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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Umformmaschine zur Umformung
von flächigen Werkstücken längs eines
lang gestreckten Werkzeugs, umfassend einen in einem Maschinengestell
beidseits gehaltenen und relativ dazu bewegbaren Werkzeugträger
mit einem in einer Werkzeugaufnahme lageveränderbar aufgenommenen
Werkzeug, wobei der Werkzeugträger über seine
Länge mit mehreren Stellelementen ausgestattet ist, die
von der dem Werkstück abgewandten Seite auf das Werkzeug einwirken.
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Solche
Umformmaschinen sind insbesondere in Form einer Schwenkbiegemaschine,
bei welchem die Biegewange den vorstehend genannten Werkzeugträger
darstellt, dem Stand der Technik zuzuordnen und z. B. aus der weiter
unten noch näher erläuterten
EP 0 934 131 B1 bekannt.
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Allgemein
ergibt sich bei Schwenkbiegemaschinen das Problem, dass sich die
Biegewange – zusammen mit dem daran üblicherweise
lagefest befestigten Biegewerkzeug – unter Einfluss der
während eines Biegevorgangs auftretenden Kräfte
und infolge der nur seitlichen Lagerung der Biegewange an dem Maschinengestell
in gewisser Weise durchbiegt, was sich im Hinblick auf die steigenden
Anforderungen hinsichtlich der Präzision von umgeformten Werkstücken
als nachteilig erweist. Bei durchaus üblichen Biegewangenlängen
von etwa drei Metern kann die Durchbiegung der Biegewange samt daran angebrachtem
Werkzeug im Bereich der Mitte der Biegewange, wo üblicherweise
die größte Durchbiegung stattfindet, mehrere Zehntel
Millimeter bis hin zu mehreren Millimetern betragen. Vergleichbare
Erwägungen gelten ersichtlich für alle Arten von
Umformmaschinen mit ei nem lang gestreckten Werkzeug, welches in
einer Werkzeugaufnahme eines nur in den Endbereichen beidseits am
Maschinengestell gelagerten Werkzeugträgers aufgenommen
ist.
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Um
diesem Effekt entgegen zu wirken ist es aus dem Stand der Technik
bekannt, dass ein lagefest an der Biegewange befestigtes Biegewerkzeug mit
einer so genannten Bombierung versehen wird. Unter Bombierung ist
dabei eine gewisse konvexe Vorwölbung des Biegewerkzeugs
im Bereich der Biegekante oder Biegefläche zu verstehen,
die durch Biegekräfte oder formgebend erzeugt werden kann. Diese
Vorwölbung ist derart auf die üblicherweise mit der
betreffenden Maschine umgeformten Werkstücke abgestimmt,
dass eine beim Umformvorgang mit durchschnittlicher Last erfolgende
Durchbiegung der Biegewange (samt Biegewerkzeug) gerade kompensiert
wird. Für den Umformvorgang wird dadurch eine im Wesentlichen
gerade Biegekante zur Verfügung gestellt und somit ein über
die gesamte Länge des Biegewerkzeugs präzises
Umformergebnis gewährleistet.
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Eine
solche Bombierung ist jedoch durch ihre festgelegte Form und Größe
der Vorwölbung an spezielle Vorgaben an das Werkstück,
insbesondere dessen Werkstoff und Dicke, angepasst und kann im Falle
von andersartigen Werkstücken keine über die gesamte
Werkzeuglänge zuverlässig gerade Biegekante für
den Umformvorgang bereit stellen, da entweder ein unzureichender
Ausgleich einer größeren Durchbiegung stattfindet
oder einer Überkompensation einer geringeren Durchbiegung
zu erwarten ist. Die Umformung findet dann nicht mehr mit der gewünschten
Präzision statt, so dass z. B. Biegewinkel oder Biegeradius über
die Länge des Werkstücks nicht die erwünschte
Gleichförmigkeit aufweisen.
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Deshalb
wurden bereits Bombiervorrichtungen entwickelt, mit denen die Bombierung
eines Biegewerkzeugs einstellbar ist. So beschreibt die
EP 0 934 131 B1 eine
Biegemaschine mit einer einstellbaren Bombiereinrichtung, bei welcher
auf das in der Biegewange gelagerte Biegewerkzeug einwirkende Stellelemente
die Einstellung einer an das jeweilige Werkstück angepassten
Bombierung ermöglichen. Hierzu stützen die Stellelemente
das Biegewerkzeug fußseitig und – in Biegerichtung
gesehen – nur in einem Teilbereich, wobei sich der Fuß des
Biegewerkzeugs unter den Biegekräften an einer hinteren
Anlagefläche der Biegewerkzeugaufnahme abstützend anlegt.
