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WO2002094470A1 - Vorrichtung zum biegen von in umfangsrichtung geschlossenen hohlprofilen - Google Patents

Vorrichtung zum biegen von in umfangsrichtung geschlossenen hohlprofilen Download PDF

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Publication number
WO2002094470A1
WO2002094470A1 PCT/EP2002/005524 EP0205524W WO02094470A1 WO 2002094470 A1 WO2002094470 A1 WO 2002094470A1 EP 0205524 W EP0205524 W EP 0205524W WO 02094470 A1 WO02094470 A1 WO 02094470A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bending
hollow profile
tube
profile
bent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2002/005524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter SCHÜLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Pulzer GmbH and Co KG
Original Assignee
Trumpf Pulzer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Pulzer GmbH and Co KG filed Critical Trumpf Pulzer GmbH and Co KG
Publication of WO2002094470A1 publication Critical patent/WO2002094470A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/10Bending tubes using mandrels or the like by passing between rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D11/00Bending not restricted to forms of material mentioned in only one of groups B21D5/00, B21D7/00, B21D9/00; Bending not provided for in groups B21D5/00 - B21D9/00; Twisting
    • B21D11/08Bending by altering the thickness of part of the cross-section of the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D9/00Bending tubes using mandrels or the like
    • B21D9/05Bending tubes using mandrels or the like co-operating with forming members

Definitions

  • the invention relates to a device for bending hollow profiles closed in the circumferential direction with a profile wall which has wall cross-sectional areas at different distances from the axis of the bend to be carried out, comprising a bending tool with at least one pressure element assigned to the outside of the profile wall.
  • Such a bending device is known from EP 0 928 646.
  • various bending devices are known in which a force above the yield strength of the material is introduced into the workpiece, which then causes the workpiece to be partially stretched on the outside and compressed on the outside due to the structural strength of the workpiece Inside and thus causes a bend.
  • These bending methods are limited by the structural strength, since if the structural strength is exceeded, the material will crack, dent or buckle. At the same time, the number of degrees of freedom is limited.
  • Machines that use this method in particular for pipes are known as mandrel bending machines, bending presses and multi-roll bending machines.
  • the mandrel bending machines and presses only allow bends whose radii are predetermined by the tool shapes.
  • Multi-roll machines enable variable radii with a helical course, but a relatively large radius / tube diameter ratio (5 to 10) is required here.
  • the shape-related design is generated by rotating a core roll while at the same time generating bending moments by pressing the profile onto the core roll.
  • roll stretch bending there is an additional superimposition of an axial tensile stress.
  • EP 0 928 646 discloses a bending machine in which the tube or profile is pushed through two dies, one of the two dies being spatially movable and thus the workpiece, for example a circular tube closed in the circumferential direction, can be deformed.
  • the workpiece for example a circular tube closed in the circumferential direction
  • the present invention has for its object to provide a bending device and a bending method that dispenses with axial tensile stresses when bending hollow profiles closed in the circumferential direction and allows the bending of any shape.
  • the bending tool has at least one counter-pressure element assigned to at least one pressure element and inserted in the interior in the longitudinal direction of the hollow profile, at least one pressure element and at least one counter-pressure element assigned to this, with squeezing at least one relative to the axis of the bend outer wall cross-sectional area of the profile wall in the cross-sectional direction are movable relative to each other.
  • the device according to the invention thus has the advantage that hollow profiles closed in the circumferential direction can be produced in one and the same bending device with different bending radii.
  • a counter-pressure element here a mandrel
  • the hollow profile By squeezing the profile wall at the pinched point or over a length cut thin on the hollow profile and on the squeezed hollow profile section opposite the hollow profile section, the hollow profile can be compressed, ie a material compression or a material thickening can take place. If the hollow profile to be bent is still turned during a bending process, the bending direction in which a hollow profile is to be bent can also be influenced.
  • the closed hollow profile provided for the bending is squeezed to different extents by means of a radially directed force application onto the hollow profile in different wall cross-sectional areas, so that a bending occurs due to material expansion and material compression on the hollow profile.
  • the force can be applied by means of a stamp or a roller against an internal mandrel in the hollow profile and the material of the hollow profile between the stamp or roller and mandrel is squeezed to a predetermined extent over the circumference of the hollow profile.
  • the hollow profile to be bent can be pushed in sections or continuously as required in the axial direction of the hollow profile to a greater or lesser extent through the bending device according to the invention.
  • the wall forming the outside diameter is compressed, ie squashed, in sections between two tools by advancing the workpiece to be bent (hollow profile).
