DE2825234C2 - Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände

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DE2825234C2
DE2825234C2 DE19782825234 DE2825234A DE2825234C2 DE 2825234 C2 DE2825234 C2 DE 2825234C2 DE 19782825234 DE19782825234 DE 19782825234 DE 2825234 A DE2825234 A DE 2825234A DE 2825234 C2 DE2825234 C2 DE 2825234C2
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Tetsuo Ichikizaki
Akihiro Shindo
Tazeo Tanimoto
Hidehiko Tsukamoto
Akira Hiroshima Wakayama
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände, insbesondere Kesselboden, mit einem zentral an der Oberseite eines rotationssymmetrischen Rohlings in Anlage bringbaren, frei drehbaren und axial bewegbaren oberen Außenformwerkzeug, einem gleichachsig liegenden, zentral an der Unterseite des Rohlings in Anlage bringbaren, drehangetriebenen Innenformwerkzeug, und einer Formgebungsrolleneinrichtung bestehend aus einer Mehrzahl von zusammenwirkenden inneren und entsprechend der gewünschten gekrümmten Gestalt der Abschlußwände bewegbaren äußeren Drückrollen, die jeweils drei drehbar auf Tragachsen gelagert sind.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 06 611 und grundsätzlich auch aus der DE-OS 16 358 bekannt. Die Fi g. 1 zeigt eine solche Vorrichtung in prinzipieller Darstellung.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Abschlußwand mittels der Vorrichtung nach F i g. 1 wird
(a) zunächst der Oberteil oder Scheitel eines scheibenförmigen Werkstücks 01 mit Hilfe eines inneren Drehdorns 02 und eines äußeren Frei drehbaren Formwerkzeugs 03,
(b) sodann der Randteil mit Hilfe von Hilfsrollen 05 und 06 und
(c) danach der restliche Teil mit Hilfe von Drückrollen 07 und 08 geformt.
Wenn dieses Verfahren auf die Herstellung einer halbkugeligen Abschlußwand angewandt wird, wird aufgrund des genannten hohen Verformungsgrads der im Schritt (b) geformte Randteil bei der Durchführung von Schritt (c) gleichzeitig ebenfalls einer Verformung unterworfen, so daß schließlich ein Nachformen nötig wird. Wenn das Nach- oder Umformern mit Hilfe der in Schritt (b) beim ersten Formvorgang benutzten Hilfsrollen 05 und 06 vorgenommen wird, befinden sich diese Hüfsrollen beim Formschritt (b) und beim Nachformen in wesentlich voneinander verschiedenen Stellungen, so daß ein Nachstellen der Hilfsrollen 05 und 06 erforderlich wird, was jedoch aufgrund des Aufbaus der Vorrichtung im Verlauf des Formschriits (c) schwierig zu bewerkstelligen ist. Durch das Erfordernis der bewegbaren Lagerung sowohl der inneren als auch der äußeren Drückrollen ist der Aufbau der bekannten Vorrichtung sehr kompliziert Aus diesem Grunde eignet sich diese Vorrichtung auch nur zur Verformung relativ dünnwandiger Werkstücke. Bei der Endformung dickwandiger Werkstücke ist es unbedingt erforderlich, daß dessen Innenseite über die gesamte Kontur abgestützt ist. Bei ungenügender Abstützung wie bei der bekannten Vorrichtung besteht daher bei dickwandigen Werkstücken die Gefahr unerwünschter Deformierungen oder sogar das Auftreten von Rissen im Werkstück. Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände, die in einfacher Weise eine präzise Verformung dickwandiger Werkstücke erlaubt und einen einfachen Aufbau besitzt.
Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die innere Formgcbungsrolleneinrichtung zwei ortsfeste Tragachsen vorgesehen sind, auf denen Drückrollen gelagert sind, deren effektive Formbereiche die Kontur des fertig geformten Werkstücks mit Ausnahme des vom Innenformwerk überdeckten Bereichs überdecken und gegen die der Rohling durch die äußeren Drückrollcn drückbar ist, wobei sich die effektiven Formbereiche der inneren Druckrollen teilweise überlappen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematischc Darstellung einer bekannten Vorrichtung für das Verformen einer Abschlußwand,
Fig.2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 3,4 und 5 schematischc bzw. graphische Darstellungen zur Erläuterung der vorteilhaften Wirkungen der Vorrichtung nach F i g. 2,
Fig.6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der crfindungsgemäßcn Vorrichtung, und
F i g. 7 eine Schnittansicht eines Beispiels für eine mit den Vorrichtungen nach F i g. 2 oder 6 hergestellte Abschlußwand.
Gemäß Fig. 2 besteht die Werkzeuganordnung zur Formung der Innenseite einer Werkstückscheibe 1 aus einem oberen inneren Formwerkzeug 2, einer mittleren inneren Druckrolle 4 und einer unteren inneren Druckrolle 6. Das Formwerkzeug 2 ist fest mit einer Antriebswelle 8 verbunden, die durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung auf die durch den Pfeil angedeutete Weise in Drehung versetzbar und vorrichtungsfrei montiert ist. Die mittlere Drückrolle 4 ist an einer Tragachse 9 befestigt, die nicht antreibbar, sondern frei drehbar ist. Die untere Druckrolle 6 sitzt auf einer Tragachse 10, die ebenfalls nicht antreibbar, sondern frei drehbar ist. Die
inneren Drückrollen 4 und 6 sind auf gegenüberliegenden Seiten des oberen, inneren Formwerkzeugs 2 angeordnet, und sie werden nach Einstellung in vorhistimmte Positionen in ihrer Lage fest verspannt, so daß sie sich bei der Verformung der Werkstückscheibe 1 nicht verschieben. Wie durch die Überlappungsgröße r in F i g. 2 angedeutet, überlappen sich die effektiven Formberciche der inneren Drückrollen 4 und 6 teilweise, so daß ein glatter Übergan? zwischen ihnen realisiert wird.
Die Werkzeuganordnung zur Formung der Außenseite der Werkstückscheibe 1 besteht aus einem oberen äußeren Formwerkzeug 3 sowie äußeren Drückrollen 5 und 7. Das obere Formwerkzeug 3 ist auf einer frei drehbaren, lotrecht bewegbaren Welle 13 befestigt. Das Formwerkzeug 3 kann auf die in F i g. 2 durch die Pfeile angedeutete Weise mittels einer nicht dargestellten Hubvorrichtung aufwärts und abwärts bewegt werden, wobei die Scheibe 1 durch diese Hubvorrichtung über das obere Formwerkzeug 3 gegen das obere innere Formwerkzeug 2 angepreßt wird, um den Oberteil bzw. den Scheitelabschnitt des Werkstücks 1 zu verformen.
Die mittlere äußere Drückrolle 5, die auf der der mittleren inneren Drückrolle 4 gegenüberliegenden Seite der Werkstückscheibe 1 angeordnet ist, ist an einer Tragachse 11 befestigt und ohne Antrieb frei drehbar. Diese Drückrolle 5 wird durch eine nicht dargestellte Vorschubvorrichtung auf die in F i g. 2 durch Pfeile angedeutete Weise so verschoben, daß die Werkstückscheibe 1 gegen die zugewandte Druckrolle 4 angepreßt wird. Der Bewegungsbereich dieser Drückrolle 5 ist in F i g. 2 durch den Winkel »Θ« dargestellt. Normalerweise entspricht der hauptsächliche Formbereich der mittleren äußeren Drückrolle 5 dem effektiven Formbereich der mittleren inneren Drückrolle 4 (entsprechend dem in F i g. 2 durci den Winkel Θμdargestellten Bereich).
