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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines hohlen, kastenartigen, vierseitigen Balkens oder einer solchen Säule
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schaftlich und hat daher keine weitere Verbreitung gefunden.
Das Herstellen solcher Profile für konische Rohre geschah bisher durch Biegen entsprechend dicker
Bleche. Die Profile. wurden dann, wie bereits erwähnt, zusammengeschweisst. Jedem Flansch oder min- destens einem an jedem Winkelprofil musste zum Erhalt einer konischen Form langgestreckte Trapezform gegeben werden.
Das Biegen wurde durch Pressen vorgenommen, die einen Satz Gesenke haben, deren unteres eine
V-förmige Nut aufweist, während das obere aus einem langen messerartigen Balken besteht, dessen Schnei- de in die V-Nut eingreift.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, um hohle, im Querschnitt viereckige, kastenförmige Balken auch mit rechteckigem bzw. auch mit sich über die Länge änderndem Querschnitt aus Blech herzustel- len, die als Bauelemente, Säulen, Binder, Pfetten usw. alle Erfordernisse erfüllen, die z. B. bei Fabriken, Warenhäusern, Bahnhöfen für Omnibusse oder Eisenbahn auftreten. Solche Balken können jetzt mit verschiedenen Abmessungen inder Höhe, Weite, Wanddicke des Querschnittes, der Länge und Ausdehnung der Konizität erzeugt werden. Sie haben gleichbleibende Wandstärke, ein geringeres Gewicht als herkömmliche Elemente und sind billiger herzustellen als gewalzte oder zusammengesetzte Balken.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst die Herstellung solcher hohlen, kastenartigen vierseitigen Balken oder solcher Säulen aus einem entsprechend der Abwicklung des Balkens oder der Säule zugeschnittenen Metallblech der gewünschten Dicke, auf welchen der Verlauf der Längskanten markiert, sodann der Zuschnitt in einer Presse entlang den Markierungen bis zum dichten Aneinanderliegen der äusseren Längskanten gebogen wird, worauf schliesslich eine Verschweissung dieser Längskanten erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem letzten, den Zuschnitt zum Hohlkörper schliessenden Biegevorgang die Biegekanten von Matrize und Patrize gegeneinander seitlich in einem solchen Ausmass versetzt werden, dass die Symmetrale des Wirkungskantenquerschnittes der Patrize während des Biegevorganges in jedem Querschnitt längs des in Formung befindlichen Balkens oder der Säule mit der Diagonale des betreffenden Querschnittes zusammenfällt.
Nach einem Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines hohlen parallelwandigen Balkens oder einer solchen Säule mit rechteckigem Querschnitt, können für den letzten Biegevorgang, der entlang der mittleren Markierung des Zuschnittes vorgenommen wird, die Matrize und die Patrize seitlich parallel gegeneinander verschoben werden, so dass die Wirkungskante der Patrize in einem seitlichen Abstand von der Mittellinie der vorzugsweise in einer horizontalen Ebene angeordneten Biegekanten der Matrize verläuft.
Gemäss einem weiteren Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines hohlen, sich in einer Richtung verjüngenden Balkens oder einer solchen Säule, können für den letzten Biegevorgang, der entlang der mittleren Markierung des Zuschnittes vorgenommen wird, die Matrize und die Patrize seitlich gegeneinander verschwenkt und gegebenenfalls auch verschoben werden, so dass die Mittellinie der vorzugsweise in einer horizontalen Ebene angeordneten Biegekanten der Matrize mit der Wirkungskante der Patrize einen Winkel einschliesst, wobei die Symmetrieebene der Patrizenwirkungskante eines am Ende mit quadratischem Querschnitt verlaufenden Balkens oder einer solchen Säule die Mittellinie zwischen den Biegekanten schneidet.
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fahrens, die aus einer Biegematrize und einer mit dieser zusammenwirkenden Biegepatrize besteht und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Biegepatrize mit einem die biegende Wirkungskante aufweisenden, an sich bekannten Biegemesser versehen ist und die Biegematrize, wie ebenfalls an sich bekannt, eine Längsnut aufweist, die von zwei parallel verlaufenden Biegekanten begrenzt ist, wobei wenigstens die einen Stirnenden von Matrize und Patrize relativ gegeneinander seitlich verstellbar sind.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt sind und die Herstellung konischer Balken veranschaulichen, näher erläutert.
In der Zeichnung, zeigen : Fig. 1 einen kastenförmigen konischen Balken in verschiedenen Ansichten, die Fig. 2 und 3 je einen Zuschnitt, verschieden markiert, die Fig. 4 und 5 je einen Querschnitt gebogener Zuschnitte, fertig zum Schweissen, die Fig. 6 und 7 in schematischer Darstellung verschiedene Phasen des Biegens der markierten Zuschnitte, die Fig. 8 und 9 die Stellung des V-Nut-Gesenkes zum dritten Biege-Arbeitsgang in Draufsicht auf die Enden des entstehenden Balkens mit dem quadratischen bzw. dem rechtwinkeligen Querschnitt, wobei Fig. 8 in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 10 gesehen ist
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und Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Ebene IX- IX in Fig. 10 darstellt ;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf das Gesenk während des dritten Biege-Arbeitsganges und Fig. 11 stellt schematisch die Wirkungslinie des
Biegemessers und die Änderungen der Winkel zwischen dem Messer und den Balkenwandungen dar.
