DE4201225A1

DE4201225A1 - Verfahren und vorrichtung zum richten von insbesondere schweren profilen

Info

Publication number: DE4201225A1
Application number: DE19924201225
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Prof Dr Rohde; Bruno Boehmer; Horst Gaertner; Friedrich Dr Hollmann
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1992-01-18
Filing date: 1992-01-18
Publication date: 1993-07-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von insbesondere schweren Profilen zwischen vertikal be weglichen, ober- und unterhalb der Richtlinie angeordneten Werkzeu gen.

Das Richten von großen, schweren Profilen oder Trägern geschieht üblicherweise so, daß sie an den krummen Stellen gebogen werden. Das setzt es zunächst voraus, eine vorhandene Krümmung visuell zu erfassen. Anschließend wird das Profil in einer geeigneten Richt maschine zwischen drei Stempeln entgegen der Krümmung soweit gebo gen, bis diese verschwindet, d. h. das Profil gerade geformt ist. Beim Betrieb der für diesen Zweck eingesetzten Richtmaschinen bestimmt das Bedienungspersonal aufgrund seiner Erfahrung den Einsatz der Stempel und den Stempelhub.

Die beschriebene Arbeitsweise beim Richten von schweren Profilen fordert erfahrenes Bedienungspersonal, und das Richtergebnis hängt weitestgehend von den Fähigkeiten des Bedienungspersonals ab. Der Zeitaufwand für das Richten eines Profils ist somit nicht nur von dem Krümmungszustand des Profils, sondern wesentlich auch von der Erfahrung des Bedienungspersonals abhängig. Weiterhin ist es nur schlecht möglich, eine wie beschrieben betriebene Richtmaschine in einen kontinuierlichen Produktionsablauf einzubinden. Das erfordert entweder einen genügend großen Zeitabstand zwischen einzelnen in die Richtmaschine zugeführten Profilen, oder setzt vor der Richt maschine ein Zwischenlager voraus. Dabei ist im ersten Fall die geringe Auslastung der Richtmaschine und im zweiten Fall der zusätz lich erforderliche Lagerplatz nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen sich die vorgenannten Nachteile vermeiden lassen und das Richten von insbesondere schweren, großen Profilen verbessern läßt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Profil mit einander abwechselnden Vorschubbewegungen und Preßstufen schrittweise gerich tet und eine Krümmung des Profils durch plastische Umformung zu mindest einmal in seiner Krümmungsrichtung umgekehrt wird, bevor sie in einer letzten Preßstufe gerade geformt wird. Das schrittweise Hindurchführen des Profils zwischen den Stempeln ermöglicht es, daß sich Vorschub und Pressung regelmäßig abwechseln und daß ein und dasselbe Teilstück des Profils nacheinander und damit mehrfach bearbeitet wird. Dabei empfiehlt es sich, daß der Richtbereich entsprechend den Preßstufen in aufeinanderfolgende Zonen unterteilt wird. Das zonenweise, mehrfache Richten desselben Profil-Teilstückes stellt sicher, daß die Krümmung des Profils mindestens einmal eine plastische Streckung der vorher kürzeren Randfaser erfährt.

Nach einem Vorschlag der Erfindung sollte das Profil in den ein zelnen Zonen des Richtbereichs zunächst konvex und dann konkav gekrümmt sowie schließlich gerade geformt werden. Damit läßt sich erreichen, daß das Profil in der ersten Zone eine konvexe Krümmung erhält, und zwar unabhängig vom Ausgangszustand. Wenn somit das Profil der zweiten Preßstufe mit einer definiert konvexen Krümmung zugeführt und dort konkav gekrümmt wird, läßt sich das Einbinden des Richtens in einen kontinuierlichen Produktionsprozeß unter stützen. War das Profil nämlich vorher konkav gekrümmt, so wird in der ersten Zone die Krümmungsrichtung durch plastische Umformung umgekehrt. War das Profil aber ursprünglich beliebig konvex ge krümmt, so erhält es eine definierte konvexe Krümmung, bevor es in die nächste Preßstufe einläuft. Unabhängig vom Ausgangszustand besitzt das sich in der zweiten Zone der Werkzeuge bzw. des Richt bereichs befindende Profil eine konvexe Krümmung, die in der zweiten Zone plastisch in eine konkave Krümmung umgeformt wird. Schließlich wird diese konkave Krümmung in der nächstfolgenden, dritten Zone gerade geformt.