Die untere äußere Drückrolle 7, welche an der der unteren inneren Druckrolle 6 gegenüberliegenden Seite der Scheibe 1 angeordnet ist, ist an einer Tragachse 12 befestigt und ohne Antrieb frei drehbar. Diese Druckrolle 7 wird durch eine nicht dargestellte Vorschubvorrichtung auf die in F i g. 2 durch die Pfeile angedeutete Weise so verschoben, daß sie die Werkstückscheibe 1 gegen die zugewandte Druckrolle 6 anpreßt. Der Bewegungsbereich dieser Drückrolle 7 ist in F i g. 2 durch den Winkel θ angegeben (entsprechend dem Bewegungsbereich der Druckrolle 5). Der grundsätzliche Fcrmbereich der Druckrolle 7 entspricht dabei wiederum normalerweise dem effektiven Formbereich der unteren, inneren Drückrolle 6 (entsprechend einem in Fig.2 durch den Winkel ^dargestellten Bereich).
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Vorschubbewegung der äußeren Drückrollen 5 und 7 durch an sich bekannte Einrichtungen hervorgebracht werden kann, beispielsweise mittels eines Winkelvorschubmechanisnius oder eines Mechanismus zur Durchführung der Bewegung in Form einer kombinierten lotrechten und seitlichen Bewegung.
Die inneren Drückrollen 4 und 6 sind so gewählt, daß der effektive Formwinkel 6>/:- der unteren, inneren Drückrolle 6 größer ist als der effektive Formwinkel Θμ der mittleren, inneren Druckrolle 4.
Im Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gemäß F i g. 2 kann die Werkstückscheibe 1 unter Drehung derselben in einem Zustand verfornit werden, in welchem sie zwischen der inneren Formwerkzeuganordnung aus den Elementen 2, 4 und 6 und der äußeren Formwerkzeuganordnung aus den Elementen 3,5 und 7 verspannt ist. Da die Werkzeuganordnung zur Formung der Innenseite der Scheibe 1 in das obere, innere Formwerkzeug 2, die mittlere innere Druckrolle 4 und die untere innere Drückrolle 6 unterteilt und somit aus diesen Werkzeugteilen gebildet ist, lassen sich große Einsparungen an Werkzeugkosten erzielen. Da das durch diese Werkzeugteile gebildete innere Formwerkzeug außerdem den gesamten Formbereich der äußeren Formwerkzeuganordnung überstreicht, vermag die aus drei Teilwerkzeugen bestehende innere Formwerkzeuganordnung dieselbe Wirkung zu gewährleisten wie die bisherige Werkzeuganordnung.
Da sich weiterhin die Verformungsbereiche der mittleren inneren Drückrolle 4 und der unteren inneren Druckrolle 6 teilweise überlappen, kann die Formung der Abschlußwand gleichmäßiger erfolgen, ohne daß in ihrem Inneren ein Grat entsteht, so daß eine Formung mit hoher Präzision realisierbar ist.
Wenn sich nämlich die Formbereiche der Drückrollen 4 und 6 nicht teilweise überlappen, läßt es sich durch Versuche belegen, daß das Werkstückmaterial in einen Spalt der Größe a zwischen mittlerer innerer Drückrolle 4 und unterer, innerer Drückrolle 6 gemäß Fig.3 hineingedrückt wird, wodurch eine unzulässige Form der Innenseite der Werkstückscheibe 1 entsteht. Andererscits hat es sich gezeigt, daß durch die teilweise Überlappung der Formbereiche dieser Drückrollen 4 und 6 die genannten Nachteile vermieden werden können und ein einwandfreier Formvorgang durchgeführt werden kann.
Da außerdem das obere Formwerkzeug 2, die Drückrolle 4 sowie die Drückrolle 6, welche die innere Formwerkzeuganordnung bilden, nach der Einstellung in den vorbestimmten Positionen verspannt werden, und der so festgelegte Zustand dieser Elemente während der Formung der Werkstückscheibe 1 erhalten bleibt, erhält die Vorrichtung eine ausreichend große Steifigkeit, so daß große, dickwandige Abschlußwände herstellbar sind. Dadurch, daß eine Lagensteuerung für die innere Formwerkzeuganordnung während der Verformung überflüssig ist, wird nicht nur der Formvorgang erleichtert, vielmehr kann auch die Scheibe 1 unter Aufrechterhaltung einer festen Andruckberührung mit den betreffenden Teilwerkzeugen verformt werden, wodurch eine Verformung mit hoher Präzision ermöglicht wird.
