DE19959798B4

DE19959798B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen gekrümmter Werkstücke

Info

Publication number: DE19959798B4
Application number: DE19959798A
Authority: DE
Inventors: Daniel Maechtle
Original assignee: Individual
Current assignee: Steelline Profiltechnik 58840 Plettenber De GmbH
Priority date: 1999-12-11
Filing date: 1999-12-11
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2019-12-12
Also published as: DE19959798A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines gekrümmten Werkstücks aus biegefähigem Material, insbesondere zum Herstellen einer Rohrschelle (31) aus Flachmaterial (27), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
– Bewegen eines einen Kolbenkopf (18) aufweisenden Hubkolbens (12) in Richtung auf einen mit einer Biegekante (22) versehenen Amboss (21), wobei der Kolbenkopf (18) zwei mit Abstand und parallel zueinander liegende Vorsprünge (19) aufweist, in deren Mitte die Biegekante (22) des Ambosses (21) ragt und
– vorschubmäßig Schritt für Schritt Hindurchtransportieren des Materials (27) zwischen dem hin und her bewegbaren Kolbenkopf (18) und dem Amboss (12) im Takt des Hubkolbens (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines gekrümmten Werkstücks aus biegefähigem Material, insbesondere zum Herstellen einer Rohrschelle aus Flachmaterial.

Bekannte Rohrschellen werden in einem Gesenk, das entsprechend der Form und dem Durchmesser der Rohrschelle ausgebildet ist, geschmiedet. Dazu sind große, einen hohen Druck erzeugende Pressen erforderlich, weil die Rohrschellen mit einem einzigen Pressschlag hergestellt werden.

Rohrschellen mit sehr großem Radius bzw. Durchmesser werden über eine darauf abgestimmte Rollenanordnung gezogen.

Diese Art der Herstellung macht zum einen für jede Rohrschelle mit einem bestimmten Radius oder Durchmesser ein separates Gesenk, oder zum anderen eine angepasste Einstellung der Rollenanordnung erforderlich. Beide Verfahren sind sehr material- und zeitaufwändig und damit umständlich und teuer.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 10 773 A1 wird ganz allgemein das Verfahren des freien plastischen Biegens beschrieben, bei dem die Werkstückoberfläche im Biegebereich nicht von Werkzeugen berührt wird (siehe insbesondere 2 und Spalte 1, Zeilen 11 bis 35).

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 058 423 A2 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrschelle offenbart, wobei ein Biegestempel mit einer Biegematrize derart zusammenwirkt, dass im Endbereich eines Stahlbandstückes Befestigungsflansche einer Rohrschelle winklig abgebogen werden (siehe insbesondere 1 und 5 sowie Seite 7, Zeilen 10 bis 29).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Rohrschellen bzw. andere gekrümmte Werkstücke gesenk- und rollenunabhängig in beliebiger Größe und mit konstanten Abmessungen wirtschaftlich, schnell und bequem hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erreicht, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

– Bewegen eines einen Kolbenkopf aufweisenden Hubkolbens in Richtung auf einen mit einer Biegekante versehenen Amboss, wobei der Kolbenkopf zwei mit Abstand und parallel zueinander liegende Vorsprünge aufweist, in deren Mitte die Biegekante des Ambosses ragt und
– vorschubmäßig Schritt für Schritt Hindurchtransportieren des Materials zwischen dem hin- und her bewegbaren Kolbenkopf und dem Amboss im Takt des Hubkolbens.

Ferner wird dies erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4 dadurch erreicht, dass auf einer Grundplatte ein angetriebener Hubkolben mit einem Kolben, der einen Kolbenkopf aufweist, angeordnet ist, dass die Stirnfläche des Kolbenkopfes zwei mit Abstand und parallel zueinander liegende Vorsprünge aufweist, dass in Bewegungsrichtung des Kolbens auf der Grundplatte ein Amboss vorgesehen ist, dessen dem Hubkolben zugekehrte Stirnfläche eine mittig zwischen die Vorsprünge des Kolbenkopfes ragende Biegekante aufweist, dass in Abhängigkeit von der herzustellenden Krümmung des Werkstücks oder der Rohrschelle der Abstand der Annäherung zwischen dem Kolbenkopf und dem Amboss einstellbar ist und dass das Material oder das Halbzeug des Werkstücks oder das Flachmaterial für die Rohrschelle abhängig vom Hubtakt des Kolbens zwischen dem Kolbenkopf und dem Amboss schrittweise hindurchtransportierbar angeordnet ist.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Breite der Vorsprünge am Hubkolbenkopf und der Erhöhung am Amboss der Breite des zu biegenden Materials angepasst.