Es empfiehlt sich, daß die erste sowie die zweite Zone gleich dem Vorschub ist, während die dritte Zone etwas länger als der Vorschub sein kann. Diese Einteilung trägt dazu bei, unabhängig von der Ausgangskrümmung ein gutes, gleichmäßiges Richtergebnis zu erzielen und der vorher kürzeren Randfaser mindestens einmal eine plastische Streckung aufzuerlegen. Bei einem konkav gekrümmten Ausgangsprofil geschieht dies in der ersten und bei einem konvex gekrümmten Ausgangsprofil in der zweiten Zone.

Wenn die Krümmungsrichtung des Profils im Einlauf gemessen und festgestellt wird, daß sie konvex ist, so kann eine Preßstufe bzw. Pressung entfallen. Das läßt sich vorteilhaft dann durchführen, wenn das Ober- und Unterwerkzeug aus Einzelstempeln bestehen, und vor zugsweise jeweils ein Stempelpaar aus einander gegenüberliegenden Einzelstempeln einer Zone des Richtbereichs entspricht. Für jede der vorzugsweise drei Zonen des Richtbereichs ist somit ein eigenes Stempelpaar vorhanden, wobei die drei Stempelpaare nacheinander pressen, um Spannungen durch Fluchtungsfehler zu vermeiden. Damit sich die Krümmung des ein laufenden bzw. zugeführten Profils ermitteln läßt, kann den Ein zelstempeln im Einlauf des Profils ein Krümmungssensor vorgeschaltet sein.

Nach einer Ausführung der Erfindung sind bei einer Vorrichtung zum Richten das Ober- und Unterwerkzeug - die vorzugsweise einander in einer Flucht gegenüberliegend angeordnet sind - in horizontaler Ebene in Längsrichtung in zumindest drei aufeinanderfolgende, abwechselnd konvex und konkav bzw. konkav und konvex gekrümmte, den Richtbereich definierende Zonen unterteilt und derart angeordnet, daß einer konvexen bzw. konkaven Zone des Oberwerkzeugs eine konkave bzw. konvexe Zone des Unterwerkzeugs gegenüberliegt. Der vertikale Abstand zwischen den Werkzeugen - oder bei Einzelstempeln zwischen den Stempeln - ist über alle drei Zonen konstant. Bei einstückigen Werkzeugen, die in der Vorschub richtung des Profiles, d. h. in Längsrichtung horizontal in die einzelnen Zonen eingeteilt sind, lassen sich durch lediglich einen Preßhub mehrere Teilstücke des Profils gleichzeitig bearbeiten.

Wenn das Ober- bzw. Unterwerkzeug eine erste, konvex bzw. konkav gekrümmte Zone, eine zweite konkav bzw. konvex gekrümmte Zone und eine dritte, leicht konvex bzw. leicht konkav gekrümmte Zone auf weist, erfährt das Profil mindestens einmal eine plastische Strec kung seiner vorher kürzere Randfaser, und zwar bei einem konkav gekrümmten Ausgangsprofil in der ersten und bei einem konvex ge krümmten Ausgangsprofil in der zweiten Zone. Das leichte, d. h. weit weniger als in der ersten Zone konvexe bzw. konkave Krümmen der in Vorschubrichtung letzten Zone soll eine elastische Nachfederung des Profils kompensieren. Die Krümmung der Werkzeugoberfläche der letzten Zone ist dabei aber nur so ausgebildet, daß das in dieser Zone bewirkte Geradeformen des Profils nicht beeinträchtigt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann jede Zone des Richt bereichs drei Einzelstempel aufweisen, wobei abwechselnd zwei Einzelstempel ober- und unterhalb der Richtlinie mit Abstand vonein ander angeordnet sind, denen der dritte Einzelstempel von der jeweils gegenüberliegenden Seite her mittig zugeordnet ist. Statt Stempelpaaren, die den Abmessungen der Zonen des Richtbereichs angepaßt sind, werden in diesem Fall aus drei mit entsprechend konvex oder konkav gekrümmten Arbeitsflächen versehene Einzelstempel bestehende Biegeeinheiten eingesetzt. Die Eindringtiefe der Einzel stempel ist für jede Zone einzeln einstellbar, was ein Anpassen an unterschiedliche Profilabmessungen ohne Werkzeugwechsel erlaubt.

