DE69102689T2 - Walzenbiegemaschine. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walzenbiegemaschine zum Biegen von Platten gemäß dein Oberbegriff des Anspruches 1.
• Die DE-A-2 847 965, die DE-A 2 334 436, die DE-A-1 752 666, die DE-A-2 903 990 und die DE-A-3 443 851 sind repräsen-tativ für den bekannten Stand der Technik.
• Die o.g. Dokumente, insbesondere die DE-A-2 847 965, die die Grundlage für den vorliegenden Anspruch 1 bildet, beziehen sich auf Walzenbiegemaschinen, bei denen Anti-Biege- Stützeinrichtungen zum Vermeiden einer Durchbiegung der oberen Schleppwalze bzw. der zentralen unteren Walze der Maschine vorgesehen sind und bei denen Rollenelemente zwischen den Anti-Biege-Stützeinrichtungen und den Walzen der Maschine angeordnet sind. Keine der genannten Druckschriften schlägt für sich alleingenommen oder in Kombination Modifikationen einer mit vier Walzen versehenen Biegemaschine vor, die den kennzeichnenden Merkmalen der vorliegenden Erfindung entsprechen.
• Bei Walzenbiegemaschinen wird die absolute Arbeitsgrenze von dem minimalen Biegeradius, der an der mit der Maschine zu biegenden Platte erreicht werden kann, bestimmt.
• Diese Grenze hängt hauptsächlich von dem Durchmesser der oberen Walze der Biegemaschine sowie von dem Abstand zwischen den Achsen der unteren Walzen ab, der im Rahmen der Konstruktionsphase vorbestimmt werden muß. Die Platte muß tatsächlich um die obere Schleppwalze herumgewalzt werden, um sie in eine röhrenartige Form zu biegen. Folglich definiert der Durchmesser der oberen Walze eine Arbeitsgrenze, unterhalb derer die Platte physisch nicht gebogen werden kann. Andererseits ist der minimal erreichbare Arbeitsdurchmesser angesichts des "Zurück-federns" der Platte im allgemeinen um einen gegebenen Koeffizienten größer als der Durchmesser der oberen Walze.
• Beim Konstruieren einer Biegemaschine müssen die Walzen ebenso mit einem genau definierten Durchmesser dimensio-niert werden, der den Kräften und Spannungen, die das Bearbeiten der Platte an den Walzen selbst verursacht, Rechnung trägt. Je größer die Dicke und die Abmessungen der zu bearbeitenden Platten sind, umso größer sind die an den Walzen wirkenden Spannungen und Verformungen, so daß folglich die resultierenden Durchmesser der Walzen selbst größer sein müssen.
• Ein weiterer den Durchmesser der Walzen einer Biegemaschine bestimmender Gesichtspunkt ist in der Durchbiegung zu sehen, die selbige Walzen aufgrund der Kräfte, die sie während des Betriebes ausüben, erfahren. Wenn die Durch-biegung der Walzen zu groß ist, weist das Arbeitsergebnis tatsächlich eine schlechte Qualität auf und ist unakzep-tabel, da die gebogene Platte deformiert werden oder es ihr an der erforderlichen Zylindrizität fehlen würde, weil man aufgrund der starken Durchbiegung der Walzen eine Biegung mit dem sogenannten "Faßeffekt" erhalten würde.
• Daher müssen die Walzen einer Biegemaschine nicht nur derart konstruiert und dimensioniert sein, daß sie die hohen Spannungsbelastungen, die während des Biegebetriebes wirken, aushalten, sondern auch derart, daß sie sich nicht zu stark durchbiegen.
• Die tatsächliche Länge der Biegemaschine beeinflußt die Durchbiegung der Walzen und somit den Durchmesser der Walzen selbst. Daher muß bei Biegemaschinen von beträchtlicher Länge der Durchmesser zum Zwecke der Begrenzung der Durchbiegung der Walzen innerhalb akzeptabler Werte vergrößert werden, wodurch weitere Arbeitsbeschränkungen bewirkt werden.
