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Verstellbares Formwerkzeug Die Erfindung betrifft ein verstellbares
Formwerkzeug zur Formung von über das Werkzeug hinweggezogenen Blechen.
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Maschinen, bei denen derartige Werkzeuge benötigt werden, weisen einen
Ziehkopf auf, welcher die zu formende Blechtafel erfaßt und über die gestuft angeordneten
Formwerkzeuge hinwegzieht. Diese Formwerkzeuge bilden Berührungslinien, an denen
das Blech durch Richtungsänderung und Zugbeanspruchung über seine elastische Grenze
hinaus gestreckt und in verschiedene geometrische Formen verformt wird. Demnach
werden im Blech progressiv Längsstreckungen erzeugt, die durch den Unterschied der
geometrischen Form der Formwerkzeuge und durch die Materiallänge zwischen den Formwerkzeugen,
d. h. dem Abstand zwischen den Formwerkzeugen, bestimmt werden.
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Dieses Zieh-Streck-Verfahren umfaßt drei Arbeitsstufen, die auf das
Blech beim Ziehen durch die Maschine ausgeübt werden. Die beiden ersten Arbeitsstufen
bewirken zusammen, daß die unterschiedliche Längsstreckung im Blech erzeugt wird,
während die dritte Arbeitsstufe bewirkt, daß die entsprechenden Oberflächenlängsmaße
an die eigene, durch die verschiedene Längsstreckung erzeugte Längskrümmung angepaßt
werden.
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Wenn die Bleche über die Formwerkzeuge gezogen werden, wird eine Haltekraft
darauf ausgeübt, die ausreicht, um die Bleche einer die elastische Grenze überschreitenden
Zugkraft auzusetzen. Bei der ersten Stufe wird die Rückhaltekraft entwickelt, die
daher auch als Rückhaltestufe bezeichnet wird. Zu diesem Zweck sind zwei einander
gegenüberstehende Teile vorgesehen, welche eine mehr oder weniger große Hemmung
auf das Blech 'auszuüben vermögen.
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Diese erste Stufe bestimmt i_ln wesentlichen die Bewegungsbahn des
Bleches und bildet einen Schlitz, durch den das Blech gezogen wird. Hinter der ersten
Stufe wird das Blech über das Formwerkzeug der zweiten Stufe gezogen, welches eine
andere geometrische Form als das der ersten Stufe aufweist und in einer anderen
Ebene angeordnet ist. Der Einfachheit halber kann man sich die erste Stufe mit einer
geradlinien Arbeitsfläche und die zweite Stufe mit einer gekrümmten Arbeitsfläche
vorstellen.
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Die dritte Stufe wirkt der Neigung des Bleches, sich aufzurollen,
entgegen, die durch die Bewegung des Bleches über die Arbeitsfläche der zweiten
Stufe hervorgerufen wird. Sie entspricht in ihrer Form derjenigen der zweiten Stufe,
ist jedoch vertikal von dieser versetzt und befindet sich in einer Ebene zwischen
der ersten und der zweiten Stufe, wobei seine Arbeitsfläche der der zweiten Stufe
gegenüberliegt. Die drei Stufen sind demnach höhenversetzt zueinander angeordnet.
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Wie schon zuvor erwähnt, hängt die in dem Blech erzeugte- Krümmung
vom Unterschied der geometrischen Form der Formwerkzeuge ab. Mit einem gebogenen
Satz nicht biegbarer Formwerkzeuge, die eine nicht zu verändernde Form aufweisen,
können die Veränderungen des gezogenen Blechprofils nur innerhalb der Grenze liegen,,welche
die Verstellbarkeit der Formwerkzeuge in der'Maschine zuläßt. Infolgedessen werden
von derartigen nicht biegbaren Formwerkzeugen eine große Anzahl mit verschiedenen
Konturen erforderlich, um die üblicherweise anfallenden Blechprofile herstellen
zu können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher darin zu sehen,
ein biegsames Formwerkzeug zu schaffen, dessen Kontur leicht geändert werden kann,
und das trotzdem genügend Steifigkeit aufweist, um den daran angreifenden Kräften,
ohne sich zu verformen, zu wiederstehen.
