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Rollenbiegemaschine zum Biegen von Profileisen Die Erfindung betrifft
eine Maschine zum Biegen von insbesondere Profileisen, z. B. I-Profilen, Pokaleisen
od. dgl. mit einer ortsfest gelagerten, motorisch angetriebenen Biegerolle, einer
dieser Biegerolle gegenüberliegenden Druckrolle und mindestens einer auf der Auslaufseite
des zu biegenden Werkstücks angeordneten, während des Biegeprozesses motorisch verstellbaren
Biegerolle.
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Beim Biegen auf derartigen Rollenbiegemaschinen hängt der Krümmungsradius
des gebogenen Werkstücks von der Lage der verstellbaren Biegerolle zur ortsfesten
Biegerolle und der dieser gegenüberliegenden Druckrolle ab. Wenn sich der Krümmungsradius
des Werkstücks während des Biegeprozesses ändern soll, muß die Lage der verstellbaren
Biegerolle während des Werkstückdurchlaufs verändert werden. Beim Biegen von Werkstücken,
bei denen Abschnitte mit verschiedenen Krümmungsradien aufeinanderfolgen, wobei
gerade Stücke, d. h. solche mit dem Krümmungsradius oo eingeschlossen sind, hatte
man sich bisher damit abzufinden, daß die gewünschte Form im allgemeinen nicht genau
erzielt werden konnte. Beim Verstellen der verstellbaren Biegerolle von einem Krümmungsradius
auf den anderen schlossen die verschiedenartigen Krümmungsabschnitte nicht unmittelbar,
d. h. mit gemeinsamer Tangente aneinander, sondern waren durch einen Übergangsbogen
voneinander getrennt, der während der Verstellung der verstellbaren Biegerolle entstand
und entweder einen zu kleinen oder einen zu großen, unter Umständen im Verlauf des
Übergangsbogens noch unterschiedlichen Krümmungsradius hatte. Bei Werkstücken, bei
welchen derartige Ungenauigkeiten wegen der Toleranzvorschriften nicht hingenommen
werden konnten, z. B. bei Bögen für den Grubenausbau, mußten die Fehler mit großem
Zeit- und Kostenaufwand durch Handarbeit, mit Hilfe von besonderen Gesenken, mit
Richt-und Biegepressen od. dgl. ausgeglichen werden.
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Es sind Rollenbiegemaschinen zum Biegen von Profilen, Stangen oder
Rohren bekannt, bei denen die verstellbare Biegerolle während des Biegeprozesses
mit Hilfe von Steuerkurven, kinematischen Mitteln oder auch von Hand verstellt wurde,
um den Werkstücken eine bestimmte, speziell gewünschte Bogenform zu geben. So wurde
eine Maschine vorgeschlagen, mit der räumlich flach gekrümmte Profile für den Flugzeugbau
von untereinander gleicher Form in großer Stückzahl dadurch hergestellt werden können,
daß die verstellbare Biegerolle durch eine Steuerkurve verstellt wird. Andere Vorschläge
betreffen die Lagerung der verstellbaren Biegerolle in Schrägschlitzen, auf Exzenterbolzen,
auf Schwenkarmen usw. mit dem Ziel, durch eine vom Biegeantrieb abhängige Verstellung
das Anbiegen des Werkstückanfangs zu ermöglichen, dem sich dann eine konstante Werkstückkrümmung
mit nicht mehr beeinflußbarern Krümmungsradius anschließt. Es wurde auch schon die
stetige Verstellung der verstellbaren Biegerolle während des Biegeprozesses zu dem
Zwecke angewendet, Werkstücke mit stetiger Änderung des Krümmungsradius, d. h. Spiralen,
zu erzeugen. Dabei wurde bereits vorgeschlagen, bei mechanischer, vom Biegeantrieb
abhängiger Verstellung der verstellbaren Biegerolle durch den Austausch von Umsteckrädern
verschiedene Verstellgeschwindigkeiten gegenüber der Biegegeschwindigkeit zu ermöglichen
und damit die Maschine auf die Fertigung verschiedener Spiralen umstellbar zu machen.
