DE102022103815B4

DE102022103815B4 - Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück

Info

Publication number: DE102022103815B4
Application number: DE102022103815.7A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Freund
Original assignee: HAEUSLER AG DUGGINGEN
Current assignee: HAEUSLER AG DUGGINGEN
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-12-28
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: DE102022103815A1

Abstract

Verfahren zum Biegen eines Blechs (5) zu einem Rohrstück (8) mit einer Rundbiegemaschine (2), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst, die nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:a) Biegen eines ersten Abschnitts (6) des Blechs (5),b) Biegen eines zweiten Abschnitts (7) des Blechs (5), wobei das Blech (5) in den Schritten a) und b) entlang einer Zuführrichtung (r) der Biegeeinrichtung (2) zugeführt wird, wobei die Rundbiegemaschine (2) im Schritt a) in einer ersten Orientierung (9) relativ zur Zuführrichtung (r) gehalten ist, und wobei die Rundbiegemaschine (2) im Schritt b) in einer von der ersten Orientierung (9) verschiedenen zweiten Orientierung (10) relativ zur Zuführrichtung (r) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück sowie ein darauf aufbauendes Verfahren zur Herstellung eines Pfahls für eine Windenergieanlage.
Pfähle für Windenergieanlagen werden üblicherweise aus gebogenen Blechen herstellt. Die dabei verwendeten Bleche können über 100 t schwer und über 50 m lang sein. Zum Biegen solcher Bleche sind entsprechend große Kräfte erforderlich.
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Biegen derartiger Bleche bekannt. Bei den bekannten Lösungen ist allerdings oft der Anfang des Biegens problematisch. Ein bekannter Ansatz zur Lösung dieses Problems ist es, das Blech in zwei Zügen zu biegen. Dies ist allerdings zeitaufwendig. Zudem haben bekannte Lösungen das Problem, dass die Biegemomente nicht konstant sind und folglich keine gleichmäßige Biegung erzielt wird. Eine Lösung zum Biegen von Blechen zu Rohrkörpern für den Fluidtransport ist aus der Druckschrift EP 0 011 096 A1 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzustellen, mit denen ein Blech einfach, günstig, schnell und präzise zu einem Rohrstück gebogen werden kann. Zudem soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Pfahls für eine Windenergieanlage vorgestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit den Verfahren und der Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück mit einer Biegeeinrichtung vorgestellt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte, die nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

a) Biegen eines ersten Abschnitts des Blechs,
b) Biegen eines zweiten Abschnitts des Blechs,

Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein Blech gebogen werden. Das Blech ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl gebildet. Denkbar ist aber auch, das Verfahren auf andere Arten von biegbaren Blechen anzuwenden.
Das Verfahren ist besonders für große und schwere Bleche geeignet. Das kann wie nachfolgend dargestellt quantifiziert werden. Vorzugsweise hat das Blech eine Masse von mindestens 1 t [Tonne], insbesondere von mindestens 5 t. Beispielsweise kann das Blech eine Masse im Bereich von 10 und 200 t haben, insbesondere im Bereich von 30 und 150 t. Vorzugsweise hat das Blech eine Dicke von mindestens 1 cm, insbesondere von mindestens 5 cm. Beispielsweise kann das Blech eine Dicke im Bereich von 3 und 20 cm haben, insbesondere im Bereich von 5 und 10 cm. Vorzugsweise hat das Blech eine Länge und/oder Breite von mindestens 1 m, insbesondere von mindestens 5 m. Beispielsweise kann das Blech eine Länge und/oder Breite im Bereich von 10 und 100 m haben, insbesondere im Bereich von 20 und 50 m. Auch wenn bei derart großen und schweren Blechen die Vorteile des beschriebenen Verfahrens in besonderem Maße erzielt werden können, ist die Anwendung des Verfahrens auf Bleche beliebiger Dimension denkbar.
Mit dem Verfahren kann ein Blech zu einem Rohrstück gebogen werden. Das Rohrstück ist vorzugsweise umfänglich geschlossen. Das Rohrstück kann in dem Fall auch als ein Rohrschuss bezeichnet werden. Das Rohrstück hat in dem Fall die Form eines Zylindermantels oder eines Kegelmantels. Bevorzugt hat das Rohrstück die Form eines Zylindermantels. Im Falle eines Rohrstücks mit Form eines Kegelmantels ist es bevorzugt, dass der Kegelmantel einen Winkel von weniger als 20° mit einer Achse des Kegels einschließt, insbesondere von weniger als 10°. Im Falle eines Rohrstücks mit Form eines Kegelmantels kann das Rohrstück auch als ein konischer Rohrschuss bezeichnet werden.
Ist das Rohrstück wie bevorzugt umfänglich geschlossen, kann ein Rohr erhalten werden, indem mehrere Rohrstücke axial zusammengesetzt werden. Ein Rohrstück unterscheidet sich in dem Fall von einem Rohr nur quantitativ hinsichtlich der Länge. Werden mehrere zylinderförmige Rohrstücke axial zusammengesetzt, wird ein zylinderförmiges Rohr erhalten, also ein Rohr mit gleichbleibendem Durchmesser. Werden mehrere kegelförmige Rohrstücke mit aufeinander abgestimmten unterschiedlichen Durchmessern axial zusammengesetzt, kann ein kegelförmiges Rohr erhalten werden, also ein Rohr mit kontinuierlich veränderlichem Durchmesser. Werden beispielsweise ein zylinderförmiges Rohrstück, ein kegelförmiges Rohrstück und ein weiteres zylinderförmiges Rohrstück in der angegebenen Reihenfolge axial zusammengesetzt, wird ein Rohr erhalten, dessen Durchmesser sich im Bereich des zylinderförmigen Rohrstücks verändert.
Denkbar ist aber auch, dass das Rohrstück umfänglich nicht geschlossen ist. In dem Fall bildet der Querschnitt des Rohrstücks nur einen Teil eines vollen Kreises. Das Rohrstück hat in dem Fall die Form eines Teils eines Zylindermantels oder Kegelmantels. In dem Fall kann ein Rohr erhalten werden, indem mehrere Rohrstücke umfänglich aneinander gesetzt werden, um einen umfänglich geschlossenen Rohrabschnitt zu erhalten. Mehrere solcher Rohrabschnitte können axial aneinander gesetzt werden, um das Rohr zu erhalten.
Das Rohrstück kann insbesondere verwendet werden, um einen Pfahl zu erhalten, beispielsweise für eine Windenergieanlage oder ein anderes Bauwerk. Derartige Pfähle haben oft einen Durchmesser in der Größenordnung von 10 m, so dass entsprechend dicke Bleche zur Herstellung solcher Pfähle gebogen werden müssen. Beispielsweise kann der Pfahl einen Durchmesser von bis zu 25 m haben, insbesondere von bis zu 16 m.
Der Pfahl kann sowohl offshore oder onshore eingesetzt werden. Der Pfahl kann beispielsweise als Monopfahl (engl. Monopile) oder als einer von mehreren Pfählen eines Bauwerks wie einer Offshore-Windenergieanlage verwendet werden, beispielsweise in Form einer sogenannten Tripod-, Jacket- oder Triple-Gründung. Der Pfahl kann im Falle eines Offshore-Bauwerks im montierten Zustand ganz oder teilweise in einem Meeresgrund versenkt sein, ganz oder teilweise zwischen Meeresgrund und Wasseroberfläche angeordnet sein und/oder ganz oder teilweise oberhalb der Wasseroberfläche angeordnet sein.
Mit dem beschriebenen Verfahren können Bleche auch für andere Arten eines Fundaments eines Bauwerks gebogen werden. Beispielsweise kann mit dem beschriebenen Verfahren auch ein Blech für ein Schwerkraft-Fundament eines Bauwerks wie einer Offshore-Windenergieanlage gebogen werden.
Das Blech wird mit einer Biegeeinrichtung gebogen. Die Biegeeinrichtung hat vorzugsweise eine Einlaufseite, an welcher das Blech der Biegeeinrichtung in einer Zuführrichtung zugeführt werden kann, und eine Auslaufseite, an welcher das Blech die Biegeeinrichtung wieder verlassen kann.
Die Biegeeinrichtung ist vorzugsweise als eine Rundbiegemaschinen ausgebildet. Eine solche arbeitet nach dem an sich bekannten Verfahren des Walzrundens und weist mindestens drei und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vier Walzen auf. Das zu biegende Blech wird dabei zwischen zwei Walzen eingeklemmt, von denen mindestens eine motorisch angetrieben ist, sodass das eingeklemmte Blech durch Drehen der Walzen bewegt werden kann. Zum Biegen des Bleches wird mittels mindestens einer der weiteren Walzen eine Biegekraft auf das Blech ausgeübt. In Abhängigkeit von der geometrischen Anordnung der Walzen sowie den Eigenschaften des Bleches kann dieses mittels mindestens einer der angetriebenen Walzen so zwischen den Walzen der Biegemaschine bewegt werden, dass das Blech über seine Länge gebogen wird. Der kleinstmögliche Biegeradius ist dabei durch den Durchmesser der in Biegerichtung angeordneten Walze begrenzt. Das beschriebene Verfahren ist allerdings auch bei Biegeeinrichtungen eines beliebigen anderen Typs anwendbar.
Das Blech liegt vorzugsweise in einer horizontalen Ebene, wenn es der Biegeeinrichtung zugeführt wird. Die Zuführrichtung ist vorzugsweise parallel zu dieser Ebene. Beispielsweise im Falle eines rechteckigen Blechs ist die Zuführrichtung vorzugsweise parallel zu einer der Seiten des Blechs, besonders bevorzugt zu der längeren Seite des Blechs. Das Blech kann der Biegeeinrichtung über eine Zuführeinrichtung zugeführt werden. Die Zuführeinrichtung weist vorzugsweise einen Rollgang auf. In dem Fall kann das Blech über Rollen der Biegeeinrichtung zugeführt werden. Vorzugsweise ist das Blech während des Verfahrens durch die Zuführeinrichtung gehalten, soweit es noch nicht der Biegeeinrichtung zugeführt worden ist. Besonders bevorzugt wird das Blech während des Verfahrens über seine gesamte Ausdehnung durch die Zuführeinrichtung gehalten, soweit es noch nicht der Biegeeinrichtung zugeführt worden ist. Das kann dadurch erreicht werden, dass das Blech, soweit es noch nicht der Biegeeinrichtung zugeführt worden ist, über seine gesamte Ausdehnung durch Rollen unterstützt wird, die in einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind. Das Blech wird also insbesondere nicht nur an einem einzigen Punkt außerhalb der Biegeeinrichtung gehalten, beispielsweise durch einen Kran, der lediglich an dem der Biegeeinrichtung abgewandten Ende des Blechs angreift. In einem solchen Fall könnte das Blech im Bereich außerhalb der Biegeeinrichtung durchbiegen, was eine ungewünschte Verformung darstellen würde. Das Rohrstück könnte entsprechend nicht oder nur unter zusätzlichem Aufwand präzise hergestellt werden.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird das Blech abschnittsweise gebogen. In Schritt a) wird ein erster Abschnitt des Blechs gebogen. In Schritt b) wird ein zweiter Abschnitt des Blechs gebogen. Die Schritte a) und b) werden nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Schritt b) beginnt also, nachdem Schritt a) abgeschlossen ist. Zwischen den Schritten a) und b) kann eine Unterbrechung vorgesehen sein. Denkbar ist aber auch, dass die Schritte a) und b) unmittelbar aufeinander folgen. In dem Fall kann das Blech kontinuierlich ohne Pause zwischen den Schritten a) und b) gebogen werden.
