DE10020727C1 - Biegevorrichtung für dünnwandige Metallrohre - Google Patents
Biegevorrichtung für dünnwandige MetallrohreInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung für dünnwandige Rohre, die mit kleinem Biegeradius gebogen werden sollen. Die Biegevorrichtung besteht aus einer geraden Rohrführung (1) und einer sich daran anschließenden verschwenkbaren Kernschablone (2) mit Klemmleiste (3) sowie einem biegsamen Dorn (4) mit sich anschließendem Dornschaft (5). Der biegsame Teil wird von einer Schraubenfeder (4a) und einem kugeligen Spannkopf (4b) gebildet. Der Spannkopf (4b), die Schraubenfeder (4a) und der Dornschaft (5) sind über ein inneres Spannseil (6) axial vorgespannt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung für
dünnwandige Metallrohre aus einer geraden Rohrführung,
einer sich daran anschließenden und gegenüber der
Rohrführung verschwenkbaren Kernschablone mit
Klemmleiste, und einem Dorn, der einen Dornschaft (5) und
einen im Bereich der Kernschablone biegsamen Dornteil
aufweist, der mittels eines inneren Spannseils mit dem
Dornschaft federelastisch verspannt ist.
Biegevorrichtungen dieser und ähnlicher Art sind bekannt
(Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb 104 (1971) 4, Seiten
271 bis 274", "Verhinderung von Faltenbildung und
Einknicken dünnwandiger Rohre beim Biegen" von Prof. Dr.-
Ing. G. Öhler, Bad Dürkheim). Unter "dünnwandig" versteht
man in diesem Zusammenhang Rohre, deren Wandstärke
bezogen auf den Durchmesser und den Biegeradius klein
ist, z. B. Rohre mit einer Wandstärke von ca. 0,8 mm bei
einem Durchmesser von ca. 80 mm und einem Biegeradius von
ca. 120 mm. Um die beim Biegen solcher Rohre mit kleinem
Biegeradius auftretenden Probleme der Faltenbildung und
der Abweichung vom Kreisprofil möglichst klein zu halten,
hat man das Rohr an seiner Innenwand im Biegebereich von
innen auf verschiedenene Art und Weise abgestützt. So
gibt es abstützende Dorne in Form von Schraubenfedern mit
eng aneinanderliegenden Windungen oder Gliederdorne aus
kugeligen Gelenkgliedern. Beide Arten von Dornen haben
den Nachteil, daß sie das zu biegende Rohr nicht
vollflächig abstützen. Bei Gliederdornen aus kugeligen
Gelenkgliedern sind von Anfang an sowohl am Innenbogen
als auch am Außenbogen Lücken vorhanden. Bei einer
Schraubenfeder, die außen überschliffen sein kann,
ergeben sich am Außenbogen mit zunehmender Biegung größer
werdende Lücken.
Ein weiteres Problem bei den bekannten Biegevorrichtungen
besteht in der Einspannung des Rohranfanges. Die
Abstützung auf einem starren zylindrischen Dornkopf ist
problematisch, weil sich ein solcher Dornkopf, der für
eine feste Einspannung des Rohres eine verhältnismäßig
große Einspannlänge benötigt, nicht durch das gebogene
Rohr zurückziehen läßt.
