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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Biegen eines Blechteils
an einem Biegeprofil aufweisenden Profilkörper und eine Biegevorrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens.
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Zur
Umformung eines Blechteils ist es bislang üblich, dem Blechteil durch
Stanzen oder Zusammenpressen von Profilkörpern eine gewünschte Form
zu geben. Beispielsweise wird das Blechteil gemäß
DE 39 40 984 A1 zwischen
zwei identische Biegeprofile aufweisende Profilkörper positioniert, welche an
den Biegeprofilen nach Art zweier Gelenksstücke passformartig zusammenführbar sind.
Das zwischen den Profilkörpern
befindliche Blechteil wird durch Zusammenpressen der Profilkörper entsprechend
der Formgebung der Biegeprofile umgeformt. Der Umformungsprozess
beinhaltet, dass sich das Blechteil Stück für Stück an die Biegeprofile der
Profilkörper
anschmiegt.
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Ein
vergleichbares Umformverfahren ist aus der Druckschrift
EP 0 530 956 A1 bekannt.
Durch Zusammenpressen der Profilkörper werden an Druckpunkten,
woran die Profilkörper
am Blechteil angreifen, Druckspannungen zwischen den Profilkörpern und
dem Blechteil hervorgerufen. Da das Blechteil lediglich an vergleichsweise
wenigen Druckpunkten durch Zusammenpressen der Profilkörper zu
Umformung beaufschlagt, jedoch nicht über einen gesamten Biegebereich
des Blechteils von den Biegeprofilen der Profilkörper geführt wird, kommt es zur ungleichmäßigen Verteilung
der Druckspannungen und damit zur ungleichmäßigen Umformung des Blechteils
bis hin zu Formabweichungen wie beispielsweise unerwünschtem
Knicken des Blechteils.
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Somit
ist auch ein derartiges Umformverfahren zur Umformung beispielsweise
einer aus einem Blechteil ausgebildeten Lagerung als Sitzblech für eine Kolbenrolle eines
Radialkolbenmotors gemäß Druckschrift
DE 198 10 372 A1 ungeeignet.
In
5 ist ein Querschnitt durch einen Zylinderblock
2 des Radialkolbenmotors
und in
6 ist ein Querschnitt durch einen Zylinder
4 gemäß
5 gezeigt.
Bei dem Radialkolbenmotor sind Kolben
6 radial und senkrecht
zu einer Antriebswelle
8 angeordnet, wobei die Hubbewegung
der Kolben
6 in radialer Richtung
10 (nur in
6 mit
Bezugszeichen gekennzeichnet) zur Antriebswelle
8 durch
einen außen
liegenden Hubring
12 hervorgerufen wird. Die Lagerung
14 ist
zwischen dem Kolben
6 und einer mit diesem gekoppelten
Kolbenrolle
16 positioniert und dient als kolbenseitiges
Sitzblech für
die in einer parallel zur Antriebswelle
8 gerichteten,
in
5 und
6 gestrichelt eingezeichneten
Drehachse
18 drehbare Kolbenrolle
16, welche beim
Drehen der Antriebswelle
8 an einer Innenseite
20 des
Hubrings
12 entlang rollt. Formabweichungen am Sitzblech führen während des
Betriebs des Radialkolbenmotors zu Materialverschleiß an der
Kolbenrolle
16 als auch am als Lagerung
14 bezeichneten
Sitzblech selbst sowie möglicherweise
zu Verschleißfolgeschäden am Hubring
10.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Biegen
eines Blechteils an einem ein Biegeprofil aufweisenden Profilkörper und
eine Biegevorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens anzugeben, womit die Form des Blechteils durch besonders
gleichmäßig auf
das Blechteil ausgeübte Biegespannungen
und besonders materialschonende Umformung hinsichtlich des Biegeprofils
des Profilkörpers
besonders präzise
an die Form des Profilkörpers
anpassbar ist.
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Bezüglich des
Verfahrens wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der hierauf rückbezogen
Unteransprüche.
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Bezüglich der
Vorrichtung wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 6.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogen Unteransprüche.
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So
umfasst die Biegevorrichtung zum Biegen eines Blechteils, um dieses
an ein Biegeprofil eines dafür
vorgesehenen Profilkörpers
anzupassen, Biegenrollen, womit das Blechteil an einem am Profilkörper vorgesehenen
Kontaktausgangspunkt an den Profilkörper andrückbar und entlang dem Biegeprofil des
Profilkörpers
umformbar ist. Die Biegerollen sind wiederum an einem Schlitten
gelagert, welcher in einstellbarem Abstand zum Profilkörper hebbar
ausgebildet ist. Die Biegerollen sind untereinander zugfederartig
verbunden.
