DE102005058168A1

DE102005058168A1 - Gleitschiene für eine Biegemaschine

Info

Publication number: DE102005058168A1
Application number: DE200510058168
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rathmann
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: DE102005058168B4

Abstract

Es wird vorgeschlagen, an eine Gleitschiene 1, 4 einen Mitnehmer 3, 5 anzubringen, mit dem ein Rohrende bei einem Biegevorgang durch die Gleitschiene 1, 4 geschoben werden kann. Der Mitnehmer 5 kann auch aktiv gestaltet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitschiene für eine Biegemaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE 694 04 820 T2 ist eine Rohrbiegevorrichtung bekannt, die eine Biegeform und Mittel zum Festhalten des hinteren Endteils eines Rohres sowie Mittel zum Ausüben einer Verstärkungskraft auf den endseitigen Endabschnitt des Rohres aufweist. Die Biegeform besteht aus einem drehbaren Biegewerkzeug (Biegeschablone), aus einem gegenüberliegenden Klemmwerkzeug (Spannbacke) und aus einem Druckwerkzeug (Gleitschiene), das direkt hinter dem geklemmten Abschnitt des Rohres angeordnet ist. Wenn das Rohrum das Dreh- Ziehwerkzeug gereckt wird, bewegt sich das Druckwerkzeug im wesentlichen im Gleichklang mit dem Rohr unter Aufnahme der radialen Reaktionskraft des Rohres, die auf das Druckwerkzeug ausgeübt wird. Dadurch bewirken das Druckwerkzeug und das Dreh-Ziehwerkzeug, dass das Rohr während des Biegevorgangs zwischen ihnen eingeklemmt wird. Die Rohrbiegemaschine weist einen Verstärkungszylinder (Spannfutter) auf, der mit einem Steuerventil zum Einstellen des auf das Rohr ausgeübten Verstärkungsdrucks versehen ist. Dabei kann die Verstärkungskraft durch irgendwelche Mittel erzeugt werden, die in der Lage sind, eine ausreichende Kraft auf das Rohr während des Biegens aufzubringen, um die Materiallängung zu steuern. Die Dehnungsfaktorwerte im Rohr während des Biegevorgangs werden bestimmt und die Versärkungskraftmittel in Abhängigkeit vom Dehnungsfaktor gesteuert. Die Verstärkungskraftänderungsmittel besitzen einen Anschlag für das Rohrende, gegen den die Endflächen des hinteren Endteils des Rohres anstoßen.

Aus der DE 195 30 805 A1 ist eine CNC- gesteuerte Rohrbiegemaschine bekannt, bei der eine Biegeschablone mit einer das Rohr gegen die Biegeschablone drückenden Spannbacke und einer an dem ungebogenen Rohrabschnitt angreifenden, an einem Gleitschienenträger höhenverstellbaren Gleitschiene vorgesehen ist. Zur Ab stützung des ungebogenen Rohrabschnitts während des Biegevorgangs ist in der Gleitschiene eine längslaufende Nut vorgesehen, welche das Rohr etwa zur Hälfte umschließt (Biegerille). In der DE 195 30 805 A1 kann die Gleitschiene stufenlos in einer vorgegebenen Höhe eingestellt werden. Der Gleitschienenträger ist auf einem Schlitten gelagert, der mit einer Kolben-Zylinder-Einheit versehen ist, die parallel zur Gleitschiene ausgerichtet ist und mit ihrer Kolbenstange an dem Gleitschienenträger angreift, um diesen parallel zum Rohr zu verschieben. Die Kolben-Zylinder-Einheit bildet einen Vorschubantrieb, um die Gleitschiene mit dem Rohr während des Biegevorgangs mitgehen zu lassen, oder sogar noch eine Vorschubkraft auf die Gleitschiene auszuüben. Es wird weiter offenbart, dass an der Gleitschiene ein Spannelement angebracht ist, welches zusammen mit der Gleitschiene das Rohr eng umschließt und einspannt, so dass die Vorschubkraft die Kraft, die von der Kolben-Zylinder-Einheit aufgebracht wird, über die Gleitschiene auf das Rohr überträgt und das Rohr sich relativ zur Gleitschiene nicht verschieben kann.

