DE2642942A1

DE2642942A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bogenhalbschalen

Info

Publication number: DE2642942A1
Application number: DE19762642942
Authority: DE
Inventors: Gottfried Kroll
Original assignee: FA THEODOR FRICKE; FRICKE THEODOR
Current assignee: Theodor Fricke & Co 4402 Greven De GmbH
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1978-03-30
Also published as: FR2365384A1; PL200987A1; FR2365384B1; DE2642942C3; DE2642942B2

Description

Anmelder:

4402 Greven-Reckenfeld

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Verfahren land Vorrichtung zur Herstellung von Bogenhalbschalen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechhalbschalen für insbesondere Rohrbogen, wobei das Blech als Streifen von einer Rolle abgezogen und danach umgeformt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

Bogenhalbschalen aus Blech werden einmal als Bogenunterteil und zum anderen als Bogenoberteil hergestellt und nach dem Zusammenstecken eines Unterteiles mit einem Oberteil werden die Mittellinien verlötet oder verschweißt und es entsteht so ein fertiger Rohrbogen.

Es ist bereits bekannt, dünnwandige Bogenhalbschalen auf Ziehpressen mit Lamellenwerkzeugen zu fertigen. Nachteilig ist hierbei aber, daß der Fertigungsvorgang sehr langsam abläuft und es werden deshalb mehrere Werkzeuge nebeneinander angeordnet, um eine Anzahl von Bogenhalbschalen gleichzeitig ziehen zu können. Für den Fachmann offensichtlich sind bei diesem bekannten Verfahren eine erhebliche Anzahl von manuellen Arbeitsgängen notwendig und die Werkzeuge müssen

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zur Verbesserung der Umformbarkeit der Werkstoffe auf 120 - 200⁰C aufgeheizt werden.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Fertigung von Bogenhalbschalen zu finden, bei welchen eine besonders schnelle und wirtschaftliche Fertigung möglich ist. Weiterhin sollen die gefertigten Bogenhalbschalen von verbesserter Qualität, Maßgenauigkeit und Oberflächengüte sein. Die Fertigungsumstellung auf Bogenhalbschalen mit anderen Maßen soll einfach und schnell möglich sein und es sollen Bogenhalbschalen nicht nur mit einem Erümmungswinkel von 60, sondern auch von 90° fertigbar sein.

Die Fertigung soll dabei von einem von einer Rolle ablaufenden Blechband ausgehen können, welches taktweise abgezogen und in einem Ziehverfahren umgeformt werden soll.

Insbesondere soll die Fertigung der Zinkbogenhalbschalen voll automatisch und in hoher Taktgeschwindigkeit möglich sein, so daß nicht nur mit einer einzelnen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine hohe Stückzahl erreicht werden kann, sondern weiterhin auch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Fertigung vorliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zu verarbeitende Blechstreifen zunächst zu einem halbkreisförmigen Querschnitt geformt wird und danach unter Zug-

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Spannung stehend fortschreitend durch eine Biegeebene gezogen und in dieser gebogen wird und letztlich die Bogenstücke abgeschnitten werden.

Im einzelnen kann die Bewegung des Blechstreifens und die Umformung desselben einschließlich des Biegens sowie das Abschneiden der Halbschalenstücke taktweise erfolgen, wobei die Zugspannung während des Umformtaktes konstant sein kann.

Zur Erzielung glatter Ränder der Bogenhalbschalen kann das Schneiden von einem Rand des zur Endform gebogenen Blechstreifens zum anderen hin erfolgen, wobei der Schneidvorgang zeitlich mit dem Biegevorgang zusammen fällt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich vorteilhaft durch ein Profilwalzenpaar zum Biegen des Blechstreifens zu einem halbkreisförmigen Querschnitt, durch ein betrieblich dahinter angeordnetes Spannwerkzeug, das in der Bewegungsrichtung des Blechstreifens gesteuert hin- und herbeweglich ist und durch ein Biegewerkzeug, in das der Streifen einspannbar ist und das um einen Winkel verschwenkbar ist, der dem Krümmungswinkel der Bogenhalbschale entspricht und weiterhin durch ein hinter dem Biegewerkzeug angeordnetes Schneidwerkzeug.

