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Die Erfindung betrifft eine Biegepresse
zum Falten von Metallfolien, mit einem oberen Balken, der über einem
unteren Balken angebracht ist, wobei einer der Balken an seinen
Enden bei Druck fest ist, während
der andere Balken beweglich und in einer vertikalen Ebene durch
Antriebselemente, die auch an seinen Enden sitzen, beweglich ist,
wobei der feste Balken durch eine Platte gebildet ist, die einen oberen
Teil und einen unteren Teil aufweist, die durch zwei symmetrisch
identische Schlitze bezüglich
der mittleren Querebene des festen Balkens begrenzt sind, wobei
jeder Schlitz begrenzt ist durch eine obere wand und eine untere
Wand, die durch einen Boden verbunden sind und durch eine Öffnung in
den der Platte entsprechenden Seitenrand münden.
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Das japanische Gebrauchsmuster 2
558 928 beschreibt eine Biegepresse dieser Art, bei welcher die
Arbeitsränder
des oberen Balkens und des unteren Balkens sich entlang longitudinaler
bogenförmiger
Krümmungslinien
unter der Einwirkung der Biegebelastungen, die durch die Antriebsmittel
verursacht werden, nach oben verformen und mittels Endanschlägen des
unteren Teils der Platte wieder aufgenommen werden. Im Verlaufe
des Aufbringens der Biegebelastungen nähern sich die seitlichen Enden des
oberen Teils den seitlichen Enden des unteren Teils. Anders gesagt
nähern
sich die oberen Wände der
Schlitze den unteren Wänden
der Schlitze, und der Bereich des Bodens der Schlitze unterliegt
beträchtlichen
und wiederholten Beanspruchungen, die die intrinsische Elastizität des oberen
Teils des unteren Balkens irreversibel beeinträchtigen können.
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Dieses japanische Gebrauchsmuster
offenbart außerdem,
dass die Schlitze jeweils mit einem beweglichen Element versehen
sind, dessen Position manuell oder automatisch regelbar ist, und
zwar im Inneren der Schlitze. Dieses bewegliche Element ist direkt
in Kontakt mit der oberen und der unteren Wand des zugehörigen Schlitzes,
und seine Verschiebung ermöglicht
es, die Tiefe des besagten Schlitzes virtuell zu beschränken und
so die Elastizität
des unteren Balkens zu vermindern, je weiter sich das bewegliche
Element an die Öffnung
annähert.
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Dieses bewegliche Element ermöglicht es, die
Elastizität
des unteren Balkens gemäß den Biegebelastungen
zu regeln, die auf ein Werkstück
aufzubringen sind, damit die Krümmungslinien
der beiden Arbeitsränder
des oberen und des unteren Balkens so parallel wie möglich verlaufen.
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Der Boden jedes Schlitzes wird im
allgemeinen gebildet durch eine gekrümmte Wand, deren Enden sich
tangential an die obere bzw. die untere Wand annähern. Wenn letztere im wesentlichen
parallel sind, ist die gekrümmte
Wand halbkreisförmig, und
wenn diese in Richtung der Öffnung
divergieren, hat die gekrümmte
Wand die Form eines Sektors, der geringer ist als 180°. Die Beanspruchungen
in der Platte sind groß in
den unmittelbaren Umgebungen dieser gekrümmten Verbindungsoberfläche, und
Beanspruchungsspitzen in dieser Zone können zu einer irreversiblen
und unheilbaren Beeinträchtigung
der Elastizität
des oberen Teils des unteren Balkens führen. In Abwesenheit des beweglichen
Elements sind die Beanspruchungen in der Bodenzone Kompressions-Beanspruchungen.
Diese Beanspruchungen können
sich in Zug-Beanspruchungen
umwandeln, wenn das bewegliche Organ in der Nähe des Bodens platziert wird.
Diese Zug-Beanspruchungen können zu
Fissuren führen,
wenn der Krümmungsradius
des Bodens gering ist.
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Die Erfindung hat zum Ziel, eine
Biegepresse der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr
große
Anzahl von Biegevorgängen
ausführen kann,
ohne dass ein Risiko der irreversiblen Beschädigung besteht.
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Die Erfindung erreicht ihr Ziel durch
die Tatsache, dass der Boden jedes Schlitzes durch die Innenwand
einer in der Platte angebrachten Querbohrung gebildet ist, wobei
die Innenwand sich über
einen Winkel von fast 360° erstreckt,
um die Belastungen aufgrund der Biegung auf einen größeren Bereich
zu verteilen.