  • the stretching required for bending is thus brought about by compression (crushing) of the wall on one side of the workpiece.
  • the material is compressed (squeezed) in the radial direction and consequently causes an expansion in the axial direction, so that in the circumferential direction closed hollow profile a bend occurs.
  • compression on the opposite side for example a pipe wall, likewise occurs in the usual way.
  • the degree of bending can be set relatively precisely by the corresponding application of force, no springback taking place compared to the prior art and the risk of overstretching being avoided.
  • the surface of the material is also in an optically better condition, and no additional tools such as, for example, anti-wrinkle smoothers are required to keep the surface in an optically good condition.
  • Any bending shapes can be produced by turning the closed hollow profile and then upsetting it.
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  • the at least one pressure element is designed as a movable stamp or movable stamp and / or as a movable roller or movable rollers and the counter-pressure element as a mandrel opposite the one or more stamps or the rollers, which at least in sections on the inner circumference of the hollow profile is positioned adjacent.
  • one or more rollers are rotatably mounted to run parallel to the axial course of the hollow profile or with a roll axis of rotation transverse to the axial course of the hollow profile.
  • the stamp or stamps or the one or more rollers can be pressurized to different extents over their extent transversely to the axial profile of the hollow profile, so that different bending directions can be produced on a hollow profile to be bent with this pressure setting.
  • the bending direction of a hollow profile to be bent can be influenced in that the hollow profile is held stationary, axially displaced and / or rotated about an axis of the hollow profile in the bending direction by means of holding means, such as a chuck, during a bending process.
  • the bending device has a stationary hollow profile guide housing.
  • An eccentric unit is rotatably arranged around the hollow profile guide housing and is independent of the eccentric unit on the eccentric unit the or the pressure elements arranged rotatably.
  • the assignment of the pressure element (s) to the hollow profile guide housing can be adjusted independently of the eccentric unit.
  • the eccentric unit can be formed from a first and a second, viewed in cross-section, one above the other, circular tubes rotatable relative to one another.
  • the circular tubes can be fixed in any rotational position.
  • the assignment of the printing tools to the hollow profile guide housing can be adjusted via one or more wedge bars or one or more cone rings.
  • the pressure elements are arranged such that they can rotate around the hollow profile guide housing, the material can be squeezed relatively uniformly over the circumference of a hollow profile.
  • the eccentric unit can be adjusted hydraulically or via a gear.
  • the object is achieved in that the hollow profiles are bent in that a wall cross-sectional area of the profile wall which is external to the axis of the bend is acted upon on both sides in the cross-sectional direction and is squeezed and elongated in the longitudinal direction of the profile and by a related to the axis of the bend of internal wall w PJ M rr CQ * ⁇ ⁇ d X 3 P Pi O 5 S ⁇ ? o 3 PH IQ CQ ⁇ ⁇ P 2 IQ d X!
  • Embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character.
  • the individual figures of the drawing show the functional principle and an embodiment of the bending device according to the invention in a highly schematic manner.
  • the individual drawn features are not to be understood to scale.
  • Features of the bending device according to the invention are shown so that their construction according to the invention can be clearly shown.
  • Figure 1 shows the bending principle of a bending device according to the invention in longitudinal section.
  • FIG. 2 shows a section according to II-II of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows the principle of a bending device according to the invention in longitudinal section with pressure elements designed as rollers;
  • FIG. 4 shows a section IV-IV according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a side view of an embodiment of a bending device according to the invention
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a bending tool of the bending device of FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a detailed view of pressure elements of a bending device according to the invention in longitudinal section
  • Fig. 8 is a view VIII-VIII of FIG. 7; 9 shows a detailed view of pressure elements of a bending device according to the invention with conical sleeves;
  • Fig. 10 is a view X-X of Fig. 9;
  • FIG. 11 shows a further section through a bending tool according to the invention of a bending device in the area of the pressure elements
  • FIG. 12a shows a basic illustration of an eccentric unit of a bending device according to the invention in a neutral position
  • FIG. 12b shows a basic illustration of an eccentric unit of a bending device according to the invention, utilizing the maximum eccentricity.
  • FIG. 1 shows at 10 a bending principle for a bending device according to the invention with a die 11, through which a circular tube 12 can be pushed.
  • the die 11 holds and stabilizes the tube 12 in its orientation.
  • the die 11 is arranged in a stationary manner.
