Bördelmaschine zur Kalt- und/oder Warmumformung des Bordrandes an Behälterböden Die Erfindung betrifft Bördelmaschinen zur Kalt- und/oder Warmumformung des Bordrandes flacher oder gewölbter Behälterböden.
Es sind bereits Bördelmaschinen bekannt, bei de nen der Rand des Bodens zwischen zwei angetriebenen Arbeitsrollen mit parallelen, angetriebenen Achsen ge- fasst ist. Durch den Reibungsschluss wird der Boden in Rotation versetzt, während derer entweder der Boden gegenüber den Arbeitsrollen oder diese gegenüber dem Boden geschwenkt werden, bis der Bordrand die ge wünschte zylindrische Form erhalten hat. Der Krempen radius wird hierbei durch die Profilform der Ober rolle bestimmt.
Die Schwenkbewegung zwischen Rollen satz und Einspannvorrichtung kann hierbei in Form eines Kreisbogens. oder einer Evolvente geführt werden. Erreicht wurden hierbei Arbeitsgeschwindigkeiten der Uniformrollen von etwa 30 bis 40 m/mn.
Zum Stande der Technik gehören weiterhin Bördel- maschinen, welche die den Behälterboden bildende fla che oder gewölbte Scheibe mittels angetriebener zentraler Spannteller, die den Boden zwischen sich fassen, in Ro tation versetzen.
Der zylindermantelartig umzuformende Rand wird dann entsprechend einem Drückplanierpro-- zess entweder über eine dem Innenprofil des fertigen Bodens entsprechende, mitrotierende Formmatrize oder über eine lose mitlaufende Formpilzrolle herumgezogen, wobei das Profil der Formmatrize bzw. der Formpilz- rolle den zu erzielenden Krempenradius bestimmt.
Die äussere, vom Bodenrand mitgenommene Arbeitsrolle wird entweder durch orthogonale oder durch eine kreis bogenförmig um .den Mittelpunkt des Krempenradius verlaufende Anstellbewegung geschwenkt.
Man hat auch schon nur der Formpilzrolle einen zwangsläufigen Antrieb zugeordnet, da es sich erwiesen hat, dass der durch den Uniformvorgang gegebene Reibungsschluss ausreicht, den Boden in Rotation zu versetzen und das für den Bördelprozess erforderliche Drehmoment bei gleichbleibender, optimaler Arbeits- geschwindigkeit zu übertragen. Auch ,hier kann die äus- sere,
lose mitlaufende Arbeitsrolle zwangsläufig in einer bogenförmigen Bahn um das Profil der Formpilz- rolle herumgefahren werden.
Bei anderen bekannten Einrichtungen sind orthogonale Anstellbewegungen vor gesehen, mittels derer mehr oder weniger gefühlsmässig der Verformungsweg in stufenförmiger Bahn abgefahren wird bzw.
es wird die äussere Arbeitsrolle entlang eines Kreisbogenabschnittes geführt, der zu dem das Krem penprofil des Bodens bildenden Kreisbogen gegensinnig gekrümmt ist, so dass die konvexen Fronten tangieren und die Anstellbewegung nur unter Zuhilfenahme wei terer Bewegungskomponenten sich durchführen lässt.
Dies bedeutet aber, dass die durchzuführenden Anstell- bewegungen zum Umfahren des Profiles der Formpilz- rolle sehr unübersichtlich werden und daher schwierig zu steuern bzw. durchzuführen sind. Darüberhinaus sind Kopierschablonen vorgeschlagen worden, die, elektrisch oder hydraulisch abgetastet, den Verformungsweg selbst tätig auf die Arbeitsrolle übertragen.
Diese bekannten Einrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Bei Erfassen des Behälterbodens durch zentrale Spannteller müssen diese relativ gross sein, und fest gegeneinander gepresst werden, um das zum Antrieb erforderliche Moment übertragen zu kön nen, und zur Einstellung optimaler Umfangsgeschwin- digkeiten bei unterschiedlichen Abmessungen der Böden ist eine weite Regelfähigkeit des Antriebes erforder lich.
Die Anstellbewegungen der Rollenpaare bzw. der Arbeitsrolle sind zum Teil sehr schwierig zu steuern oder erfordern. im Falle der Steuerung durch eine ab getastete Schablone einen relativ hohen Aufwand. Die Arbeitsgeschwindigkeit bei Anwendung der bekannten, orthogonal wirkenden Vorrichtungen sowie Steuerungen für die Anstellung der Arbeitsrollen wird durch die auftretenden Steuerungsschwierigkeiten auf unbefriedi- gende Werte begrenzt.
Die bekannten Segmentführungen aber bedingen einen grossen Aufwand; durch ihren starren Kreisbogenradius sind oft eine optimale Aus nutzung und insbesondere Anpassung an den Krempen radius sehr schwierig, und die erforderliche Einstellung auf den Pilzrollenkrümmungsnuttelpunkt ist zeitraubend, ungenau und erfordert seinerseits wiederum einen gros sen Aufwand.
Die Erfindung geht von einer Bördelmaschine zur Kalt- und/oder Warmumformung des Bordrandes fla cher oder gewölbter Behälterböden aus, mit einer das Krempenprofil bestimmenden, den Bordrand innen ab stützenden, angetriebenen Formpilzrolle, die das Werk stück mittels Reibungsschlusses um seine Mittelachse in Rotation versetzt, und bei der eine Arbeitsrolle entlang des gewünschten Umformprofiles geführt wird.
