WO2019166265A1 - Vorrichtung zum schwenkbiegen eines bleches - Google Patents

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WO2019166265A1
WO2019166265A1 PCT/EP2019/054017 EP2019054017W WO2019166265A1 WO 2019166265 A1 WO2019166265 A1 WO 2019166265A1 EP 2019054017 W EP2019054017 W EP 2019054017W WO 2019166265 A1 WO2019166265 A1 WO 2019166265A1
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WO
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bending
cheek
bending edge
edge
axis
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Application number
PCT/EP2019/054017
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Engel
Peter Frohn
Michael Schiller
Original Assignee
Universität Siegen
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Filing date
Publication date
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Publication of WO2019166265A1 publication Critical patent/WO2019166265A1/de

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Classifications

    • 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
    • B21D5/04—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on brakes making use of clamping means on one side of the work
    • B21D5/042—With a rotational movement of the bending blade

Definitions

  • the invention relates to a device for pivoting bending a sheet.
  • the swivel bending is used in particular for the production of profiles as precursors for use, for example, in transport and transportation, in mechanical engineering and construction as well as the manufacturing industry.
  • Known Schwenkbiegevoriquesen typically consist of a top beam, a lower beam and a first drive for adjusting the Oberwan ge and the lower beam relative to each other for clamping the bend to be bent between the upper beam and the lower beam.
  • these devices comprise a bending cheek, which is typically pivotable about a stationary axis of rotation against the upper cheek by means of a two-th drive, so that in an end position, the end faces or bending edges of upper beam and bending cheek - spaced by the thickness of the sheet to be bent - each other face.
  • the invention has the object of providing a known device for pivoting a sheetfacege starting to develop that predetermined cross-sectional changes can be introduced during the production in the metal sheet to be formed.
  • the bending cheek has a - even under Belas tion - at least partially non-linear bending edge with a deepest and a frontmost point over its length, that the bending edge of the upper beam at least partially complementary to the bending edge of the Bie is formed and that the axis of rotation is offset from a parallel coordinate origin axis in the y-direction as follows:
  • the course of the bending edge corresponds - mathematically speaking - to any non-linear, for example wave-shaped, discontinuous and / or sawtooth-shaped function over a limited length, namely over the width of the bending beam or the length of the bending edge.
  • the function history has an absolute minimum and an absolute maximum.
  • the absolute minimum corresponds to the lowest or rearmost point of the bending edge and the absolute maximum to the foremost point of the bending edge; or vice versa, depending on the rotational position of the bending edge in the plan view.
  • the device according to the invention is described as shown in the figures.
  • the terms “top”, “bottom”, “upper cheek” and “lower cheek” are themselves explanatory. So the upper beam is located above the lower beam and the bending beam is pivoted from below against the upper beam.
  • the claims apply equally to any arrangement of the device shown in space.
  • the x-y plane is formed by the flat top of the lower cheek;
  • the y-z plane is spanned by the axis of rotation D and the foremost point of the bending edge on the upper beam;
  • the yz plane extends perpendicular to the top of the lower cheek.
  • the y-direction is parallel to the axis of rotation D at the level of the top of the lower cheek in the xy plane.
  • non-linear curved and “odd” are used synonymously in the present specification.
  • gear in the sense of the present description means any mechanical device which is suitable for directing the bending beam to the second drive.
  • the transmission may also be just a simple lever.
  • the axis of rotation is particularly during operation of the device according to the invention, d. H. stationary during a bending process.
  • the axis of rotation must be adjustable or changeable relative to the tools or cheeks. For example, its position is set by the design of the tool inserts, in particular the upper, lower and bending rails relative to the sheet metal plane (-A / -A).
  • the vertical distance A between the lowest and the foremost point in the bending edge is significantly greater in the claimed device than the height of the Crowns in the prior art. He goes far beyond the measure, which alone would be required to compensate for a load-induced deflection of the bending cheek. In claim 1, this is taken into account by the phrase "even under load".
  • the vertical distance A 0 mm ⁇ A ⁇ 1200 mm, preferably 0 mm ⁇ A ⁇ 900 mm or more preferably 0 mm ⁇ A ⁇ 600 mm. Only then is it possible to introduce a non-linear bending edge into the sheet during the forming process. How big a distance A is becomes clear only when it is related to the length of the bending edge.
  • a vertical distance A of 20 mm with respect to a bending edge length of 300 mm corresponds to a ratio of approximately 0.07.
  • the invention particularly relates to devices with ratios> 0.06, preferably> 0.1.
  • the lower cheek can be basically arbitrarily contoured on its bending cheek facing end side or bending edge. In particular, it can also have a straight or even face, even if the end faces or bending edges of the upper cheek and bending cheek are non-linearly contoured. An improved bending result, however, results when the lower beam has a bending edge which is contoured similar to the bending edge of the upper beam.
  • the upper cheek and the lower cheek are arranged flush with their bending edges one above the other.
  • the non-linear bending edges of the upper cheek, the lower cheek and / or the bending cheek are preferably formed on there releasably secured bending Rise nen. In case of wear then need only the bending bars, but not the entire cheeks to be replaced with.