Die mittels relativ zueinander verschiebbarer Stellelemente realisierte
Bombiereinrichtung bedarf jedoch der manuellen Einstellung und ist – um
bei verschiedenen Werkstücken für ein gutes Ergebnis zu
sorgen – auf umfangreiche Versuchsreihen zur Ermittlung
der bevorzugten Einstellparameter für das jeweilige Werkstück
angewiesen. Die – in Biegerichtung – nur in einem
Teilbereich erfolgende Abstützung erzeugt ein Kippmoment
auf das Biegewerkzeug mit der Folge einer gewissen Verkantung desselben
in seiner Aufnahme, was sich im Hinblick auf die Verstellbarkeit
der Stellelemente nicht als optimal erweist.
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Ferner
ist aus der
WO
2004/033 125 A1 eine weitere einstellbare Bombiereinrichtung
bekannt, bei welcher eine auch während der Biegeoperation
betreibbare Stelleinrichtung aus linearverschiebbaren Stellelementen,
eine Steuerung hierfür sowie ein der Steuerung zugeordneter
Sensor vorgesehen sind, wobei ferner mindestens ein Einstellparameter
für die Bombiereinrichtung bestimmbar sein soll, bei welchem
das Biegewerkzeug bei Beendigung einer Biegeoperation im wesentlichen
durchbiegungsfrei ausgerichtet ist. Hierbei bedarf es also eines
aufwendigen Systems aus Steuereinrichtung und Sensor, wobei als
Messgröße die Durchbiegung bzw. Durchbiegungsfreiheit
der Biegewange bzw. des darin eingesetzten (Biege-)Werkzeugs zu
ermitteln ist. Eine Nachstellung der Einstellparameter ist ersichtlich
nur möglich, wenn bereits eine gewisse Durchbiegung sensorisch
erfasst wurde.
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Vor
dem Hintergrund des vorstehend diskutierten Standes der Technik
ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Umformmaschine der
eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welcher ein während
des gesamten Umformvorgangs zuverlässig funktionierendes
Bombiersystem in nochmals einfacherer Weise realisiert ist.
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Diese
Aufgabe wird mittels einer Umformmaschine nach Anspruch 1 gelöst,
wobei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen sei, dass es sich
hierbei insbesondere um eine Schwenkbiegemaschine (vgl. Anspruch
4) oder eine Abkantmaschine (vgl. Anspruch 7) handeln kann.
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Im
Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist – neben
den bereits einleitend genannten Merkmalen einer gattungsgemäßen
Umformmaschine – vorgesehen, dass jedes Stellelement einen
Hydraulikzylinder umfasst, wobei die Hydraulikzylinder derart hydraulisch
miteinander verbunden sind, dass sich während des Umformvorgangs
(stets) ein längs des Werkzeugs im Wesentlichen gleich förmiger
Anpressdruck des Werkzeugs an das umzuformende Werkstück
einstellt.
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Im
einfachsten Fall wirken die Hydraulikzylinder unmittelbar auf das
(Biege-)Werkzeug ein und stellen somit ihrerseits die Stellelemente
der erfindungsgemäßen Umformmaschine dar. Auch
eine mittelbare Einwirkung der Hydraulikzylinder auf das Werkzeug
(z. B. über weitere Stellglieder der Stellelemente) liegt
jedoch im Rahmen der Erfindung.
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Im
Unterschied zum einleitend diskutierten Stand der Technik ist vorliegend
also vorgesehen, dass eine Bombierung des lang gestreckten Werkzeugs
durch eine Mehrzahl an (direkt oder indirekt) auf das Werkzeug einwirkenden
und miteinander hydraulisch verbundenen Hydraulikzylindern realisiert wird.
Im Rahmen der Erfindung wird somit in vorteilhafter Weise ein hydraulisches
System realisiert, mit dem sich – zu jedem Zeitpunkt des
gesamten Umformvorgangs – selbsttätig ein längs
des Werkzeugs im Wesentlichen gleichförmiger Anpressdruck
des Werkzeugs an das daran anliegende und umzuformende Werkstück
einstellt, wobei zum Zwecke der Bombierung auf eine externe Steuerung
oder auf eine Auswertung von externen Sensorsignalen vollständig
verzichtet werden kann. Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung
realisierte Bombiersystem ist somit nicht einstellbar, sondern vielmehr
selbsteinstellend, was nicht zuletzt auch mit einem höheren Bedienkomfort
verbunden ist.
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Ursache
für die vorteilhafte Wirkung der Erfindung ist auch nicht
mehr der im Stand der Technik verwertete Umstand, ob bzw. in welchem
Maße das (Biege-)Werkzeug durchgebogen ist, sondern vielmehr
der ohne die erfindungsgemäße Lösung
ggfs. über die Werkzeuglänge variierende Anpressdruck des
Werkzeugs an das Werkstück, der über das hierzu
in geeigneter Weise lageveränderbar in der Werkzeugaufnahme
aufgenommene Werkzeug mittelbar auf die Hydraulikzylinder eines
jeden Stellelements übertragen und gleichförmig über
die Werkzeuglänge verteilt wird.