Die er findungsgemässe Bördelmaschine ist dadurch gekenn zeichnet, dass der die Arbeitsrollenwelle tragende Lager körper durch zwei auf Gleichlauf schaltbare, an ihren Enden gelenkig verbundene Bewegungsglieder in seiner vertikalen Führungsebene verstellbar ist und dass ein um eine Achse verschwenkbarer Lenker an den Lager körper angelenkt ist.
Durch die im Gleichlauf betrie benen, an ihren Enden jeweils gelenkig verbundenen Bewegungsstellglieder in Verschiebung mit vorzugsweise gleich langen Befestigungsbasen ihrer Enden wird hier bei eine Parallelführung des Lagerkörpers erreicht, deren Freiheitsgrade durch den zusätzlichen Lenker derart ein gegrenzt sind, dass durch Verstellen der Bewegungs stellglieder jeder Punkt des Systems der Antriebsrolle einen dem durch den Lenker bestimmten Erzeugerkreis- bogen kongruenten Kreisbogen beschreibt.
Hierdurch wird erreicht, dass der an der Drückbrust der Arbeits rolle wirksam werdende Umformweg bei einfacher und schnell zu bedienender Steuerung auf einem bestimmten Kreisbogen verläuft.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, den Lenker in seiner Länge einstellbar zu halten, um den Arbeits- rollenweg unterschiedlicher Formpilzrollenradien anpas sen zu können und/oder grössere Umformungen mehr stufig durchführen zu können.
Nach Einstellen der beispielsweise dem äusseren Krempenradius des Bodens entsprechenden wirksamen Länge des Lenkers wird die Arbeitsrolle, nachdem sie mit ihrer Drückbrust in Be rührung mit der Aussenseite des Bodens gebracht wur de, beim gleichlaufenden Ausfahren der Bewegungsstell glieder zwangsläufig eine durch die Länge des Lenkers bestimmte Kreisbahn beschreiben, die parallel um das Profil der Formpilzrolle, um das Mass der Blechstärke des Bodens von diesem entfernt, verläuft.
Es ist somit nur noch am Ende der Krempenumformung beim über gang des gekrümmten Teils des Bodens in den zylindri schen Bordrand erforderlich, den Weg der Arbeitsrolle geringfügig von der Kreisbahn abweichen zu lassen; dies kann dadurch bewirkt werden, dass nach Durch fahren des kreisbogenförmigen Teils des Umformweges während des Umformvorganges eine Längenverstellung des Lenkers vorgenommen wird.
Bewährt hat es sich, die Schwenkachse des Lenkers verlagerbar zu gestalten. Hierdurch lässt sich eine wei tere Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten, ins besondere an unterschiedliche Durchmesser und Neigun gen der Formpilzrol:
le sowie die Lage des Mittelpunktes der von den Bodengeornetrien abhängigen Krempen radien erreichen. Insbesondere für die Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffe hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Achsenneigung der Arbeitsrolle durch Ver- schwenken derselben den Werkstoffeigenschaften anzu passen.
Eine den Bewegungsverstellgliedern vorgeordne te, deren Einzelbetrieb zulassende Umschaltvorrichtung: erlaubt, auch die hierfür erforderliche Achsenlage der Arbeitsrolle durch Einzelbetrieb der Bewegungsverstell- glieder herzustellen. Nach einer solchen Verstellung lässt sich die Arbeitsrolle, wie bereits geschildert, etwa ent lang eines. Kreisbogens im Gleichlauf der Bewegungs stellglieder verfahren.
Als vorteilhaft für den Umformungsvorgang hat es sich erwiesen, dem Lagerkörper der Arbeitsrolle zwei nicht angetriebene Hilfsrollen zuzuordnen, von denen die eine vor und die andere hinter der Arbeitsrolle innerhalb der Umformzone angeordnet sind und von denen jede ein zelne einen auf den Rand des umzuformenden Bodens gerichteten Anstellantrieb aufweist.
Als äusserst empfehlenswert hat es sich gezeigt, die Achse der Antriebsrolle mittels einer überholkupplung mit einer Antriebsvorrichtung zu verbinden, die so aus gelegt ist, dass die durch diesen Antrieb gegebene Um fangsgeschwindigkeit der Arbeitsrolle die der Formpilz rolle um ein Geringes unterschreitet.
Im folgenden ist die Erfindung im einzelnen an Hand eines Ausführungsbeispieles sowie der zu Erläute rung beigegebenen Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es zeigen hierbei Fig. 1 in schematischer Darstellung einen senkrech ten Längsschnitt durch die Maschine, Fig. 2 einen Vertikalschnitt entlang der Linie 1-I der Fig. 1, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine der Hilfs rollen mit dem zugeordneten Anstellglied entlang der Linie II-11 der Fig. 2,
Fig. 4 einen Horizontalschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2 mit Hilfsrollen und diesen zugeordne ten Anstellgliedern, und Fig. 5 im vergrösserten Ausschnitt Anstellphasen der Arbeitsrolle während des Umformvorganges.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss ausgebildeten Bördelmaschine weist ein C-förmiges Gestell auf, das aus zwei einander pa rallelen und miteinander durch Zwischentraversen ver bundenen und versteiften Ständerplatten 1 gebildet wird. Der untere Teil des Maschinengestelles wird durch ein auf einem Fundament aufliegendes Supportbett 2 gebil det, während an seiner oberen Stirnseite eine Support führung 3 frei auskragt.
