EP1382402B1 - Vorrichtung zum Herstellen von Rohren aus Blechtafeln - Google Patents

Vorrichtung zum Herstellen von Rohren aus Blechtafeln Download PDF

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EP1382402B1
EP1382402B1 EP03015232A EP03015232A EP1382402B1 EP 1382402 B1 EP1382402 B1 EP 1382402B1 EP 03015232 A EP03015232 A EP 03015232A EP 03015232 A EP03015232 A EP 03015232A EP 1382402 B1 EP1382402 B1 EP 1382402B1
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bending
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metal sheet
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mold
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Uwe Feldmann
Manfred Kolbe
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/01—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments
    • B21D5/015—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves between rams and anvils or abutments for making tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0815—Making tubes with welded or soldered seams without continuous longitudinal movement of the sheet during the bending operation

Definitions

  • the invention relates to a device for producing tubes from asymmetrically pre-bent metal sheets according to the progressive shape method.
  • a tube forming press with a bending bar attached to the press upper part, at the foot of which an upper mold is articulated, and a lower press part with a lower mold, wherein the Biegehist with the upper mold for forming process off-center on the pre-bent metal sheet touches.
  • the metal sheet is pre-bent at the longitudinal edges in a first step.
  • the pre-bend is usually done in a separate edge press.
  • the pre-bending of the longitudinal edges takes place so that the tube radius is uniformly formed during deformation to the slot tube in the region of the later seam, where the longitudinal edges of the bent to the tube sheet metal plate abut each other.
  • the pre-bent metal sheet is now subjected to the actual bending process in the tube forming press.
  • the tube forming press consists of a movable upper and lower part. Connected to the upper part of the tube forming press is a vertically arranged bending bar, at the foot of which the upper forming tool is fastened.
  • the lower mold consists in a simple embodiment of two strips, which are arranged at a variable distance from each other in the longitudinal direction. These two strips form the lower abutments for the metal sheet to be deformed.
  • the pre-bent on the longitudinal side plate is inserted in a further step in the tube forming press and then applied by depressing the press top a Blegekraft on the metal sheet, which is under the action of the bending load value and carried by this upper mold sets a deformation of the metal sheet. This procedure is repeated several times until the metal sheet has been formed into a slotted pipe.
  • the time to make a slit pipe thus depends on the number of strokes of the tube forming press, and this in turn on the area that is formed at a stroke. This forming area is determined by the width of the molding tool.
  • the mold attached to the base of the bending load value has a width which is a multiple of the transverse section of the bending load value and has a forming radius which depends on the inner radius of the pipe to be produced.
  • This stamp-like, rounded molding tool sets asymmetrically on the metal sheet in the vertical movement, since this is preformed asymmetrically. This creates a bending moment in the bending rate. So that the bending rate does not buckle under such an asymmetric load, it is designed with a cross-section taking into account this bending moment.
  • the invention is therefore based on the object, a device of the type described above in such a way that a larger area of the metal sheet to be deformed can be bent without increasing the burden of bending load.
  • hinged attachment of the mold at the foot of the bending rate can be achieved that when placing the mold Swinging around the horizontal longitudinal axis is made possible on the metal sheet.
  • Another embodiment provides that in addition the bending bar is hinged to the press upper part.
  • the two-hinged design ensures that no bending moments occur in the sword, apart from caused by the friction in the joints very low moments.
  • the coefficient of friction of the relative movement between the upper mold and the bending rate or the bending rate and the upper part of the press can be influenced by the choice of lubrication and the choice of the sliding pairings.
  • a tube forming press 1 which consists of a press base 2 and a press upper part 3.
  • a bending rate 4 is preferably releasably attached.
  • press upper part 3 On press upper part 3 of the molding press 1 a bending rate 4 is preferably releasably attached.
  • press upper part 3 On press base 2 is a lower mold 5, here consisting of two moldings 6 and 6 ', arranged, while the bending load is provided with an upper mold 8.
  • the upper mold 8 is provided on its underside 9 with a radius which is matched to the inner diameter of the tube to be formed.
  • the upper mold 8 is not rigidly attached to the foot 7 of the bending load value 4, but is - as shown in a first embodiment in Fig. 2 - movably mounted via a joint or a plurality of joints arranged in series 10, the deflection of the upper mold 8 to the longitudinal axis 11 in the direction of arrow 12 or 12 'allow.
