DE3502303C1

DE3502303C1 - Vorrichtung zum Halten und/oder Zu- bzw. Abfuehren eines elastisch verformbaren Bauteils

Info

Publication number: DE3502303C1
Application number: DE3502303A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8851 Mertingen Hawly; Günter 8900 Augsburg Schmid
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1986-08-28
Also published as: IT8619069A0; IT1188258B; FR2577152B1; GB2170743A; FR2577152A1; JPS61172621A; GB8601242D0

Description

Krümmungszentrum des Bauteils liegt und dessen Basis sich vom Stützkörper zum Walzenspalt erstreckt.

Gemäß Anspruch 3 bestehen die Druckwalzen jeder Walzeneinheit vorzugsweise aus einer krümmungsinneren und einer krümmungsäußeren Druckwalzen und der eine Dreieckschenkel des gleichschenkligen Dreiecks liegt in einer ortsfesten, durch den Stützkörper verlaufenden Ebene, während der andere Dreieckschenkel in der durch die Mittelachsen der beiden Druckwalzen definierten Verbindungsebene liegt, wodurch ein sehr einfacher, geometrischer Zusammenhang zwischen der jeweiligen Position des Walzenträgers und dem zugeordneten Schwenkwinkel der Walzeneinheit erzielt und sichergestellt wird, daß das Bauteil am Stützkörper einen konstanten, zur ortsfesten Ebene senkrechten Neigungswinkel einnimmt, also z.B. bei der erwähnten Schalghammer-Umformung mit vertikaler Schalghammer-Stoßrichtung eine horizontale Bauteilzufuhr zur Bearbeitungsstelle erhalten wird. Zur Steuerung des Walzenandrucks, und um unabhängig von den im Walzenspalt wirksamen Kräften eine exakte, zwangsweise Achsführung der Druckwalzen an der Walzeneinheit in Richtung der Achsverbindungsebene zu erreichen, ist in besonders bevorzugter Ausgestaltung gemäß Anspruch 4 die eine Druckwalze mit ihrer Mittelachse feststehend an der Walzeneinheit und die andere in Richtung der Verbundungsebene beweglich gelagert und gesteuert druckbeaufschlagbar, wobei aufgrund des beidseitig auf das Bauteil einwirkenden, steuerbaren Walzenandrucks an der Walzeneinheit zusätzlich zu der exakten Fixierung des Bauteils auch in einfacher Weise ein Bauteilvorschub dadurch erzielt werden kann, daß zumindest eine, vorzugsweise aber sämtliche Druckwalzen in Drehrichtung angetrieben sind.

Im Hinblick auf eine für die Schwenklagengeometrie besonders günstige Lagerung der Walzeneinheit am Walzenträger ist die Walzeneinheit gemäß Anspruch 5 vorzugsweise um die Mittelachse der auf der gleichen Bauteilseite wie der Stützkörper angeordneten Druckwalze schwenkbeweglich am Walzenträger gelagert.

In besonders bevorzugter Weise enthält der Stellmechanismus gemäß Anspruch 6 einen als Teleskoplenker ausgebildeten, einerseits an einen Drehpunkt am Walzenträger und andererseits an einen ortsfesten Drehpunkt angeschlossenen Steuerhebel sowie eine zwischen diesem und der Walzeneinheit wirksame, die Schwenklage der Walzeneinheit in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Steuerhebels einstellende, antriebsschlüssige Verbindung, wodurch auf äußerst einfache, mechanische Weise eine zwangsweise Einstellung des der jeweiligen Position des Walzenträgers zugeordneten Schwenkwinkels der Walzeneinheit bewirkt wird. Werden in diesem Fall die Drehpunkte des Steuerhebels so gelegt, daß sie zusammen mit der Schwenkachse der Walzeneinheit und dem Stützkörper ein Parallelogramm bilden (Anspruch 7), so ergibt sich eine weitere, ganz wesentliche Vereinfachung des Stellmechanismus, dergestalt, daß als antriebsschlüssige Verbindung zwischen Steuerhebel und Walzeneinheit lediglich ein Drehwinkel-Verdoppelungsgetriebe benötigt wird.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

F i g. 1 die teilweise geschnittene Ansicht einer Fixiervorrichtung in Verbindung mit einem das Bauteil umformenden Schlaghammer; und

Fig.2 den Schwenkwinkel-Stellmechanismus der Vorrichtung nach F i g. 1.