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Das
Verfahren zum Biegen des Blechteils umfasst zunächst ein Andrücken des
Blechteils mittels der Biegerollen an den Kontaktausgangspunkt des
Profilkörpers
und darauf folgend eine Anpassung des Blechteils an das Biegeprofil
des Profilkörpers durch
plastisches Umformen des Blechteils, wozu die Biegerollen das Blechteil
ausgehend vom Kontaktausgangspunkt entlang dem Biegeprofil andrücken.
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Unter
dem Kontaktausgangspunkt ist dabei derjenige punktförmige, linienförmige oder
flächenförmige Abschnitt
des Profilkörpers
zu verstehen, woran das Blechteil vor Beginn des Biegeprozesses an
den Profilkörper
angedrückt
wird.
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Das
Biegen den Blechteils erfolgt stets durch lokale Plastifizierung
an Kontaktpunkten, woran die Biegerollen das Blechteil mit Druckspannung
beaufschlagen. Die Druckspannung entsteht einerseits durch Anheben
des Schlittens in Richtung des Profilkörpers zwischen der jeweiligen
Biegerolle und dem Blechteil und andererseits durch die zugfederartige Verbindung
der Biegerollen, wodurch die eine Biegerolle von einer weiteren
mit dieser zugfederartig verbundenen Biegerolle in deren Richtung
mit einer Zugkraft beaufschlagt wird, welche sich am Kontaktpunkt der
Biegerolle mit dem Blechteil als Druckspannung auf das Blechteil
auswirkt.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch Andrücken des
Blechteils an den Profilkörper
während
des Biegeprozesses das Blechteil fixiert ist und keine Relativbewegung
zwischen dem Blechteil und dem Profilkörper stattfindet, wodurch der
Biegeprozess vergleichsweise unpräzise ablaufen und ein an der
Biegevorrichtung vorgesehenes Element oder das Blechteil materialschädigend beeinflusst
werden würde
derart, dass die Formgebung des Blechteils von der des Biegeprofils
des Profilkörpers
abweicht. Des Weiteren wird eine lokale Plastifizierung an den Kontaktpunkten
zwischen den Biegerollen und dem Blechteil über das gesamte zur Umformung
vorgesehene Blechteil einschließlich
Blechteilenden dadurch erreicht, dass zusätzlich zur über die Anhebung des Schlittens
erzeugten Druckspannung auch die durch die zugfederartige Verbindung
der Biegerollen erzeugte Druckspannung auf das Blechteil wirkt.
Ferner ist das Blechteil von einem Kontaktausgangspunkt entlang
dem Biegeprofil am Profilkörper
nach Art eines Rollbiegeverfahrens mit Biegerollen stetig kontaktbehaftet
geführt,
wodurch zudem eine zum Biegeprofil des Profilkörpers identische Formgebung des
Blechteils erreicht wird. Mit der steten Führung des Blechteils während des
Biegeprozesses wird außerdem
ein Knicken des Blechteils, welches sich materialschädigend auswirken
würde,
vermieden. Darüber
hinaus werden durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Biegevorrichtung Materialeigenschaften
des Blechteils vergleichsweise geringfügig beeinflusst.
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Gemäß vorteilhafter
Ausgestaltung stehen die durch Anheben des Schlittens zwischen den
Biegerollen und dem Blechteil hervorgerufene Druckspannung und die
durch die zugfederartige Verbindung der Biegerollen zwischen diesen
und dem Blechteil hervorgerufene Druckspannung derart im Verhältnis, dass
durch die Biegerollen auf das Blechteil ausgeübte Biegespannungen während des
Biegeprozesses zur plastischen Umformung des Blechteils über das
gesamte Biegeprofil des Profilkörpers annähernd homogen
sind.
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Gemäß vorteilhafter
Weiterbildung sind die Biegerollen an einem Schlitten derart gelagert,
dass ein Anheben des Schlittens die Biegerollen gegen das Blechteil
bewegt und dieses an den Profilkörper drückt und
an diesem fixiert. Dadurch ist eine zusätzliche Fixiereinrichtung zum
Fixieren und Festhalten des Blechteils während des Biegeprozesses nicht
erforderlich.