  • a mandrel 13 is arranged in the tube 12, which bears against the inner circumference of the tube 12 and is as large in diameter as the free tube diameter of the tube 12.
  • the mandrel 13 is fixedly connected to a mandrel rod 14, via which the mandrel 13 is fixed in position and is immovably arranged in the tube 12 during a bending process.
  • the tube 12 can be moved in the direction of the arrow 15 through the die 11 and over the mandrel 13.
  • a plunger 17 movable in the direction of the arrow 16 is arranged at the end of the die 11 in such a way that when pressure is exerted on the pipe 12 it also presses on the mandrel 13, which forms a counter bearing designed for the plunger 17.
  • the punch 17 is pressed so strongly on the outer circumference of the tube 12 in the direction of the arrow 16 that the tube 12 is squeezed on the outer circumference of the tube in the area of the contact system of the punch 17.
  • the punch 17 substantially surrounds the tube 12 up to half the circumference, and over this area the punch causes compression, crushing in the radial direction and expansion of the tube 12 in the axial direction.
  • a die 21 guides a circular tube 22 to be bent axially stable even when force is applied, and a mandrel 23 arranged in the tube 22, which can be fixed in place via a mandrel rod 24, ensures that even under Force on the outer circumference of the tube 22, the original tube diameter or tube shape is not changed.
  • the circular tube 22 can be pushed continuously in the direction of arrow 25 through the die 21 to bend the tube 22.
  • rollers 27, which are adapted to the outer contour of the tube 22, rotate on the outer circumference of the tube 22.
  • the rollers 27 can press differently on the outer circumference of the tube 22 via their roller surfaces 28 and thus bend the circular tube 22 with pinching.
  • Fig. 4 shows the bending principle shown in Fig. 3 in the view IV-IV.
  • the shape of the tube 22 is stabilized via the mandrel 23, and the rollers 27 press on the outer circumference of the tube 22 to different degrees via their roller surfaces 28, so that a desired bend on the tube 22 can be generated.
  • the rollers 27 can be moved towards each other to different degrees and can rotate in the direction of the arrow 26 in each assignment. 4, the axis of rotation of the rollers 27 is shown in dash-dot lines. It is also possible to tilt the axis of rotation of the rollers 27 from the position shown in the figure, so that the force necessary for the pinching of a hollow profile can be applied to the hollow profile to be bent to different extents, viewed over the roller surface.
  • FIG. 5 shows a bending device 30 according to the invention in a side view with a bending tool 31 for bending circular tubes 32.
  • a mandrel is inserted into the circular tube 32 in the longitudinal direction of the tube 32, the mandrel rod 34 of which can be fixed in position in a desired position on the bending device 30.
  • the tube 32 can be pushed through the bending tool 31 in the direction of the arrow 35.
  • the bending tool 31 can rotate about the circular tube 32 via a drive belt 36, which is connected to a rotary drive motor 37 for the bending tool 31.
  • 38 shows an adjusting device for an eccentric unit of the bending device 30, with which the bending tool 31 with its axis of rotation can be moved out of the longitudinal axis of the circular tube 32.
  • the axis of rotation of the bending tool 31 is congruent with the longitudinal axis of the pipe 32 to be bent. If the axis of rotation is shifted to the longitudinal axis of the tube 32, the bending tool 31 presses to different extents on wall cross-sectional areas of the profile wall of the tube 32 to be bent.
  • the tube 32 to be bent is held in the bending device 30 by means of a chuck 39, and this can be done via a tube feed unit 40 pipe 32 to be bent through the bending tool 31 to P 0 Z Pi ⁇ »er to".

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung und bei einem Verfahren zum Biegen eines Rohres (32) wird das Rohr 32 durch ein Biegewerkzeug (31) geführt, das um ein Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42) und um eine Exzentereinheit, gebildet von zwei Rohren (43, 44), rotiert. Rollen (46) dienen als Druckelemente und ein Dorn (33) als Gegenlager, und zwischen den Rollen (46) und dem Dorn (33) wird das durch das Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42) geschobene Rohr an unterschiedlichen Wandquerschnittsbereichen unterschiedlich stark gequetscht, so dass durch eine Längung und eine Stauchung des Rohres (32) eine Biegung erzeugt wird. Zusätzlich kann das Rohr (32) während eines Biegeprozesses gedreht werden, so dass auch die Biegerichtung eines zu biegenden Rohres 32 beeinflusst werden kann. Ein Mass für die Grösse eines Biegeradiusses an einem zu biegenden Rohr (32) ist die über die Exzentereinheit eingestellt Exzentrizität und/oder eine Axialzustellung der Rollen (46) zum Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42). Mit dem erfindungsgemässen Biegewerkzeug (31) lassen sich unterschiedliche Biegungsradien in ein und derselben Biegevorrichtung an einem zu biegenden Rohr (32) ausbilden. Unkontrollierte Risse oder Verformungen treten nicht auf. Der räumliche Verlauf der Biegung eines zu biegenden Rohres (32) wird von dem eingesetzten Biegewerkzeug (31) nur minimal begrenzt, so dass beliebige Formen an einem zu verbiegenden Hohlprofil hergestellt werden können.