Fig. 1 zeigt auf der rechten Seite einen konischen Balken oder eine solche Säule in perspektivischer
Ansicht mit der geschweissten Kante vorn. Die zwei Seitenflächen a, b verlaufen nach unten zu konisch, während die Seitenflächen c, d in gleichbleibender Breite verlaufen. Die drei Seiten a, b, c sind daher zu den Endflächen der Säule rechtwinkelig, d. h. sie verlaufen senkrecht, wogegen die eine Seite d ge- neigt ist. Der Querschnitt des Säulenkopfes ist rechteckig, während der des Bodens quadratisch ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Zuschnitte, die markiert sind, und die auch anden äusseren Kanten längs Markierungen beschnitten sind. Sie sind einander spiegelgleich, bilden aber nach dem Biegen und
Schweissen bis auf die unterschiedliche Lage der Schweissnaht identische Säulen.
Das Biegen des Zuschnittes gemäss Fig. 2 geht so vor sich, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. In einer Bie- gepresse P wird der Zuschnitt im rechten Winkel zunächst entlang der Linie D-H in Fig. 2 gebogen. Die
Fig. 61 zeigt den Zuschnitt im Querschnitt unter dem Presswerkzeug und darunter, von der Presse getrennt, sein Kopf-und Bodenende.
Fig. 6m zeigt den Zuschnitt nach dem Biegen entlang der Linie B-F in Fig. 2, und in Fig. 6n ist der
Zustand nach dem dritten Biege-Arbeitsgang nach der Linie A-E der Fig. 2 dargestellt, in dem die Längs- kanten aneinanderstossen. Die unteren Figuren zeigen, wie schon erwähnt, Ansichten des Kopf- und Boden- endes des gebogenen Zuschnittes.
Fig. 7 zeigt in ähnlicher Weise das Biegen des Zuschnittes nach Fig. 3. Hier ist die Reihenfolge des
Biegevorganges folgende : Zuerst entlang Linie A-E, dann entlang Linie C-G und schliesslich entlang Li- nie B-F. In beiden Fällen wird der Zuschnitt, der ausser den beschnittenen äusseren Längskanten drei
Längs-Markierungen aufweist, zuerst an der einen und dann an der andern der äusseren Markierungen gebogen, und der dritte, endgültige Biege-Arbeitsgang erfolgt entlang der mittleren Markierung. Das hat den Vorteil, dass die gebogenen Teile dem oberen beweglichen Biegewerkzeug nicht im Weg stehen. Wenn das Werkzeug endgültig zurückgezogen ist oder der Zuschnitt vom Werkzeug schon abgeglitten ist, stossen die freien Kanten infolge ihrer natürlichen Federung aneinander.
Sie bilden einen Kanal von Vförmigem Querschnitt (Fig. 4 und 5), wobei die Seiten des V durch die Dicke des Metallbleches gebildet werden. Dieser Kanal wird vorteilhaft zum Schweissen verwendet, wodurch der gebogene Zuschnitt geschlossen wird, so dass er den kastenartigen hohlen konischen Balken bildet. Während des Schweissens wird der Balken vorzugsweise unbeweglich in Klemmen gehalten. Die Enden des Balkens können geschlossen oder offen gelassen werden, damit sie durch ein weiteres Konstruktionselement abgedeckt werden können. Der Zuschnitt kann z. B. auch gebogen werden, indem man von der geraden Kante A-E (Fig. 2) oder B-F (Fig. 3) ausgeht.
In den Fig. 8 und 9 sind die Mittel gezeigt, durch welche der sich ändernde Biegungswinkel zwischen Biegemesser und Balkenwänden entlang des Balkens erzeugt wird.
Fig. 8 zeigt die Stellung des unteren V- Nut-Gesenkes auf der quadratischen Querschnittsseite des Balkens, wobei die Schneide des oberen Werkzeuges (Patrize) parallel zur Mittelebene der V-Nut verläuft.
Fig. 9 zeigt die Stellung des unteren V-Nut-Gesenkes an dem rechteckigen Querschnitt des Balkens, wobei die Schneide des oberen Werkzeuges seitlich der durch den Scheitel der V-Nut gehenden Vertikalebene das Untergesenk trifft. Der Biegungswinkel von 900 wird hier durch die Messerebene in zwei ungleiche Komplementärwinkel geteilt.