• Diese Arbeitsgrenzen und Beschränkungen von Walzenbiegemaschinen werden aufgrund des immer stärker empfundenen Bedürfnisses nach Biegemaschinen, die ein Maximum an Arbeitspotential bieten können, widerwillig akzeptiert.
• Es ist daher wünschenswert, Walzenbiegemaschinen zu schaffen, mit denen Platten von beträchtlicher Länge und mit Biegeradien, die so klein wie möglich sind, bearbeitet werden können.
• Die derzeit erhältlichen Plattenbiegemaschinen des erwähnten Typs können diese Anforderungen nicht erfüllen.
• Aus diesem Grund müssen spezielle Hilfsmittel oder Biegemaschinen einer anderen Art verwendet werden, wobei die Arbeitskosten eine beträchtliche Höhe erreichen und die Qualität der Ergebnisse gelegentlich schlecht ist. Neben der Verwendung von Maschinen anderer Art besteht die einzige derzeit gangbare Möglichkeit in der Tat darin, sehr kurze Biegemaschinen zum Biegen vieler Platten zu verwenden, die dann unter hohen Produktionskosten sowie mit technischen und ästethischen Ergebnissen, die nicht immer von den Anwendern akzeptiert werden, Seite an Seite verschweißt werden müssen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Walzenbiegemaschine zu schaffen, die zur Lösung der vorher erwähnten Probleme geeignet ist; genauer gesagt ist es eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzenbiegemaschine mit Einrichtungen zu schaffen, mit denen es möglich ist, den Durchmesser und die Abstände zwischen den Achsen und den Walzen zu verringern, um die Arbeitsgrenzen zu überwinden, die bei traditionellen Walzenbiegemaschinen gegeben sind.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wie oben spezifizierte Walzenbiegemaschine zu schaffen, die es zusätzlich zu der Eigenschaft, hohen Kräften und Spannungen zu widerstehen, auch ermöglicht, den Durchmesser der Walzen auf ein Minimum zu reduzieren, wobei die Durchbiegung der Walzen selbst innerhalb akzeptabler Grenzen gehalten wird.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wie beschrieben ausgestaltete Walzenbiege-maschine mit Einrichtungen zu schaffen, mit denen es möglich ist, Platten mit extrem kleinen Biegeradien zu biegen, die kleiner sind als diejenigen, die derzeit mit traditionellen oder Standard- Biegemaschinen erreicht werden können.
• Diese Aufgabe kann mittels einer Walzenbiege-maschine, die die im Hauptanspruch angegebenen kennzeich-nenden Merkmale aufweist, gelöst werden.
• Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walzenbiegemaschine wird im weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren in den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht in einer Längsebene einer erfindungsgemäßen Walzenbiegemaschine;
• Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei einige Teile entfernt wurden;
• Fig. 3 ein vergrößertes Detail eines Trägers zum Stützen der Walzen aus Fig. 2;
• Fig. 4 eine Längsschnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;
• Fig. 5 ein Diagramm, das die Anordnung und die Abmessungen der Walzen einer erfindungsgemäßen Walzenbiegemaschine mit denjenigen einer traditionellen Walzenbiegemaschine vergleicht.
• Zunächst werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 die allgemeinen Merkmale einer Walzenbiegemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Im allgemeinen enthält eine Walzenbiegemaschine eine Struktur 10 zum Tragen von vier Formwalzen, genauer gesagt von einer oberen Walze 11 und von drei unteren Walzen, von denen eine zentrale Walze 12 und zwei seitliche Walzen 13 und 14 mit einem geeigneten Abstand zwischen ihren Achsen angeordnet sind.
• Die obere Walze 11, auch als Plattenschleppwalze bezeich-net, sowie wahlweise die untere Walze 12, auch als Greifwalze bezeichnet, sind in geeigneter Weise über Untersetzungsgetriebe zum Schleppen und Führen einer Platte oder eines Eisenbleches beim Drehen, welche um die obere Walze herumgebogen werden sollen, mit hydraulischen Antriebsmotoren 15 bzw. 16 verbunden.