Vorteilhaft kann zum gleichzeitigen Schneiden und Biegen das Schneidwerkzeug an dem Biegewerkzeug befestigt sein

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und ein umlaufendes Schneidmesser aufweisen und zur Einstellung einer konstanten oder variablen Spannung des
vorgeformten Blechstreifens im Bereich vor der Biegeebene kann das Spannwerkzeug über eine Nockenscheibe in seiner Bewegung gesteuert sein und während des Biegevorganges
auf das Biegewerkzeug zubewegt werden, wobei die Verdrehung der Nockenscheibe in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung des Biegewerkzeugs erfolgt.

Zum sicheren Spannen des gebogenen Blechstreifens sowohl im Spann- als auch im Biegewerkzeug weisen beide vorteilhaft eine zentrale Spannbacke mit teilkreisförmiger Außenfläche auf, die in eine Spannmulde mit entsprechender Krümmung einfahrbar ist und symmetrisch dazu seitlich zwei weitere Seitenspannbacken, deren Oberflächen eingezogen gerundet sind und gegenüber der Außenfläche der zentralen Spannbacke wirken.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur Λ ein Bogenunterteil mit einem Biegungswinkel von

90°,
Figur 2 ein Bogenoberteil mit einem Biegungswinkel von

60°,
Figur 3 einen Rohrbogen mit einem Biegungswinkel von 60° und beidseitigen Kopfstücken zum Einschieben in andere Rohrteile,

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Pigur 4a schematisch die Seitenansicht einer Bogenhalbschalen-Ziehmaschine für Bögen von 60 vor Beginn

des Ziehens eines Bogens,
Figur 4b die Maschine gemäß Figur 4a nach Beendigung des

Ziehens eines Bogens,
Figur 5 einen schematischen Schnitt durch das Spannwerkzeug

der Vorrichtung gemäß Figur 4, Figur 6 den schematischen Schnitt durch das Biegewerkzeug

der Vorrichtung gemäß Figur 4, Figur 7a einen schematischen Längsschnitt durch eine Bogenhalbschalen-Ziehmaschine für Bogenhalbschalen von

90° Biegung zu Beginn des Biegevorganges, Figur 7b die Haschine gemäß Figur 7a nach Beendigung des Biegevorganges,

Figur 8 die Vorderansicht des Biegewerkzeuges der Vorrichtung gemäß Figur 7 in Nullstellung, d. h. vor dem Biegen,

Figur 9 eine Ansicht gemäß Figur 8 des Werkzeuges in Arbeitsstellung nach dem Biegevorgang und

Figur 10 eine Ansicht gemäß Figur 9, aber für das Biegen von Bogenoberteilen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für die Herstellung von Bogenhalbschalen mit geringen Wandstärken für eine große Anzahl von metallischen Werkstoffen, wie Zink, Kupfer, Aluminium, Stahl, verzinktem Stahl, verzinktem und kunststoffbeschichtetem Stahl sowie für Edelstahl,wie Chromnickelstahl. Der Einsatz der gefertigten Bögen liegt insbesondere bei der 809813/0187

Dachentwässerung, der Klimatechnik und bei Isolationsschalen von Rohren sowie von halbschalenförmigen Schutzvorrichtungen. Als Radien kommen solche von 100 mm "bzw. bis zum 1,2fachen des Durchmessers in Frage, wobei beliebige Winkel bis zu 90 gefertigt werden können.

Die Bogenhalbschalen können mit oder ohne Kopfstück a gefertigt werden. Von besonderem Vorteil ist, daß Verschnitt nicht auftritt und das gesamte Blechmaterial zu den Bogenhalbschalen verarbeitet wird. Im Gegensatz dazu, sind bei den herkömmlichen Tiefziehverfahren immer später wegzuschneidende Überstände zum Spannen erforderlich.