Description

Vorrichtung zum Biegen von in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen von in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofilen mit einer Profil- wand, die Wandquerschnittsbereiche mit unterschiedlichem Abstand von der Achse der auszuführenden Biegung aufweist, umfassend ein Biegewerkzeug mit wenigstens einem der Außenseite der Profilwand zugeordneten Druckelement.
Eine derartige Biegevorrichtung ist durch die EP 0 928 646 bekannt geworden. Zum Biegen von in Umfangsrichtung geschlossenen Rohren und Profilen sind verschiedene Biegevorrichtungen bekannt, bei denen in das Werkstück eine über der Dehngrenze des Werkstoffes liegende Kraft eingeleitet wird, die dann durch die Gestaltfestigkeit der Werkstücke eine partielle Streckung des Werkstückes auf der Außenseite und eine Stauchung auf der Innenseite und somit eine Biegung bewirkt. Diesen Biege- verfahren sind durch die Gestaltfestigkeit Grenzen gesetzt, da beim Überschreiten der Gestaltfestigkeit ein Reißen, Ein- dellen oder Ausknicken des Materials die Folge sind. Gleichzeitig ist die Anzahl der Freiheitsgrade beschränkt. Maschinen, die dieses Verfahren insbesondere bei Rohren anwenden, sind als Dornbiegemaschinen, Biegepressen und Mehrrollenbie- gemaschinen bekannt . Dabei erlauben die Dornbiegemaschinen und Biegepressen nur Biegungen, deren Radien von den Werkzeugformen vorbestimmt sind. Mehrrollenmaschinen ermöglichen variable Radien mit wendeiförmigem Verlauf, jedoch ist hier ein relativ großes Radius-/Rohrdurchmesserverhältnis (5 bis 10) erforderlich.
Beim Abrollstreckbiegen bzw. Rundbiegen erfolgt die formgebundene Gestalterzeugung durch Rotation einer Kernrolle bei gleichzeitiger Biegemomentenerzeugung durch Andruck des Profils an die Kernrolle. Beim Abrollstreckbiegen erfolgt eine zusätzliche Überlagerung einer axialen Zugspannung.
Aus der EP 0 928 646 ist eine Biegemaschine bekannt, bei der das Rohr oder das Profil durch zwei Matrizen geschoben wird, wobei eine der beiden Matrizen räumlich beweglich ist und damit das Werkstück, z.B. ein in Umfangsrichtung geschlossenes kreisförmiges Rohr, verformt werden kann. Bei allen bekannten Verfahren und Maschinen können durch die äußere Zug- oder Biegekrafteinleitung entweder Risse oder andere Beschädigungen an dem Werkstück, das gebogen werden soll, eintreten und durch den Rückfedereffekt unkontrollierte Verformungen entstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Biegevorrichtung und ein Biegeverfahren zu schaffen, das bei der Biegung von in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofilen auf axiale Zugspannungen verzichtet und die Biegung von beliebigen Formen zulässt .