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Der
mit der erfindungsgemäßen Umformmaschine längs
des Werkzeugs im Wesentlichen gleichförmig verteilte Anpressdruck
sorgt für ein stets optimales Umformergebnis, auch für
unterschiedlich beschaffene Werkstücke. Eine Kompensation
sich ändernder Anpressdruckverhältnisse über
die Werkzeuglänge findet vorteilhaft statt, bevor es überhaupt zu
einer wesentlichen Durchbiegung des Werkzeugs kommt.
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Die
hydraulisch untereinander verbundenen Hydraulikzylinder gleichen
somit eine beim Umformvorgang stattfindende Durchbiegung des Werkzeugträgers
dergestalt aus, dass sie so auf das in der Werkzeugaufnahme am Werkzeugträger
lageveränderbar gelagerte Werkzeug einwirken, dass sich während
des gesamten Umformvorgangs eine geradlinige und unter gleichem
Anpressdruck an dem Werkstück anliegende (Biege-)Kante
bzw. (Biege-)Fläche einstellt. Einer gesonderten Anpassung an
verschiedenartige umzuformende Werkstücke oder einer festen
Vorwölbung des Werkzeugs bedarf es somit vorteilhaft nicht.
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In
einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
ist vorgesehen, dass die Hydraulikzylinder an ein geschlossenes
hydraulisches System angeschlossen sind und dass alle Hydraulikzylinder
zu ihrer individuellen Einwirkung auf das Biegwerkzeug über
ein Hydraulikfluid kommunizieren. Das mit Hydraulikfluid befüllte
geschlossene System bedarf während des Umformvorgangs keiner externen
Einwirkung und umfasst bevorzugt eine zentrale Fluidkammer, von
welcher Verbindungsleitungen zu den einzelnen Hydraulikzylindern
ausgehen.
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Die
Hydraulikzylinder einer erfindungsgemäßen Umformmaschine
bilden in vorteilhafter Weise selbst die jeweiligen Stellelemente
und weisen hierzu bevorzugt einen fluiddicht gelagerten und linearverschiebbaren
Kolben auf, der einerseits dem Hydraulikfluid anliegt und andererseits
eine Anlagefläche für das (Biege-)Werkzeug ausbildet
bzw. mit einer solchen verbunden ist. Jeder Kolben ist innerhalb
des jeweiligen Hydraulikzylinders bevorzugt so angeordnet, dass
er als Ergebnis einer Druckänderung beidseits aus einer
Nullstellung auslenkbar ist.
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In
dem Fall einer – in Bezug auf seine Länge – mittigen
Durchbiegung des Werkzeugträgers ergäbe sich somit
während des Umformvorgangs der Umstand, dass in den äußeren
Endbereichen (in Nähe des Maschinengestells) des Werkzeugs
ein höherer Anpressdruck an das umzuformende Werkstück
vorläge. Somit würde auch auf die den äußeren
Stellelementen zugehörenden Hydraulikzylinder ein höherer Druck
ausgeübt als dies in der Mitte des Biegewerkzeugs der Fall
ist, wo – infolge der Durchbiegung – ein geringerer
Anpressdruck der Biegekante bzw. Biegefläche an das Werkstück
zu verzeichnen ist. Mit einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine wird nun eine solche Ungleichförmigkeit
des Anpressdrucks unmittelbar ausgeglichen, indem die Hydraulikzylinder
bzw. die in den Hydraulikzylindern linearverschiebbar angeordneten
Kolben so miteinander kommunizieren und sich so verstellen, dass – durch entsprechende
Einwirkung der Stellelemente auf das in geeigneter Weise lageveränderbar
am Werkzeugträger befestigte Werkzeug – der gewünschte
gleichförmige Anpressdruck längs des gesamten
Umformbereichs hergestellt wird, was dann zugleich eine im Wesentlichen
gerade Biegekante zur Folge hat.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Hydraulikzylinder parallel zu einer Biegelinie der Umformmaschine äquidistant
verteilt sind. Dadurch kann im erfindungsgemäßen
Sinne eine besonders gleichmäßige Einwirkung auf
das (Biege-)Werkzeug erfolgen. Dies ist indessen nicht zwingend.
Vielmehr kann sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine – im
Hinblick auf ihren relativen Abstand untereinander – ungleichmäßige
Verteilung der Hydraulikzylinder als vorteilhaft erweisen. Namentlich
können hierbei z. B. die Abstände einander benachbarter
Hydraulikzylinder im Mittelbereich des lang gestreckten Werkzeugs
einen geringeren Abstand aufweisen als dies in den seitlichen Endbereichen
des Werkzeugs der Fall ist, z. B. indem – von außen
nach innen – der Abstand einander benachbarter Hydraulikzylinder
sukzessive vermindert ist. Dies hätte den Vorteil, dass
in dem Bereich, in dem einer Durchbiegung des Werkzeugs am meisten
entgegengewirkt werden muss, eine höhere Dichte an Hydraulikzylindern
zur Verfügung steht als dies in den Randbereichen des Werkzeugs
der Fall ist, wo ohnehin mit einer geringeren Abweichung von der
Idealform des Biegwerkzeugs zu rechnen ist.