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Bei gleicher Krümmung des Bodens ist der Bereich,
der bei der erfindungsgemäßen Biegepresse
starken Beanspruchungen unterliegt, zumindest gleich dem Doppelten
des Bereichs der starken Beanspruchungen der herkömmlichen
Biegepressen. So werden die punktuellen Beanspruchungen vermindert,
und es gibt weniger Möglichkeiten,
punktuelle zerstörende
Beanspruchungsspitzen zu erhalten. Da die Sicherheitsgrenzen die
relative Auslenkung der Enden des oberen Teils bezüglich des
unteren Teils des unteren Balkens begrenzen, führen die Biegekräfte, die
größer sind
als die Nennkräfte,
die die Stütze
der Enden des oberen Teils auf den Anschlägen mit sich bringen, nicht
zu zusätzlichen
Beanspruchungen in dem Bodenbereich.
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Gemäß einem anderen Merkmal ist
die Platte im Bereich jedes Bodens durch wenigstens eine seitliche
Gegenplatte verstärkt,
die einen Schnitt aufweist, der sich an den Umfang des Bodens und
des Schlitzes anlehnt.
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Vorzugsweise ist eine Gegenplatte
an jeder Seite der Platte im Bereich jedes Bodens angebracht.
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Gemäß einem noch anderen Merkmal
ist eine Muffe in jeder Bohrung eng befestigt, wobei die Muffe dazu
bestimmt ist, die Biegebeanspruchungen in die Bereiche der Platte
zu verteilen, die die Bohrung umgeben.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung, die rein
beispielhaft erfolgt, und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen,
in welchen:
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1 eine
Frontansicht einer Biegepresse gemäß der Erfindung ist;
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2 eine
vertikale Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1 ist;
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3 in
größerem Maßstab die
Ausgestaltung des Bodens eines Schlitzes der Biegepresse der 1 zeigt;
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4 im
größeren Maßstab die
Ausgestaltung einer Öffnung
eines Schlitzes zeigt, wobei sich die Biegepresse in der Ruhestellung
befindet;
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5 die
Anordnung des Sicherheitsanschlags zeigt, wenn die Biegebelastungen
größer sind
als die Nennkraft der Biegepressen;
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6 eine
Seitenansicht eines Bodens eines Schlitzes ist, der mit einer Gegenplatte
versehen ist;
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7 eine
Schnittansicht entlang der Linie VII-VII der 6 ist;
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8 eine
Seitenansicht des Bodens eines Schlitzes ist, der mit einer die
Beanspruchungen aufteilenden Muffe ausgestattet ist;
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9 und 10 Schnittansichten entlang
der Linie IX-IX in 8 sind;
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11 die
Graphik der Beanspruchungen um einen Boden herum während eines
Biegevorgangs zeigt;
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12 im
größeren Maßstab die
Graphik der Beanspruchungen zeigt;
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13 der 12 gleicht und die Graphik der
Beanspruchungen zeigt, wenn der Boden des Schlitzes mit einer Muffe
versehen ist; und
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14 eine
Ausführungsvariante
der die Beanspruchungen aufteilenden Muffe zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Biegepresse.
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Diese Biegepresse hat einen oberen
Balken 1 und einen unteren Balken 2, die in einem
Gestell vorgesehen sind, das aus zwei Flanschen 9a, 9b gebildet
ist, die miteinander verbunden sind, nämlich über einen in der Zeichnung
nicht dargestellten Windträger.
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Der obere 1 und der untere
Balken 2 befinden sich in einer gleichen vertikalen Ebene,
und der obere Balken 1 gleitet bezüglich den Flanschen 9a und 9b mittels
Führungsmitteln 8a und 8b,
die beispielsweise durch zwei Hydraulikzylinder gebildet werden.
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Die Arbeitsränder dieser beiden Balken tragen
einen Biegestempel P bzw. eine zugehörige Matrize M.
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Der Biegewinkel eines Metallblechs
hängt von
der Stärke
des Eindringens des Stempels P in das Innere der Matrize M ab, und
um eine Biegung mit konstantem Winkel über die gesamte Länge der Biegung
hinüber
zu erhalten, ist es daher notwendig, dass dieses Eindringen auf
der gesamten Länge gleich
stark ist.
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Der untere Balken 2 wird
gebildet durch eine Platte, die mit zwei Schlitzen 3a und 3b versehen
ist, die symmetrisch identisch bezüglich der mittleren Querebene
des unteren Balkens 2 sind, die in der 1 durch die Schnittlinie II-II dargestellt ist.
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Jeder Schlitz 3a und 3b erstreckt
sich im wesentlichen in einer geneigten Richtung, die von der unteren
mittleren Zone der Platte in Richtung des oberen seitlichen Endes
der Platte verläuft.
