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HINTERGRUND
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Stücks eines
biegbaren Bogenmaterials und ein Verbindungselement, das durch das
Verfahren hergestellt wird. Sie betrifft das Formen von unbearbeiteten
Metallbogenwerkstücken,
insbesondere Vorgänge,
bei denen ein Bogenmetallbauteil mit einem kontinuierlichen Flansch
entlang einer Biegelinie quer zum Flansch gefaltet wird, was einen
kontinuierlichen Eckflansch erzeugt. Als ein Beispiel ist die vorliegende
Erfindung beim Bilden eines Balkenaufhängers mit einem Sitzelement,
einem Rückelement,
das daran angebunden ist, und parallelen kontinuierlichen Eckflanschen,
die ebenfalls die zwei Elemente verbinden, geeignet.
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Wenn
ein Bogenmetallbauteil mit einem oder mehreren Flanschen quer zum
Flansch oder den Flanschen gebogen wird, so daß die Flansche nach innen aufeinander
geschwungen werden, wird überschüssiges Material
sich entlang der Flansche und nahe der Biegung entwickeln. Dieses überschüssige Material
wird sich über
sich selbst falten oder kräuseln.
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Die
Probleme, die durch überschüssiges Material
verursacht werden, sind insbesondere bei Bildungs- und Wischgrundplatten
(forming and wiping dies), bei Betrieb mit hohen Frequenzen, akkut. Wenn
beispielsweise die Toleranzen in der Presse so sind, daß der Flansch
genau zwischen dem Stanzer und der Grundplatte enthalten ist, kann
dann dieses überschüssige Material
im Flansch sich über
sich selbst falten und reißen,
wobei es keinen Platz gibt, wohinein es fließen oder sich biegen kann.
Dieser Zustand ist ebenfalls als Faltenbildung bekannt. In solchen
Pressen kann das Material ebenfalls eingefangen werden, was andere
Bereiche des Bogenmetallbauteils veranlaßt, sich zu strecken.
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Eine
Faltenbildung ist unansehnlich und wird häufig als ein Schwachpunkt im
Teil wahrgenommen. Ein Strecken kann ebenfalls unerwünschte Einkerbungen
in der Ecke des Flansches erzeugen. Sowohl eine Faltenbildung als
auch ein Strecken werden nicht leicht zwischen Teilen gesteuert,
so daß es
einen Mangel an Uniformität
zwischen den Teilen gibt. Die vorliegende Erfindung erstrebt, ein
Teil mit einem kontinuierlichen Eckflansch zu erzeugen, das glatt
ist und an jeglichen wahrnehmbaren Falten, Kräuselungen, Fältelung
in den Bereichen des Flansches, die zusammengepreßt worden
sind, und jeglichem schädlichen
Strecken in den Bereichen des Teils nahe der zusammengepreßten Bereiche
des Flansches mangelt. Das Verfahren erzeugt einheitlichere Teile.
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Die
Schwierigkeiten, die durch das sich entwickelnde überschüssige Material
bewirkt werden, können
ebenfalls vorzeitig die Presse altern. Es ist im Stand der Technik
bekannt, daß überschüssiges Material,
das sich zwischen Komponenten einer Grundplatte entwickelt, „technische
Schwierigkeiten" verursachen
kann, die den Betrieb der Presse beeinflussen. Siehe
US 1,343,647 , erteilt an R.S. Smith
im Jahre 1920 auf Seite 1, Zeile 37.
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Es
gibt eine Reihe von Wegen zum Vermeiden der Schwierigkeiten, die
mit dem Bilden eines kontinuierlichen Eckflansches auf einer Hochgeschwindigkeitswisch-
oder bildungsgrundplatte verbunden sind. Wenn beispielsweise die
Querbiegung mit einem großen
Radius hergestellt wird, wird der zusammengepreßte Bereich vermindert und
ein Reißen
ist weniger wahrscheinlich. Ferner reduziert ebenfalls eine Reduktion
der Höhe
des Flansches oder der Flansche die Bereiche der Flansche, die zusammenzupressen
sind, was die Wahrscheinlichkeit reduziert, daß ein Reißen stattfindet.
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Jedoch
ist es häufig
wünschenswert,
einen kontinuierlichen Eckflansch in einem Teil mit einer Biegung
um 90° mit
engem Radius mit verhältnismäßig hohen
Seitenflanschen zu bilden. Beispielsweise kann der Erfinder unter
Verwendung des vorliegenden Verfahrens konsistent eine Biegung um
90° mit engem
Radius mit einem 14 mm (9/16'') hohen kontinuierlichen
Eckflansch ohne Faltenbildung bilden, und mit lediglich minimaler Streckung
des Materials in sowohl Material mit einer Stärke von 12 als auch 18. Die
Höhe des
Seitenflansches wird entfernt von der Querbiegelinie und vom Rücken entlang
der proximalen Seite des Flansches zum oberen Ende des Flansches
gemessen. Bezüglich
des Streckens des Materials hat der Erfinder Teile getestet, die
in einer V-förmigen
Prägegrundplatte
mit Öffnungen
in ihren Seitenflanschen und ohne Öffnungen in ihren Seitenflanschen
gebildet wurden. Der Erfinder hat gefunden, daß mit einem Teil der Stärke von
18 mit keinen Öffnungen
in den Seitenflanschen das Material in der äußersten Ecke des Teils, wo
die Querbiegelinie die Flanschbiegelinie trifft, das Teil um 2 mm
(0,08'') verdünnt war.
Im Vergleich haben die Erfinder ein geringeres Verdünnen im
gleichen Teil erkannt, das mit einer Öffnung mit einem Durchmesser
von 3 mm (1/8'') angeordnet auf
der Querbiegelinie im Seitenflansch gebildet wurde, wobei die Öffnung angrenzend
an den Rand des gekrümmten
Bereichs im Flansch war, der von den Quer- und Flanschbiegungen
resultiert. Das Material verdünnt
sich lediglich in der äußersten Ecke
um 1 mm (0,04''). Ein Verdünnen war
in ähnlicher
Weise geringer in Nebeneinandervergleichen von Teilen, die mit Material
der Stärke 12 gebildet wurden.
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Es
gibt Verfahren aus dem Stand der Technik zum Bilden ähnlicher
Formen mit Leichtbaubogenmetall; jedoch leiden sie unter verschiedenen
Nachteilen. Beispielsweise konnte das Bilden einer Biegung um 90° mit kleinem
Radius mit einem kontinuierlichen Eckflansch in einer Zugwirkungsgrundplatte (draw-action
die) erreicht werden. Jedoch sind Zugwirkungsgrundplatten verhältnismäßig langsam
verglichen mit Bildungs- oder Wischgrundplatten. Ebenfalls erfordern
Zugwirkungsgrundplatten überschüssiges Material
um das Teil herum, um das Teil zu halten, während es gestreckt wird. Dieses überschüssige Material
muß gewöhnlicherweise
vom Teil abgeschnitten werden, sobald das Ziehen vollständig ist, was
einen Extraschritt zum Verfahren zufügt.
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Eine
Anzahl an weiteren patentierten Verfahren aus dem Stand der Technik
bildet eine Querbiegung in einem Bogenmetallteil mit Eckflanschen,
jedoch entfernen diese Verfahren das meiste oder das gesamte des
Materials aus den Seitenflanschen, das voraussichtlich zusammenzupressen
ist. Dies vermeidet das Problem, daß das überschüssige Material der Flansche
nahe der Querbiegung sich kräuselt oder
auf sich selbst faltet; jedoch ist der Flansch wesentlich durch
das Entfernen des meisten oder des gesamten Materials nahe der Querbiegung
geschwächt.
Siehe
US 1,925,804 ,
erteilt an William C. Hiering am 5. September 1933, und
US 5,203,069 , erteilt an
Kurt Hennig am 20. April 1992.
