CH616866A5 - Device for bending the edges of large-area sheet-metal blanks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum massgenauen Abwinkein der Ränder von grossflächigen Blechzuschnitten, insbesondere von gewölbten Tankböden, mit einer Auflage für die Abstützung des Zuschnitts in etwa horizontaler Position.

Zwar ist die Erfindung für eine Vielzahl grosser Blechzuschnitte geeignet, doch soll die Problematik zunächst am Beispiel von Tankböden verdeutlicht werden.

Unter einem Tankboden versteht man die stirnseitig auf einen Tank aufgeschweissten Böden, aber auch die Trennwandungen innerhalb eines solchen Tanks. Die Kontur eines solchen Tankbodens hat in der Regel etwa die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Seiten und Ecken, wobei die Abrun-dung an einer der längeren Seiten oft einen anderen Radius als an der gegenüberliegenden aufweist. Auch andere, noch unregelmässigere Formen kommen vor. Der gesamte Boden ist in sich gewölbt, und zwar im allgemeinen mit einer Krümmung um eine zu den kürzeren Rechteckseiten parallele Achse.

Um einen solchen Boden mit dem Tankkörper verschweis-sen zu können, wird der Rand des Bodenzuschnitts abgewinkelt oder gebördelt, und zwar derart, dass nach der Abwink-lung die Kante mit der Stirnkante des Tankkörpers fluchtet, der als Rohr mit einer Querschnittsform entsprechend der Kontur des Bodens ausgebildet ist.

Da von jedem Tankbodentyp nur wenige zehn oder hundert Böden in Serie gefertigt werden, wäre es unwirtschaftlich, etwa ein Tiefziehwerkzeug für diese Abwinkelung zu bauen, das bei den üblichen Abmessungen von mehr als einem Quadratmeter für den Boden erhebliche Dimensionen haben würde. Man hat daher für die Abwinkelung eine andere Methode benutzt. Dabei wird für jeden Tankbodentyp eine Schablone als Auflage benötigt, die der Kontur des gewölbten («vorgerollten») Tankbodenzuschnitts angepasst ist. Die Abwinkelung erfolgt durch Hämmern von Hand, indem das über die Schablone hinausstehende Material des Zuschnitts um die Aussenkontur der Schablone herumgelegt wird. Diese handwerkliche Arbeit ist sehr geräuschvoll, mühsam und zeitaufwendig und erfordert meistens ein Vorwärmen des Randabschnitts des Tankbodens.

Aber auch bei vielen anderen grossen Blechzuschnitten müssen deren Ränder umgewinkelt oder umgebördelt werden, wobei die Abmessung «gross» so zu verstehen ist, dass die Flächenabmessung des Werkstücks seine Dicke um 2 bis 4 Grössenordnungen übertrifft und das Werkstück, absolut gesehen, für eine Verformung mittels eines Prägewerkzeugs oder eines Tiefziehwerkzeugs Investitionskosten verursachen würde, die nur bei extrem hohen Stückzahlen wirtschaftlich wären.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Durchführung solcher Abwinkelungs- oder Bördelungsarbeiten zu schaffen, die gegenüber der Arbeit mit einem Grosswerkzeug den Vorteil geringer Investitionen hat, gegenüber der Arbeit von Hand den Vorteil grösserer Schnelligkeit und Genauigkeit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine von Hand oder maschinell längs der Zuschnittkante führbare Bördelvorrichtung, bestehend aus einem beweglich aufgehangenen, etwa C-för-migen Bügel, dessen oberer Schenkel den Träger für einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder mit Antriebsstössel für das Bördelwerkzeug bildet. .

Der C-förmige Bügel kann je nach der Aufgabenstellung eine Art Patrize oder Schablone gegenüber dem Bördelwerkzeug tragen oder kann auch eine Einrichtung aufweisen, mittels der der Bügel an einer festen Schablone oder dergleichen verankert werden kann. Mit Hilfe einer solchen Bördelvorrichtung können auch ungeübte Arbeitskräfte die gewünschten Verformungsarbeiten schnell, geräuscharm und kräftesparend ausführen, da das Gewicht der Vorrichtung durch Aufhängen desselben an einem Balanziergestänge oder dergleichen aufgehangen wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

616 866

Weitere vorteilhafte Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisiert in Seitenansicht eine Anlage zum Abwinkein von Tankböden mit einer solchen Vorrichtung gemäss der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Grundrissdarstellung der Anlage nach Fig. 1.