Gemäß den Figuren besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung betrieblich hintereinander angeordnet aus einem Walzenpaar 30 zum Verformen des Blechstreifens zu einem halbkreisförmigen Querschnitt, aus einem in Blechstreifenlängsrichtung hin- und herbeweglichen Spannwerkzeug A und einem Biegewerkzeug B mit einem daran angebrachten Schneidmesser 8, wobei gemäß Figur 7 - Λ0 zwischen den Werkzeugen A und B ein Faltenhalter C angeordnet sein kann.

Das Bandmaterial wird von einer nicht dargestellten Haspel über eine ebenfalls nicht gezeigte Führung mit Blecheinfettung in das Profilwalzenpaar 30 eingeführt, wobei in den Figuren sowohl das Profilwalzenpaar als auch die Spann- und Biegewerkzeuge für Bogenunterteile gezeigt sind.

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Die Walzen 30 können von Hand gedreht werden, um das aus ihnen austretende U-förmige Bandmaterial in die Führung bzw. die Kiemmulde 21 des Spannwerkzeugs und weiterhin in die Zieh- und Spannmulde 1 des Biegewerkzeugs zu schieben. Die Spannmulde 21 sowie die Zieh- und Spannmulde 1 weisen einen zylindrischen Ausschnitt auf, welcher der Krümmung des vorgebogenen Bandes bzw. der fertigen Bogenhalbschale entsprechen. Gemäß Figur 5 wird in dem Spannwerkzeug A der mit S bezeichnete Blechstreifen zwischen die Spannmulde 21 und die zentrale Klemmbacke 22 geschoben, wobei die Ränder zwischen den Seiten der Klemmbacke 22 und seitlichen Klemmbacken 24 und 25 gehalten werden. Die Klemmbacken werden durch Hydraulikzylinder 23, 26 und 27 betätigt und beim Zusammenfahren der Backen wird der ΐΓ-förmige Blechstreifen sicher gespannt.

Das vordere Ende des Blechstreifens wird in dem Biegewerkzeug B ebenfalls durch eine zentrale Klemmbacke 2 gegenüber der Zieh- und Spannmulde 1 gespannt, wobei die Ränder des Streifens S durch seitliche Klemmbacken 4- und 5 gehalten werden. Die Klemmbacken werden durch Hydraulikzylinder 3, und 7 betätigt.

An dem Biegewerkzeug B ist ein rotierbares Messer 8 angebracht, welches durch, eine Riemenscheibe 9» einen Riemen und eine an einem Motor 13 befestigte Riemenscheibe 12 rotierbar ist.

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Die Zieh- und Spannmulde 1 weist eine Bogenform entsprechend des späteren, fertigen Halbschalenbogens auf und ist an einer Achse 29 verschwenkbar. Zur Bewegung dient ein Hydraulikzylinder 15, der über einen Anlenkarm 16, eine Pleuelstange 14 und einen Schwenkarm 10 das gesamte Spannwerkzeug A, also die Zieh- und Spannmulde mit den anderen Spannbacken und dem Schneidmesser einschließlich des Motors 13 um einen Winkel zu verschwenken vermag, der dem späteren Winkel des Bogens entspricht.

Das Spannwerkzeug A wird durch einen Hydraulikkolben 31 vor dem Biegevorgang, währenddessen sich der Blechstreifen gemäß den Figuren 4 a und b nach links verschiebt, gesteuert um die Breite eines Kopfteiles a in Richtung auf das Biegewerkzeug B geschoben. Da es für den Fachmann selbstverständlich ist, daß hierfür entsprechende Führungen vorhanden sein müssen, wird darauf nicht näher eingegangen. Das Spainwerkzeug A wird dann von dem Streifen S während des Biegevorganges nachgezogen, wobei die Bewegungssteuerung über eine Nockenscheibe 19 erfolgt, die abhängig von dem Verschwenkwinkel des Biegewerkzeuges B gedreht wird und an der eine Rolle 18 des Spannv/erkzeugs A angreift. Ein Endschalter 28 schaltet den Zylinder 31 in seiner Bewegung ab, wenn die Endstellung erreicht ist. Bis dahin kann der Zylinder 31 als Bremszylinder dienen. Die Nockenscheibe ist dabei so gestaltet, daß das Spannwerkzeug A erst dann nachgezogen wird, wenn das Biegewerkzeug B schon um einen gev/issen Winkel, z. B. 15° verschwenkt ist. Dadurch entsteht die vorteilhafte Spannung des Streifens S. 809813/0187

Gemäß Figur 7a kann die Bewegung der Zieh- und Spannmulde 1 auch über ein Schwenksegment 3 5 erfolgen, welches an der Drehachse 29 angreift und durch eine Zahnstange 34 betätigt wird, die wiederum von dem Hydraulikzylinder 15 bewegt wird.