Diese Aufgabe wird betreffend der Vorrichtung dadurch gelöst, dass das Biegewerkzeug wenigstens ein zumindest einem Druckelement zugeordneten und in Längsrichtung des Hohlprofils in dessen Inneres eingeführtes Gegendruckelement aufweist, wobei wenigstens ein Druckelement und wenigstens ein diesem zugeordnetes Gegendruckelement unter Quetschen zumindest eines bezogen auf die Achse der Biegung außenliegenden Wandquerschnittsbereichs der Profilwand in deren Querschnittsrichtung relativ zueinander bewegbar sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat damit den Vorteil, dass in Umfangrichtung geschlossene Hohlprofile in ein und derselben Biegevorrichtung mit unterschiedlichen Biegungsradien hergestellt werden können. Ein Gegendruckelement, hier ein Dorn, wird über eine Dornstange in das zu biegende Hohl- profil längs der Hohlprofilachse soweit eingeschoben und anschließend lagefixiert, bis der Dorn mit seinem vorderen freien Ende dem beweglichen Druckelement gegenüberliegt. Ein zwischen dem Druckelement und dem Gegendruckelement angeordneter Wandquerschnittsbereich des zu biegenden Hohlprofils wird so stark gequetscht, bis sich die gewünschte Biegung am Hohlprofil einstellt. Durch das Quetschen wird die Profil - wand an der gequetschten Stelle oder über einen Längenab- schnitt am Hohlprofil dünner und an dem gequetschten Hohl- profilabschnitt gegenüberliegenden Hohlprofilabschnitt kann das Hohlprofil gestaucht werden, d.h., es kann eine Materialverdichtung bzw. eine Materialverdickung erfolgen. Wird während eines Biegevorganges das zu biegende Hohlprofil noch verdreht, so kann auch die Biegerichtung, in die ein Hohl- profil gebogen werden soll, beeinflusst werden.
Erfindungsgemäß wird das zur Biegung vorgesehene geschlossene Hohlprofil durch eine radial gerichtete Krafteinleitung auf das Hohlprofil in verschiedenen Wandquerschnitts- bereichen unterschiedlich stark gequetscht, so dass am Hohl- profil eine Biegung durch Materialdehnung und Material - Stauchung entsteht. Die Kraft kann über einen Stempel oder eine Rolle gegen einen im Hohlprofil innenliegenden Dorn aufgebracht werden und das Material des Hohlprofils zwischen Stempel bzw. Rolle und Dorn wird in einem vorgegebenen Ausmaß über den Umfang des Hohlprofils gesehen unterschiedlich stark gequetscht. Während eines Biegevorganges kann das zu biegende Hohlprofil je nach Bedarf abschnittsweise oder kontinuierlich in axialer Richtung des Hohlprofils gesehen mehr oder weniger stark durch die erfindungsgemäße Biegevorrichtung geschoben werden.
Gemäß dem erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahren wird bei einem Hohlprofil (Rohr) die den Außendurchmesser bildende Wand zwischen zwei Werkzeugen abschnittsweise durch Vorschub des zu biegenden Werkstückes (Hohlprofil) gestaucht, d.h. gequetscht. Damit wird die zur Biegung benötigte Streckung durch Stauchung (Quetschung) der Wandung auf einer Seite des Werkstückes bewirkt . Das Material wird in radialer Richtung gestaucht (gequetscht) und bewirkt demzufolge eine Dehnung in axialer Richtung, so dass bei einem in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofil eine Biegung eintritt. Auf der gegenüberliegenden Seite, beispielsweise einer Rohrwand, tritt infolgedessen ebenfalls eine Stauchung in der üblichen Art und Weise ein. Bei diesem Verfahren kann der Grad der Biegung relativ genau durch die entsprechende Krafteinwirkung eingestellt werden, wobei gegenüber dem Stand der Technik keine Rückfederung erfolgt und die Gefahr der Überdehnung vermieden wird. Infolgedessen ist auch die Material - Oberfläche in einem optisch besseren Zustand, und es werden keine zusätzlichen Werkzeuge wie beispielsweise Faltenglätter benötigt, um die Oberfläche auch in einem optisch guten Zustand zu halten. Durch Drehen des geschlossenen Hohlprofils und anschließendem Stauchen können beliebige Biege- formen hergestellt werden. Durch die Einstellung des Vorschubs und damit der Größe der Abschnitte ist ebenfalls auf einfache Weise die Biegung, d.h. das Biegeausmaß bzw. die Biegerichtung, beeinflussbar. Der Vorschub ist dabei nicht nur intermittierend, sondern kann auch kontinuierlich erfolgen.
Qualitativ hochwertigere Oberflächen werden bei zu biegenden Hohlprofilen dann erreicht, wenn die Krafteinleitung quer über eine obere und/oder eine untere Rolle erfolgt. Um dem Hohlprofil beliebige Formen geben zu können, können verschiedene Biegungen dadurch erreicht werden, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Krafteinleitung über die Rollenfläche unterschiedlich ist. Durch die einseitige Stauchung (Quetschung) des Hohlprofils, beispielsweise auf der Oberseite, erfolgt nur in einem Randbereich die Stauchung (Quetschung) des Materials und damit die Längenänderung in diesem Bereich, so dass eine entsprechende Krümmung des Hohlprofils bewirkt werden kann. er CD CQ M < . . 3 IQ P- *Ü P < M 3 Hi CD P- * rr K J CO fr
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In bevorzugten verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung ist das mindestens eine Druckelement als bewegbarer Stempel oder bewegbare Stempel und/ oder als eine bewegbare Rolle oder bewegbare Rollen und das Gegendruckelement als dem oder den Stempeln oder der oder den Rollen gegenüberliegender Dorn ausgebildet, der zumindest abschnittsweise am Innenumfang des Hohlprofils anliegend positioniert ist.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung sind eine oder mehrere Rollen parallel zum axialen Verlauf des Hohlprofils oder mit einer Rollendrehachse quer zum axialen Verlauf des Hohlprofils verlaufend drehbar gelagert .