Fig. 3 stellt das eigentliche Bördelwerkzeug in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, jedoch in gegenüber der Fig. 1 ver-grössertem Massstab dar;

Fig. 4 zeigt den wesentlichen Teil einer Bördelvorrichtung gemäss der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 5 stellt eine Ansicht von links gemäss Fig. 4 dar.

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Biegeplatte aus Fig. 4 in einer etwas modifizierten Ausführungsform.

Fig. 7 stellt, weggebrochen, eine weitere Ausführungsform der Biegeplatte dar.

Fig. 8 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Bördelvorrichtung gemäss der Erfindung.

Fig. 9 ist eine Ansicht auf die Patrize der Fig. 8 von unten.

Die Fig. 1-3 beziehen sich auf eine ganze Anlage für die Kantenabwinkelung bei Tankböden, während die Fig. 4—9 sich auf Bördelwerkzeuge oder -Vorrichtungen beziehen, die vor allem für anfänglich ebene Werkstücke bestimmt sind.

Gemäss Fig. 1 ruht der gewölbte (vorgerollte) Tankbodenzuschnitt 10 auf der aus einem Rohr entsprechend dem Zuschnitt gebogenen Schablone 12, die ihrerseits von einem Drehtisch 14 abgestützt ist. Zum Aufsetzen des einzelnen Zuschnitts 10 von einem Stapel 16 auf den Tisch 14 mit der Schablone 12 dient ein Hebemechanismus 18. Er besteht aus einem Schwenkarm 20, der als Ausleger an einen ortsfesten Ständer 22 angeordnet ist und an dem über einen Druckzylinder 24 eine Druckplatte 26 hängt. Ferner sind an dem Schwenkarm 20 Sauger 28 angeordnet, die den Zuschnitt vom Stapel abheben und während des Ausrichtens auf einer Schablone halten, bevor die Druckplatte 26 abgesenkt wird. Die Schablone 12 ist natürlich zur Anpassung an verschiedene Zuschnitte am Tisch 14 auswechselbar befestigt.

Die Bördel-Vorrichtung gemäss der Erfindung ist insgesamt mit 30 bezeichnet; ihr Aufbau im einzelnen wird noch anhand der Fig. 3 näher erläutert. Wie in Fig. 1 und 2 erkennbar, ist die Vorrichtung 30 pendelnd und schwenkbar sowie drehbar aufgehangen, und zwar am Ende eines Trägers 32, der seinerseits an einem galgenartigen Balanciermechanismus hängt. Dieser besteht aus einer Säule 34, an der mittels Pneumatikzylinder 36 ein Kopf 38 heb- und senkbar verschieblich ist. Im Kopf 38 ist die Traverse 40 schwenkbar gelagert; an ihrem einen Ende ist der Träger 32 und am anderen Ende ein Ausgleichsgewicht 44 angeordnet. Ein Lenker 46 vervollständigt den Mechanismus derart, dass sich eine bei 42 bewegliche Parallelogrammführung ergibt. Ein Hydraulikaggregat 48 ist über einen Hochdruckschlauch 50 mit der Bördel-Vorrichtung 30 verbunden. Im Bereich der Bördel-Vorrichtung 30 ist auch die Steuereinrichtung 54 für das Hydraulikaggregat und den Pneumatikzylinder 36 angeordnet.

Die Anordnung ist so getroffen, dass durch Verdrehen des Tisches 14 nacheinander jeder Abschnitt des Randes der Bodenzuschnitte in den von der Ausladung derTraverse bestimmten Arbeitsbereich der Vorrichtung gebracht werden kann. Nach Beendigung der Bördelarbeit kann der fertige Tankboden von der Schablone mittels des Hebemechanismus 18 abgehoben und auf dem Stapel 52 abgelegt werden.

Die Bördel-Vorrichtung 30 umfasst einen Bügel 60, der etwa C-förmig ausgebildet ist und an dessen unterem Schenkel 62 ein unter das Schablonenrohr 12 greifender Mechanismus angeordnet ist. Dieser besteht hier aus einem Klemmrad 64, dessen unsymmetrisch angelegte Umfangskontur einen Krümmungsradius entsprechend dem äusseren Rohrradius aufweist und das mittels eines Zapfens 66 drehbar an dem unteren Schenkel 62 gelagert ist.

Der obere Schenkel 63 des Bügels 60 trägt den Zylinder einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit 68, an deren Kolbenstange 70 mittels Zapfen 72 ein Stempelbalken 74 angelenkt ist. Die Achse der Kolbenstange verläuft durch die Achse des Zapfens 66 und steht senkrecht zu dieser. An zwei senkrecht an den Stempelbalken 74 anschliessenden Armen 76 und 78 ist mit unterschiedlichem Abstand je ein Stempelfuss 80 bzw. 82 mittels Zapfen 84 bzw. 86 angelenkt.