Jeder Schlitz 3a, 3b ist durch eine obere Wand 31a, 31b und
eine untere Wand 32a, 32b begrenzt, die im wesentlichen
parallel zueinander verlaufen, und die auf die Seitenfläche 40a, 40b der
Platte mittels einer Öffnung 41a, 41b münden, in
welcher ein Sicherheitsanschlag 42a, 42b vorgesehen
ist, der noch beschrieben wird.
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Jeder Schlitz 3a, 3b weist
außerdem
einen Boden 33a, 33b auf, der die obere Wand 31a, 31b mit der
unteren Wand 32a, 32b verbindet, und zwar auf der
Höhe der
mittleren Zone des unteren Balkens 2.
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So weist der untere Balken 2 einen
oberen Teil 22 und einen unteren Teil 21 auf,
die sich oberhalb bzw. unterhalb der beiden Schlitze 3a und 3b befinden.
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Wie sich aus der 2 ergibt, ist der untere Teil 21 des
unteren Balkens 2 an seinen Enden an den Flanschen 9a und 9b angebracht,
die das Gestell der Biegepresse bilden. Die Befestigung des unteren Teils 21 kann
durch Schweißen
oder jedes andere Mittel realisiert sein.
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Der obere Teil 22 des unteren
Balkens 2 ist seinerseits mit dem unteren Teil 21 lediglich
durch die mittlere Zone der Platte zwischen den beiden Böden 33a und 33b der
besagten Schlitze 3a und 3b verbunden.
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Der obere Teil 22 des unteren
Balkens 2 besitzt so einen Freiheitsgrad in der vertikalen
Ebene, dank dessen seine freien Enden vertikal bezüglich der
festen Enden des unteren Teils 21 bewegt werden können, wenn
er Biegebelastungen unterworfen wird, was Beanspruchungen in der
Platte verursacht, die durch den unteren Balken 2 gebildet
wird, nämlich in
den Zonen, die den Böden 33a und 33b benachbart
sind.
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Um die Erstreckung der Zone zu vergrößern, die
jedem der Böden 33a und 33b benachbart
ist, werden letztere jeweils durch die Innenwand einer Durchgangsbohrung 34a, 34b gebildet,
die in der Platte ausgebildet ist, wobei diese Innenwand sich in einem
Winkel nahe 360° erstreckt
und an ihren Enden mit zwei Verbindungswänden 35a und 35b verbunden
ist, die im wesentlichen parallel verlaufen und geringfügig voneinander
beabstandet sind, gerichtet in Richtung des Mittelpunkts der Bohrung 34a und 34b und
verbunden mit gekrümmten
Wänden 36a, 36b,
die die oberen Wände 31a und 31b bzw.
die untere Wände 32a und 32b verlängern.
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Der Durchmesser der Bohrung 34a und 34b ist
unabhängig
von dem Abstand, der die oberen Wände 31a und 31b und
die unteren Wände 32a und 32b trennt.
Dieser Durchmesser wird durch Berechnungen dimensioniert und dann über Messungen
optimiert, die mittels Beanspruchungsmessgeräten ausgeführt werden. Die Bohrungen 34a, 34b sind
mit Präzision
ausgebildet, so dass der Zustand der Oberfläche ihrer Innenwand die Risiken
der Ausbildung von Fissuren vermeidet.
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Wie es in der 3 dargestellt ist, haben der untere Teil 21 und
der obere Teil 22 des Balkens 2 Zähne 37a und 37b,
die durch die Verbindungswände 35a, 35b begrenzt
sind, die voneinander um einen Abstand e getrennt sind und die sich über eine
Länge L
erstrecken, die größer ist
als der Abstand e.
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Die 4 und 5 zeigen die Anordnung von Sicherheitsanschlägen 42a und 42b in
den Öffnungen 41a und 41b der
Schlitze 3a und 3b. Jede Öffnung 41a und 41b ist
begrenzt durch die Innenfläche 43a des
seitlichen Endes des oberen Teils 22 des unteren Balkens 2 und
durch die Oberfläche 44a eines Sicherheitsanschlags 42a und 42b,
der in dem oberen Bereich des seitlichen Endes des unteren Teils 21 des
unteren Balkens 2 angebracht ist. In der Ruhestellung,
d. h. in Abwesenheit von Biegebelastungen, sind die Flächen 43a und 44a zueinander
parallel und um einen Abstand J beabstandet. Dieser Abstand J vermindert
sich, wenn man Biegebelastungen aufbringt, und er geht auf Null
zurück,
wenn die Belastungen die Nennkraft der Biegepresse annehmen. Wenn
die Belastungen größer sind
als diese Nennkraft, übermitteln
die Anschläge 42a und 42b direkt die Überbelastung
auf den unteren Teil 21 des unteren Balkens 2,
was die Beanspruchungen in den Bereichen der Böden 33a und 33b auf
die Werte der Nennbeanspruchungen beschränkt.