Aus der DE 41 29 478 A1 ist eine Gleitschiene bekannt, die auf einem Unterschlitten sitzt. Ferner ist an dem Unterschlitten ein Schubelement angebracht, das an dem rückwärtigen Teil des ungebogenen Rohrabschnitts angreift. Das Schubelement kann eine Klemmbacke aufweisen, um den Rohrabschnitt fest einzuspannen. Es ist so ausgebildet, dass es an dem Rohr gleitfrei angreift. Während des Biegevorgangs wird der Unterschlitten parallel zum Rohrabschnitt durch den hydraulischen Antrieb vorgeschoben. Dieser Vorschub erfolgt in der Weise, dass das Rohr von dem Schubelement geschoben wird.

Dem Stand der Technik ist jeweils gemein, dass das Rohr an einer vorgegebenen Stelle über den gesamten Rohrumfang geschoben wird. Entweder wird das Rohr in einem separaten Spannfutter endseitig gehalten oder über ein Spannelement an oder in der Nähe der Gleitschiene vollumfänglich gegriffen. Enge Biegeradien lassen sich so jedoch nur begrenzt realisieren, da das Rohr während des Biegevorgangs im engen Innenradius Falten werfen und im weiten Außenradius unter eine Mindestwandstärke absinken und/oder reißen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, aufzuzeigen, wie auch enge Biegeradien gebogen werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß kommt an einer Rohrbiegemaschine eine Gleitschiene zum Einsatz, an der mindestens ein Mitnehmer für ein Rohrende angebracht ist, der das Rohrende nur über einen Teilumfang des Rohres schiebt. In einer besonderen Ausführungsform ist der Mitnehmer aktiv verstellbar. Dabei kann der Mitnehmer zum Beispiel über einen Pneumatikzylinder oder hydraulisch verschoben werden. In jedem Fall ist der aktive Mitnehmer von einer aktiven in eine inaktive Position verbringbar. Bevorzugt bildet der Mitnehmer den Radius einer Biegerille der Gleitschiene ab und ist über einen Stift in einem Langloch von einer rückwärtigen, inaktiven Position in eine vordere aktive Position verlagerbar. In dieser Ausführungsform kann der Mitnehmer an jeder beliebigen Stelle der Gleitschiene sitzen. Dies hat den Vorteil, dass mit ein und derselben Gleitschiene mehrere Biegevorgänge in ein und derselben Ebene möglich sind. Der aktiver Mitnehmer verbleibt bei einem ersten Biegevorgang in einer inaktiven Position, in welcher Position der Mitnehmer nicht mit dem Rohrende in Eingriff kommt, so dass das Rohr ohne Störungen durch den Mitnehmer in der Biegerille der Gleitschiene anliegen kann. Bei einem weiteren Biegevorgang in derselben Ebene wird der Mitnehmer in eine aktive Position verbracht, in welcher Position der Mitnehmer mit dem Rohrende in Eingriff kommt. Bevorzugt verfügt die Gleitschiene über so viele Mitnehmer wie Biegevorgänge innerhalb einer Ebene durchgeführt werden. In diesem Fall kann das Rohrende bei jedem Biegevorgang durch einen am Rohrende aktivierten Mitnehmer teilumfänglich geschoben werden. Nicht benötigte Mitnehmer verbleiben in einer inaktiven Position, damit sie den Biegevorgang nicht stören.

