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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues
Blechbiegeverfahren für Metallplatten insbesondere zur Herstellung von
Biegungen mit einem Winkel tiber 90º am End- bzw.
Kantenabschnitt von Blechplatten mit länglicher Form, das vorwiegend
durch numerisch gesteuertes Pressen ausgeführt wird, sowie die
Maschinen, mit denen dieses Verfahren ausgeführt wird.
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Beim Preßbiegen handelt es sich um ein bekanntes Verfahren in
der Blechformindustrie, wo es auf annähernd die gleiche Weise
von verschiedenen Herstellern eingesetzt wird, wobei lediglich
geringfügige Unterschiede aufgrund verschiedener
Automatisierungsgrade bestehen, die die entsprechenden
Herstellungsverfahren aufweisen.
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Ein derartiges Verfahren beruht im wesentlichen auf dem
folgenden Herstellungszyklus, der im folgenden kurz erläutert
wird, um einen Vergleich mit dem Zyklus gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erleichtern, der weiter unten beschrieben wird.
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Im wesentlichen wird das Metallbiegeverfahren in zwei
einzelnen Phasen ausgeführt, die aus dem Auflegen der zu biegenden
Blechplatte auf einen geeigneten Amboß, der in der Technik
allgemein unter der Bezeichnung "Dieder" (dihedron) bekannt
ist und dementsprechend mit einer winkligen Konkavität
versehen ist, und aus dem Abwärtshub eines Kolbens bestehen, der
ein entsprechend geformtes Werkzeug trägt, das an seinem nach
unten gerichteten Ende angebracht und in der Technik allgemein
unter der Bezeichnung "Messer" bekannt ist.
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Im allgemeinen haben die winklige Konkavität des Dieders und
des Messers eine Form, durch die sie vollständig
ineinanderpassen.
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Der zunehmend ausgeübte Druck des Messers auf die Blechplatte,
bei dem der Dieder als entgegenwirkendes und formendes Element
wirkt, führt zum gewünschten Biegen und zur plastischen
Verformung der Blechplatte, wobei letztere, wie jeder Fachmann
weiß, von den Elementen eingeklemmt wird. Jedoch ist der
Einsatz dieses Verfahrens auf das Biegen von relativ kleinen
Blechplatten beschränkt. Im allgemeinen gilt die folgende
Faustregel: je größer der Biegewinkel, desto kleiner die
Blechplatte.
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Probleme treten daher dann auf, wenn größere Blechplatten
bearbeitet werden sollen, und insbesondere dann, wenn die
Endbzw. Kantenabschnitte von länglich geformten Blechplatten
vorzugsweise in einem Blechbiegevorgang über 90º hinaus gebogen
werden sollen, d.h. "Unterschnitte" erzeugt werden sollen.
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Es ist theoretisch möglich, den End- bzw. Kantenabschnitt
einer Blechplatte in einem Blechbiegevorgang um einen solchen
großen Winkel zu biegen. Dafür wäre es jedoch erforderlich,
daß die Platte bei dem Vorgang nicht eingeklemmt wird, sondern
im Gegenteil frei bleibt, und dies hätte wiederum eine Reihe
unerwünschter Folgen. In diesem Fall würde das Eindringen des
Messers in den Dieder und die dadurch bewirkte Verformung der
dazwischen befindlichen Blechplatte dazu führen, daß der
"Längen"-Abschnitt der Platte, d.h. der Abschnitt, der eigentlich
nicht vom Biegevorgang betroffen ist, um einen Winkel gedreht
wird, der der gewünschten Neigung der Biegung entspricht.
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Dies hat eine Reihe unvermeidlicher Nachteile zur Folge:
einerseits wird eine erhebliche Aufwärtsbewegung durch die
Drehung der Blechplatte aufgrund des Blechbiegevorgangs im
allgemeinen wegen des erheblichen Platzbedarfs, den dies auch
im Zusammenhang mit den darum herum erforderlichen
Sicherheitsflächen zur Folge hätte, als unannehmbar angesehen.
Andererseits kann, wenn die Blechplatte relativ lang ist, ihre
Aufwärtsbewegung dazu führen, daß sich die Platte in der Nähe
der Biegelinie aufgrund der Biege- bzw. Knicklast, die durch
das Gewicht des angehobenen Abschnitts der Blechplatte wirkt,
durchbiegt. In der Praxis ist es daher nicht möglich, eine
End- bzw. Kantenbiegung bei einer Blechplatte mit großen
Biegewinkeln, insbesondere mit Biegewinkeln über 90º oder
Unterschnitten, in einem einzelnen Blechbiegevorgang herzustellen
und die Platte dabei in ihrer horizontalen Position zu halten.