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Zweckmäßigerweise
sind die Biegerollen am Schlitten derart einachsig drehbar gelagert,
dass ein auf das Andrücken
des Blechteils an den Profilkörper folgendes
weiteres Anheben des Schlittens die Biegerollen dazu veranlasst,
entlang dem Biegeprofil des Profilkörpers am Blechteil zu rollen
und dieses an den Profilkörper
zu drücken
und plastisch derart umzuformen, dass das Blechteil die Form des
Biegeprofils des Profilkörpers
annimmt. Durch das Rollen der Biegerollen entlang dem Blechteil
durch weiteres Anheben des Schlittens wird der Kontakt der Biegerollen
mit dem Blechteil während
des Biegeprozesses ununterbrochen aufrechterhalten, wodurch ein
besonders gleichmäßiger Biegeprozess
erreicht wird.
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Um
die Formgebung des Blechteils zu präzisieren, ist es zweckmäßig, den
Schlitten in einem fortlaufenden, ununterbrochenen und lediglich
einen Schritt umfassenden Biegenprozess in Richtung auf den Profilkörper sowohl
zum Andrücken
des Blechteils an den Profilkörper
als auch zum Umformen des Blechteils anzuheben.
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Um
die Biegevorrichtung besonders einfach und kostengünstig zu
gestalten, ist der Schlitten plattenförmig zum Tragen der Biegerollen
ausgeführt und
in vertikalem Abstand parallel zum Blechteil vorgesehen.
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In
zweckmäßigerweise
Weiterbildung ist der Schlitten derart großflächig dimensioniert, dass die einachsig
drehbar und auf Stützen
am Schlitten verschiebbar gelagerten Biegerollen durch Anheben des Schlittens
einem Verlauf des Biegeprofils am Profilkörper zum Biegen des Blechteils
besonders präzise folgen.
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Um
das Blechteil entsprechend dem Biegeprofil des Profilkörpers umzuformen
und eine Relativbewegung zwischen den Profilkörper und dem Blechteil zu vermeiden,
ist es zweckmäßig, den
Profilkörper
für den
Biegeprozess zu fixieren.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, an
der Biegevorrichtung einen Gegenhalter vorzusehen, welcher den Biegeprozess
dahingehend unterstützt,
dass das Blechteil bereits vor Beginn des Biegeprozesses am Profilkörper fixiert
und zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen dem Blechteil
und dem Profilkörper
während
des Biegeprozesses zusätzlich
zum Andrücken
durch die Biegerollen mit dem Gegenhalter festgehalten wird.
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Der
Gegenhalter ist zweckmäßigerweise
am Schlitten angeordnet und drückt
das Blechteil durch Anheben des Schlittens am Kontaktausgangspunkt gegen
den Profilkörper.
Dadurch wird beispielsweise ein Wegdrücken des Blechteils am Kontaktausgangspunkt
durch von den Biegerollen auf das Blechteil ausgeübten Druckspannungen
vermieden.
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In
zweckmäßigerweise
Weiterbildung ist der Gegenhalter derart druckfederartig mit dem
Schlitten verbunden, dass nach Andrücken des Blechteils an den
Profilkörper
mittels des Gegenhalters ein weiteres Anheben des Schlittens zur
Umformung des Blechteils mit den vom Schlitten getragenen Biegerollen
durch Zusammendrücken
der druckfederartigen Verbindung möglich ist.
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Um
sicherzustellen, dass das Blechteil bereits vor Beginn des Biegeprozesses
fest am Profilkörper
fixiert ist, ist es zweckmäßig, den
Gegenhalter in größerem Abstand
zum Schlitten als die Biegerollen vorzusehen derart, dass bei Anhebung
des Schlittens das Blechteil zuerst vom Gegenhalter berührt und
mit Hilfe dessen an den Profilkörper
gedrückt wird,
bevor die ebenfalls mit dem Schlitten verbundenen Biegerollen das
Blechteil kontaktieren.
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In
zweckmäßigerweise
Weiterbildung weist der Gegenhalter an einer den Profilkörper zugewandten
Andrückseite
ein nach Art eines Biegeprofils ausgebildetes Gegenprofil auf, welches
identisch dem Biegeprofil des Profilkörpers im Bereich des Kontaktausgangspunkts
ist, woran der Gegenhalter das Blechteil an den Profilkörper andrückt. Das
Gegenprofil dient dazu, das Blechteil im Bereich des Kontaktausgangspunkts
entsprechend dem Biegeprofil des Profilkörpers durch Zusammendrücken des
Gegenhalters mit dem Profilkörper
umzuformen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist der Profilkörper als
Kolbenrolle für
beispielsweise einen Radialkolbenmotor oder eine Radialkolbenpumpe
mit einem Rollenprofil ausgeführt,
woran das als Sitzblech für
die Kolbenrolle an einem Kolben vorgesehene Blechteil mit den Biegerollen
andrückbar
ist. Bei dem als Kolbenrolle ausgeführten Profilkörper ist
es zweckmäßig, das
Blechteil mit Hilfe zweier Biegerollen an das Rollenprofil anzudrücken. Die
Biegerollen drücken
das Blechteil durch Anheben des Schlittens – ausgehend vom Kontaktausgangspunkt
in entgegengesetzter Richtung verlaufend – entlang dem Rollenprofil
an die Kolbenrolle.