Der oder die Stempel oder die eine oder mehrere Rollen sind über ihre Erstreckung quer zum axialen Verlauf des Hohl- profils unterschiedlich stark druckbeaufschlagbar, so dass mit dieser Druckeinstellung unterschiedliche Biegerichtungen an einem zu biegenden Hohlprofil erzeugt werden können.
Weiterhin kann die Biegerichtung eines zu biegenden Hohlprofils dadurch beeinflusst werden, dass das Hohlprofil in der Biegerichtung über Haltemittel, wie ein Spannfutter, während eines Biegevorgangs ortsfest gehalten, axial verschoben und/ oder um eine Achse des Hohlprofils gedreht wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung weist die Biegevorrichtung ein ortsfestes Hohlprofil-Führungsgehäuse auf. Um das Hohlprofil-Führungsgehäuse herum ist eine Exzentereinheit drehbar angeordnet und unabhängig von der Exzentereinheit ist an der Exzenter- einheit das oder die Druckelemente drehbar gelagert angeordnet .
Das oder die Druckelemente können in ihrer Zuordnung zum Hohlprofil-Führungsgehäuse unabhängig von der Exzentereinheit verstellbar sein. Die Exzentereinheit kann aus einem ersten und einem zweiten im Querschnitt gesehen übereinander angeordneten kreisförmigen relativ zueinander verdrehbaren Rohren gebildet sein. Die kreisförmigen Rohre sind in einer Ausführungsform in jeder Verdrehstellung fixierbar.
Das oder die Druckwerkzeuge können bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung über eine oder mehrere Keilstangen oder einen oder mehrere Konusringe in ihrer Zuordnung zum Hohlprofil-Führungsgehäuse verstellbar sein.
Sind die Druckelemente um das Hohlprofil-Führungsgehäuse rotierbar angeordnet, so kann die Materialquetschung über den Umfang eines Hohlprofils gesehen relativ gleichmäßig erfolgen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Exzentereinheit hydraulisch oder über ein Getriebe verstellbar ist.
Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Biegen von in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofilen wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass die Hohlprofile gebogen werden, indem ein bezogen auf die Achse der Biegung außenliegender Wandquerschnittsbereich der Profilwand in Querschnittsrichtung beidseitig beaufschlagt und dabei gequetscht und in Profillängsrichtung gelängt wird und indem ein bezogen auf die Achse der Biegung innenliegender Wand- w PJ M rr CQ *Ö < d X 3 P Pi O 5 S φ ?o 3 P H IQ CQ Φ ω P 2 IQ d X!
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Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen das Funktions- prinzip und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung stark schematisiert. Die einzelnen gezeichneten Merkmale sind nicht maßstäblich zu verstehen. Merkmale der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung sind so dargestellt, dass ihr erfindungsgemäßer Aufbau deutlich gezeigt werden kann.
Es zeigt :
Fig. 1 das Biegeprinzip einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung im Längsschnitt;
Fig. 2 einen Schnitt gemäß II-II von Fig. 1 ;
Fig. 3 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung im Längsschnitt mit als Rollen ausgebildeten Druckelementen;
Fig. 4 einen Schnitt IV- IV gemäß Fig. 3 ;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Biegewerkzeug der Biegevorrichtung von Fig. 5 ;
Fig. 7 eine Detailansicht von Druckelementen einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung im Längsschnitt;
Fig. 8 eine Ansicht VIII-VIII gemäß Fig. 7; Fig. 9 eine Detailansicht von Druckelementen einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung mit Konushülsen;
Fig.10 eine Ansicht X-X von Fig. 9;
Fig.11 einen weiteren Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Biegewerkzeug einer Biegevorrichtung im Bereich der Druckelemente ;
Fig.12a eine Prinzipdarstellung von einer Exzentereinheit einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung in neutraler Stellung; und
Fig.12b eine Prinzipdarstellung einer Exzentereinheit einer erfindungsgemäßen Biegevorrichtung in Ausnutzung der maximalen Exzentrizität.