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Hierbei
sind jedoch stets die Druckverhältnisse im Hydrauliksystem
und der diesbezügliche Einfluss auf die Auslenkung der
in den Hydraulikzylindern befindlichen Kolben zu beachten.
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Es
bietet sich an, dass bei einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine Mittel vorgesehen sind, mit denen einzelne der Hydraulikzylinder
von dem übrigen hydraulischen System abgekoppelt werden können.
Dabei kann es sich z. B. um geeignet angeordnete Sperrventile handeln,
mit denen einzelne oder mehrere der Hydraulikzylinder von den übrigen Hydraulikzylindern
hydraulisch abgekoppelt werden können.
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Ein
Abkoppeln einzelner oder mehrerer Hydraulikzylinder ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn die umzuformenden Werkstücke in
ihrer dem Werkzeug anliegenden Erstreckung kürzer als das
im Werkzeugträger gelagerte Werkzeug sind, da z. B. bei
zentrierter Anordnung des Werkstücks in der Umformmaschine
im Bereich von äußeren Stellelementen gar keine
Anlage des in seiner Länge über das Werkstück
hinausreichenden Werkzeugs an das Werkstück erfolgt. In
diesem Fall werden also bevorzugt diese äußeren
Stellelemente bzw. die entsprechenden Hydraulikzylinder von dem
hydraulischen System abgekoppelt. Ggfs. kann es hierbei auch vorteilhaft
sein, aus den abgekoppelten Hydraulikzylindern – wenigstens
teilweise – das Hydraulikfluid abzulassen, wofür
bei einer erfindungsgemäßen Umformmaschine ebenfalls
bevorzugt geeignete Mittel vorzusehen sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die Stellelemente bzw. die die Stellelemente bildenden
Hydraulikzylinder längs der länglichen Ausdehnung
des Werkzeugs verschiebbar angeordnet sind, so dass auch auf diesem
Weg eine Anpassung der erfindungsgemäß realisierten
Bombiereinrichtung an kürzere Werkstücke erfolgen
kann. Die Stellelemente bzw. Hydraulikzylinder können dann – bezogen
auf die Länge des Werkzeugträgers – einfach
alle in denjenigen Bereich verschoben, in welchem das Werkzeug dem
kürzeren Werkstück auch tatsächlich anliegt.
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Gegebenenfalls
können im Rahmen der Erfindung z. B. auch Hydraulikzylinder
verschiedenen Durchmessers Verwendung finden, so dass z. B. in Bereichen
mit üblicherweise erhöhter Durchbiegung des Werkzeugträgers,
also insbesondere in dessen Mitte, eine vergleichsweise größere
Auslenkung der Kolben der auf das Werkzeug einwirkenden Hydraulikzylinder
erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Umformmaschine kann bevorzugt
auch geeignete Mittel zum Ablassen des Hydraulikfluids aus dem hydraulischen
System sowie Mittel zum Nachpumpen von Hydraulikfluid in das hydraulische
System aufweisen. Damit kann die relative Lage des der eigentlichen
Umformung dienenden Werkzeugs zum Werkzeugträger beeinflusst werden,
was sich z. B. im Fall einer Schwenkbiegemaschine unmittelbar auf
den Biegeradius auswirkt. Dies eröffnet eine weitere Einstellmöglichkeit
einer erfindungsgemäßen Umformmaschine.
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Mittels
eines geeignet anzuordnenden und den Druck innerhalb des hydraulischen
Systems überwachenden Drucksensors kann ferner eine neuartige
Abschaltvorrichtung für die erfindungsgemäßen
Umformmaschinen realisiert werden, die bei Überschreitung
eines vorgebbaren Drucks in dem die verschiedenen Hydraulikzylinder
verbindenden hydraulischen System, also bei Überschreitung
einer gewissen Last auf das Werkzeug, für eine Abschaltung
der Umformmaschine sorgt. Eine solche im Überlastfall ansprechende
Abschaltvorrichtung zeichnet sich gegenüber konventionellen
Abschaltvorrichtungen von Umformmaschinen bei gleichzeitiger Zuverlässigkeit
durch eine außerordentlich schnelle Ansprechzeit und einen
besonders einfachen Aufbau aus. Gegebenenfalls kann – alternativ oder
zusätzlich – ein Überdruckventil einen
(zusätzlichen) Sicherheitspuffer gegen eine Überlastung
der Umformmaschine bilden.
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Wie
bereits eingangs angedeutet, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen
Umformmaschine in einer ersten vorteilhaften Variante um eine Schwenkbiegemaschine
zum Biegen von Blech, bei welcher das zwischen einer Ober- und einer
Unterwange gehaltene Blech mittels einer verschwenkbaren Biegewange
bzw. des darin aufgenommenen (Biege-)Werkzeugs längs einer
Biegelinie umgeformt wird. Die je einen Hydraulikzylinder aufweisenden Stellelemente
wirken hierbei im erfindungsgemäßen Sinn auf das
in der Werkzeugaufnahme der Biegewange aufgenommene (Biege-)Werkzeug
ein.