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Wie aus den Figuren 7a und 7"b ersichtlich, ißt die Zieh- und Spannmulde mit einem 90° Winkel ausgerüstet und weist vorne und hinten jeweils ein gerades Endstück auf, in welchem das Spannen erfolgt und das die Kopfstücke a ausbildet. Unterschiedlich zu der vorstehend genannten Ausführung ist gemäß Figur 7 das Schneidmesser 8 direkt vom. dem Motor 13 angetrieben und die Nockenscheibe 19 wird über ein Getriebe 17 betätigt, welches im Falle der Ausführung gemäß Figur 7 ein Paar von Stirnrädern ist. Das Spannwerkzeug A wird auf einer Führung hin- und hergesehoben und seine Bewegunq wird über die Rolle 18 gesteuert. Die Verbindung zwischen der Rolle oder dem Fühler 18 und dem Spannwerkzeug A ist in den Figuren nicht gezeigt.

Zusätzlich zu den vorstehend bereits beschriebenen Werkzeugen ist gemäß Figur 7 - 1o noch ein Falterihalter C vorhanden, welcher mit seitlichen Führungen 33 ausgerüstet ist, einen Ziehspalt ausbildet und verhindert, daß der Bodenbereich des U-£örmigen Bleehstreifens während des Biegevorganges Falten bildet. Die Zieh- und Spannmulde 1 bewegt sich also hinter den Ansehlagflachen 32 des Werkzeugs C, das für Bogenunterschalen einen mittleren Faltenhalter 2o und für Bogenoberschalen seitliche Faltenhalter 36 und 37 aufweist. Diese greifen jeweils am Bogengrund, an und ermöglichen die Verschiebung der O-Linie vom Bogenrand weg, in dem dann das Material auch gestaucht werden kann.

Das Verfahren beruht darauf, daß zwischen dem Spannwerkzeug 809813/0187

A und dem Biegewerkzeug B eine Spannung herrscht, die während des Biegens eingestellt, aufrechterhalten und gesteuert wird und die ein einwandfreies Formen der Bogenhalbschale in der Zieh- und Spannmulde gewährleistet. Zu diesem Zweck ist die genannte gesteuerte Nachführung des Spannwerkzeugs A notwendig. Je nach Material und Biegewinkel kann dabei die aufgebrachte

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Spannung konstant oder aber mit wachsender Biegung vergrößernd sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht folgender Maßen vor sich: Zu einem neuen Arbeitstakt wird der vorgeformte Blechstreifen mit seinem vorderen Rand in dem Biegewerkzeug B zwischen den Spannteilen 1, 2, 4- und 5 gespannt, während gleichzeitig eine weitere Spannung in dem Spannwerkzeug A zwischen den Teilen 21, 22, 24 und 25 erfolgt. Durch Ausfahren der Zylinder 15 und 31 wird dann einmal die Verschwenkbewegung der Zieh- und Spannmulde 1 und damit die Umformung zu der Bogenhalbschale vorgenommen, während das Spannwerkzeug A gesteuert nachgeführt wird. Wach Vollendung des Biegevorganges lösen die Spannteile in den Werkzeugen A und B und die Werkzeuge A und B schwenken bzw. fahren in ihre Ausgangsstellung zurück, wobei Werkzeug A zusätzlich einen Vorschub um a vornimmt. Während des Biegevorganges wird zugleich die in dem vorigen Arbeitstakt geformte Bogenhalbschale abgeschnitten, so daß beim Zurückschwenken des Biegewerkzeugs B eine neue, vorn bereits beschnittene Bogenhalbschale frei wird, die während des folgenden Arbeitstaktes beim Verschwenken des Biegewerkzeugs B ebenfalls abgeschnitten wird. Ersichtlicherweise erfolgt durch den Biegevorgang bzw. durch das gesteuerte Vorschieben des Spannwerkzeugs A bereits der Vorschub des nächsten Teiles des Blechstreifens, so daß ein spezielles Vorschubelement entfallen kann. Erforderlichenfalls kann dabei das Spannwerkzeug A bereits zurückfahren, wenn das Biegewerkzeug B noch spannt und nach