  • FIG. 1 shows a perspective view of the device according to the invention
  • Figure 2 is a plan view of a top cheek invention with a bending edge according to a first embodiment
  • Figure 3 shows the device according to the invention in a Queritessdarsteliung with the bending cheek according to the first embodiment in a bending exit position BO.
  • FIG. 4 shows the device according to the invention in an end view
  • Figure 5 shows the device according to the invention with the bending cheek according to the first embodiment in a first bending position B1;
  • FIG. 6 shows the device according to the invention in a perspective view with the bending cheek according to the first embodiment in a Biegeendposition B2.
  • Figure 7 shows the device according to the invention with a second embodiment example of the jump
  • Figure 8 is a perspective view of the device according to the invention with a third embodiment of the bending edge
  • FIG. 9 shows the device according to FIG. 8 in an end view
  • Figure 10 shows the device according to the invention in a cross-sectional view with the bending cheek according to the third embodiment in a bending exit position BO;
  • Figure 1 the device of Figures 8 to 10 in a plan view
  • Figure 12 shows the device according to Figures 8 to 11 with the bending beam 140 in the Biegeendposition B2 in a perspective view.
  • FIG. 1 shows the device 100 according to the invention for the swivel bending of a metal sheet 200.
  • the device has a top beam 110 with a bending edge 112 that is non-linear at least in sections.
  • the non-linear bending edge 112 of the upper beam can be formed, for example, curved, wavy, concave or convex and / or stepped, at least in one longitudinal section. The same applies to the non-linear bending edge 142 of the bending beam 140.
  • the device in addition to its upper beam 110 a lower beam 120 and a first drive 130 for adjusting the upper cheek 110 and the lower beam 120 relative to each other for clamping the sheet to be bent 200 between the upper and lower cheek. Furthermore, the device 100 has a bending beam 140 with a bending edge 142.
  • the bent edge 142 of the bending beam 140 is according to the invention at least in sections formed complementary to the bending edge 112 of the upper beam 110; ie, it is also at least partially non-linear and formed with at least one jump of the maximum height A over its length.
  • FIG. 1 shows the
  • Bending beam 140 in a pivot position BO also called bending output position.
  • the bending beam 140 can be pivoted about a stationary axis of rotation D against the upper beam 110.
  • the axis of rotation D about which the bending beam 140 is pivotable against the upper beam 110 is arranged offset relative to the coordinate origin shown in FIGS. 1 to 3. Specifically, although the axis of rotation D is in the Y direction, d. H. in FIG. 3, perpendicular to the plane of the drawing, but in each case in the x and z directions, it is offset by - A with respect to the origin of the coordinates. This results in the claimed coordinates D (-A, -A) in the z / x plane shown in FIG.
  • the offset xD of the rotation axis with respect to the coordinate origin is in the x direction: -A.
  • the offset zD of the rotation axis D with respect to the coordinate origin in the z direction is: -A.
  • A corresponds to the vertical distance between the lowest and rearmost and the foremost point of the bending edge 112.
  • the distance A corresponds to the ma imum height of the Versprungs in the bending edge 112 of the upper beam 110.
  • a virtual leading edge 114 of the Versprungs is still recognizable. It means a virtual axis which lies in the y-z plane parallel to the axis of rotation D and passes through the foremost point of the projection on the upper beam.
  • Sn vertical or z-direction is to be considered in the positioning of the bending beam 140 in its initial position, the maximum height A of the jump in its bending edge and the thickness s of the sheet to be formed.
  • FIG. 4 shows the device according to the invention in a front view with the bending element 140 in its bending output position BO.
  • the offset zD of the rotation axis D with respect to the origin of the coordinates in the -z direction can be seen here particularly well.
  • a synopsis of FIGS. 2 and 4 reveals the complementary formation of the bending edge 112 of the upper beam 110 and the bending edge 142 of the bending beam 140.
  • FIG. 5 shows the device according to the invention in a first bending position B1.
  • the bending beam 140 is pivoted, for example, by 30 ° relative to its starting position B0 in the direction of the upper beam 110.
  • the bending edge 122 of the lower beam 120 is shown in a preferred embodiment. In this embodiment, it is similar to the bending edge of the upper beam 110 is formed.
  • the sheet to be bent is not shown in fi gure 5.
  • Figure 6 shows the device according to the invention in a third pivot position B2, also called Biegeendposition, in which the bending beam 140 is pivoted by 90 ° relative to its initial position B0 against the upper beam 110.
  • the bending edges 142 and 112 are spaced from each other by the thickness s of the sheet to be bent.
  • the sheet to be bent (not shown in Figure 6) is then on the one hand between the upper beam 110 and the lower beam 120 and on the other hand between the bending edges 112 and 142 is clamped. Sn the sheet is a non-linear bending edge corresponding to the contour of the bending edges 112 and 142 impressed.
  • FIG. 7 shows the embodiment of the device 100 according to the invention for introducing concave or convex bending edges into the metal sheet 200 to be formed.
  • the bending edges on the upper cheek 110 or the lower cheek 120 are likewise concave or convex.