Sowohl in Schritt a) als auch in Schritt b) wird das Blech der Biegeeinrichtung in der Zuführrichtung zugeführt. Vorzugsweise wird das Blech sowohl in Schritt a) als auch in Schritt b) dadurch gebogen, dass über Walzen der Biegeeinrichtung ein Biegemoment auf das Blech erzeugt wird. Vorzugsweise wird das Blech in den Schritten a) und b) gleichsinnig gebogen. Das Blech erhält also vorzugsweise im ersten Abschnitt die gleiche Krümmung wie im zweiten Abschnitt. Am fertigen Rohrstück ist der erste Abschnitt vorzugsweise nicht mehr vom zweiten Abschnitt zu unterscheiden. Die beiden Abschnitte unterscheiden sich in dem Fall also lediglich dadurch, wie und wann das Blech in dem jeweiligen Abschnitt gebogen wurden. Es ist ein Ziel des beschriebenen Verfahrens, dass ein gleichmäßig gebogenes Rohrstück erhalten wird.
Durch die Unterteilung des Verfahrens in die Schritte a) und b) kann der Tatsache Rechnung getragen werden, dass zu Beginn des Biegens besondere Kräfteverhältnisse vorliegen. Würde das Blech in nur einem Schritt gebogen, würde am Anfang des Blechs eine andere Krümmung erhalten als im Rest des Blechs. Das beschriebene Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass dies durch eine verkippte Orientierung der Biegeeinrichtung zu Beginn des Biegens verhindert werden kann. Entsprechend ist das Verfahren in die Schritte a) und b) unterteilt, wobei die Biegeeinrichtung in den Schritten a) und b) gegenüber der Zuführrichtung unterschiedlich orientiert ist. So ist die Biegeeinrichtung im Schritt a) in einer ersten Orientierung relativ zur Zuführrichtung gehalten und im Schritt b) in einer von der ersten Orientierung verschiedenen zweiten Orientierung relativ zur Zuführrichtung gehalten. Es hat sich gezeigt, dass die Verkippung der Biegeeinrichtung für den Beginn des Biegens den Effekt ausgleichen kann, dass der Anfang des Blechs im Allgemeinen anders gebogen wird als der Rest des Blechs. Durch das Verkippen der Biegeeinrichtung kann erreicht werden, dass der Einlauf des Blechs in die Biegeeinrichtung gerade bleibt. Das ist insbesondere im Falle eines horizontalen Einlaufs vorteilhaft.
Der erste Abschnitt des Blechs kann auch als der Anfang des Blechs bezeichnet werden, weil dieser Teil des Blechs zuerst gebogen wird. Es genügt, dass der erste Abschnitt entlang der Zuführrichtung so lang ist, dass der Effekt ausgeglichen wird, dass der Anfang des Blechs im Allgemeinen anders gebogen wird als der Rest des Blechs. Vorzugsweise erstreckt sich der erste Abschnitt des Blechs entlang der Zuführrichtung über höchstens 30 % des Blechs, insbesondere über höchstens 10 %. Beispielsweise kann sich der erste Abschnitt des Blechs entlang der Zuführrichtung über 5 bis 20 % des Blechs erstrecken.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung wird das Blech nur in den Schritten a) und b) gebogen. Entsprechend hat das Blech nur den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt, welche unmittelbar aneinander angrenzen. Das Verfahren kann aber auch in mehr als zwei Schritte unterteilt sein. Das Blech kann entsprechend weitere Abschnitte aufweisen. Die weiteren Schritte können vor Schritt a), zwischen den Schritten a) und b) und/oder nach Schritt b) eingefügt werden. Entsprechend kann das Blech vor dem ersten Abschnitt, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt und/oder hinter dem zweiten Abschnitt weitere Bereiche haben.
Die zweite Orientierung der Biegeeinrichtung kann auch als eine Grundorientierung bezeichnet werden. In der zweiten Orientierung kann die Biegeeinrichtung beispielsweise senkrecht zu einem Boden einer Werkshalle angeordnet sein. Dies bezieht sich auf eine Achse der Biegeeinrichtung. Die Achse der Biegeeinrichtung kann beispielsweise eine Symmetrieachse sein, in Bezug auf welche die Biegeeinrichtung symmetrisch ausgebildet ist. Allerdings ist es nicht erforderlich, dass die Biegeeinrichtung in ihrer zweiten Orientierung genau senkrecht zum Boden der Werkshalle angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass eine Achse der Biegeeinrichtung einen Winkel im Bereich von 70 und 110° mit der Horizontalen einschließt. Je nach Ausgestaltung der Biegeeinrichtung kann aber auch die erste Orientierung die Grundorientierung sein.
Gegenüber der zweiten Orientierung ist die Biegeeinrichtung in ihrer ersten Orientierung verkippt. Vorzugsweise ist die Biegeeinrichtung in ihrer ersten Orientierung um einen Winkel im Bereich von 3 bis 30°, insbesondere im Bereich von 5 bis 15°, gegenüber ihrer zweiten Orientierung verkippt. Wie weit die Biegeeinrichtung verkippt wird, wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Blechdicke entschieden. Die zweite Orientierung ist vorzugsweise immer gleich und entspricht vorzugsweise immer der Grundorientierung. In dem Fall wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Blechdicke entschieden, wie weit die Biegereinrichtung in der ersten Orientierung gegenüber der Grundorientierung verkippt ist.
Das beschriebene Verfahren bietet den Vorteil, dass das Blech in nur einem Zug gebogen werden kann. Insoweit kann das beschriebene Verfahren die Herstellung eines Rohrstücks erheblich beschleunigen. Zudem ist ein horizontaler Einlauf ausreichend. Insbesondere muss das Blech nicht beispielsweise mit einem Kran angehoben werden. Dadurch können Kosten reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die Biegeeinrichtung in ihrer ersten Orientierung gegenüber ihrer zweiten Orientierung entgegen der Zuführrichtung verkippt.
In dieser Ausführungsform ist eine Oberseite der Biegeeinrichtung in der ersten Orientierung im Vergleich zur zweiten Orientierung entgegen der Zuführeinrichtung verschoben. Eine Einlaufseite der Biegeeinrichtung ist also im Allgemeinen in der ersten Orientierung der Biegeeinrichtung näher an der Zuführeinrichtung angeordnet als in der zweiten Orientierung der Biegeeinrichtung. Es hat sich herausgestellt, dass durch diese Verkippung ein Biegen des ersten Abschnitts des Blechs nach oben begünstigt ist. Entsprechend ist es in dieser Ausführungsform besonders bevorzugt, dass das Blech mit der Biegeeinrichtung nach oben gebogen wird.
Insbesondere wenn das Blech nach unten gebogen wird, ist es alternativ bevorzugt, dass die Biegeeinrichtung in ihrer ersten Orientierung gegenüber ihrer zweiten Orientierung in Zuführrichtung verkippt ist. Auch unabhängig von der Richtung der Biegung kann es sinnvoll sein, die Biegeeinrichtung wie beschrieben zu verkippen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Blech in Schritt a) gebogen, indem das Blech entlang der Zuführrichtung in der angegebenen Reihenfolge

