DE4016440A1 - Verfahren und vorrichtung zur vibrationsumformung fuer profile und bleche oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Vibrationsumformung für Profile und Bleche oder dergleichen, wobei durch Wirkung von Spannkräften eine Versetzung in das Material oder Profil eingebracht wird.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, in stranggepreßten Profilen oder rollgeformten Profilen und in beliebigen Blechen eine Versetzung bzw. Parallel-Biegung anzubringen.

Definiert wird diese Verformung dadurch, daß im Gegensatz zu einer Sicke bei einer Versetzung oder Parallel-Biegung eine absatzförmige oder stufenförmige Verformung in einem Profil oder Blech angebracht wird.

Derartige spezielle Verformungen werden vor allem im Flugzeugbau oder im Schiffsbau verwendet, wo es darum geht, stranggepreßte Profile zu kreuzen und einen nahtlosen Übergang von dem einen Profil zu dem kreuzenden Profil zu schaffen.

Im folgenden wird für die hier beschriebene Verformung einfach der Begriff "Versetzung" oder "Parallel-Biegung" verwendet.

Bisher hat man derartige Versetzung durch Warmumformung des Bleches oder Profiles vorgenommen. Hierbei wird das zu verformende Profil in zwei einander gegenüberliegende und gegebenenfalls miteinander verbundene Profilköpfe eingespannt und erwärmt.

Nachdem der lichte Querschnitt des Profilkopfes genau dem eingesteckten Profil entspricht, handelt es sich also um eine formschlüssige Anpassung des Profilkopfes an das zu verformende Profil.

Nun wird ein vertikaler Versatz zwischen den z. B. in einer horizontalen Ebene liegenden Profilköpfen ausgeführt, wodurch es zu einer Verformung bis in den Profilköpfen eingespannten und zwischen den Profilköpfen liegenden Profils kommt. Es handelt sich hierbei um eine Verformung aus der Ebene des Profils heraus, und zwar um eine absatzförmige oder stufenförmige Verformung, die nachfolgend eben als Versetzung bezeichnet wird.

Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß eine Warmumformung notwendig ist, die mit einem relativ hohen Zeitaufwand für die Erwärmung des Profils verbunden ist und die außerdem mit relativ hohen Produktionskosten verbunden ist.

Jeder Warmumformvorgang kann hier 1 1/2-2 Minuten bei kleineren Profilen und bei größeren Profilen entsprechend eine längere Zeit dauern.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, mit dem eine derartige Umformung durch ein reines Preß- und Prägewerkzeug im Kaltumformverfahren hergestellt wird. Hier wird der Profilform angepaßt ein Prägewerkzeug auf das Profil aufgesetzt und in das Profil hineingefahren (Stempel und Matrize), wobei dann durch einen einstufigen Umformvorgang die gewünschte Versetzung angebracht wird. Nachteil dieses Verfahrens ist, daß bei der Einwirkung von Stempel und Matrize auf das Werkstück im Kaltumformverfahren es zu einer Walkarbeit im Gefüge des umzuformenden Profils kommt bzw. zu hohen Verzügen durch Streckung, was mit einer Verschlechterung der Gefügequalität verbunden ist. Während des Prägevorganges kommt es hierbei zu ungleichen und unerwünschten Verformungen, die durch den Prägedruck wieder ausgeformt werden, wodurch aber die besagte negative Walkarbeit entsteht und zu Gefügescherbrüchen führen kann.

Ein derartig bearbeitetes Profil hat also den Nachteil einer ungünstigen Gefügeveränderung im Umformbereich. Weiterer Nachteil sind eine unsaubere Oberfläche und fehlende Maß- und Oberflächengüte. Es entstehen relativ hohe Produktionskosten, weil jedem Profil mit seiner speziellen Profilform ein eigenes Prägewerkzeug, bestehend aus Stempel und Matrize, zugeordnet werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit relativ geringem Aufwand im Kaltumformverfahren eine hohe Umformleistung mit guter Qualität im Gefügeaufbau und Maßhaltigkeit in Form und Querschnitt des Profils erzielt werden kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß diesseits und jenseits vom umzuformenden Profilquerschnitt, in dem parallel gebogen werden soll, Profilspannköpfe formschlüssig auf das Profil aufgelegt und angepreßt werden, daß zwischen den beiden Profilspannköpfen mindestens eine weitere, mittlere Gleit-Führungsbacke mindestens von einer Seite an das umzuformende Profil im Umformbereich angelegt werden kann und daß den Spannköpfen eine Vibration zugeordnet wird, welche von den Spannbacken auf das Profil geleitet wird oder übertragen wird und daß die mittlere Gleit-Führungsbacke ebenfalls vibriert.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird ein wesentlicher Vorteil dahingehend erzielt, daß man nun nicht mehr das teure und zeitaufwendige Warmumformverfahren zur Herstellung der beschriebenen Versetzung verwendet, sondern nach der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein reines Kalt-Umformverfahren, welches jedoch die gleich guten Umformergebnisse in wesentlich kürzerer Produktionszeit (Umformzeit) erbringt.