  • This concave or convex configuration of the bending edges represents only a subjacent of the generally claimed embodiment of the bending edges as at least partially non-linear with a jump of the maximum height A.
  • the konka ven or convex bending edges represent, for example circular arcs, corresponds to the vertical distance A between the rearmost and the foremost point of the bending edge according to the invention, the height of the respective circle segment; see Figure 7.
  • the claimed offset arrangement of the rotation axis D also applies equally to this special case.
  • the bending beam 140 is pivoted from its bending output position B0 by 90 ° in its Biegeendposition (not ge shows) to bring constitutional the concave or convex bending edge in the sheet metal.
  • Figures 8 to 12 show the device according to the invention with a third embodiment of the bending edges 112 and 114 of upper beam 110 and bending beam 140. Specifically, the bending edges are formed here wave-shaped.
  • FIG. 8 shows the device according to the invention in a perspective view; Figure 9 in an end view and Fig. 10 in a cross-sectional view.
  • A denotes the vertical distance between the tiefs th and rearmost point and the foremost point in the course of the bending edge; see Fig. 11.
  • the axis of rotation is also according to the invention in a plane, which is perpendicular to the flat top of the lower beam 120 and passes through the lowest or rearmost point in the course of the bending edge.
  • the direction of the axis of rotation is specified by the user or by the course of the bending edge on the upper beam 110.
  • A corresponds to the perpendicular distance between the absolute maximum and the absolute minimum in the course of the bending edge over its width or length.
  • FIG. 12 shows the device according to FIGS. 8 to 11 with the bending beam 140 in the bending end position B2 in a perspective view
  • the device 100 may have a rear stop (not shown in the figures) for the sheet 200 to be formed, as an auxiliary means, when the sheet 200 is aligned on top of the lower beam.
  • the bending edges 112, 122, 142 on bending rails (not shown in the Figu ren) formed, which are preferably releasably attached to the upper cheek, the lower cheek and / or on the bending cheek as tools.
  • These bending rails are then cheaply exchangeable as wearing parts, without the entire cheek would have to be replaced immediately in case of wear of the bending edges.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schwenkbiegen eines Bleches. Sie umfasst eine Oberwange, eine Unterwange und einen ersten Antrieb zum Verstellen der Oberwange und der Unterwange relativ zueinander zum Einspannen des zu biegenden Bleches. Darüber hinaus umfasst sie eine Biegewange (140), welche mit Hilfe eines zweiten Antriebs (150) um eine ortsfeste Drehachse D gegen die Oberwange (110) schwenkbar ist. Um auch nicht-lineare Biegekanten in dem umzuformenden Blech ausbilden zu können, weist die Biegewange (140) eine - auch unter Belastung - zumindest abschnittsweise nicht-lineare Biegekante (142) mit einem tiefsten und einem vordersten Punkt über ihrer Länge auf. Die Biegekante (112) der Oberwange (110) ist zumindest abschnittsweise komplementär zu der Biegekante (142) der Biegewange ausgebildet, und die Drehachse D ist gegenüber der parallelen Koordinatenursprungsachse in Y-Richtung sowohl in x- wie auch in z-Richtung jeweils um den senkrechten Abstand A zwischen dem tiefsten und dem vordersten Punkt der Biegekante versetzt.

Description

Vorrichtung zum Schwenkbiegen eines Bleches
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schwenkbiegen eines Bleches. Das Schwenkbiegen dient insbesondere zur Herstellung von Profilen als Vorprodukte zum Einsatz beispielsweise im Transport- und Verkehrswesen, im Maschinenbau und im Bauwesen sowie der produzierenden Industrie.
Bekannte Schwenkbiegevorrichtungen bestehen typischerweise aus einer Oberwange, einer Unterwange und einem ersten Antrieb zum Verstellen der Oberwan ge und der Unterwange relativ zueinander zum Einspannen des zu biegenden Bieches zwischen der Oberwange und der Unterwange. Darüber hinaus umfassen diese Vorrichtungen eine Biegewange, welche typischerweise mittels eines zwei ten Antriebs um eine ortsfeste Drehachse gegen die Oberwange schwenkbar ist, so dass in einer Endposition die Stirnseiten bzw. Biegekanten von Oberwange und Biegewange - beabstandet um die Dicke des zu biegenden Blechs - einander gegenüberstehen.
Bei derartigen Schwenkbiegemaschinen ist es bekannt, eine Bombierung der Bie gekante der Biegewange vorzusehen, um damit eine Durchbiegung zu kompen sieren, die bei der Biegewange aufgrund ihrer Länge und aufgrund der beim Bie gen des Bleches auftretenden Belastungen entstehen kann.
Das Ausmaß der Durchbiegung ist jedoch nicht für alle Anwendungsfälle gleich, sondern es hängt in der Praxis von einer Vielzahl von verschiedenen Faktoren ab, so z. B. der Dicke des zu biegenden Bleches und den bei einem Biegevorgang im Einzelnen erforderlichen Biegekräften. Dementsprechend ist zur Erzielung eines optimalen Biegeergebnisses auch eine jeweils unterschiedlich starke Kompensati- on der Durchbiegung erforderlich. Aus diesem Grund gibt es im Stand der Technik verschiedene Ansätze, die Bombierung der Biegekante der Biegewange und damit die Stärke der Kompensation der Durchbiegung variabel zu gestalten; siehe dazu z. B. die internationalen Patentanmeldungen WO 017/067850 A1 und WO 2004/033125 A1 oder die europäischen Patentanmeldungen EP 2 127 772 A2 und EP 0 934 131 B1.