Die gezeigte Vorrichtung enthält einen auf einem stationären Ständer 2 drehbar gelagerten, walzenförmigen Stützkörper 4, an dem ein Bauteil 6, welches aus einer zum Ausgleich von Wandstärken-Unterschieden mit einem nachgiebigen Material, z. B. einer Hartschaumschicht 8 ausgefütterten Blechplatte 10 besteht, auf der Bauteilunterseite abgestützt und durch einen auf- und abgehenden, eine Streckung der äußeren Blechplatten-Randzonen bewirkenden Schlaghammer 12 bleibend verformt wird, wobei die Stoßrichtung des Schlaghammers 12 in einer ortsfesten, mittig durch den Stützkörper 4 verlaufenden, gemäß F i g. 1 vertikalen Ebene A-A liegt.

Das Bauteil 6 muß die Bearbeitungsstelle mit einer vorgegebenen Vorspannung, nämlich unter elastischer Zugdehnung der äußeren Blechplatten-Randzonen, in Vorschubrichtung R derart druchlaufen, daß die Tangentialebene des Bauteils an der Bearbeitungsstelle senkrecht zur Ebene A-A, also horizontal verläuft, d. h.

das Bauteil 6 muß mit einer vorgegebenen, zulaufseitig der Bearbeitungsstelle schwächeren, ablaufseitig aber unter Berücksichtigung der bleibenden Deformation stärkeren Krümmung in Vorschubrichtung R am Schlaghammer 12 vorbeibewegt werden, wobei die jeweiligen Krümmungsmittelpunkte K und K' in der ortsfesten Ebene A-A liegen müssen.

Zu diesem Zweck ist auf jeder Seite des Stützkörpers 4 eine Walzenanordnung 14 vorgesehen, die jeweils eine identische, in F i g. 1 nur für die zulaufseitige Walzenan-Ordnung 14 gezeigte Bauweise haben. Jede Walzenanordnung 14 enthält eine Walzeneinheit 16 mit einem um eine Schwenkachse S drehbar an einem Walzenträger 18 gelagerten Schwenkbalken 20 und zwei das Bauteil 6 in einem Walzenspalt W zwischen sich aufnehmenden und an dieses angepreßten Druckwalzen 22,24 von denen die innere Druckwalze 22 um die Schwenkachse S des Schwenkbalkens 20 drehbar gelagert und die äußere Druckwalze 24 am Schwenkbalken 20 durch einen Hydraulikzylinder 26 zur Regulierung des Walzenandrucks abgestützt und mit ihrer Drehachse in einer bezüglich des Schwenkbalkens 20 lagefesten, durch die beiden Druckwalzenachsen verlaufenden Verbindungsebene V- V linear beweglich zwangsgeführt ist. Zur Erzielung eines Bauteilvorschubs ist am Schwenkbalken 20 ein Antrieb 28 für die beiden Druckwalzen 22 und 24 angeordnet.

Um die Walzeneinheit 16 entsprechend der vorgegebenen Bauteilkrümmung seitlich und höhenverstellbar (in X- und F-Richtung) bezüglich des Stützkörpers 4 zu positionieren, ist der Walzenträger 18 vertikal verschieblich und durch Spindelhubelemente 30 einstellbar an einem Positionierschlitten 32 geführt (Einstellung der Y-Koordinate), welcher seinerseits horizontal beweglich und über- Spindelelemente 34 einstellbar am Maschinenbett gelagert ist (Einstellung der X-Koordinate).

Zusätzlich zu dieser X- und V-Positionierung wird die

Schwenklage der Walzeneinheit 16 derart veränderlich eingestellt, daß die von den Druckwalzen 22,24 auf das Bauteil 6 ausgeübten Walzenandruckkräfte in jeder Position des Walzenträgers 18 in Richtung der Flächennormalen des Bauteils 6 im Walzenspalt W wirken, d. h. die Drehachs-Verbindungsebene V-V der beiden Druckwalzen 22, 24 durch das jeweilige Krümmungszentrum K des Bauteils 6 verläuft, wodurch eine exakte Fixierung des Bauteils 6 bewirkt und Abweichungen von dem vorgewählten Krümmungsverlauf verhindert werden. Aus F i g. 1 ist leicht ersichtlich, daß in der gezeigten X-, Y-Position der Walzenanordnung 14, aber in einer an-

deren als der gezeigten Schwenklage der Verbindungsebene V-Gunter der Wirkung der im Walzenspalt auf die Bauteilober- und -Unterseite ausgeübten Walzenandruckkräfte Biegemomente im Bauteil 6 erzeugt werden würden, die Verformungsfehler des Bauteils 6 und mithin Abweichungen von dem durch die X-, Y-Position der Walzeneinheit vorgewählten Krümmungsverlauf zur Folge hätten.