Es werden nun im folgenden die physikalischen Effekte erläutert, die bei einer derartigen Parallel-Biegung ablaufen:
Versuche haben gezeigt, daß bei einer Anbringung einer Versetzung es an der einen Seite der Stufe im Profilquerschnitt es zu einer Stauchung oder Verdickung kommt.

Eine derartige Stauchung oder Verdickung findet beispielsweise an der Unterseite des Profils statt, während an der vertikal darüber liegenden Seite der gleichen Stufe (d. h. also an der Oberseite des Profils) eine Streckung des Profils stattfindet.

In axialer Richtung des Profils gesehen ergibt sich eine weitere Stufe, bei der die umgekehrten Vorgänge ablaufen, d. h. an der Oberseite dieser Stufe ergibt sich im Profil ein Stauchen, während an der Unterseite ein Strecken sich ergibt.

Bezüglich dieser beiden in axialer Richtung nebeneinander liegenden Stufen, die vertikal zueinander versetzt sind, liegen also die Streckbereiche bezüglich Profils diagonal einander gegenüber, ebenso wie die Stauchbereiche.

Bei Biegungen allgemein wird die Außenseite der Biegung durch eine Streckung gekennzeichnet, während die Innenseite eine Stauchung erfährt.

Hier im beschriebenen Umformverfahren ist dies ebenfalls so.

Bei freier Umformung eines Profils, wie es nach der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, gilt die Regel, daß sich die Umformungskräfte nach der Schwerlinie des Profils richtet oder orientiert.

Würde man ein derartiges schwachwandiges Profil frei umformen, dann käme es im Umformbereich zu den besagten Stauchungen bzw. Streckungen, und weil das Profil derartige Verformungen nicht selbst aufnehmen kann würden sich derartige Verformungen in Form von Knicken, Beulen oder Falten niederschlagen.

Bei der Anbringung einer derartigen Parallel-Biegung ist es bekannt, daß aufgrund der z. B. in vertikaler Ebene zueinander versetzt sich bewegenden Spannköpfe es bereits schon zu einem im Umformbereich kommt. Der Materialfluß entsteht dadurch, daß an der einen Seite des Umformbereiches eine Stauchung stattfindet und eine dementsprechende Materialverdickung vorliegt, während an der benachbarten, in axialer Richtung entfernt liegenden, Seite des Umformbereiches eine Streckung des Materials und damit eine Ausdünnung stattfindet.

Die beschriebenen Verhältnisse gelten für die Oberseite des Profils. Für die Unterseite des Profils gelten genau entgegengesetzte, analoge Verhältnisse. D. h. wo oben eine Stauchung stattfindet, findet an der gleichen Stelle vertikal darunter eine Streckung statt und umgekehrt.

Durch die angelegten Zugkräfte wird die Schwerlinie des parallel liegenden Profils jeweils auf die Innenseite des Bogens gelegt und somit eine Zugkraft über den gesamten Querschnitt des Profils erreicht. Man schaltet hierdurch also Stauchkräfte aus. Wo das Profil diese reinen Zugkräfte nicht aufnehmen kann, weil andernfalls der Querschnitt reißen würde, unterstützt eine mittlere Gleitbacke den Biegeumformprozeß derart, daß vom Stauchbereich Material in den Streckbereich hineingeschoben wird. Es bleiben also Reststauchkräfte übrig, die von der mittleren Backe aufgenommen und verteilt werden müssen.

Hier setzt die Erfindung ein.

Wollte man derartige unzulässige Verformungen vermeiden, dann muß man sehr hohe Umformkräfte auf das Profil aufbringen, was in unerwünschter Weise zu einer Beschädigung des Profils führen kann.

Eine derartige Beschädigung kann insbesondere bei dem eingangs genannten, zum Stand der Technik gehörenden, Verfahren mit einem Prägestempel und Matrize erfolgen.

Die Erfindung setzt hier ein, indem erkannt wurde, daß man mit bestimmten erfindungsgemäßen Maßnahmen den Fließvorgang im Umformbereich verbessern und optimieren kann, um bei Aufbringung relativ geringer Umformkräfte eine unzulässige Verformung des Profils im Umformbereich zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß man die an der einen Seite des Umformbereichs entstehende Materialverdickung dadurch in Richtung auf die an dem anderen Umformbereich entstehende Ausdünnung dadurch bringen kann, indem man dem Profilquerschnitt eine Vibration mitteilt.