Dabei kann der Vorschub des Materials durch den zwischen dem Hubkolbenkopf und dem Amboss gebildeten Spalt von Hand oder auch maschinell erfolgen. Als zweckmäßig hat sich eine Vorschubsteuerung mittels eines Schrittmotors erwiesen, der über eine Zahnstange mit dem Material in Eingriff steht.

Die gewünschte Größe der Krümmung des Werkstücks bzw. der Rohrschelle ist abhängig von der Annäherung zwischen den Vorsprüngen des Hubkolbenkopfes und der Biegekante des Ambosses je Hub sowie vom Vorschub des Materials je Hub des Hubkolbens.

Im einzelnen ist die Erfindung so getroffen, dass am Hubkolben eine einstellbare Anschlagvorrichtung für die Einstellung des Annäherungsmaßes zwischen dem Hubkolbenkopf und dem Amboss angeordnet ist, die mit einem ortsfesten Gegenanschlag zusammenarbeitet. Zweckmäßigerweise ist die Anschlagvorrichtung als eine Stellschraube ausgebildet, und der Gegenanschlag ist an einem vorgesehenen Hubbegrenzungsventil angebracht.

Die weiteren Einzelheiten der Erfindung sind einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Zeichnung zeigt in der
1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Draufsicht,
2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer Teildarstellung mit einem Vorschubantrieb,
3 eine mittels der Vorrichtung gemäß 1 hergestellte Rohrschelle in Seitenansicht und
4 die Rohrschelle gemäß 3 in Ansicht A.
Wie in der 1 dargestellt, besteht die Vorrichtung aus einer Grundplatte 11 auf der ein pneumatisch oder hydraulisch angetriebener Hubkolben 12 befestigt ist. Der Hubkolben 12 weist einen hin- und herbewegbaren Kolben 13 auf, dessen Bewegung über ein Umsteuerventil 14 steuerbar ist. Zu diesem Zweck ist für die Vor- und Rückbewegung des Kolbens 13 das Umsteuerventil 14 mittels Druckleitungen 15 und 16 mit dem Hubkolben 12 verbunden. Das ins Freie ragende Ende des Kolbens 13 ist mit einem auf einer Wechselvorrichtung 17 angeordneten Kolbenkopf 18 versehen, an dem zwei senkrecht zur Grundplatte 11 und mit parallelem Abstand zueinander liegende Vorsprünge 19 ausgebildet sind.
Diese Vorsprünge 19 bilden senkrecht zur Grundplatte 11 verlaufende (innenartige Schneiden 20.
In Hubrichtung gegenüber dem Kolbenkopf 18 des Kolbens 13 ist auf der Grundplatte 11 ein verstellbarer und feststellbarer Amboß 21 angeordnet. Der Amboß 21 ist rundblockförmig ausgebildet und weist ebenfalls eine finnenartige Biegekante 22 auf, die mittig zwischen und parallel zu den Schneiden 20 angeordnet ist und zweckmäßigerweise die gleiche Länge wie die Schneiden 20 hat. Die Längen der Schneiden 20 und der Biegekante 22 sind so bemessen, daß sie mindestens der Breite des zu biegenden Materials angepaßt sind.
Da der Abstand zwischen dem Umkehrpunkt des Kolbenkopfes 18, bei dem dieser dem Amboß 21 am nächsten ist, und dem Amboß 21 die Krümmung des herzustellenden Bauteils, zum Beispiel einer Rohrschelle, bestimmt, ist die Lage des Ambpsses zum Hubkolben 12 anhand einer Skala 23 einstellbar.