Wichtig ist, dass die in den genannten Schriften eingestellten Bombierungen der Biegekante, alle nur darauf abzielen, die besagte Durchbiegung der Biegewange grade zu kompensieren, so dass für den Umformvorgang eine im Wesentlichen grade Biegekante und somit ein über die gesamte Länge des Biegewerkzeugs präzises Umformergebnis gewährleistet wird; siehe EP 2 127 772 A2; eine Über- kompensation ist jedenfalls nicht gewollt.
Weiterhin ist es im Stand der Technik aus dem Artikel„Dynamische Bombierung und automatische Radiusverstellung“, veröffentlicht in Baumetall, Ausgabe: Son- derheft 2012, www.baumetall.de/Archiv/Heftarchiv/article-370486-
102926/dynamische-bombierung-und-automatische-radiusverstellung-.html bekannt, eine Bombierung der Oberwange bei einer Schwenkbiegevorrichtung vorzusehen, um Kantendruck-Effekte und Spannungsfreisetzungs-Effekte zu kom- pensieren und um auf diese Weise noch präzisere Umformergebnisse zu erzielen. Auch hier zielt die Kompensation auf eine letzten Endes gerade Biegekante der Oberwange. Dieselbe Druckschrift lehrt weiterhin, zusätzlich zu der Bombierung der Oberwange auch eine Verstellung der Oberwange in Abhängigkeit der jeweili gen Blechdicke vorzusehen, auch Radiusverstellung genannt, wobei sich aufgrund dieser Radiusverstellung die Biegeachse in Abhängigkeit der Materialdicke ver schiebt.
Alle genannten und bekannten Bombierungen von Biegekanten, sei es der Biege wange oder der Oberwange, zielen - wie gesagt - lediglich auf die Kompensation von den beim Biegen auftretenden Fehlern ab. Ziel ist es immer, ein möglichst optimales Umformergebnis bei einer graden Biegekante zu erzielen.
Die Anwender von durch Schwenkbiegen hergestellten Profilbauteilen verlangen zunehmend häufiger nach Querschnittsanpassungen der Profilbauteile über ihre
Längsachse, um geometrischen und funktionalen Anforderungen gerecht zu werden, beispielsweise Restriktionen des zur Verfügung stehenden Bauraums. Tradi tionell werden solche geforderten Querschnittsveränderungen insbesondere nach Fertigstellung von zunächst rein gradlinigen Profilen trennend, fügend oder umformend in diese eingebracht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, eine bekannte Vorrichtung zum Schwenkbiegen eines Bleches dahinge hend weiterzubilden, dass vorbestimmte Querschnittsänderungen bereits während der Fertigung in das umzuformende Blech eingebracht werden können.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass die Biegewange eine - auch unter Belas tung - zumindest abschnittsweise nicht lineare Biegekante mit einem tiefsten und einem vordersten Punkt über ihrer Länge aufweist, dass die Biegekante der Oberwange zumindest abschnittsweise komplementär zu der Biegekante der Bie gewange ausgebildet ist und dass die Drehachse gegenüber einer parallelen Ko ordinatenursprungsachse in y-Richtung wie folgt versetzt ist:
xD = - A und zD = - A, wobei
xD den Versatz der Drehachse gegenüber dem Koordinatenursprung in X- Richtung,
zD den Versatz der Drehachse gegenüber dem Koordinatenursprung in z- Richtung und A den senkrechten Abstand zwischen dem tiefsten und dem vordersten Punkt in der Biegekante
bezeichnet. ln der Draufsicht entspricht der Verlauf der Biegekante - mathematisch gespro- chen - einem beliebigen nicht-linearen, beispielsweise wellenförmigen, sprungför- migen und/oder sägezahnförmigen Funktionsverlauf über einer begrenzten Länge, nämlich über der Breite der Biegewange bzw. der Länge der Biegekante. Über dieser begrenzten Länge weist der Funktionsverlauf ein absolutes Minimum und ein absolutes Maximum auf. In der Terminologie der vorliegenden Beschreibung entspricht das absolute Minimum dem tiefsten bzw. hintersten Punkt der Biege- kante und das absolute Maximum dem vordersten Punkt der Biegekante; oder umgekehrt, je nach Drehlage der Biegekante bei der Draufsicht.
In der vorliegenden Beschreibung wird die erfindungsgemäße Vorrichtung so be- sch rieben, wie sie in den Figuren dargestellt ist. Bezogen auf die Figuren sind die Begriffe„oben“,„unten“,„Oberwange“ und„Unterwange“ selbst erklärend. So ist die Oberwange oberhalb der Unterwange angeordnet und die Biegewange wird von unten gegen die Oberwange geschwenkt. Selbstverständlich gelten die An- sprüche gleichermaßen für beliebige Anordnungen der gezeigten Vorrichtung im Raum.