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Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß das Formwerkzeug
eine aus verhältnismäßig weichem Stahl bestehende, mit im Abstand angeordneten Querschlitzen
versehene, langgestreckte, im Querschnitt U-förmig ausgebildete erste Schiene und
eine damit verbundene, starre, zweite Schiene aufweist, die mit einem sich längs
einer Kante erstreckenden Flansch zwischen die Schenkel der ersten Schiene greift,
von denen einer die Arbeitsfläche bildet, wobei sich die Querschlitze vom anderen
Schenkel her bis nahe zur Arbeitsfläche erstrecken, und daß Einstellschrauben
den
Flansch der zweiten Schiene durchsetzen und mit ihren Enden an dem die Arbeitsfläche
bildenden Schenkel der ersten Schiene angreifen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung in Verbindung
mit den Zeichnungen zu entnehmen. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine teilweise
geschnittene Vorderansicht des Formgebungsabschnittes einer Blechverformungsmaschine
der Art, bei der das Blech über die Formwerkzeuge gezogen wird, welche die Austrittsseite
der zweiten und dritten Verformungsvorrichtung zeigt, wobei das Blech im Schnitt
zwischen den Formwerkzeugen und ein Teil der Ziehbankanordnung teilweise im Schnitt
dargestellt sind, F i g. 2 ein mittlerer Schnitt in vergrößertem Maßstab, in welchem
die Formwerkzeuge und die unmittelbar dazugehörigen Teile dargestellt sind, F i
g. 3 ein vertikaler Querschnitt in zwei Ebenen mit dem linken Teil nach Linie
3 x-3 x der F i g. 2 und dem rechten Teil nach Linie 3-3 der F i g. 2 und
4, F i g. 4 ein vertikaler Schnitt nach Linie 4-4 der F i g. 3 und F i g. 5 eine
perspektivische Ansicht des im unteren Teil der F i g. 4 gezeigten Formwerkzeuges
in auseinandergezogener Stellung.
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Zweckmäßig wird ein geradlinig verlaufendes Formwerkzeug für die erste
Stufe verwendet, wobei die Formwerkzeuge für die zweite und die dritte Stufe auf
die gewünschten Krümmungen oder Konturen gegenüber der ersten geradlinigen Stufe
eingestellt werden. In der Praxis werden daher nur die Formwerkzeuge der zweiten
und dritten Stufe biegsam und verstellbar ausgeführt und werden auch so beschrieben,
obwohl natürlich auch die erste Stufe verstellbare Formwerkzeuge aufweisen kann.
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F i g. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau der Vorrichtungen für die zweite
und dritte Stufe, wobei die Formwerkzeuge selbst nicht ins einzelne gehend in dieser
Figur gezeigt sind. Die ins einzelne gehende Konstruktion des Gegenstandes der Erfindung
ist in den anderen Figuren dargestellt.
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F i g. 2 zeigt die allgemeine gegenseitige Anordnung der drei Stufen,
wobei ein Blech S als zwischen den Formwerkzeugen durchlaufend gezeigt ist. Die
erste oder Rückhaltestufe befindet sich rechts und die zweite und dritte Stufe links
in dieser Figur, wobei das Blech sich von rechts nach links bewegt.
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Die Vorrichtung für die erste Stufe besteht aus einer oberen Anordnung
U 1 und einer unteren Anordnung L l, zwischen denen das Blech hindurchgezogen wird,
wobei Vorkehrungen getroffen sind, um die obere Anordnung U 1 anzuheben oder abzu-
; senken. An der Austrittsseite sind diese Anordnungen mit auswechselbaren gewellten,
am Werkstück angreifenden Elementen versehen, welche die gewünschte Zurückhaltung
auf das Blech ausüben, wobei Glättplatten unmittelbar hinter den gewellten Elementen
angeordnet sind. Diese Elemente bestimmen die Bewegungsbahn des Bleches, und da
sie geradlinig verlaufende Elemente sind, tritt das Blech in einer horizontalen
Ebene zwischen ihnen aus.
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Von der ersten Stufe wird das Blech über die Arbeitsfläche des die
zweite Stufe bildenden Formwerkzeuges abwärts gezogen, wobei dieses Formwerkzeug
der zweiten Stufe von der Vorrichtung der zweiten Stufe getragen wird, welche in
Vorderansicht in F i g. 1 gezeigt und mit der Bezugsziffer 2 ND in F i g.
2 bezeichnet ist. Nachdem das Blech das Formwerkzeug der zweiten Stufe passiert
hat, wird es über das die dritte Stufe bildende Formwerkzeug aufwärts gezogen, wobei
dieses Werkzeug ebenfalls in Vorderansicht in der F i g. 1 gezeigt und in F i g.
