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Vorrichtung zum Streckbiegen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Streckbiegen von stabförmigem Material, insbesondere von Metallprofilen. Bekannte
derartige Vorrichtungen bestehen aus nebeneinander auf einem Biegetisch drehbar
angeordneten Formsegmenten, welche eine dem Querschnittsprofil und der gewünschten
Biegung des Stabes entsprechende Profilierung aufweisen. In einer solchen Vorrichtung
wird der Stab während des Streckbiegens an beiden Enden von Klemmen festgehalten
und gegen das betreffende Formsegment gespannt. Für die Formsegmente sind Drehantriebe
vorgesehen. Der Stab wird von seinen Enden aus zur Mitte hin gebogen.
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Mit den bekannten Vorrichtungen lassen sich nur Verformungen in einer
Ebene vornehmen.
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Um in zwei Ebenen, d. h. räumlich, biegen zu können, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß jedes Formsegmeat in einem eine Schwenkbewegung senkrecht oder
schräg zur Ebene des Biegetisches ermöglichenden Schwenklager auf einem relativ
zu dem Biegetisch drehbaren und auf diesem aufgesetzten Drehtisch gelagert ist,
wobei jeder Drehtisch auf einem in Längsrichtung auf dem Biegetisch geführten Schlitten
befestigt ist, an seinem nach außen weisenden Ende die Klemme für die Einspannung
des betreffenden Stabendes trägt, sich in Einwärtsrichtung, d. h. zur Mitte
der Vorrichtung hin, mittels Nocken an einem festen, auf dem Biegetisch angeordneten
Widerlager abstützt und einen den Drehantrieb aufweisenden Auslegearm trägt und
wobei auf jedem Schlitten eine mit dem zugehörigen Formsegment zusammenwirkende,
dessen Schwenkbewegung steuernde Nockenbahn angeordnet ist.
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Das Schwenklager ermöglicht vorteilhafterweise eine Verformung in
einer zweiten Ebene, die senkrecht oder schräg zur Ausdehnung der Hauptverformung
liegen kann. Durch die Lagerung in der zweiten Ebene können überdies Materialrestspannungen
vermieden werden.
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Die Nockenbahnen für die Steuerung der Schwenkbewegung der Formseginente
befinden sich vorteilhafterweise nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung auf
dem nach außen weisenden Teil der Schlitten, d. h. etwa in der Nähe der Klemmen.
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Für den Drehantrieb der beiden Drehtische sind deren Auslegearme über
Lenker und ein Jochstück an einem gemeinsamen, zwischen den Drehtischen angeordneten,
hin- und hergehenden, zweckmäßig mit Druckmittel arbeitenden Antrieb angeschlossen.
Für die Betätigung der Klemmen ist vorteilhafterweise auf jedem Drehtisch ein beispielsweise
ebenfalls mit Druckmittel arbeitender Antrieb angebracht. Die Klemmen sind dadurch
mit den Forinsegmenten mitbewegbar. Zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Symmetrie
des Formstücks sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die beiden
Schlitten durch eine federnd nachgiebige Kupplung miteinander verbunden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung mit senkrechten Nockenbahnen
gibt ein Mittel an die Hand, um zusammengesetzte Krümmungen bei der Verformung von
Metallteilen hervorzubringen, und zwar durch die gleichzeitige Anwendung einer vertikalen
Verschwenkung und einer horizontalen Drehbewegung der Formsegmente. Abweichend von
der vertikalen Verschwenkung der Formsegmente auf einem Schwenkzapfen können die
Formseginente auch so angebracht werden, daß sie in einer horizontalen oder einer
von der horizontalen abweichenden Ebene verschwenkt werden, wie es der jeweilige
Anwendungsfall erfordern mag.
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Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung
bestehen in der Einfachheit, der zuverlässigen Steuerung jeder Stufe des Arbeitsvorgangs,
in der umfassenden Einsatzfähigkeit für die Streckverformung von schwierigen, verwickelten
Werkstücken und auch einfacherer Werkstücke sowie in der einfachen Austauschmöglichkeit,
wenn Werkzeuge anderer Größe und Form benötigt werden, um andere Werkstücke herzustellen.