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Zweckmäßigerweise
sind die Biegerollen miteinander über eine Zugfeder verbunden,
welche derart dimensioniert ist, dass ein Andrücken des Blechteils an die
Kolbenrolle durch Anheben des Schlittens über das gesamte Rollenprofil
der Kolbenrolle mit annähernd
homogener Biegespannung durchführbar
ist.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen
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1 einen
schematischen Aufbau der Biegevorrichtung mit einem zur Umformung
vorgesehenen Blechteil,
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2 die
Biegevorrichtung gemäß 1 zu Beginn
des Biegeprozesses,
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3 die
Biegevorrichtung gemäß 1 inmitten
des Biegeprozesses,
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4 die
Biegevorrichtung gemäß 1 bei Abschluss
des Biegeprozesses,
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5 einen
Querschnitt durch einen Zylinderblock eines Radialkolbenmotors und
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6 einen
Querschnitt durch einen Zylinder gemäß 5 mit einem
Kolben und einer Lagerung für
eine mit diesem gekoppelte Kolbenrolle.
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1 zeigt
eine Biegevorrichtung 22 mit einem über eine nicht dargestellte
Fixiereinrichtung fixierten Profilkörper 24 und Biegerollen 26, 28,
welche auf Stützen 30, 32 an
einem Schlitten 34 gelagert sind. Die Biegerollen 26, 28 sind über an den
Stützen 30, 32 vorgesehene
Fahrwerke 36, 38 auf dem Schlitten 34 in
und entgegen einer in 1 mit einem Pfeil 40 gekennzeichneten
Pfeilrichtung fahrbar angeordnet. Die Biegerollen 26, 28 sind
weiter über eine
an den Stützen 30, 32 vorgesehene
Zugfeder 42 zugfederartig beaufschlagt. Am Schlitten 34 ist
ein Gegenhalter 44 über
eine Druckfeder 46 angeordnet, welche den Gegenhalter 44 in
mit einem Pfeil 48 gekennzeichneter Pfeilrichtung beaufschlagt,
welche im rechten Winkel zur Pfeilrichtung 40 steht.
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Zwischen
dem Profilkörper 24 und
den Biegerollen 26, 28 sowie dem Gegenhalter 44 ist
ein zur Umformung vorgesehenes Blechteil 50 positioniert, welches über den
Gegenhalter 44 an einem Kontaktausgangspunkt 54 am
Profilkörper 24 angedrückt und über die
Biegerollen 26,28 an ein in diesem Ausführungsbeispiel
kreisförmig
ausgeführtes
Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 andrückbar ist.
Der Gegenhalter 44 weist an einer dem Profilkörper 24 zugewandten
Andrückseite 56 ein
Gegenprofil 58 auf, dessen Form der Form des Biegeprofils 52 des
Profilkörpers 24 am
Kontaktausgangspunkt 54 entspricht.
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1 zeigt
das Blechteil 50 in einer an den Profilkörper 24 angedrückten Position,
wobei der Schlitten 34 bereits in Pfeilrichtung 48 angehoben
ist, so dass zusätzlich
zum Gegenhalter 44 die Biegerollen 26, 28,
welche an gegenüberliegenden
Seiten des Gegenhalter 44 am Schlitten 34 angeordnet
sind, mit dem Blechteil 50 in Kontakt stehen. Durch weiteres
Anheben des Schlittens 34 in Pfeilrichtung 48 wird
das Blechteil 50 an den Profilkörper 24 gedrückt. Ein
rechter Abschnitt 60 des Blechteils 50 wird mittels der
Biegerolle 26 an den Profilkörper 24 gedrückt und durch
Anheben des Schlittens 34 mit der Biegerolle 26 an
das Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 bis zu einem
Blechteilende 62 am rechten Abschnitt 60 durch
plastische Umformung des Blechteils 50 angepasst. Im Gegensatz
dazu drückt
die Biegerolle 28 einen dem rechten Abschnitt 60 gegenüberliegenden linken
Abschnitt 64 des Blechteils 50 bis zu einem Blechteilende 66 am
linken Abschnitt 64 an das Biegeprofil 52 des
Profilkörpers 24.