2 mit der Bezugsziffer 3 RD bezeichnet ist.
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Die aus den drei Stufen bestehende Formvorrichtung ist zwischen zwei
vertikalen Seitenwänden 10
und 11 angeordnet, welche in Vorderansicht in F
i g. 1 gezeigt sind. Am oberen Ende sind diese Seitenwände 10 und
11 durch einen fest damit verbundenen Träger zusammengehalten. Der Träger
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dient zur Abstützung einer Kniehebelanordnung, welche an einem zweiteiligen
Bär angreift, welcher das Formwerkzeug der zweiten Stufe trägt und der mittels der
Kniehebelanordnung, die durch einen hydraulischen Kolbenmotor betätigt wird, angehoben
und abgesenkt werden kann, wobei der Bär auf an den Seitenwänden 10 und
11 vorgesehenen Führungsleisten geführt ist. Die beiden Teile des Bärs sind
der obere Teil 13 und der untere, das Formwerkzeug tragende Teil 14, die
durch ein nahe jedem Ende angeordnetes Spannschloß 15 miteinander verbunden sind.
Die Kniehebel 16 verbinden den fest angeordneten Träger 12 und den oberen Teil 13
des Bärs, wobei die Kniehebelgelenke durch einen Lenker 17 miteinander verbunden
sind. Die Kniehebel werden durch einen hydraulischen Kolbenmotor 18 betätigt, welcher
auf einer Konsole 19 der Seitenwand 11 angeordnet ist. Der Kolben
des Kolbenmotors 18 ist mit den die Kniehebel betätigenden Lenkern 17 durch
eine Kolbenstange 20 verbunden. Das Gewicht des zweiteiligen Bärs ist durch
ein Gegengewicht 21
ausgeglichen, welches mit dem oberen Teil 13 über ein
Gestänge und einen am festen Träger 12 drehbar gelagerten Hebel verbunden
ist. Der untere Teil 14
des Bärs ist an einem Zwischenabschnitt über den Enden
14a so ausgebildet, daß ein Zugang für Bakken zwischen den sich abwärts erstreckenden
Enden geschaffen wird, um die führende Kante des Bleches ergreifen und ziehen zu
können. Die Enden des unteren Teiles 14 sind gerundet, um ein Kippen zuzulassen,
welches durch ungleiche Einstellung der Spannschlösser 15 verursacht werden kann.
Der untere Kantenabschnitt des unteren Bärteiles 14 ist dünner als der Hauptteil,
wobei ein im ganzen mit 22
bezeichnetes Formwerkzeug an seiner hinteren Fläche
befestigt ist. Der die dritte Stufe bildende Körper ist T-förmig ausgebildet und
weist ein Querhaupt 23 auf, dessen Länge etwas geringer als der Abstand zwischen
den vertikalen Seitenwänden 10 und 11 ist, wobei die Enden aus Gründen des besseren
Aussehens durch Platten 24 abgedeckt sind, welche den Raum zwischen den Enden
des Querhauptes und den entsprechenden Seitenwänden einnehmen. Wie ersichtlich,
bilden diese Platten Verbindungselemente für die Kolben hydraulischer Motoren, die
jedoch keinen Teil dieser Erfindung bilden. Unter dem Querhaupt 23 ist ein zweites
Querhaupt 25 angeordnet, welches mit dem Querhaupt 23, dieses abstützend, verbunden
ist und einen sich rückwärts erstreckenden Schenkel 26 aufweist. Nicht dargestellte
Kraftmittel sind mit dem Schenkel 26 verbunden, um die Vorrichtung der dritten Stufe
gegenüber der der zweiten Stufe horizontal vor- und zurückzubewegen. Das obere Querhaupt
23
der dritten Stufe trägt das Formwerkzeug der dritten Stufe, welches im ganzen mit
27 bezeichnet und an der hinteren Fläche befestigt ist. Die Formwerkzeuge der zweiten
und dritten Stufe sind verformbar ausgebildet, wobei auf die F i g. 2, 3 und 4 hingewiesen
wird, in welchen die Einzelheiten der Konstruktion gezeigt sind. Die Formwerkzeuge
der zweiten und dritten Stufe ergänzen sich in ihrer Form, wobei die Arbeitsfläche
des Formwerkzeuges der zweiten Stufe in der gezeigten Einstellung mit einem konstanten
Radius von Ende zu Ende konvex gekrümmt ist, während die Arbeitsfläche des Formwerkzeuges
der dritten Stufe mit demselben Radius konkav gekrümmt ist.