Bei der vorliegenden Beschreibung der Erfindung wird das Koordinationssystem zugrunde gelegt, wie es in den Figuren gezeigt ist, Demnach gilt:
- Die x-y-Ebene wird durch die ebene Oberseite der Unterwange gebildet;
- Die z-Richtung erstreckt sich senkrecht zu der Oberseite der Unterwange;
- Die Richtung der Drehachse D ist vorgegeben;
- Die y-z-Ebene wird aufgespannt durch die Drehachse D und den vordersten Punkt der Biegekante an der Oberwange;
- Die y-z-Ebene erstreckt sich senkrecht zu der Oberseite der Unterwange. - Die y-Richtung verläuft parallel zur Drehachse D auf Höhe der Oberseite der Unterwange in der x-y-Ebene.
Die Begriffe„nicht-linear“, gekrümmt und„ungerade“ werden in der vorliegenden Beschreibung synonym verwendet.
Der Begriff„Getriebe“ im Sinne der vorliegenden Beschreibung meint jede beliebi- ge mechanische Einrichtung, welche geeignet ist, die Biegewange an den zweiten Antrieb anzulenken. Insbesondere kann es sich bei dem Getriebe auch nur um einen einfachen Hebel handeln.
Die Drehachse ist insbesondere während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d. h. während eines Biegeprozesses ortsfest. Während eines Rüst- vorganges vor und/oder nach einem Biegeprozess muss die Drehachse dagegen relativ zu den Werkzeugen bzw. Wangen einstellbar bzw. veränderbar sein. Bei- spielsweise wird ihre Position durch die Ausgestaltung der Werkzeugeinsätze, insbesondere der Ober-, Unter- und Biegeschienen relativ zur Blechebene gesetzt (-A/-A).
Durch den erfindungsgemäßen Versatz der Drehachse wird erreicht, dass bei komplementären, aber nicht-linearen Biegekanten in der Oberwange und der Biegewange diese Kanten in einer Biegeendposition komplementär einander gegen über stehen. Auf diese Weise können vorteilhafterweise bereits während des Fer tigungsprozesses Biegekanten mit nahezu beliebigem nicht-linearem Verlauf in das umzuformende Blech eingearbeitet werden. Dies ermöglicht z. B. auch die Herstellung von Profilbauteilen mit beliebig veränderlichem Querschnitt bereits bei deren Fertigung.
Der senkrechte Abstand A zwischen dem tiefsten und dem vordersten Punkt in der Biegekante ist bei der beanspruchten Vorrichtung deutlich größer als die Höhe der Bombierungen im Stand der Technik. Er geht weit über das Maß hinaus, welches alleine zur Kompensation einer belastungsbedingten Durchbiegung der Biege wange erforderlich wäre. Im Anspruch 1 wird dies durch die Formulierung„auch unter Belastung“ berücksichtigt. So gilt für den senkrechten Abstand A beispielsweise: 0 mm < A < 1200 mm, vorzugsweise 0 mm < A < 900 mm oder weiter vorzugsweise 0 mm < A < 600 mm. Erst dadurch wird es möglich, auch eine nicht- lineare Biegekante während des Umformprozesses in das Blech einzubringen. Wie groß ein Abstand A ist wird erst deutlich, wenn er auf die Länge der Biegekan- te bezogen wird. Ein senkrechter Abstand A von 20 mm bezogen auf eine Biege- kantenlänge von 300 mm entspricht einem Verhältnis von ungefähr 0,07. Die Erfindung betrifft insbesondere Vorrichtungen mit Verhältnissen > 0,06, vorzugsweise > 0,1.
Die Unterwange kann an ihrer der Biegewange zugewandten Stirnseite bzw. Biegekante grundsätzlich beliebig konturiert sein. Insbesondere kann sie auch eine grade bzw. ebene Stirnseite aufweisen, auch wenn die Stirnseiten bzw. Biegekanten von Oberwange und Biegewange nicht-linear konturiert sind. Ein verbessertes Biegeergebnis ergibt sich jedoch dann, wenn die Unterwange eine Biegekante aufweist, welche gleichartig konturiert ist wie die Biegekante der Oberwange. Wei ter vorzugsweise sind die Oberwange und die Unterwange mit ihren Biegekanten bündig übereinander angeordnet sind.
Schließlich sind die nicht-linearen Biegekanten der Oberwange, der Unterwange und / oder der Biegewange vorzugsweise an dort lösbar befestigten Biegeschie nen ausgebildet. Im Verschleißfall brauchen dann lediglich die Biegeschienen, nicht jedoch die gesamten Wangen mit ausgetauscht zu werden.