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Die 2, 3 und 4 zeigen
den Biegeprozess des Blechteils 50 zu Beginn des Biegeprozesses
(2), inmitten des Biegeprozesses (3) und
zum Abschluss des Biegeprozesses (4).
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2 zeigt
das Blechteil 50 leicht in Pfeilrichtung 48 angeboben,
wobei der Schlitten 34 derart angehoben ist, dass Mäntel 68, 70 der
Biegerollen 26, 28 bereits über die Andrückseite 56 des
Gegenhalters 44 in Pfeilrichtung 48 hinweg gehoben
sind. Der Gegenhalter 44 fixiert das Blechteil 50 am
Profilkörper 24 und
verhindert zugleich, dass das Blechteil 50 durch Biegespannungen,
welche von den Biegerollen 26, 28 durch Anheben
des Schlittens 34 auf das Blechteil 50 ausgeübt werden,
am Kontaktsausgangspunkt 54 knickt. Das Blechteil 50 wird
zusätzlich
durch das am Gegenhalter 44 vorgesehene Gegenprofil 58 auch
am Kontaktsausgangspunkt 54 an den Profilkörper 24 angedrückt und
entsprechend dem Biegeprofil 52 des Profilkörpers 24 geformt.
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Zu
Beginn des Biegeprozesses besitzt eine Federkraft FFeder,
welche in den 2, 3 und 4 mit
einem Pfeil gekennzeichnet ist, lediglich einen vergleichsweise
geringen Anteil an einer die Druckspannung erzeugenden, in den 2, 3 und 4 mit
einem Pfeil gekennzeichneten Normalkraft FNormal zur
lokalen Plastifizierung des Blechteils 50. Zu Beginn des
Biegeprozesses wird die Normalkraft FNormal größtenteils
von einer durch Anhebung des Schlittens 34 erzeugten Hubkraft
FHub aufgebracht.
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3 zeigt
die Biegevorrichtung 22, worin das Blechteil 50 sich
inmitten des Biegeprozesses befindet und bereits bis kurz vor die
Blechteilenden 62,66 an den Profilkörper 24 angedrückt ist.
Im Gegensatz zum Beginn des Biegeprozesses teilt sich die Normalkraft
FNormal inmitten des Biegeprozesses, wie
gezeigt in 3, je zur Hälfte auf in die durch die Zugfeder 42 hervorgerufene
Federkraft FFeder und in die Hubkraft FHub des Schlittens 34.
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Zum
Abschluss des Biegeprozesses, welcher in 4 gezeigt
ist, ist der Schlitten 34 derart in Pfeilrichtung 48 angehoben,
dass die Biegerollen 26, 28 das gesamte Blechteil 50 an
den Profilkörper 24 gedrückt haben
und sich an den Blechteilenden 62, 66 des Bleichteils 50 befinden.
Im Teilstück,
welches die Biegerollen 26, 28 zwischen der in 3 gezeigten
Position und der in 4 gezeigten Position der Biegerollen 26, 28 am
Blechteil 50 zurückgelegt
haben, überwiegt
die durch die Zugfeder 42 hervorgerufene Federkraft FFeder über
die Hubkraft FHub des Schlittens 34 zur
Erzeugung der Druckspannungen zwischen den Biegerollen 26, 28 und
dem Blechteil 50. Die Federkraft FFeder entspricht
dann annähernd der
Normalkraft FNormal zur lokalen Plastifizierung
des Blechteils 50 und kompensiert dadurch den vergleichsweise
geringen Anteil der Hubkraft FHub des Schlittens 34.
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Die
Kombination der durch Anhebung des Schlittens 34 erzeugten
Hubkraft FHub und der durch die die Biegerollen 26, 28 miteinander
in Zugbelastung setzenden Zugfeder 42 hervorgerufenen Federkraft
FFeder erlaubt eine besonders präzise Umformung
des Blechteils vom Kontaktausgangspunkt bis zu den Blechteilenden
entlang dem gesamten Biegeprofil des Profilkörpers mit gleichmäßiger auf
das Blechteil ausgeübter
Biegespannung.
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Die
Erfindung ist nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel,
insbesondere nicht auf einen Profilkörper, welcher als Kolbenrolle
mit einem Zylindermantelprofil ausgebildet ist, beschränkt. Alle
vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale
sind beliebig miteinander kombinierbar.