In diesen sich einander gegen überliegenden Führungselementen ist in bekannter Wei se eine Einspannvorrichtung horizontal verfahrbar vor gesehen, die im Ausführungsbeispiel aus zwei Hydraulik zylindern 4 und 5 besteht, die über zwei Spannteller 6 und 7 den zu bearbeitenden flachen oder gewölbten Boden 8 um seine vertikale Mittenachse lose drehbar zwischen sich einspannen. Mittel zum horizontalen Ver schieben der Einspannelemente 4 bis 7 und damit des zu bearbeitenden Bodens 8 in Richtung der Pfeile 40, 41 sind zur Vereinfachung der Darstellung beim Aus führungsbeispiel nicht gezeigt,
sind aber üblicherweise vorgesehen und können mechanisch, elektrisch oder hy draulisch wirksam sein. Die Spannzylinder 4 und 5 wer den in an sich bekannter Weise so gesteuert bzw. beauf- schlagt, dass jede erforderliche, durch die Bodentiefe be dingte Höhenlage eingefahren und gehalten werden kann.
Das untere Supportbett 2 ist nach aussen so weit vorgezogen, dass nach Abheben des Spanntellers 7 und seitlichem Herausfahren des Zylinders 4 mit Spann teller 6 die Abnahme des fertigen Bodens 8 und eine Neubeschickung der Maschine durch-.Hebezeug bequem durchzuführen sind.
Zwischen den Ständerplatten 1 des Maschinenge stelles ist eine Lagerkanone 9 vorgesehen, in der die Antriebswelle 10 für die gehärtete Formpilzrolle 11 ge lagert ist. Durch einen ebenfalls in den Figuren nicht dargestellten Hauptantrieb wird die Antriebswelle 10 mit der aufgekeilten Formpilzrolle in Pfeilrichtung 42 angetrieben. Diese Formpilzrolle ist auf der Welle aus wechselbar und weist das gewünschte Innenprofil der Rangbördelung des Bodens 8 auf.
In bekannter Weise kann die Neigungslage der Antriebswelle 10 durch Schwenken um den Zapfen 12 variiert werden, um unter schiedliche Rückfederungsfaktoren verschiedener Werk stoffe ausgleichen zu können.
Zur Durchführung des Arbeitsprozesses wird der eingespannte Boden 8 nach Höhe und Seitenabstand so unter die Formpilzrolle 11 gefahren, dass er mit seiner Innenfläche deren Profil tangiert. Dabei ragt der um zuformende Bodenrand, wie in Fig. 1 gezeigt, frei über das Pilzrollenprofil hinaus. Die Unterseite des Bodens wird hierbei durch zwei lose mitlaufende Stützrollen 13 gehalten. Die Stützrollen sind je auf einem Federgehäuse 14 abgestützt, die an einer vertikal geführten Support platte 15 angeordnet sind.
Ein Hubzylinder 16 hebt das beim Ein- und Ausfahren des Bodens tieferstehende Stützrollensystem in die Arbeitsstellung und presst hier bei den Boden 8 gegen die Formpilzrolle 11 und sichert so einen dosierbaren, die Mitnahme des Bodens bewir kenden Reibungsschluss.
Die gehärtete und polierte Arbeitsrolle 17 ist auf einer Achse 18 angeordnet, die drehbar, aber axial fi xiert im Lagergehäuse 19 gehalten ist. Das Lagergehäuse 19 ist mittels der in Fig. 2 erkennbaren Führungsflächen 20 gegenüber den Ständerplatten 1 gleitend abgestützt und damit in der vertikalen Ebene beliebig neig- und verschiebbar.
Mit einem am Lagergehäuse 19 fest vorgesehenen Auge 21 ist mittels des Bolzens 23 ein Stellglied 22 gelenkig verbunden, das im Ausführungsbeispiel als ein hydraulischer Arbeitszylinder dargestelt ist. Das andere Ende des Stellgliedes ist schwenkbar gegen den Bolzen 24 abgestützt, der ortsfest im Maschinengestell angeord net sein kann, im Ausführungsbeispiel aber verlagerbar vorgesehen ist.
An der Unterseite des Lagergehäuses 19 sind zwei weitere Augen vorgesehen, an deren Gelenkbolzen 26 zwei längenveränderliche Stellglieder 27 und 28 angrei fen, die im Ausführungsbeispiel als hydraulische Kraft- bzw. Arbeitszylinder dargestellt sind Sie können, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird, auch durch mechanische, elektrische oder pneumatische Stell glieder ersetzt werden.
Die Stellglieder 27 und 28 sind mit ihrem anderen Ende ebenfalls schwenkbar an Gelenkbolzen 29 und 30 angeschlossen, die ortsfest im Maschinengestell montiert sind und deren Abstand vorzugsweise dem der in den Augen 25 gehaltenen Bolzen 26 gleicht.
Den Stellgliedern 27 und 28 ist eine in den Figuren nicht dargestellte Umschaltvorrichtung vorgeordnet, die in ihrer einen Stellung die Stellglieder im G'.eichlauf betreibt, während sie in mindestens einer weiteren Stel lung Längenänderungen der Stellglieder um ungleiche Beträge zulässt. Beim üblichen Betrieb sind die beiden Stellglieder auf Gleichlauf geschaltet, d. h. sie arbeiten parallel mit jeweils gleichen Geschwindigkeiten und, oder mit jeweils gleichen Längenänderungen.
Sie bilden, glei- che Längen in der Ausgangsstellung vorausgesetzt, zwei einander gegenüberliegende Seiten eines Parallelogram men und ergeben jeweils zwangsläufig parallele Ver schiebungen der Achse 18 innerhalb ihrer vertikalen Führungsebene: Durch- das als Lenker mit dem Lager gehäuse 19 verbundene Stellglied 22 wird erreicht, dass alle möglichen parallelen Verschiebungen durch Betäti gung der Stellglieder 27 und 28 als Kreisbogen mit dem Radius R', der wirksamen Länge des Stellgliedes 22, er folgen.