Hierbei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten.

Eine einfache, erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die Einspannköpfe selbst vibrieren und somit die Vibration unmittelbar dem Profil mitteilen und in dieses Profil einleiten.

Die Schwingungsrichtung kann hierbei in verschiedenartigen Ausführungen unterschiedlich sein.

In einer ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Spannbacken in Richtung senkrecht zur Profilebene schwingen (auch senkrecht zur Längsachse des Profils) oder auch in Kreisbewegungen um die Längsachse.

Hierbei bleibt offen, ob die senkrecht zur Profilebene in das Profil eingetragenen Schwingungskräfte sich zerlegen und in axiale und normale Schwingungskräfte im Profil aufgeteilt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß profilaxiale Schwingungskräfte in das Profil eingeleitet werden. Das Profil würde also in Richtung seiner Längsachse durch parallel hierzuwirkende Schwingungskräfte zum Schwingen angeregt werden.

In einer dritten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß das Profil durch Schwingungen tordiert wird; es handelt sich also hierbei um radial in das Profil eingetragende Schwingungskräfte, die sich möglicherweise ebenfalls im Profil in normale und axiale sowie in rotatorische Schwingungskräfte zerlegen.

Es ist selbstverständlich, daß von der vorliegenden Erfindung eine Kombination aller drei Schwingungsrichtungen oder die Auswahl von zwei Schwingungsrichtungen unter den drei möglichen vom Schutz umfaßt ist.

Darüber hinaus sind noch weitere Schwingungskombinationen in Verbindung mit den oben genannten Schwingungskombinationen vom Schutz umfaßt.

Oben stehend wurden als drei Ausführungsbeispiele im wesentlichen achsparallele Schwingungsrichtungen erläutert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, zusätzlich oder allein nicht-achsparallele Schwingungen einzuleiten, nämlich z. B. Kippschwingungen, Kreisschwingungen, Taumelschwingungen in verschiedenen Ebenen des Profils.

Hierbei bleibt es nach der vorliegenden Erfindung offen, ob die beiden in gegenseitigem Abstand voneinander angeordneten Spannköpfe, die zwischen sich den Umformbereich des Profils aufnehmen, im Gegentakt oder im Gleichtakt schwingen. Ebenso ist es möglich, daß der eine Spannkopf in der einen Schwingungsrichtung und der andere Spannkopf in der anderen Schwingungsrichtung (als Auswahl aus einer der oben genannten verschiedenen Möglichkeiten) schwingt.

Mindestens der eine Spannkopf spannt das Profil fest und unverschiebbar formschlüssig ein. Es erfolgt daran anschließend der Umformbereich des umzuformenden Profils, welcher außerhalb des Spannkopfes liegt.

Jenseits dieses Umformbereiches des Profils schließt sich der andere Spannkopf an. Dieser Spannkopf liegt zwar auch formschlüssig am Profil an, nicht aber notwendigerweise unverschiebbar. Bei entsprechendem Stufenversatz zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Spannköpfen müssen nämlich bei hohen Umformarbeiten am Profil die Spannköpfe zueinander in der Art einer Relativbewegung (1. Zugkraft in Längsrichtung des Profils und zusätzliches Verkürzen des Abstands) geführt werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Vorspannung während des Parallelbiegens die gleiche Größe beibehält.

In einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, daß beide Spannköpfe fest formschlüssig und unverschiebbar am Profilquerschnitt ansetzen. Die bei der Umformung entstehende Längenverkürzung zwischen den Spannköpfen wird dann dadurch ausgeglichen, daß einer der Spannköpfe in axialer Richtung des Profils einstellbar verschiebbar ausgebildet ist. Es ist ebenso möglich, daß beide Spannköpfe in axialer Richtung des Profils verschiebbar ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäß anzubringende Versetzung erfolgt nun dadurch, daß der eine Spannkopf relativ zu dem anderen Spannkopf eine Verschiebebewegung ausführt, die senkrecht zur Profillängsachse erfolgt.

Hierbei gibt es mehrere Möglichkeiten.

In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß sich der erste Spannkopf relativ zum zweiten Spannkopf in senkrechter Richtung zur Längsachse des Profils in der gleichen Ebene verschiebt. Es kommt hierbei also zu der klassischen Versetzung.

Ebenso ist es möglich, daß sich der erste Spannkopf versetzt in einer anderen Ebene relativ zum anderen Spannkopf wiederum in senkrechter Richtung zur Profillängsachse verschiebt.

