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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen eines Metallbandes
mit einer Klemmeinrichtung und einer Biegeeinrichtung, welche miteinander konespondieren.
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Das
Metallband besteht vorzugsweise aus Stahl, jedoch sind auch andere
Metalle wie Aluminium und Metallegierungen, die sich verschweißen oder
auch verkleben lassen, denkbar.
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Bei
einer bekannten Vorrichtung zum Biegen von Metallband mit den Merkmalen
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (
DE-37 36 394 A1 ) sind jeweils
zwei relativ zueinander verführbare
Klemmbacken-Paare vorgesehen, wobei jedem Klemmbacken-Paar eine
um eine horizontale Achse verschwenkbare Biegebacke zugeordnet und
zwischen den beiden verschwenkbaren Biegebacken diesen sozusagen
gegenüberliegend
eine Stützbacke
angeordnet ist, welche das zu biegende Bandmaterial zwischen den
Biegebacken abstützt,
um die gewünschte Trapezform
zu erhalten.
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In
der Praxis hat sich gezeigt, daß mit
dieser vorbekannten Biege-Vorrichtung nur verhältnismäßig flache Trapezstege geformt
werden können,
weil man die schwenkbar gelagerten Biegebacken nur um einen begrenzten
Winkel gegen das zu verformende Bandmaterial verschwenken kann.
Wird dieser Grenzwinkel überschritten,
lassen sich die verschwenkbar gelagerten Biegebacken nach dem Biegevorgang
nicht mehr in die Ausgangsposition zurückschwenken, weil die während des
Biegevorganges gegeneinander verschobenen Biegebacken sich beim
Zurückschwenken
gegenseitig behindern würden.
Die Länge
der Schenkel oder Flanken der Trapezstege und die Öffnungsweite
des Trapezprofiles sind voneinandern abhängig.
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Auch
ist diese bekannte Biege-Vorrichtung auf eine bestimmte Größe der für den Biegevorgang benutzten
Werkzeuge begrenzt, d. h. man kann eine derartige Vorrichtung nicht
nachträglich
auf andere Werkzeuggrößen umrüsten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Biegen
von Metallband wie Stahlband beispielsweise in Trapezform zu schaffen, mit
der man Profil mit steileren Schenkeln oder Flanken der Trapeze
od. dgl. und Trapeze ad. dgl. mit unterschiedlichen Öffnungsweiten
maschinell und ohne Handarbeit biegen kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung zum
Biegen eines Metallbandes mit einer Klemmeinrichtung und einer Biegeeinrichtung,
welche miteinander korrespondieren dadurch gelöst, dass die Klemmeinrichtungen
im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Metallbandes verstellbar
gelagert sind und die Biegeeinrichtungen als Parallelschwingen ausgebildet
sind, die sowohl bogenförmig
(Arbeitshub) als auch linear verschiebbar gelagert sind.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der vom Patentanspruch 1 abhängigen
Unteransprüche.
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Da
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das
Biegewerkzeug bzw. die Biegewerkzeuge im wesentlichen senkrecht
zum zu verformenden Metallband verstellbar gelagert ist bzw. sind
und beim Bewegen in die endgültige
Biegeposition bogenförming verstellt
werden können,
lassen sich Querschnittsformen wie Trapezformen mit steileren Schenkeln
bzw. Flanken und auch tiefere Trapeze od. dgl. als mit der bekannten
Biege-Vorrichtung maschinell und ohne Handarbeit formen. Nach dem
Verformungs- bzw. Biegevorgang können
die Biegewerkzeuge senkrecht vom verformten Metallband zurückgezogen werden,
so daß sich
die Biegewerkzeuge gegenseitig nicht behindern. Es lassen sich aber
Biegeradien der gebogenen Bleche einhalten, welche eine ungünstige Veränderung
des Gefüges
des Metalls im Biegebereich ausschließen.
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Je
nach Anwendungsfall sieht eine Ausführungsvariante vor, dass die
Klemmeinrichtungen im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des
Metallbandes verstellbar gelagert sind und die Biegeeinrichtung
als Parallelschwingen ausgebildet sind, die sowohl kreisförmig (Arbeitshub)
als auch linear verschiebbar gelagert sind.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Vorrichtung zwei Klemmbackenpaare sowie einen Biegestempel
zwischen beiden Klemmbackenpaaren aufweist. Hierdurch kann die Materialbahn
besonders gut während des
Biegens geklemmt werden. Alternativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn
die Klemmeinrichtung zwei Klemmbacken und die Biegeeinrichtung zwei
Biegestempel aufweisen.