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Die
Biegewange einer solchen Schwenkbiegemaschine stellt somit den Werkzeugträger
einer erfindungsgemäßen Umformmaschine dar. Das
darin aufgenommene Werkzeug ist von seiner dem Werkstück
abgewandten Seite von den Stellelementen bzw. Hydraulikzylindern
zur selbsttätigen Einstellung eines über seine
Länge im Wesentlichen gleichförmigen Anpressdrucks
an das Werkstück (Blech) mechanisch beaufschlagt.
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Hierbei
kann dann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen sein, dass das Werkzeug als Biegeschiene ausgebildet
ist, die in einer an der Biegewange vorgesehenen Werkzeugaufnahme
in Richtung zum Werkstück (bzw. längs einer sich
in dieser Richtung erstreckenden Achse) verschiebbar gelagert ist
und auf ihrer dem Werkstück abgewandten Seite mittels der
Hydraulikzylinder abgestützt ist. Die vorstehend genannte
(Linear-)Verschiebbarkeit stellt im Sinne der Erfindung sicher,
dass die Hydraulikzylinder in der erfindungsgemäßen
Weise auf das Biegewerkzeug, hier die Biegeschiene, einwirken können.
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Denn
zum Ausgleich einer Durchbiegung der Biegewange muss die Biegeschiene – jedenfalls
in gewissem Umfang – lageveränderbar (hier linearverschiebbar)
zur Biegewange angeordnet sein, damit mittels der Hydraulikzylinder
eine Kompensation einer Durchbiegung der Biegewange durch entsprechende
Einwirkung auf die in einer Aufnahme der Biegewange aufgenommene
Biegeschiene erfolgen kann. Diese Kompensation ist jedoch ersichtlich
nicht mit einer Verschiebung der gesamten Biegeschiene längs
der zum Zwecke der Linearverschiebbarkeit bevorzugt vorzusehenden
Linearführung verbunden, sondern erfolgt – unter
Vermeidung einer Biegeschiene – nur in denjenigen Teilbereichen
der Biegeschiene, in welchen mit den Stellelementen der vorliegenden
Erfindung ein zu geringer oder zu hoher Anpressdruck der Biegeschiene
an das Werkstück selbsttätig kompensiert wird.
Dies gilt ersichtlich auch allgemein für Umformmaschinen
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Es
ist daher in Kenntnis der der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegenden Überlegungen
von Vorteil, wenn – über die Länge des
Werkzeugträgers (bzw. der Biegewange) – mehrere
Führungsmittel für das Werkzeug (bzw. die Biegeschiene)
vorgesehen sind, die die zu Zwecken der Erzielung einer Bombierung
(lokal) erforderliche Lageveränderbarkeit des Werkzeugs
sicherstellen. Wenn diese Führungsmittel als Linearführungen
ausgestaltet sind, sollte somit bei jeder Linearführung
ersichtlich auch ein gewisses seitliches Spiel vorgesehen sein.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die mit ihren Kolben einerseits der Biegeschiene anliegenden
und andererseits von dem Hydraulikfluid des Hydrauliksystems beaufschlagten
Hydraulikzylinder in einer an der Biegwange befestigten Halteschiene
gelagert oder gar darin ausgebildet sind, so dass die erfindungsgemäße
Einwirkung der als Stellelemente wirkenden Hydraulikzylinder auf
die Biegeschiene von der an der Biegewange befestigten Halteschiene
abgestützt wird.
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Im Übrigen
sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung auch dahingehend
weitergebildet werden kann, dass ergänzend auch im Bereich
der Oberwange ein entsprechend auf das Oberwangenwerkzeug einwirkendes
System mit einer Mehrzahl an über die Länge des
Oberwangenwerkzeugs verteilten und untereinander hydraulisch verbundenen
Hydraulikzylindern vorgesehen sein kann, mit welchem in entsprechender
Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts dann
auch einer Durchbiegung des Oberwangenwerkzeugs entgegengewirkt
werden kann, indem während des gesamten Umformvorgangs
auch ein längs der Oberwange im wesentlichen gleichförmiger Anpressdruck
des Oberwangenwerkzeugs an das Werkstück erzielt wird.
Im Bereich der Unterwange könnte ebenfalls an die Integration
der im Rahmen der Erfindung verwirklichten Bombiereinrichtung gedacht
werden; dies ist hier indessen in der Regel nicht notwendig, da
die Unterwange über ihre Länge ggfs. mehrfach
am Boden abgestützt werden kann, womit eine Durchbiegung
des Unterwangenwerkzeugs während eines Umformvorgangs auf
einfachere Weise wirksam vermieden werden kann.