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Die
US 5,104,252 offenbart ein
einstöckiges Bogenmetallbalkenverbindungselement
mit Flanschbauteilen. Ein Zugverfahren zum Herstellen eliminiert zusammengepreßte Ecken,
die durch das Crash-Verfahren erzeugt werden.
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Das
vorliegende erfindungsgemäße Verfahren
zum seitlichen Biegen eines länglichen
Bogenmetallelements mit einem oder mehreren Seitenflanschen behandelt
die obigen Probleme, unter Vermeidung eines Reißens oder eines übermäßigen Streckens
des Metalls von und um die Flansche ohne Entfernen überschüssiger Mengen
an Material aus den Flanschen nahe der Querbiegung, oder unter Verwendung
eines langsameren Zugverfahrens, oder durch Vermindern der Höhe der Flansche
oder Vermindern der Schärfe
der Querbiegung.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum Bilden
bestimmter Arten von Bogenmetallbalkenaufhängern geeignet. Bogenmetallbalkenaufhänger werden
weitläufig
in einer Holzrahmenkonstruktion verwendet, um Balken aneinanderzufügen, um
Bauteile zu tragen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat
insbesondere Bedeutung zum Bilden von Leichtbauaufhängern mit
einem aufrechten Rücken
mit parallelen, sich gegenüberliegenden
Seitenflanschen, die sich von diesem erstrecken, und einem geflanschten
horizontalen Sitz, der sich nach außen von dem Rücken in
die gleiche Richtung wie die Flansche erstreckt, um einen Tragebereich
für einen
Aufhänger
zu bilden. Siehe
US 4,802,786 ,
erteilt an James G. Yauger und John M. Rushton am 7. Februar 1989
für ein
Beispiel eines solchen Aufhängers.
US 3,633,950 , erteilt an
Tyrell T. Gilb am 11. Januar 1972, ist ebenfalls beispielhaft.
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Die
besonderen Balkenaufhänger,
die in den zwei obengenannten Patenten beschrieben werden, werden
in der Paneelendachdeckindustrie verwendet, wo große Dächer normal
sind, was die Verwendung jeweils von Hunderten solcher Aufhänger erfordert.
Gegenwärtig
werden viele industrielle Gebäude mit
Paneelendächern
entworfen, was ein hohes Erfordernis für solche Aufhänger erzeugt.
Die vorliegende Erfindung liefert ein ökonomisches Verfahren zum Bilden
der entscheidenden Querbiegung in solchen Aufhängern zwischen dem Rückenelement
und dem Sitz.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Biegung in einem
Bogenmetallelement mit einem oder mehreren Flanschen zu bilden,
wobei die Biegung quer zum Flansch oder den Flanschen ist, ohne
Verursachung einer Faltenbildung oder Knickbildung des Materials
der Flansche in den zusammengepreßten Bereichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Querbiegung
mit kleinem Radius in einem länglichen
Bogenmetallelement mit einem oder mehreren Flanschen zu bilden,
was kontinuierliche Eckflansche frei von Faltenbildungen oder Fältelung
erzeugt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Querbiegung
mit engem Radius in einem länglichen
Bogenmetallelement mit einem oder mehreren Flanschen zu bilden,
die verhältnismäßig hoch
sind, wobei faltenfreie, kontinuierliche Eckflansche erzeugt werden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gebogenes
Bogenmetallelement mit einem langen Seitenflansch mit minimalen
Deformationen zu bilden, so daß die
Verbindung des Flansches über
die Biegelinie dauerhaft ist.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gefaltetes
Bogenmetallelement mit einem langen Seitenflansch auf einer Hochgeschwindigkeitsbildungsgrundplatte
zu bilden.
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Gemäß der Erfindung
werden diese Aufgaben erreicht durch das Verfahren gemäß Anspruch
1. Insbesondere werden gemäß der Erfindung
eine oder bevorzugt mehrere Öffnungen
in den Abschnitten der Bereiche der Flansche bereitgestellt, die
nach innen gebogen werden und ansonsten einknicken oder sich auf
sich selbst falten würden,
wenn die Öffnungen
nicht dort wären.
Die Öffnungen
ermöglichen den
kontrollierten Materialfluß der
zusammengepreßten
Seitenflansche während
der Bildung der kritischen Querbiegung. Das Steuern des Materialflusses
in die Öffnungen
verhindert eine Faltenbildung des Materials der Flansche und einen
Verschleiß auf der
Presse. Ein Verbindungselement, das gemäß dem Verfahren der Erfindung
hergestellt wird, ist in Anspruch 11 definiert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden eine oder mehrere Öffnungen mit geschlossenem Umfang
in den Zusammenpreßbereichen
der Flansche gebildet. Die Flansche werden nach innen auf sich selbst
während
des Biegens des Flächenbereichs
des Teils entlang der Querbiegelinie gebogen. Aufgrund der Kraft,
mit der das Nachinnenbiegen stattfindet, und da Bereiche der Seitenflansche
auf ihrer distalen und proximalen Seite getragen werden, plastifiziert
das Material der Seitenflansche im Zusammenpreßbereich und fließt in die Öffnung mit
geschlossenem Umfang, was bewirkt, daß sie sich deformiert. Da die Öffnung oder Öffnungen
mit geschlossenem Umfang vorhanden ist bw. sind, werden die Seitenflansche
in einer gesteuerteren Art und Weise zusammengepreßt, was
ein Reißen,
Faltenbildung und Verdünnen
während
der Endbiegung der Fläche
des Teils reduziert.
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Dieses
Verfahren ist insbesondere zum Formen von Metallbauteilen mit einer
Stärke
von so leicht wie 18 geeignet. Es ist ebenfalls für Bogenmaterial
einer Stärke
von 12 verwendet worden.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung verbessert existierende Verfahren
durch Bilden der Biegung um 90° mit
kleinem Radius in einem geflanschten Metallelement, ohne Faltenbildung.
Da es die Faltenbildung des Metalls ist, die die Prägekomponenten
vorzeitig altert, ermöglicht
die Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung es den Herstellern,
länger
zu arbeiten, bevor die Prägekomponenten
ersetzt werden müssen.
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet zur Herstellung
eines Flanschbalkenaufhängers
mit einem aufrechten Rückenelement
und einem Sitzelement, das aus dem Rückenelement durch eine Biegung
mit kleinem Radius gebildet wird. Das unbearbeitete Werkstück wird
mit zwei oder mehr Öffnungen
bereitgestellt. Diese Öffnungen
werden in den Flanschen bei oder nahe der Querbiegelinie gebildet,
wo der Sitz aus dem Rückenelement
gebildet werden wird. Bevorzugt werden die in dem unbearbeiteten
Werkstück
gebildeten Öffnungen
durch die Breite der Fläche
plus zusätzlichem
Material auf jeder Seite der Fläche
getrennt und werden von demjenigen getrennt, was die Ränder der
Flansche sein werden. Im bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung
werden dann die Flansche und schließlich die Querbiegung an oder
nahe der Öffnungen
gebildet.
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Eine
Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, um einen kanalförmigen Leichtbaubalkenaufhänger auf
einer Hochgeschwindigkeitsstufenpresse zu bilden, vermindert ebenfalls
die Arbeit, die an dem Teil durchgeführt werden muß. Die Verwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht,
daß die
Presse mit einer niedrigeren Tonnage als mit herkömmlichen
Verfahren, die das kanalförmige
Teil wischen, um die kritische Querbiegung zu erzeugen, betrieben
werden kann. Der Erfinder hat gefunden, daß es 750 Pfund pro Quadratinch
weniger Druck bedarf, um eine 90°-Biegung
von engem Radius in einem kanalförmigen
Bauteil einer Stärke von
12 mit Öffnungen
in den Seitenflanschen in der Zusammenpreßzone in einer V-förmiger Bildungspresse
zu bilden, gegenüber
einem kanalförmigen Bauteil
mit keinen solchen Öffnungen.