Es können also beispielsweise die beiden Spannköpfe eine Verschiebebewegung gegeneinander in vertikaler Ebene und ebenso in horizontaler Ebene ausführen, sowie in allen Ebenen dazwischen liegen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß allein oder zusätzlich eine Verdrehbewegung der beiden einander gegenüberliegenden Spannköpfe stattfindet, wodurch also eine Torsion im Umformbereich stattfindet.

Eingangs wurde erwähnt, daß die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung darin liegt, daß im Bereich der Umformung an dem Bereich, wo die Verdickung stattfindet, eine Fließbewegung des Materials in Richtung zu dem Umformbereich stattfindet, wo eine Ausdünnung stattfindet. Diese Fließbewegung wird jedoch durch das Anlegen der mittleren Backe induziert und bewerkstelligt, und zwangsläufig ist hierbei die Einleitung einer Vibration notwendig. Ohne weitere Hilfsmittel wäre jedoch ein zielgerichtetes Fließen vom Verdickungsbereich in den Ausdünnungsbereich nicht gegeben.

Daher ist erfindungsgemäß nach der technischen Lehre des Anspruches 1 vorgesehen, daß mindestens von der einen Seite des Profils her (senkrecht zur Profillängsachse) eine Gleit-Führungsbacke an den Umformbereich angelegt wird. Diese Gleit-Führungsbacke wird unter Anpreßdruck mindestens von der einen Seite formschlüssig an den Profilquerschnitt im Umformbereich angelegt.

Es kann hierbei vorgesehen sein, daß von der anderen Seite her, gegenüberliegend zur Gleit-Führungsbacke ein Schieber auf die gegenüberliegende Seite des Profils im Umformbereich formschlüssig aufgesetzt und angepreßt wird, um eine Optimierung der Profilform in diesem Bereich zu gewährleisten. Dieser Schieber ist jedoch nicht lösungsnotwendig.

Wichtig ist also, daß durch die Anbringung einer Gleit-Führungsbacke im Umformungsbereich, die völlig unabhängig von den vorher benannten Spannköpfen arbeitet, ein zielgerichtetes Fließen vom Verdickungsbereich der Umformung in den Ausdünnungsbereich der Umformung stattfindet. Diese Gleit-Führungsbacke legt sich also formschlüssig an, hält das Material aber nicht fest, so daß es zu dem beschriebenen Fließvorgang kommen kann.

Hierbei wird es bevorzugt, wenn auch dieser Gleit-Führungsbacke eine Vibrationsbewegung in einer oder mehreren der oben beschriebenen Vibrationsrichtungen mitgeteilt wird. Hierdurch wird der Fließvorgang im Umformbereich wesentlich verbessert.

Mit dem beschriebenen Verfahren und der beanspruchten Vorrichtung können beliebige Profile aus Stahl und Nichteisen-Metallen verformt werden. Überwiegend können dünnwandige Profile erfindungsgemäß verformt werden, aber wobei bei geringeren Maschinenkosten wesentlich höhere Produktionsleistungen möglich sind, weil der eingangs erwähnte Warmumformvorgang entfällt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Profilformen verformt werden, wie z. B. T-Profile, Doppel-T-Profile, U-Profile, Hutprofile, C-Profile, Z-Profile und dergleichen mehr. Die Formgebung der Parallel-Biegung kann in beliebigen Richtungen im Winkel zur Längsachse des jeweiligen Profils angebracht werden. Besonders vorteilhaft hierbei ist, daß die Versetzungslänge und die Versetzungshöhe bei ein und derselben Maschine in beliebigen Grenzen variierbar ist.

Die kleinste minimale Versetzungslänge hängt nur davon ab, welcher Abstand zwischen den Einspannköpfen minimal möglich ist. Dieser Abstand ist beliebig verkleinerbar. Ebenso kann mit der gleichen Maschinenauslegung eine lange Versetzungslänge erzielt werden, ebenso eine relativ große Versetzungshöhe.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfin­ dungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 ein T-Profil mit einer Parallel-Biegung im Flansch- und Stegbereich;

Fig. 2 schematisiert im Schnitt etwa entlang der Linie II/II in Fig. 1 eine Vorrichtung zur Anbringung der Versetzung nach Fig. 1;

Fig. 3 die Einspannung des Steges durch Spannköpfe;

Fig. 4 eine Maschine zur Anwendung des Verfahrens;

Fig. 5 die Seitenansicht der Maschine nach Fig. 4.

Das in Fig. 1 dargestellte T-Profil 1 weist einen Flansch 2 auf sowie einen sich senkrecht daran anschließenden mittigen Steg 3 auf.