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Das verbesserte Formwerkzeug weist eine Arbeitsfläche aus gehärtetem
Stahl auf, welche aus einem Streifen einer geeigneten Legierung gebildet wird, welcher
auf einem Körper aus weichem Stahl abgestützt und daran befestigt ist, wobei der
Stützkörper in Abständen angeordnete Querschlitze aufweist und wobei Mittel vorgesehen
sind, um örtlich begrenzte Drücke auszuüben, um die Schlitze zu öffnen oder zu schließen
und dabei den nicht geschlitzten Teil des Körpers aus weichem Stahl, welcher die
Abstützung für die Arbeitsfläche aus gehärtetem Stahl bildet, durchzubiegen, so
daß sich auch die Arbeitsfläche durchbiegt.
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Sowohl das Formwerkzeug der zweiten als auch der dritten Stufe sind
zweiteilig ausgebildet, wobei eine starre Schiene durch eine Schwalbenschwanzverbindung
mit einem Halteelement verbunden ist, während eine geschlitzte, am Werkstück angreifende
Schiene, die die gehärtete Arbeitsfläche aufweist, an der starren Schiene festgeklemmt
ist. Die starre Schiene weist Verstellvorrichtungen auf, welche an der geschlitzten
Schiene angreifen, um eine verformende Kraft darauf auszuüben.
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Die Formwerkzeuge der zweiten Stufe sollen zuerst beschrieben werden.
Die starre Schiene 28 des zweiteiligen Formwerkzeuges ist über ihre ganze Länge
U-förmig ausgebildet und weist an ihrer Rückseite einen Schwalbenschwanzansatz auf,
welcher in einer entsprechend geformten Nut, die sich über die innere Fläche des
verjüngten Bodenkantenteiles des Bärs 14 erstreckt, aufgenommen und durch einen
Keil 29 befestigt ist. Der am Werkstück angreifende Teil 30 des zweiteiligen Formverkzeuges
ist ebenfalls über seine ganze Länge U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel beider
Teile 28 und 30 einander zugekehrt, jedoch in der Höhe versetzt sind, so daß der
obere Schenkel des unteren Teiles zwischen den Schenkeln des starren oberen Teiles
und der untere Schenkel des oberen Teiles zwischen den Schenkeln des unteren Teiles
liegt. Eine Klemmplatte 31 liegt an der hinteren Fläche des am Werkstück angreifenden
Teiles 30 an und ist mit dem oberen Teil 28
durch zwei Reihen Schrauben
32 verbunden, wobei die obere Reihe über dem oberen Schenkel des am Werkstück angreifenden
Teiles 30 liegt, während die untere Reihe längliche, erweiterte Schlitzabschnitte
durchgreift, wie dies noch ausführlicher beschrieben werden soll.
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Der Körper des am Werkstück angreifenden Teiles 30 besteht aus verhältnismäßig
weichem Stahl, an dessen einem Ende eine Arbeitsfläche 30 aus gehärtetem Stahl befestigt
ist, wobei die Arbeitsfläche nach unten weist. Der untere Teil 30 ist mit offen
endenden Schlitzen 33 versehen, welche sich von dem der Arbeitsfläche gegenüberliegenden
Ende bis in den die Arbeitsfläche bildenden Schenkel erstrecken. Der Schlitz 33
ist ein einfacher, sich bis zu dem unteren Schenkel abwärts erstreckender Schlitz,
wo er sich in zwei unter etwa 90° divergieredde Schlitze teilt, die sich ein beträchtliches
Stück weit in den Schenkel erstrecken, wobei ein ungeschlitzter Streifen des weichen
Stahls als Stützfläche für die gehärtete Arbeitsfläche übrigbleibt, die dünn genug
ist, um im wesentlichen biegsam zu sein. Diese Schlitze 33, durch welche sich die
Schrauben 32 erstrecken, weisen zu diesem Zweck erweiterte Abschnitte 33a auf, die
genügend lang sind, um eine relative Längsverstellung des am Werkstück angreifenden
Teiles zu gestatten, wie dies beschrieben werden soll. Die Schlitze divergieren
etwas zu ihren oberen Enden hin, um genügend Raum für eine beträchtliche konvexe
Krümmung der Arbeitsfläche zu schaffen, ohne daß sich die Schlitze schließen. Die
Schlitze sind in der Praxis etwa in Abständen von 30 mm angeordnet.