Der Beschreibung sind sieben Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, Figur 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Oberwange mit einer Biegekante gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Querschnittsdarsteliung mit der Biegewange gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Biegeausgangsposition BO;
Figur 4 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Stirnseitenansicht;
Figur 5 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Biegewange gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Biegeposition B1 ;
Figur 6 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht mit der Biegewange gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Biegeendposition B2;
Figur 7 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zweiten Ausführungs beispiel für den Versprung;
Figur 8 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem dritten Ausführungsbeispiel für die Biegekante;
Figur 9 die Vorrichtung nach Fig. 8 in einer Stirnseitenansicht;
Figur 10 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Querschnittsdarstellung mit der Biegewange gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in einer Biegeausgangsposition BO;
Figur 1 1 die Vorrichtung nach den Figuren 8 bis 10 in einer Draufsicht; und Figur 12 die Vorrichtung nach den Figuren 8 bis 11 mit der Biegewange 140 in der Biegeendposition B2 in perspektivischer Ansicht zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. Sn allen Figuren und Aus führungsbeispielen sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zum Schwenkbiegen eines Bleches 200. Die Vorrichtung weist eine Oberwange 110 mit einer zumindest ab schnittsweise nicht-linearen Biegekante 112 auf.
Diese Oberwange ist in Figur 2 separat gezeigt. Zu erkennen ist ein in der Stirn seite bzw. der Biegekante 112 ausgebildeter Versprung mit der maximalen Höhe A über ihrer Länge. Die maximale Höhe A entspricht dem senkrechten Abstand zwischen dem tiefsten bzw. hintersten und dem vordersten Punkt der Biegekante 112. Die nicht-lineare Biegekante 112 der Oberwange kann zumindest in einem Längenabschnitt beispielsweise gekrümmt, wellenförmig, konkav oder konvex und / oder stufenförmig ausgebildet sein. Gleiches gilt für die nicht-lineare Biegekante 142 der Biegewange 140.
Wie Figur 1 zu entnehmen ist, weist die Vorrichtung neben ihrer Oberwange 110 eine Unterwange 120 und einen ersten Antrieb 130 auf zum Verstellen der Ober wange 110 und der Unterwange 120 relativ zueinander zum Einspannen des zu biegenden Bleches 200 zwischen der Ober- und der Unterwange. Weiterhin weist die Vorrichtung 100 eine Biegewange 140 mit einer Biegekante 142 auf. Die Bie gekante 142 der Biegewange 140 ist erfindungsgemäß zumindest abschnittsweise komplementär zu der Biegekante 112 der Oberwange 110 ausgebildet; d. h., sie ist ebenfalls zumindest abschnittsweise nicht-linear und mit mindestens einem Versprung der maximalen Höhe A über ihre Länge ausgebildet. Figur 1 zeigt die
Biegewange 140 in einer Schwenkposition BO, auch Biegeausgangsposition ge- nannt.
Mit Hilfe eines zweiten Antriebs 150 kann die Biegewange 140 um eine ortsfeste Drehachse D gegen die Oberwange 110 geschwenkt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ist die Drehachse D, um welche die Biegewange 140 gegen die Oberwange 110 schwenkbar ist, gegenüber dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Koordinatenursprung versetzt angeordnet. Konkret verläuft die Drehachse D zwar in Y-Richtung, d. h. in Figur 3 senkrecht zur Zei- chenebene, allerdings ist sie sowohl in x- wie auch z-Richtung jeweils um - A gegenüber dem Koordinatenursprung versetzt. Daraus resultieren die beanspruchten Koordinaten D (-A, -A) in der in Figur 3 gezeigten z-/x-Ebene. Der Versatz xD der Drehachse gegenüber dem Koordinatenursprung beträgt in x-Richtung: -A. Gleichermaßen beträgt der Versatz zD der Drehachse D gegenüber dem Koordinatenursprung in z-Richtung: -A. A entspricht dem senkrechten Abstand zwischen dem tiefsten bzw. hintersten und dem vordersten Punkt der Biegekante 112. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei welchem in der Biegekante 112 lediglich ein einziger Versprung ausgebildet ist, entspricht der Abstand A der ma ximale Höhe des Versprungs in der Biegekante 112 der Oberwange 110. In Figur 2 ist weiterhin eine virtuelle Vorderkante 114 des Versprungs erkennbar. Sie meint eine virtuelle Achse, welche in der y-z-Ebene parallel zu der Drehachse D liegt und durch den vordersten Punkt des Versprungs an der Oberwange verläuft.
In Figur 3 ist zu erkennen, dass die Unterseite der Biegewange 140 in ihrer Biege- ausgangsposition in horizontaler bzw. x-Richtung bündig mit dem Koordinatenur sprung gestellt ist; deshalb gilt für ihre Unterseite in der Ausgangsposition: x = 0. io
Sn vertikaler bzw. z-Richtung ist bei der Positionierung der Biegewange 140 in ihrer Ausgangstellung die maximale Höhe A des Versprunges in ihrer Biegekante sowie die Dicke s des umzuformenden Bleches zu berücksichtigen. In der in Figur 3 ge- zeigten Biegeausgangsposition gilt deshalb für die Positionierung der Biegewange 140 in z-Richtung: zD = - A -s.
Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Frontansicht mit der Bie- gewange 140 in ihrer Biegeausgangsposition BO. Besonders gut ist hier der Ver- satz zD der Drehachse D gegenüber dem Koordinatenursprung in -z-Richtung zu erkennen. Darüber hinaus lässt eine Zusammenschau der Figuren 2 und 4 die komplementäre Ausbildung von Biegekante 112 der Oberwange 110 und Biege- kante 142 der Biegewange 140 erkennen.