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In
einer zweiten vorteilhaften Variante der Erfindung handelt es sich
bei der Umformaschine um eine Abkantmaschine mit relativ zueinander
bewegbarer Ober- und Unterwange, bei welcher die Hydraulikzylinder
(mittelbar oder unmittelbar) auf ein in der Oberwange aufgenommenes
Oberwangenwerkzeug und/oder auf ein in der Unterwange aufgenommenes
Unterwangenwerkzeug einwirken. Das im Rahmen der Erfindung als Werkzeugträger
bezeichnete Element einer Umformmaschine stellte somit die Ober-
bzw. Unterwange einer solchen Abkantmaschine dar.
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Hierbei
wirken dann die die Hydraulikzylinder umfassenden Stellelemente
erfindungsgemäß von der dem Werkstück
abgewandten Seite auf das Ober- bzw. Unterwangenwerkzeug ein. Die
Hydraulikzylinder sind dabei bevorzugt an einer geeigneten Stelle
der Ober- bzw. Unterwange abgestützt.
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Schließlich
sei noch erwähnt, dass auch eine so genannte Abkantpresse,
bei welcher ein als Umformwerkzeug dienender Biegestempel das flächige Werkstück
zu dessen Umformung in ein als Matrize dienendes Biegegesenk drückt,
von der Erfindung erfasst ist. Auch hier gelten ersichtlich die
gleichen Erwägungen, wie sie vorstehend diskutiert wurden.
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Nachfolgend
werden drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 einen
Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine in Art einer Schwenkbiegemaschine vor Beginn des
Umformvorgangs,
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2 eine
Teil-Frontansicht der Biegewange der erfindungsgemäßen
Umformmaschine aus 1,
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3 einen
Schnitt gemäß Schnittführung A-A durch
die Biegewange aus 2,
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4 einen
Schnitt gemäß Schnittführung B-B durch
die Biegewange aus 2,
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5 eine
vollständige Frontansicht der Biegewange aus 2,
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6 einen
Schnitt durch das Ausführungsbeispiel aus 1,
wobei sich die Biegewange nun in einer zweiten Stellung während
des Umformvorgangs befindet,
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7 einen
Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine in Art einer Abkantmaschine,
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8 ein
mit der Abkantmaschine nach 7 umgeformtes
Werkstück,
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9 einen
Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine in Art einer Abkantmaschine und
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10 ein
mit der Abkantmaschine nach 9 umgeformtes
Werkstück.
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Umformmaschine 1, die
als Schwenkbiegemaschine mit einer Oberwange 2, einer Unterwange 3 und
einer als Werkzeugträger fungie renden Biegewange 4 ausgestattet
ist. Zwischen dem Oberwangenwerkzeug 5 der Oberwange 2 und
dem Unterwangenwerkzeug 6 der Unterwange 3 ist
ein flächiges Werkstück 7 in Form eines
Stahlblechs gehalten, wobei die Oberwange 2 gemäß Doppelfeil
A relativ zur Unterwange 3 bewegbar ist, um das Werkstück 7 aus
der in 1 dargestellten Lage freizugeben bzw. entsprechend zwischen
Ober- 2 und Unterwange 3 zu fixieren.
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Eine
als Werkzeug für den Umformvorgang fungierende Biegeschiene 8 ist
in einer im Wesentlichen L-förmigen Werkzeugaufnahme 9 der
Biegewange 4 aufgenommen, wobei die Werkzeugaufnahme 9 in
der in 1 dargestellten Stellung der Biegewange 4 nach
unten durch eine Halteschiene 10 bzw. eine Mehrzahl von
darin angeordneten und miteinander hydraulisch verbundenen Hydraulikzylindern 11 begrenzt
wird.
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Die
Hydraulikzylinder 11, von denen in 1 lediglich
einer dargestellt ist, umfassen jeweils einen linearverschiebbaren
Kolben 23, der an seiner der Biegeschiene 8 zugewandten
Seite eine Anlagefläche 12 für die dem
Werkstück 7 abgewandte Seite der Biegeschiene 8 aufweist
und radial gegen die zylindrische Innenwand des jeweiligen Hydraulikzylinders 11 abgedichtet
ist. Auf ihrer der Biegeschiene 8 abgewandten Unterseite 13 sind
die Kolben 23 der Hydraulikzylinder 11 mit einem
in dem Fluidraum F enthaltenen Hydraulikfluid beaufschlagt. Die
Hydraulikzylinder 11 sind ferner über entsprechende
Durchtrittsöffnungen 14 in der Halteschiene 10 an
Hydraulikleitungen 15 angeschlossen, welche alle Hydraulikzylinder 11 unter
Ausbildung eines geschlossenen Hydrauliksystems 22 (vgl.
hierzu auch 5) untereinander verbinden.
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2 zeigt
die Biegewange 4 des Ausführungsbeispiels aus 1 in
einer Teil-Frontansicht, in welcher bereits zu erkennen ist, dass über
die sich in 2 von links nach rechts erstreckende
Länge der Biegewange 4 bzw. der Biegeschiene 8 eine Mehrzahl
an Hydraulikzylindern 11 äquidistant verteilt
sind, die die Biegeschiene 8 auf ihrer dem Werkstück
abgewandten Seite abstützen und die mittels des in den
Fluidräumen F, den Durchtrittsöffnungen 14 und
den Hydraulikkanälen 15 befindlichen Hydraulikfluids
untereinander kommunizieren. Die Hydraulikkanäle 15,
welche alle Hydraulikzylinder 11 untereinander verbinden,
bilden eine zentrale Fluidkammer, von welcher die Durchtrittsöffnungen 14 zu den
einzelnen Hydraulikzylindern abzweigen.