Durch die Umschaltvorrichtung ist die Möglichkeit gegeben, die Stellglieder 27, 28 auch im Einzelbetrieb zu steuern, so. dass der Neigungswinkel der Achse 18 den jeweiligen Arbeitsbedürfnissen entsprechend variiert werden kann.
Wie Fig. 2 bis 4 zeigen, weist das Lagergehäuse 19 an seinem vorderen, der Arbeitsrolle 17 zugekehrten Ende seitlich neben der Achse 18 Halterungen für zwei nicht angetriebene Hilfsrollen 33, 34 auf. Diese Hilfs rollen sind auf ihren Achsbolzen 35 und 36, die unter einem Neigungswinkel von etwa 450 gegenüber der Achse 18 in zugehörigen Gabeln 37 gehalten werden, drehbar gelagert. Jede der Gabeln 37 wird von zwei Führungsstangen 38 getragen, die im Lagergehäuse 19 längsverschiebbar geführt sind.
Zwischen den Führungs stangen ist jeweils ein Stellglied 39, im Ausführungs beispiel als hydraulischer Arbeitszylinder dargestellt, vorgesehen, welche die Gabeln 37 mit den Hilfsrollen 33, 34 gemeinsam und/oder jede für sich gegenüber dem Boden 8 anzustellen vermögen, so wie es der Um formvorgang jeweils erfordert. In Fig. 4 sind zur Er läuterung solcher Erfordernisse mit 8, 8' und 8" ver schiedene Bodendurchmesser bezeichnet, die jeweils eine unterschiedliche Einstellung der Hilfsrollen 33 und 34 erfordern.
An Hand der Fig. 1 wird weiterhin gezeigt, dass an dem der Arbeitsrolle 17 abgewandten Ende der An triebswelle 18 eine überholkupplung 31, beispielsweise in Form eines Klemmsperrgetriebes, vorgesehen ist, über die die Welle mit einem Getriebemotor 32 ver bunden ist, der als Hilfsantrieb der Arbeitsrolle 17 bei auftretendem Schlupf zusätzlich einen Antrieb des Bo dens 8 bewirkt, indem er die Welle 19 in Richtung des Pfeiles 43 antreibt.
Zur Durchführung des Arbeitsvorganges wird, nach dem der umzuformende Blechboden 8 in die aus Fig. 1 ersichtliche Lage gebracht ist, zunächst der Drehan trieb der Formpilzrolle eingeschaltet.
Die in den Feder gehäusen 14 wirksamen Federn drücken die beiden Stützrollen 13 von unten gegen den Boden und diesen gegen die Formpilzrolle. Durch den hierdurch gegebenen Reibungsschluss zwischen der rotierenden Formpilzrolle 11 und dem zwischen den Spanntellern 6 und 7 in seiner Mittenachse drehbar eingespannten Boden 8 wird letz terer in Rotation versetzt.
Das für die Erzeugung des kreisbogenförmigen Verformungsweges der Arbeitsrolle 17 als Lenker wirksame Stellglied 22 wird auf eine wirksame Hebellänge eingestellt, die dem zu verformen den Krempenradius R des Bodens 8 entspricht. Werden nun die beiden Bewegungsstellglieder 27, 28 im Gleich lauf hochgefahren, so schwenkt das ganze durch das Lagergehäuse 19 bestimmte System unter Beibehaltung seiner Achsenorientierung durch Parallelverschiebungen entlang eines Kreisbogens, so dass der Weg jedes Punk tes dieses Systems demjenigen des Bolzens 23 mit dem Radius R' von Punkt 44 zu Punkt 45 kongruent ist. Zur weiteren Erläuterung sind einzelne Phasen dieses Bewegungsvorganges in Fig. 5 in vergrössertem Mass stabe dargestellt.
Während der äussere Krempenradius des fertig umgeformten Bodens 8 mit R bezeichnet ist, wird der Radius an der Drückbrust der Arbeitsrolle 17 r benannt. Wie die dargestellten vier Phasen der Bewegung der Arbeitsrolle 17 erkennen lassen, wandert während des Umformweges die jeweils wirksame, mit dem Profil der Formpilzrolle 11 tangierende Stelle der Arbeitsrolle 17 an dem schraffierten Sektor der Peripherie des Radius 'r entlang.
Dabei wird sinnfällig, dass der Erzeuger- kreisbogen 46 einen Radius R' aufweist, dessen Betrag der Summe des Krempenradius 'R und des Drückbrust- radius 'r entspricht. Die wirksame Länge des Lenkers bzw. Stellgliedes 22 ist daher auf die Länge R' einzustel len, um mathematisch genau das äussere Krempenprofil abfahren und damit umformen zu können.
In der Praxis hat es sich oft als zweckmässig erwiesen, insbesondere bei grossen Krempenradien, wie sie in den Geometrien der sogenannten Klöpper- und Korbbogenböden gegeben sind, die gesamte Umformung nicht in einem einzigen Umformprozess zu erzwingen, sondern in mehreren auf einanderfolgenden Umformetappen. Dies lässt sich ge- mäss der Erfindung dadurch bewirken, dass der Um formvorgang mehrere Male mit von grösseren Längen auf die des Radius R' hin variierter wirksamer Länge des Stellgliedes 22 durchgeführt wird.
Auch die insbesondere bei der Bearbeitung von le gierten Stählen oft Schwierigkeiten bereitende Rückfede- rungsneigung des umzuformenden Bodenrandes wirkt sich bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Bördelma- schine nicht aus. Der durch die Gefügeverfestigung beim Kaltumformungsvorgang begünstigten Neigung zur Rück federung steht der an der äusseren Bodenseite zur Wir kung kommende Dreifach-Rollensatz entgegen.