- an einer Oberseite einer ersten Seitenwalze der Biegeeinrichtung,
- an einer Unterseite einer Oberwalze der Biegeeinrichtung und
- an einer Oberseite einer Unterwalze der Biegeeinrichtung

Die angegebenen Reihenfolge, in welcher das Blech die Walzen passiert, bezieht sich auf die Reihenfolge, in der ein bestimmter Punkt des Blechs die Walzen passiert, beispielsweise auf den Anfang des Blechs. Beispielsweise kann ein nachfolgender Punkt des Blechs mit der ersten Seitenwalze in Kontakt sein, während der Anfang des Blechs bereits die Unterwalze erreicht hat. Insoweit ist das Blech beim Biegen mit den drei genannten Walzen zeitgleich in Kontakt.
Der erste Abschnitt kann also gebogen werden, indem durch die erste Seitenwalze und die Unterwalze jeweils eine nach oben gerichtete Kraft auf das Blech ausgeübt wird, während durch die Oberwalze eine nach unten gerichtete Kraft auf das Blech ausgeübt wird, wobei die Oberwalze zwischen der ersten Seitenwalze und der Unterwalze an dem Blech angreift. Dazu ist es bevorzugt, dass das Blech in Schritt a) jeweils mit Kontakt an der Oberseite der ersten Seitenwalze, an der Unterseite der Oberwalze und an der Oberseite der Unterwalze geführt wird.
In der zweiten Orientierung der Biegeeinrichtung sind die Oberwalze und die Unterwalze vorzugsweise übereinander angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen einer Achse der Oberwalze und einer Achse der Unterwalze ist vorzugsweise senkrecht zur Horizontalen. Wird die Biegeeinrichtung in dem Fall aus ihrer zweiten Orientierung in ihre erste Orientierung verkippt, sind die Oberwalze und die Unterwalze nicht mehr wie beschrieben direkt übereinander angeordnet. Vielmehr ist die Oberwalze in der ersten Orientierung der Biegeeinrichtung gegenüber der Unterwalze entgegen der Zuführrichtung seitlich versetzt angeordnet. Wird das Blech der Biegeeinrichtung zugeführt, trifft es also (nach der ersten Seitenwalze) zuerst auf die Oberwalze und erst mit Abstand auf die Unterwalze. Dadurch kann ein Biegemoment erzeugt werden, indem die Unterwalze und die erste Seitenwalze auf einer Ebene parallel zum Blech gehalten werden und das Blech insoweit unterstützen, während die Oberwalze von oben eine Kraft auf das Blech ausübt.
Nachdem das Blech die Oberseite der Unterwalze passiert hat, wird es vorzugsweise an einer Oberseite einer zweiten Seitenwalze geführt. Die zweite Seitenwalze kann das Biegen unterstützen oder lediglich dazu dienen, einen Teil der Gewichtskraft des Blechs aufzunehmen und so eine ungewünschte Verformung zu verhindern. Die zweite Seitenwalze ist vorzugsweise in Zuführrichtung von der Unterwalze beabstandet. Schritt a) kann insbesondere dann beendet werden, wenn das Blech die zweite Seitenwalze erreicht hat.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Blech in Schritt b) gebogen, indem das Blech entlang der Zuführrichtung in der angegebenen Reihenfolge