Erfindungswesentlich ist, dass das Rohr nicht vollumfänglich, sondern nur teilumfänglich geschoben wird, und zwar nur in dem Teilbereich, auf dessen Seite sich der weite Biegeradius (Außenradius) befindet. Im Außenradius wird das Material während des Biegevorgangs gedehnt und gereckt und verjüngt sich dabei. Die erfindungsgemäße Gleitschiene schiebt über den Mitnehmer nur in den sich verjüngenden Bereich vom Rohrende her Material nach. Dadurch wird ein Einreißen des Rohres im Außenradius verhindert und zugleich auch eine vorgegebene Mindestwandstärke aufrechterhalten. In dem Bereich, in dem der enge Biegeradius (Innenradius) liegt, gelangt das Rohrende nicht mit dem Mitnehmer der Gleitschiene in Eingriff. Daher wird vom Rohrende her kein Material in den Innenradius nachgeschoben. Im Innenradius wird das Material bei extremen Biegeradien jedoch ohnehin während des Biegevorgangs gestaucht. Ist die Stauchung zu stark, tritt eine Faltenbildung im Innenradius ein, der nur sehr schwer mit einem Faltenglätter entgegengewirkt werden kann. Würde nunmehr im Innenradius wie bisher im Stand der Technik vorgesehen vom Rohrende auch noch Material nachgeschoben, würde die unerwünschte Faltenbildung verstärkt. Im Ergebnis können daher mit der erfindungsgemäßen Gleitschiene engere Innenradien und weitere Außenradien erzielt werden als bisher im Stand der Technik möglich. In der Praxis bedeutet das auch, dass dünnere Rohre gebogen, extremere Biegeradien hergestellt oder ein Material geringerer Qualität maßstabil und anforderungsgerecht gebogen werden kann.

Darüber hinaus kann das zu biegende Rohr insgesamt kürzer ausgeführt werden, weil es direkt von der Gleitschiene geführt wird. Im Stand der Technik wird das Rohr während des Biegevorgangs in einem Spannfutter transportiert. Das Spannfutter kann sowohl mit als auch ohne Vorschubkraft beaufschlagt sein. Zwischen dem Spannfutter und der Biegeschablone befindet sich die Gleitschiene. Im Stand der Technik muss daher das Rohr mindestens um soviel länger als die Gleitschiene sein, dass es noch vom Spannfutter aufgenommen werden kann. Nach der vorliegenden Erfindung wird das Rohr während des Biegevorgangs über den Mitnehmer an der Gleitschiene geschoben. Ein Spannfutter kommt während des Biegevorgangs nicht mehr zum Einsatz. Zwischen zwei Biegevorgängen wird das Rohr von einem Greifarm gedreht oder umgesetzt, alternativ kann das Rohr für den Dreh- und/oder Umsetzvorgang auch von einem Spannfutter gegriffen werden. Zwischen einzelnen Biegevorgängen fährt die Gleitschiene jedoch so weit vom Rohr zurück, dass der Greifarm oder alternativ das Spannfutter das Rohr auch im Bereich der Gleitschiene erfassen können. Folglich kann das Rohr im Verhältnis zu herkömmlichen Biegeverfahren kürzer ausfallen. Das spart Material.

Durch den einseitigen Schiebevorgang kann es vorkommen, dass das Rohr am Ende einen ungleichmäßigen Rand aufweist, weil der Rohrumfang teilumfänglich stärker geschoben und dadurch in diesem Teilbereich stärker eingezogen wurde. Dieser Rand wird dann einheitlich beschnitten. Da das Rohr im Stand der Technik ohnehin um den Teil beschnitten wurde, den das Rohr für die Endform zu lang war und der nur dazu da war, um das Rohr im Spannfutter zu halten, fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein zusätzlicher Arbeitsschritt an.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen

1 eine erfindungsgemäße Gleitschiene 1,

2 einen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Gleitschiene 4 im Bereich eines aktiven Mitnehmers 5,

3 den Schnitt aus 2, wobei der Mitnehmer 5 sich in einer inaktiven Position befindet,

