Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Rollformungs-Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von profilierten Schienen aus einem Metallband mittels Rollverformung. Bei dem vorliegenden Verfahren wird das Metallband durch mehrere aufeinanderfolgende, Walzenpaare aufweisende, Verformungsstationen hindurchgeführt und schrittweise in das herzustellende Profil umgeformt.
Derartige Verfahren zur Rollverformung von Metallbändern sind bereits bekannt und werden in grossem Umfange zur Herstellung von profilierten Schienen aus Aluminium- oder Stahlbändern verwendet. Eines der hierbei auftretenden Probleme besteht in der Notwendigkeit, die gewünschte Rollverformung in einer Vielzahl einzelner aufeinanderfolgender Schritte durchzuführen, da erfahrungsgemäss zwischen aufeinanderfolgenden Schritten nur eine relativ geringfügige Verformung des Metallbandes zulässig ist, weil andernfalls die längs der Aussenränder des Metallbandes auftretenden Zugspannungen die Elastizitätsgrenze des Bandmaterials überschreiten und bleibende Dehnungen oder Querrisse im Metallband auftreten, was natürlich unzulässig ist.
Wegen dieser allgemein bekannten Eigenschaft der Rollverformung müssen die bisher bekannten Rollformungs-Einrichtungen für die kontinuierliche Herstellung von profilierten Schienen eine sehr grosse Zahl hintereinander angeordneter Verformungsstationen besitzen und dementsprechend eine grosse Länge aufweisen. Für die Herstellung komplizierter profilierter Schienen sind beispielsweise Maschinen dieser Art mit 20-30 hintereinander angeordneten Verformungsstationen bekannt.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem die am äusseren Rande des Metallbandes auftretenden Zugspannungen verringert sind, so dass für ein Metallband gleichen Materials die Zahl der erforderlichen Verformungsschritte gegenüber den bisher bekannten Verfahren vermindert ist.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass längs des einen ersten und einen zweiten Aussenrand aufweisenden Metallbandes für mindestens einige Verformungsschritte eine Leitlinie bestimmt wird, welche das Metallband in einen ersten und einen zweiten Bandbereich zwischen der Leitlinie und dem ersten bzw. zweiten Aussenrand unterteilt, dass ferner bei der Verformung des Metallbandes, auf dem Wege von der jeweils vorausgehenden zur nachfolgenden Verformungsstation, der erste Bandbereich um die Leitlinie im einen Drehsinn geschwenkt wird, und dass zur Verminderung der hierbei im ersten Aussenrand auftretenden Zugspannung gleichzeitig der zweite Bandbereich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Verformungsstationen um die Leitlinie im entgegengesetzten Drehsinn auf den ersten Bandbereich hin bewegt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Rollformungs-Einrichtung zur Durchführung des obengenannten Verfahrens, wobei eine Vielzahl aufeinanderfolgender Verformungsstationen mit jeweils einer Anzahl Walzenpaare zur schrittweisen Verformung des hindurchbewegten Metallbandes vorgesehen ist. Gekennzeichnet ist diese erfindungsgemässe Rollformungs-Einrichtung durch eine Ausrichtung der Walzenpaare der jeweils nachfolgenden Verformungsstation auf die Walzenpaare der vorausgehenden, vom Band zuerst durchlaufenen Verformungsstation längs einer zur Fortbewegungsrichtung des Metallbandes parallel verlaufenden Leitlinie, und durch das Vorhandensein je eines für den Durchlauf mindestens der beiden Randbereiche des Metallbandes vorgesehenen Spaltes zwischen je zwei zusammenwirkenden Walzen,
wobei mindestens in einer Verformungsstation die Spalte beidseits der Leitlinie je einen Winkel gegenüber der Anfangslage des Metallbandes aufweisen, die beide grösser sind als in der unmittelbar vorausgehenden Verformungsstation.
