DE3502303C1 - Vorrichtung zum Halten und/oder Zu- bzw. Abfuehren eines elastisch verformbaren Bauteils - Google Patents
Vorrichtung zum Halten und/oder Zu- bzw. Abfuehren eines elastisch verformbaren BauteilsInfo
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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 (7)
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
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