DE2642942C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bogenhalbschalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren fläch dem Oberbegriff des Anspruches t Und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 3*

Bogenhalbschalen aus Blech werden einmal als Bogenuntertell 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.

Dabei wird ein Blechstreifen durch Walzen hindurchgezogen und um seine Längsachse zu einem halbkreisförmigen Querschnitt geformt und darauf mit einem Biegewerkzeug zu einer Bogenhalbschale umgeformt. Die nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung weist einen Profilwalzensatz zum Umformen des Blechstreifens zu einem halbkreisförmigen Querschnitt auf, durch weiche der Blechstreifen von der Biegevorrichtung während deren Bewegung hindurchgezogen wird. Die Biegevorrichtung spannt das Ende des Blechstreifens und verschwenkt dann um den an dem Blechstreifen auszubildenden Winkel, wobei sich das Blech in die entsprechend ausgestaltete Umfangsprofiüerung der Vorrichtung einlegt (DE-AS 11 25 869).

Nachteilig bei diesem Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung ist aber, daß nur relativ dickwandige Blechstreifen umgeformt werden können, da die neutrale Faser der Bogenhalbschalen nicht beeinflußbar bzw. einstellbar ist. Es handelt sich also um einen reinen Biegevorgang, mit dem dünnwandige Bogenhalbschalen nicht faltenfrei hergestellt werden können.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß auch dünnwandige Bleche, z. B. mit einer Dicke von weniger als 1,5 mm umgeformt werden-iönnen, daß auch schwer umformbare Materialien bearbeitet werden können und daß insbesondere durch die Einstellung der neutralen Fasern, z. B. am Boden der Blechhalbschale auch bei geringsten Krümmungsradien und geringsten Wandstärken eine faltenfreie Ausbildung möglich ist. Diese Ausbildung soll neben einer verbesserten Formbeständigkeit der Bogenhalbschale und einer erhöhten Sicherheit bezüglich der erreichbaren Form- und Maßhaltigkeit.

Es soll auch die Fertigungsumstellung auf Bogenhalbschalen mit anderen Maßen einfach und schnell möglich sein.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäbig erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte und vorrichtungsmäßig durch das im Kennzeichen des Anspruchs 3 Erfaßte gelöst.

Um beidseitig unverformte Schnittkanten zu erhalten, kann vorteilhaft d.is Schneiden von einem Rand des zur Endform gebogenen Blechstreifens /um anderen hin erfolgen.

Vorteilhaft kann weiterhin zum gleichzeitigen Schneiden und Biegen das Schneidwerkzeug an dem Biegewerkzeug befestigt sein und ein umlaufendes Schneidmesser aufweisen und /ur 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 eirifähfbar 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 Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Bogenunterteil mit einem Biegungswinkel von 90°,

Fig.2 ein Bogenoberteil mit einem Biegungswinkel von 60°,

F i g. 3 eine Bogenhalbschale mit einem Biegungswinkel von 60° und beidseitigen Kopfstücken zum Einschieben in andere Rohrteile,

Fig.4a schematisch die Seitenansicht einer Bogenhalbschalen-Ziehmaschine für Bögen von 60° vor Beginn, des Ziehens eines Bogens,

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

F i g. 5 einen schematischen Schnitt durch das Spannwerkzeug der Vorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig.6 den schematischen Schnitt durch ein Biegewerkzeug der Vorrichtung gemäß F i g. 4,

Fi g. 7a einen schematischen Längsschnitt durch eine Bogenhalbschalen-Ziehmaschine für Bogenhalbschalen von 90° Biegung zu Beginn des Biegevorganges, jo

Fig. 7b die Maschine gemäß Fig. 7a nac* Beendigung des Biegevorganges,

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

F i g. 9 eine Ansicht gemäß F i g. 8 des Werkzeuges in Arbeitsstellung nach dem Biegevorgang und

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

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für die to 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 Dachentwässerung, der Klimatechnik und bei Isolationsschalen von Rohren sowie von halbschalenförmigen Schutzvorrichtungen. Als Radien kommen solche von 100 mm bzw. bis zum 1,2-fachen 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 jnd das gesamte Blechmaterial zu den Bogenhalbschalen verarbeitet wird Im Gegensat/ dazu sind bei den herkömmlicher. Tiefziehverfahren immer später wegzuschneidende Überstände zum Spanne.' erforderlich.