Die Erfindung ist nachstehend in einigen Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung die Verformung eines ebenen Metallbandes zu einer rechtwinkligen Schiene zwecks Erläuterung der beim bisherigen Verformungsverfahren auftretenden Zugspannungen,
Fig. 2 die in Fig. 1 wiedergegebene Verformung durchgeführt nach dem erfindungsgemässen Verfahren zur Erläuterung der Verminderung der Zugsspannungen,
Fig. 3 und 4 zwei aufeinanderfolgende Verformungsstationen eines Ausführungsbeispiels für eine Rollformungs-Einrich tung zur Durchführung des Verfahrens, geeignet zur Herstellung einer hutförmigen, profilierten Schiene.
Die bei einer Rollverformung eines ebenen Metallbandes zu einer profilierten Schiene unvermeidbar auftretende Zugspannung am äusseren Rande des Metallbandes sei zunächst anhand der schematischen Darstellung von Fig. 1 erläutert, die sich auf die Verformung eines ebenen Metallbandes 10 in eine rechtwinklige Schiene 11 mit gleicher Schenkellänge bezieht.
Bei der Bewegung des Metallbandes 10 in Pfeilrichtung 12 von der Stelle A bis zur Stelle B bleibt hier der in Laufrichtung gesehen links von der Leitlinie 13 befindliche Bereich des Metallbandes 10 ungeändert, da sich der obere Schenkel der Winkelschiene 11 in gleicher Lage befindet wie der betreffende Bereich des Metallbandes 10. Dagegen führt der in Laufrichtung 12 gesehen rechts von der Leitlinie 13 befindliche Bereich des Metallbandes 10 eine Schwenkbewegung aus seiner ursprünglichen waagrechten Lage in die senkrechte Lage des nach abwärts gerichteten Schenkels der Winkelschiene 11 aus.
Hierbei bewegt sich der Punkt 14 am rechten äusseren Rande des Metallbandes 10 längs der Linie c bis zum Punkt 15 der Winkelschiene 11. Verglichen mit dem Abstand b zwischen den Stellen A und B besitzt die Linie c eine grössere Länge, was aber bedeutet, dass der rechte äussere Rand des Metallbandes 10 sich in Längsrichtung ausdehnen muss und unter der Wirkung einer entsprechenden Zugspannung steht.
Anhand der schematischen Fig. 1 kann der Längenunterschied zwischen der Verbindungslinie c der Punkte 14 und 15 einerseits und dem Abstand b der Stellen A und B anderseits abgeschätzt werden, da die Linie c die Hypotenuse des rechtwinkligen Dreiecks mit den Katheden d und e darstellt. Die Kathede e ist ihrerseits die Hypotenuse des angedeuteten rechtwinkligen Dreiecks mit den beiden Katheden t/2a, wenn mit a die Breite des Metallbandes 10 bezeichnet wird.
Beispielsweise würde sich bei der Verformung eines Metallbandes 10 von a = 10 cm Breite je nach dem Abstand b zwischen den Stellen A und B ein Längenunterschied zwischen den Linien c und b gemäss der nachstehenden Tabelle ergeben: Abstand b Verlängerung be
50 cm 4,95 mm oder ca. 1% 100 cm 2,49 mm oder ca. 0,25% 200 cm 1,25 mm oder ca. 0,07% 300 cm 0,84 mm oder ca. 0,03 %
Es ist offensichtlich, dass beispielsweise ein Aluminiumband von 10 cm Breite auf eine Länge von 50 cm keinesfalls um 5 mm gereckt werden kann, ohne dass Risse oder bleibende Verformungen auftreten.
Also muss bei einer Verformung gemäss der schematischen Fig. 1 der Abstand b zwischen Stellen A und B solange vergrössert werden, bis die Dehnung der Aussenkante des rechten Bereiches des Metallbandes 10 einen Wert annimmt, der innerhalb des Elastizitätsbereiches des betreffenden Bandmaterials liegt. Beispielsweise dürfte bei einem Abstand der Stellen A und B von 300 cm die dann erforderliche Dehnung von ungefähr 0,03 % bei einem geeigneten Bandmaterial zulässig sein. Dementsprechend müsste eine Verformungs-Einrichtung zur Herstellung der Winkelschiene 11 gemäss Fig. 1 eine entsprechende Länge besitzen und zwischen der Stelle A und B eine entsprechende Anzahl von Ver formungs-Stationen mit je einem Walzenpaar aufweisen. Gemäss dem vorliegenden Verfahren kann aber bei dem in Fig.