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Eine
weitere Verfahrensvariante sieht vor, dass die Vorrichtung ein Klemmbackenpaar
und zwei Biegestempel aufweist, die oberhalb und unterhalb des Materialbandes
relativ zueinander verfahrbar sind. Hierdurch können unterschiedliche Klemm- bzw.
Biegepositionen angefahren werden, sodass die Vorrichtung besonders
einfach auf unterschiedliche Biegeanforderungen eingestellt werden
kann.
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Darüber hinaus
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Klemmbackenpaar der Klemmeinrichtung
zu wenigstens einem weiteren Klemmbackenpaar der Klemmeinrichtung
relativ bewegt ist. Hierbei kann beispielsweise das Klemmbackenpaar,
welches an der materialzuführenden
Seite wirkt, relativ zu dem ersten Klemmbackenpaar verschoben werden, um
so auf einfache Weise durch das Biegen bedingte Verkürzen auszugleichen.
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Eine
andere Ausführungsvariante
sieht vor, dass jeder Biegestempel mit einem eigenen Antrieb versehen
und gelenkig mit einer der Klemmbacken verbunden ist. Durch einen
eigenen Antrieb kann auch bei minimalem baulichen Aufwand eine genügend große Kraft
auf den Biegestempel der Biegeeinrichtung ausgeübt werden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn
jeder Biegestempel gelenkig, vorzugsweise durch ein Doppelgelenk,
mit derjenigen Klemmbacke verbunden ist, welche auf derselben Seite
des Materialbandes liegt und mit dein Biegestempel korrespondiert.
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Vorteilhaft
ist es hierbei, wenn jeder Biegestempel mittels eines Doppelgelenkes
mit einer Klemmbacke verbunden ist.
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Damit
die Biegevorrichtung vielseitig eingesetzt werden kann, ist es vorteilhaft,
wenn jeder Biegestempel auswechselbar gelagert ist.
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Kumulativ
oder alternativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Klemmeinrichtungen
und/oder die Biegeeinrichtungen mit als Werkzeuge dienenden Köpfen versehen
sind, die auswechselbar angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, einen
Biegestempel wie auch eine Klemmbacke mit klemm- bzw. biegespezifischen
Werkzeugen zu versehen.
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Gemäß einem
weiteren vorzugsweisen Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft,
wenn die Klemmeinrichtung und die Biegeeinrichtung jeweils mindestens
eine Biegekante aufweisen, welche derart zueinander geführt sind,
dass während
eines Biegebewegungsabschnittes zumindest ein freier Materialabschnitt
vorhanden ist. Dadurch, dass während des
Biegbewegungsabschnit tes zumindest ein freier Materialabschnitt
vorhanden ist, ergibt sich vorteilhafter Weise, dass die Biegestempel
auf einer fast beliebigen Bahn geführt werden können. Da
hierdurch die Biegestempel einem wesentlich höheren Bewegungsfreiheitsgrad
aufweisen, als in einer fest vorbestimmten Anordnung, können nahezu
beliebige Formen hergestellt werden.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung können
die Werkzeuge der Vorrichtung, d. h. die Klemmbacken und die Biegestempel,
auswechselbar vorgesehen sein, so daß sich die Vorrichtung bzw.
Maschine mit Biegewerkzeugen unterschiedlicher Größe ausstatten
läßt. Die
Umrüstung
auf unterschiedliche Werkzeuge ist wegen der senkrechten Verstellbarkeit
problemlos möglich.
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Dabei
genügt
es, wenn nur die unmittelbar mit dem zu biegenden Metallband in
Kontakt kommenden Teile der Klemmwerkzeuge und/oder der Biegewerkzeuge
auswechselbar angeordnet sind.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
schematisch dargestellt, und zwar zeigt
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1 eine erste Ausführungsform
dieser Vorrichtung mit in der Ausgangsposition befindlichen Biege-
und Klemmwerkzeugen,
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2 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 1, bei der sich
die Klemmwerkzeuge in der Klemmposition befinden,
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3 eine Ansicht, bei der
das obere Biegewerkzeug in die Biegeposition bewegt worden ist,
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4 eine Ansicht, bei der
auch das untere Biegewerkzeug in die Biegeposition bewegt wurde,
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5 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 1, bei der sowohl
die Klemmwerkzeuge als auch die Biegewerkzeuge nach Beendigung eines
Biegeschrittes vom trapezförmig
gebogenen Abschnitt des Metallbandes zurückgezogen wurden, um den zuletzt
verformten Abschnitt des Metallbandes für den nächsten Biegevorgang aus dem
Bereich der Biegewerkzeuge in die in 1 gezeigte
Position verschieben zu können,
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6 eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vor Beginn eines der schrittweise auszuführenden Biegevorgänge,
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7 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 6, bei der die Klemmwerkzeuge
und die Biegewerkzeuge sich in einer Ausgangsposition für einen neuen
Biegeschritt befinden,
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8 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 6, bei der sich
sowohl die Biegewerkzeuge als auch die Klemmwerkzeuge in der endgültigen Biegeposition
befinden,
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9 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 6 nach Beendigung
eines Biegevorganges, woraus zu erkennen ist, wie die Biege- und
Klemmwerkzeuge in ihre Ausgangsposition für einen nächsten Biegevorgang verfahren
werden, und
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10 eine Ansicht der Vorrichtung
aus 6, wobei die Klemm-
und die Biegewerkzeuge sich in einer Position befinden, welche ein
Nachschieben von noch nicht verformtem Bandmaterial in die Biegeposition
ermöglicht.