Nach Anstellen der Hilfsrollen 33 und 34 mittels der Stell glieder 39 liegen diese unmittelbar rechts und links ne ben der Arbeitsrolle 17 an der eigentlichen Umform zone an und zwingen das zwischen ihnen liegende Seg ment des umzuformenden Randes auf den neuen, klei neren Durchmesser, so dass eine intensivere Stauchung des Materials erwirkt und die bei Anwendung nur einer Arbeitsrolle 17 hinter dieser einsetzende Streckung des Materials stark herabgesetzt wird, so dass sich Um formungseffekte erzielen lassen, die mit einer Arbeits rolle allein nicht erzielbar sind.
Eine weitere Anpassung bei der Verarbeitung un terschiedlicher Werkstoffe lässt sich dadurch erzielen, dass die Achsenneigung der Formpilzrolle 11 durch Verschwenken um die Zapfen 12 geändert wird. Zur Einhaltung optimaler Verhältnisse muss auch die Nei gung der Achse 18 der Arbeitsrolle 17 entsprechend geändert werden, indem durch ungleiches Ausfahren der Bewegungsstellglieder 27 bzw. 28 entsprechende Längen derselben vorgesehen werden.
Zum Ausgleich der Ver legung des Krümmungsmittelpunktes der Formpilzrolle sowohl beim Verschwenken der Formpilzrollenachse 10 als auch beim Austauschen einer Formpilzrolle gegen eine andere anderer Abmessungen ist zweckmässig die Schwenkachse 24 des Stellgliedes 22 innerhalb des Ma schinengestelles verlagerbar. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Schwenkachse auf dem Schlitten 47 einer Geradführung 48 vorgesehen,
und kann mittels der Schraubspindel 49 in einer auf der Normallage der Wel le 10 senkrechtstehenden Richtung verschoben werden.
Bei starken Umformungen insbesondere dünnerer Bleche sowie bei auch nur geringfügigen Ansätzen zur Faltenbildung in der zu stauchenden Zone besteht die Gefahr, dass die Reibung zwischen der angetriebenen Formpilzrolle und dem Boden nicht mehr zur Mitnah me erreicht, beispielsweise weil die Falten ein Hemm nis beim Durchlaufen zwischen den Rollen bilden. Ein zwischen der Formpilzrolle und dem Boden auftretender Schlupf wirkt sich aber sofort dahingehend aus, dass die Oberfläche des Bodenmaterials erhebliche Struktur schäden durch die trockene Reibung erfährt.
Dieses ist nicht nur unerwünscht, sondern es kann, insbesondere bei oberflächenempfindlichen Böden, die beispielsweise aus nicht rostendem Stahl oder Nichteisenmetallen be stehen, zum Unbrauchbarwerden des Bodens führen.
Bei der gemäss der Erfindung ausgebildeten Bördel- maschine wird ein aus diesen Gründen verursachter Ausschuss sicher vermieden. Die Antriebsdrehzahl des Getriebemotors 32 der Fig. 1 ist derart bemessen, dass die Umfangsgeschwindigkeit an der Drückbrust der Ar- beitsrolle um ein Geringes, beispielsweise etwa 0,5 %,
unterhalb der Umfangsgeschwindigkeit der vom Haupt antriebsmotor angetriebenen Formpilzrolle <B>11</B> liegt.
Durch die Überholkupplung 31 wird hierbei er reicht, dass der Getriebemotor 32 im normalen Betriebe leer läuft und die Arbeitsrolle 17 vom umlaufenden Blechboden her angetrieben wird. Erst wenn der zwi schen der Formpilzrolle 11 und dem Boden 8 auftre tende Schlupf so gross wird, dass die Umfangsgeschwin digkeit des Blechbodens 8 in Höhe der Auflagestelle der Druckbrust der Arbeitsrolle 17 unter deren durch den Getriebemotor bewirkten Umfangsgeschwindigkeit sinkt, nimmt der Motor 32 über das Klemmsperren- getri:
ebe der Überholkupplung 31 die Welle 18 mit der Arbeitsrolle 17 mit rund bewirkt einen zusätzlichen Friktionsantrieb des Bodens 8 zur Verhinderung stärke ren Schlupfes.
Die dargestellte Bördelmaschine ist daher durch die einfache Steuerung der Anstellung der Arbeitsrolle und die einfache Ausbildung der die Anstellung bewirkenden Antriebseinrichtung nicht nur geeignet, die jeweilige Profilform schnell und fehlerfrei abzufahren, auch deren Umstellung lässt sich beispielsweise durch Längenände rung des Lenkers 22 auch während des Betriebes schnell durchführen.
Eine weitere Leistungssteigerung ergibt sich dadurch, dass nicht nur die Anstellvorrichtung schnell reagierend aufgebaut ist und daher während des Umformvorganges grössere Vorschubgeschwindigkeiten der Arbeitsrolle eingehalten werden können, auch der Neigung zur Rückverformung oder der Gefährdung des zu bearbeitenden Werkstückes durch übermässigen Schlupf ist wirkungsvoll begegnet.
Flanging machine for cold and / or hot forming of the rim on container bottoms The invention relates to flanging machines for cold and / or hot forming of the rim of flat or curved container bottoms.
Flanging machines are already known in which the edge of the base is gripped between two driven work rollers with parallel, driven axes. Due to the frictional connection, the floor is set in rotation, during which either the floor is pivoted with respect to the work rollers or these are pivoted with respect to the floor until the rim has obtained the desired cylindrical shape. The rim radius is determined by the profile shape of the top roll.