Die Vorrichtung gemäss der Erfindung arbeitet wie folgt:

Nach Auflegen eines Tankbodenzuschnitts auf die Schablone wird diese ausgerichtet und mittels des Mechanismus 18 festgeklemmt. Die Bördelvorrichtung 30 wird dann an die Schablone herangebracht, was ohne Kraftaufwand erfolgen kann dank des Balanciermechanismus. Der Kolben des Hydraulikzylinders 68 wird eingefahren, und das Klemmrad 64 wird mit seiner an den Schablonenrohrdurchmesser angepass-ten Aussenkontur unter das Schablonenrohr gehängt, wonach der Kolben ausgefahren wird. Dabei legt sich das Paar von Stempelfüssen 80, 82 auf die Oberseite des Zuschnitts 10 derart, dass der Fuss 80 eine Klemmkraft ausübt und der Fuss 82 die Biegung einleitet. Beim weiteren Ausfahren des Kolbens drückt nun der Stempelfuss 82 den aussenliegenden Randbe-reieh des Zuschnitts 10 nach unten, und in einem ersten Arbeitsgang wird zweckmässig der Randbereich um etwa 45 ° umgelegt. Dies wird nun fortschreitend am gesamten Umfang des Zuschnitts wiederholt, wobei jeweils eine ganze Seite des Zuschnittrechtecks durch Mitführen der Vorrichtung 30 erreichbar ist, wonach der Tisch 14 etwa um 90° geschwenkt wird. Die Position der Vorrichtung 30 während dieses ersten Durchgangs ist in Fig. 1 erkennbar. Nach vollständiger Bearbeitung des gesamten Umfangs wird die Vorrichtung 30 nach unten geschwenkt, wobei jedoch noch immer das Klemmrad an dem Schablonenrohr anliegt, und der Randbereich des Zuschnitts wird nun vollständig in die gewünschte Winkelstellung gebracht.

Es ist zu beachten, dass die Abwinkelung an jeder Stelle des Zuschnittumfangs ein anderes Mass hat, abhängig von der Vorwölbung. Es kann deshalb die Arbeit erleichtern, wenn die winkelmässige Position des Klemmrads für die beiden Arbeitsgänge oder zumindest für den letzten vorgegeben wird, etwa durch einen Anschlag am Tisch. Fig. 3 zeigt diese Endstellung, in der die Abwinkelung beendet ist. In Fig. 1 ist noch ein Fussschalter 90 für den Schwenktisch 14 erkennbar.

Bei einer maschinellen Führung des Bördelwerkzeuges ist die Bördel-Vorrichtung 30 mit Antriebselementen ausgerüstet, die einen automatischen Vorschub der Vorrichtung bewirken.

Die Abstützung für das Werkstück und die Aufhängung für die eigentliche Bördelvorrichtung gemäss Fig. 1 und 2 können auch in Verbindung mit den Vorrichtungen nach Fig. 4—9 Anwendung finden, doch ist dies nicht zwingend; hier genügt z. B. gegebenenfalls ein einfaches Bockgestell, auf dem man das Werkstück etwa horizontal so abstützt, dass seine Kanten zur Biege- oder Bördelbearbeitung frei zugänglich sind.

Die Einrichtung nach Fig. 4—7 umfasst den Bügel 110, der, wie erwähnt, an einem gewichtsausgleichenden Galgen aufgehangen sein kann. Die Zuleitung 112 für den pneumatischen oder hydraulischen Antrieb des Stempels 114 ist angedeutet.

Am unteren Teil! 16 des Bügels ist eine Biegeschablone angebracht, die hier die Form eines Biegeamboss 118 hat. In dieser Ausführungsform weist der Amboss 118 eine sich mindestens näherungsweise senkrecht zu der Stempelachse erstreckende Klemmfläche 120 sowie einen Schablonenbereich 122 auf, der die Form der Abwinkelung (Biegeradius) bestimmt. Hier ist also eine feste Schablone überflüssig.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

616 866

4

Am Mittelteil 124 des Bügels 110, der etwa C-förmige Kontur aufweist, sind beidseits auf den Seitenflächen Lenker 126 um einen Zapfen 128 schwenkbeweglich gelagert. Nahe dem freien Ende der Lenker sind diese durch einen Gelenkbolzen 130 verbunden. Die Achsen des Zapfens und des Bolzens sind zueinander und zu der Klemmfläche 120 parallel.