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Die
Biegeschiene 8 ist mittels mehrerer über die Länge
der Biegewange 4 verteilter und als Führungsmittel
dienender Langlöcher 16 und Befestigungsbuchsen 17 lageveränderbar
an der Biegwange 4 befestigt, wobei die mit der Biegewange 4 fest verschraubte
Befestigungsbuchsen 17 in den stufig ausgeführten
Langlöchern 16 gemäß Doppelpfeil
B verschiebbar gelagert sind und auch zur Seite ein gewisses Spiel
aufweisen. Die Hydraulikzylinder 11 bzw. die darin befindlichen
Kolben 23 stützen die Biegeschiene 8 gegen
das auf der anderen Seite der Biegeschiene 10 zwischen
Ober- 2 und Unterwange 3 fixierte Werkstück 7 ab.
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Die
Halteschiene 8 ist mittels mehrerer durch entsprechende
Bohrungen 18 geführter Bolzen (nicht dargestellt)
fest mit der als Werkzeugträger fungierenden Biegewange 4 verbunden.
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Die 3 und 4,
welche einen Schnitt durch die Biegewange 4 gemäß der
Schnittführungen A-A und B-B aus 2 zeigen,
verdeutlichen nochmals die erfindungsgemäße Gestaltung
der Biegewange 4, die in 5 nochmals
in einer (Gesamt-)Frontansicht zu sehen ist.
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Die
Biegwange 4 ist beidseits in ihren äußeren,
gegenüberliegenden Endbereichen 19, 20 in
einem – nicht dargestellten – Maschinengestell
gehalten und kann relativ hierzu verschwenkt werden (vgl. Pfeil
C in 6).
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Über
die Länge der Biegewange 4 sind insgesamt 30 Hydraulikzylinder 11 verteilt,
wobei jedoch auch mit einer geringeren oder größeren
Anzahl an Hydraulikzylindern die erfindungsgemäße
technische Lehre verwirklicht werden kann.
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Wenn
nun z. B. während des Umformvorgangs in den Außenbereichen
der Biegewange 4 von dem – in 5 nicht
dargestellten – Werkstück 7 ein bestimmter
Anpressdruck P1 auf die Biegekante bzw. Biegefläche der
Biegeschiene 8 übertragen wird, der einen Anpressdruck
P2 im Mittelbereich der Biegeschiene 8 übersteigt
(was bei durchgebogener Biegeschiene der Fall wäre), so
sorgen die hydraulisch miteinander kommunizierenden und auf der dem
Werkstück 7 abgewandten Seite der Biegeschiene 8 angeordneten
Hydraulikzylinder 11 infolge ihrer erfindungsgemäßen
Einwirkung auf die Biegeschiene 8 selbsttätig
für eine entsprechende Kompensation. Denn die im äußeren
Bereich der Biegeschiene 8 stärker belasteten
Kolben 23 der Hydraulikzylinder 11 werden derart
gegen das im Hydrauliksystem 22 vorhandene Hydraulikfluid
ausgelenkt, dass sich die Kolben 23 der mittig angeordneten
Hydraulikzylinder 11 in Richtung zum Werkstück auslenken,
so dass – unter Ausgleich einer anderenfalls zu erwartenden
Durchbiegung der Biegeschiene 8 – ein längs
der Biegelinie L im Wesentlichen gleichförmiger Anpressdruck
der Biegeschiene 8 an das Werkstück 7 und
damit eine gerade Biegekante realisiert ist. Diese Kompensation
erfolgt beinahe instantan, so dass während des gesamten
Umformvorgangs ein über die Gesamtlänge der Biegeschiene 8 im
Wesentlichen gleichförmiger Anpressdruck vorherrscht. Es
ist also ein sich selbsttätig auf die jeweiligen Anpressdruckverhältnisse
einstellendes und geschlossenes Hydrauliksystem 22 realisiert,
mit welchem – ohne dass es hierzu einer externen Steuerung
bedürfte – optimale Umformergebnisse erzielbar
sind.
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Vorliegend
sind die Hydraulikzylinder 11 ortsfest in der Halteschiene 10 angeordnet.
