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Verfahren und Vorrichtung zum Rundbiegen von Blechabschnitten Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Rundbiegen von Blechabschnitten
in einer 4-Walzen-Rundbiegemaschine, die zwei übereinander angeordnete Hauptwalzen
sowie einlaufseitig und auslaufseitig je eine Biegewalze aufweist.
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Die bekannten Rundbiegemaschinen dieser Art weisen den Nachteil auf,
daß der vordere Rand des in die Maschine eingeführten zu biegenden Bleches eben
bleibt und an der
Verformung nicht teilnimmt. Will man die mit diesen
Maschineu gebogenen Blechabschnitte zu zylindrischen oder kegelförmigen Gegenständen
verschweißen, dann stört der unverformt gebliebene Randteil des Bleches erheblich.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, war man bisher gezwungen, eine vorausgehende oder
nachträgliche Verformung in einem besonderen Arbeitsgang auszuführen.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten 4-Walzen-Rundbiegemaschine ist
darin zu sehen, daß konische Blechteile nur mit Mühe gebogen werden können. Das
Blech muß mit unter- . schiedlicher Vorschubgeschwindigkeit durch die Hauptwalzen
hindurchgeführt werden, was zur Bildung von Oberflächenfehlern führt. Im besonderen
ist es nicht möglich, größere Stückzahlen konischer Blechabschnitte in wirtschaftlicher
Weise zu biegen.
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Es wäre zwar möglich, eine RVndbiegemaschine für konische Blechabschnitte
mit konischen Biegewalzen auszurüsten, weil dann die Oberflächenfehler vermieden
werden können. Sobald aber im normalen Betrieb Blechabschnitte unterschiedlicher
Größe angefertigt werden müssen, würde dies bedeuten, daß für jede Größe das entsprechende
konische Walzenpaar beschafft werden müßte. Eine solche Fertigung wäre kostenmäßig
unwirtschaftlich.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,
eine Rundbiegemaschine nach Art der 4-Walzen-Maschine zu entwickeln, bei der einerseits
eine gleichmäßige Verformung des Bleches vom vorderen bis zum hinteren Rand erfolgt
und andererseits die Möglichkeit gegeben ist, konische Bleche beliebiger Größe ohne
Entstehen von Oberflächenfehlern und ohne zusätzliche Anwendung konischer Walzen
zu biegen. Im Rahmen einer vorgezogenen Aufgabenstellung will die Erfindung das
Problem lösen, die Blechteile für schwere Betonmischer-Trommeln zu biegen, bei denen
beide Probleme gleichzeitig gelöst werden müssen. Dies schließt jedoch nicht aus,
daß di a Erfindung auch andere Verformungsaufgaben löst, bei denen jeweils nur das
eine von beiden Problemen zu überwinden ist. Erfindungsgemäß wurde erkannt,, daß.die
gleichmäßige Verformung des Bleches in einer 4-Walzen'Rundbiegemaschine dann erreicht
werden kann, wenn vor Beginn des Blecheinlaufes das Hauptwalzenpaar um eine zwischen
beiden Achsen liegende achsparallele Linie in der Weise verschwenkt wird, daß die
durch die Walzenachsen verlaufenden Ebene einen spitzen Winkel mit, der Pbene des
einlaufenden Bleches bildet, woraufhip das. Blech etwa bis zur Hälfte in die Rundbiegemaschine
eingelassen und danach eine Verschwenkung
der Hauptwalzen in entgegengesetzter
Richtung vorgenommen wird, bis die durch die Walzenachsen verlaufende Ebene einen
spitzen Winkel mit der Ebene des auslaufenden Bleches bildet.
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Die-Erfahrung mit einer derart ausgebildeten Rundbiegemaschine hat
gezeigt, daß tatsächlich auch der vordere Rand des zu biegenden Bleches die gleiche
Krümmung wie der übrige Blechbereich aufweist, so daß das spätere Verschweißen der
Blechränder ohne zusätzliche Verformungsarbeit möglich ist. Auch weist der verschweißte
Körper somit eine ununterbrochene gleichmäßige Krümmung auf.
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Mit der gleichen Maschine kann das Problem des konischen Rundbiegens
von Blechabschnitten im Sinne der Erfindung dadurch gelöst werden, daß jede Hauptwalze
mit zwei unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben wird, indem ein aus Walzenscheiben
bestehender Teil-von einem vornehmlich stufenlos regelbaren Antrieb und der Walzenkern
von einem vornehmlich konstante Drehzahlen liefernden Antrieb angetrieben werden.
Durch diese Verfahrensweise wird der Vorteil erzielt, daß das durchlaufende Blech
an seinen seitlichen Rändern mit der jeweils richtigen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben
wird, die sich aus der Differenz der Seitenlängen des Blechabschnittes ergeben.