1 dargestellten Beispiel die Verformung des Metallbandes 10 in eine Winkelschiene 11 dadurch verbessert werden, dass wie in Fig. 2 schematisch wiedergegeben - bei der Verformung des Metallbandes 10 von der Stelle A zur Stelle B um die angenommene Leitlinie 13 sowohl der rechts von der Leitlinie 13 gelegene Bereich im einen Drehsinn geschwenkt wird, aber auch gleichzeitig der links von der Leitlinie 13 gelegene Bereich im entgegengesetzten Drehsinn auf den erstgenannten Bereich hinbewegt wird.
Der Punkt 14 des äusseren Randes des rechten Bereiches bewegt sich nunmehr längs der Linie f bis zum Punkt 15 und diese Linie f weist einen geringeren Längenunterschied zum Abstand b zwischen den Stellen A und B auf als die in Fig. 1 angegebene Linie c, weil der entsprechende Schenkel des Winkelprofils 11 nicht eine Drehung um 90 , sondern nur um 450 beschrieben hat. Die Verminderung des Längenunterschiedes dürfte etwa 50% betragen, was eine entsprechende Verminderung der Zugspannungen längs des Aussenrandes des rechten Bereiches des Metallbandes 10 ergibt.
Natürlich bleibt nunmehr, im Gegensatz zu der Verformung gemäss Fig. 1, der in Laufrichtung gesehen linke Bereich des Metallbandes 10 nicht mehr in seiner ursprünglichen Lage liegen, sondern erfährt eine Schwenkbewegung in entgegengesetztem Drehsinn wie die Schwenkbewegung des rechten Bereiches, so dass die Aussenkante längs der Linie g in Fig. 2 verläuft. Damit erfährt nunmehr auch der äussere Rand dieses linken Bereiches eine gleichartige Verlängerung wie derjenige des rechten Bereiches und es tritt dort eine entsprechende Zugspannung auf.
Durch das vorliegende Verfahren wird also bei einem bestimmten Verformungsschritt die am Aussenrand des eine Schwenkbewegung durchführenden Bandbereiches auftretende Zugspannung vermindert, indem ein Teil der Zugspannung nunmehr am Aussenrand des anderen Bereiches des Metallbandes zur Wirkung gebracht wird, der beim früheren Verfahren gänzlich unbelastet war. Diese Verminderung der maximal auftretenden Zugspannung durch Aufteilung auf die Aussenränder beider Bereiche des Metallbandes ermöglicht es, wenn ein Metallband aus einem Material bestimmter mechanischer Eigenschaften vorgegeben ist, den Abstand zwischen den Stellen A und B zu verringern, also die Zahl der erforderlichen Verformungsschritte zu vermindern.
Bei der kontinuierlichen Herstellung profilierter Schienen aus einem Metallband ist es vorteilhaft, die technische Regel gemäss dem vorliegenden Verfahren bei jedem der aufeinanderfolgenden Verformungsschritte anzuwenden. Wie die Erfahrung gezeigt hat, lässt sich hierdurch eine entscheidende Verminderung der insgesamt erforderlichen Anzahl von aufeinanderfolgenden Verformungsschritten erreichen.
Bei einer Verformungs-Einrichtung, die nach dem vorliegenden Verfahren arbeitet, muss bei wenigstens einigen der aufeinanderfolgenden Verformungsstationen mit jeweils einer Anzahl Walzenpaare zunächst eine zur Fortbewegungsrichtung des Metallbandes parallel verlaufende Leitlinie gewählt werden. Diese Leitlinie muss aber nicht bei allen Verformungsstationen an der gleichen Stelle verlaufen. Die einzelnen Walzenpaare sind in üblicher Weise derart geformt, dass zwischen je zwei zusammenwirkenden Walzen ein Spalt gebildet wird, der zum Durchlauf des Metallbandes vorgesehen ist.