Es erforderte lediglich Druck von 2750 Pfund pro Quadratinch, um ein
Bauteil einer Stärke
von 12 gemäß der Erfindung mit Öffnungen
mit geschlossenem Umfang in den Flanschen zu bilden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Aufsicht auf ein unbearbeitetes Werkstück, aus dem ein Balkenaufhänger gemäß dem Verfahren
der Erfindung gebildet werden kann. Das unbearbeitete Werkstück ist als
bereits abgeschnitten von einer Spule von Bogenmetall gezeigt, und
wobei jegliche Öffnungen,
Kerben und Rustika bereits darin gebildet sind. Wie auf dem Fachgebiet bekannt
ist, würde
das unbearbeitete Werkstück nicht
vollständig
von der Spule abgeschnitten werden, wenn das Teil auf einer Stufenpresse
gebildet würde,
wie es das bevorzugte Verfahren für die vorliegende Erfindung
ist.
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2 ist
eine Aufsicht auf das gleiche Teil nach 1, nachdem
Seitenflansche in dem Teil gebildet worden sind.
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3 ist
eine Aufsicht auf das gleiche Teil nach 1, nachdem
die Endbiegungen hergestellt worden sind. Ein Oberflansch ist durch
auf dem Fachgebiet übliche
Mittel gebildet worden, und ein Sitzelement ist gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung gebildet worden. Die Öffnungen mit geschlossenem
Umfang in den Seitenflanschen entlang der Querbiegelinie sind zu
Schlitzen verengt worden aufgrund des Flusses von plastifiziertem
Metall während
des Bildens der letzten Querbiegung.
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4 ist
eine Seitenansicht des unbearbeiteten Werkstücks nach 1,
aufgenommen entlang der Linie 4-4 in 1.
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5 ist
eine Seitenansicht des Teils nach 2, aufgenommen
entlang der Linie 5-5 in 2.
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6 ist
eine Seitenansicht des fertigen Teils nach 3, aufgenommen
entlang der Linie 6-6 in 3.
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7 ist
eine Seitenansicht des Teils nach 1, aufgenommen
entlang der Linie 7-7 in 1.
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8 ist
eine Seitenansicht des Teils nach 2, aufgenommen
entlang der Linie 8-8 in 2.
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9A ist
eine Seitenansicht des fertigen Teils nach 3, aufgenommen
entlang der Linie 9A-9A.
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9B ist
ein Querschnitt des fertigen Teils nach 3, aufgenommen
entlang der Querschnittslinie 9B-9B.
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10 ist
eine Seitenansicht einer Presse, die verwendet wird, um eine Querbiegung
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Bogenmetallteil zu bilden. Das erzeugte Teil
wird der fertige Balkenaufhänger
sein, der in 3 gezeigt ist. Das Teil ist
ruhend auf der Oberfläche
der Grundplatte gezeigt, und der Stanzer ist in der angehobenen
Position vor seinem Abwärtsstoß gezeigt.
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11 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der gleichen Presse nach 10,
aufgenommen entlang der Linie 11-11 in 12. Die
Ansicht zeigt den Stanzer am Ende seines Stoßes, der die Querbiegung gemäß der vorliegenden
Erfindung im Teil ausgebildet hat.
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12 ist
eine Querschnittsansicht der in 10 und 11 gezeigten
Presse, aufgenommen entlang der Querschnittslinie 12-12 in 11.
Das fertige Teil ist ebenfalls im Querschnitt gezeigt.
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13A ist eine perspektivische Ansicht des fertigen
Balkenaufhängers
nach 3, der gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet worden ist.
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13B ist eine perspektivische Ansicht des fertigen
Balkenaufhängers
nach 16, gebildet gemäß dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung. Der Balkenaufhänger
nach 13B unterscheidet sich von 13A lediglich dadurch, daß er mit einer Vielzahl von Öffnungen
in der Nähe
der Querbiegung ausgebildet ist, um es dem plastifizierten Metall
der Flansche in den zusammengepreßten Bereichen zu ermöglichen,
frei während
des Bildens der Querbiegung zu fließen.
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14 ist
eine Aufsicht auf ein anderes unbearbeitetes Werkstück, aus
dem ein Balkenaufhänger
gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung gebildet werden kann. Das unbearbeitete
Werkstück
ist bereits als von einer Spule von Bogenmetall abgeschnitten gezeigt,
und wobei jegliche Öffnungen,
Kerben und Rustika bereits darin ausgebildet sind. In diesem unbearbeiteten
Werkstück
für einen Balkenaufhänger sind
zwei Öffnungen
in jedem Seitenflansch gebildet. Die Öffnungen in jedem Flansch überspannen
die Querbiegelinie.
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15 ist
eine Seitenansicht des gleichen Teils nach 14, nachdem
Seitenflansche in dem Teil gebildet worden sind.
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16 ist
eine Seitenansicht des gleichen Teils nach 14, nachdem
die Endbiegungen hergestellt worden sind. Ein Oberflansch ist durch
auf dem Fachgebiet übliche
Mittel gebildet worden, und ein Sitzelement ist gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung gebildet worden.
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17 ist
eine Aufsicht auf ein unbearbeitetes Bogenmetallwerkstück. Dieses
unbearbeitete Werkstück
ist mit einer Biegelinie bereitgestellt, um einen einzelnen Seitenflansch
herzustellen, und einer weiteren Biegelinie zum Herstellen einer
Querbiegung in dem Teil.
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Die
Biegelinien sind gestrichelt gezeigt. Da das aus dem unbearbeiteten
Werkstück
gebildete Teil lediglich einen Seitenflansch aufweisen wird, ist lediglich
eine Öffnung
in dem Teil gebildet, um den Fluß von plastifiziertem Metall
während
der Bildung der Querbiegung aufzunehmen.
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18 ist
eine Seitenquerschnittsansicht einer Presse, die verwendet wird,
um die Querbiegung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Bogenmetallteil mit lediglich einem Seitenflansch
zu bilden. Der bewegliche obere Stanzer ist nahe zur Vervollständigung
seines Stoßes
gezeigt. Das Bogenmetallteil ist zwischen dem sich bewegenden Stanzer
und der stationären
Grundplatte angeordnet. Die Querbiegung in dem Teil ist teilweise
gebildet worden. Die Öffnung
in dem Zusammenpreßbereich
des Seitenflansches hat sich bereits an ein Oval angenähert aufgrund
des Flusses von plastifiziertem Metall. Die untere Grundplatte ist
mit einer Auswerfplatte oder einem Anheber gezeigt, die bzw. der
das Teil hält, wenn
sich der Stanzer durch seinen Abwärtsstoß bewegt.
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19 ist
eine Seitenquerschnittsansicht der Grundplatte nach 18.
Der obere bewegliche Stanzer ist so gezeigt, daß er seinen Abwärtsstoß vollendet
hat. Das Teil ist mit der Querbiegung so gezeigt, daß sie vollständig gebildet
worden ist.
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20 ist
eine Querschnittsansicht der Presse nach 18, aufgenommen
entlang der Querschnittslinie 19-19.
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21 ist
eine Aufsicht auf die Stanzgrundplatte zum Herstellen der Querbiegung
in einem Teil gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die gezeigte Stanzgrundplatte ist insbesondere zum Bilden
des Teils auf einer Stufenpresse geeignet.
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22 ist
eine Seitenansicht einer Station in einer Stufenpresse, die verwendet
wird, um die Querbiegung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem Bogenmetallteil zu bilden. Die gezeigte Station
ist tatsächlich
die letzte Station in einer Stufenpresse. An dieser Station werden
sowohl die letzte Querbiegung in dem Teil gebildet als auch das
Teil von der Bogenmetallspule abgeschnitten. Die Station ist mit
der Stanzpresse und der Schneidpresse an der Spitze ihrer Stöße gezeigt,
wobei das Teil gerade in die Station eingesetzt worden ist. Bereiche
der Stanzpresse und der Stanzgrundplatte sind in gestrichelten Linien gezeigt,
um die Station besser zu veranschaulichen.