Im Bereich dieses T-Profils 1 ist eine Versetzung 4 angebracht, die aus einem stufenförmigen Versatz des Flanschbereiches 2 sowie aus einem stufenförmigen Versatz des Stegbereiches 3 besteht.

Das T-Profil wird hierbei in einen oberen Bereich 5 oberhalb der Versetzung 4 und in einen unteren Bereich 6 unterhalb der Versetzung 4 aufgeteilt.

In den Bereichen 5 und 6 greifen formschlüssig die Spannköpfe an, die in Fig. 2 schematisiert dargestellt sind. Die Spannköpfe 7, 8 weisen hierbei Spannbacken auf, die sich von allen Seiten formschlüssig im Bereich 5 an den Flansch 2 und den Steg 3 anlegen.

Nachdem es sich bei dem T-Profil um ein spiegelsymmetrisches Profil handelt, versteht es sich von selbst, daß sich die entsprechenden Werkzeuge der Einspannköpfe an den Vorderseiten und Rückseiten des Steges ebenso an der Ober- und Unterseite des Flansches jeweils formschlüssig anlegen.

In Fig. 2 ist das T-Profil 1, wie in Fig. 1 dargestellt, schematisiert im Schnitt dargestellt, wobei gleichzeitig die verschiedenen Spannköpfe 7, 8, 9 vorhanden sind.

Es ist ein linker Spannkopf 7 vorhanden, der aus einer Reihe von Spannbacken besteht, die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.

Ferner ist ein rechter Spannkopf 8 vorhanden sowie ein mittlerer Gleitkopf 9.

Kurz gesagt, besteht jeder der Spannköpfe 7 und 8 aus einer Reihe von Gleitbacken, die sich formschlüssig von allen Seiten (d. h. also von der Oberseite als auch von der Unterseite) an den Stegbereich und ebenso an den Flanschbereich anlegen.

Jeder Spannkopf 7 weist zunächst gemäß Fig. 3 seitliche Spannbacken 10, 11 auf, die sich in Richtung 12, 13 an den Stegbereich des Doppel-T-Profils 1 anlegen.

In Fig. 2 sind weitere Spannbacken der Spannköpfe 7, 8 dargestellt. Hierbei ist erkennbar, daß jeder Spannkopf 7, 8 obere Spannbacken 14, 15 aufweist, die sich in Pfeilrichtung 16 an der Oberseite des Flansches 2 des T-Profils anlegen.

Ebenso sind untere Spannbacken 17, 18 vorhanden, die sich jeweils an der Unterseite des Flansches 2 anlegen, wobei die Spannbacken 17, 18 jeweils doppelt vorhanden sind, nämlich diesseits und jenseits des Steges 3.

Diese Spannbacken 17, 18 pressen in Pfeilrichtung 19 gegen die Unterseite des Flansches 2.

Es ist im übrigen aus Fig. 2 erkennbar, daß dem Profil eine Schwerlinie (Schwerpunktslinie) 20 zugeordnet ist.

Wichtig ist nun, daß den Spannbacken 7, 8 eine Vibrationsbewegung in Richtung der Pfeilrichtungen 16, 19 zugeordnet ist.

Die Spannbacke 7 beispielsweise mit ihren Spannköpfen 10, 14, 17 schwingt hierbei als schwingungseinheitliches Teil.

Ebenso schwingt der Spannkopf 8 mit seinen Spannbacken 11, 15, 18 als schwingungseinheitliches Teil.

In der allgemeinen Beschreibung wurde angegeben, daß die Schwingungsrichtung in den Pfeilrichtungen 16, 19 nicht die einzige Möglichkeit ist, es kommen auch die anderen oben beschriebenen Schwingungsrichtungen in Betracht.

Zur Anbringung der Parallel-Biegung 4 kann erfindungsgemäß ein mittlerer Gleitkopf 9 vorgesehen werden, der jeweils zwei untere, spiegelsymmetrische Gleitbacken 21 aufweist. Der Gleitbacke 21 ist in seiner Formgebung und vor allem in seiner Neigung im Kopfbereich 22 der später anzubringenden Versetzung 4 genau angepaßt.

Ebenso kann dem mittleren Gleitkopf 9 ein oberer Schieber 23 zugeordnet werden, welcher in der Pfeilrichtung 24 und in Gegenrichtung hierzu gegen die Oberseite des Flansches 2 im Bereich der Versetzung 4 verschiebbar und formschlüssig anlegbar ist.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt nun wie folgt:
Das T-Profil 1 wird in die beiden Spannköpfe 7, 8 eingefahren und von den oben beschriebenen Spannbacken dieser Spannköpfe 7, 8 formschlüssig eingespannt.