Auf dem Gelenkbolzen 130 ist eine Klemmplatte 132 gelagert. Sie hat, wie am besten in Fig. 5 erkennbar, zwei symmetrische Lagerschenkel 134, so dass sich in der Ansicht nach Fig. 5 eine U-förmige Kontur ergibt. Auf dem freibleibenden Mittelteil des Gelenkbolzens 130 ist ein Biegeplattenhebel 136 gelagert, der auf seiner Oberseite eine gekrümmte Nokkenbahn 138 aufweist. Am freien Ende des Biegeplattenhebels ist eine Biegeplatte 140 auswechselbar befestigt; auch der Amboss 118 ist natürlich auswechselbar.

Der Stempel 114 steht in Kontakt mit der Nockenbahn 138, wie in Fig. 4 erkennbar. Die Kontur des Biegeplattenhebels ist so ausgebildet, dass die Nockenbahn 138 über die Lenker 126 nach oben hinausragt, so dass auch in der tiefsten Stellung des Stempels 114 — die in Fig. 4 dargestellt ist— der Stempel noch auf die Nockenbahn 138 drückt. Bei jedem Hochgang des Stempels lockert sich auch die Klemmplatte 132, deren Unterseite der Klemmfläche 120 gegenüberliegt.

Ein Anschlag 142 ist seitlich unterhalb des Zapfens 128 verstellbar am Mittelteil 124 des Bügels 110 befestigt. Man kann auch auf beiden Seiten Anschläge vorsehen, damit man beim Arbeiten sich in beiden Richtungen längs der Zuschnittkante bewegen kann.

Die in den Fig. 4 und 5 erkennbare Biegeplatte ist einfach mit einer flachen, dem Blech zugekehrten Stirnseite versehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass man eine sauberere Biegung erzielen kann, wenn eine Biegeplatte nach Fig. 6 oder 7 verwendet wird. Diese Biegeplatten 140' bzw. 140" sind in der dem Werkstück zugekehrten Stirnseite in drei Abschnitte unterteilt. Der mittlere Abschnitt 141 ist massiv und mit einer Fussplatte 143 einstückig ausgebildet, deren dem Abschnitt 141 abgekehrte Fläche zur Befestigung am Biegeplattenhebel dienende Gewindebohrungen oder dergleichen aufweist. Beidseits des massiven mittleren Abschnitts 141 sind elastische Polster 143 an die Fussplatte 143 angeklebt oder anvulkanisiert. Sie tragen je eine Seitenplatte 145, die in Ruheposition der Vorrichtung etwas über die Arbeitsfläche des mittleren Abschnitts 141 vorstehen können. Im Betrieb legen sich die Seitenplatten dann etwas nachgiebig an die Werkstückkante an, während die eigentliche Biegekraft mittels des massiven mittleren Abschnitts übertragen wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Seitenplatten 145' an Auflagern 147 abgestützt,.die an die Fussplatte angeformt sind, welche demgemäss ein E-förmiges Profil aufweist. Demgemäss ist die Abstützung durch die Polster 143' s nur nahe dem mittleren, massiven Abschnitt (in Fig. 7 nicht erkennbar) nachgiebig, wobei die Seitenplatten 145' um die Auflager kippen.

Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach Fig. 1—3, bei der die Vorrichtung um die Biegeschablone herumschwenkte, io ist also bei dieser zweiten Ausführungsform die Position des C-förmigen Bügels relativ zu dem zu bearbeitenden Werkstück stationär, während die Biegung erfolgt, weil ja das Werkstück fest zwischen der Klemmfläche 120 und der beweglichen Klemmplatte eingespannt ist. Verschwenkt wird 15 hier nur der Biegeplattenhebel. Dies bedingt einen gewissen Aufwand, der verringert werden kann, wenn — wie gemäss der ersten Ausführungsform vorgesehen — die gesamte Vorrichtung der Biegebewegung folgt.

Dementsprechend sind die Ausführungsformen nach Fig. 8 20 bis 9 ausgestaltet.

Man erkennt bei der Ausführungsform nach Fig. 8 wiederum den C-förmigen Bügel 150 mit dem Druckfluidan-schluss 152 und dem Stempel 154. Am Stempel 154 ist starr eine massive Patrize 156 befestigt, während am unteren 25 C-Schenkel 158 die Biegeschablone in Form eines Ambosses 160 befestigt ist. Natürlich sind Patrize 156 und Amboss 160 auswechselbar. Wie im vorhergehend beschriebenen Falle ist auch hier ein Anschlag 162 vorgesehen.