Figur 5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Biegeposition B1. In dieser Schwenkposition ist die Biegewange 140 beispielsweise um 30° gegen- über ihrer Ausgangsstellung B0 in Richtung auf die Oberwange 110 hin ver- schwenkt. Außerdem ist die Biegekante 122 der Unterwange 120 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform ist sie gleichartig wie die Biegekante der Oberwange 110 ausgebildet. Das zu biegende Blech ist in Fi gur 5 nicht gezeigt.
Figur 6 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dritten Schwenkposition B2, auch Biegeendposition genannt, in welcher die Biegewange 140 um 90° gegenüber ihrer Ausgangsstellung B0 gegen die Oberwange 110 geschwenkt ist. In dieser Stellung stehen sich die Biegekanten 142 und 112 beabstandet um die Dicke s des zu biegenden Bleches einander gegenüber. Das zu biegende Blech (in Figur 6 nicht gezeigt) ist dann einerseits zwischen der Oberwange 110 und der Unterwange 120 und andererseits zwischen den Biegekanten 112 und 142 einge spannt. Sn das Blech wird eine nicht-lineare Biegekante entsprechend der Kontur der Biegekanten 112 und 142 eingeprägt. Figur 7 zeigt die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum Ein- bringen von konkaven oder konvexen Biegekanten in das umzuformende Blech 200. Dementsprechend sind die Biegekanten an der Oberwange 110 oder der Un terwange 120 ebenfalls konkav bzw. konvex auszubilden. Diese konkave oder konvexe Ausgestaltung der Biegekanten stellt lediglich einen Unterfall der allgemein beanspruchten Ausgestaltung der Biegekanten als zumindest abschnittsweise nicht-linear mit einem Versprung der maximalen Höhe A dar. Sofern die konka ven bzw. konvexen Biegekanten beispielsweise Kreisbögen darstellen, entspricht der senkrechte Abstand A zwischen dem hintersten und dem vordersten Punkt der Biegekante im Sinne der Erfindung der Höhe des jeweiligen Kreissegmentes; sie he Figur 7. Die beanspruchte versetzte Anordnung der Drehachse D gilt auch für diesen Sonderfall gleichermaßen. In Figur 7 wird die Biegewange 140 ausgehend von ihrer Biegeausgangsposition B0 um 90° in ihre Biegeendposition (nicht ge zeigt) geschwenkt, um die konkave bzw. konvexe Biegekante in das Blech einzu bringen.
Die Figuren 8 bis 12 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem dritten Ausführungsbeispiel für die Biegekanten 112 und 114 von Oberwange 110 und Biegewange 140. Konkret sind die Biegekanten hier wellenförmig ausgebildet.
Figur 8 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; Figur 9 in einer Stirnseitenansicht und Fig. 10 in einer Querschnittsansicht.
Insbesondere in Fig. 10 ist gut zu erkennen, dass auch bei diesem dritten Ausfüh rungsbeispiel - entsprechend dem allgemeinem Gedanken der Erfindung - die Drehachse um xD = -A und zD = -A gegenüber dem Koordinatenursprung zurückversetzt ist. Auch hier bezeichnet A den senkrechten Abstand zwischen dem tiefs ten bzw. hintersten Punkt und dem vordersten Punkt im Verlauf der Biegekante; siehe Fig. 11. Die Drehachse verläuft auch hier erfindungsgemäß in einer Ebene, welche senkrecht auf der ebenen Oberseite der Unterwange 120 steht und durch den tiefsten bzw. hintersten Punkt im Verlauf der Biegekante geht. Die Richtung der Drehachse wird vom Anwender bzw. durch den Verlauf der Biegekante an der Oberwange 110 vorgegeben. Mathematisch gesprochen entspricht A dem senk rechten Abstand zwischen dem absoluten Maximum und dem absoluten Minimum im Verlauf der Biegekante über deren Breite bzw. Länge.
Fig. 12 zeigt die Vorrichtung nach den Figuren 8 bis 11 mit der Biegewange 140 in der Biegeendposition B2 in perspektivischer Ansicht
Schließlich kann die Vorrichtung 100 einen hinteren Anschlag (in den Figuren nicht gezeigt) für das umzuformende Blech 200 aufweisen, als Hilfseinrichtung, wenn das Blech 200 auf der Oberseite der Unterwange ausgerichtet wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Schwenkbiegeverfahren lassen sich nicht-lineare
Biegekanten in dem umzuformenden Blech und damit Querschnittsveränderungen in einem aus diesem Blech hergestellten Profilbauteil realisieren. Die dargestellten Varianten Versprung bzw. s-Schlag konkav oder konvex können zudem in grade Profilabschnitte übergehen, wodurch eine Anwendung des Schwenkbiegens auch auf Biegekanten mit sowohl linearen wie auch nicht-linearen Abschnitten möglich wird. In den Ansprüchen wird dies durch Formulierung„zumindest abschnittsweise nicht-linear“ berücksichtigt. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können des halb beispielsweise Verjüngungen oder Ausweitungen des geometrischen Längs verlaufes in dem umzuformenden Blech erzielt werden, um geometrischen und funktionalen Anforderungen zu genügen, wie sie beispielsweise durch komplexe bzw. beschränkte Bauräume oder durch eine Forderung nach variabler Steifigkeit über der Länge einer Biegekante, z. B. im Leichtbau, vorgegeben werden.