Das. so .verformte Blech führt innerhalb
der Hauptwalzen keine Relativbewegung
zur Walzenbewegung aus, so daß Oberflächenfehler nicht entstehen können. Im übrigen
kommt aus dem gleichen Grunde die Maschine mit einem relativ geringen Energieaufwand
aus. Eine vorteilhafte Rundbiegemaschine zur Durchführung des eingangs erwähnten
Verfahrens besteht darin, daß die beiden Hauptwalzen einer 4-Walzen-Rundbiegemaschine
in einem Gestell gelagert sind, das um eine zwischen beiden Hauptwalzen sich erstreckende
Achse schwenkbar ausgebildet ist. Die Schwenkachse des Gestelles soll dabei vorzugsweise
etwa im Bereiche der Berührungslinie beider Hauptwalzen vorgesehen sein. Dieses
besondere Gestell läßt sich mit einfachem Aufwand im großen Maschinengestell lagern.
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Eine vorteilhafte Rundbiegemaschine zur Durchführung desanderen Verfahrens
nach der Erfindung besteht darin, daß mindestens die beiden Hauptwalzen einer 4-Walzen-Rundbiegemaschine
aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Walzenscheiben bestehen, von denen
eine beliebig vorwählbare Anzahl miteinander kraft- oder formschlüssig kupplungsfähig
und mit einem selbständigen, vornehmlich stufenlos regelbaren Antrieb verbindbar
sind, während der Walzenkern mit einem anderen Teil der Walzenscheiben von einem
anderen Motor vornehmlich konstant angetrieben ist.
Im Rahmen von
weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann es sich empfehlen, wenn zwischen dem
Kern der Hauptwalzen und einem Teil der Walzenscheiben eine isolierende Zwischenlage,
insbesondere in Form einer Kunststoffhülse vorgesehen ist. Dabei empfiehlt es sich,
die Walzenscheiben gruppenweise anzuordnen und zwischen den Gruppen isolierende
Scheiben vorzusehen, derart, daß die äußeren Gruppen mit zwei verschiedenen Drehzahlen
antreibbar sind, während die mittlere Gruppe lose drehbar angeordnet ist. Diese
Isolierung in radialer und axialer Richtung hat insbesondere dann einen Sinn, wenn
die Verbindung mehrerer Walzenscheiben elektromagnetisch erfolgen soll. Die Erfindung
sieht aber auch eine andere Art und Weise der Verbindung, beispielsweise eine mechanische
vor, wie sie durch Ziehkeilkupplungen, Klauenkupplungen u. dgl. gebildet sein kann.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht vorteilhafterweise darin,
daß das Hauptwalzenpaar in eine schräge Höhenlage verstellbar angeordnet ist. Diese
Einstellung in eine schräge Achsenlage empfiehlt sich im besonderen dann, wenn konische
Blechabschnitte gebogen werden sollen, um den Radiusunterschied im Bereiche der
Seitenränder maßgenau erzielen zu können.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin,
daß
die Biegewalzen stehend angeordnet sind derart,daß ein Blech hochkant in die Biegemaschine
eingeführt werden kann. Der besondere Vorteil der Erfindung ist dabei darin gegeben,
daß man die gleiche Konstruktion sowohl horizontal als auch vertikal aufstellen
kann, weil die Antriebsmotoren im Sinne der Erfindung innerhalb der Maschinenwände
angeordnet werden können. Die vertikale Standart bringt vor allem Vorteile beim
Biegen schwerer Bleche, weil diese hochkant in die Maschine eingeführt werden können
und dadurch Bedienungspersonal gespart wird.
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Schließlich ist im Rahmen der Erfindung vorgesQhen, daß auch die Biegewalzen,
welche beidseitig der Hauptwalzen vorgesehen sind, eine Vielzahl von drehbar gelagerten
Walzenscheiben aufweisen können. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auch im Bereiche
dieser Biegewalzen möglichst wenig Reibung gegeben ist und dadurch die Bildung von
Oberflächenfehlern veTmieden wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung.
In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Seitenansicht der Biegewalzen im ersten Teil des Verfahrens,
Fig.