- zwischen einer Unterseite einer Oberwalze der Biegeeinrichtung und einer Oberseite einer Unterwalze der Biegeeinrichtung und
- an einer Oberseite einer zweiten Seitenwalze der Biegeeinrichtung

In der zweiten Orientierung der Biegeeinrichtung sind die Oberwalze und die Unterwalze vorzugsweise übereinander angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen einer Achse der Oberwalze und einer Achse der Unterwalze ist vorzugsweise senkrecht zur Horizontalen. Das Blech passiert die Unterwalze und die Oberwalze insoweit zeitgleich. Dadurch kann das Blech durch die Unterwalze und die Oberwalze gestützt werden, während die zweite Seitenwalze auf das Blech eine nach oben gerichtete Kraft ausübt. Dadurch kann das Blech nach oben gebogen werden. Dazu ist es bevorzugt, dass das Blech in Schritt a) jeweils mit Kontakt an der Unterseite der Oberwalze und an der Oberseite der zweiten Seitenwalze geführt wird. Ein Kontakt mit der Oberseite der Unterwalze ist möglich, aber nicht erforderlich.
Vorzugsweise wird das Blech an der Oberseite der ersten Seitenwalze geführt, insbesondere mit Kontakt zur Oberseite der ersten Seitenwalze, bevor es zwischen der Unterseite der Oberwalze und der Oberseite der Unterwalze geführt wird. Die erste Seitenwalze kann das Blech dabei unterstützen, so dass eine ungewünschte Verformung vermieden wird. In Schritt b) sind die Oberseite der ersten Seitenwalze und die Oberseite der Unterwalze vorzugsweise in der Ebene angeordnet, in welcher das Blech der Biegeeinrichtung zugeführt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die Oberwalze und/oder die Unterwalze der Biegeeinrichtung zwischen den Schritten a) und b) verstellt.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird die Biegeeinrichtung verkippt, nachdem der erste Abschnitt des Blechs gebogen worden ist und bevor der zweite Abschnitt des Blechs gebogen wird. Durch das Verkippen der Biegeeinrichtung ändern sich im Allgemeinen auch die Positionen der Walzen. Dadurch kann es zu einem Krafteintrag auf das Blech kommen, welcher das Blech verformt. Es ist allerdings bevorzugt, dass das Blech nicht durch das Verkippen der Biegeeinrichtung zwischen Schritt a) und b) verformt wird. Der Einlauf des Blechs bleibt vorzugsweise auch trotz des Verkippens der Biegeeinrichtung unverändert gerade, insbesondere horizontal. In der vorliegenden Ausführungsform wird dies insoweit erreicht, als dass die Unterwalze und/oder die Oberwalze verstellt werden. Dadurch kann das Verkippen der Biegeeinrichtung insoweit ausgeglichen werden, als dass ein Spalt zwischen der Unterwalze und der Oberwalze auf einer unveränderlichen Höhe verbleibt.
Es ist möglich, dass sowohl die Unterwalze als auch die Oberwalze verstellbar sind. Einfacher ist allerdings eine Ausgestaltung, bei welcher die Oberwalze verstellbar und die Unterwalze nicht-verstellbar ist oder bei welcher die Unterwalze verstellbar und die Oberwalze nicht-verstellbar ist. Letzteres ist besonders bevorzugt. In dem Fall ist es bevorzugt, dass die Oberwalze in der ersten Orientierung auf einer Höhe gehalten ist, welche höher ist als eine Höhe einer Oberseite des Bleches beim Einlauf in die Biegeeinrichtung. Durch Verkippen der Biegeeinrichtung in ihre erste Orientierung wird die Oberwalze abgesenkt und kommt so mit der Oberfläche des Blechs in Kontakt. So kann der erste Abschnitt im Schritt a) gebogen werden. Im Schritt b) kommt das Blech mit der Oberwalze in Kontakt, indem das Blech durch die erste Seitenwalze und/oder die zweite Seitenwalze nach oben gedrückt wird.
Vorzugsweise wird zwischen den Schritten a) und b) auch die erste Seitenwalze verstellt, insbesondere gleichzeitig mit dem Verkippen der Biegeeinrichtung. Besonders bevorzugt wird die erste Seitenwalze dadurch zwischen den Schritten a) und b) an das Blech zugestellt. Dadurch kann der Einlauf des Blechs gerade bleiben und die Biegekraft kann hauptsächlich durch die erste Seitenwalze und die Unterwalze aufgebracht werden.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst:

- eine Biegeeinrichtung, und
- eine Zuführeinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Blech entlang einer Zuführrichtung der Biegeeinrichtung zuzuführen,