Ferner ist eine Biegevorrichtung der eingangs genannten
Art bekannt (DE 197 07 228 A1), die allerdings nicht für
dünnwandige Rohre im vorbeschriebenen Sinn, sondern für
Rohre mit sehr kleinen Durchmessern bestimmt ist. Bei
dieser Biegevorrichtung besteht der biegsame Dornteil aus
mehreren kugeligen Gelenkgliedern, die gemeinsam mit dem
Dornschaft mittels des inneren Spannseils federelastisch
verspannt sind. Bei dieser Biegevorrichtung wird das zu
biegende Rohr in dem nicht zu biegenden, vor dem
biegsamen Dornteil liegenden Abschnitt nur von außen
zwischen der Kernschablone und der Klemmleiste
eingespannt. Beim Biegevorgang wird der Dorn nicht
mitgenommen, sondern ist axial fixiert. Würde man
versuchen, mit einer solchen Biegevorrichtung dünnwandige
Rohre zu biegen, dann würde das Rohr infolge der
notwendigen großen radialen Einspannkräfte radial
eingedrückt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Biegevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
die mit einer kurzen Einspannlänge des Rohranfanges
auskommt und die die Herstellung einer Krümmung mit über
die gesamte Länge kreisförmigem Querschnitt erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit einer Biegevorrichtung der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Dorn als
biegsamen Dornteil eine Schraubenfeder aufweist, die
axial zwischen einem kugeligen Spannkopf und dem
Dornschaft angeordnet ist, wobei das zu biegende Rohr
zwischen dem Spannkopf und der Kernschablone mit ihrer
Klemmleiste kraftschlüssig einklemmbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung ermöglicht der
Spannkopf eine feste Einspannung des Rohranfanges auf
verhältnismäßig kurzer Länge, weil sich wegen der
kugeligen Form des Spannkopfes eine hohe Klemmkraft
problemlos aufbringen läßt. Da im Bereich des
Rohranfanges eine Biegung nicht erfolgt, spielt hier das
Problem der Einschnürung, wie es beim Stand der Technik
mit im Biegebereich eingesetzten, kugeligen
Gelenkgliedern, auftritt, keine Rolle. Die kugelige Form
des Spannkopfes erlaubt es allerdings, daß der Spannkopf
über das gekrümmte Rohr ohne Klemmung zurückgezogen
werden und dabei eine Glättungswirkung und
Nachprofilierung insbesondere am Außenbogen des
gekrümmten Bereichs ausüben kann, wo wegen der sich beim
Biegevorgang leicht öffnenden Schraubenfeder die
Entstehung kleiner Einschnürungen zwischen den geöffneten
Windungen naturgemäß nicht vollständig verhindert werden
kann. Insgesamt läßt sich also mit der erfindungsgemäßen
Biegevorrichtung bei kurzer Einspannlänge des
Rohranfanges ein dünnwandiges Rohr biegen, ohne daß im
Endprodukt vom kreisförmigen Querschnitt abweichende
Querschnitte vorhanden sind.
Um sowohl am Innenbogen als auch am Außenbogen die
Bildung von Falten und Einschnürungen so gering wie
möglich zu halten, sollte die Schraubenfeder im
ungebogenen Zustand zumindest außenseitig eine glatte
zylindrische Stützfläche bilden.
Die axiale Vorspannung der Schraubenfeder läßt sich
dadurch einstellen, daß das Druckstück an einer
Druckfeder abgestützt ist, die ihrerseits an einer am
Spannseil widergelagerten Stellschraube abgestützt ist.
Für die Ausbildung des Spannkopfes gibt es mehrere
Möglichkeiten. Der Spannkopf kann aus einem geschlitzten
Außenring und einem inneren Stütz- und Spannkonus
bestehen, der beim Biegevorgang selbstspannend auf den
Außenring wirkt. Bei dieser Alternative wird die auf das
Rohr beim Biegevorgang ausgeübte Ziehkraft auf den
Spannring und den Spannkonus übertragen und im Sinne
einer Spreizung des Außenringes und damit einer festeren
Klemmwirkung ausgenutzt, während die vom Zugmittel beim
Rückholen des Spannkopfes ausgeübte Kraft im
Lösungssinne wirkt. Alternativ dazu kann der Spannkopf
auch aus mehreren, insbesondre zwei kugeligen Gliedern
bestehen, die eine starre Baueinheit bilden. Wegen der
mittigen Einschnürung und der Abrundungen kommt es auch
in diesem Fall zu keinen Verklemmungen im Rohrbogen beim
Zurückziehen des Spannkopfes. Diese Lösung zeichnet sich
bei einfachem konstruktivem Aufbau vor allem durch eine
optimale Führung und besonders gute
Nachprofilierungseigenschaften aus.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung verläuft das
Spannseil exzentrisch durch das Rohr am Innenbogen
entlang. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, daß
der zu biegende Abschnitt des Rohres fest gegen die
Innenseite des Innenbogens der Schraubenfeder gedrückt
wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei
Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher
erläutert. Die Zeichnung zeigt die Biegevorrichtung nach
dem Biegevorgang im axialen Halbschnitt.