Gemäß einem weiteren Vorschlag sind Einzelstempel in gleichmäßigen Abständen abwechselnd ober- und unterhalb der Richtlinie angeordnet. Somit bilden zahlreiche, einzeln vertikal einstellbare Einzelstempel das Ober- und Unterwerkzeug. Die Einzelstempel lassen sich derart einstellen, daß sich für die Richtmaschine eine Betriebsweise ergibt, die es ermöglicht, den Krümmungssinn des Profils durch jeden Stempel umzukehren, und die Größe der Krümmung so zu gestalten, daß sie vom Einlauf zum Auslauf absolut kleiner wird. Im - bezogen auf die Vorschubrichtung des Profils - vorderen Abschnitt wird eine plastische Streckung beider Randfasern erzielt und im hinteren Teil ein planes Auslaufen des Profils erreicht. Sämtliche Einzelstempel können gleichzeitig pressen, und der Vorschub des Profils entspricht der Teilung der Stempel. Für das Richten sind mindestens vier Stempel erforderlich. Durch unterschiedliche vertikale Einstellungen der Einzelstempel ist eine Anpassung an verschieden bemessene Profile ohne Werkzeugwechsel möglich. Auch bei dieser Anordnung bewirken die in Vorschubrichtung zuletzt zum Einsatz kommenden Einzelstempel das Geradeformen des Profils.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schema tisch dargestellten Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 als Einzelheit einer nicht dargestellten Richtma schine ein zwischen erfindungsgemäßen Werkzeugen hindurchgeführtes Profil, in der Längsansicht darge stellt;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht mit aus ein zelnen Stempelpaaren bestehenden Richtwerkzeugen;

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Fig. 1 mit Richtwerkzeugen, die für jede Richtzone drei Einzelstempel aufweisen;

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 1, bei der allerdings die Werkzeuge aus abwechselnd oberhalb und unterhalb der Richtlinie in gleichen Abständen angeordneten Ein zelstempeln bestehen; und

Fig. 5 ein die Bewegung eines Profils in der Richtpresse darstellendes Weg-Zeit-Diagramm.

Von einer an sich bekannten, nicht dargestellten Richtpresse für schwere, große Profile 1 sind in Fig. 1 lediglich das Ober- und das Unterwerkzeug 2 bzw. 3 gezeigt, die vertikal beweglich ober- und unterhalb der Richtlinie 4 in der Richtpresse angeordnet sind. Die Werkzeuge 2, 3 sind in horizontaler Ebene in Vorschubrichtung 5 des Profils in drei, den Richtbereich 6 der Richtpresse definie rende Zonen A, B, C unterteilt. Die Zone C ist gleich oder länger als die gleich langen Zonen A und B. Während beim Oberwerkzeug 2 die in Vorschubrichtung erste Zone A mit einer konvexen, die zweite Zone B mit einer konkaven und die dritte Zone wiederum mit einer konvexen Arbeitsfläche 7 bzw. 8 ausgebildet ist, sind die konvexen bzw. konkaven Arbeitsflächen 7, 8 des gegenüberliegenden Unterwerk zeugs 3 entgegengesetzt zu denen des Oberwerkzeugs 2 ausgebildet, d. h., die Zone A besitzt eine konkave, die Zone B eine konvexe und die Zone C wiederum eine konkave Arbeitsfläche 7 bzw. 8. Zum Richten wird das Profil 1 schrittweise vorwärtsbewegt, wobei sich Vorschub bewegungen und Bremsstufen miteinander abwechseln, wie sich aus dem Weg-Zeit-Diagramm gemäß Fig. 5 ergibt. Der Vorschub entspricht der Länge der ersten bzw. der zweiten Zone A bzw. B; auf diese Weise wird ein Teilstück des Profiles 1 in den drei Zonen A, B und C sukzessive bearbeitet.

Das zu richtende Profil 1 erhält in der ersten Zone A eine defi nierte konvexe Krümmung, denn wenn die Krümmung des Profils konkav war, so wird die Krümmungsrichtung durch plastische Umformung umgekehrt; war das Profil ursprünglich konvex gekrümmt, so erhält es - wie bereits gesagt - eine definierte konvexe Krümmung. Somit ist sichergestellt, daß das in die zweite Zone B gelangende Profil 1 unabhängig vom Ausgangszustand eine konvexe Krümmung besitzt, die in der Zone B plastisch in eine konkave Krümmung umgeformt wird. Das Geradeformen des Profils 1 geschieht dann in der Zone C, und um eine elastische Nachfederung des Profils 1 zu kompensieren, sind die konvexe bzw. konkave Arbeitsfläche 7 bzw. 8 des Ober- bzw. Unterwerkzeugs 2 bzw. 3 nur leicht konvex bzw. konkav gekrümmt, so daß einerseits das Nachfedern kompensiert, das Geradeformen aber nicht beeinträchtigt wird.