The pivoting movement between the set of rollers and the jig can be in the form of an arc. or an involute. Working speeds of about 30 to 40 m / min were achieved for the uniform rolls.
The state of the art also includes flanging machines, which set the flat or curved disk forming the container bottom in rotation by means of driven central clamping plates that grip the bottom between them.
The edge to be shaped like a cylinder jacket is then drawn around according to a pressure leveling process either over a co-rotating molding die corresponding to the inner profile of the finished floor or over a loosely rotating mold roller, with the profile of the molding die or the mold roller determining the flange radius to be achieved.
The outer work roller, which is carried along by the bottom edge, is pivoted either by an orthogonal or by a circular arc-shaped adjustment movement around the center of the rim radius.
An inevitable drive has only been assigned to the mushroom roller, as it has been shown that the frictional engagement caused by the uniform process is sufficient to set the base in rotation and to transmit the torque required for the flanging process at a constant, optimal working speed. Also, here the outer,
loosely moving work roll must necessarily be moved in a curved path around the profile of the mushroom roll.
In other known devices, orthogonal adjustment movements are seen before, by means of which the deformation path is followed more or less emotionally in a stepped path or
the outer work role is guided along a circular arc section, which is curved in opposite directions to the circular arc forming the Krem penprofile of the bottom, so that the convex fronts are tangent and the adjustment movement can only be carried out with the aid of further movement components.
This means, however, that the adjustment movements to be carried out for moving around the profile of the molded mushroom roll become very confusing and are therefore difficult to control or carry out. In addition, copy templates have been proposed which, scanned electrically or hydraulically, actively transfer the deformation path to the work roll.
These known devices have a number of disadvantages. When the container bottom is gripped by central clamping plates, these must be relatively large and firmly pressed against each other in order to be able to transmit the torque required for the drive, and the drive must have a wide range of control capabilities to set optimal circumferential speeds with different bottom dimensions .
The pitching movements of the pairs of rollers or the work roller are sometimes very difficult to control or require. in the case of control by a scanned template, a relatively high effort. The operating speed when using the known, orthogonally acting devices and controls for the adjustment of the work rolls is limited to unsatisfactory values by the control difficulties that arise.
The known segment guides, however, require a great deal of effort; Due to their rigid circular arc radius, optimal use and, in particular, adaptation to the rim radius are very difficult, and the required setting on the mushroom roller curvature nuttel point is time-consuming, inaccurate and, in turn, requires great effort.
The invention is based on a flanging machine for cold and / or hot forming of the rim of flat or curved container bottoms, with a driven mushroom roller that determines the rim profile and supports the rim on the inside, which sets the workpiece in rotation about its central axis by means of frictional engagement, and in which a work roller is guided along the desired forming profile.
The crimping machine according to the invention is characterized in that the bearing body carrying the work roller shaft can be adjusted in its vertical guide plane by two movers that can be switched to synchronism and articulated at their ends and that a link pivotable about an axis is hinged to the bearing body.
Through the synchronously operated, at their ends each articulated movement actuators in displacement with preferably equally long attachment bases of their ends is achieved here with a parallel guidance of the bearing body, the degrees of freedom are limited by the additional link such that by adjusting the movement actuators each Point of the system of the drive roller describes an arc that is congruent to the generator arc determined by the link.
This ensures that the deformation path that becomes effective on the pressure chest of the work roll runs on a certain arc with a simple and quick-to-use control.
It has been found to be advantageous to keep the length of the handlebar adjustable in order to be able to adapt the working roller path to different shaped mushroom roller radii and / or to be able to carry out larger deformations in more stages.
After setting the effective length of the handlebar, for example the outer rim radius of the floor, the working role, after it was brought into contact with the outside of the floor with its pushing chest, inevitably follows a circular path determined by the length of the handlebar when the movement actuators are extended at the same time describe, which runs parallel to the profile of the mushroom roller to the extent of the sheet metal thickness of the floor away from this.
It is therefore only necessary at the end of the brim deformation at the transition of the curved part of the bottom in the cylindri's rim to allow the path of the work role to deviate slightly from the circular path; this can be achieved in that after driving through the circular arc-shaped part of the deformation path during the deformation process, a length adjustment of the link is made.
It has proven useful to make the pivot axis of the handlebar displaceable. This allows further adaptation to the respective conditions, in particular to different diameters and inclinations of the mushroom roll:
le as well as the position of the center of the rim radii dependent on the soil geometry. In particular for the processing of different materials, it has proven to be expedient to adapt the axis inclination of the work roller to the material properties by pivoting it.
A switching device, which is arranged in front of the movement adjustment elements and allows their individual operation, also allows the necessary axial position of the work roller to be established by individual operation of the movement adjustment elements. After such an adjustment, the work role, as already described, can be roughly along one. Move the circular arc in synchronism with the movement actuators.
It has proven to be advantageous for the forming process to assign the bearing body of the working roller to two non-driven auxiliary rollers, one of which is arranged in front of and the other behind the working roller within the forming zone and each of which has an individual one directed towards the edge of the floor to be formed Has adjusting drive.
It has been shown to be extremely recommendable to connect the axis of the drive roller by means of an overrunning clutch with a drive device which is designed so that the peripheral speed of the work roller given by this drive is slightly below that of the mushroom roller.