Zugleich ist der Hub des Kolbens 13 einstellbar, indem ein Anschlagbolzen 24 vorgesehen ist, der mit einem an einer verstellbaren und feststellbaren Stellschraube 25 ausgebildeten Anschlagzapfen 26 zusammenarbeitet. Die Stellschraube 25 ist fest mit dem Kolben 13 verbunden und führt deshalb dieselben Bewegungen wie derselbe aus. Schließlich ist am Umsteuerventil 14 eine Überlaufleitung 33 angeschlossen, die zu einem Überlaufwerk 34 führt. Im Ausführungsbeispiel ist der Anschlagbolzen 24 ebenfalls am Umsteuerventil 14 angeordnet.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende:
Ein biegefähiges Material, zum Beispiel ein Halbzeug 27, wie ein Flachmaterial aus Stahl wird mit seinem einen Ende zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21 eingeführt. Dann wird die Vorrichtung in Betrieb gesetzt, so daß der Kolben 13 mit den Schneiden 20 des Kolbenkopfes 18 auf das Halbzeug 27 aufschlägt und dasselbe gegen die Biegekante 22 des Ambosses 21 drückt. Dabei wird das Halbzeug 27 in diesem Bereich um einen geringen Betrag durchgebogen. Wenn der Kolben 13 sich in seine Nicht-Arbeitsstellung zurückbewegt, wird das Halbzeug 27 um eine kleine Länge (z.B. um einen bis mehrere Millimeter) vorgeschoben, so daß beim Zurückkehren des Kolbens 13 in seine Arbeitsstellung der Kolbenkopf 18 das Halbzeug 27 erneut gegen die Biegekante 22 des Ambosses drückt, an einer Stelle, die um einen geringen Weg versetzt zum ersten Auftreffen liegt. Das Halbzeug 27 wird an dieser parallel versetzt zur vorhergehenden Stelle liegenden Stelle wiederum um einen geringen Betrag durchgebogen.
Wenn das Halbzeug 27 vollständig zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21 hindurchtransportiert ist, hat es eine bogenförmige, im Falle einer Rohrschelle eine halbkreisförmige Form erhalten.
Dabei bewegt sich das Halbzeug 27, wie in der 1 gestrichelt dargestellt, um den Amboß 21 herum.
Das bedeutet, daß die Abmessungen des Ambosses 21 auch die maximale Größe einer fertigen Rohrschelle bestimmt.
Der Vorschub des Halbzeugs 27 zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21 kann von Hand erfolgen. Es kann, wie in der 2 dargestellt, aber auch ein motorischer Vorschub gewählt werden. Bei der in der 2 gewählten Ausführungsform sind die Schenkelenden 28 am Halbzeug 27 schon vorgebogen. Eine Zahnstange 29 greift an einem dieser Schenkelenden 28 an und wird über einen Schrittmotor 30 im Hubtakt des Kolbens 13 Schritt für Schritt zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21 hindurchgeschoben.
Das Maß des Vorschubs ist abhängig von dem gewünschten Krümmungsradius des Halbzeugs 27 und von dem Maß der Annäherung zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21.
In den 3 und 4. ist eine Rohrschelle 31 in Seitenansicht und einer Ansicht in Pfeilrichtung A dargestellt. Dabei sind in der 4 die Eindringkerben 32 der Biegekante 22 des Ambosses 21 in das Halbzeug 27 zu erkennen.
Mit der erfinderischen Vorrichtung sind beispielsweise Rohrschellen beliebiger Größen mit einem äußerst geringen Aufwand an Werkzeugen in sehr wirtschaftlicher Weise herstellbar.
Eine bisher erforderliche Vielzahl von Biegewerkzeugen für jede einzelne Rohrschellengröße ist nicht mehr erforderlich, und die Umrüstzeiten für verschiedene Werkstückgrößen entfallen, da lediglich das Maß der Annäherung zwischen dem Kolbenkopf 18 und dem Amboß 21 durch Verstellen des Ambosses 21 nach der Skala 23 oder der Stellschraube 25 durchgeführt werden muß.