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den sich
ergänzenden Fornisegmenten in geschlossener, ausgerichteter Lage, Fig. 2 eine Draufsicht
entsprechend Fig. 1 mit den Segmenten in offener Stellung, . Fig.
3 eine vergrößerte Vorderansicht der linken Hälfte der Vorrichtung, gesehen
in Richtung der-Pfeile 3 in Fig. 1, wobei einzelne Teile weggebrochen
sind, Fig. 4 eine Draufsicht in größerem Maßstab, teilweise im Schnitt, auf den
Klemmechanismus, wobei die Klemme sich in Offenstellung befindet, Fig.
5 eine der Fig. 4 ähnliche Draufsicht, wobei die Klemme in geschlossener
Stellung gezeigt ist, Fig. 6 einen Schnitt gemäß Linie 6-6 der Fig.
1,
Fig. 7 eine schematische Darstellung des hydraulischen Systems der
Vorrichtung und Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines fertig verforinten
Werkstücks mit einer zusammengesetzten Krümmung, welche durch horizontale Verdrehung
und vertikale Verschwenkung der Formsegmente entstanden ist.
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Die Streckbiegevorrichtung besitzt einen symmetrischen Aufbau und
wird als Doppelbiegemaschine beschrieben, d. h. als eine Maschine, bei welcher
sich ergänzende Formsegmente derart betätigt werden, daß sie einem stabförmigen
Material, z. B. einem Metallprog eine zusammengesetzte Krümmung geben.
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Die Streckbiegevorrichtung 10 ist mit einem Maschinensockel
12 und einem Biegetisch 14 ausgestattet. Auf dem Biegetisch 14 befinden sich zwei
parallele Gleitführungen 16. In diesen Führungen 16
ist der Streckbiegemechanismus
gleitbar angeordnet. Dieser Mechanismus besteht aus einem Paar sich ergänzender
Formsegmente 18 und 20, einem rechten Schlitten 22 und einem linken Schlitten
24. Auf den Schlitten 22 und 24 sind die Segmente 18 und 20 in horizontaler
Ebene drehbar gelagert. Zu dem Mechanismus gehören außerdem Klemmen 26 und
28 an den äußeren Enden der Forinsegmente 18 und 20, Nocken
30 und 32, von welchen einer rechts und der andere links an Drehtischen
34 und 36 der Segmente fest angebracht ist, sowie einer rechten und einer
linken mit den Nocken zusammenwirkenden-Rolle, 38 bzw. 40, welche auf dem
Biegetisch 14 gelagert sind.
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Ein hydraulisches Antriebssystem, welches in Fig. 7 allgemein
mit 42 bezeichnet ist, betätigt unter anderem den Drehantrieb für die Drehtische
34, 36
der Fonnsegmente 18, 20. Hierzu ist hinter dem vorstehend beschriebenen
Mechanismus auf dem Biegetisch 14 ein hydraulischer Zylinder 44 angeordnet, dieser
Zylinder ist in üblicher Weise ausgebildet und besitzt. einen rückwärtigen Einlaß
46 für hydraulisches. Treibmittel, welches den Kolben 48 nach vom drängt, sowie
einen vorderen Einlaß 50
für die Zuführung von Treibmitteln, welche den Kolben
48 nach rückwärts drängen. Die mit dem Kolben 48 verbundene Kolbenstange
52 ragt nach vom aus dem Zylinder heraus und trägt ein Querstück
56, welches auf der Kolbenstange einstellbar befestigt ist. Auf der Oberseite
des Zylinders 44 ist ein Steuerventil 58 zur Hubbegrenzung angebracht. Das
Steuerventil 58 besitzt eine nach vom geführte Ventilsteuerstange
60, welche von dem Querstück 56 betätigt wird, wenn das letztere mit
der Steuerstange 60 in Berührung kommt. Das Steuerventil 58
hat die
Aufgabe, die Rückwärtsbewegung der Kolbenstange zu begrenzen. Unter dem Einfluß
der Trägheitskraft könnten die Klemmen 26 und 28 zu weit von den Formsegmenten
18 und 20 nach außen schwenken. Das Steuerventil 58 sorgt dafür, daß
die Klemmen und die Forinsegmente jeweils in die richtige, vorbestimmte Anfangsstellung
gebracht werden. Das wird dadurch bewirkt, daß das Steuerventil 58 den Zufluß
von hydraulischen Druckmitteln in den Zylinder 44 absperrt.