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23 ist
eine ähnliche
Ansicht zu 22 der letzten Station in einer
Stufenpresse, wo das Teil von der Spule abgeschnitten und die Querbiegung gebildet
wird. Die Station ist mit der Stanzpresse und der Schneidpresse
beginnend ihren Abwärtsstöße gezeigt.
Das Teil ist zwischen dem Ausgeberstift und dem Anheber eingeklemmt
gezeigt.
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24 ist
eine ähnliche
Ansicht zu 22 der letzten Station in einer
Stufenpresse, wo das Teil von der Spule abgeschnitten und die Querbiegung gebildet
wird. Die Station ist mit der Stanzpresse und der Schneidpresse
deutlich in ihrem Abwärtsstoß gezeigt.
Die Stanzpresse hat mit dem Teil Kontakt hergestellt. Der Ausgeberstift
ist nun vollständig
in der Stanzpresse eingeschlossen, und die Schneidpresse hat das
Teil von der Spule abgeschnitten.
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25 ist
eine ähnliche
Ansicht zu 22 der letzten Station in einer
Stufenpresse, wo das Teil von der Spule abgeschnitten und die Querbiegung gebildet
wird. Die Station ist mit der Stanzpresse und der Schneidpresse
an der untersten Stelle ihres Abwärtsstoßes gezeigt. Das Teil ist entlang
der Querbiegelinie gebogen worden, unter Annahme seiner endgültigen Form.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird das Verfahren der vorliegenden
Erfindung an einem Stück 1 eines
biegbaren Bogenmaterials mit einer distalen Seite 2, einer
proximalen Seite 3 und ersten und zweiten Enden 4 und 5 durchgeführt. Im
ersten Schritt des Verfahrens wird eine Öffnung 6 mit geschlossenem
Umfang in dem Stück 1 gebildet.
Die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang weist eine erste Form auf.
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Als
nächstes
wird das Stück 1 entlang
einer Flanschbiegelinie 7 gebogen, so daß das Stück 1 eine
erste Zwischenposition einnimmt. Siehe 2. Die Flanschbiegelinie 7 teilt
das Stück 1 in
einen Flansch 8, der die Öffnung 6 mit geschlossenem
Umfang enthält,
und eine Fläche 9 auf
der anderen Seite der Flanschbiegelinie 7 auf. Der Flansch 8 weist
distale und proximale Seiten 10 und 11 auf, die
den distalen und proximalen Seiten 2 und 3 des
Stücks 1 entsprechen.
Der Flansch 8 weist ebenfalls eine Oberseite 12 auf,
die entfernt von der Flanschbiegelinie 7 angeordnet ist,
und eine Bodenseite 13, die mit der Flanschbiegelinie 7 zusammenfällt.
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Um
das erfindungsgemäße Verfahren
zu vervollständigen,
wird die Fläche 9 entlang
einer Querbiegelinie 14 gebogen, die die Fläche 9 in
einen Rücken 15 und
einen Sitz 16 und den Flansch 8 in einen Rückenflansch 17 und
einen Sitzflansch 18 aufteilt, so daß das Stück eine zweite Position einnimmt. Siehe 3, 11 und 12.
Die Querbiegelinie 14 liegt in der Nähe der Öffnung 6 mit geschlossenem Umfang.
Während
des Biegens der Fläche 9 entlang der
Querbiegelinie 14 werden Bereiche der distalen und proximalen
Seiten 10 und 11 des Flansches 7 gestützt, so
daß der
Sitzflansch 18 und der Rückenflansch 17 nach
innen aufeinander geschwungen werden, so daß Bereiche des Sitzflansches 18 und des
Rückenflansches 17 in
der Nähe
der Enden 4 und 5 des Teils aus der Linie gebogen
werden und mit einem Winkel zueinander liegen. Das Biegen der Fläche 9 entlang
der Querbiegelinie 14 wird mit einer Kraft durchgeführt, die
ausreichend ist, um Kompressionskräfte in Bereichen des Flansches 8 nahe
der Querbiegelinie 14 zu erzeugen, was bewirkt, daß Bereiche
des Flansches 8 plastifizieren und in die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang in dem Flansch fließen, so daß der geschlossene Umfang der Öffnung 6 durch
den Materialfluß deformiert
wird und die Öffnung 6 eine
zweite kleinere Form als die erste Form einnimmt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist die bevorzugte erste Form der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang ein Kreis mit einem Durchmesser von 3 mm (1/8''). Eine solche Öffnung 6 ist zum Bilden
von kontinuierlichen Eckflanschen in sowohl Metall mit einer Stärke von
12 als auch 18 bevorzugt. Andere Formen sind möglich, jedoch ist ein Kreis
bevorzugt. Die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang kann in einer ersten Form hergestellt werden,
die ein Polygon ist. Jedoch sind die scharfen Winkel in einem Polygon wahrscheinlicher
der Punkt, wo ein Reißen
während eines
Versagens des Teils beginnt, wenn eine Last auf dem Teil plaziert
wird. Daher ist das Formen der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang als ein kontinuierlich gekrümmtes Element bevorzugt.
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Die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang wird bevorzugt im Kompressionsbereich gebildet,
der durch das Nachinnenschwingen der Rückenflansch- und der Seitenflanschbereiche 17 und 18,
gerade über
oder angrenzend an irgendwelche gekrümmten Abschnitte in dem Seitenflansch 8 wegen
des Biegens des Teils entlang der Flanschbiegelinie 7 oder der
Querbiegelinie 14, bewirkt wird.
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Da
es das Biegen des Seitenflansches 8 entlang der Querbiegelinie 14 ist,
welches Kompressionsbereiche im Seitenflansch 8 erzeugt,
wo das Metall sich aufgrund des Materialflusses ansammeln möchte, muß die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang gemäß der vorliegenden
Erfindung im Kompressionsbereich angeordnet werden, so daß sie durch die
Querbiegelinie 14 durchschnitten wird, oder sie muß nahe der
Querbiegelinie 14 angeordnet sein, so daß plastischer
Fluß die Öffnung 6 deformieren
wird. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang im Kompressionsbereich durch die Querbiegelinie 14 geteilt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang ebenfalls näher
an der Fläche 9 oder
der Flanschbiegelinie 7 anstelle der Oberseite 12 des
Flansches 8 angeordnet. Dies bildet einen stärkeren Flansch 8 aus.
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Wenn
lediglich eine Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang verwendet wird, wird sie idealerweise von sowohl
der Oberseite 12 des Flansches 8 als auch der
Flanschbiegelinie 7 durch kontinuierliche Materialzonen 19 und 20 beabstandet
sein. Siehe 1. Die kontinuierlichen Materialzonen 19 und 20 bestehen
aus Bereichen, die aus Linien gebildet sind, die im wesentlichen
senkrecht zu der Flanschbiegelinie 7 zwischen der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang und der Oberseite 12 und der Unterseite 13 des
Flansches 8 in der ersten Zwischenposition verlaufen.
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Die
Flanschbiegelinie 7 könnte
eine Tangente der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang sein, jedoch ist dies nicht bevorzugt.
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Die
kontinuierliche Materialzone 19 über der Öffnung 6 mit geschlossenem
Umfang kann ebenfalls auf die folgende Art und Weise beschrieben
werden: Sie weist eine obere Grenze auf, die durch die Oberseite 12 des
Flansches 8 definiert ist, eine untere Grenze, die durch
die Oberkante der Öffnung 6 mit geschlossenem
Umfang 6 definiert ist, und Grenzen auf jeder Seite, die
definiert werden durch Linien, die orthogonal zu der Flanschbiegelinie 7 und
tangential zu der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang an den äußersten
gegenüberliegenden
Punkten des Umfangs der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang entlang der Flanschbiegelinie 7 sind,
wenn das Teil in der ersten Zwischenposition ist. Die untere kontinuierliche
Materialzone ist in ähnlicher
Weise definiert, außer
unter Bezugnahme auf Bodenseite 13 des Flansches 8.