2: eine Seitenansicht gemäß Fig. 1 im zweiten Teil des Verfahrens, Fig. 3: eine
schematische Seitenansicht der 4-Walzen-Biegemaschine nach der Erfindung, Fig. 4:-
eine Vorderansicht der Biegemaschine gemäß Fig. 3 und Fig. 5: einen Querschnitt
durch eine einzelne Biegewalze. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 wird
schematisch das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, mit dessen Hilfe es möglich
ist, das zu biegende Blech mit einer durchlaufend gleichen Krümmung zu versehen
und ebene Bereiche an den Blechrändern zu vermeiden. Es ist hierbei mit 1 das zu
biegende Blech und mit 2 der vordere Blechrand bezeichnet, der bei bekannten 4-Walzen-Rundbiegemaschinen
keine Krümmung erfahren würde. Die Hauptwalzen sind mit 3,4 und die Biegewalzen
mit 5,6 bezeichnet.
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Bevor das Blech 1 in den Eingriff mit den Hauptwalzen 3,4 gebracht
wird, werden diese um eine mit 8 bezeichnete Achse soweit verschwenkt, daß die durch
die beiden Walzenachsen gehende Ebene 7 einen spitzen Winkel
mit dem einlaufenden Blech bildet. Unter spitzem Winkel wird hierbei ein Winkel,
der kleiner als
900 ist, verstanden. In diesem Verfahrenszustand wird der
vordere. Rand 2 des Bleches 1 in der richtigen
Ebene gekrümmt.
Sobald etwa die Hälfte des Bleches 1 gebogen worden ist, erfolgt eine Verschwenkung
des Haupt-' walzenpaares 3, 4 in entgegengesetzter Richtung, und zwar derart, daß
die Ebene 7 mit der Ebene des auslaufenden
| Bleches 1 nunmehr ebenfalls einen spitzen Winkel/3 bildet. |
Aus Fig. 2 ist diese Verfahrensstellung deutlich entnehmbar, wobei darüberhinaus
erkennbar ist, daß durch das Umschwenken der Hauptwalzen 3,4 um die Achse 8 das
Anliegen des bereits gebogenen Blechabschnittes an der Biegewalze 6 erfolgt, während
der noch nicht gebogene Blechabschnitt sich von der Biegewalze 5 abhebt. Auf diese
Weise wird erreicht, daß auch der rückwärtige Rand des Bleches 1 die gleiche Biegeverformung
erhält.
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In Fig. 3 ist eine Biegemaschine schematisch dargestellt, welche in
der Zage ist, die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Walzenstellungen
zu erzielen. Die Hauptwalzen 3,4 sind hierbei in einem besonderen Gestell 9 gelagert,
das um die Achse 8 drehbar ist. Im Maschinengestell 20 befindet sich eine prismatische
Führung 28 für einen Gleitstein 29, dessen Bohrurig die Achse 8 bildet. Die Hauptwalzen
3,4 sind ihrerseits ebenfalls in Gleitsteinen 11 gelagert, die "im Gestell 9 in
entsprechenden prismatischen Führungen 10 gleitend-angeordnet sind. Die Lagerung
solcher Walzen ist an sich bekannt, so daß eine nähere Beschreibung entbehrlich
ist.
Innerhalb der Maschinenwände 20 sind zwei Hubmotoren 14 (vgl.
auch Fig. 4) angeordnet, die jeweils mittels eines allgemein als 15 bezeichneten
Getriebes (z.B. Schneckengetriebe) auf Spindeln 13"einwirken und somit in der Lage
sind, das Gestell 9 in vertikaler Richtung zu heben oder zu senken. Die Spindeln
13 sollen möglichst gelenkig gelagert sein, damit die eine Gestellseite höher als
die andere verstellt werden kann. Ihre Lagerung ist in Fig. 3 der Einfachheit wegen
nicht dargestellt.
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Der Antrieb der Hauptwalzen 3, 4 erfolgt durch den Antriebsmotor 16,
der auf dem schwenkbar gelagerten Gestell 9 au' geflanscht ist und mit einem Vorgelegesatz
17,18 auf die Zahnräder 19 der Hauptwalzen 3,4 einwirkt. Die Verzahnung dieser Räder
weist einen so großen Modul auf, daß eine radiale Verstellung der Walzen 3,4 innerhalb
der Führung 10 ohne weiteres möglich ist.
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Das Ausführungsbeispiel der Fi&. 4 stellt einerseits dIP Seitenansicht
der Rundbiegevorrichtung gemäi., Fig. 3 dar. Andererseits ist eine Anordnung offenbart,
die es e@°rnöelict, konische Blechabschnitte beliebiger Größe einwandfrei zu biegen.
Es ist zunächst ersichtlich, daß der t.ntriebsmotor 16 mit seinem- Getriebesatz
17, 18 innerhalb der Maschinenwände 20 liegt. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben,
die gesamte Rund=
biegemaschine auch vertikal anzuordnen, um somit
Bleche hochkant in die Maschine einzuführen, was häufig eine Ersparnis an Arbeitskräften
zur Folge hat.
