DE102016219706A1

DE102016219706A1 - Formpresse mit Biegeschwert

Info

Publication number: DE102016219706A1
Application number: DE102016219706.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Feldmann; Mario Thome; Andrej Grin; Manfred Kolbe
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12
Also published as: KR20190045336A; CN109803772B; RU2724344C1; WO2018069391A1; CN109803772A; EP3525951B1; KR102213572B1; EP3525951A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Formpresse, umfassend ein an einem Unterbalken (2) abgestütztes Unterwerkzeug (2a) und ein an einem Oberbalken (3) abgestütztes Oberwerkzeug in Form eines in Richtung einer Längsachse der Formpresse erstreckten Biegeschwerts (4), wobei das Biegeschwert (4) um die Längsachse verschwenkbar aufgenommen ist, wobei mittels eines Stützgliedes (10) eine der Verschwenkung entgegen wirkende, einstellbar veränderbare Stützkraft auf das Biegeschwert (4) ausgeübt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Formpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
De 102 32 098 A1 beschreibt eine Formpresse zur Herstellung von Rohren aus Blechtafeln, bei der ein Biegeschwert über ein Drehgelenk an einem Oberbalken aufgenommen ist. Hierdurch kann das Biegeschwert um einen gewissen Winkel ausweichen, was bei einigen Formungsvorgängen vorteilhaft ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Formpresse anzugeben, die einen universellen Einsatz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Formpresse erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das Vorsehen eines Stützgliedes mit einstellbar veränderbarer Stützkraft ist eine Führung vorgesehen, die bei Bedarf stramm oder weich geschaltet werden kann. Dies erlaubt ein auf verschiedene Umformvorgänge optimiertes Verhalten des Biegeschwertes.
Ein Biegeschwert im Sinne der Erfindung ist ein in der Längsrichtung im Wesentlichen prismatisch geformtes Umformwerkzeug, das in einer senkrechten Hochrichtung zumeist einen schmalen Querschnitt aufweist. Eine Formpresse gemäß der Erfindung wird bevorzugt, aber nicht notwendig zur Herstellung von Rohren aus Blechtafeln verwendet. Dabei wird die Blechtafel mittels des Biegeschwertes und des Unterwerkzeugs über Ihre gesamte Länge um die Längsrichtung gebogen. Verschiedene Abschnitte des Umformvorgangs können dabei durch jeweilige Einstellung der Verschwenkbarkeit des Schwertes optimiert werden.
Unter einem Stützglied im Sinne der Erfindung wird jedes Bauteil verstanden, das eine quer zu der Längsrichtung gerichtete Kraft oder ein Drehmoment auf das Biegeschwert ausübt. Das Stützglied muss nicht unmittelbar auf das Biegeschwert wirken, sondern kann bevorzugt auf eine das Biegeschwert haltende Struktur wirken.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Stützglied zumindest einen Hydraulikzylinder. Besonders bevorzugt umfasst das Stützglied zumindest zwei entgegengesetzt zueinander wirkende Hydraulikzylinder. Durch die Auslegung als Hydraulikzylinder wird allgemein eine einfach einstellbare und stufenlos veränderbare Stützkraft ermöglicht. Ein in der Regel vorhandenes Hydrauliksystem zum Antrieb der Formpresse erlaubt zudem eine einfache und kostengünstige Anbindung eines hydraulischen Stützgliedes.
Bei alternativen Ausführungsformen sind aber auch andere Realisierungen des Stützgliedes denkbar, zum Beispiel mechanische Federn in Verbindung mit einem Arretiermittel zur wählbaren Feststellung des Biegeschwertes. Die Federn können bei Bedarf einstellbar vorspannbar ausgelegt sein, um eine zusätzliche Veränderbarkeit der Stützkraft zu erlauben.
Bei einer zweckmäßigen Konstruktion ist es vorgesehen, dass der Oberbalken zusammen mit dem Biegeschwert verschwenkbar ist. Dies erlaubt eine einfache bzw. herkömmliche Konstruktion des Biegeschwertes bzw. des Oberwerkzeugs. Hiermit ist auch ein schneller und kostengünstiger Wechsel des Biegeschwertes verbunden, wobei gegebenenfalls vorhandene Biegeschwerter herkömmlicher Pressen weiter verwendet werden können.
Allgemein vorteilhaft ist oberhalb des Biegeschwerts zumindest eine Führungssäule mit einer Führung angeordnet, wobei die Verschwenkung des Biegeschwerts um die Führung erfolgt. In bevorzugter Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass das Stützglied an der Führungssäule angreift. Dies erlaubt in einfacher Weise eine Kraftausübung auf das Biegeschwert unabhängig von seiner Arbeitsposition. In weiter bevorzugter Detailgestaltung ist dabei im Interesse einer einfachen Konstruktion die Führungssäule zusammen mit dem Oberbalken um einen Arbeitshub eines Antriebszylinders in einer Umformrichtung bewegbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Biegeschwert in zumindest einer Betriebsart starr durch das Stützglied gehalten. Unter einer starren Halterung wird dabei verstanden, dass das Biegeschwert kein gewolltes Verschwenken bei Auftreten üblicher Umformkräfte mehr vollzieht. Eine solche Betriebsart entspricht bezüglich des Verhaltens des Biegeschwertes einer herkömmlichen Formpresse mit starrer Aufnahme des Biegeschwertes.
Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Stützglied in zumindest einer Betriebsart eine rückstellende Kraft auf das Biegeschwert ausübt, die monoton mit einer Verschwenkung aus einer Neutralposition ansteigt. Auf diese Weise kann die Bewegung des Biegeschwertes optimal an einen Umformvorgang angepasst werden. Größere Auslenkungen des Biegeschwertes aus einer Neutralposition ziehen somit größere Rückstellkräfte nach sich, wogegen das Biegeschwert bei kleinen Verschwenkungen annähernd frei um die Längsachse beweglich ist. Insbesondere kann eine Kraft-Auslenkungs-Kurve durch ein entsprechendes, zum Beispiel hydraulisches, Stützglied vorgegeben werden, so dass der Umformvorgang weiter optimiert wird.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Formpresse in einer ersten Schnittansicht in einem ersten Teil eines Umformvorganges.
2 zeigt die Formpresse aus 1 in einem zweiten Teil des Umformvorganges.
3 zeigt die Formpresse aus 1 in einer anderen Schnittebene.
Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Formpresse umfasst einen ortsfesten Rahmen 1, in dem ein Unterbalken 2 und ein Oberbalken 3 angeordnet sind. Der Unterbalken 2 ist ortsfest an dem Rahm 1 angeordnet und hält ein Unterwerkzeug 2a. Der Oberbalken 3 ist gegenüber dem Rahmen 1 beweglich angeordnet und hält ein Oberwerkzeug in Form eines Biegeschwertes 4.
Das Biegeschwert 4 und das Unterwerkzeug 2a erstrecken sich im Wesentlichen prismatisch in einer zu der Zeichnungsebene senkrechten Längsrichtung. Die Verwendung der Formpresse besteht bevorzugt in der Herstellung von nicht nahtlosen Rohren aus Blechtafeln 5. Hierzu wirkt das Biegeschwert in der Längsrichtung jeweils gleichmäßig auf die Blechtafel 5 ein, so dass die Blechtafel über Ihre gesamte Länge um die Längsrichtung gebogen bzw. verformt wird.
Der Oberbalken 3 ist mit einer Führungssäule 6 verbunden. Die Führungssäule 6 erstreckt sich in einer im Wesentlichen senkrechten Hochrichtung. Sie hat in einem unteren Bereich eine Führung 7 in Form von in einer Querrichtung vorragenden Kalotten. Die Kalotten 7 sind gegen Führungsplatten 8 abgestützt, die an dem Rahmen 1 ortsfest angebracht sind.
Die Führung 7 erlaubt sowohl eine Bewegung der Führungssäule 6 in der Hochrichtung als auch eine Verschwenkung um die Längsrichtung. Eine geometrische Schwenkachse fällt mit der Längsrichtung zusammen und verläuft im Wesentlichen mittig zwischen den Kalotten 7. Mit der Führungssäule 6 sind auch der Oberbalken 3 und das Biegeschwert 4 um die Schwenkachse verschwenkbar. Die Position der Schwenkachse in der Hochrichtung verändert sich entsprechend der Position des Biegeschwertes.
In 3 ist die Formpresse in einer weiteren Schnittebene dargestellt. Die Schnittebene verläuft dabei parallel, aber in der Längsrichtung versetzt zu der Schnittebene der 1. In dieser Ebene befindet sich ein rahmenfest montierter Antriebszylinder 9, der über ein Koppelglied 9b an dem Oberbalken 3 angreift. Der Antriebszylinder wirkt in der Hochrichtung bzw. Umformrichtung der Formpresse.
Ein Kolben 9a des Antriebszylinders 9 kann hydraulisch in beide Richtungen bewegt werden, so dass sowohl ein nach unten gerichteter Arbeitshub als auch ein Rückzug des Kolbens 9a bzw. Oberbalkens 3 bzw. Biegeschwerts 4 durch den Antriebszylinder 9 bewirkt wird. Das Koppelglied 9b ist hierzu sowohl in Schubrichtung als auch in Zugrichtung belastbar. In Schubrichtung kann eine Abstützung zum Beispiel mittels einer Kalotte erfolgen, so dass einerseits große Kräfte übertragbar sind und andererseits das Verschwenken des Oberbalkens 3 gegenüber dem Antriebszylinder 9 ermöglicht wird.
Dem Verschwenken des Biegeschwertes 4 aus einer in den Zeichnungen dargestellten Mittellage bzw. Neutralposition kann mittels eines Stützglieds 10 eine einstellbar veränderbare Stützkraft entgegengesetzt werden. Hierzu umfasst das Stützglied einen ersten Hydraulikzylinder 10a, der in Querrichtung auf die Führungssäule 6 wirkt. Ein zweiter Hydraulikzylinder 10b greift in entgegengesetzter Richtung an der Führungssäule 6 an. Ein Verschwenken des Biegeschwertes 4 wirkt somit auf jeweils einen der Hydraulikzylinder 10a, 10b ein, so dass dieser je nach hydraulischer Beaufschlagung eine Gegenkraft bzw. ein entgegengesetztes Moment auf das Biegeschwert 4 ausübt. Stützflächen der Hydraulikzylinder 10a, 10b liegen bezüglich der Hochrichtung gleitend an der Führungssäule 6 an, so dass die Führungssäule 6 gegenüber dem einwirkenden Stützglied 10 in der Hochrichtung bewegbar bleibt.
Dabei sind bevorzugt zumindest zwei Betriebsarten vorgesehen:
In einer ersten Betriebsart ist es gewünscht, dass das Biegeschwert aus der durch Verschwenken aus der Neutralposition ausweichen kann. Ein Beispiel hierfür ist die in 1 gezeigte Biegung der Blechtafel 5 um die Längsachse durch Andruck gegen das Unterwerkzeug 2a. Bei diesem Teil des Umformvorgangs sind die Hydraulikzylinder 10a, 10b mit keinem oder einem niedrigen Druck beaufschlagt. Das Biegeschwert 4 kann unter den beim Umformen auftretenden Querkräften Verschwenken, so dass hohe Querbelastungen des Biegeschwertes 4 vermieden werden. Dabei wird durch die Hydraulikzylinder 10a, 10b jeweils eine rückstellende Kraft auf das Biegeschwert 4 ausgeübt.
Über eine entsprechende Ansteuerung kann die rückstellende Kraft bzw. der Druck der Hydraulikzylinder 10a, 10b auch in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel des Biegeschwertes 4 angepasst werden, so dass eine weitgehend beliebige Verlaufskurve der rückstellenden Kraft erzielt wird.
Insbesondere kann die rückstellende Kraft mit zunehmender Verschwenkung aus der Neutralposition monoton ansteigen.
In einer anderen Betriebsart ist es gewünscht, dass das Biegeschwert 4 möglichst stramm geführt ist und nicht aus seiner Neutralposition Verschwenken kann. Ein Beispiel hierfür ist die in 2 gezeigte Umformung der Blechtafel 5 beim abschießenden Ausformen des Rohres und einer Schließung des verbleibenden Spaltes. Hierzu werden die Hydraulikzylinder 10a, 10b mit hohem Druck beaufschlagt, was zu einer strammen Führung des Biegeschwertes 4 führt. Dies entspricht im Wesentlichen dem Verhalten eines herkömmlichen, nicht schwenkbar gelagerten Biegeschwertes.
Je nach Auslegung und Größe der Formpresse können mehrere der Führungssäulen 6 in der Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Ebenso können mehrere der Antriebszylinder 9 in der Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Bei einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform kann der Antriebszylinder 9 auch als reiner Schubzylinder ausgelegt sein, so dass das Koppelglied 9b nicht auf Zug belastbar ausgelegt sein muss. Entsprechend sind weitere Rückstellzylinder vorgesehen, die den Oberbalken 3 bzw. das Biegeschwert 4 entgegen der Umformrichtung zurückstellen.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen der Formpresse
2: Unterbalken
2a: Unterwerkzeug
3: Oberbalken
4: Biegeschwert, Oberwerkzeug
5: Blechtafel
6: Führungssäule
7: Führung, Kalotten
8: Führungsplatten
9: Antriebszylinder
9a: Kolben des Antriebszylinders
9b: Koppelglied, Kalotte
10: Stützglied
10a: erster Hydraulikzylinder
10b: zweiter Hydraulikzylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10232098 A1 [0002]