In the following the invention is described in detail by means of an exemplary embodiment and the drawings accompanying explanations. 1 shows a schematic representation of a vertical longitudinal section through the machine, FIG. 2 shows a vertical section along the line 1-I in FIG. 1, FIG. 3 shows a vertical section through one of the auxiliary rollers with the associated adjusting member along the line II-11 of Fig. 2,
Fig. 4 is a horizontal section along the line III-III of Fig. 2 with auxiliary rollers and these associated th adjustment members, and Fig. 5 in an enlarged section adjustment phases of the work roller during the forming process.
The embodiment shown in Fig. 1 of a flanging machine designed according to the invention has a C-shaped frame which is formed from two mutually parallel and mutually connected by intermediate cross members and stiffened stand plates 1. The lower part of the machine frame is gebil det by a support bed 2 resting on a foundation, while a support guide 3 protrudes freely on its upper face.
In these opposite guide elements a jig is seen horizontally movable in a known Wei se, which consists of two hydraulic cylinders 4 and 5 in the embodiment, the two clamping plates 6 and 7 to be processed flat or curved bottom 8 about its vertical central axis clamp loosely rotatable between them. Means for horizontal Ver push the clamping elements 4 to 7 and thus the soil to be processed 8 in the direction of the arrows 40, 41 are not shown to simplify the illustration in the exemplary embodiment,
but are usually provided and can be mechanically, electrically or hy draulically effective. The clamping cylinders 4 and 5 are controlled or acted upon in a manner known per se in such a way that any required height, which is determined by the depth of the floor, can be retracted and maintained.
The lower support bed 2 is pulled out so far that after lifting the clamping plate 7 and laterally moving out the cylinder 4 with clamping plate 6, the removal of the finished floor 8 and a reloading of the machine by-.Hebezeug are easy to carry out.
Between the stand plates 1 of the Maschinenge stelle a bearing cannon 9 is provided in which the drive shaft 10 for the hardened mushroom roller 11 is ge superimposed. The drive shaft 10 with the wedged molded mushroom roller is driven in the direction of arrow 42 by a main drive, also not shown in the figures. This shaped mushroom roller is exchangeable on the shaft and has the desired inner profile of the flange of the bottom 8.
In a known manner, the inclination of the drive shaft 10 can be varied by pivoting about the pin 12 in order to be able to compensate for different springback factors of different work materials.
To carry out the work process, the clamped-in base 8 is moved under the mushroom roller 11 according to height and lateral distance so that its inner surface is tangent to its profile. In this case, the bottom edge to be formed, as shown in Fig. 1, protrudes freely beyond the mushroom roller profile. The underside of the floor is held here by two loosely running support rollers 13. The support rollers are each supported on a spring housing 14, which plate 15 is arranged on a vertically guided support.
A lifting cylinder 16 lifts the support roller system, which is lower when the floor is extended and retracted, into the working position and presses here at the floor 8 against the mushroom roller 11 and thus ensures a controllable frictional connection that entrains the floor.
The hardened and polished work roller 17 is arranged on an axle 18 which is rotatably but axially fi xed in the bearing housing 19. The bearing housing 19 is slidably supported with respect to the stand plates 1 by means of the guide surfaces 20 that can be seen in FIG. 2 and can thus be inclined and displaced as desired in the vertical plane.
An actuator 22, which in the exemplary embodiment is shown as a hydraulic working cylinder, is connected in an articulated manner to an eye 21 provided fixedly on the bearing housing 19 by means of the bolt 23. The other end of the actuator is pivotably supported against the bolt 24, which can be stationary in the machine frame angeord net, but is provided displaceably in the embodiment.
On the underside of the bearing housing 19, two more eyes are provided, on the hinge pin 26 of which two variable-length actuators 27 and 28 attack, which are shown in the embodiment as a hydraulic power or working cylinder, you can without departing from the scope of the invention, too be replaced by mechanical, electrical or pneumatic actuators.
The actuators 27 and 28 are also pivotably connected at their other end to hinge pins 29 and 30, which are fixedly mounted in the machine frame and whose spacing is preferably equal to that of the pins 26 held in the eyes 25.
A switching device, not shown in the figures, is arranged upstream of the actuators 27 and 28, which in its one position operates the actuators in synchronization, while in at least one further position it allows length changes of the actuators by unequal amounts. In normal operation, the two actuators are switched to synchronism, i. H. they work in parallel with the same speeds and, or with the same changes in length.
Assuming the same lengths in the starting position, they form two opposite sides of a parallelogram and each inevitably result in parallel displacements of the axis 18 within its vertical guide plane: The actuator 22, which is connected to the bearing housing 19 as a link, is achieved that all possible parallel shifts by Actuate supply of the actuators 27 and 28 as a circular arc with the radius R ', the effective length of the actuator 22, he follows.
The switching device enables the actuators 27, 28 to also be controlled in individual operation, see above. that the angle of inclination of the axis 18 can be varied according to the respective work needs.
As shown in FIGS. 2 to 4, the bearing housing 19 has, at its front end facing the working roller 17, laterally next to the axis 18, holders for two non-driven auxiliary rollers 33, 34. These auxiliary roles are rotatably mounted on their axle bolts 35 and 36, which are held at an angle of inclination of about 450 relative to the axis 18 in associated forks 37. Each of the forks 37 is carried by two guide rods 38 which are guided in the bearing housing 19 in a longitudinally displaceable manner.
Between the guide rods an actuator 39, shown in the execution example as a hydraulic working cylinder, is provided, which are able to employ the forks 37 with the auxiliary rollers 33, 34 together and / or each for themselves against the floor 8, as is the order of the forming process each requires. In Fig. 4, such requirements with 8, 8 'and 8 "ver denotes different bottom diameters, each of which requires a different setting of the auxiliary rollers 33 and 34 to explain it.