Die Biegevorrichtung besteht aus einer feststehenden
geraden Rohrführung 1, einer sich daran anschließenden
verschwenkbaren Kernschablone 2 mit einer Klemmleiste 3
und einem im Bereich der Kernschablone 2 angeordneten
Dorn 4 mit sich daran anschließendem, im Bereich der
Rohrführung 1 befindlichen Dornschaft 5. Der Dorn 4
besteht aus einem biegsamen Dornteil 4a in Form einer
Schraubenfeder und einem kugeligen Spannkopf 4b aus
vorzugsweise zwei kugeligen Gliedern, die eine starre
Baueinheit bilden. Der biegsame Teil 4a des Dorns 4, sein
Spannkopf 4b und der Dornschaft 5 sind axial über ein
Spannseil 6 mit Kopfstück 6a vorgespannt. Dazu dient eine
zwischen dem als Druckstück dienenden Dornschaft 5 und
einer am Spannseil 6 angeschlagenen Spannschraube 7
angeordnete Druckfeder 8. Am Spannseil 6 greift ein
Zugelement 9 an, über das der Dorn 3 nach dem
Biegevorgang zurückgezogen werden kann.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung
ist folgende:
Bei um 90° gegenüber der in der Zeichnung dargestellten
Stellung zurückgeschwenkter Kernschablone 2 fluchten die
Rohrführung 1 und die Kernschablone 2 miteinander. In
diesem Zustand wird ein zu biegendes Rohr R in die
Rohrführung 1 eingeschoben, bis es mit seinem Anfang im
geraden Auslaufteil der Kernschablone 2 liegt.
Anschließend wird der Dorn 4 mit seinem Dornschaft 5
eingeschoben, bis der Spannkopf 4b im Bereich des geraden
Auslaufteiles der Kernschablone 2 liegt. Dann wird das
Rohrende mittels der Klemmleiste 3 zwischen dem Spannkopf
4b, dem geraden Auslaufteil der Kernschablone 2 und der
Klemmleiste 3 eingespannt. In dieser Phase bildet die
Schraubenfeder 4a eine geschlossene zylindrische
Stützfläche. Dann wird die Kernschablone 2 verschwenkt
und dabei das Rohr R gebogen. Wie die Zeichnung zeigt,
wird während des Biegevorganges die Schraubenfeder 4a
durch das Spannseil 6 gegen den Innenbogen der
Kernschablone 2 gedrückt. Deshalb bleiben die einzelnen
Windungen des als Schraubenfeder ausgebildeten Dornteils
4a am Innenbogen lückenlos aneinander liegen. Am
Außenbogen tun sich dagegen Schlitze auf, was für die
Formgebung des Rohres R von Nachteil ist, weil das Rohr R
sich in diesem Bereich leicht einschnüren kann.
Nach Abschluß der Phase des Biegevorganges wird nach
Lösen der Klemmleiste der Dorn 4 unter Beibehaltung der
Stellung der Kernschablone 2 zurückgezogen. Die Zugkraft
wird vom Zugglied 9 in das Zugseil 6 eingeleitet. Zu
einem Verklemmen im Rohrbogen kann es trotz der starren
Baueinheit der kugeligen Glieder wegen ihrer guten
axialen Führung an axial versetzten Stellen und ihrer
Form nicht kommen. Ihre Abrundungen und ihre mittige
Einschnürung geben einerseits genügend Freiraum für das
gebogene Rohr und wirken andererseits beim Zurückholen
nachprofilierend auf das Rohr R ein. Es versteht sich,
daß bei mehr als zwei kugeligen Gliedern, z. B drei
Gliedern das mittlere Glied mit seiner Kontur zumindest
am Innenbogen zurückspringen muß.