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Bei
der in 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform
der Vorrichtung zum schrittweisen Biegen von Metallband 1 in
Trapezform ist eine obere Klemmbacke 2 sowie eine untere
Klemmbacke 3 vorgesehen, die jeweils an einem Schlitten 4 bzw. 5 auswechselbar
angeordnet sind, um sie gegen Klemmbacken anderer Größe und/oder
Form bei Bedarf auswechseln zu können.
Die beiden Schlitten 4 und 5 sind senkrecht gegenüber dem
durchlaufenden Metallband 1 verstellbar, wie durch einen
Doppelpfeil 6 bzw. 7 angedeutet ist.
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Am
oberen Schlitten 4 ist mittels eines Doppelgelenkes ein
oberer Biegestempel 8 gelagert, der mittels eines vom Schlitten 4 separaten
Antriebes aus der in 1 in
vollen Linien gezeigten Position in die in unterbrochenen Linien
gezeigte Position verstellt werden kann. Der obere Biegestempel 8 ist ebenso
wie der Schlitten 4 im wesentlichen senkrecht zur Durchlaufrichtung
des Metallbandes 1 verstellbar, die durch einen Doppelpfeil 9 angedeutet
ist.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 1 bis 5 ist das für den Biegevorgang vorgesehene
untere Ende 10 des oberen Biegestempels 8 keilförmig ausgebildet,
um das Metallband 1 in die in der Zeichnung dargestellte
Trapezform biegen zu können.
Dabei ist jeder Winkel bis zu 90° zwischen
den Schenkeln 12 bzw. Flanken und den gerade verlaufenden
Abschnitten 13 des Trapezes 11 wählbar, wobei
lediglich die Form der verwendeten Biegestempel auf die gewünschte Querschnittsform
des Trapezes 11 bzw. des Trapezprofils abgestellt zu werden
braucht.
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Oberhalb
des für
den Biegevorgang vorgesehenen unteren Endes 10 des oberen
Biegestempels 8 ist seitlich an diesem ein blockförmiger Anschlag 14 angeordnet,
welcher als Widerlager für
einen unteren Biegestempel 15 dient, welcher unten bezüglich Ausbildung
und Funktion näher
beschrieben wird.
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An
der dem Anschlag 14 gegenüberliegenden Seite ist der
obere Biegestempel 8 mit zwei im Abstand übereinander
angeordneten Lagerplatten 16 und 17 versehen,
an welchen jeweils ein Nebel 18 bzw. 19 um einen
Zapfen 20 bzw. 21 verschwenkbar und damit gelenkig
an einem Ende gelagert ist. Dieser Nebel 18 bzw. 19 ist
mit seinem jeweiligen anderen Ende um einen Zapfen 22 bzw. 23 ebenfalls
gelenkig gelagert, der an einer Lagerplatte 24 bzw. 25 des
Schlittens 4 befestigt ist. Daher können der senkrecht zur Durlaufebene
des Metallbandes 1 verstellbare Schlitten 4 sowie
der im wesentlichen auch senkrecht zur Durchlaufebene des Metallbandes 1 verstellbare
obere Biegestempel 8 Relativbewegungen zueinander nach
Art einer Parallel-Schwinge ausführen,
wie sie aus den 1 bis 5 entnommen werden können. Innerhalb
bestimmter Grenzen lassen sich sowohl der Schlitten 4 als
auch der obere Biegestempel 8 unabhängig voneinander gegen das Metallband 1 anstellen
und auch von diesem zurückziehen.