Weiterhin sind die äußeren Drückrollen 5 und 7 entweder einzeln oder in Mehrfachanordnung jeweils in Positionen angeordnet, in welchen sie der mittleren inneren Druckrolle 4 bzw. der unteren inneren Druckrolle 6 gegenüberliegen. Infolgedessen kann eine Verformung mit den beiden äußeren Drückrollen 6 und 7 gleichzeitig durchgeführt werden, so daß die Verformung der Werkstückscheibe 1 ohne gewaltsames Verpressen möglich ist und eine Abschlußwand mit nur geringer Materialschwächung bzw. -Verdünnung hergestellt werden kann.
Dadurch, daß weiterhin der effektive Formwinkel Be der unteren, inneren Drückrolle 6 größer gewählt ist als der effektive Formwinkel θκι der mittleren, inneren Drückrolle 4, lassen sich die im folgenden zu beschreibenden Vorteile erreichen. Wenn gemäß F i g. 4 die effektiven Formwinkel Θμ und 6>/;der beiden Drückrollen 4 bzw. 6 gleich groß gewählt werden, läßt sich die Beziehung zwischen den größten Durchmessern d und g dieser inneren Drückrollen 4 bzw. 6 wie folgt berechnen.
b5 Gemäß Fig. 4 gilt unter der vorstehend vorausgesetzten Bedingung θι; ·=-■ Θμ. Weiterhin sei angenommen, daß die Größe der Überlappung r(siehe Fig.2) zwischen den inneren Drückrollen 4 und 6 gleich Null ist
und der Punkt Bin derselben Ebene liegt wie der Punkt D auf der gegenüberliegenden Seite der lotrechten Mittenachse. Unter diesen Voraussetzungen lassen sich die größten Durchmesser d und g der beiden inneren Drückrollen 4 bzw. 6 geometrisch wie folgt berechnen:
R + VR (33/? +166)
8
- b
(D
(2)
IO
Bei Einfügung von a - ·| ergibt (ich
vorgesehenen Zweck günstigsten Gestalt ausgelegt werden.
Obgleich die Vorrichtung vorstehend beispielhaft in Verbindung mit der Herstellung eines perfekt halbkugeligen Werkstücks (vergl. F i g. 2 bis 6) beschrieben worden sind, ist das herstellbare Werkstück keineswegs auf diese spezielle Form beschränkt, vielmehr kann es gemäß Fig. 7 auch ein Werkstück mit elliptischem Querschnitt sein. F.s können also halbkugelige, dickwandige Abschlußwände oder dergleichen, Strinplatten bzw. -wände, /.. B. Kesselboden, einfach und schnell mittels einer vergleichsweise einfachen Vorrichtung hergestellt werden.
14-2·/33 + 16β
(3)
Gleichung (3) gibt das Verhältnis des größten Durchmessers dder mittleren inneren Druckrolle 4 zum großten Durchmesser g der unteren inneren Drückrolle 6 als
Funktion des Parameters * - ■»■an, welcher das Verhältnis zwischen dem Radius b der Antriebswelle 8 und dem Krümmungsradius R der Innenfläche I1-der Werk-Stückscheibe 1 nach der Verformung darstellt.
Die Beziehung zwischen dem Verhältnis — und dem
Parameter α gemäß Gleichung (3) ist in Fig. 5 graphisch veranschaulicht. Aus F i g. 5 geht hervor, daß das jo
Verhältnis — auch bei einer Größe des Parameters
cc = 0 bei etwa 2,69 liegt und sich mit zunehmendem Parameter λ ebenfalls vergrößert. Ein solcher Zustand führt zu einem unausgeglichenen Aufbau der Vorrich- y, tung. Wenn die effektiven Formbereiehc der inneren Drückrollen 4 und 6 durch Vergrößerung des größten Durchmessers c/bei vorgegebenem größten Durchmesser g in teilweise Überlappung gebracht werden, ergeben sich Nachteile bezüglich des Aufbaus und der mcchanischen Festigkeit der Vorrichtung, so daß eine Formung mit hoher Präzision schwierig wird.