Nachdem die Klemmleiste 3 gelöst ist, werden der Dorn 6
mit dem Dornschaft 5 aus dem Rohr R herausgezogen und das
gebogene Rohr R der Biegevorrichtung entnommen. Nach
Zurückschwenken der Kernschablone 2 in ihre
Ausgangsstellung kann ein neues Rohr in die
Biegevorrichtung eingeschoben werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich
von dem der Fig. 1 nur im Spannkopf. Soweit
Übereinstimmungen bestehen, sind dieselben Bezugszeichen
für die Einzelteile wie bei Fig. 1 verwendet.
Der Spannkopf 14a, 14b besteht aus einem geschlitzten,
kugeligen Außenring 14a und einem Stütz- und Spannkonus
14b, auf den das federbelastete Kopfstück 6a des inneren
Spannseils 6 einwirkt.
Die Arbeitsweise der Biegevorrichtung des
Ausführungsbeispieles der Fig. 2 entspricht weitgehend
derjenigen des Ausführungsbeispiels der Fig. 1, so daß
nur noch auf die unterschiedliche Wirkung des Spannkopfes
eingegangen wird:
Wird nach Einklemmen des Rohranfangs zwischen dem
Spannkopf 14a, 14b und der Klemmleiste 3 die Kernschablone 2
entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, dann wird das von
der Kernschablone 2 und der Klemmleiste 3 gehaltene Rohr
R mitgenommen und über den axial festliegenden Dorn 4
hinweggezogen. Wegen des konischen Sitzes des Spannkopfes
14 sorgen die dabei wirksamen Zugkräfte dafür, daß die
Klemmkraft verstärkt wird.
Nach vollendetem Biegevorgang wird die Klemmleiste 3
gelost und der Dorn mit dem Spannkopf 14 durch das
gebogene Rohr R zurückgezogen. Dabei wird die
Klemmwirkung des Spannkopfes 14a, 14b aufgrund des konischen
Sitzes wegen der jetzt entgegengesetzt wirkenden Kräfte
aufgehoben.
Claims (6)
1. Biegevorrichtung für dünnwandige Metallrohre (R)
aus einer geraden Rohrführung (1), einer sich daran
anschließenden und gegenüber der Rohrführung (1)
verschwenkbaren Kernschablone (2) mit Klemmleiste (3),
und einem Dorn (4), der einen Dornschaft (5) und einen im
Bereich der Kernschablone (2) biegsamen Dornteil (4a)
aufweist, der mittels eines inneren Spannseils (6) mit
dem Dornschaft (5) federelastisch verspannt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Dorn (4) als biegsamen Dornteil (4a) eine Schraubenfeder
aufweist, die axial zwischen einem kugeligen Spannkopf
(4b, 14a, 14b) und dem Dornschaft (5) angeordnet ist, wobei
das zu biegende Rohr (R) zwischen dem Spannkopf (4b, 14a, 14b)
und der Kernschablone (2) mit ihrer Klemmleiste (3)
kraftschlüssig einklemmbar ist.
2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Schraubenfeder (4a) im ungebogenen Zustand zumindest
außenseitig eine glatte zylindrische Stützfläche bildet.
3. Biegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß das
Druckstück (5) an einer Druckfeder (8) abgestützt ist,
die ihrerseits an einer am Spannseil (6) widergelagerten
Spannschraube (7) abgestützt ist.
4. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet, daß der
Spannkopf (14a, 14b) aus einem geschlitzten Außenring (14a) und
einem inneren Stütz- und Spannkonus (14b) besteht, der
beim Biegevorgang selbstspannend auf den Außenring (14a)
wirkt.
5. Biegevorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis
3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Spannkopf (4b) aus mehreren kugeligen Gliedern besteht,
die eine starre Baueinheit bilden.
6. Biegevorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet, daß das
Spannseil (6) exzentrisch durch das Rohr (R) am
Rohrinnenbogen entlang verlauft.
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