  • the pivot point 13 of the joint 10 is to avoid bending moments in the vicinity of the surface 14 one to one Tube to be formed 15. The exact location depends on the criteria to be considered, such as surface pressure, bearing size, etc.
  • the upper mold 7 is brought by both sides of the bending value 4 attached lower spring elements 16 and 16 'in a vertically neutral position.
  • FIG. 3 Another embodiment is shown in Fig. 3.
  • the articulated attachment of the upper mold 7 is here extended by the bending bar 4 is connected at the head 17 by another joint 18 with the press upper part 3, so that a kind of double joint - arrangement is present with a pivoting movement at the top and bottom of the bending rate.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Rohren aus asymmetrisch vorgebogenen Blechtafeln nach dem fortschreitenden Form - Verfahren In einer Rohrformpresse mit einem am Pressenoberteil befestigten Biegeschwert, an dessen Fuß ein oberes Formwerkzeug gelenkig gelagert angeordnet ist, und einem Pressenunterteil mit einem unteren Formwerkzeug, wobei das Biegeschwert mit dem oberen Formwerkzeug zum Umformvorgang außermittig auf die vorgebogene Blechtafel aufsetzt.
  • Bekannte Verfahren zur Herstellung von Rohren aus Blechtafeln sind das UOE - Verfahren, das Dreiwalzen - Biegeverfahren, das Spiral und das Rohrformpressenverfahren. Beim Rohrformpressen wird unterschieden nach dem fortschreitenden Falz - Verfahren und dem fortschreitenden Form - Verfahren.
  • Für eine U-Presse, mit der ein ebenes Blech umgeformt wird, ist es durch die JP-A-59199116 bekanntgeworden, an einem ersten, starren Formwerkzeug des Biegeschwertes mit kämmendem Eingriff an beiden Außenseiten des Formwerkzeugs weitere, segmentierte Formwerkzeuge gelenkig gelagert vorzusehen. Die weiteren Formwerkzeuge sind von zusätzlich erforderlichen Zylindereinhelten temporär verstellbar und auf ein neues, festes Werkzeugendmaß einstellbar. Mit demselben, jeweils neu einzustellenden Werkzeug sollen im Durchmesser verschieden große Rohre hergestellt werden.
  • Aus der DE-A-1 183 465 und JP-A-62 142 026 Ist es zum Umformen eines ebenen Bleches bekannt, mit nur einem Werkzeug unterschiedliche Arbeitsgänge durchzuführen. Das Oberwerkzeug ist dazu mit zwei verschiedenen Formwerkzeugen ausgebildet und insgesamt verschwenk- bzw. drehbar. Es kann somit wahlweise das eine oder das andere Formwerkzeug zum Einsatz mit dem Unterwerkzeug gebracht werden.
  • Für die Herstellung eines Rohres bzw, Großrohres nach dem fortschreitenden Form - Verfahren sind mehrere aufeinanderfolgende Arbeitsschritte erforderlich. Die Blechtafel wird in einem ersten Schritt an den Längskanten vorgebogen. Die Vorbiegung wird üblicherweise in einer separaten Kantenbiegepresse vorgenommen. Das Vorbiegen der Längskanten erfolgt, damit der Rohrradius bei der Verformung zum Schlitzrohr im Bereich der späteren Naht, dort wo die Längskanten der zu dem Rohr umgebogenen Blechtafel aneinanderstoßen, gleichmäßig ausgeformt ist.
  • Die vorgebogene Blechtafel wird nun dem eigentlichen Biegeprozess in der Rohrformpresse unterworfen.
  • Die Rohrformpresse besteht aus einem beweglichen Ober- und Unterteil. Mit dem oberen Teil der Rohrformpresse ist ein senkrecht angeordnetes Biegeschwert verbunden, an dessen Fuß wiederum das obere Formwerkzeug befestigt ist.
  • Das untere Formwerkzeug besteht in einer einfachen Ausführung aus zwei Leisten, welche in einem veränderbaren Abstand zueinander in Längsrichtung angeordnet sind. Diese beiden Leisten bilden die unteren Widerlager für die zu verformende Blechtafel.