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Die Durchbiegung der Arbeitsfläche wird durch Ausübung eines Druckes
auf die innere Fläche des einen oder des anderen Schenkels des am Werkstück angreifenden
Teiles erzielt. Zu diesem Zweck sind eine Reihe von längenverstellbaren Einstellschrauben
in Gewindelöchern angeordnet, welche den Schenkel des oberen Teiles durchsetzen,
der zwischen den Schenkeln des am Werkstück angreifenden Teiles liegt.
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Jede der Einstellschrauben besteht aus zwei teleskopartig ineinandergreifenden
Teilen. Ein mit Außengewinde versehener Teil 34 ist in das Gewindeloch des Schenkels
des oberen Teiles eingeschraubt und mit einer Gewindebohrung versehen. Dieser Teil
34 ist etwas kürzer als der Abstand zwischen den inneren Flächen der Schenkel des
am Werkstück angreifenden Teiles und ist an einem Ende mit einem Vierkant zum Ansetzen
eines Schlüssels und am anderen Ende mit einer konkaven Stirnfläche versehen, um
eine Kugelscheibe 35 aufzunehmen, die eine genau parallele Berührungsfläche zwischen
dem Ende der Schraube und dem Schenkel zuläßt.
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Eine kleinere Schraube 36 mit einem Sechskantkopf ist in die Gewindebohrung
der größeren Schraube 34 eingeschraubt. Wenn es erwünscht ist, einen nach oben gerichteten
Druck mit der Schraube auszuüben, wird die kleinere Schraube 36 zunächst in die
größere Schraube eingeschraubt, so daß ihr Kopf vom unteren Schenkel des am Werkstück
angreifenden Teiles so weit freikommt, wie nach Schätzung dieser Abschnitt der Arbeitsfläche
an diesem Punkt angehoben werden soll. Der Schlüssel wird nunmehr auf das Vierkantende
der größeren Schraube gesetzt und dieser Teil dann aufwärts geschraubt, bis der
untere Schenkel wieder am Kopf der kleineren Schraube anschlägt, wobei diese Schraube
während des Hochschraubens des Teiles 34 gegen Drehung gehalten ist. Wenn durch
Versuch festgestellt ist, daß die richtige Kontur erreicht ist, werden die Schrauben
nochmals nachgezogen, um sicher zu sein, daß die zusammengesetzte Einstellschraube
den am Werkstück angreifenden Schenkel sicher an dem gegenüberliegenden Schenkel
abstützt. Auf diese Weise wird die gehärtete Arbeitsfläche starr gegen jegliche
Deformation unter den beim Ziehen auftretenden Kräften abgestützt.
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Das Formwerkzeug für die dritte Stufe ist in allen wesentlichen Punkten
gleich dem der zweiten Stufe, jedoch umgekehrt angeordnet. Auch bei dem Werkzeug
3 RD sind zwei U-förmige Teile 28' und 30' vorhanden,
von
denen der obenliegende Teil 30' mit den Schlitzen 33' versehen ist, die sich
bis in den oberen Schenkel 27 dieses Teiles erstrecken. Die Teile 29' und 31' bis
36' entsprechen den Teilen 29 und 31 bis 36 des Werkzeugs 2RD.
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Der Hauptunterschied zwischen dem unteren und dem oberen Formwerkzeug
ist in der Form des die Arbeitsfläche tragenden Schenkels und in der Querschnittsform
des gehärteten, am Werkstück angreifenden Streifens zu sehen. Es ist ersichtlich,
daß die vordere Stirnfläche des Schenkels am unteren Formwerkzeug aasgeschrägt ist,
und daß der gehärtete Streifen länglich im Querschnitt und in eine Längsnut eingesetzt
ist, die schmaler als die Breite des Schenkels ist, während der am Werkstück angreifende
Streifen des Formwerkzeuges der zweiten Stufe die ganze Stirnfläche des Schenkels
bedeckt und eine Arbeitsschulter an der Eintrittskante aufweist.
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Andere Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung sind für mit
der Materie betraute Fachleute ohne weiteres denkbar, ohne vom Erfindungsgedanken,
wie er in .den nachfolgenden Ansprüchen zum Ausdruck gebracht wird, abzuweichen.