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DieErfindung ermöglicht demgegenüberbeim Biegen auch von Grubenausbaubögen
im Rahmen der zulässigen Toleranzen Bögen der verschiedensten Krümmungsradien unmittelbar
aneinanderzuschließen. Zwei aufeinanderfolgende Abschnitte mit in beliebigem Verhältnis
verschiedenen Krümmungsradien haben also praktisch im Berührungspunkt eine gemeinsame
Tangente, so daß die Nacharbeit zur Beseitigung von Zwischenstücken mit einem nicht
gewollten Krümmungsradius nicht mehr erforderlich ist. Dabei liegt der Erfindung
die Erkenntnis zugrunde, daß zur Vermeidung eines Übergangsbogens, d. h. für einen
sprungartigen Wechsel der Krümmungsradien, eine ganz bestimmte, vom erforderlichen
Verstellweg der verstellbaren Biegerolle und von der Werkstü ckdurchlaufgeschwindigkeit=Bisegegeschwindigkeit
abhängige Verstellgeschwindigkeit eingehalten werden muß. Unabhängig von der Länge
des Verstellweges, d. h. von den beiden Lagen, zwischen denen die verstellbare Biegerolle
zum Wechsel der Krümmungsradien verschoben wird, muß die Verstellung etwa im gleichen
Zeitintervall erfolgen, in der sich ein Profilquerschnitt
vom Berührungspunkt
mit der ortsfesten Biegerolle zum Berührungspunkt mit der verstellbaren Biegerolle
bewegt. Ist nämlich die Verstellgeschwindigkeit zu klein, ergibt sich zwischen beiden
Kreisbögen ein spiralbogenförmiges Übergangsstück. Ist sie zu groß, wie es bisher
meistens der Fall war, so entsteht beim Übergang vom großen Krümmungsradius auf
den kleinen ein Übergangsbogen mit zu kleinem Krümmungsradius und beim Übergang
vom kleinen Krümmungsradius auf den großen ein gerades Übergangsstück. Das bedeutet,
daß z. B. Grubenausbaubögen, bei deren Biegen sowohl von einem großen Krümmungsradius
auf einen kleinen als auch umgekehrt gewechselt werden muß, nicht nur ungenau, sondern
sogar unsymmetrisch werden.
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Die Erfindung schlägt dementsprechend vor, bei einer Rollenbiegemaschine
der eingangs angegebenen Art die Verstellgeschwindigkeit der verstellbaren Biegerolle
mit Hilfe eines Regelgetriebes oder mit anderen an sich bekannten Verstellmitteln
einstellbar zu machen. Dabei bietet die Verwendung eines Zahnradstufengetriebes
gewisse Vorteile. Einerseits, ereil ein schlupffreier, formschlüssiger Verstellantrieb
zweckmäßig ist, um die eingestellte Verstellgeschwindigkeit auch bei unterschiedlichem
Biegewiderstand der Werkstücke einzuhalten und damit auch bei selbsttätiger Steuerung
des Verstellantriebs genau deckungsgleiche Werkstücke biegen zu können. Andererseits
müssen aus kinematischen Gründen geringeAbweichungen von der theoretisch genau richtigen
Verstellgeschwindigkeit ohnedies hingenommen werden und sind erfahrungsgemäß für
die Praxis belanglos. Kann die Verstellgeschwindigkeit der verstellbaren Biegerolle
infolge der Stufung des Getriebes nicht genau auf den Wert eingestellt werden, den
die Biegegeschwindigkeit und der jeweils notwendige Verstellweg der Biegerolle erfordern,
so ist es zweckmäßig, die Verstellgeschwindigkeit zu wählen, die etwas größer ist
als die theoretisch richtige.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung soll die Verstellung der
verstellbaren Biegerolle durch einen mit veränderbarer Geschwindigkeit drehbaren
Exzenter oder Kurbeltrieb erfolgen. Das ergibt eine einfache konstruktive Lösung
bei günstiger Aufnahme der relativ hohen Biegekräfte. Darüber hinaus lassen sich
die aus der Kinematik dieser Antriebe herrührenden Änderungen der Verstellgeschwindigkeit
leicht so mit der bei der Verstellung eintretenden Abstandsänderung zwischen ortsfester
und verstellbarer Biegerolle abstimmen, daß über dem gesamten Verstellbereich die
zum Biegen ohne Übergangsbogen erforderliche Verstellgeschwindigkeit genügend genau
eingehalten wird.
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Schließlich schlägt die Erfindung einen gemeinsamen Antrieb für die
angetriebene Biegerolle und das Regelgetriebe vor. Abgesehen vom wirtschaftlichen
Vorteil wird damit erreicht, daß der Biegeantrieb und der Verstellantrieb synchron
laufen. Bei Verwendung eines formschlüssigen Verstellgetriebes sind damit Abweichungen
zwischen verschiedenen, bei einer Maschineneinstellung gebogenen Profilen unmöglich
gemacht. Die wirtschaftliche Fertigung großer Stückzahlen bei Einhaltung geringer
Toleranzen wird damit bei einfachster, leicht automatisierter Steuerung des Verstellantriebs
möglich, wobei durch an sich bekannte Mittel die zeitliche Aufeinanderfolge und
ihre Zeitdauer festgelegt wird.