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Diese
obere kontinuierliche Materialzone 19 weist eine Breite
auf, die als der Abstand zwischen der Oberseite 12 des
Flansches 7 und dem nächsten Punkt
auf dem Umfang der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang zur Oberseite 12 des Flansches 8 definiert
ist. Idealerweise ist diese Breite größer als die Dicke des Materials,
aus welchem das Stück 1 hergestellt
ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
liegt ein Hauptteil des Materials des Flansches 8 in einer
ersten Ebene, nachdem das Stück 1 seine
erste Zwischenposition eingenommen hat, und nachdem das Stück 1 in
seine zweite Position geformt worden ist, liegt der Hauptteil des
Materials des Flansches 8 noch in dieser ersten Ebene.
Siehe 2 und 13A.
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Sogar
wenn der Hauptteil des Materials des Flansches 8 nicht
in einer ersten Ebene liegt, in der vorliegenden Erfindung, wird
der Rückenflansch 17 in
einem ausgewählten
Winkel oder einer Orientierung zum Rücken 15 liegen, und
der Sitzflansch 18 wird in einem ausgewählten Winkel oder Orientierung
zum Sitz 16 liegen, und die Rücken- und Sitzflansche 17 und 18 werden
diese Orientierung zum Rücken 15 und
Sitz 16 während
des gesamten Verfahrens des Bildens der Querbiegung bewahren.
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In
diesem bevorzugten Fall, wo der wesentliche Teil des Flansches 8 in
einer einzigen Ebene liegt, ist diese Ebene bei 90° zu der Fläche 9,
so daß der
Rückenflansch 17 90° zum Rücken 15 ist
und der Sitzflansch 18 90° zum Sitz 16 ist.
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Da
in der bevorzugten Form alle Biegungen mit Biegungen mit engem Radius
hergestellt sind, wird der wesentliche Hauptteil des Flansches 8,
betrachtet im Querschnitt nahe der Querbiegelinie 14, planar
sein, und lediglich der Bereich nahe der Flanschbiegelinie 7 wird
gekrümmt
sein. Siehe 5, 6 und 12.
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Während es
bevorzugt ist, daß lediglich
eine Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang in dem Seitenflansch 8 nahe der Querbiegelinie 14 gebildet
wird, kann eine Vielzahl an Öffnungen
im Seitenflansch 8 nahe der Querbiegelinie 14 gebildet
werden. Siehe 13B bis 16. Beispielsweise
kann eine zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang ebenfalls in dem Stück 1' gebildet werden. Bevorzugt weist
die zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang ebenfalls die gleiche erste Form auf. Die zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang ist in dem Flansch 8 nahe der Querbiegelinie 14 angeordnet.
Die erste und die zusätzliche Öffnung 6 bzw. 21 mit
geschlossenem Umfang liegen im wesentlichen in ähnlichem Abstand von der Stelle,
wo sich die Querbiegelinie 14 und die Flanschbiegelinie 7 schneiden.
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Die
zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang ist ebenfalls nahe genug an der Querbiegelinie 14 angeordnet,
so daß die
zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang ebenfalls durch Materialfluß deformiert wird. Die zusätzliche Öffnung 21 mit
geschlossenem Umfang wird ebenfalls eine zweite kleinere Form als
ihre erste Form einnehmen, nachdem das Biegen entlang der Querbiegelinie 14 stattgefunden
hat.
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Wenn
zwei Öffnungen 6 und 21 mit
geschlossenem Umfang in einem einzigen Flansch 8 gebildet werden,
werden bevorzugt die zwei Öffnungen 6 und 21 mit
geschlossenem Umfang entlang der Flanschbiegelinie 7 mit
gleichen Abständen
von der Querbiegelinie 14 und gleichen Höhen oberhalb
der Flanschbiegelinie 7 beabstandet.
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Wie
oben erwähnt,
werden bevorzugt die erste und zusätzliche Öffnung 6 und 21 mit
geschlossenem Umfang mit der gleichen ersten Form gebildet. In Ausführungsformen,
wo jedoch mehr als eine Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang gebildet werden, müssen die Öffnungen mit geschlossenem
Umfang nicht mit der gleichen ersten Form gebildet werden. Da ferner
der Materialfluß nicht
perfekt gesteuert werden kann, wird die zweite endgültige Form,
die von den Öffnungen
mit geschlossenem Umfang eingenommen wird, nicht die gleiche sein
für die Öffnungen,
sogar wenn sie mit der gleichen ersten Form gebildet worden sind.
Obwohl die bevorzugte erste Form so ausgewählt worden ist, daß Materialfluß beinahe
vollständig
die Öffnung
mit geschlossenem Umfang verschließt oder füllt, so daß die zweiten Formen, die von
den Öffnungen
mit geschlossenem Umfang eingenommen werden, ähnlich sind.
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Während es
bevorzugt ist, daß die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang in dem unbearbeiteten Bogenmaterialwerkstück gebildet
wird, bevor irgendwelche Biegungen in dem Material durchgeführt werden,
kann das Bilden der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang in dem Flansch 8 stattfinden, nachdem der
Flansch 8 durch Biegen des Stücks entlang der Flanschbiegelinie 7 gebildet
worden ist.
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Zusätzliche
Schritte können
dem bevorzugten oben beschriebenen Verfahren zugefügt werden, um
ein Teil 1 mit zwei Seitenflanschen 8 und 108 zu erzeugen,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet werden. Siehe 1. Zuerst
wird eine zweite Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang in dem Stück 1 gleichzeitig
mit der Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang durch Durchstechen des Stücks 1 gebildet. Die
zweite Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang wird mit einer ersten Form gebildet. Als nächstes wird
das Stück 1 entlang
einer zweiten Flanschbiegelinie 107, die einen Bereich
im wesentlichen parallel zu der Flanschbiegelinie 7 aufweist,
gleichzeitig mit dem Biegen entlang der Flanschbiegelinie 7 gebogen.
Wie für
die erste Flanschbiegelinie 7 teilt die zweite Flanschbiegelinie 107 das
Stück in
einen zweiten Flansch 108, der die zweite Öffnung 106 mit geschlossenem
Umfang enthält,
und die Fläche 9 auf der
anderen Seite der zweiten Flanschbiegelinie 107 auf. Der
zweite Flansch 108 weist ebenfalls distale und proximale
Seiten 110 und 111, eine Oberseite 112,
die von der zweiten Flanschbiegelinie 107 entfernt angeordnet
ist, und eine Bodenseite 113, die mit der zweiten Flanschbiegelinie 107 zusammenfällt, auf.
Wie für
den ersten Flansch 7, wenn das Stück 1 entlang der Querbiegelinie 14 gebogen
wird, die die Fläche 9 in
einen Sitz 16 und einen Rücken 15 und den Flansch 8 in
einen Sitzflansch 18 und einen Rückenflansch 17 aufteilt,
teilt ebenfalls die Querbiegelinie 14 den zweiten Flansch 107 in
einen zweiten Sitzflansch 118 und einen zweiten Rückenflansch 117 auf.
Die Querbiegelinie 14 liegt ebenfalls in der Nähe der zweiten Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang.
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Wenn
das Stück 1 entlang
der Querbiegelinie 14 gebogen wird, werden Bereiche der
distalen und proximalen Seiten 110 und 111 des
zweiten Flansches 108 gleichzeitig gestützt, so daß der zweite Sitzflansch 118 und
der zweite Rückenflansch 117 nach
innen aufeinandergeschwungen werden, so daß Bereiche des zweiten Sitzflansches 118 und
des zweiten Rückenflansches 117 in
der Nähe
der Enden 4 und 5 des Teils 1 aus der
Linie gebogen werden und mit einem Winkel zueinander liegen. Das
Biegen des Stücks 1 entlang
der Querbiegelinie 14 findet mit einer Kraft statt, die
ausreichend ist, um Kompressionskräfte in Bereichen des zweiten
Flansches 108 in der Nähe
der Querbiegelinie 14 zu erzeugen, was bewirkt, daß Bereiche
des zweiten Flansches 108 plastifizieren und in die zweite Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang in dem zweiten Flansch 108 fließen, so
daß der
geschlossene Umfang der zweiten Öffnung 106 durch
den Materialfluß deformiert
wird und die zweite Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang eine zweite kleinere Form als, die erste Form
einnimmt.