4 den Mitnehmer 5 als Einzelteildarstellung,

5 eine Draufsicht auf die Gleitschiene 4,

6 bis 9 ein erfindungsgemäß gebogenes Rohr 9 aus verschiedenen Perspektiven.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Gleitschiene 1. In die Gleitschiene 1 ist ein Mitnehmer 3 eingeschweißt. Das dargestellte Beispiel ist für einfache Biegevorgänge oder Prototypen geeignet. Während des Biegevorgangs liegt das Rohr nur im vorderen Bereich 20 der Biegerille 2 an. Der Mitnehmer 3 ist dem Radius der Biegerille 2 angepasst, wobei die Biegerille 2 wiederum dem Radius des hier nicht dargestellten Rohres angepasst ist. Der Mitnehmer 3 steht innerhalb der Biegerille 2 vor, so dass ein Rohrende während eines Biegevorgangs mit etwa der Hälfte seines Umfangs an dem Mitnehmer 3 anliegt. Über diesen hälftigen Umfang wird das Rohr während des Biegevorgangs mit der Gleitschienenbewegung (Pfeil) in Richtung einer hier nicht dargestellten Biegeschablone geschoben.
2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Gleitschiene 4 im Bereich eines aktiven Mitnehmers 5. Die Gleitschiene 4 ist mit zwei Biegerillen 40 und 41 ausgestattet, damit werden Biegevorgänge in unterschiedlichen Ebenen unterstützt. In der unteren Biegerille 41 ist ein aktiv verstellbarer Mitnehmer 5 angebracht. Der Mitnehmer 5 besteht aus einer Platte 5 mit einem schrägen Langloch 8. Die Einzelteildarstellung ist in 4 zu sehen. Die Platte 5 ist auf der Seite der Bie gerille 41 mit einer in etwa der Nut der Biegerille 41 entsprechenden Nut 50 versehen. In dem schräg angeordneten Langloch 8 der Platte 5 befindet sich ein Stift 7, der über einen Zylinder 6 orthogonal zur Längsrichtung der Biegerille 41 verfahren werden kann. In der 2 befindet sich der Mitnehmer 5 in einer Wirkstellung, also einer aktiven Position. Der Pneumatikzylinder 6 hat den Stift 7 in die unterste Position des Langlochs 8 verfahren. Die Platte 5 ist dadurch innerhalb der Biegerille 41 in eine vordere Position geschoben worden. Die Biegerille 41 ist hinter der Nut 50 der Platte 5 gestrichelt angedeutet. In dieser Stellung kann die Platte 5 ein Rohrende über etwa die Hälfte seines Umfangs erfassen und während eines Biegevorgangs in Richtung der Gleitschienenbewegung schieben.
In 3 hat der Pneumatikzylinder 6 den Stift 7 in die oberste Position im Langloch 8 verfahren. Dadurch ist die Platte 5 in den Körper der Gleitschiene 4 hineingezogen worden. Ein Rohr kann in der Biegerille 41 anliegen, ohne mit der Platte 5 in Eingriff oder in Kontakt zu kommen. Der Mitnehmer 5 ist also in einer inaktiven Stellung. Der Vorteil der aktivierbaren Ausführungsform ist der, dass in der Biegerille 41 zunächst ein Biegevorgang ausgeführt werden kann, bei dem das Rohr länger als die Stelle innerhalb der Biegerille 41 ist, an der der Mitnehmer 5 angebracht ist. Wenn der Mitnehmer 5 bei diesem ersten Biegevorgang in einer inaktiven Stellung verbleibt, kann die Biegerille 41 zunächst konventionell genutzt werden. Bei einem weiteren Biegevorgang in derselben Ebene wird der Mitnehmer 5 in die Wirkstellung verbracht und gelangt mit dem Rohrende in Eingriff. Auf diese Weise ist es auch möglich, mehrere Mitnehmer 5 an verschiedenen Positionen innerhalb der Biegerille 41 anzubringen, damit das Rohrende bei jedem Biegevorgang innerhalb der Ebene gehalten wird. Die erfindungsgemäße Gleitschiene 4 ist so insgesamt flexibler einsetzbar.
5 zeigt die Gleitschiene 4 in einer Draufsicht. Der Zylinder 6 ist über eine Platte und vier Schrauben 60, 61, 62, 63 auf der Gleitschiene 4 verschraubt. Die Platte 5 des Mitnehmers 5 ist innerhalb der Gleitschiene 4 gestrichelt angedeutet. Der Mitnehmer 5 befindet sich in Wirkstellung und steht über die Gleitschiene 4 vor. Ebenfalls gestrichelt angedeutet ist die Biegerille 40.
Die 6 bis 9 zeigen ein erfindungsgemäß gebogenes Rohr 9 aus verschiedenen Perspektiven. Figur r ist eine Schnittdarstellung. Die 7 bis 9 sind Außen ansichten. Der Innenradius 10 ist ein enger Radius, während eines Biegevorgangs sollte in den Innenradius 10 kein Material nachgeschoben werden. Der Außenradius 11 ist ein weiter Radius. Hier muss einer übermäßigen Materialverjüngung durch Nachschieben von Material vom Rohrende her vorgebeugt werden. Das Rohr 9 hat in der konkreten Ausführungsform in etwa einen Innendurchmesser von 54 mm und einen Außendurchmesser von 56 mm. Ein maximaler Biegeradius nach dem Stand der Technik beträgt etwa das 1,5- fache des Durchmessers. Bei dem erfindungsgemäß gebogenen Rohr 9 beträgt der Biegeradius aber sogar nur ca. das 1,05- fache des Durchmessers. Am Außenradius 11 entstehen während des Biegevorgangs hohe Zugkräfte, die den Rohrbogen einfallen lassen und die Materialstärke in diesem Bereich auf ca. ein Drittel der ursprünglichen Rohrwandstärke von 2 mm verjüngen und zum aufreißen bringen können. Das Rohr 9 besteht hier aus Aluminium. Aluminium härtet bereits nach wenigen Tagen immer weiter aus und altert dadurch. Insbesondere älteres Aluminium, B-Qualität oder dünnwandiges Material lassen sich daher schlecht oder kaum verarbeiten. Mit der erfindungsgemäßen Gleitschiene jedoch liegt die Wandstärke im Außenradius 11 innerhalb der vorgegebenen Toleranzwerte und ist daher maßstabil. Außerdem wird der äußere Rohrbogen 11 zeichnungsgerecht, weil er nicht einfällt.
Für den bisher im Stand der Technik eingesetzten Transportbooster, also für ein mit Vorschubkraft beaufschlagtes Spannfutter wurden 60 mm Rohrlänge benötigt, damit das Rohr 9 im Spannfutter eingespannt werden konnte. Diese überflüssige Rohrlänge wurde nach dem Biegevorgang abgeschnitten. Mit der erfindungsgemäßen Gleitschiene ist die abzuschneidende Länge auf wenige mm gesunken, nämlich auf den Bereich des Rohrendes, der aufgrund des einseitigen Nachschiebens eine Einschnürung aufweist. Das restliche Material kann bereits bei der Rohrausgangslänge eingespart werden.