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Die Abbildungen zeigen in vereinfachter Darstellung Beispiele von
Maschinen zum Biegen von Walzinaterialien nach der Erfindung, und zwar Abb. 1, die
Draufsicht der Maschine zum Biegen von Krümmungen mit beliebiger Aufeinanderfolge
von Krümmungsradien, Abb. 2 und 3 die Anordnung für den selbsttätigen Ablauf des
Biegevorganges nach einem vorher eingestellten Programm, Abb. 4 einen Teil einer
Maschine mit einer Biegerollen-Verstellvorrichtung zum Biegen von Profilen mit stetig
veränderlichem Krümmungsradius in der Draufsicht.
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Die Biegerolle 1 wird über das Getriebe 2 vom Motor 3 in Umdrehung
versetzt und bewegt das zu biegende Profil 4, das durch die einstellbare Druckrolle
5 in Reibungsschluß mit der Biegerolle 1 gehalten wird, in Pfeilrichtung. Die anstellbaren
Biegerollen 6, 7 sind auf Exzenterbolzen 8, 9 gelagert, die mittels Motoren 10,
11 und Regelgetrieben 12, 13 um die Drehpunkte 14, 15 schwenkbar sind.
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Die durch bekannte (nicht dargestellte) Mittel zur Drehzahluntersetzung
von der Biegerolle 1 oder Druckrolle 5 angetriebene Skalenscheibe 16 trägt in Schlitzen
17, 18 festklemmbare Schaltstücke 19, 20, 21, 22, durch die bei der Drehung der
Scheibe die ortsfesten Endschalter 23, 24 betätigt werden.
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Der Zeiger 25 wird durch bekannte (nicht dargestellte) Mittel vom
Exzenterverstellantrieb angetrieben. Auf seiner Achse 26 sind die Schaltstücke 27,
28 festkleinmbar angeordnet, durch welche die Endschalter 29, 30 betätigt werden
können.
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Zum Biegen von Profilen in Formen mit stetig veränderlichem Krümmungsradius
wird die Lagerung 31 (Abb. 4) der anstellbaren Biegerolle 32 durch einen Kurbeltrieb
33 mit verstellbarem Hub verschoben, der von der gemeinsamen Kraftquelle für Biege-
und Anstellantrieb über Übertragungselemente 34 und das Regelgetriebe 35 angetrieben
wird. Dadurch wird der Biegerolle 32 eine sich stetig ändernde Anstellgeschwindigkeit
erteilt.
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Als Beispiel für das erfindungsgemäße Biegen sei das Biegen eines
Profils für den Grubenausbau betrachtet, bei dem Stücke folgender Krümmungsradien
aufeinander folgen: unendlich, ri, r2 (kleiner als r,), 111 und unendlich.
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Das zu biegende Profil 4 wird durch Reibungsschluß mit der angetriebenen
Biegerolle 1 in Pfeilrichtung bewegt. Für den Durchlauf des geraden Stückes nehmen
die anstellbaren Biegerollen die mit 6 und 7 bezeichneten Stellungen ein. Hat die
Stelle des Profils, an der die Biegung beginnen soll, die Rolle 1 erreicht, wird
der Motor 10 für die Verstellung der Biegerolle 6 eingeschaltet, so daß die Biegerolle
6 durch Schwenkung des Exzenterbolzens 8 um den Drehpunkt 14 in die dem Krümmungsradius
r. entsprechende Stellung 6' gebracht wird, worauf der Motor 10 wieder abgeschaltet
wird. Die Verstellgeschwindigkeit wird für einen unmittelbaren Übergang vom Krümmungsradius
unendlich auf den Krümmungsradius r1 mittels des Regelgetriebes 12 so groß gewählt,
daß die Verstellung der Biegerolle aus der Ausgangslage in die Stellung 6' etwa
in derselben Zeit erfolgt wie der Durchlauf des Krümmungsanfangpunktes des Profils
von der Biegerolle 1 zur Biegerolle 6. Die durch die Anstellung der Biegerolle mittels
Exzenter bedingte Anderung der Anstellgeschwindigkeit und des Abstandes zwischen
den Bieggerollen 5 und 6 hat auf die Arbeitsgenauigkeit keinen wesentlichen Einfluß.