• Wie im weiteren beschrieben, sind die unteren Walzen der Biegemaschine, welche von der Greifwalze 12 und den seitlichen Biegewalzen 13 und 14 gebildet werden, in Richtung auf die obere Walze 11 beweglich getragen. Die Maschine ist mit all denjenigen Vorrichtungen ausgerüstet, die zu ihrem Betrieb erforderlich sind, so z.B. mit der Vorrichtung 17 zum Öffnen der oberen Walze, um die Platte, nachdem sie gebogen worden ist, zu entfernen, sowie mit allen notwendigen Steuervorrichtungen, die nicht explizit beschrieben oder illustiert werden, da sie keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung bilden.
• Wie bereits vorher erwähnt, ist entsprechend dem Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung jede Walze 11, 12, 13 und 14 der Biegemaschine zum Erreichen eines vergleichs-weise kleinen Durchmessers der Walzen der Biegemaschine und zum gleichzeitigen Verhindern einer Beschädigung oder einem Auftreten unerwünschter Durchbiegungen an den Walzen, selbst wenn diese erheblichen Kräften und Spannungen ausgesetzt sind, mit einer Anti-Biege-Stützeinrichtung in Form eines Trägers 18 versehen, der sich längs und parallel zu derselben Walze auf der Rückseite, die derjenigen Seite, die die Platte berührt, gegenüberliegt, erstreckt; ein Satz von Rollenelementen 19, z.B. in Form von Stützrollen mit einem kleinen Durchmesser, ist zwischen jeder Walze der Biegemaschine und dem dieser zugeordneten Anti-Biege-Stützträger angeordnet. Auf diese Weise werden die individuellen Walzen 11, 12, 13 und 14 anders als bei den traditionellen Biegemaschinen nicht einfach an ihren Enden getragen, sondern sie liegen stattdessen erfindungsgemäß an mehreren Punkten entlang ihrer gesamten Länge auf, wobei die Stützrollen 19 voneinander beabstandet angeordnet sind, so daß alle Belastungen in den Anti-Biege-Träger 18 eingeleitet werden. Die Anzahl, die Anordnung und die Abmessungen der Stützrollen 19 können in Abhängigkeit von den Abmessungen der Walzenbiegemaschine variieren.
• Im weiteren wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anti-Biege-Stützeinrichtung detaillierter beschrieben, wobei beispielhaft auf die seitliche Walze 13 Bezug genommen wird, jedoch unter Vorbehalt der Tatsache, daß die Anti-Biege-Stützeinrichtungen der übrigen Walzen identische oder ähnliche Merkmale aufweisen wie diejenigen, die im weiteren beschrieben werden.
• Wie in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt, besteht die Anti-Biege-Stützeinrichtung 18 für die Walze 13 der Biege-maschine aus einem Längsträger, der trapezförmig ausgestaltet ist und in geeigneter Weise versteift und strukturiert ist, um den Kräften und Spannungen, die von der Walze 13 während des Biegens einer Platte übertragen werden, widerstehen zu können.
• Genauer gesagt wird die Walze 13 an ihren Enden sowohl von demselben Anti-Biege-Träger 18 als auch von zwei Sätzen von dazwischenliegenden Stützrollen 19, die symmetrisch auf den beiden Seiten der in Längsrichtung liegenden Symmetrieebene des Trägers 18 angeordnet sind, die mit der Längsachse der Walze 13 zusammenfällt, drehbar getragen. Jede Rolle 19 zum Tragen der Formwalze 13 der Biegemaschine ist frei drehbar und wird einstellbar mittels eines Gleitstückes 20 getragen, mit dem es auch möglich ist, die eingestellte Position anzuzeigen. Das Gleitstück 20 ist in geeigneter Weise innerhalb des Anti-Biege- Trägers 18 geführt und ist detaillierter in den Figuren 3 und 4 der beigefügten Zeichnungen dargestellt.