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Der
untere Biegestempel 15 ist in gleicher Weise wie der obere
Biegestempel 8 gelagert, nämlich über parallel zueinander angeordnete
Hebel 26 und 27, die zwischen am unteren Biegestempel 15 angeordneten
Lagerplatten 28 und 29 und am unteren Schlitten
angebrachten Lagerplatten 30 und 31 mittels Zapfen 32 und 34 bzw. 33 und 35 verschwenkbar
gelagert sind.
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Das
obere Ende 36 des unteren Biegestempels 15 ist
in gleicher Weise wie das untere Ende 10 des oberen Biegestempels 8 keilstumpfförmig ausgebildet
und wirkt in der endgültigen
Biegeposition mit dem gegenüberliegenden
blockförmigen
Anschlag 14 des oberen Biegestempels 8 nach Art
einer Klemmverbindung zusammen. Dabei ist eine Bewegung der Biegestempel 8 und 15 in
Verformungsrichtung des Metallbandes 1 (in der Zeichnung
von rechts nach links) entsprechend der Verkürzung der Länge des Metallbandes 1 aufgrund
des Biegeschrittes möglich.
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Die
untere Klemmbacke 3 weist einen hochstehenden rechteckigen
Steg 37 auf, der als eigentliche Klemmbacke dient und die
jeweilige Länge
der gerade verlaufenden Abschnitte 13 des Trapez-Profils
bestimmt. Die Breite dieses Steges 37 ist auf die Stirnfläche 38 bzw. 39 des
oberen Biegestempels 8 bzw. des unteren Biegestempels 15 abgestellt,
um ein gleichförmiges
Trapez 11 biegen zu können.
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Die
untere Klemmbacke 3 ist mit einer Schulter 40 versehen,
welche als Widerlager für
das untere Ende 10 des oberen Biegestempels 8 dient,
wie insbesondere aus den die einzelnen Verfahrensschritte demonstrierenden 2 bis 5 ersichtlich ist.
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Aus 2 ist erkennbar, daß zu Beginn
eines der schrittweise durchzuführenden
Biegevorgänge
zunächst
die untere Klemmbacke 3 und die obere Klemmbacke 2 zusammengefahren
werden, wobei sich die obere Klemmbacke 2 auf die oberen
gerade verlaufenden Abschnitte 13 des bereits geformten Trapezes
und des Metallbandes 1 legt, während der rechteckige Steg 37 der
unteren Klemmbacke 3 gegen die Unterseite des noch nicht
verformten Metallbandes 1 gedrückt wird, um das noch nicht
verformte Metallband 1 zwischen die beiden Klemmbacken 2 und 3 festzuklemmen.
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Aus 3 ist erkennbar, daß der obere
Biegestempel 8 in die Biegeposition nach unten verfahren
wurde, wobei er das Metallband 1 aus der Vorlaufebene nach
unten gedrückt
und damit teilweise verformt hat. Das Metallband 1 liegt
nunmehr auf dem oberen Ende 36 des unteren Biegestempels 15 auf.
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Daraufhin
wird der untere Biegestempel 15 nach oben verfahren, bis
sein oberes Ende 36 bis an den Anschlag 14 des
oberen Biegestempels 8 herangefahren ist und das Metallband 1 zwischen
dem unteren Biegestempel 15 und dem Anschlag 14 eingeklemmt
ist und sich wieder in seiner normalen Vorlaufebene befindet. Da
der untere Biegestempel 15 beim Hochfahren gegen den Anschlag 14 das
Metallband 1 aufgrund seiner bogenförmigen Bewegung das auf ihm
aufliegende Metallband 1 mitnimmt, wird dieses verformt,
ohne daß eine
wesentliche Relativbewegung zwischen dem Metallband 1 und
der Stirnfläche 29 des
unteren Biegestempels 15 stattfindet.
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Der
bei diesem Arbeitsschritt gebogene Trapezprofilabschnitt hat nunmehr
die gewünschte Form,
so daß die
Klemmbacken 2 und 3 sowie die Biegestempel 8 und 15 senkrecht
zur Vorlaufebene des Metallbandes 1 zurückgefahren werden können, wie 5 zeigt, damit das Metallband 1 um
einen für den
nächsten
Biegevorgang notwendigen Schritt vorgeschoben werden kann.
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Während bei
der Ausführungsform
gemäß 1 die Vorrichtung einen
oberen und einen unteren Biegestempel 8 bzw. 15 sowie
zwei Klemmbacken 2 und 3 hat, wobei die Klemmbacken
und auch die Biegestempel mehr oder weniger senkrecht zur Oberfläche des
vorlaufenden und in Trapezform zu biegenden Metallbandes anstellbar
sind, weist die in 6 gezeigte
und anhand der 7 bis 10 in ihrer Arbeitsweise
erläuterte
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einen oberen Biegestempel 41 sowie zwei paare von Klemmbacken 42, 43 und 44, 45 auf.