Zur selbsttätigen, in Abhängigkeit von der X- und Y-Position veränderlich Schwenklagen-Einstellung der Walzeneinheit 16 dient der in F i g. 2 im einzelnen gezeigte Schwenkwinkel-Stellmechanismus 36, dessen Bau- und Funktionsweise nachfolgend näher erläutert wird:

Wie bereits erwähnt, muß die Verbindungsebene V-V in jeder Position der Walzeneinheit 16 bzw. des Walzenträgers 18 durch das jeweilige Krümmungszentrum K des Bauteils 6 verlaufen, d. h. der Schwenkwinkel der Walzeneinheit 16 ist so zu wählen, daß er gleich dem Scheitelwinkel β eines gleichschenkligen Dreiecks (Fig. 1) ist, dessen Scheitel im Krümmungszentrum K liegt und dessen Basis sich von der Achse S der Walzeneinheit 16 zu einem ortsfesten, auf der Ebene A-A liegenden Bezugspunkt B erstreckt, welcher durch den Mittelpunkt des in F i g. 1 gezeigten Stützkörpers 4 gebildet und bei einem anders geformten, z. B. dem in F i g. 1 in gestrichelten Linien gezeigten Stützkörper 4 dadurch definiert ist, daß sein Abstand von der Anlagestelle des Stützkörpers 4 am Bauteil 6 gleich dem Radius der Druckwalze 22 ist. .

Der zur Zwangssteuerung der Walzeneinheit 16 auf den Schwenkwinkel β vorgesehene Stellmechanismus 36 enthält nun einen teleskopartigen ausgebildeten Steuerhebel 38, der einerseits über einen ortsfesten Drehpunkt A am Ständer 2 und andererseits am Walzenträger 18 über einen Drehpunkt Di angelenkt ist, wobei die Lage des Drehpunktes Di am Walzenträger 18 so gewählt ist, daß die Punkte D₁, D₂, B und S ein Parallelogramm bilden, also die Länge des Steuerhebels 38 zwischen seinen Drehpunkten A und Di und sein Neigungswinkel ac in jeder Position des Walzenträgers 18 gleich der Länge und dem Neigungswinkel der erwähnten Dreiecksstrecke SB'ist.