Im Hinblick hierauf ist es vorteilhafter, die effektiven Formbereiche der beiden inneren Drückrollen 4 und 6 durch Vergrößerung des größten Durchmessers g in 4r> gegenseitige Überlappung zu bringen. Eine Vergrößerung des maximalen Durchmessers g bedeutet, daß der effektive Formwinkel θι der unteren, inneren Drückrolle 6 vergrößert wird, woraus hervorgehl, daß die Bedingung »θι; > θ\ι« wirksamer ist. w
Die abgewandte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig.6 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 2 darin, daß die Achsen der mittleren inneren Druckrolle 4 und der unteren inneren Druckrolle 6 geneigt sind und die äußeren Drückrollen 5 und 7 zylindrisch ausgebildet sind. Aufgrund der Neigung bzw. Schrägstellung der Achsen der beiden inneren Drückrollen 4 und 6 bietet diese abgewandelte Ausführungsform den zusätzlichen Vorteil, daß der Verformungs-Bewegungsbereich (Winkel Θ) der äußeren Drückrollen m> 5 und 7 groß gewählt werden kann und sich ein Schlupf zwischen den inneren Drückrollen 4 und 6 sowie der Werkstückscheibe 1 verringern läßt. Obgleich bei den Ausfuhrungsformen nach F i g. 2 bzw. F i g. 6 äußere Drückrollen 6 und 7 jeweils derselben Form verwendet es werden können, wird ein besseres Ergebnis dann erzielt, wenn die äußeren Drückrollen 5 und 7 entsprechend der Form der Werkstückscheibc t jeweils mit der für den Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände, insbesondere Kesselböden, mit einem zentral an der Oberseite eines rotationssymmetrischen Rohlings in Anlage bringbaren, frei drehbaren und axial bewegbaren oberen Außenformwerkzeug, einem gleichachsig liegenden, zentral an der Unterseite des Rohlings in Anlage bringbaren, drehangetriebenen Innenformwerkzeug, und einer Formgebungsrolleneinrichtung bestehend aus einer Mehrzahl von zusammenwirkenden inneren und entsprechend der gewünschten gekrümmten Gestalt der Abschlußwände bewegbaren äußeren Drückrollen, die jeweils frei drehbar auf Tragachsen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Formgebungsrolleneinrichtung zwei ortsfeste Tragachsen (9, 10) vorgesehen sind, auf denen Drückrollen (4, 6) gelagert sind, deren effektive Formbereiche {Θμ, Of) die Kontur des fertig geformten Werkstücks (1) mit Ausnahme des vom Innenformwerkzeug (2) überdeckten Bereiches überdckken und gegen die der Rohling (l)'durch die äußeren Drückrollen (5,7) drückbar ist, wobei sich die effektiven Formbereiche {Θμ, Ot) der inneren Drückrollen (4,6) teilweise ^überlappen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive Formbereich ißi) der unteren, inneren und den Randbereich des Werkstücks (1) formenden Drückrolle (6) größer ist als der effektive Formbereich {Θμ) der etwas oberhalb dieser angeordneten inneren Druckrolle (4).
DE19782825234 1977-06-08 1978-06-08 Vorrichtung zum Herstellen gewölbter Abschlußwände Expired DE2825234C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6677577A JPS5612371B2 (de) 1977-06-08 1977-06-08
JP7980577U JPS5538581Y2 (de) 1977-06-20 1977-06-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2825234A1 DE2825234A1 (de) 1978-12-21
DE2825234C2 true DE2825234C2 (de) 1984-11-22

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ID=26407970

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FR2393624A1 (fr) 1979-01-05
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