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Der Verstellantrieb der Biegerolle 6. wird erneut eingeschaltet, wenn
die Stelle des Profils, an der die Biegung mit dem Krümmungsradius r2 beginnen soll,
die Rolle 1 erreicht hat. Er bleibt in Tätigkeit, bis die
Biegerolle
6 die Stellung einnimmt, die dem Krümmungsradius r2 entspricht, wobei die Verstellgeschwindigkeit
schon nach Abschluß der vorhergehenden Verstellbewegung auf den nun günstigsten
Wert eingestellt werden kann. Die weiteren Krümmungsradiusänderungen werden dadurch
erreicht, daß die Biegerolle 6 dem Vorhergehenden entsprechend in die Stellungien
6' bzw. in die Ausgangslage zurückverstellt wird.
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Wird das Profil entgegen der Pfeilrichtung durch die Maschine bewegt,
so wird die Biegerolle 7 mittels ihrer Verstellelemente 9, 11, 13, 15 angestellt,
und die Biegerolle 6 bleibt in Ruhe.
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Soll der als Beispiel erwähnte Biegevorgang selbsttätig ablaufen,
so werden. die Schaltstücke 19 bis 22 der Länge der gewünschten Teilabschnitte des
Profils entsprechend in den Schlitzen der Skalenscheibe 16 und die Schaltstücke
27, 28 den gewünschten Exzente rstellungen entsprechend auf der Zeigerachse 26 festgeklemmt.
Das Regelgetriebe für die Biegerollenverstellung wird entweder auf die dem ersten
erforderlichen Verstellweg elftsprechende Verstellgeschwindigkeit eingestellt oder
auf einen Festwert, der für alle den Biegevorgang erforderlichen Verstellwege ausreichende
Bnegegenauigkeiten ergibt. Nach Einschalten der Maschine läuft das Profil zunächst
gerade durch die Maschine, bis durch das Schaltstück 19 der Endschalter 23 betätigt
und damit der Verstellantrieb der Biegerolle 6 eingeschaltet wird. Wenn die für
den Biegeradius r1 erforderliche Exzenterverstellung erreicht ist, wird durch das
Schaltstück 28 der Endschalter 30 betätigt (dieser Augenblick ist in Abb. 3 dargestellt)
und der Verstellantrieb stillgesetzt. Durch erneutes Betätigen des Endschalters
23 durch das Schaltstück 20 wird der Verstellantrieb wieder eingeschaltet und nach
Erreichen der für den Krümmungsradius r2 erforderlichen Exzenterstellung durch das
Schaltstück 27 und den Endschalter 30 abgeschaltet. Das Schaltstück 21 schaltet
über den Endschalter 24 das Verstellgetriebe mit umgekehrter Drehrichtung im gegebenen
Zeitpunkt ein. Die Verstellbewegung wird nach Erreichen der für den Krümmungsradius
r1 benötigten Exzenterstellung über das Schaltstück 28 und den Endschalter 29 abgeschaltet.
Im weiteren Verlauf des Biegevorganges wird der Verstellantrieb durch das Schaltstück
22 und den Endschalter 24 wieder eingeschaltet und durch einen (nicht dargestellten)
Endschalter stillgesetzt, sobald die Biegerolle 6 ihre dem Krümmungsradius unendlich
entsprechende Ausgangsstellung erreicht hat. Nach Durchlauf des letzten geraden
Profilstückes wird die Maschine durch Abschalten des Motors 3 stillgesetzt. Durch
Betätigen der Endschalter für die Abschaltung der Exzenterverstellung kann gegebenenfalls
die für den nächstfolgenden Verstellweg zweckmäßige Verstellgeschwindigkeit am Regelgetriebe
12 auf an sich bekannte Weise vorgewählt werden.
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Sollen die Profile mit sich stetig änderndem Krümmungsradius und einer
Symmetrielinie in der Biegeebene in automatischem Arbeitsablauf gebogen werden,
so wird die anstellbare Biegerolle 32 durch den Kurbeltrieb 33 mit sich stetig ändernder
Anstellgeschwindigkeit dadurch zugestellt, daß der Kurbelwelle während des ganzen
Biegevorganges eine Umdrehung erteilt wird. Durch Änderung der Antriebsgeschwindigkeit
mittels des Regelgetriebes 35 und durch Änderung des Kurbelhubes kann die Form des
zu biegenden Profils bezüglich der Weite und Höhe in gewünschter Weise beeinflußt
werden.