11: Grundplatte
12: Hubkolben
13: Kolben
14: Umsteuerventil
15: Druckleitung
16: Druckleitung
17: Wechselvorrichtung
18: Kolbenkopf
19: Vorsprünge
20: Schneiden
21: Amboß
22: Biegekante
23: Skala
24: Anschlagbolzen
25: Stellschraube
26: Anschlagzapfen
27: Halbzeug/Material
28: Schenkelenden
29: Zahnstange
30: Schrittmotor
31: Rohrschelle
32: Eindringkerben
33: Überlaufleitung
34: Überlauftank

Claims

Verfahren zum Herstellen eines gekrümmten Werkstücks aus biegefähigem Material, insbesondere zum Herstellen einer Rohrschelle (31) aus Flachmaterial (27), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: – Bewegen eines einen Kolbenkopf (18) aufweisenden Hubkolbens (12) in Richtung auf einen mit einer Biegekante (22) versehenen Amboss (21), wobei der Kolbenkopf (18) zwei mit Abstand und parallel zueinander liegende Vorsprünge (19) aufweist, in deren Mitte die Biegekante (22) des Ambosses (21) ragt und – vorschubmäßig Schritt für Schritt Hindurchtransportieren des Materials (27) zwischen dem hin und her bewegbaren Kolbenkopf (18) und dem Amboss (12) im Takt des Hubkolbens (12).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Materials (27) von Hand erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Materials oder des Halbzeugs (27) mittels eines Schrittmotors (30) und einer vom Schrittmotor (30) bewegbaren und am Material (27) angreifenden Zahntange erfolgt.
Vorrichtung zum Herstellen eines gekrümmten Werkstücks aus biegefähigem Material, insbesondere zum Herstellen einer Rohrschelle (31) aus einem Flachmaterial (27), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Grundplatte (11) ein angetriebener Hubkolben (12) mit einem Kolben (13), der einen Kolbenkopf (18) aufweist, angeordnet ist, dass die Stirnfläche des Kolbenkopfes (18) zwei mit Abstand und parallel zueinander liegende Vorsprünge (19) aufweist, dass in Bewegungsrichtung des Kolbens (13) auf der Grundplatte (11) ein Amboss (21) vorgesehen ist, dessen dem Hubkolben (12) zugekehrte Stirnfläche eine mittig zwischen die Vorsprünge (19) des Kolbenkopfes (18) ragende Biegekante (22) aufweist, dass in Abhängigkeit von der herzustellenden Krümmung des Werkstücks oder der Rohrschelle der Abstand der Annäherung zwischen dem Kolbenkopf (18) und dem Amboss (21) einstellbar ist und dass das Material oder das Halbzeug (27) des Werkstücks oder das Flachmaterial für die Rohrschelle abhängig vom Hubtakt des Kolbens (13) zwischen dem Kolbenkopf (18) und dem Amboss (21) schrittweise hindurchtransportierbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Vorsprünge (19) am Hubkolbenkopf (18) und der Biegekante (22) am Amboss (21) der Breite des zu biegenden Materials angepasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Materials (27) von Hand durchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Materials (27) maschinell erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschub des Materials mittels einer von einem Schrittmotor (30) angetriebenen Zahnstange (29) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (13) ein einstellbarer Anschlagzapfen (26) für die Einstellung der Annäherung zwischen dem Kolbenkopf (18) und dem Amboss (21) angeordnet ist, die mit einem ortsfesten Anschlagbolzen (24) zusammenarbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umsteuerventil (14) vorgesehen ist, an dem der Anschlagbolzen (24) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der einstellbare Anschlagzapfen (26) aus einer verstellbaren und feststellbaren Stellschraube (25) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Amboss (21) auf der Grundplatte (11) in Richtung der Bewegung des Hubkolbens (12) verstellbar und feststellbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (13) stirnseitig mit einer Wechseleinrichtung (17) zum Anbringen verschieden geformter Hubkolbenköpfe (18) versehen ist.