• Im einzelnen beinhaltet jedes Gleitstück 20 für die Rollen 19 des Anti-Biege-Trägers, wie in den vorher erwähnten Figuren gezeigt, einen Führungsblock 21 mit ebenen Führungsflächen und ist mit zwei seitlichen Gabeln 22 versehen, die nach oben über den Träger 18 hinausragen, um das Paar Stützrollen 19 zu tragen.
• Der Block 21 wird an den Seiten von den internen Führungsflächen 29 des Trägers geführt, um gleiten und in der Höhe in der erforderlichen Position eingestellt werden zu können. Der Block 21 oder der gesamte Träger 20 für jedes Paar Rollen 19 leitet die Kräfte und die Spannungen in vollem Umfang in den Träger 18 ein, wobei der Block auf einem internen Querträger 26 aufliegt, was mittels eines großen Gewindezapfens 23 bewerkstelligt wird, der mit einem Ende in ein Gewindeloch 24 des Blockes 21 eingeschraubt ist, während er am anderen Ende einen ringförmigen Flansch 25 aufweist, der auf dem internen Querträger 26 des Anti-Biege-Trägers aufliegt. Der Zapfen 23 weist in geringem Abstand von dem Trägerflansch 25 einen hexagonalen Kopf 27 auf, mittels dem er gedreht werden kann, um die Höhenlage der Rollen 19 bezüglich der Formwalze 13 der Biegemaschine einstellen zu können, während eine an dem Block 21 befestigte anzeigende Ringmutter 28 mit einer geeigneten Skala versehen ist, die mittels einer ähnlichen linearen Skala an dem Zapfen 23 die Bestimmung der Verschiebung und somit des Grades der Justierung der Stützrollen 19 für die Walze 13 ermöglicht. Die perfekte Ebenheit und parallele Beschaffenheit der Führungsflächen eines jeden Gleitstückes 20 ermöglichen es, die Rollen 19 in einer perfekt symmetrischen Lage bezüglich der Achse der Walze 13 zu halten, die somit in geeigneter Weise zur Vermeidung einer irgendwie gearteten Durchbiegung ihrer Achse getragen wird.
• Zum Zwecke der Betätigung des Gewindezapfens 23 eines jeden Gleitstückes, also zur verschiedenartigen Regulierung der Position der Stützrollen 19 an jedem Gleitstück 20, weist der Träger 18 geeignete seitliche Öffnungen 30 auf, durch die ein Werkzeug eingeführt werden kann.
• In diesem spezifischen Fall wurde hinsichtlich der Einrich-tungen zum Einstellen der Position der Stützrollen 19 für die Formwalzen der Biegemaschine eine spezielle Lösung aufgezeigt. Nichtsdestotrotz ist klar, daß andere Lösungen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung möglich sind.
• Wie eingangs erwähnt, müssen die untere Greifwalze 12 sowie die beiden seitlichen Biegewalzen 13 und 14 derart getragen werden, daß sie in Richtung auf die obere Schleppwalze 11 bewegt werden können. Daher ist entsprechend einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung jede Walze der Biegemaschine mit dem entsprechenden Anti-Biege-Träger in einer solchen Weise bewegbar, daß ein einheitliches System gebildet wird, in dem die Belastungen und Spannungen, die durch mögliche Durchbiegungsdeformationen der Walze verursacht werden, abgeleitet werden; auf diese Weise werden alle auf die Drehlager der Walzen und die Schwingungslager des Stützträgers wirkenden Belastungen wesentlich reduziert oder ausgeschaltet.