Der eine Spannkopf 7 führt nun relativ zum anderen Spannkopf 8 eine Bewegung aus, die im Falle der Bewegung des Spannkopfes 8 in Pfeilrichtung 16 gerichtet ist. Damit führt also der Spannkopf 8 im Vergleich zum Spannkopf 7 eine Relativbewegung aus, die senkrecht zur Längsachse des T-Profils gerichtet ist.

Es kommt daher im Umformbereich 25 zu der Anbringung einer Versetzung 4 aufgrund der Relativbewegung zwischen den beiden zueinander versetzt verschobenen Spannköpfen 7, 8.

Während der Versatzbewegung zwischen den Spannköpfen 7, 8 wird gleichzeitig der mittlere Gleitkopf 9 eingefahren und die Gleitbacken 21 pressen sich unter Aufbringung einer Preßkraft in Pfeilrichtung 26 an die Unterseite des Flanschbereiches 2 des Profils 1 an. Während dieser Umformmaßnahme werden die Spannköpfe 7, 8 in Schwingung versetzt ebenso (zur Erleichterung der Fließbewegung) kann auch der Gleitkopf 9 in entsprechende Vibration versetzt werden.

Es kommt nun zu dem erfindungsgemäßen Fließvorgang im Umformbereich 25. Bei Position 27 nach Fig. 1 kommt es nämlich zu einer Stauchung oder Verdickung des Materials, während bei Position 28 im Umformbereich es zu einer Streckung oder Ausdünnung des Materials kommt.

Ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen würde das relativ dünnwandige Profil sich unzulässig verwerfen.

Aufgrund der aufgebrachten Vibrationsbewegung an den Spannköpfen 7, 8 und zusätzlich noch im Bereich des Gleitkopfes 9 kommt es nun zu einer Fließbewegung des Materials von Position 27 in Pfeilrichtung 29 in Richtung auf den Ausdünnungsbereich bei Position 28.

Es gibt hierbei keine Walkarbeit, die das Gefüge im Umformbereich 25 nachteilig beeinflussen könnte.

Durch Einspannen in den beiden Spannköpfen 7, 8 und durch weiteres Führen der Fließbewegung über einen mittleren Gleitkopf wird also die Fließbewegung sozusagen in Pfeilrichtung 29 kanalisiert und fließt zielgerichtet vom Ort der Verdickung zum Ort der Materialverdünnung (Position 28), wobei ein Ausgleich unterschiedlicher Wanddicken stattfindet.

Unzulässige Verformungen werden damit mit Sicherheit vermieden. Es wird damit eine profilgenaue Versetzung 4 angebracht ohne unzulässige Verformungen im Flansch- oder Stegbereich.

Eingangs wurde erwähnt, daß zur besseren Profilführung noch ein Schieber 23 von oben her auf den Flansch 2 geschoben werden kann und auf diesen Flansch 2 aufpreßt, um hiermit eine bessere Umformung (Radienabrundung) zu gewährleisten.

Es wurde eingangs bereits schon erwähnt, daß dieser Schieber 23 nicht lösungsnotwendig für das erfindungsgemäß beschriebene "Kanalisieren" der Fließbewegung ist.

Die oben beschriebene T-Profilform des Profils ist ein willkürliches Ausführungsbeispiel. Es versteht sich von selbst, daß sämtliche, im einleitenden Teil der Beschreibung erwähnten Profilformen in der gezeigten Weise umgeformt werden können. Es ist also die Umformung sämtlicher Profilformen möglich und vorgesehen.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Maschine zur Anwendung des Verfahrens, welches in den Fig. 1-3 schematisiert erläutert wurde.

Die Fig. 4 zeigt hierbei die Vorderansicht einer Maschine nach der Erfindung und Fig. 5 die Seitenansicht.

Die Maschine besteht im wesentlichen aus einem Schienenträger 30, an dem mehrere Spannstationen 31, 32 angebracht sind. Neben den hier gezeigten Spannstationen 31, 32 sind selbstverständlich noch weitere Spannstationen möglich.

Die hier gezeigten Spannstationen 31, 32 führen eine sogenannte Einfachversetzung durch, wie sie anhand des Profils in Fig. 1 dargestellt wurde.

Verwendet man eine weitere, zeichnerisch nicht dargestellte Spannstation, kann eine sogenannte Doppelversetzung eingebracht werden, so daß das in der Ebene nach Fig. 1 nach unten gebogene Flanschprofil in einem Arbeitsgang wieder in die Ausgangsebene zurückgebogen werden kann.

Der Einfachheit halber wird im folgenden lediglich eine einzige Spannstation beschrieben, weil die andere Spannstation genau identisch aufgebaut ist. Jede Spannstation 31, 32 weist einen Werkzeugschlitten 33 auf, welcher die Spannköpfe 7, 8, 9 aufnimmt. Es ist im Werkzeugschlitten 33 der linke Spannkopf 7 und in der benachbarten Spannstation 32 der rechte Spannkopf 8 angeordnet.