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Ebenfalls
in der bevorzugten Ausführungsform
sind die Biegungen, die entlang der Flanschbiegelinien 7 und 107 und
der Querbiegelinie 14 auftreten, Biegungen um 90° mit engem
Radius, mit einem Radius gleich der Dicke des Materials. Dieser
Radius wird als der Abstand von der Achse, um die die Biegung gebildet
wird, und der proximalen Seite 2 des Stücks 1 gemessen. Siehe 9b.
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Obwohl
es nicht bevorzugt ist, kann der zweite Flansch 108 mit
einer zweiten Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang und einer zusätzlichen Öffnung 121 mit geschlossenem
Umfang gebildet werden.
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Die
folgende Beschreibung betrifft das Verfahren zum Bilden einer Falz
oder einer Querbiegung in einem kanalförmigen Bauteil, um ein hauptsächlich „L-förmiges" Kanalbauteil zu
erzeugen, das als der Balkenaufnahmebereich eines Aufhängers 201 verwendet
werden kann.
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Es
wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden, daß das gleiche
Verfahren mit leichten Anpassungen verwendet werden kann, um ein
Bogenmetallelement 202 mit einem Basisbereich oder Flächenbereich 9 und
lediglich einem Seitenflansch, der mit einem Winkel zu diesem angeordnet
ist, zu erzeugen. Fachleute auf dem Gebiet werden ebenfalls erkennen,
daß das
erfindungsgemäße Verfahren
gleichermaßen
anwendbar ist auf unzählige
weitere Gegenstände
mit Biegungen quer zu kontinuierlichen Eckflanschen.
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Es
ist ebenfalls zu bemerken, daß alle
Biegungen, die gemäß dem bevorzugten
Verfahren gebildet werden, Biegungen um 90° mit engem Radius sind; jedoch
ist es nicht wesentlich für
die Erfindung, daß die
Seitenflansche 8 und 108 senkrecht zu dem Flächenelement 9 zu
Zwecken der Erfindung angeordnet werden, noch ist es wesentlich,
daß die
Querbiegung selbst zwei Elemente erzeugt, die orthogonal zueinander
angeordnet sind. Ferner muß die Querbiegelinie 14 nicht
senkrecht zu den Flanschbiegelinien 7 und 107 sein.
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Das
bevorzugte Verfahren zum Bilden eines kanalförmigen Leichtbauaufhängers 201 mit
einer Querbiegung von engem Radius auf einer Hochgeschwindigkeitsstufenpresse
gemäß der vorliegenden Erfindung
besteht aus den folgenden Schritten.
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Um
das Verfahren zu beginnen, wird die Vorderkante einer Spule von
Bogenmaterial in eine Stufenpresse eingeführt. Stufenpressen sind auf
dem Fachgebiet zum Bilden von Leichtbaubogenmetallelementen mit
mehreren Biegungen gut bekannt. Zum Bilden eines Balkenaufhängers 201 gemäß dem bevorzugten
Verfahren der vorliegenden Erfindung weist die Presse eine Vielzahl
von Stationen auf, und die Spule wird schrittweise in die Presse
geführt.
An jeder Station werden aufeinanderfolgende Tätigkeiten an der Spule durchgeführt, bis
der fertige Aufhänger 201 aus
der Endstation ausgeworfen wird. Die folgenden Schritte können mit
einer 100-Tonnen-Presse durchgeführt
werden, um einen kanalförmigen
Balkenaufhänger 201 aus
galvanisiertem Bogenmetall mit einer Stärke von 18 herzustellen. Die Stufenpresse
wird idealerweise mit etwa 100 Stößen pro Minute betrieben.
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Die
Breite der Spule variiert in Abhängigkeit von
der Größe und Anzahl
von unbearbeiteten Aufhängerwerkstücken oder
Stücken 1,
an denen identische Tätigkeiten
an einer bestimmten Stelle in der Presse durchgeführt werden.
In dem bevorzugten Verfahren zum Bilden eines Balkenaufhängers 201 in Leichtbau,
der für
eine Paneelendachkonstruktion geeignet ist, ist die Spule breit
genug, um zwei unbearbeitete Werkstücke oder Teile aufzunehmen,
die nebeneinander durch die Presse laufen.
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Die
Spule wird schrittweise in die Presse eingeführt. Am ersten Paar von Stationen
in der Stufenpresse werden Pilotlöcher 22, Kerben und
jegliche Öffnungen
in dem Teil gebildet. Die Pilotlöcher 22 sind
die größten kreisförmigen Öffnungen
in dem Rückenelement 15,
die in 1 gezeigt sind. Sie werden lediglich zum Bearbeiten
und Führen
der Spule durch die Stufenstanzpresse verwendet. Es erfolgt in diesem
ersten Paar von Durchstechstationen, daß die Öffnungen 6 und 106,
die für
diese Erfindung einzigartig sind, dort gebildet werden, wo die kontinuierlichen
gekrümmten
Seitenflansche 8 und 108 des Aufhängers 201 sein
werden.
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Als
nächstes
wird das unbearbeitete Werkstück
teilweise von der Spule abgeschnitten, jedoch nicht vollständig. Ein
Bereich des Teils, zwischen dem die ersten und zweiten Seitenflansche 8 und 108 enden,
und was der Oberflansch 23 werden wird, verbleibt mit den
Teilen vor und hinter demselben in der Spule verbunden. Siehe 1.
Dies ermöglicht
es dem unbearbeiteten Werkstück
oder Teil 1, kontinuierlich durch die Stufenpresse vorgeschoben
zu werden. Wie ebenfalls oben erwähnt, gibt es zwei Teile 1, die
durch die Presse nebeneinander laufen, und an diesem Punkt sind
die zwei noch verbunden.
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Am
nächsten
Paar von Stationen werden die Rustika 24 zum Stärken des
Oberflansches 23 gebildet.
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Beim
nächsten
Paar von Stationen werden Vertiefungen 25 und 125 dort
gebildet, was die Seitenflansche 8 und 108 sein
werden.
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Bei
dem nächsten
Paar von Stationen werden Bereiche der äußeren Ränder des unbearbeiteten Werkstücks senkrecht
zu dem Flächenbereich 9 nach
oben gebogen, um einen kanalförmigen
Bereich zu bilden, der aus einem Grundbereich oder Flächenbereich 9 mit
gegenüberliegenden
Seitenflanschen 8 und 108 besteht.
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Bei
der nächsten
Station werden die zweiten Teile 1, die nebeneinander laufen,
durch eine Lanze getrennt, und das Teil wird mit jeglichen notwendigen Zeichen,
Labeln oder Instruktionen gestempelt.
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Als
nächstes
werden die Oberflansche 23 in jedem Teil 1 durch
einen Wischstanzer (wiping punch), der auf dem Fachgebiet bekannt
ist, nach unten gebogen.
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Schließlich wird
das Teil, das der Balkenaufhänger 201 werden
wird, in die Endstation bewegt. Siehe 21 bis 25.
Bei dieser Station wird es zunächst
von der Spule abgeschnitten und dann entlang der Querbiegelinie 14 durch
eine männliche
Formungsstanzpresse 301 und eine passende weibliche Formungsstanzgrundplatte 302 gebogen.
Die männliche
Formungsstanzpresse 301 wird nach unten getrieben und biegt
das Teil 1 entlang der Querbiegelinie 14.