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Die verlängerte Kolbenstange 52 ist an ihrem Ende mit einem
Jochstück 62 versehen, welches sich auf einer Gleitführung 63 auf
dem Biegetisch 14 bewegt. Die Gleitführung 63 steht von dem Maschinensockel
12 etwas vor. An den beiden Enden des Jochstückes 62 sind mittels Gabelteilen
64 zwei einstellbare Lenker 65 angeschlossen, die mit an ihren Enden angeordneten
Gabelteilen 66 an Auslegearmen 94 der Drehtische 34, 36 angreifen.
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Wegen der Symmetrie der Streckbiegevorrichtung 10 wird als
ausreichend erachtet, nachfolgend nur einen der beiden sich ergänzenden Teile des
Mechanismus zu beschreiben. Der zweite Teil des Mechanismus besteht aus den gleichen
Teilen und hat die gleiche Anordnung wie der erste Teil. Der für die nähere Beschreibung
gewählte Teil des Mechanismus liegt links von der Kolbenstange 52 und ist
insbesondere in Fig. 3 veranschaulicht.
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Der Schlitten 24 ist in den Führungen 16 verschiebbar angeordnet.
In einem senkrechten Lager 68 an dem Schlitten 24 ist eine Nabe
70 drehbar gelagert, welche mit einem auf dem Schlitten ruhenden Tragflansch
72 und einer in dem Lager 68 verdrehbaren Hülse 74 ausgestattet ist.
Der Biegetisch 14 besitzt einen Ausschnitt 76, in dem das Lager
68
sich frei in Seitwärtsrichtung hin- und herbewegen und nach unten durchreichen
kann, wo eine Stange 80 am unteren Ende des Lagers in Querrichtung gleitbar
angeschlossen ist. Am unteren Ende des Lagers 68 ist ein Lagerstück
82 für die Stange 80
angebracht. Dieses Lagerstück enthält eine Bohrung
84, in welcher sich die Stange 80 frei bewegen kann. Das entsprechende zweite
Lager 68, welches nur teilweise auf der rechten Seite der Fig.
3 dargestellt ist, ist ebenfalls mit einem Lagerstück 82 ausgestattet,
in welchem das rechte Ende der Stange 80
Aufnahme findet. Außerhalb der beiden
Lagerstücke 82 sind Druckfedem 90 angebracht, welche mittels Muttern
92 gespannt sind, die auf den äußeren Enden der Stange 80 sitzen.
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Der Drehtisch 36 trägt das Formsegment 20 und ist fest mit
der Nabe 70 verbunden. Auf seiner Unterseite ist der Nocken 32 und
auf der Oberseite der Auslegeann 94 angeschlossen, dessen zur Mitte weisendes Ende
bei 96 (Fig. 2) mit dem Gabelstück 66
gelenkig verbunden ist. Der Nocken
32 ist so angeordnet, daß er an der Rolle 40 anliegt, die in einem Lager
98 gelagert ist, das seinerseits auf dem Biegetisch 14 befestigt ist.
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Auf der Oberseite des Auslegeanns 94 ist das Formseginent 20 angeordnet.