Die Vorteile und Merkmale des Verfahrens sind auf die Vorrichtung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zum Betrieb gemäß dem Verfahren eingerichtet. Das Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung durchgeführt.
Die Biegeeinrichtung ist zwischen ihrer ersten Orientierung und ihrer zweiten Orientierung relativ zur Zuführrichtung verkippbar. Das bedeutet, dass die Biegeeinrichtung jedenfalls zwischen der ersten Orientierung und der zweiten Orientierung verkippt werden kann. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass die Biegeeinrichtung verkippt werden kann. Entsprechend ist es bevorzugt, dass die Biegeeinrichtung zwischen ihrer ersten Orientierung und ihrer zweiten Orientierung relativ zur Zuführrichtung verkippbar ist, über die erste Orientierung und/oder über die zweite Orientierung hinaus aber nicht verkippbar ist. Das kann beispielsweise durch einen jeweiligen Anschlag erzielt werden.
Die Biegeeinrichtung ist vorzugsweise aus ihrer Grundorientierung bis zu einer maximal verkippten Orientierung verkippbar, insbesondere stufenlos. In Abhängigkeit von der Blechstärke kann so für das Verfahren eine erste Orientierung und eine zweite Orientierung gewählt werden, welche jeweils zwischen der Grundorientierung und der maximal verkippten Orientierung liegen. Die zweite Orientierung ist vorzugsweise immer die Grundorientierung.
Um das Verkippen zu ermöglichen, kann die Vorrichtung beispielsweise einen zweiteiligen Rahmen aufweisen. Ein erster Teil des Rahmens kann rotationsfest an der Biegeeinrichtung gehalten sein und ein zweiter Teil des Rahmens kann rotationsfest relativ zur übrigen Vorrichtung gehalten sein. Beispielsweise kann der zweite Teil des Rahmens rotationsfest an einem Fundament der Vorrichtung gehalten sein. Als Fundament der Vorrichtung kommt insbesondere ein Boden einer Werkshalle in Betracht. Die beiden Teile des Rahmens sind vorzugsweise über eine Achse drehbar gegeneinander gelagert. Insoweit kann die Biegeeinrichtung um die Achse rotiert werden. Das kann beispielsweise mit einem oder mehreren Hydraulikzylindern erfolgen. Die Hydraulikzylinder können beispielsweise am ersten Teil des Rahmens und am zweiten Teil des Rahmens gehalten sein. Alternativ oder zusätzlich können die Hydraulikzylinder am ersten Teil des Rahmens und am Fundament der Vorrichtung gehalten sein. Die Hydraulikzylinder sind vorzugsweise positionsgesteuert. So können die Hydraulikzylinder die beim Biegen auftretenden Kräfte aufnehmen und die Biegeeinrichtung auch trotz dieser Kräfte konstant in der gewünschten Orientierung halten.
Allgemein ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung ein Fundament aufweist, an welchem die Biegeeinrichtung verkippbar gelagert ist. Eine solche Ausgestaltung ist in erster Linie für große und schwere Bleche sinnvoll.
Die Biegeeinrichtung ist vorzugsweise als eine Rundbiegemaschinen ausgebildet. Die Biegeeinrichtung weist vorzugsweise eine erste Seitenwalze, eine zweite Seitenwalze, eine Unterwalze und/oder eine Oberwalze auf. Der „und“-Fall ist bevorzugt. Die Walzen haben jeweils eine Achse, welche vorzugsweise jeweils parallel zu der Ebene ausgerichtet ist, in welcher der Blech der Biegeeinrichtung zugeführt wird. Die Achsen der Walzen sind vorzugsweise jeweils senkrecht zur Zuführrichtung. Die Achsen der Walzen sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise ist mindestens eine der Walzen der Biegeeinrichtung angetrieben, beispielsweise die Oberwalze und/oder die Unterwalze.
In der zweiten Orientierung der Biegeeinrichtung sind die Oberwalze und die Unterwalze vorzugsweise übereinander angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen einer Achse der Oberwalze und einer Achse der Unterwalze ist vorzugsweise senkrecht zur Horizontalen. Die erste Seitenwalze ist vorzugsweise entgegen der Zuführrichtung von der Unterwalze und der Oberwalze beabstandet. Die zweite Seitenwalze ist vorzugsweise in Zuführrichtung von der Unterwalze und der Oberwalze beabstandet. In der ersten Orientierung ist die Oberwalze vorzugsweise seitlich versetzt oberhalb der Unterwalze angeordnet, insbesondere entgegen der Zuführrichtung seitlich versetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Steuereinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Vorrichtung derart zu steuern, dass mit der Biegeeinrichtung ein Blech gemäß einem wie beschrieben ausgestalteten Verfahren gebogen wird.
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise derart mit der Biegeeinrichtung verbunden, dass die Steuereinrichtung mit entsprechenden Steuersignalen Biegeparameter einstellen kann, beispielsweise die Position von Walzen der Biegeeinrichtung, erzeugte Drücke und Kräfte. Zudem ist die Steuereinrichtung vorzugsweise derart mit der Biegeeinrichtung und/oder mit der Zuführeinrichtung verbunden, dass die Steuereinrichtung über entsprechende Steuersignale steuern kann, wann und wie schnell das Blech der Biegeeinrichtung zugeführt wird. Weiterhin ist die Steuereinrichtung vorzugsweise derart mit der Biegeeinrichtung und/oder einem Verkippelement der Vorrichtung verbunden, dass die Steuereinrichtung über entsprechende Steuersignale steuern kann, in welcher Orientierung sich die Biegeeinrichtung befindet. Zudem ist die Steuereinrichtung vorzugsweise mit einem oder mehreren Sensoren verbunden, von welchen der Steuereinrichtung entsprechende Messsignale zu den Biegeparametern, der Position des Blechs und/oder der Orientierung der Biegeeinrichtung übermittelt werden.
Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pfahls für eine Windenergieanlage vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

A) Biegen mehrerer Bleche zu einem jeweiligen Rohrstück gemäß einem wie beschrieben ausgestalteten Verfahren,
B) Zusammensetzen der gemäß Schritt A) erhaltenen Rohrstücke zu dem Pfahl.