Der Einfachheit halber wurde der mittlere Gleitkopf 9 weggelassen, der lediglich in Fig. 4 mit einem Pfeil angedeutet ist. Er weist die Spannbacken 21 auf, sowie möglicherweise auch den oberen Schieber 23.

Jeder Spannkopf 7, 8 besteht in der beschriebenen Weise aus der oberen Spannbacke 14 sowie aus zwei unteren Spannbacken 17.

In gleicher Weise weist der rechte Spannkopf 8 die obere Spannbacke 15 und die beiden unteren Spannbacken 18. Jeder Werkzeugschlitten 33 der jeweiligen Spannstation ist über eine Spindel 34 von einem Motor 35 in der eingezeichneten Z-Richtung verschiebbar angetrieben.

Durch eine Relativbewegung zwischen den beiden Werkzeugschlitten in Z-Richtung kommt es hierbei im Bereich des mittleren Gleitkopfes zu der beschriebenen Versetzung 4.

Als Ausführungsbeispiel kann beispielsweise erwähnt werden, daß der Antrieb für den Werkzeugschlitten 33 der Spannstation 31 festgehalten wird (der Motor 35 ist stromlos), während der Werkzeugschlitten 33 der Station 32 angetrieben wird, wodurch dieser Werkzeugschlitten 33 in Z-Richtung nach unten verfährt. Weil es hierbei im Umformbereich 25 zu einer Verkürzung des Profils kommt, muß gleichzeitig der gesamte Werkzeugschlitten 33 der Spannstation 32 in Pfeilrichtung 36 nach links fahren, um die beim Spannen eintretende Verkürzung des Profils auszugleichen und um somit unzulässige Spannungen im Profil zu vermeiden.

Das heißt, der in Fig. 4 mit X bezeichnete Abstand im Umformbreich verkürzt sich und muß durch Verschiebung des Werkzeugschlittens 33 der Spannstation 32 in Pfeilrichtung 36 ausgeglichen werden.

Die Verschiebung erfolgt hierbei über eine Spindel 38 und einen Motor 39, auf dem der Werkzeugschlitten 33 in den Pfeilrichtungen 36, 37 verschiebbar angetrieben ist.

Die Spannstationen 31, 32 werden jeweils über eigene Antriebe (Motoren 39, 40) in der X-Achse bewegt, so daß jede Spannstation 31, 32 über die gesamte Länge des Schienenträgers 30 in der X-Achse verfahren werden kann.

Es ist in einer Weiterbildung vorgesehen, daß die Antriebsmotoren 39, 40 unmittelbar an den Spannstationen 31, 32 ansetzen und dort den geforderten Bewegungsantrieb in der X-Achse bewerkstelligen.

Der gleiche Verschiebeantrieb ist der Spannstation 31 und dem zugeordneten Werkzeugschlitten 33 über den Motor 40 und der Spindel 41 zugeordnet.

Die beschriebene Maschine nach Fig. 4 und 5 dient zur Anbringung einer Versetzung 4 in der Z-Ebene des Profils.

Um das Profil in der Y-Ebene zu versetzen, ist es vorgesehen, das Profil auszuspannen und um 90° gedreht wieder in die Maschine einzuspannen und die Versetzung in derselben Weise wie vorher beschrieben wieder vorzunehmen.

Um eine Versetzung im ebenen Bereich zwischen der Ebene zwischen der Y- und der Z-Achse durchzuführen kann es zusätzlich vorgesehen sein, daß die Einspannbacken jeweils im Spannkopf 7 oder 8 verschiebbar in Y-Richtung angeordnet sind.

Dadurch kann eine räumlich versetzte Parallel-Biegung in der Y-Z-Ebene vorgenommen werden.

Zur Aufbringung der Vibrationsbewegung auf die Spannköpfe in dem jeweiligen Werkzeugschlitten ist es vorgesehen, daß die Spannköpfe über entsprechende Schwingmetall-Lagerungen oder ähnliches schwingfähig im jeweiligen Werkzeugschlitten gelagert sind. Dadurch soll verhindert werden, daß die an die Spannbacken wirkende Vibration, die über nicht näher dargestellte Vibratoren aufgebracht wird, nicht in den Maschinenkörper eingeleitet wird.

In Erweiterung des vorher beschriebenen Erfindungsgedanken ist es vorgesehen, daß die in den Fig. 4 und 5 beschriebene Maschinen voll programmierbar ist.