  • Die an der Längsseite vorgebogene Blechtafel wird in einem weiteren Schritt in die Rohrformpresse eingeschoben und dann durch Niederdrücken des Pressenoberteils eine Blegekraft auf die Blechtafel aufgebracht, wobei sich unter der Einwirkung des Biegeschwertes und des von diesem getragenen, oberen Formwerkzeugs eine Verformung der Blechtafel einstellt. Dieser Arbeitsablauf wird mehrmals wiederholt, bis die Blechtafel zu einem Schlitzrohr umgeformt wurde.
  • Die Zeit zur Herstellung eines Schlitzrohres hängt somit ab von der Anzahl der Hübe der Rohrformpresse und diese wiederum von dem Bereich, der bei einem Hub umgeformt wird. Dieser Umformbereich wird durch die Breite des Formwerkzeuges vorgegeben.
  • Das am Fuß des Biegeschwertes angebrachte Formwerkzeug besitzt eine Breite, die ein mehrfaches des Querschittes des Biegeschwertes ist und weist einen Formradius auf, der von dem Innenradius des herzustellenden Rohres abhängt. Dieses stempelartige, gerundete Formwerkzeug setzt bei der vertikalen Bewegung asymmetrisch auf der Blechtafel auf, da diese asymmetrisch vorgeformt ist. Hierdurch entsteht ein Biegemoment im Biegeschwert. Damit das Biegeschwert bei solch einer asymmetrischen Belastung nicht ausknickt, wird es mit einem dieses Biegemoment berücksichtigenden Querschnitt ausgelegt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass ein größerer Bereich der zu verformenden Blechtafel gebogen werden kann, ohne die Belastung des Biegeschwertes zu erhöhen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Formwerkzeug frei beweglich am Fuß des Biegeschwertes gelagert, dort vorzugsweise durch Drehgelenke befestigt ist und beim Aufsetzen auf die vorgebogene Blechtafel um seine horizontale Längsachse ausschwenkt.
  • Mit der erfindungsgemäß gelenkigen Befestigung des Formwerkzeuges am Fuß des Biegeschwertes läßt sich erreichen, dass beim Aufsetzen des Formwerkzeuges auf der Blechtafel ein Ausschwenken um die horizontale Längsachse ermöglicht wird.
  • Beim Herabfahren bzw. Absenken des Biegeschwertes in Richtung auf das untere Formwerkzeug mit der aufgelegten Blechtafel erfolgt mit dem am Fuß befestigten oberen Formwerkzeug ein erster Kontakt zwischen dem Radius des Formwerkzeuges und der Blechtafel auf der Seite des Biegeschwertes, die der vorgebogenen Blechtafelseite abgewandt ist. Durch die gelenkige Lagerung in der horizontalen Längsachse kann sich das obere Formwerkzeug auf der Oberfläche der Blechtafel abrollen und somit einen größeren Verformungsbereich bestreichen, bis die Blechtafel auf z.B. den beiden Leisten des unteren Formwerkzeuges aufliegt. Ab diesem Zeitpunkt beginnt die Verfornung der Blechtafel über den Radius des oberen Formwerkzeuges.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass zusätzlich das Biegeschwert gelenkig am Pressenoberteil befestigt wird. Durch diese Maßnahme der zweigelenkigen Ausführung wird erreicht, daß beim Biegen keine Momente im Schwert entstehen, abgesehen von durch die Reibung in den Gelenken hervorgerufenen sehr geringen Momenten.
  • Der Reibwert der Relativbewegung zwischen dem oberen Formwerkzeug und dem Biegeschwert bzw. dem Biegeschwert und dem Oberteil der Presse kann durch die Wahl einer Schmierung und die Wahl der Gleitpaarungen beeinflußt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von sehr schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Rohrformpresse - in einer Ausführung als C-Presse - in vereinfachter perspektivischer Darstellung;
    Figur 2
    eine Seitenansicht eines Biegeschwertes gemäß einer ersten Ausführungsform; und
    Figur 3
    eine Seitenansicht eines Biegeschwertes nach einer zweiten Ausführungsform.
  • In Fig. 1 ist eine Rohrformpresse 1 dargestellt, welche aus einem Pressenunterteil 2 und einem Pressenoberteil 3 besteht. Am Pressenoberteil 3 der Formpresse 1 ist ein Biegeschwert 4 vorzugsweise lösbar befestigt. Durch das von einem nicht dargestellten Antrieb heb- und senkbare Pressenoberteil 3 erfolgt eine entsprechende vertikale Bewegung des Biegeschwertes 4.