Die Winkelstellung der Kanten des unteren V-Nut-Gesenkes zur Schneide des oberen Werkzeuges ist der Grund, warum die Biegeoperation die fortlaufend sich ändernden Komplementärwinkel zwischen dem Biegemesser und den Blechflächen an der Seite des Messers zur Folge hat.
In den Fig. 8 und 9 ist die Messerpatrize (Biegemesser) mit 10 bezeichnet und das Gesenk mit der V-Nut mit 11. Während in Fig. 8, d. h. an der quadratischen Endseite, das Messer 10 symmetrisch zur V-Nut im Gesenk 11 sitzt, ist das in Fig. 9 anders. Das wird dadurch erreicht, dass man das Gesenk 11 (Matrize) an der quadratischen Endseite mittels zweier Blöcke 12 festlegt, u. zw. auf jeder Seite des Ge- lenkers einen, welcher von einem mit Rand versehenen Supporttisch als Gesenkhalter getragen wird. An dem entgegengesetzten Ende des Balkens sitzen die zwei Blöcke 12 auf der gleichen Seite des Gesenkes 11, wie in Fig. 9 gezeigt ist. So erstreckt sich das Gesenk 11 in einem Winkel, schief, auf seinem Haltertisch, wie deutlich Fig. 10 zeigt. Die Schneide des Biegemessers 10 ist darin durch, eine dicke Linie 10 angedeutet.
In Fig. 11 stellt das linke Rechteck einen rechteckigen Querschnitt dar, gesehen vom Ende eines ko-
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nischen Balkens. Eine Diagonale B-D oder A-C teilt das Rechteck in zwei rechtwinkelige Dreiecke gleicher Grösse. Die Winkel BC und CDA, jeder von 900, werden durch eine Diagonale in zwei ungleiche Komplementärwinkel geteilt. Ähnliche Diagonalen in den verschiedenen rechtwinkeligen Querschnitten des Balkens ergeben immer zwei rechtwinkelige Dreiecke mit der Teillinie, die zwei ungleiche, aber Komplementärwinkel ergibt. Wenn eine solche Diagonale durch den quadratischen Querschnitt des Balkens gezogen wird, ergeben sich zwei gleichschenkelige Dreiecke und daher zwei gleiche KQmplementärwinkel von 45 .
Indem End-Arbeitsgang steht nun das obere Presswerkzeug (Biegemesser) immer in Richtung einer solchen Diagonale, welche den Balkenquerschnitt teilt, u. zw. seinen Winkel ABC von 900 in zwei Winkel, die im Verlauf der Balkenlänge sich ändern, im allgemeinen ungleich, aber komplementär in jedem rechtwinkeligen Querschnitt sind, aber gleich und komplementär im quadratischen Querschnitt. Dieser Arbeitsgang, der den dritten und letzten Biege-Arbeitsgang darstellt, lässt die äusseren Kanten des Blechzuschnittes gegeneinander stossen und formt den konischen Balken.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abänderungen möglich. Ausser zur Längsachse parallelwandigen Balken mit Rechteckquerschnitt und ausser Balken, die gemäss dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in nur einem Querschnitt konisch zulaufen können nach diesem Verfahren auch Hohlbalken hergestellt werden, die in zwei senkrecht zueinander geführten Längsschnitten eine Verjüngung zeigen, also an allen vier Flächen konisch verlaufende Kanten aufweisen. Es muss hiezu nur von einem entsprechenden Zuschnitt ausgegangen werden.
Es soll noch bemerkt werden, dass das vorstehend erwähnte Markieren darin besteht, dass man Markierungslinien quer über das Blech, wo es gebogen werden soll, zieht und dieses dann entlang dieser Linien biegt. Wie auch immer das Markieren vorgenommen wird, ist es vorteilhaft, am Werkzeug, an der Presse oder am Presstisch passende Widerlager anzubringen, so dass die Bleche jeweils bis zu der betreffenden Biegemarkierung verschoben werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren-zur Herstellung eines hohlen kastenartigen, vierseitigen Balkens oder einer solchen Säule aus einem entsprechend der Abwicklung des Balkens oder der Säule zugeschnittenen Metallblech der gewünschten Dicke, auf welchen der Verlauf der Längskanten markiert, sodann der Zuschnitt in einer Presse entlang den Markierungen bis zum dichten Aneinanderliegen der äusseren Längskanten des Zuschnittes gebogen wird, worauf schliesslich eine Verschweissung dieser Längskanten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem letzten, den Zuschnitt zum Hohlkörper schliessenden Biegevorgang die Biegekanten von Matrize und Patrize gegeneinander seitlich in einem solchen Ausmass versetzt werden,
dass die Symmetrale des Wirkungskantenquerschnittes der Patrize während des Biegevorganges in jedem Quer- schnitt längs des in Formung befindlichen Balkens oder der Säule mit der Diagonale des betreffenden Querschnittes zusammenfällt.