Die Vorteile und Merkmale des Verfahrens zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück und der Vorrichtung sind auf das Verfahren zur Herstellung eines Pfahls für eine Windenergieanlage anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Windenergieanlage ist vorzugsweise eine Offshore-Windenergieanlage. Denkbar ist aber auch, dass die Windenergieanlage eine Onshore-Windenergieanlage ist. Der Pfahl kann ein Monopfahl für eine Windenergieanlage sein. Denkbar ist aber auch, dass der Pfahl als einer von mehreren Pfählen einer Windenergieanlage verwendet wird. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:

1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück,
2a bis 2f: Visualisierungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Biegen eines Blechs zu einem Rohrstück mit der Vorrichtung aus 1,
3: eine Windenergieanlage mit einem Pfahl, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Biegen eines Blechs 5 zu einem Rohrstück 8 (welches in 2f gezeigt ist). Die Vorrichtung 1 umfasst eine Biegeeinrichtung 2 und eine Zuführeinrichtung 3, welche dazu eingerichtet ist, das Blech 5 entlang einer Zuführrichtung r der Biegeeinrichtung 2 zuzuführen. Die Zuführeinrichtung 3 weist im gezeigten Beispiel einen dreiteiligen Rollgang 23 auf. Die Biegeeinrichtung 2 ist zwischen einer ersten Orientierung 9 und in einer zweiten Orientierung 10 relativ zur Zuführrichtung r verkippbar. Dazu ist die Biegeeinrichtung 2 um eine Achse 24 drehbar gelagert. Um die Biegeeinrichtung 2 zwischen ihrer ersten Orientierung 9 und ihrer zweiten Orientierung 10 zu verkippen, weist die Biegeeinrichtung 2 zwei Hydraulikzylinder 21, 22 auf. In 1 ist die Biegeeinrichtung 2 in ihrer zweiten Orientierung 10 gezeigt. Die zweite Orientierung 10 kann als eine Grundorientierung bezeichnet werden, in welcher die Biegeeinrichtung 2 beispielsweise gegenüber dem Boden einer Werkshalle nicht verkippt ist.
Die Biegeeinrichtung 2 weist eine erste Seitenwalze 11, eine zweite Seitenwalze 13, eine Oberwalze 15 und eine Unterwalze 17 auf. Das Blech 5 kann gebogen werden, indem mit diesen Walzen 11,13,15,17 ein Biegemoment auf das Blech 5 ausgeübt wird. Dazu kann das Blech 5 an einer Oberseite 12 der ersten Seitenwalze 11, an einer Oberseite 14 der zweiten Seitenwalze 13, an einer Unterseite 16 der Oberwalze 15 und/oder an einer Oberseite 18 der Unterwalze 17 geführt werden.
Weiterhin weist die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 4 auf. Die Steuereinrichtung 4 ist dazu eingerichtet, die Vorrichtung 1 derart zu steuern, dass mit der Biegeeinrichtung 2 ein Blech 5 zu einem Rohrstück 8 gebogen wird.
Die 2a bis 2f visualisieren das dabei angewendete Verfahren. Dazu zeigen die 2a bis 2f jeweils einen Ausschnitt der Vorrichtung 1 aus 1 zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, die nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:

a) Biegen eines ersten Abschnitts 6 des Blechs 5,
b) Biegen eines zweiten Abschnitts 7 des Blechs 5.

In den Schritten a) und b) wird das Blech 5 entlang der Zuführrichtung r der Biegeeinrichtung 2 zugeführt.
2a zeigt, dass die Biegeeinrichtung 2 wie durch einen gebogenen Pfeil angedeutet im Vergleich zu 1 aus ihrer zweiten Orientierung 10 entgegen der Zuführrichtung r in ihre erste Orientierung 9 verkippt wird. In den Figuren ist die Biegeeinrichtung 2 also in ihrer ersten Orientierung 9 gegenüber ihrer zweiten Orientierung 10 im Uhrzeigersinn verkippt.
2b zeigt das Biegen gemäß Schritt a). Dabei ist die Biegeeinrichtung 2 in ihrer ersten Orientierung 9 gehalten. In Schritt a) wird der erste Abschnitt 6 des Blechs 5 gebogen, indem das Blech 5 entlang der Zuführrichtung r in der angegebenen Reihenfolge

- an der Oberseite 12 der ersten Seitenwalze 11,
- an der Unterseite 16 der Oberwalze 15 und
- an der Oberseite 18 der Unterwalze 17

2c zeigt ebenfalls noch den Schritt a). Dabei ist das Blech 5 bereits so weit in die Biegeeinrichtung 2 vorgerückt, dass das Blech 5 nach der Oberseite 18 der Unterwalze 17 zusätzlich noch an der Oberseite 14 der zweiten Seitenwalze 13 geführt wird.
2d zeigt, wie die Biegeeinrichtung 2 zwischen den Schritten a) und b) aus ihrer ersten Orientierung 9 in ihre zweite Orientierung 10 verkippt wird. Dabei werden die erste Seitenwalze 11, die zweite Seitenwalze 13, die Oberwalze 15 und/oder die Unterwalze 17 so verstellt, dass das Blech 5 nach wie vor von diesen Walzen 11, 13, 15, 17geführt wird.
2e zeigt das Biegen gemäß Schritt b). Dabei ist die Biegeeinrichtung 2 in ihrer zweiten Orientierung 10 gehalten. In Schritt b) wird der zweite Abschnitt 7 des Blechs 5 gebogen, indem das Blech 5 entlang der Zuführrichtung r in der angegebenen Reihenfolge