Gemäß den Figuren besteht die erfindungsgemäße ϊο Vorrichtung betrieblich hintereinander angeordnet aus einem Walzenpaar 30 zum Verformen des Blechstreifens /u einem halbkreisförmigen Querschnitt, aus einem in Blechstreifenlängsrichtung hin- und herbeweglichen Spannwerk/eug A und einem Biegewerkzeug B mit einem daran angebrachten Schneidmesser 8, wobei gemäß Fig. 7—10 zwischen den Werkzeugen A und B ein Faltenhalter Cangeordnet sein kann.

Das Bandmaterial wird von einer Haspel über eine Führung mit Blecheinfettung in das Profilwalzenpaar 30 eingeführt, wobei in den Fig, 1—9 sowohl das Profilwalzenpaar als auch die Spann^ und Biegewerkzeuge für Bogenunterteile gezeigt sind,

Die Walzen 30 können von Hand gedreht Werden, Um das aus ihnen austretende U-förmige Bandmaterial in die Führung bzw. die KJ^mmulde 21 des Spannwerkzeugs und weiterhin in die Zieh- und SpartnmUlde 1 des Biegewerkzeuges 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 Fig.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 U-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 3,6 und 7 betätigt.

An dem Biegewerkzeug Bist ein riAierbares Messer 8 angebracht, welches durch eine Riemenscheibe 9, einen Riemen 11 und eine an einem Motor 13 befestigte Riemenscheibe 12 rotierbar ist

Die Zieh- und Spannmulde 1 weist eine Bogenform entsprecnend 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 F i g. 4a und b nach links verschiebt, gesteuert um die Breite eines Kopfteiles a in Richtung auf das Biegewerkzeug ßgeschoben. Da es für den Fachmann selbstverständlich ist, daß hierfür entsprechende Führungen vorhanden sein müssen, wird darauf nicht näher eingegangen. Das Spannwerkzeug A wird dann von dem Streifen S während des Biegevorganges nachgezogen, wobei die Bewegung·steuerung über eine Nockenscheibe 19 erfolgt, di" abhängig von dem Verschwenkwinkel des Biegewerkzeuges B gedreht wird und an der eine Rolle 18 des Spannwerkzeuges 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 gewissen Winkel, i B. 15" verschwenkt ist Dadurch entsteht die vorteilhafte Spannung des Streifens S. Gemäß Fig 7a kann die Bewegung der Zieh- und Spannmuide 1 auch über ein .Schwenksegment 35 erfolgen, welches an der Drehachse 29 angreift und durch eine Zahnstange 34 betätigt wird, die wiederum von dem Hydraulikzylinder 15 bewegt wird.

Wie aus den Fig. 7a und 7b ersichtlich, ist die Zieh- und Spannmuide 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 F i g. 7 das Schneidmesser 8 direkt von dem Motor 13 angetrieben und die Nockenscheibe 19 wird über ein Getriebe 17 betätigt, Welches im Falle der Ausführung gemäß F i g. 7 ein Paar

von Stirnrädern ist. Das Spannwerkzeug A wird auf einer Führung hin- und hergeschoben und seine Bewegung 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 Fig.7--10 noch ein Faltenhal* ter C vorhanden, welcher mit seitlichen Führungen 33 ausgerüstet ist, einen Ziehspalt ausbildet und verhindert, daß der Bodenbereich des U-förmigen Blechstreifens während des Biegevorganges Falten bildet. Die Zieh- und Spannmulde 1 bewegt sich also hinter den Anschlagflächen 32 des Werkzeugs C, das für Bogenunterschalen einen mittleren Faltenhalter 20 und für Bogenoberschalen seitliche Faltenhalter 36 und 37 aufweist. Diese greifen jeweils am Bogengrund an und ermöglichen uic Verschiebung def O-Liiiie νυιΤι Bugen* rand weg, in dem dann das Material auch gestaucht werden kann.