Mit der Walzeneinheit 16 ist der Steuerhebel 38 antriebsschlüssig durch ein Übersetzungsgetriebe (F i g. 2) verbunden, das aus einem am Steuerhebel 38 befestigten und gemeinsam mit diesem um die Achse Di am Walzenträger 18 drehbar gelagerten Zahnradsegment 40, einem Zwischenrad 42 und einem weiteren, koaxial zur Schwenkachse S am Schwenkbalken 20 der Walzeneinheit 16 befestigten Zahnradsegment 44 besteht. Das Übersetzungsgetriebe ist so ausgelegt, daß es eine Schwenkwinkelverdopplung bewirkt, also der Schwenkwinkel β in jeder X-, Y-Position des Walzenträgers 18 verdoppelt so groß wie der jeweilige Neigungswinkel χ des Steuerhebels 30 ist, wodurch eine selbsttätige, mit den X-, und F-Koordinaten der Walzeneinheit 16 zwangsverknüpfte Ausrichtung der Verbindungsebene Fund mithin des Walzenspalts Wsenkrecht zur örtlichen Flächenneigung des Bauteils 6 gewährleistet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Halten und/oder Zu-bzw. Abführen eines elastisch verformbaren, gekrümmten plattenförmigen Bauteils, mit einem das Bauteil abstützenden Stützkörper und zumindest einem bezüglich des Stützkörpers entsprechend der Bauteilkrümmung höhenverstellbar und seitlich verfahrbaren Walzenträger, der mit einer Walzeneinheit mit zum Stützkörper achsparallelen, das Bauteil in einem Walzenspalt zwischen sich aufnehmenden und an dieses angepreßten Druckwalzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeneinheit (16) schwenkbeweglich auf dem Walzenträger (18) angeordnet und mit einem zugeordneten, zwischen Walzenträger (18) und Walzeneinheit (16) wirksamen Schwenkwinkel-Stellmechanismus (36, 38) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel der Walzeneinheit (16) gleich dem Scheitelwinkel (ß) eines gleichschenkligen Dreiecks (SKB) ist, dessen Scheitelpunkt im Krümmungszentrum (K) des Bauteils (6) liegt und dessen Basis sich vom Stützkörper (4) zum Walzenspalt (W) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Druckwalzen aus einem Walzenpaar bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Dreiecksschenkel in einer ortsfesten, durch den Stützkörper (4) verlaufenden Ebene (A-A) und der andere Dreiecksschenkel in der durch die Mittelachsen der beiden Druckwalzen (22, 24) verlaufenden Verbindungsebene (V- T^ liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,daßdieemeDruckwalze(22)mitihrer Mittelachse feststehend an der Walzeneinheit (16) und die andere (24) in Richtung der Verbindungsebene (V- V) beweglich gelagert und druckbeaufschlagbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzeneinheit (16) um die Mittelachse (S) der auf der gleichen Bauteilseite wie-der Stützkörper (4) angeordneten Druckwalze (22) schwenkbeweglich am Walzenträger (18) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmechanismus (36) einen als längenverschieblichen Teleskoplenker ausgebildeten, einerseits an einem Drehpunkt (Dz) am Walzenträger (18) und andererseits an einem ortsfesten Drehpunkt (D\) angelenkten Steuerhebel (38) sowie eine zwischen diesem und der Walzeneinheit (16) wirksame, die Schwenklage der Walzeneinheit in Abhängigkeit von dem Drehwinkel (cc) des Steuerhebels einstellende, antriebsschlüssige Verbindung enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drehpunkte (Di, D2) des Steuerhebels (38) sowie die Schwenkachse (S) der Walzeneinheit (16) und der Stützkörper (4) auf den Eckpunkten eines Parallelogramms liegen und als antriebschlüssige Verbindung zwischen Steuerhebel (39) und Walzeneinheit (16) ein eine Drehwinkeländerung des Steuerhebels in eine doppelt so große Schwenkwinkelbewegung der Walzeneinheit umwandelndes Übersetzungsgetriebe (40, 42, 44) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und/oder Zu- bzw. Abführen eines elastisch verformbaren Bauteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art, wie sie etwa bei der spanlosen Kaltverformung von Flugzeug-Rumpfschalen nach derSchlaghammerhethode gemäß der DE-OS 31 11 148 benötigt werden, um das plattenförmige Bauteil während der Verformung mit einer vorgegebenen Krümmung im vorgespannten Zustand zu halten, enthalten neben dem in der Schlagebene des Hammers angeordneten, als Amboß wirkenden Stützkörper zumeist mehrere, beidseitig des Stützkörpers angeordnete und entsprechend der Bauteilkrümmung verfahrbare Walzeneinheiten, die jeweils aus einem das Bauteil zwischen sich aufnehmenen und an dieses angepreßten, beim Bauteilvorschub umlaufenden Druckwalzenpaar bestehen. Dabei wird in dem Walzenspalt, bedingt durch die versetzt zueinander wirkenden Walzenandruckkräfte, ein je nach Relativlage der Walzeneinheit bezüglich des Stützkörpers mehr oder weniger großes Biegemoment auf das Bauteil ausgeübt, unter dessen Wirkung es zu einer fehlerhaften Fixierung des Bauteils und zu Abweichungen von dem vorgewählten, durch entsprechende Positionierung der Walzeneinheiten festgelegten Krümmungsverlauf kommt, was im Zusammenhang mit der obengeschilderten Schlaghammermethode unrichtige Vorspannungen im Bauteil und bleibende Verformungsfehler zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der beanspruchten Art so auszubilden, daß unbeeinflußt von den im Walzenspalt wirksamen Walzenandruckkräften eine exakte Fixierung des Bauteils in einer veränderlichen wählbaren Krümmungsgeometrie garantiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst, wobei der Schwenkwinkel-Stellmechanismus die Schwenklage der Walzeneinheit in Abhängigkeit von der Höhenlage und dem seitlichen Abstand des Walzenträgers zum Stützkörper derart zwangsweise einstellt, daß die Walzenandruckkraft der Druckwalzen in Richtung der Flächennormalen des Bauteils im Walzenspalt verläuft.

Erfindungsgemäß wird durch die besondere, kippbewegliche Anordnung und zwangsweise Schwenklagensteuerung der Walzeneinheit eine selbsttätige Ausrichtung des Walzenspalts auf der örtlichen Flächenneigung des Bauteils erreicht und sichergestellt, daß die von den Druckwalzen beidseitig auf das Bauteil im Walzenspalt ausgeübten Walzenanpreßkräfte ohne Einfluß auf den Krümmungeverlauf des Bauteils sind, so daß sich daß Bauteil mit einem hohen beiseitigen Walzendruck zwischen den Druckwalzen einspannen und frei von Verformungsfehlern sicher und exakt in einem räumlich definierten, gekrümmten Zustand fixieren läßt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher in hervorragender Weise zur Verwendung in einer Schlaghammermaschine, wo das Bauteil mit einer definierten Vorspannung und elastischen Verformung der am Stützkörper befindlichen Bearbeitungsstelle zu- und von dieser in bleibend deformiertem, gekrümmten Zustand abgeführt werden muß.

Im Hinblick auf eine besonders einfache Schwenklagensteuerung für kreisbogenförmig gekrümmte Bauteile ist der Schwenkwinkel der Walzeneinheit gemäß Anspruch 2 vorzugsweise gleich dem Scheitelwinkel eines gleichschenkligen Dreiecks, dessen Scheitelpunkt im