- zwischen der Unterseite 16 der Oberwalze 15 und der Oberseite 18 der Unterwalze 17 und
- an der Oberseite 14 der zweiten Seitenwalze 13

2f zeigt den Abschluss des Verfahrens. Dabei liegt das Blech 5 als Rohrstück 8 vor. Der verbleibende Spalt zwischen den beiden Enden des Blechs 5 kann anschließend beispielsweise durch Verschweißen geschlossen werden, so dass ein umfänglich geschlossenes Rohrstück 8 erhalten wird.
3 zeigt eine Windenergieanlage 19 mit einem Pfahl 20. An dem Pfahl 20 ist eine Gondel 26 mit einem Rotor 25 gehalten. Der Pfahl 20 weist beispielhaft drei Rohrstücke 8 auf, welche jeweils mit dem Verfahren aus den 2a bis 2f hergestellt wurden. Der Pfahl 20 wurde also mit einem Verfahren hergestellt, welches umfasst:

A) Biegen mehrerer Bleche 5 zu einem jeweiligen Rohrstück 8 gemäß dem Verfahren nach den 2a bis 2f,
B) Zusammensetzen der gemäß Schritt A) erhaltenen Rohrstücke 8 zu dem Pfahl 20.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Biegeeinrichtung
3: Zuführeinrichtung
4: Steuereinrichtung
5: Blech
6: erster Abschnitt
7: zweiter Abschnitt
8: Rohrstück
9: erste Orientierung
10: zweite Orientierung
11: erste Seitenwalze
12: Oberseite
13: zweite Seitenwalze
14: Oberseite
15: Oberwalze
16: Unterseite
17: Unterwalze
18: Oberseite
19: Windenergieanlage
20: Pfahl
21: erster Hydraulikzylinder
22: zweiter Hydraulikzylinder
23: Rollgang
24: Achse
25: Rotor
26: Gondel
r: Zuführrichtung

Claims

Verfahren zum Biegen eines Blechs (5) zu einem Rohrstück (8) mit einer Rundbiegemaschine (2), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst, die nacheinander in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden: a) Biegen eines ersten Abschnitts (6) des Blechs (5), b) Biegen eines zweiten Abschnitts (7) des Blechs (5), wobei das Blech (5) in den Schritten a) und b) entlang einer Zuführrichtung (r) der Biegeeinrichtung (2) zugeführt wird, wobei die Rundbiegemaschine (2) im Schritt a) in einer ersten Orientierung (9) relativ zur Zuführrichtung (r) gehalten ist, und wobei die Rundbiegemaschine (2) im Schritt b) in einer von der ersten Orientierung (9) verschiedenen zweiten Orientierung (10) relativ zur Zuführrichtung (r) gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rundbiegemaschine (2) in ihrer ersten Orientierung (9) gegenüber ihrer zweiten Orientierung (10) entgegen der Zuführrichtung (r) verkippt ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Blech (5) in Schritt a) gebogen wird, indem das Blech (5) entlang der Zuführrichtung (r) in der angegebenen Reihenfolge - an einer Oberseite (12) einer ersten Seitenwalze (11) der Rundbiegemaschine (2), - an einer Unterseite (16) einer Oberwalze (15) der Rundbiegemaschine (2) und - an einer Oberseite (18) einer Unterwalze (17) der Rundbiegemaschine (2) geführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Blech (5) in Schritt b) gebogen wird, indem das Blech (5) entlang der Zuführrichtung (r) in der angegebenen Reihenfolge - zwischen einer Unterseite (16) einer Oberwalze (15) der Rundbiegemaschine (2) und einer Oberseite (18) einer Unterwalze (17) der Rundbiegemaschine (2) und - an einer Oberseite (14) einer zweiten Seitenwalze (13) der Rundbiegemaschine (2) geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Oberwalze (15) und/oder die Unterwalze (17) der Rundbiegemaschine (2) zwischen den Schritten a) und b) verstellt werden.
Vorrichtung (1) zum Biegen eines Blechs (5) zu einem Rohrstück (8), umfassend: - eine Rundbiegemaschine (2), und - eine Zuführeinrichtung (3), welche dazu eingerichtet ist, das Blech (5) entlang einer Zuführrichtung (r) der Rundbiegemaschine (2) zuzuführen, wobei die Rundbiegemaschine (2) relativ zur Zuführrichtung (r) verkippbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, weiterhin aufweisend eine Steuereinrichtung (4), welche dazu eingerichtet ist, die Vorrichtung (1) derart zu steuern, dass mit der Rundbiegemaschine (2) ein Blech (5) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zu einem Rohrstück (8) gebogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Pfahls (20) für eine Windenergieanlage (19), umfassend: A) Biegen mehrerer Bleche (5) zu einem jeweiligen Rohrstück (8) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, B) Zusammensetzen der gemäß Schritt A) erhaltenen Rohrstücke (8) zu dem Pfahl (20).