Fig. 1 zeigt mit 10 ein Biegeprinzip für eine erfindungsgemäße Biegevorrichtung mit einer Matritze 11, durch die ein kreisförmiges Rohr 12 hindurchgeschoben werden kann. Die Matritze 11 hält und stabilisiert das Rohr 12 in seiner Ausrichtung. Die Matritze 11 ist ortsfest angeordnet. In dem Rohr 12 ist ein Dorn 13 angeordnet, der sich an den Innenumfang des Rohrs 12 anlegt und im Durchmesser so groß ist, wie der freie Rohrdurchmesser des Rohres 12. Der Dorn 13 ist mit einer Dornstange 14 fest verbunden, über die der Dorn 13 lagefixiert wird und während eines Biegeprozesses unverrückbar im Rohr 12 angeordnet ist. Das Rohr 12 lässt sich in Pfeilrichtung 15 durch die Matritze 11 und über den Dorn 13 hinweg verschieben. Ein in Pfeilrichtungen 16 beweglicher Stempel 17 ist am Ende der Matritze 11 so angeordnet, dass er bei einem Druck auf das Rohr 12 ebenfalls auf den Dorn 13 drückt, der ein zum Stempel 17 ausgebildetes Gegenlager bil-
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17 in Pfeilrichtungen 16 so stark auf den Außenumfang des Rohres 12 gedrückt wird, dass das Rohr 12 im Bereich der Berührungsanlage des Stempels 17 am Rohraußenumfang gequetscht wird. Der Stempel 17 umschließt das Rohr 12 im Wesentlichen bis zur Hälfte des Umfangs, und über diesen Bereich bewirkt der Stempel eine Stauchung, Quetschung in radialer Richtung und eine Dehnung des Rohres 12 in axialer Richtung. Die dem Stempel 17 gegenüberliegende Umfangsflache des zu biegenden Rohres 12 liegt in der Matritze 11.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Biegeprinzips 20. Eine Matritze 21 führt ein zu biegendes kreisförmiges Rohr 22 auch unter Krafteinleitung achsstabil, und ein im Rohr 22 angeordneter Dorn 23, der über eine Dornstange 24 ortsfest fixierbar ist, gewährleistet, dass auch unter Krafteinwirkung auf den Außenumfang des Rohres 22 dessen ursprünglicher Rohrdurchmesser bzw. Rohrform nicht verändert wird.
Das kreisförmige Rohr 22 kann kontinuierlich in Pfeilrichtung 25 durch die Matritze 21 zur Biegung des Rohres 22 hindurchgeschoben werden. In Pfeilrichtung 26 drehen sich auf dem Außenumfang des Rohres 22 Rollen 27, die an die Außenkontur des Rohres 22 angepasst sind. Die Rollen 27 können über ihre Rollenflächen 28 unterschiedlich stark auf den Außenumfang des Rohres 22 drücken und damit unter Quetschung das kreisförmige Rohr 22 biegen.
Fig. 4 zeigt das in Fig. 3 dargestellte Biegeprinzip in der Ansicht IV-IV. Das Rohr 22 ist über den Dorn 23 in seiner Form stabilisiert, und auf den Außenumfang des Rohres 22 drücken die Rollen 27 über ihre Rollenflächen 28 unterschiedlich stark, so dass eine gewünschte Biegung am Rohr 22 erzeugt werden kann. Die Rollen 27 können unterschiedlich stark aufeinander zu verschoben werden und sich in jeder Zuordnung in Pfeilrichtung 26 drehen. In der Fig. 4 ist strichpunktiert noch die Drehachse der Rollen 27 eingezeichnet. Es ist auch möglich, die Drehachse der Rollen 27 aus der in der Figur gezeigten Lage zu kippen, damit die für die Quetschung eines Hohlprofils notwendige Kraft unterschiedlich stark über die Rollenfläche gesehen auf das zu biegende Hohlprofil eingeleitet werden kann.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Biegevorrichtung 30 in Seitenansicht mit einem Biegewerkzeug 31 zur Biegung von kreisförmigen Rohren 32. In das kreisförmige Rohr 32 ist in Längsrichtung des Rohres 32 ein Dorn eingeschoben, dessen Dornstange 34 an der Biegevorrichtung 30 in einer gewünschten Stellung lagefixierbar ist. Das Rohr 32 kann in Pfeilrichtung 35 durch das Biegewerkzeug 31 hindurchgeschoben werden. Über einen Antriebsriemen 36, der mit einem Drehantriebsmotor 37 für das Biegewerkzeug 31 verbunden ist, kann das Biegewerkzeug 31 um das kreisförmige Rohr 32 rotieren. Mit 38 ist eine Versteilvorrichtung für eine Exzentereinheit der • Biegevorrichtung 30 eingezeichnet, mit der das Biegewerkzeug 31 mit seiner Rotationsachse aus der Längsachse des kreisförmigen Rohres 32 herausverschoben werden kann. In einer neutralen Stellung der Biegevorrichtung 30 ist die Rotationsachse des Biegewerkzeuges 31 mit der Längsachse des zu biegenden Rohres 32 deckungsgleich. Wird die Rotationsachse zur Längsachse des Rohres 32 verschoben, so drückt das Biegewerkzeug 31 unterschiedlich stark auf Wandquerschnittsbereiche der Profilwand des zu biegenden Rohres 32. Über ein Spannfutter 39 wird das zu biegende Rohr 32 in der Biegevorrichtung 30 gehalten, und über eine Rohrvorschubeinheit 40 kann das zu biegende Rohr 32 durch das Biegewerkzeug 31 hin- to P 0 Z Pi Φ» er to ". rt P φ Pi