Das Verfahren beruht darauf, daß zwischen dem Spannwerkzeug 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 Spannwerkzeuges A notwendig. Je nach Material und Biegewinkel kann dabei die aufgebrachte Spannung konstant oder aber mit wachsender Biegung vergrößernd sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zu einem neuen Arbeitstakt wird der vorgeformte Blechstreifen mit seinem vorderen Rand in dem Biegewerkzeug 5 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. Nach Vollendung des BiegeVörgänges 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 Züfückschwenken

ίο des Biegewerkzeuges B eine neue, vorn bereits beschnittene Bogenhalbschale frei wird, die während des folgenden Arbeitstaktes beim Verschwenken des Biegewerkzeuges B ebenfalls abgeschnitten wird. Ersichtlicherweise erfolgt durch den Biegevorgang bzw. durch das gesteuerte Vorschieben des Spannwerkzeugs A bereits der Vorschub des nächsten Teiles des BlcOnSirciieriS, Su daß ciil äpeZicilcS VorSChübe'iemcFii entfallen kann. Erforderlichenfalls kann dabei das Spannwerkzeug A bereits zurückfahren, wenn das Biegewerkzeug B noch spannt und nach Aufbringung der Spannung des Spannwerkzeugs A kann die Schwenkbewegung zurück des Biegewerkzeuges B erfolgen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, liegt bei unteren Bogenhalbschalen die neutrale Linie am unteren Rand. Das Mvierial wird also gedehnt. Zur besseren Materialausnutzung, d. h. hinsichtlich der Möglichkeit zur Verwendung dünnerer Bleche ist es bei der Vorrichtung gemäß Fig.7—10 möglich, durch die Verwendung der Faltenhalter die neutrale Linie von dem Randbereich wegzuverschieben und damit nicht hur 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 Material unter Spannung fortschreitend hineingelangend gebogen und gebogen weiterbefördert wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Blechhalbschalen für insbesondere Rohrbogen, bei denen Blech als Streifen zugeführt, durch Walzen um eine Längsachse zu einem halbkreisförmigen Querschnitt geformt wird und dann durch eine Biegeebene gezogen und dabei in die Bogenform gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen von einer Bandrolle abgezogen wird, daß vom Beginn des Biegens an eine Zugspannung bis z. B. einer Bogenausbildung von 15° durch das Biegen eingestellt wird und daß die Zugspannung dann beim weiteren Biegen geregelt aufrecht erhalten wird und daß letztlich das fertige Bogenstück vom nachfolgenden Blechstreifenteil abgeschnitten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ds3 das Schneiden von einem Rand des zur Endform gezogenen Blechstreifens zum anderen hin erfolgt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Profilwalzenpaar zum Biegen des Blechstreifens in einen halbkreisförmigen Querschnitt und einem betrieblich dahinter angeordnetem Biegewerkzeug, in das der Streifen einspannbar ist und das um einen Winkel verschwenkbar ist, der dem Krümmungswinkel der Bogenhalbschale entspricht, gekennzeichnet durch ein in Vorschubrichtung des Blechstreifens gesteuert hin und her verschiebbares Spannwerkzeug (A) und durch ein hinter dem uiegewi.i'kzeug angeordnetes Schneidwerkzeug (8,13).

4. Vorrichtung nach Anspruch s zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (8, 13) an dem Biegewerkzeug (B) befestigt ist und ein umlaufendes Schneidmesser (8) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, 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 Biegewerkzeuges f/y erfolgt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spann- und das Biegewerkzeug eine zentrale Spannbacke (2, 22) mit teilkreisförmiger Außenfläche aufweisen, die in eine Spannmuldc (1, 21) mit entsprechender Krümmung einfahrbar ist und seitlich davon symmetrisch zwei weitere Seitenspannbacken (6, 7 und 26, 27) aufweisen, deren Oberflächen eingezogen gerundet sind und gegenüber der Außenfläche der zentralen v> Spannbacke (2,22) wirken.