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Der
Schnitt wird durch eine Schneidpresse 401, die auf der
oberen beweglichen Platte 303 angeordnet ist, und eine
stationäre
Stanzpresse 402, die an der unteren Platte 304 angeordnet
ist, durchgeführt.
Die Unterkante 403 der Schneidpresse 401 liegt
gerade unterhalb des untersten Punktes der Stanzpresse 301.
Dieser Abstand ist bevorzugt die Dicke der Spule. Dies ermöglicht,
daß die
Schneidpresse 401 das Teil 1 von der Spule in
Kombination mit der Schneidgrundplatte 402 schneiden kann,
bevor die Stanzpresse 301 beginnt, die Querbiegung in dem
Teil 1 zu bilden.
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In
der letzten Station ist der Zwischenraum zwischen den Seiten 305 der
Stanzpresse 301 und den inneren Seitenwänden 306 der unteren
Stanzgrundplatte im allgemeinen im wesentlichen gleich zur Dicke
der Spule, um für
die Seitenflansche 8 und 108 Stützung zu
geben. Andere Bereiche 305a der Seiten 305 der
Stanzpresse 301 können
ausgebogen werden, um Bereiche der Seitenflansche 8 und 108 aufzunehmen,
welche nicht im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Siehe 11.
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Die
Stanzgrundplatte 302 weist einen ausgenommenen Bereich
oder eine Matrixaushöhlung 307 und
innere Seitenwände 306 auf,
die distale Seitenbereiche 10 und 110 der ersten
und zweiten Seitenflansche 8 und 108 stützen. Die
inneren Seitenwände 306 sind
im wesentlichen senkrecht, jedoch ist der Boden der Aushöhlung 307 aus
zwei Richtungen mit Winkeln von 45° geneigt. In der bevorzugten
Ausführungsform,
die auf einer Stufenpresse verwendet wird, ist die untere Stanzgrundplatte 302 aus
einer Vielzahl von Teilen gebildet. Die untere Stanzgrundplatte 302 weist
einen rechteckigen Einschließungsgrundplattenabschnitt 308 auf,
der zwei winkelförmige
Grundplattenelemente 309 enthält. Jedes winkelförmige Grundplattenelement 309 weist
eine schräge Fläche 310 auf,
die in Richtung auf die Mitte des rechteckigen Einschließungsgrundplattenabschnitts 308 geneigt
ist. Diese abgeschrägten
Flächen 310 sind
um 90° zueinander
angeordnet. Angeordnet zwischen den winkelförmigen Grundplattenelementen 309 ist
ein beweglicher Anheber 311. Der Anheber 311 ruht
auf einer Feder 312, welche eine mechanische Feder oder
eine Gasfeder sein kann. In der bevorzugten Stufenpresse ist es
eine Stickstoffgasfeder.
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Der
obere bewegliche Abschnitt der Presse für diese Station, die Stanzpresse 301,
ist mit einem Ausgabestift 313 gebildet, der mit dem Teil 1 in
Eingriff ist, bevor die Stanzpresse 301 es erreicht.
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Der
Ausgabestift 313 wird ebenfalls durch eine Feder 314 bewegt,
welche eine mechanische Feder oder eine Stickstofffeder sein kann.
Die Federn 314 und 312 für den Ausgabestift 313 und
den Anheber 311 werden so ausgewählt, daß der Ausgabestift 313 den
Anheber 311 nicht wesentlich bewegen kann. Der Anheber 311 der
Stanzgrundplatte 302 ist mit dem Teil 1 in Eingriff,
bevor das Teil 1 sie erreicht. Der Ausgabestift 313 und
der Anheber 311 tragen das Teil 1 während des
Schneidens, das höher
auf dem Abwärtsstoß stattfindet.
Der Anheber 311 wird ebenfalls in der Stufenpresse verwendet,
um den Aufhänger 201 aus
der unteren Grundplatte 302 herauszuwerfen, nachdem die
Querbiegung gebildet worden ist.
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Nachdem
das Stück
von der Spule geschnitten ist, fährt
die Stanzpresse 301 fort, sich abzusenken, ist mit dem
Teil 1 an der abgerundeten Spitze 315 der Stanzpresse 301 in
Eingriff und treibt das Material des Teils 1, um sich um
ihre Spitze 315 und in den ausgenommenen Bereich 307 der
unteren Stanzgrundplatte 302 zu deformieren. Die abgerundete
Spitze 315 weist einen Radius von einer Materialdicke auf.
Die Stanzpresse 315 weist winkelförmige Seiten 316 auf,
die um 90° zueinander
angeordnet sind.
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Während des
Bildens in der letzten Station wird das Metall entlang der Flansche 8 und 108 in dem
Bereich, der die Querbiegelinie 14 umbiegt, in Kompression
aufgrund der nach innen schwingenden Bewegung der Flansche 8 und 108 auf
gegenüberliegende
Seiten der Biegung, die gebildet werden wird, sein. Aufgrund der
Kraft, mit der die Stanzpresse 301 das Teil 1 nach
unten drängt,
wird eine plastische Deformation des Metalls der Flansche 8 und 108 in
der Nähe
der Querbiegelinie 14 auftreten. In den Wischtätigkeiten
im Stand der Technik würde
das plastifizierte Metall auf sich selbst gefaltet werden oder sich
wellen, was zu einem Reißen
und zu einer Faltenbildung führen
könnte.
Der Erfinder hat aus einer Beobachtung von Aufhängern, die gemäß dem herkömmlichen
Verfahren hergestellt worden sind, erkannt, daß, wenn die Stücke der
Stanzpresse mit Verwendung abnutzen, ein Reißen des Metalls ein Problem
wird. Das Reißen
des Metalls in den Flanschen des Teils bewirkt mechanische Deformationen in
der Grundplatte und dem Stanzer, was wiederum zu größeren Faltenbildungen
und Rissen in der Presse usw. führt.
In der vorliegenden Erfindung kann jedoch, aufgrund der Gegenwart
der Öffnungen 6 und 106 mit
geschlossenem Umfang im Kompressionsbereich der Flansche 8 und 108,
das plastifizierte Metall ungehindert in die Öffnungen 6 und 106 fließen, so
daß es
sich nicht auf sich selbst falten muß, was Falten, Wellen, Kräuselungen
oder Risse verursacht. Das heißt,
die Öffnungen 6 und 106 mit
geschlossenem Umfang stellen Bereiche bereit, in die das Metall der
Seitenflansche 8 und 108 ohne Aufbündeln auf sich
selbst fließen
kann.
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In
einem alternativen Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein
Verbindungselement 202 mit lediglich einem Flansch 8 mit
einer Querbiegung, die einen kontinuierlichen Eckflansch erzeugt,
gebildet. Siehe 17 bis 20.
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Wie
in dem zuvor beschriebenen Verfahren wird bevorzugt eine Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang mit einem Durchmesser von 3 mm (1/8'') in dem Abschnitt des unbearbeiteten
Werkstücks 1'' gebildet, der der Seitenflansch 8 werden
wird. Die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang wird ebenfalls in der Nähe der Querbiegelinie 14 angeordnet.
Die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang wird ebenfalls so angeordnet, daß sie gerade
oberhalb des gekrümmten
Abschnitts in dem Seitenflansch 8 liegen wird, der aus
einer ersten Biegung des Flansches 8 entlang der Flanschbiegelinie 7 und
dann Biegen des gesamten Teils entlang der Querbiegelinie 14 resultiert.
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Nachdem
die Öffnung
mit geschlossenem Umfang gebildet ist, wird der Flansch 8 durch
Biegen des Teils entlang der Flanschbiegelinie 7 gebildet. Bevorzugt
weist diese Biegung einen inneren Radius von einer Teildicke auf.
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Schließlich wird
das Teil entlang der Querbiegelinie 14 gebogen. Bevorzugt
weist diese Biegung ebenfalls einen inneren Radius von einer Teildicke auf.