Jene Spalte, die zum Durchlauf der Randbereiche des Metallbandes bestimmt sind, müssen eine solche Ausbildung erfahren, dass sie beidseits der gewählten Leitlinie jeweils Winkel gegenüber der Anfangslage des Metallbandes aufweisen, die mindestens in einer Verformungsstation beide grösser sind als in der unmittelbar vorausgehenden, vom Metallband zuerst durchlaufenen Verformungsstation. Zweckmässigerweise sollte diese Regel bei allen aufeinanderfolgenden Verformungsstationen berücksichtigt werden, damit die Zahl der insgesamt erforderlichen Verformungsstationen möglichst verringert wird. Jedoch können natürlich Fälle auftreten, bei denen die vorgesehene Verformung des Metallbandes eine Anwendung der genannten Regel nicht erforderlich machen.
Durch die Vergrösserung der beiden obengenannten Winkel wird erreicht, dass sich beim Durchlauf des Metallbandes durch die Spalte mindestens die beiden Randbereiche aufeinander zu bewegen, was eine Aufteilung der insgesamt durch die Verformung bedingten Zugspannungen auf die beiden Aussenränder des Metallbandes bewirkt.
In den Fig. 3 und 4 ist für zwei aufeinanderfolgende Verformungsstationen einer Verformungseinrichtung mit jeweils einer Anzahl Walzenpaare die Ausgestaltung der Spalte zwischen je zwei zusammenwirkenden Walzenpaaren dargestellt.
Zur besseren Erkennbarkeit des Spaltes ist jeweils der Querschnitt des durchlaufenden Metallstreifens eingezeichnet. Die herzustellende hutförmige profilierte Schiene besitzt einen rechten äusseren Schenkel 20 und 21, ein ebenes Dach 18 mit einem doppelwandigen Bereich 19 und einen linken Schenkel 22 und 23 mit einer Längsnut 16, 17. Die Verformungseinrichtung hat eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Verformungsstationen, bei denen jeweils die Regel gemäss dem vorliegenden Verfahren angewendet ist. Das Metallband befindet sich ursprünglich in horizontaler Lage. Die aufeinanderfolgenden Walzenpaare der Verformungsstationen gemäss Fig. 3 und Fig. 4 sind so aufeinander ausgerichtet, dass die Leitlinie an der Stelle 24 parallel zur Laufrichtung des Metallbandes verläuft.
Diese Leitlinie 24 fällt zusammen mit dem scharfen Knick zur Bildung des doppelwandigen Teils 19 des ebenen Daches der Schiene. In vorhergehenden Verformungsschritten wurde das Metallband in die aus Fig. 3 ersichtliche Form gebracht. Hierbei weist der für die rechten Schenkel 20, 21 der Schiene bestimmte Spalte einen Winkel 25 gegen die ursprüngliche horizontale Lage des Metallbandes auf und der für den linken Schenkel 22, 23 der Schiene vorgesehene Spalt einen Winkel 26.
Die zusammenwirkenden Walzen für den rechten Schenkel 20, 21 in der nachfolgenden Verformungsstation gemäss Fig. 4 sind dagegen derart zueinander angeordnet, dass der durch sie gebildete Spalt eine Schwenkung des rechten Schenkels 20, 21 um einen Winkel 27 gegen die ursprüngliche horizontale Lage des Metallbandes bewirkt, der grösser ist als der entsprechende Winkel 25 in der vorausgehenden Verformungsstation nach Fig. 3. Auch der Spalt für den linken Schenkel 22, 23 besitzt einen grösseren Winkel 28 gegen die horizontale Lage des Metallbandes als der entsprechende Winkel 26 in der Verformungsstation nach Fig. 3. Bei der in Fig.