Die Klemmbacken 42 und 43 sind dabei jeweils als
senkrecht verfahrbarer Schlitten ausgebildet, der mit einem Antriebszylinder 46 bzw. 47 versehen
ist, um eine unabhängige
Verstellung der Klemmbacken senkrecht zur Oberfläche des Metallbandes 1 gemäß den Doppelpfeilen 48 und 49 zu ermöglichen.
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Die
zweite obere Klemmbacke 44 ist bei dieser Ausführungsform
in Vorlaufrichtung des Metallbandes 1 entsprechend einem
Doppelpfeil 50 verschiebbar und somit nicht gegen das Metallband 1 anstellbar
und auch nicht von ihm abstellbar an einem Schlitten 53 angeordnet.
Die mit dieser zweiten oberen Klemmbacke 44 zusammenwirkende
zweite untere Klemmbacke 45 ist hingegen senkrecht gegenüber dem
Metallband 1 an- und abstellbar, wie durch einen weiteren
Doppelpfeil 51 angedeutet ist, mit Hilfe eines Antriebszylinders 52 auf
dem Schlitten 53 abgestützt,
der mittels eines weiteren Antriebszylinders 54 in horizontaler
Richtung verschiebbar ist, wie ein Doppelpfeil 55 andeutet.
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Der
obere Biegestempel 4l ist über ein in Verbindung mit 1 beschriebenes Doppelgelenk 56, 57 nach
Art einer Parallel-Schwinge mit der als Schlitten ausgebildeten
oberen Klemmbacke 42 derart gelenkig verbunden, daß Bewegungen
des oberen Biegestempels entsprechend den eingezeichneten Doppelpfeilen 58 und 59 erreicht
werden.
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Der
obere Biegestempel 41 ist seinerseits mit einem eigenen
Antriebszylinder 60 verbunden.
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Das
Ganze ist in einem schematisch angedeuteten Maschinenrahmen 61 angeordnet.
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7 zeigt, wie sich bei in
der Klemmposition befindlichen Klemmbacken 42, 43 sowie 44, 45 die
beiden letztgenannten Klemmbacken in Pfeilrichtung nach links bewegen,
wenn der Biegestempel 41 gegen das Metallband 1 angestellt
und dabei auf dieses herabgedrückt
wird, bis der Biegestempel in Verbindung mit den Klemmbacken ein
in 8 gezeigtes Trapez 11 in
das Metallband 1 eingeformt hat. Auch bei dieser Ausführungsform
ist erkennbar, daß die
Steilheit der Flanken 12 oder Schenkel des Trapezes 11 von
der jeweiligen Form des äußeren Endes 62 des
Biegestempels 41 abhängt.
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9 zeigt, wie nach Beendigung
eines Biegevorganges die Klemmbacken 42 und 43 senkrecht von
dem verformten Metallband 1 zurückgefahren werden, ebenso wie
der einzige Biegestempel 41. Die Klemmbacken 44 und 45 werden
in deren Ausgangsposition zurückgefahren,
wobei die zweite untere Klemmbacke 45 außerdem senkrecht
vom Metallband 1 freigefahren wird.
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10 zeigt, wie das schrittweise
in Trapezform gebogene Metallband 1 in die nächste Biegeposition
gemäß einem
Pfeil 63 vorgefahren wird.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind Trapeze mit sehr steilen Schenkeln oder Flanken maschinell
biegbar, ebenso Trapeze mit großer
Tiefe. Deshalb ist es möglich,
Trapezstege für
Trapezprofile bzw. Trapezstegträger
zu biegen, welche sowohl eine hohe Biegesteifigkeit des daraus hergestellten Trägerprofils
als auch eine hohe Verwindungssteifigkeit aufweisen, weil sowohl
die in Längsrichtung
des Trägers
verlautenden Abschnitte 13 als auch die mehr oder weniger
in Querrichtung verlaufenden Schenkel oder Flanken 12 für die nötige Verwindungssteifigkeit
sorgen. Ideal wären
Trapeze mit rechtwinklig zueinander verlaufenfen Abschnitten 12 und 13.
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Vorstehend
ist die Erfindung anhand einer Vorrichtung zum Biegen van Metallband
in gleichförmige
bzw. symmetrische Trapez-Querschnitte beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist aber auch geeignet, Metallband in andere Querschnittsformen
zu biegen, beispielsweise in asymmetrische Trapeze sowie rechtswinklige
zickzackförmige
wellenförmige
und auch mäanderförmige Querschnitte.