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Die
Stanzpresse 501 und die Stanzgrundplatte 502 zum
Herstellen des Verbindungselements 202 mit lediglich einem
einzigen Flansch sind ähnlich zu
der Stanzpresse 301 und Stanzgrundplatte 302 zum
Herstellen eines Teils mit ersten und zweiten Flanschen 8 und 108,
und die Beschreibung von gleichen Teilen mit ähnlichen Funktionen wird nicht
wiederholt. Gleichen Teile werden gleiche Nummern gegeben, außer daß sie mit
der Zahl 5 anstelle der Zahl 3 beginnen. Die untere
Stanzgrundplatte 502 muß lediglich eine innere Seitenwand 506 aufweisen.
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In
diesem alternativen Verfahren wird die untere Stanzgrundplatte 502 zum
Herstellen der Querbiegung mit einem Anheber 511 gebildet,
der notwendig ist, um als ein Klemmelement zu dienen. Der Anheber 511 hält das Teil
gegen die Stanzpresse 501, so daß es sich mit der Stanzpresse 501 bewegt
und nicht unzulässigerweise
während
der Bildung der Querbiegung gestreckt wird. Wie der Anheber 311, der
für das
Teil 1 mit zwei Seitenflanschen 8 und 108 beschrieben
worden ist, gebildet in einer Stufenpresse, wird der Anheber 511 durch
eine Feder 512 betätigt.
Die Feder 512 kann eine mechanische Feder oder eine pneumatische
Feder sein. Die untere Stanzgrundplatte 502 ist ähnlich zu
der anderen unteren Stanzgrundplatte 302, die zuvor beschrieben worden
ist.
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Das
bevorzugte Verbindungselement 201, das gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung gebildet wird, weist einen Rücken 15,
einen Sitz 16, verbunden mit dem Rücken entlang einer Querbiegelinie 14,
erste und zweite kontinuierliche Eckflansche 8 und 108 und
erste und zweite Öffnungen 6 und 106 mit
geschlossenem Umfang in den ersten und zweiten kontinuierlichen
Eckflanschen 8 und 108 auf.
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Der
erste kontinuierliche Eckflansch 8 des bevorzugten Verbindungselements 201 ist
mit dem Rücken 15 und
dem Sitz 16 entlang einer ersten Flanschbiegelinie 7 verbunden.
Der erste kontinuierliche Eckflansch 8 weist einen Sitzflanschbereich 18 und
einen Rückenflanschbereich 17 auf.
Die Sitzflansch- und Rückenflanschbereiche 18 und 17 liegen
im wesentlichen in einer einzigen Ebene und sind mit Winkeln zueinander
so angeordnet, daß der kontinuierliche
Eckflansch 8 gebogen erscheint. Der erste kontinuierliche
Eckflansch 8 weist ebenfalls wenigstens eine Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang auf der Querbiegelinie 14 auf, wobei
die Öffnung 6 mit
geschlossenem Umfang teilweise durch Stanzen und teilweise durch
Materialfluß in
die Sitzflansch- und Rückflanschbereiche 18 und 17 geformt
wird, was in einem Nachinnenbiegen des kontinuierlichen Eckflansches 8 auf
sich selbst durch Biegen des Rückens 15 und
des Sitzes 16 in Richtung aufeinander entlang der Querbiegelinie 14 resultiert.
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Der
zweite kontinuierliche Eckflansch 108 ist mit dem Rücken 15 und
dem Sitz 16 entlang einer zweiten Flanschbiegelinie 107 verbunden,
wobei der zweite kontinuierliche Eckflansch 108 einen Sitzflanschbereich 118 und
einen Rückenflanschbereich 117 aufweist,
wobei die Sitzflansch- und Rückenflanschbereiche 118 und 117 des
zweiten Flansches 108 im wesentlichen in einer einzigen
Ebene liegen und mit Winkeln zueinander so angeordnet sind, daß der zweite
kontinuierliche Eckflansch 108 gebogen erscheint. Die zweite Öffnung 106 mit
geschlossenem Umfang in dem zweiten Flansch 108 liegt auf der
Querbiegelinie 14. Die zweite Öffnung 106 mit geschlossenem
Umfang ist teilweise geformt durch Stanzen und teilweise durch Materialfluß der Sitzflansch-
und Rückenflanschbereiche 117 und 118, was
aus dem Nachinnenbiegen des zweiten kontinuierlichen Eckflansches 108 auf
sich selbst durch Biegen des Rückens 15 und
des Sitzes 16 in Richtung aufeinander entlang der Querbiegelinie 14 resultiert.
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Das
bevorzugte Verbindungselement 201, das gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet wird, ist ein Balkenaufhänger, der in einer Paneelenkonstruktion
verwendet wird.
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Das
bevorzugte Verbindungselement 201, das gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet wird, weist ebenfalls einen Oberflansch 23 auf,
der mit dem Rücken 15 entlang
einer Oberflanschbiegelinie 28 verbunden ist, wobei der
Oberflansch 23 entfernt von dem Rückenelement 15 in
einer Richtung gegenüberliegend
zum Sitz 16 angeordnet ist. Der Oberflansch 23 wird
verwendet, um das Verbindungselement 201 an einem Wechselbalken
(header) oder einem Balken anzufügen.
In dem bevorzugten Verbindungselement 201 werden Vertiefungen 25 und 125 in
den ersten und zweiten kontinuierlichen Eckflanschen 8 und 108 eingeprägt, um einen
Balken in dem Verbindungselement 201 besser zu halten.
Der Balken, der in dem Verbindungselement 201 gehalten wird,
wird durch die Vertiefungen 25 und 125 eingeklemmt
und ruht auf dem Sitz 16. Das Verbindungselement 201 weist
ebenfalls längliche
Rustika 24 auf, die in dem Oberflansch 23 beginnen,
sich über
die Oberflanschbiegelinie 28 erstrecken und in dem Rücken 15 enden,
um das Verbindungselement 201 zu versteifen. Ebenfalls
weisen die ersten und zweiten Flanschbiegelinien 7 und 107 gekrümmte Bereiche
in der Nähe
der Oberflanschbiegelinie 28 auf. Dies bewirkt, daß sich die
Seitenflansche 8 und 108 nach außen spreizen,
wenn sie sich der Oberflanschbiegelinie 28 nähern. Die
ausspreizenden Flansche 8 und 108 machen es leichter,
einen Balken in das Verbindungselement 201 zu insertieren.
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Das
bevorzugte Verbindungselement 201, das gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet wird, weist ebenfalls ein Paar von geschlitzten Öffnungen 26 im
Oberflansch 23 zum Aufnehmen von Befestigungselementen
und eine rechteckige Öffnung 27 im Rücken 15 zum
Aufnehmen eines optionalen Befestigungselements auf. Die Ecken des
Teils sind abgerundet, um das Risiko abzumildern, vom Teil geschnitten
zu werden. Siehe 1.
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Das
bevorzugte Verbindungselement 201 wird aus einem galvanisierten
G60 ASTM A653 LFQ Bogenstahl mit einer Stärke von 18 mit einer minimalen
Formänderungsfestigkeit
von 228 MPA (33 ksi) und einer spezifischen Festigkeit von 316 MPA
(45 ksi) hergestellt. Die Öffnungen 6 und 106 mit
geschlossenem Umfang werden mit einem Durchmesser von 3 mm (1/8'') gebildet. Die Seitenflansche 8 und 108,
gemessen von der distalen Seite 2 des Rückens 5 zur Oberseite 12 oder 112 des
Flansches 8 oder 108 an einer Stelle weit entfernt
von der Querbiegelinie 14, sind etwa 13 nun (1/2'') hoch. Der Rücken ist so dimensioniert,
um ein 51 × 102
mm oder 102 × 152
mm (2 × 4
oder 2 × 6)
aufzunehmen. Sowohl der Sitz 16 als auch der Oberflansch 23 erstrecken
sich um etwa 25 mm (1'') von dem Rücken 15.