Das äußere Ende des Formsegmentes ist gelenkig mit der Klemme 28 verbunden,
die zur Einspannung des zu verformenden Stabes 200 dient. An ihrer rückwärtigen
Flanke besitzen die die Formsegmente tragenden Drehtische 34 und 36 Begrenzungsführungen
100 und 102 für die Klemmen. Die Führungen 100 und 102 dienen
dazu,
die Drehbewegung der Klemmenlager an den Anschlägen 104 und 106 (Fig.
1 und 2) zu begrenzen.
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Jede Klemme 26 und 28 ist mit einem hydraulischen Antrieb
ausgestattet, welcher aus einem Zylinder 112 und einer Kolbenstange 114 besteht.
Der Zylinder 112 ist mit einem Zapfen 146 und einem Gabelstück 148 mit einem Lagerteil
150 verbunden, welcher fest auf dem Auslegearm 94 sitzt. Die Kolbenstange
ist an ihrem freien Ende mit einem Verbindungsstück 116 versehen. Bei
118 ist an dem Ende des Verbindungsstücks 116 ein Kniehebel 120 angelenkt,
der um einen mittleren Zapfen 122 schwenkbar ist und an seinem Ende mittels eines
Zapfens 124 in einem Klemmkasten 126 gelagert ist. Am Zapfen 122 ist ein
Hebel 128 angelenkt, dessen Zapfen 130 am anderen Ende in Schlitzen
132 gleitend geführt ist, die in den oberen und unteren Wänden 134 des Klemmkastens
126 vorgesehen sind. Am vorderen Ende des Klemmkastens 126 ist eine
Klemmbacke 136 angebracht, welche die Aufgabe hat, sich fest auf das Ende
des zu biegenden Stabes 200 zu legen, welches auf die Enden der Formseginente
18 und 20 aufgesetzt ist. Ein Gelenkteil 138
ist schwenkbar an einem
Ende des Zapfens 130 mit dem Hebel 128 verbunden und fest an dem nach
außen weisenden Ende der Forinsegmente 18 bzw. 20 angebracht.
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Auf der Außenseite des Klemmkastens 126 ist ein Kniegelenk-Rückführmechanismus
152 (Fig. 4) angebracht, der aus einem am äußeren Ende geschlossenen Rohrstück
154, das in einer Gewindebohrung 156 des Kastens 126 sitzt, und einem
mit Kopf versehenen Bolzen 158 besteht, der von einer in dem Rohrstück 154
sitzenden Schraubenfeder 160 umschlossen ist.
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Der zu biegende Stab 200 besitzt anfänglich eine im wesentlichen gerade
Profilstreifenforin. Der Stab wird auf die Enden der Formsegmente 18 und
20 aufgelegt, an welchen die Klemmbacken 136 für die Schließung vorbereitet
sind (Fig. 2). An den Endteilen der Formsegmente ist eine Rippe 140 vorgesehen,
auf welcher der Stab 200 unmittelbar aufliegt. Eine entsprechende Vertiefung 142
ist an der Klemmbacke 136 angebracht (Fig. 6).
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Die Forinsegmente 18 und 20 können in senkrechter Richtung
geschwenkt werden und sind zu diesem Zweck mit einem Halter 162 ausgestattet.
Ein zugehöriger Lagerblock 164 ist auf jedem Tisch 34 und 36 für die Formsegmente
befestigt; die Halter 162 und Lagerblöcke 164 sind mittels Lagerzapfen
166 miteinander verbunden, wodurch sich Schwenklager ergeben. An jedem Schlitten
22 und 24 ist eine senkrechte Nockenbahn 168 befestigt, die der jeweils gewünschten
Verformung angepaßt ist. Eine mit der senkrechten Nockenbahn 168 zusammenwirkende
Rolle 170 ist auf jedem der Formsegmente 18 und 20 mitschwenkbar und
mitdrehbar angeordnet, und zwar in solcher Lage, daß sie auf der senkrechten Nockenbahn
168 aufruht. Wenn daher eines der Formsegmente in der Horizontalen um sein
Lager 68
gedreht wird, so erfährt das Fonnseginent gleichzeitig eine Verschwenkung
in senkrechter Ebene in dem Schwenklager um den Zapfen 166, da die Rolle
170 auf der senkrechten Nockenbahn 168
abrollt.
