20) zum Durchführen des Materials
(6) ausgebildet ist, und
wobei die Umformrolle (5) auf ihrer Mantelfläche eine Abformstruktur (4) aufweist,
die beim Durchlaufen des Materials (6) durch den Walzspalt (20) auf das Material (6)
abformt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformrolle (5) Mitnehmerelemente (3) für einen Eingriff mit den Geometrieelementen
(7) des durch den Walzspalt (20) hindurch laufenden Materials (6) aufweist.
2. Rollenumformeinrichtung (82) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitnehmerelemente (3) auf der Mantelfläche der Umformrolle (5) angeordnet sind.
3. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenrolle (12) zumindest eine Aussparung (13) für die Mitnehmerelemente (3)
aufweist.
4. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenrolle (12) mechanisch mit der Umformrolle (5) so gekoppelt ist, so dass
eine Rotation der Umformrolle (5) eine Rotation der Gegenrolle (12) bewirkt.
5. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gegenrolle (12) auf ihrer Mantelfläche eine Abformstruktur aufweist, die beim
Durchlaufen des Materials (6) durch den Walzspalt (20) auf das Material (6) abformt.
6. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformrolle (5) mindestens eine Durchlaufwinkelstellung aufweist, bei der die
Umformrolle (5), insbesondere an ihrer Abformstruktur (4) und an ihren Mitnehmerelementen
(3), von dem durch den Walzspalt (20) hindurch laufenden Material (6) beabstandet
ist.
7. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Bremse zum Abbremsen der Umformrolle (5) vorgesehen ist.
8. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eines der Mitnehmerelemente (3) an seiner Spitze einen Reibungsminderer
zum Vermindern der Reibung zwischen dem Mitnehmerelement (3) und dem Material (6)
aufweist.
9. Rollenumformeinrichtung (82) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformrolle (5) mehrteilig mit zumindest einem ersten Rollenteil (1), an dem
zumindest ein Teil der Abformstruktur (4) angeordnet ist, und mit zumindest einem
zweiten Rollenteil (2), an dem zumindest ein Teil der Mitnehmerelemente (3) angeordnet
ist, ausgeführt ist, wobei das erste Rollenteil (1) und das zweite Rollenteil (2)
relativ zueinander verdrehbar sind.
10. Vorrichtung zum Umformen eines Materials (6), mit
einer Einrichtung, insbesondere Presse (81), zum Einbringen von Geometrieelementen
(7), insbesondere Löchern, in das Material (6), und
einer Rollenumformeinrichtung (82) zum Umformen des mit den Geometrieelementen (7)
versehenen Materials (6) nach einem der vorstehenden Ansprüche.