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Aus JP 59-33032 ist eine Biegemaschine bekannt, mit der ein
langes Blech unter Verwendung eines Biegestempels gebogen
werden kann, der mit einem Nockenmechanismus versehen ist und
geneigte Form aufweist. Für diese Maschine ist des weiteren
eine Vielzahl von stempelführungen 6 erforderlich, so daß die
Maschine komplizierter, weniger kompakt und weniger flexibel
wird.
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Des weiteren muß für jede herzustellende Form von Endbiegung
ein spezieller Werkzeugsatz eingesetzt werden, d.h., ein
spezielles Messer und ein entsprechender Dieder. Dies führt
natürlich sowohl aufgrund der erforderlichen Anzahl von
Werkzeugsätzen als auch ihres Austauschs bzw. ihrer Einrichtung
bei jeder Modelländerung in der Produktion zu erheblichen
Kosten.
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Es ist daher wünschenswert und eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Blechbiegeverfahren zu schaffen, mit dem alle
obenerwähnten Nachteile aufgehoben werden, und mit dem
insbesondere der Längenabechnitt der Blechplatte konstant in seiner
horizontalen Ebene gehalten werden kann, und das zuverlässig,
kostengünstig und mit derzeit zur Verfügung stehenden
Verfahren und Einrichtungen leicht umsetzbar ist, sowie eine
Maschine zu schaffen, mit der das Verfahren ausgeführt werden
kann.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sie
im folgenden lediglich als nichteinschränkendes Beispiel
beschrieben,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug
genommen wird, bei denen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Maschine gemäß der
vorliegenden Erfindung in ihrer Ausgangsstellung ist;
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Fig. 2, 3, 4 und 5
Ansichten sind, die vier folgende Funktionsstellungen
der Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beruht im
wesentlichen auf der Tatsache, daß der Biegevorgang in drei
einzelnen Phasen durchgeführt wird, wobei in der ersten Phase ein
Blechhalter mittels eines motorgetriebenen Kolbens auf die zu
biegende Platte abgesenkt wird, so daß sie fest zwischen dem
Blechhalter und einem entsprechenden Amboß gehalten wird,
wobei in der zweiten Phase die Abwärtsbewegung des Kolbens
fortgesetzt wird, die das Absenken des Blechhalters bewirkt, so
daß ein Messer nach unten gedrückt wird, das untere Ende des
Messers dann auf die zu biegende Blechplatte auftrifft und so
bewirkt, daß sie sich um eine entsprechende Kante des Ambosses
herum dreht, so daß die Platte einer ersten Biegung um 90º
unterzogen wird, und wobei in der dritten Phase die fortgesetzte
Abwärtsbewegung des Kolbens die Drehung und die dadurch
bewirkte Absenkung des Messers erzwingt, so daß eines seiner
Enden auf die gebogene Seite der Blechplatte drückt, wodurch
sie sich weiter um die entsprechende geneigte und
einspringende Kante des Abbosses biegt, wie es aus den Darstellungen in
den Figuren und der folgenden Beschreibung der Maschine
ersichtlich ist.
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Die beigefügten Figuren stellen, wie zu sehen ist, eine
Maschine dar, die die folgenden Elemente umfaßt:
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1 Zu biegende Blechplatte
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1a Kantenabschnitt der Platte, der um einen Winkel von 90º
gebogen ist
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1b Kantenabschnitt der Platte, der um einen Winkel über 90º
gebogen ist
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2 Amboß bzw. Dieder
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3 Druckerzeugender und -übertragender Kolben
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4 Blechhalter
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Feder, die Druck von Kolben 3 auf Blechhalter 4 überträgt
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6 Druckbolzen, der auf Messer 11 wirkt
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7 Kopf des Bolzens 6
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8 Gegenlager des Kopfes 7 des Bolzens 6 zum Hebel 11a
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9 Bewegungsstrecke des Bolzens 6
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10 Drehstange von Messer 11
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11 Messer zum Biegen des Kantenabschnitts 1a, 1b von
Platte 1
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11a Betätigungshebel für Messer 11
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12 Unteres wirksames Ende von Messer 11
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13 Endbiegespitze von Messer 11
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14 Feder, die Drehung von Messer 11 entgegenwirkt
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Untere einspringende Kante von Amboß 2.