Die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungen unterscheiden sich von der Variante gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß die einzelnen Zonen A bis C nicht mehr kontinuierlich übergehend an ein und demselben Werkzeug (Oberwerkzeug 2 und Unterwerkzeug 3) ausge bildet sind, sondern die Richtzonen A bis C des Richtbereichs 6 bestehen aus einander gegenüberliegenden, Stempelpaare 9 bildenden, in Vorschubrichtung 5 angeordneten Einzelstempeln 11, 12. Die - bezogen auf die Vorschubrichtung 5 - Länge der das Ober- bzw. Unterwerkzeug ersetzenden ober- und unterhalb der Richtlinie 4 angeordneten Einzelstempel 11 bzw. 12 entspricht der für das Ober- und das Unterwerkzeug 2, 3 gemäß Fig. 1 beschriebenen Länge und Aufteilung der Zonen A bis C, und auch die Arbeitsflächen 7, 8 der Einzelstempel 11 bzw. 12 sind konvex, konkav und leicht konkav bzw. für die unteren Einzelstempel 12 konkav, konvex und leicht konkav gekrümmt. Die einzelnen Stempelpaare 9 der Zonen A, B und C sind einzeln zu betätigen, so daß die Pressung bzw. das Richten des Profils 1 durch die drei Stempelpaare 9 nacheinander durchgeführt wird, wodurch sich Spannungen durch Fluchtungsfehler vermeiden lassen. Die Stempelpaare 9 sind leicht auszuwechseln, was eine variable Betriebsweise, insbesondere ein einfaches Anpassen der Stempelform an unterschiedliche Profile erlaubt.

Im Einlauf zum Richtbereich 6 ist dem ersten Stempelpaar 9 ein als Black-Box lediglich schematisch dargestellter Krümmungssensor 13 zugeordnet, mit dem sich die Krümmungsrichtung des Profils 1 er mitteln läßt. Ist sie konvex, so kann die Pressung durch das erste Stempelpaar 9 entfallen und damit ein schnellerer Durchsatz erzielt werden.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 sind die Stempelpaare 9 durch schmale, ober- und unterhalb der Richtlinie 4 mit Abstand vonein ander angeordnete Einzelstempel 14 bzw. 15 ersetzt, wobei jeweils drei Einzelstempel 14 und 15 eine den Zonen A, B und C des Richt bereichs 6 entsprechende Biegeeinheit 16 bilden. Die Arbeitsflächen 17 bzw. 18 der oberen bzw. unteren Einzelstempel 14, 15 sind - was den Figuren aus Gründen der besseren zeichnerischen Darstellung nicht zu entnehmen ist - leicht abgerundet, und zwar die in der Gerade-Richtzone C angeordneten Einzelstempel 14, 15 weit weniger als die der Zonen A und B. In der Zone A sind unterhalb der Richt linie 4 zwei antriebsmäßig zusammengefaßte Einzelstempel 15 und oberhalb der Richtlinie 4 ein Einzelstempel 14, hingegen in der Zone B oberhalb der Richtlinie 4 zwei Einzelstempel 14 und unterhalb der Richtlinie 4 lediglich ein Einzelstempel 15 angeordnet; die Anord nung der Einzelstempel 14 bzw. 15 in der Zone C stimmt mit der der Zone A überein. Die Eindringtiefe der Stempel 14 bzw. 15 ist für die Zonen A, B und C einzeln einstellbar, was ein Anpassen an unterschiedliche Profilabmessungen ermöglicht, ohne einen Werkzeug wechsel bzw. Austausch der Einzelstempel 14, 15 vornehmen zu müssen.

Der Richtbereich 6 der Werkzeugausführung gemäß Fig. 4 besteht aus in gleichmäßigen Abständen abwechselnd ober- und unterhalb der Richtlinie angeordneten, individuell vertikal einstellbaren, schma len, leicht gerundete Arbeitsflächen 19 aufweisenden Einzelstempeln. Durch jeden der Einzelstempel 21 bzw. 22 wird die Krümmungsrichtung des Profils 1 umgekehrt, wobei die Einzelstempel 21, 22 so ange stellt sind, daß die Größe in Vorschubrichtung, d. h., vom Ein- zum Auslauf absolut kleiner wird. Dabei entsprechen die ersten drei Stempel 23, 24, 25 der Zone A und die Stempel 24, 25, 26 der Zone B. Weitere Zonen A1 (Stempel 25, 26, 27) und B1 (Stempel 26, 27, 28) mit geringeren plastischen Streckungen können folgen, um eine günstigere Restspannungsverteilung zu erzielen. Die letzten drei Stempel 27, 28, 29 bilden die Zone C. Im vorderen Teil (Zonen A und B) wird eine plastische Streckung beider Randfasern erzielt und im hinteren Teil (Zone C) ein planes Auslaufen des Profils 1 erreicht. Alle Einzelstempel 21 bzw. 22 pressen gleichzeitig, und um das erfindungsgemäße Richten durchführen zu können, sind mindestens vier Einzelstempel erforderlich. Auch in diesem Fall ist durch eine unterschiedliche Anstellung der Stempel ein Anpassen an unterschied liche Profile ohne Werkzeugwechsel möglich.