• Im einzelnen ist jede Walze der Biegemaschine, wie z.B. in den Figuren 1 und 2 für die zentrale Walze 12 gezeigt, in einer zur Drehung geeigneten Weise direkt an den Enden des Anti-Biege- Trägers 18 getragen, der wiederum starr, z.B. mittels Schweißen, mit zwei Läufern 31 verbunden ist, die sich in vertikalen Führungsbahnen 32 an den beiden Köpfen der Maschine bewegen können. Die Walze 12 kann in einer nicht drehangetriebenen Weise von dem Träger 18 getragen werden oder sie kann vorzugsweise mit einem Antriebsmotor 16 verbunden werden, der seinerseits mit dem Träger 18 oder mit dem entsprechenden Läufer 31 beweglich ist. Die vertikale Auf und Abwärtsbewegung der gesamten Baugruppe, bestehend aus der Walze 12 und ihrem Anti-Biege-Träger 18, kann auf jede geeignete Weise bewerkstelligt werden, z.B. mittels eines Mitnehmersystems 33, das mit einem hydrauli-schen Antriebszylinder 34 an jedem Ende des Anti-Biege-Trägers 1 8 verbunden ist.
• Auf eine im wesentlichen ähnliche Weise ist jede der beiden seitlichen Biegewalzen 13 und 14, wie im rechten Teil der Figur 2 für die Walze 14 dargestellt, in einer nicht drehangetriebenen Weise von dem entsprechenden Anti-Biege-Träger getragen, der seinerseits starr mit zwei Endplatten 34 (nur eine ist in Figur 2 gezeigt) verbunden ist, die bei 35 an der Struktur der Maschine angelenkt sind, um sich um eine Achse drehen zu können, die parallel zu der Achse der selbigen Walze liegt, wie mit der gestrichelten Linie in Figur 2 dargestellt. Die Drehbewegung der gesamten Baugruppe, bestehend aus der seitlichen Walze 13, 14 und dem entsprechenden Anti-Biege-Träger 18, wird in diesem Fall ebenso mittels hydraulischer Zylinder 36 erreicht, die in geeigneter Weise mit einer Quelle verbunden sind, die unter Druck stehendes Fluid liefert. Um immer eine perfekt horizontale und parallele Anordnung einer jeden Walze zu gewährleisten, also zum Zwecke der Gewährleistung einer zu den Walzen der Biegemaschine parallelen Anordnung, sind die beiden Pendelplatten 34 der seitlichen Walzen mittels einer Verbindungsstange 37 und einem Hebel 38 mit einem Torsionsstab 39 verbunden, der sich zur Gewährleistung dieser parallelen Anordnung entsprechend verhält.
• Aus dem bisher Beschriebenen und in den beigefügten Zeichnungen Gezeigten geht daher klar hervor, daß das Vorsehen eines eigenen Anti-Biege-Trägers für jede Formwalze der Biegemaschine mit Sätzen von Stütz- oder Kompensationsrollen, die zwischen jeder Formwalze der Biegemaschine und dem Anti- Biege-Träger selbst angeordnet sind, ermöglicht, den Durchmesser der Formwalzen selbst bei Maschinen von beträchtlicher Länge erheblich zu reduzieren.
• Desweiteren bringt die Tatsache, daß im Vergleich mit Walzen traditioneller Maschinen Formwalzen mit einem sehr kleinen Durchmesser eingebaut werden können, einen weiteren Vorteil mit sich, der in der Tatsache besteht, daß die Abstände zwischen den Achsen der unteren Walzen erheblich reduziert werden. Dies ist beispielhaft in dem Diagramm gemäß Figur 5 dargestellt, wo die Abmessungen und die Positionen der Formwalzen 11, 12, 13 und 14 einer erfindungsgemäßen Biegemaschine mit den entsprechenden Walzen 11', 12', 13' und 14' einer herkömmlichen Biege-maschine verglichen werden. All dies führt zu dem Vorteil, daß es möglich ist, eine Platte mit sehr kleinen Biegeradien zu biegen, wobei eine Beschädigung und gefährliche Deformationen der oberen Walzen selbiger Biegemaschine vermieden werden.