3 und 4 wiedergegebenen Anordnung der Walzenpaare in aufeinanderfolgenden Verformungsstationen besitzen also die Spalte zur Formung der Randbereiche 20, 21 bzw. 22, 23 beidseits der Leitlinie 24 jeweils Winkel gegenüber der Anfangslage des Metallbandes, die in der nachfolgenden Verformungsstation beide grösser sind als in der vorausgehenden Verformungsstation.
Zur Durchführung der vorliegenden Regel für die Ausrichtung der Walzenpaare aufeinanderfolgender Verformungsstationen muss also beachtet werden, dass bei jedem Verformungsschritt, der eine Schwenkbewegung des einen Randbereiches des Metallbandes zur Folge hat, eine entsprechend auf diesen Randbereich hin gerichtete gleichzeitige Schwenkbewegung des anderen Randbereiches der herzustellenden Schiene stattfindet. Werden die Spalte für die beidseits der Leitlinie gelegenen Bandbereiche, und insbesondere die den Randbezirken dieser Bandbereiche zugeordneten Spalte, gemäss der genannten Regel ausgebildet, so erfolgt beim Betrieb einer derartigen Rollformungs-Einrichtung jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Verformungsstationen eine Aufteilung der Randzugspannung auf die beiden Aussenränder des Metall bandes bzw. der herzustellenden Schiene.
Beispielsweise ist es auf diese Weise möglich, die Formung der Schiene bis zur Verformungsstation gemäss Fig. 3 in sieben bis acht vorausgehenden Verformungsstationen durchzuführen, deren Abstände jeweils ungefähr 50-60 cm betragen. Eine Rollformungs-Einrichtung, die nach den obengenannten Gesichtspunkten aufgebaut ist, besitzt also eine wesentlich geringere Länge und weist weniger als die Hälfte der üblicherweise erforderlichen Verformungsstationen auf.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung profilierter Schienen aus einem Metallband durch Rollverformung, wobei das Metallband durch Walzenpaare mehrerer aufeinanderfolgender Verformungsstationen hindurchgeführt und schrittweise in das herzustellende Profil umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass längs des einen ersten und einen zweiten Aussenrand aufweisenden Metallbandes für mindestens einige Verformungsschritte eine Leitlinie bestimmt wird, welche das Metallband in einen ersten und einen zweiten Bandbereich zwischen der Leitlinie und dem ersten bzw.
zweiten Aussenrand unterteilt, dass ferner bei der Verformung des Metallbandes, auf dem Wege von der jeweils vorausgehenden zur nachfolgenden Verformungsstation, der erste Bandbereich um die Leitlinie im einen Drehsinn geschwenkt wird, und dass zur Verminderung der hierbei im ersten Aussenrand auftretenden Zugspannung gleichzeitig der zweite Bandbereich zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Verformungsstationen um die Leitlinie im entgegengesetzten Drehsinn auf den ersten Bandbereich hin bewegt wird.
PATENTANSPRUCH II
Rollformungs-Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, wobei eine Vielzahl aufeinanderfolgender Verformungsstationen mit je einer Anzahl Walzenpaare zur schrittweisen Verformung des hindurchbewegten Metallbandes vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Ausrichtung der Walzenpaare der jeweils nachfolgenden Verformungsstation auf die Walzenpaare der vorausgehenden, vom Band zuerst durchlaufenen Verformungsstation längs einer zur Fortbewegungsrichtung des Metallbandes parallel verlaufenden Leitlinie, und durch das Vorhandensein je eines für den Durchlauf mindestens der beiden Randbereiche des Metallbandes vorgesehenen Spaltes zwischen je zwei zusammenwirkenden Walzen, wobei wenigstens in einer Verformungsstation die Spalte beidseits der Leitlinie jeweils Winkel gegenüber der Anfangslage des Metallbandes aufweisen,
die grösser sind als in der unmittelbar vorausgehenden Verformungsstation.
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