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Diese Elemente sind miteinander verbunden und arbeiten wie
folgt:
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Zum Beginn des Verfahrens (Fig. 1) liegt die Blechplatte 1 auf
dem Amboß 2 auf. Der Blechhalter 4 und der Kolben 3 sind durch
einen Freiraum zur gegenseitigen Verschiebung getrennt und
durch eine Feder 5 und eine Stange 5a miteinander verbunden,
deren Zweck, Funktion und Eigenschaften weiter unten erläutert
werden.
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Der Körper des Kolbens 3 wird angehoben, und dadurch werden
sowohl die Feder 5 des Blechhalters 4, die zwischen dem
Blechhalter und dem Kolben 3 angeordnet ist, als auch die Feder 14,
die dem Messer 11 entgegenwirkt und zwischen dem Hebel ha des
Messers und dem Kolben 3 angeordnet ist, ausgedehnt, d.h.
entspannt, da sie als Druckfedern arbeiten. Das Messer 11 und
sein Betätigungshebel 11a sind über die stange 10, die fest an
dem Kolben angebracht ist, mit dem Kolben 3 verbunden, wobei
die Stange das Kraftübertragungselement ist, das bewirkt, daß
sich das Messer und der Hebel in bezug auf den Kolben 3
drehen.
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Der Druckbolzen 6, der an seinem oberen Abschnitt fest mit dem
Blechhalter verbunden ist, befindet sich am unteren Ende
seines Hubs in bezug auf den Kolben 3, der Blechhalter 4 nimmt
eine angehobene Position in bezug auf die Blechplatte 1 ein,
während das Messer 11, das sich im Ruhezustand befindet, eine
im wesentlichen vertikale Position einnimmt und aufgrund der
Wirkung der Feder 14, die den Betätigungshebel 11 an ein
entsprechendes Gegenlager (nicht dargestellt) drückt, das sich am
Kolben 3 befindet, in seine im Uhrzeigersinn äußerste Stellung
gedreht ist. Das untere Ende 12 des Messers 11 ist von der
Blechplatte um einen Abstand entfernt, der größer ist als der
Abstand, der die Platte von der Unterseite des Blechhalters 4
trennt.
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In der nächsten Phase des Verfahrens (Fig. 2) wird der
druckerzeugende und -übertragende Kolben 3 abgesenkt, bis der
Blechhalter 4 mit der Blechplatte 1 in Kontakt kommen kann.
Alle anderen Elemente des Systems verbleiben hingegen in
unveränderter Stellung in Bezug zueinander.
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Durch weitere Abwärtsbewegung (Fig. 3) führt der Kolben 3
einen weiteren Abwärtshub über eine Strecke aus, die dem
Höhenunterschied "L" zwischen der Unterseite des Blechhalters 4 und
dem unteren Ende 12 des Messers 11 entspricht, so daß die
Feder 5 zusammengedrückt wird. In dieser Phase des Verfahrens
bewegt sich das untere Ende 12 des Messers 11, das durch die
Stange 10 betätigt wird, nach unten und kommt mit dem
vorstehenden Kantenabschnitt der Platte 1 in Kontakt, ohne jedoch
bereits Druck darauf auszuüben. Des weiteren wird die Feder 14
zwischen dem Hebel ha und dem Kolben 3 nicht
zusammengedrückt, da noch keine Last auf sie wirkt, weil der Kopf 7 des
Bolzens 6 das Gegenlager 8 noch nicht erreicht hat, das sich
an der Unterseite des Hebels 11a befindet.
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In der folgenden Phase (Fig. 4) drückt der druckerzeugende und
-übertragende Kolben 3, der sich weiter nach unten bewegt,
über die Stange 10 das Messer 11 weiter nach unten, so daß das
untere Ende 12 des Messers 11 nunmehr auf den Kantenabschnitt
1a der Blechplatte, der über den Amboß 2 hinaussteht, drücken
und ihn um einen Winkel von 90º entgegen dem Uhrzeigersinn
biegen kann.