Nachdem sämtliche Maschinenantriebe voll programmierbar sind und entsprechend programmgesteuert verschoben werden können ist es möglich, eine beliebige Versetzungshöhe mit einer beliebigen Versetzungslänge zu kombinieren.

Zeichnungs-Legende

 1 T-Profil
 2 Flansch
 3 Steg
 4 Versetzung
 5 Bereich
 6 Bereich
 7 Spannkopf (links)
 8 Spannkopf (rechts)
 9 Gleitkopf
10 Spannbacke
11 Spannbacke
12 Richtung
13 Richtung
14 Spannbacke
15 Spannbacke
16 Pfeilrichtung
17 Spannbacke
18 Spannbacke
19 Pfeilrichtung
20 Schwerlinie
21 Gleitbacken
22 Kopfbereich
23 Schieber
24 Pfeilrichtung
25 Umformbereich
26 Pfeilrichtung
27 Position
28 Position
29 Pfeilrichtung
30 Schienenträger
31 Spannstation
32 Spannstation
33 Werkzeugschlitten
34 Spindel
35 Motor
36 Pfeilrichtung
37 Pfeilrichtung
38 Spindel
39 Motor
40 Motor
41 Spindel

Claims (12)

1. Verfahren zur Vibrationsumformung für Profile und Bleche oder dergleichen, wobei durch Wirkung von Spannkräften eine Versetzung in das Material bzw. Profil eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß diesseits und jenseits vom umzuformenden Profilquerschnitt, an dem die Versetzung angebracht werden soll, Profilspannköpfe (7, 8) formschlüssig auf das Profil (1) aufgelegt und angepreßt werden, daß zwischen den Profilspannköpfen (7, 8) mindestens eine weitere mittlere Gleitführungsbacke (9) mindestens von einer Seite an das umzuformende Profil im Umformbereich angelegt wird, und daß den Spannköpfen (7, 8) eine Vibration zugeordnet wird, welche von den Spannbacken (10, 11, 14, 15, 17, 18) auf das Profil (1) geleitet oder übertragen wird, wobei die mittlere Gleitführungsbacke (9) ebenfalls vibriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (7, 8, 9) in Richtung senkrecht zur Profilebene bzw. senkrecht zur Längsachse des Profils schwingen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß profilaxiale Schwingungskräfte in das Profil (1) eingeleitet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (1) mit Schwingungen tordiert wird, wobei Schwingungskräfte radial in das Profil eingetragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination von senkrecht zur Profilebene und von profilaxialen Schwingungskräften in Verbindung mit tordierenden Schwingungskräften in das Profil (1) eingetragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spannköpfe (7, 8) fest formschlüssig und unverschiebbar am Profilquerschnitt ansetzen, wobei einer der Spannköpfe (7, 8) oder beide Spannköpfe (7, 8) in axialer Richtung des Profils einstellbar verschiebbar ausgebildet sind, um die bei der Umformung entstehende Längenverkürzung zwischen den Spannköpfen (7, 8) auszugleichen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Spannkopf (7) relativ zum zweiten Spannkopf (8) in senkrechter Richtung zur Längsachse des Profils in der gleichen Ebene verschiebt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Spannkopf (7) versetzt in einer anderen Ebene relativ zum anderen Spannkopf (8) in senkrechter Richtung zur Profillängsachse verschiebt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Verdrehbewegung der beiden einander gegenüberliegenden Spannköpfe (7, 8) stattfindet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüberliegend der Gleitführungsbacke (9) ein Schieber (23) im Umformbereich an das Profil (1) formschlüssig angesetzt und angepreßt wird.

11. Vorrichtung zur Vibrationsumformung für Profile und Bleche oder dergleichen, wobei durch Wirkung von Spannkräften eine Versetzung in das Material oder Profil eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Schienenträger (30) Spannköpfe (7, 8) vertikal und horizontal verfahrbar angeordnet sind, wobei Werkzeugschlitten (33) über Spindeln (34) mittels Motoren (35) in vertikaler Richtung verfahrbar sind, wobei die Werkzeugschlitten (33) Spannbacken (10, 11, 14, 15, 17, 18) aufweisen, welche das zu biegende Profil (1) aufnehmen und hierbei über Spindeln (38, 41) mittels Motoren (39, 40) auch in horizontaler Richtung verfahrbar sind und weiterhin zwischen den Werkzeugschlitten (33) ein Gleitkopf (9) angeordnet ist, wobei die Spannköpfe (7, 8) in den Werkzeugschlitten (33) schwingfähig gelagert sind und auf die Spannköpfe (7, 8) eine Vibration durch ein Schwingaggregat aufgebracht wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß auch am mittleren Gleitkopf (9) ein Schwingaggregat angeordnet ist.