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Die Hauptwalzen 3,4 und gegebenenfalls auch die Biegewalzen 5,6 weisen
unmittelbar nebeneinander angeordnete Walzenscheiben 25 auf. Dadurch wird die Möglichkeit
gegeben, jede einzelne Scheibe bzw. Scheibengruppe in der gewünschten Weise anzutreiben.
Dies kann im Ausführungsbeispiel dadurch erfolgen, daß der Antriebsmotor 16 auf
den Walzenkern 26 (vgl. Fig. 5) der Hauptwalzen 3,4 einwirkt, während ein besonderer
zusätzlicher Antrieb 22 über die Räderpaare 23,24 auf die Walzenscheiben 25 einwirkt.
Es kommt dabei lediglich darauf an, die Walzenscheiben untereinander zu verbinden.
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Gemäß Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die Walzenscheiben 25 durch
die isolierende Hülse 27,*beispielsweise aus Kunststoff, wom Walzenkern 26 getrennt.
Außerdem sind die Walzenscheiben 25 drehbar gelagert. Wenn man nun Gruppen von Walzenscheiben
bildet und zwischen die Gruppen dünne isolierende Scheiben, beispielsweise aus Kunststoff,
einfügt, dann kann man durch elektromagnetische Erregung die eine Gruppe drehstarr
miteinander verbinden
und zwar diese, welche durch das Vorgelege
23,24 des Regelantriebes 22 angetrieben wird. Dieser Antrieb 22 sollte vornehmlich
stufenlos regelbar sein, um die gewünschte Abstufung zum vornehmlich konstanten
Abtrieb des Motors 16 zu erhalten, der bekanntlich auf den Walzenkern 26 einwirkt.
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Die mittlere Gruppe der Walzenscheiben 25 bleibt beim Ausführungsbeispiel
drehbar gelagert, ohne daß die Scheiben miteinander verbunden sind. Jede Scheibe
kann sich daher in ihrer Umfangsgeschwindigkeit dem zu biegenden Blech anpassen.
Die äußere Gruppe kann hingegen ebenfalls elektromagnetisch miteinander drehstarr
verbunden sein, so daßsie vom Vorgelege 17,18 aus angetrieben werden kann.
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Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Aufteilung der Biegewalzen in
einzelne Walzenscheiben das Problem der Biegung konischer Bleche mit Leichtigkeit.gelöst
werden kann. Man kann selbstverständlich die einzelnen Scheinen untereinander beliebig
verbinden, indem man beispielsweise auch mechanische Kupplungen vorsieht. Jedenfalls
beschränkt sich die Erfindung nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Verbindung
dieser Scheiben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist ferner noch
ein zusätzlicher Antrieb 21 an beiden Gestellseiten 20 gezeigt, der die Aufgabe
hat, das Gestell 9 um die Achse 8 (Fig.3) zu verschwenken, damit die in Fig. 1 und
2 dargestellte Verfahrensweise ausgeführt werden kann. Auch in diesem Falle kann
durch den Motor 21 über ein Getriebe 28, z.B. Scheibengetriebe, eine Welle 29 angetrieben
werden, die beispielsweise mittels eines,Gewindes eine Mutter 31 axial bewegt, an
der ein Ausleger 30 gelenkig geführt ist. Dieser Ausleger 30'ist am Gestell 9 befestigt
und dient daher zu dessen Schwenkverstellung. Man kann natürlich auch anstelle des
Antriebes 21 eine pneumatische oder hydraulische Verstellung des Gestelles 9 ausführen.
Die Erfindung zeigt, daß eine 4-Walzen-Rundbiegemaschine in verschiedener Weise
ausgeführt werden kann, so da:z sich die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Auch läßt sich ohne weiteres erkennen, daß die Verstellung der Hauptwalzen
3, 4 im Sinne des AusfUhrunösbeispieles der Fig. 1 und 2 nicht unbedingt mit der
Aufteilung dieser Walzen in Walzenscheiben gemäß Fig. 4 vebunden sein muß. Will
man auf das Biegen konischer Bleche verzichten, dann braucht man die Walze nicht
in Scheiben aufzuteilen. Umgekehrt kann man die Verstellung der Hauptwalzen 3,4
ersparen, wenn es nicht darauf ankommt, daß die vorderen und rückwärtigen Ränder
gekrümmt sein müssen. Je=
denfalls ist die im Ausführungsbeispiel
gezeigte Biegemaschine in der Zage, selbst schwerste Bleche für die Trommeln von
Betonmischmaschinen zu biegen, und zwar sowohl die zylindrisch zu biegenden als
auch die konischen Blechabschnitte. In diesem Falle ist es allerdings zweckmäßig,
beide Merkmale der Erfindung in einer Maschine zu vereinigen.