Claims

Formpresse, umfassend ein an einem Unterbalken (2) abgestütztes Unterwerkzeug (2a) und ein an einem Oberbalken (3) abgestütztes Oberwerkzeug in Form eines in Richtung einer Längsachse der Formpresse erstreckten Biegeschwerts (4), wobei das Biegeschwert (4) um die Längsachse verschwenkbar aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Stützgliedes (10) eine der Verschwenkung entgegen wirkende, einstellbar veränderbare Stützkraft auf das Biegeschwert (4) ausgeübt wird.
Formpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied (10) zumindest einen Hydraulikzylinder (10a), insbesondere zumindest zwei entgegengesetzt zueinander wirkende Hydraulikzylinder (10a, 10b), umfasst.
Formpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberbalken (3) zusammen mit dem Biegeschwert (4) verschwenkbar ist.
Formpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des Biegeschwerts (4) zumindest eine Führungssäule (6) mit einer Führung (7) angeordnet ist, wobei die Verschwenkung des Biegeschwerts um die Führung (7) erfolgt.
Formpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied (10) an der Führungssäule (6) angreift.
Formpresse nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungssäule (6) zusammen mit dem Oberbalken (3) um einen Arbeitshub eines Antriebszylinders (9) in einer Umformrichtung bewegbar ist.
Formpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegeschwert (4) in zumindest einer Betriebsart starr durch das Stützglied (10) gehalten wird.
Formpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied (10) in zumindest einer Betriebsart eine rückstellende Kraft auf das Biegeschwert (4) ausübt, die monoton mit einer Verschwenkung aus einer Neutralposition ansteigt.