Mit Hilfe flexibler Verbindungsleitungen zwischen den Hydraulikzylindern 11 und
einer längs verschiebbaren Anordnung der Hydraulikzylinder 11 in
der Halteschiene könnte in Abwandlung der dargestellten
Schwenkbiegemaschine eine einfache Anpassbarkeit der erfindungsgemäßen
Umformmaschine 1 auch an – bezogen auf die Länge
der Biegeschiene 8 – kürzere Werkstücke 7 ermöglicht
werden. Auch eine Anordnung von Sperrventilen in den zwischen den
Hydraulikzylindern 11 vorgesehenen Verbindungsleitungen 15 können
zum Zwecke einer solchen Anpassbarkeit vorgesehen werden, da dann
diejenigen Hydraulikzylinder 11, welche nicht an der Biegeschiene 8 dem Werkstück 7 gegenüberliegen,
von dem Hydrauliksystem abkoppelbar sind.
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6 zeigt
schließlich nochmals einen Schnitt durch die in 1 bereits
dargestellte Umformmaschine 1, wobei hier die Biegewange 4 während
des Umformvorgangs bereits um etwa 90° gemäß Pfeil
C um ihre vorliegend in etwa mit der Biegelinie L zusammenfallende
Schwenkachse verschwenkt wurde.
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7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Umformmaschine 1' in Art einer Abkantmaschine, die vorliegend
aus einer Oberwange 2 und einer Unterwange 3',
die relativ zueinander bewegbar in einem – nicht dargestellten – Maschinengestell
gehalten bzw. gelagert sind. Die Oberwange 2' kann gemäß Pfeil
D in Richtung auf die Unterwange bewegt werden, um das Werkstück 7' zwischen
einem Oberwangenwerkzeug 25 und einem Unterwangenwerkzeug 6' umzuformen.
Anders als dies bei der Schwenkbiegemaschine aus den 1–6 der
Fall war, ist an einer geeigneten Montageschiene 24 der
Oberwange 2' eine Oberwangenwerkzeugaufnahme 5' befestigt,
an der das eigentliche Oberwangenwerkzeug 25 durch geeignete
Mittel lageveränderbar befestigt ist. Über die
Länge der Oberwange 2' verteilt findet sich in
Anwendung der erfindungsgemäßen technischen Lehre eine
Mehrzahl an als Stellelementen fungierenden Hydraulikzylindern 11',
die – wie bereits in dem andersartigen Beispiel aus den 1–6 – über Verbindungskanäle 14', 15' untereinander
hydraulisch verbunden sind und von der dem Werkstück 7' abgewandten
Seite auf das Oberwangenwerkzeug 25 zur Erzielung eines über
dessen gesamte Länge im Wesentlichen gleichförmigen
Anpressdrucks einwirken.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung der in 7 dargestellten
Oberwange 2' kann ein – z. B. mittels der Schwenkbiegemaschine
aus den 1–6 umgeformtes
Werkstück 7' in Form eines vorgebogenen Blechs,
wie es in 7 dargestellt ist – unabhängig
von seiner konkreten Beschaffenheit in höchst präziser
Weise nachgedrückt werden, bis sich die in 8 dargestellte
Form des endgültig fertig gestellten Bleches 7' einstellt.
Es lässt sich hierbei eine hohe Präzision erreichen,
bei welcher der Abstand X des umgebogenen Werkstückteils,
wie auch der Biegeradius, über die gesamte Länge
L des Blechs 7' innerhalb einer besonders geringen Fehlertoleranz
liegen. Das vorliegend in die Oberwange 2' integrierte
Hydrauliksystem hat – neben der realisierten Bombierwirkung – einen
weiteren Vorteil. Wenn nämlich die die Bewegung der Oberwange
steuernden Elektromotoren (nicht dargestellt) beim Umformvorgang
an ihre Belastungsgrenzen stoßen, so kann durch eine auf
geeignete Weise einzuleitende Druckerhöhung im hydraulischen
System und durch den resultierenden Hub der Hydraulikzylinder eine
zusätzliche Umformkraft am Ende des Umformvorgangs bereit
gestellt werden.
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Schließlich
zeigt die 9 noch ein drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Umformmaschine 1'' in
Art einer Abkantmaschine mit relativ zueinander bewegbarer Ober-
(2'') und Unterwange (3''). Auch diese Abkantmaschine,
die – mit Ausnahme der konkreten Form des Oberwangenwerkzeugs
(26) und Unterwangenwerkzeugs (6'') – identisch
zur Abkantmaschine aus 7 ist und daher in ihrer Funktionsweise
nicht näher erläutert werden muss, weist oberwangenseitig
eine Mehrzahl an Hydraulikzylindern 11'' auf, die in erfindungskonformer
Weise während des gesamten Umformvorgangs auf das Oberwangenwerkzeug 26 einwirken.
Durch die dargestellte Form des Ober- (26) und Unterwangenwerkzeugs
(6'') lässt sich aus einem vormals geraden Blech
ein mit einer Stufe versehenes Blech 7'' herstellen, welches
in 10 nochmals in perspektivischer Ansicht dargestellt
ist. Auch hier ergibt sich für die Höhe X und
auch die erzielte Form der Stufe eine über die gesamte
Werkstücklänge L außerordentlich hohe
Präzision.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0934131 [0002]
- - EP 0934131 B1 [0006]
- - WO 2004/033125 A1 [0007]