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Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle oder mehrere Rollen (27) parallel zum axialen Verlauf des Hohlprofils (22) oder mit einer Rollendrehachse quer zum axialen Verlauf des Hohlprofils (22) verlaufend drehbar gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Stempel (17) oder die eine oder mehrere Rollen (27) über ihre Erstreckung quer zum axialen Verlauf des Hohlprofils (12; 22) unterschiedlich stark druckbeaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil (32) in der Biegevorrichtung (30) über Haltemittel, wie ein Spannfutter (39) , ortsfest gehalten, axial verschiebbar und/oder um eine Achse des Hohlprofils (32) drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtung (30) ein ortsfestes Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42) und eine das Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42) drehbar umgebende Exzentereinheit (43,44) aufweist, auf der unabhängig von der Exzentereinheit (43, 44) drehbar gelagert, das oder die Druckelemente (46) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Druckelemente (46) in ihrer Zuordnung zum Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42) unabhängig von der Exzentereinheit (43, 44) verstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentereinheit aus einem ersten und einem zweiten Rohr (43, 44) gebildet ist, wobei die Rohre (43, 44) im Querschnitt gesehen übereinander angeordnet und relativ zueinander verdrehbar sind und die Rohre (43, 44) über den Umfang gesehen unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Rohre (43, 44) in jeder Verdrehstellung fixierbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Druckelemente (46; 66) über eine oder mehrere Keilstangen (49) oder eine oder mehrere Konushülsen (67) in ihrer Zuordnung zum Hohlprofil-Führungsgehäuse (41, 42; 61) verstellbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Druckelemente (17; 27; 46; 66; 76) um das zu biegende Hohlprofil (12; 22; 32; 62; 72) rotierbar angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentereinheit (43, 44) hydraulisch, pneumatisch oder über ein mechanisches Getriebe verstellbar ist.
13. Verfahren zum Biegen von in Umfangsrichtung geschlossenen Hohlprofilen mit einer Profilwand, die Wandquerschnittsbereiche mit unterschiedlichem Abstand von der Achse der auszuführenden Biegung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Hohlprofile (12; 22; 32; 62; 72) gebogen werden, indem ein bezogen auf die Achse der Biegung außenliegender Wandquerschnittsbereich der Profilwand in Querschnittsrichtung beidseitig beaufschlagt und dabei gequetscht und in Profillängsrichtung gelängt wird und indem ein bezogen auf die Achse der Biegung innenliegender Wandquerschnittsbereich der Profilwand in Querschnittsrichtung unbeaufschlagt bleibt oder beidseitig beaufschlagt und dabei gequetscht und in Profillängsrichtung in einem geringeren Maße gelängt wird als der außenliegende Wandquerschnittsbereich .
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wandquerschnittsbereiche der Profilwand über einen oder mehrere bewegliche Stempel (17) oder eine oder mehrere drehbare Rollen (27) beaufschlagt und gequetscht werden, die über eine Exzentereinheit (43, 44) und/oder über Zustellvorrichtungen (49; 67) mehr oder weniger weit aus der Achse des zu biegenden Hohlprofils (12; 22; 32; 62; 72) gefahren werden.
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