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Um die Beanspruchungen in den Bereichen der
Böden 33a und 33b auf
ein größeres Volumen
an Material zu verteilen, sind Verstärkungen 50a und 50b in
der Nähe
der Böden 33a und 33b vorgesehen. Wie
dies aus den 6 und 7 hervorgeht, haben diese
Verstärkungen 50a und 50b die
Form von Gegenplatten, die auf beiden Seiten des Gürtels des
unteren Balkens 2 vorgesehen sind und jede einen Schnitt
aufweisen, der sich an den Umfang des Bodens 33a, 33b und
des Schlitzes 3a, 3b anlehnt. Die Gegenplatten 50a und 50b sind
mit dem Gürtel
des unteren Balkens 2 durch Schweißen oder durch jedes andere
geeignete Mittel verbunden. Im Fall der Verbindung durch Schweißen hat
der ringförmige
Bereich 51, der in der 6 mit
einem gemischten Strich dargestellt ist, keine Schweißnaht, um
in diesem Bereich Spannungen aufgrund der Verschweißung zu
vermeiden.
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Gemäß einem anderen Merkmal der
Erfindung, und um die Beanspruchungen gleichmäßiger um die Bohrungen 34a und 34b herum
zu verteilen, ist eine Muffe 60 im Presssitz in jeder der
Bohrungen vorgesehen, wie dies in den 8 bis 10 dargestellt ist. Die Muffe 60 ist
vorher thermisch behandelt worden, und ihre Oberfläche ist
zuvor behandelt worden, um ihren Reibungskoeffizienten zu verbessern,
um jede Verschlechterung aufgrund des Phänomens der Korrosion der Kontaktflächen zu
vermeiden.
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Die 11 und 12 zeigen die Graphik G1 der Beanspruchungen um die Bohrung 34a herum
bei einem Biegevorgang in Abwesenheit der Muffe 60. Die Graphik
G1 zeigt eine deutliche Beanspruchungsspitze.
Die 13 zeigt die Graphik
G2 der Beanspruchungen, wenn die Bohrung 34a eine
Muffe 60 aufweist.
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Die Muffe 60 kann mit einem
vollen oder hohlen Querschnitt ausgestaltet sein. In dem Fall, in
dem der Gürtel
des unteren Balkens 2 mit den Gegenplatte 50a und 50b verstärkt ist,
ist die Muffe 60 gleichzeitig in die Bohrung 34a und 34b und
in die zugehörigen Öffnungen
der Gegenplatten 50a und 50b eingepresst.
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Die Muffe 60, die in den 9 und 10 dargestellt ist, ist zylindrisch und
hat einen Durchmesser, der an den der Bohrungen 34a und 34b angepasst ist.
Aber der Unterschied der Präzision
des Durchmessers der Bohrungen 34a und 34b und
des Durchmessers der Muffe 60 kann die Präzision der
Biegung beeinflussen.
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Um diese Situation zu vermeiden,
könnte man
dazu übergehen,
die Muffe 60 kalt einzusetzen. Dieser Vorgang führt jedoch
zu einem Anstieg des Verkaufspreises aufgrund der komplexeren Bearbeitung
des Balkens.
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Die 14 zeigt
eine Variante der Ausgestaltung der Muffe 60. Die Bohrungen 34a, 34b und die
Muffe 60 sind so bearbeitet, dass sie eine konische Form
mit einer gleichen Neigung haben.
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Die Muffe 60 wird in ihrer
Bohrung gehalten durch eine Platte 61, die über Schrauben 62 an
einer Fläche
des Balkens um die größte Öffnung der
Bohrung herum befestigt ist. Ein Plättchen
63 aus einem elastischen
Material wie beispielsweise Polyurethan ist zwischen der Platte 61 und
der Außenfläche der Muffe 60 vorgesehen.
Dieses Plättchen 63 aus
dem elastischen Material ermöglicht
es unter anderem, das Spiel zwischen der Muffe 60 und der
Innenwand der Bohrung zu eliminieren.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist der untere Balken fest und der obere Balken beweglich. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt
und betrifft ebenfalls Biegepressen, in welchen der obere Balken
fest und der untere Balken beweglich ist. In diesem Fall sind die
Schlitze 3a und 3b in dem festen oberen Balken ausgebildet.