Die Patrize weist einen breiten, dem Anschlag 162 abge-30 kehrt liegenden Stützfussabschnitt 164 sowie einen dem Anschlag zugekehrt liegenden Biegefussabschnitt 166 auf und ist in dem dazwischenliegenden Bereich mit einer Ausnehmung 168 versehen. Der Biegefussabschnitt ist — gesehen in Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 8 — erheblich 35 schmaler als der Stützfussabschnitt 164, so dass er gezielt mittig bezüglich des Stützfussabschnitts angreift. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der Kontaktzone Werkstück/Stützfussabschnitt und Werkstück/Amboss deutlich grösser als der Abstand zwischen der letztgenannten Kontaktzone und der 40 Kontaktzone Biegefussabschnitt/Werkstück. Infolge dieser Merkmale erfolgt beim Druckhub des Stempels 154 keine Deformation des Werkstücks im Bereich des Stützfussabschnitts; vielmehr schwenkt die gesamte Vorrichtung um dessen Kontaktzone am Werkstück herum, wobei die Blechkante 45 vom Biegefussabschnitt um den Amboss herumgezogen wird. Das Profil des Biegefussabschnitts ist in Fig. 9 erkennbar.

s

5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

616 866

1. Einrichtung zum massgenauen Abwinkein der Ränder von grossflächigen Blechzuschnitten, insbesondere von gewölbten Tankböden, mit einer Auflage für die Abstützung des Zuschnitts in etwa horizontaler Position, gekennzeichnet durch eine von Hand oder maschinell längs der Zuschnittkante führbare Bördelvorrichtung (30), bestehend aus einem beweglich aufgehangenen, etwa C-förmigen Bügel (60, 110,150, 170, 173), dessen oberer Schenkel den Träger für einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder mit Antriebsstössel (70,114, 154) für das Bördelwerkzeug (80, 82; 140; 140"; 156) bildet.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, bei der die Auflage als an die Kontur des Zuschnitts (10) angepasster, aus einem Rohr (12) bestehender Amboss ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Bügelschenkel (62) mit einem Zentrierelement (64) versehen ist, das unter Festlegung einer bestimmten Lage der Stösselachse bezüglich der Rohrachse unter das Rohr (12) einhakbar ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (64) ein Klemmrad ist, dessen Umfangskontur komplementär zu der des Rohres (12) ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem unteren Schenkel des C-Bügels (110; 150; 170, 173) eine Biegeschablone (118,160) auswechselbar befestigt ist, um die die Zuschnittkante durch die Hubbewegungen des Bördelwerkzeugs (140,140', 140", 154) herumgezogen wird, und dass an dem Bügel (110; 150; 170, 173) ein Anschlag (142,162,176) für die Festlegung der Biegelinie relativ zu dem Aussenrad des Zuschnitts (10) angebracht ist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den C-Bügel (110) ein Lenkerpaar (126) angelenkt ist, an deren freiem Ende das Bördelwerkzeug gelenkig gelagert ist, welches einerseits eine mit der Biegeschablone (118) in Wirkverbindung tretende Klemmplatte (132), anderseits einen Biegeplattenhebel (136) aufweist, und dass der Biegeplattenhebel (136) eine mit der Biegeschablone (118) in Wirkverbindung tretende Biegeplatte (140, 140', 140") an seinem freien Ende trägt.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegeplatte (140', 140") dem Zuschnitt (10) zugekehrte, nachgiebig abgestützte Seitenplatten (145) aufweist und dass die Seitenplatten (145') an ihren dem Mittelabschnitt abgewandten Kanten gelenkig abgestützt (147) sind.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bördelwerkzeug (156) an dem Stössel (154) starr befestigt ist und bezüglich der Biegeschablone (160) unsymmetrisch ausgebildet ist, derart, dass dieses sich bei dem Bördelvorgang mit einem breiteren Stützfussabschnitt (164) auf dem Zuschnitt (10) abstützt, wodurch die gesamte Vorrichtung (30) um den so definierten Schwenkpunkt herumgeschwenkt wird. unter Umlegen der Zuschnittkante um die Biegeschablone (160) durch einen schmaleren Biegefuss-abschnitt (166) der Patrize.

8. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelvorrichtung (30) an einem Balanciermechanismus unter Gewichtsausgleich aufgehangen ist.

9. Einrichtung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (12) auf einem Schwenktisch (14) befestigt ist, derart, dass der gesamte Umfangsbereich des Zuschnitts (10) in den Arbeitsbereich des Balanciermechanismus führbar ist.