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Die an den äußeren Enden der Formsegmente 18
und 20 angeordneten
Nockenbahnen sind als senkrechte Nocken veranschaulicht, es ist jedoch verständlich,
daß die Nockenbahnen 168 im Bereich der Drehbewegung der Formsegmente andere
Lagen einnehmen können; auch der horizontale Schwenkzapfen 166 kann nötigenfalls
eine andere Lage einnehmen, um den etwaigen Erfordernissen eines gegebenen Verformungsvorgangs
Rechnung zu tragen.
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Das in Fig. 7 schematisch dargestellte hydraulische System
42 besteht aus einer mittels Elektromotor 202 angetriebenen Pumpe 204, welche ein
hydraulisches Druckmittel, vorzugsweise Öl, durch ein Druckregulierventil
206 und ein Rückschlagventil 208 zu einem Vierwegeventil 210 befördert.
Die Teile des Vierwegeventils 210 sind so gestaltet und schaltbar, daß sie die Druckflüssigkeit
zu dem Steuerventil 58
des Zylinders 44 von dem hydraulischen Drehantrieb
der Drehtische 34, 36 durchlassen. Das Ventil 210 steuert außerdem den Durchgang
der Druckflüssigkeit zu den Klemmzylindem 112, welche die Klemmen 126 und
128 betätigen. Im Sockel 12 der Vorrichtung 10 ist ein Flüssigkeitsbehälter
214 angeordnet, aus welchem die Pumpe 204 Flüssigkeit ansaugt und in welchem überschüssige
Flüssigkeit von dem Vierwegeventil 210 zurückströmt.
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Um die Vorrichtung 10 anlaufen zu lassen, wird der Antriebsmotor
202 der hydraulischen Pumpe 204 eingeschaltet. Bei Offenstellung der Vorrichtung
gemäß Fig. 2 wird ein bandföriniges Werkstück auf die Enden der Fonnsegmente
18 und 20 bzw. auf die Rippen 140 dieser Segmente gelegt. Dann werden die
Klemmen 26 und 28 über den Enden des Werkstücks geschlossen, und zwar
durch die Betätigung des Vierwegeventils 210, welches Druckflüssigkeit zu den Klemmzylindem
112 durchläßt. Wenn sich die Klemmen über die Enden des zu biegenden Stabes 200
schließen, wird dieser an den Rippen 140 und den entsprechenden Vertiefungen 142
fest erfaßt, bevor die Streckbiegung beginnt.
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Das Vierwegeventil 210 läßt dann Druckflüssigkeit zu dem Steuerventil
58 strömen, welches seinerseits die Druckflüssigkeit zu dem Zylinder 44 des
Drehantriebs durchläßt, und zwar zu dem rückwärtigen Einlaß 46. Infolgedessen wird
die Kolbenstange 52 in Vorwärtsrichtung verschoben. Bei dieser Vorwärtsbewegung
der Kolbenstange 52 werden die Auslegearine 94 verdreht, und zwar mittels
der Gelenkverbindungen 62 bis 66. Die Verdrehung erfolgt um die Drehlager
68, bis die mittleren Enden der Formsegmente 18 und 20 die Fig.
1 gezeigte Stellung einnehmen, in welcher sie miteinander ausgerichtet sind.
Wenn die Auslegearine 94 um ihre Lager 68
gedreht werden, wird der Stab 200
zwischen den Enden der Formsegmente. gestreckt, und zwar auf bzw. durch die sich
ergänzenden Formen auf den Formsegmenten, welche eine Drehbewegung in die geschlossene
Ausrichtstellung gemäß Fig. 1 ausführen und das Band dabei um ihre druckausübenden
Flächen verformen. Die Schlitten 22 und 24 bewegen sich frei seitwärts innerhalb
der Führungen 16 und ermöglichen auf diese Weise die Streckverforrnung durch
die Fonnsegmente, da die Nocken 30 und 32 sich an den auf den Trägertisch
fest gelagerten Rollen 38 und 40 abstützen. Der Stab 200 sorgt dafür, daß
die beiden Verformungseinheiten mit den entsprechenden Rollen 38 und 40 im
Eingriff bleiben und gegeneinandergedrängt werden.