Die bisherigen fertigungstechnischen Möglichkeiten des linearen Schwenkbiegens werden durch die nicht-lineare Biegekante in hohem Maße erweitert. Die flexible Herstellung längsvariabler, profilierter Geometrien wird durch das Schwenkbiegen mit nicht-linearer Biegekante auch für Anwendungsbereiche mit einem breiten Stückzahl-Spektrum bei gleichzeitig hoher geometrischer Variabilität ermöglicht.
Vorzugsweise sind die Biegekanten 112, 122, 142 an Biegeschienen (in den Figu ren nicht gezeigt) ausgebildet, welche an der Oberwange, der Unterwange und / oder an der Biegewange als Werkzeuge vorzugsweise lösbar befestigt sind. Diese Biegeschienen sind dann als Verschleißteile kostengünstig austauschbar, ohne dass bei einem Verschleiß der Biegekanten sofort die ganze Wange ausgetauscht werden müsste.
Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung
1 10 Oberwange
1 12 Biegekante der Oberwange
114 virtuelle Vorderkante des Versprungs
120 Unterwange
122 Biegekante der Unterwange
130 erster Antrieb
140 Biegewange
142 Biegekante der Biegewange
150 zweiter Antrieb
200 Blech
A Höhe des Versprungs
D Drehachse der Biegewange
BO Biegeausgangsposition der Biegewange
B1 erste Biegeposition der Biegewange
B2 Biegeendposition der Biegewange

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zum Schwenkbiegen eines Blechs (200), aufweisend: eine Oberwange (110) mit einer Biegekante (112);
eine Unterwange (120);
einen ersten Antrieb (130) zum Verstellen der Oberwange (110) und der Unterwange (120) relativ zu einander zum Einspannen des zu biegenden Blechs (200) zwischen der Ober- und der Unterwange;
eine Biegewange (140) mit einer Biegekante (142); und
einen zweiten Antrieb (150) zum Schwenken der Biegewange (140) gegen die Oberwange (110) um eine ortsfeste Drehachse (D), wobei die Biege- wange (140) über ein Getriebe derart an dem zweiten Antrieb (150) ange lenkt ist, dass die Biegekante (112) der Oberwange (110) und die Biege- kante (142) der Biegewange (140) in einer Biegeendposition (B2) - beab- standet um die Dicke s des zu biegenden Blechs (200) - einander gegenüber stehen;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Biegewange (140) eine - auch unter Belastung - zumindest abschnittsweise nicht-lineare Biegekante (142) mit einem tiefsten und einem vordersten Punkt über ihrer Länge aufweist;
dass die Biegekante (112) der Oberwange (110) zumindest abschnittsweise komplementär zu der Biegekante (142) der Biegewange (140) ausgebildet ist; und
dass die Drehachse (D) gegenüber einer parallelen Koordinatenursprungs- achse in y-Richtung, wie folgt versetzt ist:
xD = -A;
zD = -A.
mit
xD: Versatz der Drehachse (D) gegenüber dem Koordinatenursprung in x-Richtung;
zD: Versatz der Drehachse (D) gegenüber dem Koordinatenursprung in z-Richtung;
A: senkrechter Abstand zwischen dem tiefsten und vordersten Punkt in der Biegekante.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zueinander komplementär ausgebildeten nicht-linearen Biegekanten (112, 142) der Oberwange (120) und der Biegewange (140) zumindest in einem Längenabschnitt gekrümmt, beispielsweise wellenförmig, konkav oder konvex, und/ oder stufenförmig abgesetzt ausgebildet sind.
3. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterwange (120) eine Biegekante (122) aufweist, welche gleichartig konturiert ist, wie die Biegekante (112) der Oberwange (110).
4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Biegekante (122) der Unterwange (120) gradlinig, vorzugsweise parallel zur Koordinatenursprungsachse in Y-Richtung ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass für den senkrechten Abstand A zwischen dem tiefsten und dem vordersten Punkt der Biegekante (112) der Oberwange (110), der Unterwange (120) und/oder der Biegewange (140) gilt: 0mm <A <1200 mm, vorzugs- weise 0 mm <A <900 mm oder weiter vorzugsweise 0 mm <A <600 mm.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen hinteren Anschlag zum Anschlägen des Blechs.
7. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine an der Oberwange (110), der Unterwange (120) und/oder der Biege- wange (140) vorzugsweise lösbar befestigte Biegeschiene, an welcher die zumindest abschnittsweise nicht-lineare Biegekante ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Biegekante ein einziger Versprung mit der maximalen Höhe A ausgebildet ist, wobei die maximale Höhe dem senkrechten Abstand zwischen dem tiefsten und dem vordersten Punkt des Versprungs entspricht.
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