1 it is also shown that at the end of the drive shaft 18 facing away from the work roller 17, an overrunning clutch 31, for example in the form of a clamping lock gear, is provided, via which the shaft is connected to a geared motor 32 that acts as an auxiliary drive the work roller 17 also causes a drive of the Bo dens 8 when slip occurs by driving the shaft 19 in the direction of arrow 43.
To carry out the operation, after the sheet metal base 8 to be formed is brought into the position shown in FIG. 1, first the Drehan drove the mushroom roller turned on.
The springs acting in the spring housings 14 press the two support rollers 13 from below against the floor and this against the mushroom roller. Due to the frictional engagement between the rotating mushroom roller 11 and the base 8 rotatably clamped in its center axis between the clamping plates 6 and 7, the latter is set in rotation.
The actuator 22, which acts as a link for generating the circular arc-shaped deformation path of the work roller 17, is set to an effective lever length which corresponds to the rim radius R of the base 8 to be deformed. If the two movement actuators 27, 28 are now raised in unison, the entire system determined by the bearing housing 19 pivots while maintaining its axis orientation by parallel displacements along an arc, so that the path of each point of this system corresponds to that of the bolt 23 with the radius R. 'from point 44 to point 45 is congruent. For further explanation, individual phases of this movement process are shown in Fig. 5 on an enlarged scale.
While the outer rim radius of the completely formed base 8 is denoted by R, the radius on the pressure face of the working roller 17 is denoted r. As the four phases of the movement of the working roller 17 shown, the respective effective point of the working roller 17 tangent to the profile of the mushroom roller 11 moves along the hatched sector of the periphery of the radius' r during the deformation path.
It becomes evident that the generator arc 46 has a radius R ', the amount of which corresponds to the sum of the rim radius' R and the pushing chest radius' r. The effective length of the link or actuator 22 is therefore to be set to the length R 'in order to be able to travel mathematically precisely and thus reshape the outer rim profile.
In practice, it has often proven to be useful, especially with large rim radii, such as are given in the geometries of the so-called dished and basket arch bases, not to force the entire deformation in a single deformation process, but in several successive deformation stages. According to the invention, this can be achieved in that the reshaping process is carried out several times with the effective length of the actuator 22 varying from greater lengths to that of the radius R '.
The tendency of the bottom edge to be reshaped to spring back, which is often difficult, particularly when machining alloyed steels, does not have any effect on the flanging machine designed according to the invention. The tendency towards springback, which is favored by the solidification of the structure during the cold forming process, is opposed to the triple roller set that comes into play on the outer bottom side.
After hiring the auxiliary rollers 33 and 34 by means of the actuators 39, these are immediately right and left ne ben the work roller 17 on the actual forming zone and force the segment between them of the edge to be formed on the new, smaller diameter, so that a more intense compression of the material is achieved and the use of only one work roll 17 behind this onset of stretching of the material is greatly reduced, so that in order to achieve shaping effects that cannot be achieved with a work role alone.
A further adjustment in the processing of different materials can be achieved in that the axis inclination of the mushroom roller 11 is changed by pivoting about the pin 12. To maintain optimal conditions, the inclination of the axis 18 of the work roller 17 must be changed accordingly by providing corresponding lengths of the same by unequal extension of the movement actuators 27 and 28.
To compensate for the Ver laying of the center of curvature of the mushroom roller both when pivoting the mushroom roller axis 10 and when replacing a mushroom roller against another other dimensions, the pivot axis 24 of the actuator 22 is expediently displaced within the machine frame Ma. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the pivot axis is provided on the slide 47 of a linear guide 48,
and can be moved by means of the screw spindle 49 in a direction perpendicular to the normal position of the Wel le 10.
In the case of strong deformations, especially of thinner sheets, as well as even slight signs of wrinkling in the zone to be compressed, there is a risk that the friction between the driven mushroom roller and the floor can no longer be taken, for example because the folds are an obstacle when passing between the roles. Any slip that occurs between the mushroom roll and the floor, however, immediately has the effect that the surface of the floor material suffers considerable structural damage from the dry friction.
This is not only undesirable, but it can lead to the floor becoming unusable, especially in the case of surface-sensitive floors, which are made of stainless steel or non-ferrous metals, for example.
In the flanging machine designed according to the invention, rejects caused for these reasons are reliably avoided. The drive speed of the geared motor 32 of FIG. 1 is dimensioned in such a way that the circumferential speed at the thrust face of the work roller is low, for example about 0.5%,
is below the peripheral speed of the mushroom roller <B> 11 </B> driven by the main drive motor.
Through the overrunning clutch 31 it is sufficient that the gear motor 32 runs idle in normal operation and the work roller 17 is driven by the rotating sheet metal base. Only when the slip occurring between the mushroom roller 11 and the bottom 8 is so great that the circumferential speed of the sheet metal base 8 drops below the circumferential speed caused by the gear motor at the level of the contact point of the pressure face of the work roller 17, the motor 32 takes over the Terminal lock gear:
ebe the overrunning clutch 31, the shaft 18 with the work roller 17 with around causes an additional friction drive of the floor 8 to prevent stronger ren slip.
The flanging machine shown is therefore not only suitable, due to the simple control of the adjustment of the work roll and the simple design of the drive device causing the adjustment, to run the respective profile shape quickly and without errors, it can also be changed, for example, by changing the length of the handlebar 22 even during operation perform quickly.
A further increase in performance results from the fact that not only is the adjusting device built to react quickly and therefore greater feed speeds of the work roll can be maintained during the forming process, but also the tendency to re-deformation or the risk of the workpiece to be machined from excessive slip is effectively countered.