    Auf dem Pressenunterteil 2 ist ein unteres Formwerkzeug 5, hier bestehend aus zwei Formleisten 6 und 6', angeordnet, während das Biegeschwert mit einem oberen Formwerkzeug 8 versehen ist. Dieses ist bei der Rohrherstellung nach dem fortschreitenden Form - Verfahren am Fuß 7 des Biegeschwertes 4 auswechselbar befestigt. Das obere Formwerkzeug 8 ist an seiner Unterseite 9 mit einem Radius ausgestattet, der auf den Innendurchmesser des zu formenden Rohres abgestimmt ist.
    Das obere Formwerkzeug 8 ist nicht starr am Fuß 7 des Biegeschwertes 4 befestigt, sondern wird - wie in einer ersten Ausführung in Fig. 2 gezeigt - über ein Gelenk oder mehrere in Reihe angeordnete Gelenke 10 beweglich gelagert, die ein Ausweichen des oberen Formwerkzeuges 8 um die Längsachse 11 in Pfeilrichtung 12 oder 12' ermöglichen. Der Drehpunkt 13 des Gelenkes 10 liegt zur Vermeidung von Biegemomenten in der Nähe der Oberfläche 14 einer zu einem Rohr zu verformenden Blechtafel 15. Die genaue Lage hängt von den zu berücksichtigenden Kriterien wie Flächenpressung, Lagergröße, usw. ab. Im unbelasteten Zustand wird das obere Formwerkzeug 7 durch beidseitig des Biegeschwertes 4 angebrachte untere Federelemente 16 und 16' in eine vertikal neutrale Position gebracht.
  • Eine andere Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt. Die gelenkige Befestigung des oberen Formwerkzeuges 7 wird hier erweitert, indem das Biegeschwert 4 am Kopfende 17 durch ein weiteres Gelenk 18 mit dem Pressenoberteil 3 verbunden ist, so dass eine Art Doppelgelenk - Anordnung mit einer Schwenkbewegung oben und unten am Biegeschwert vorliegt. Durch beidseitig angebrachte obere Federelemente 19 und 19' erfolgt auch bei dieser Befestigung eine Ausrichtung des Biegeschwertes 4 in eine vertikal neutrale Position im nichtbelasteten Zustand.
    • Bezugszeichenübersicht
    • 1
    Rohrformpresse
    2
    Pressenunterteil
    3
    Pressenoberteil
    4
    Biegeschwert
    5
    unteres Formwerkzeug
    6 6'
    Formleisten
    7
    Fuß
    8
    oberes Formwerkzeug
    9
    Unterseite
    10
    Drehgelenk
    11
    Längsachse
    12 12'
    Pfeil Ausweichrichtung
    13
    Drehachse
    14
    Oberfläche
    15
    Blechtafel
    16
    untere Federelemente
    17
    Kopfende
    18
    Drehgelenk
    19 19'
    obere Federelemente

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Rohren aus asymmetrisch vorgebogenen Blechtafeln (15), bestehend aus einer Rohrformpresse (1) mit einem am Pressenoberteil (3) befestigten Biegeschwert (4), an dessen Fuß (7) ein oberes Formwerkzeug (8) gelenkig gelagert angeordnet ist, und einem Pressenunterteil (2) mit einem unteren Formwerkzeug (5), wobei das Blegeschwert (4) mit dem oberen Formwerkzeug (8) zum Umformvorgang asymmetrisch auf die vorgebogene Blechtafel (15) aufsetzt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das obere Formwerkzeug (8) frei beweglich gelagert ist und beim Aufsetzen auf die vorgebogene Blechtafel (15) um seine horizontale Längsachse (11) ausschwenkt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das obere Formwerkzeug (8) am Fuß (7) des Biegeschwertes (4) durch Drehgelenke (10) befestigt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Biegeschwert (4) an seinem Kopfende (17) durch Gelenke (18) am Pressenoberteil (3) gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehachse (13) des oberen Formwerkzeuges (8) benachbart zur Oberfläche (4) der Blechtafel (15) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das obere Formwerkzeug (8) und / oder das Biegeschwert (4) im Bereich ihrer Gelenke (10,18) kraftbeaufschlagt sind.
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