Claims

Gleitschiene 1, 4 für eine Rohrbiegemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gleitschiene 1, 4 mindestens ein Mitnehmer 3, 5 für ein Rohrende angebracht ist, der das Rohrende über einen Teilumfang des Rohres 9 schiebt.
Gleitschiene 4 nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer 5 aktiv verstellbar ist.
Gleitschiene 1, 4 nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer 3, 5 einem Radius einer Biegerille 2, 40, 41 der Gleitschiene 1, 4 entsprechend ausgebildet ist.
Gleitschiene 4 nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer 5 über einen Stift 7 in einem Langloch 8 von einer inaktiven in eine aktive Position verschiebbar angeordnet ist.
Gleitschiene 4 nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer über einen Pneumatikzylinder 6 oder hydraulisch verschoben werden kann.
Gleitschiene 4 nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschiene 4 über so viele Mitnehmer 5 verfügt, dass bei jedem Biegevorgang das Rohrende von einem Mitnehmer 5 geführt wird.
Verfahren zum Biegen eines Rohres 9 mittels einer Biegemaschine mit einer Biegeschablone und einer Gleitschiene 1, 4 nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr 9 während eines Biegevorgangs über einen Mitnehmer 3, 5 an der Gleitschiene 1, 4 am Rohrende nur in dem Teilbereich geschoben wird, auf dessen Seite sich der weite Biegeradius (Außenradius) 11 befindet, wohingegen das Rohr 9 in dem Teilbereich, in dem sich der enge Biegeradius (Innenradius) 10 befindet, nicht geschoben wird.
Verfahren zum Biegen eines Rohres 9 gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim mehrfachen Biegen eines Rohres 9 ein aktiver Mitnehmer 5 an der Gleitschiene 4 bei einem ersten Biegevorgang in einer inaktiven Position verbleibt, in welcher Position der Mitnehmer 5 nicht mit dem Rohrende in Eingriff kommt und dass der aktive Mitnehmer 5 bei einem weiteren Biegevorgang in eine aktive Position verbracht wird, in welcher Position der Mitnehmer 5 mit dem Rohrende in Eingriff kommt.