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Wenn der Stab 200 gebogen ist, wird das Vierwegeventil 210 in der
Weise betätigt, daß es Druckmittel
zu den Klenunzylindern 112 durchläßt,
so daß die Kolben dieser Zylinder zurückbewegt werden und die Klemmen
26 und 28 wieder geöffnet werden. Der fertige, durch Streckbiegung
geformte Stab 200 (Fig. 8)
wird dann von den Fürmsegmenten 18 und 20
abgenommen.
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Um die Verformungseinheiten in ihre Anfangsstellung zurückzubringen,
wird das Vierwegeventil 210 so betätigt, daß es dem Zylinder 44 des Drehantriebs
durch den vorderen Einlaß 50 Druckflüssigkeit zuführt. Dadurch wird die Kolbenstange
52 nach rückwärts bewegt, wobei die in der Mitte liegenden Enden der Formsegmente
nach rückwärts gedreht werden und ihre Ausgangsstellung entsprechend Fig. 2 wieder
einnehmen.
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Um eine durch Massenträgheit verursachte, unkontrollierte Bewegung
bis über die Ausgangsstellung hinaus zu verhindern, schlägt das Querstück
56, welches auf der Kolbenstange 52 befestigt ist, an der Ventilstange
60 an, wodurch das Steuerventil 58 geöffnet wird und die Druckflüssigkeit
aus dem Zylinder 44 des Drehantriebs austreten läßt.
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Die Formsegmente 18 und 20 lassen sich selir leicht austauschen,
um die Vorrichtung für die Herstellung von Werkstücken aus anderem Band oder mit
andererer Form verfügbar zu machen, ohne daß die Vorrichtung in anderer Weise geändert
zu werden braucht. Für bestimmte Fälle können die Formsegmente mit abnehmbaren bzw.
austauschbaren Formstücken ausgestattet sein.
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In der Zeichnung sind die Lagerteile 162, 164 und
166 für die vertikale Schwenklagerung so angeordnet, daß sie eine Schwenkbewegung
der Forinsegmente 18 und 20 in senkrechter Richtung ermöglichen. Zu diesem
Zweck sind die Lagerzapfen 166 quer zu den Forrnsegraenten angebracht. Die
Anordnung kann indessen auch so getroffen werden, daß sie parallel zu den Fonnsegmenten
liegen, so daß die Schwenkbewegung der Formsegmente von der Vorderseite der Vorrichtung
nach rückwärts und wieder zurück vor sich geht. Darüber hinaus kann die Verschwenkung
der Formsegmente in Verbindung mit den senkrechten Nockenbahnen 168 und Rollen
170 in jeder anderen geeigneten Weise und unter jedem beliebigen Winkel erfolgen,
wie es der jeweilige Anwendungsfall erfordert.
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Der Stab, welcher bei der dargestellten und beschriebenen Vorrichtung
gebogen werden soll, hat zweckmäßigerweise eine in der Längsrichtung gerade Gestalt.
Im Querschnitt kann der Stab ein beliebiges Profil haben oder glatt sein; auch das
hängt von der jeweiligen Anwendung der Vorrichtung ab. In bestimmten Fällen kann
ein gerader, flacher Metallstreifen von rechtwinkligem Querschnitt gestreckt und
zu einem gekrümmten Werkstück umgestaltet werden, welches einen profilierten Querschnitt
besitzt. Das hängt von der Querschnittsfonn der Verformungswerkzeuge ab sowie von
den Teilen der Verformungswerkzeuge, welche in der Längsrichtung gekrümmt sind.