• Es ist daher ersichtlich, daß das, was beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt wurde, nur beispielhaft die allgemeinen Prinzipien der beanspruchten Erfindung wiedergibt.

Claims (5)

1. Walzenbiegemaschine zum Biegen von Metallplatten, wobei die genannte Maschine obere und untere gegenüberliegende Greifwalzen (11, 12), die zwischen sich einen Walzenspalt bilden, und seitliche Formwalzen (13, 14) aufweist, die parallel auf einander gegenüberliegenden Seiten der genannten oberen und unteren Walzen (11, 12) angeordnet sind, wobei die genannte untere Walze (12) und die genannten seitlichen Walzen (13, 14) so gestützt werden, daß sie in Richtung auf die obere Walze (11) bewegt werden können, und wobei eine Anti-Biege- Stützeinrichtung, die dazwischenliegende Rollenelemente enthält, für die Walzen vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die genannte Anti-Biege-Stützeinrichtung einen Stützträger (18) für jede Walze (11, 12, 13, 14) der Maschine enthält, wobei sich der genannte Stützträger (18) parallel zu der Walze erstreckt;

- ein Satz von Rollenelementen (19) zur Drehung zwischen jeder Walze (11, 12, 13) und dem jeweiligen Stützträger (18) montiert ist, wobei die genannten Rollenelemente (19) axial in Längsrichtung des Stützträgers (18) ausgerichtet sind, um die genannten Walzen (11 bis 14) anzugreifen und zu stützen;

- eine einstellbare Führungseinrichtung (21) zun individellen Führen und Anzeigen eingestellter Positionen der genannten Rollenelemente (19) bezüglich des Stützträgers (18) und der zugehörigen Walze (11 bis 14) der Maschine vorgesehen ist;

- schwenkbare Trägerplatten (34) vorhanden sind, mittels derer sowohl der Stützträger (18) jeder seitlichen Walze (13, 14) als auch die Relativ-Bewegungsführungseinrichtung der Rollenelemente zur Durchführung einer Schwenkbewegung um eine Achse (35) montierbar ist, die parallel zur und beabstandet von der unteren Walze der Maschine liegt; und

- ein Anti-Torsionsstab (39) vorgesehen ist, der mittels gelenkiger Hebel (27, 38) mit den sich gegenüberliegenden Enden des Stützträgers jeder seitlichen Walze verbunden ist, um die Parallelität während der Schwenkbewegung der genannten seitlichen Walzen (13, 14) aufrechtzuerhalten.

2. Walzenbiegemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Rollenelemente (19) Paare von Gegenrollen enthalten, die auf gegenüberliegenden Seiten der Arbeitswalzen (11, 12, 13, 14) angeordnet sind, wobei jedes Paar von Gegenrollen beweglich an einem Gleitstück (20) innerhalb des Anti-Biegeträgers (18) angeordnet ist und Einrichtungen (29) zur Führung sowie Einrichtungen (23, 24) zum Einstellen der Position des genannten Gleitstückes zwischen dem genannten Gleitstück und dem genannten Anti-Biegeträger (18) vorgesehen sind.

3. Walzenbiegemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Führungseinrichtungen ebene Führungsflächen (21, 29) an dem genannten Gleitstück (20) bzw. innerhalb des Anti-Biegeträgers (18) aufweisen.

4. Walzenbiegemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Einrichtungen zum Einstellen der Position des Gleitstückes (20) einen Gewindezapfen (23) aufweisen, der in ein Gewindeloch (24) des Gleitstückes (20) eingreift bzw. auf einem internen Querträger (26) des Anti-Biegeträgers (18) aufliegt und dadurch, daß der Gewindezapfen (23) bzw. das genannte Gleitstück (20) mit Anzeigeeinrichtungen (28) versehen sind.

5. Walzenbiegemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anti-Biegeträger (18) mit den genannten Anzeigeeinrichtungen (28) korrespondierende seitliche Öffnungen (30) aufweist.