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Aufbringung der Spannung des Spannwerkzeugs A kann dann die Schwenkbewegung zurück des Biegewerkzeugs B erfolgen.

Wie aus Figur 2 hervorgeht, liegt bei unteren Bogenhalbschalen die neutrale Linie am unteren Rand. Das Material wird also gedehnt. Zur besseren Materialausnutzung, d.h. hinsichtlich der Möglichkeit zur Verwendung dünnerer Bleche ist es bei der Vorrichtung gemäß Figur 7 - 10 möglich, durch die Verwendung der Faltenhalter die neutrale Linie von dem Randbereich wegzuverschieben und damit nicht nur eine größere Biegung bis zu 90°, sondern eine günstigere Verteilung der Spannungen und Verformungen zu erreichen. Wesen der Erfindung ist dabei nach wie vor, daß in einer vertikalen Ebene das Haterial unter Spannung fortschreitend hineingelangend gebogen und gebogen weiterbefördert wird.

Angesichts der gegenüber üblichen Tiefziehverfahren vollkommen neuartigen Lösung und des sprunghaft zu nennenden technischen Fortschritts kann hinsichtlich der Erfindung von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.

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Claims

Patentansprüche

1., Verfahren zur Herstellung von Blechhalbschalen für insbesondere -Rohrbogen, wobei das. Blech als Streifen von einer iiolle abgezogen und danach umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen zunächst zu einem halbkreisförmigen Querschnitt geformt wird und danach unter Zugspannung stehend fortschreitend durch eine Biegeebene gezogen und in dieser gebogen wird und letztlich die Bogenstücke abgeschnitten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Blechstreifens und die Umformung desselben einschließlich des Biegens sowie das Abschneiden der Bogenstücke taktweise erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung während des Umformtaktes konstant ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden von einem Rand des zur Endform gebogenen Blechstreifens zum anderen hin erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Profilwalzenpaar (30) zum Biegen des Blechstreifens S zu einem halbkreisförmigen Querschnitt, durc ein betrieblich dahinter angeordnetes Spannwerkzeug (A), das in der Bewegungsrichtung des Blechstreifens gesteuert

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ORIGINAL INSPECTED

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hin- und herbeweglich ist und durch ein Biegewerkzeug (B), in welches der Streifen einspannbar ist und welches um einen Winkel verschwenkbar ist, der dem Krümmungswinkel der Bogenhalbschale entspricht und durch ein hinter dem Biegewerkzeug angeordnetes Schneidwerkzeug (8, 13)·

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (8, 13) an dem Biegewerkzeug (B) befestigt ist und ein umlaufendes Schneidmesser (8) aufweist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerkzeug (A) über eine Nockenscheibe (19) und ein Getriebe (17) in seiner Bewegung gesteuert wird und während des Biegevorganges auf das Biegewerkzeug (B) zubeweglich ist, wobei die Verdrehung der Nockenscheibe (19) in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung des Biegewerkzeugs (B) erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann- und das Biegewerkzeug eine zentrale Spannbacke (2, 22) mit teilkreisförmiger Außenfläche aufweist, die in eine Spannmulde (1, 21) mit entsprechender Krümmung einfahrbar ist und seitlich davon symmetrisch zwei weitere Seitenspannbacken (6, 7 u¹¹^ 26, 27) aufweist, deren Oberflächen eingezogen gerundet sind und gegenüber der Außenfläche der zentralen Spannbacke (2, 22) wirken.

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