Allen Ausführung ist gemeinsam, daß das Profil 1 mindestens einmal eine plastische Streckung der vorher kürzeren Randfaser erfährt. Bei einem konkav gekrümmten Profil 1 ist dies in der ersten und bei einem konvex gekrümmten Profil in der zweiten Zone A bzw. B der Fall.

Bezugszeichen

1 Profil
2 Oberwerkzeug
3 Unterwerkzeug
4 Richtlinie
5 Vorschubrichtung
6 Richtbereich
7 konvexe Arbeitsfläche
8 konkave Arbeitsfläche
9 Stempelpaar
11 Einzelstempel
12 Einzelstempel
13 Krümmungssensor
14 Einzelstempel
15 Einzelstempel
16 Biegeeinheit
17 Arbeitsfläche
18 Arbeitsfläche
19 Arbeitsfläche
21 Einzelstempel
22 Einzelstempel
23 bis 29 Einzelstempel

Claims

1. Verfahren zum Richten von insbesondere schweren Profilen zwischen vertikal beweglichen, ober- und unterhalb der Richtlinie angeordneten Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil mit einander abwechselnden Vorschubbewegungen und Preßstufen schrittweise gerichtet und eine Krümmung des Profils durch plastische Umformung zumindest einmal in seiner Krümmungsrichtung umgekehrt wird, bevor sie in einer letzten Stufe gerade geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der zweiten Preßstufe mit einer definiert konvexen Krümmung zugeführt und dort konkav gekrümmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtbereich entsprechend den Preßstufen in aufein anderfolgende Zonen unterteilt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil in den einzelnen Zonen des Richtbereichs zu nächst konvex und dann konkav gekrümmt sowie schließlich gerade geformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste sowie die zweite Zone gleich lang oder kürzer als die dritte Zone sind und der Vorschub der Länge der ersten Zone entspricht.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsrichtung des Profils im Einlauf gemessen wird.

7. Vorrichtung zum Richten von insbesondere schweren Profilen zwischen vertikal beweglichen, ober- und unterhalb der Richtlinie angeordneten Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterwerkzeug (2, 3) in horizontaler Ebene in Längsrichtung in zumindest drei aufeinanderfolgende, ab wechselnd konvex und konkav gekrümmte, den Richtbereich (6) definierende Zonen (A, B, C) unterteilt und derart angeordnet sind, daß einer konvexen bzw. konkaven Zone des Oberwerkzeugs eine konkave bzw. konvexe Zone des Unterwerkzeugs (3) gegen überliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterwerkzeug (2, 3) einander in einer Flucht gegenüberliegend angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ober- bzw. Unterwerkzeug (2 bzw. 3) eine erste, konvex bzw. konkav gekrümmte Zone (A), eine zweite, konkav bzw. konvex gekrümmte Zone (B) und eine dritte, leicht konvex bzw. leicht konkav gekrümmte Zone (C) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Zone (A, B) gleich lang und kürzer als die letzte Zone (C) sind.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterwerkzeug aus Stempelpaare (9) bildenden Einzelstempeln (11, 12) bestehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Stempelpaar (9) aus einander gegenüberliegenden Einzelstempeln (11, 12) einer Zone (A; B; C) des Richtbereichs (6) entspricht.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Einzelstempeln (11, 12) im Einlauf des Profils (1) ein Krümmungssensor (13) vorgeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone (A, B, C) des Richtbereichs (6) drei Einzel stempel (14 bzw. 15) aufweist, wobei abwechselnd zwei Ein zelstempel ober- bzw. unterhalb der Richtlinie (4) mit Abstand voneinander angeordnet sind, denen der dritte Einzelstempel von der jeweils gegenüberliegenden Seite her mittig zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelstempel (21, 22) in gleichmäßigen Abständen abwech selnd ober- und unterhalb der Richtlinie (4) angeordnet sind.