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Die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 3 bei Fortsetzung
seines Abwärtshubs auch nachdem der Blechhalter die
Blechplatte erreicht hat und das untere Ende 12 des Messers 11 auf
den vorstehenden Kantenabschnitt der Blechplatte 1 nach unten
bewegt wurde, wird durch die Tatsache ermöglicht, daß es einen
freien Bewegungsraum zwischen dem Kolben und dem Blechhalter
gibt, wobei der Raum teilweise durch die druckübertragende
Feder 5 eingenommen wird, wobei die druckübertragende Feder 5
durch die koaxiale Stange 5a und den Bolzen 6 eingenommen
wird.
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Der Abwärtshub des druckerzeugenden und -übertragenden Kolbens
3 wird bis zu dem Punkt fortgesetzt (Fig. 5), an dem der
Bolzen 6, der starr mit dem Blechhalter 4 verbunden ist, mit
seinem Kopf 7 an dem Gegenlager 8 anschlägt. Von diesem Punkt
an bewirkt die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 3, daß der
Kqpf 7 des Bolzens 6 dementsprechend an das Gegenlager 8
drückt, und dadurch wiederum wird der Hebel 11a nach oben
gedrückt, so daß letzterer, der an der Stange 10 gelagert ist,
die an dem Kolben 3 angebracht ist, seinerseits bewirkt, daß
sich so das Messer 11, und insbesondere seine Endspitze 13,
entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.
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Die Endspitze des Messers, die bereits mit dem Kantenabschnitt
1a der Platte in Kontakt ist, die soeben im rechten Winkel
gebogen wurde, übt einen Drehdruck entgegen dem Uhrzeigersinn
auf diesen Kantenabschnitt aus, so daß der Kantenabschnitt
(1b) der Platte weiter um die Kante des Ambosses herum auf die
einspringende geneigte Kante 15 zu gebogen wird, ohne jedoch
letztere zu berühren, und daher die gewünschte Neigung erhält,
die, abgesehen von den Maßen der verschiedenen
obenbeschnebenen Bauteile auch von der speziellen Zeitsteuerung der
verschiedenen Betätigungselemente und Bewegungen der Maschine
abhängt, die durch die numerische Steuerung möglich wird.
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Wenn dieser letzte Vorgang abgeschlossen ist, wird die
Maschine in ihre in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung
zurückgeführt, indem lediglich der Kolben 3 angehoben wird, so daß
sich letzterer mit den verschiedenen obenerwähnten
Funktionselementen der Maschine bewegt, indem automatisch in
umgekehrter Reihenfolge die oben dargestellten Bewegungen ausgeführt
werden, bis die Ausgangsstellungen der Elemente auch aufgrund
der Wirkung der Federn 5 und 14 wieder vollständig hergestellt
sind.
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Dieses Verfahren ermöglicht zusammen mit der beschriebenen
Maschine die folgenden weiteren Vorteile: einfacheres
Biegeverfahren, kürzere Biegezeiten, Einsatz eines einzelnen
Ambosses für eine größere Anzahl von Neigungs- bzw.
Biegewinkeln, einfacheres Programmieren der gesamten Maschine durch
Nutzung der Möglichkeiten, die die numerische Steuerung in
diesem Zusammenhang bietet, einfachere und leichtere Umsetzung
des Verfahrens, größere Funktionssicherheit und
-zuverlässigkeit.
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Für jeden Fachmann liegt nunmehr auf der Hand, daß der letzte
Funktionsablauf zum Zurückstellen der Maschine leicht in die
beschriebenen Abläufe integriert werden kann, indem das
Steuerungs- und Betätigungssystem der Maschine auf geeignete
Weise programmiert wird, wozu ein Fachmann zweifellos in der
Lage ist.
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Des weiteren ist ersichtlich, daß das oben dargestellte
Verfahren und die dargestellte Maschine jeder beliebigen
Abwandlung und/oder Ergänzung unterzogen werden können, um so eine
Reihe von konstruktiven und/oder funktionellen Varianten
herzustellen, die als geeignet erscheinen, so beispielsweise eine
Aufbauform, die der hier gezeigten und dargestellten
entgegengesetzt ist, oder den Einsatz von Federn, die Dehnungs- statt
Druckfunktion aufweisen und entsprechend anders angeordnet
sind, oder auch eine umgekehrte Anordnung des Bolzens 6, der
so an der Bebel 11a angebracht werden kann und auf den
Blechhalter 4 wirkt, statt der hier als Beispiel beschriebenen und
dargestellten Anordnung.