DE102006053518A1

DE102006053518A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Wickelbiegen

Info

Publication number: DE102006053518A1
Application number: DE200610053518
Authority: DE
Original assignee: PATENTGESELLSCHAFT MARANATHA
Current assignee: PATENTGESELLSCHAFT MARANATHA
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine für das Verfahren ausgebildete Vorrichtung zum FS-Wickelbiegen, die freien Enden des zu biegenden Profils in zugeordneten Spannvorrichtungen gespannt sind und das Profil vorzugsweise einen innenliegenden Dornschaft zur Stabilisierung der Profilform aufweist, wobei das Profil mittels einer Zugkraft in Längsrichtung des Profils um eine drehend angetriebene Biegeform gezogen und hierbei gebogen wird. Die Erfindung ist durch ein Verfahren gekennzeichnet, welches das zu biegende Profil unter einer kontrollierten Zug- und/oder Schubkraft durch ein FS-Fenster führt, das querschnittsverdünnende Formstäbe aufweist, die in den Querschnitt des zu biegenden Profils eindringen und eine Volumenveränderung in dem zu biegenden Profil in der Umformbiegezone ausbilden. Darüber hinaus ist die Erfindung durch eine für das Verfahren ausgebildete Vorrichtung gekennzeichnet, welche das zu biegende Profil unter einer kontrollierten Zug- und/oder Schubkraft durch ein FS-Fenster führt, das querschnittsverdünnende Formstäbe aufweist, die in den Querschnitt des zu biegenden Profils eindringen und eine Volumenveränderung in dem zu biegenden Profil in der Umformbiegezone ausbilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wickelbiegen von zwei- und dreidimensional gebogenen Profilen.
Nachfolgend werden für die Begriffe „zweidimensional und dreidimensional" auch die Begriffe „2D" und „3D" verwendet.
Das Material des Hohlprofils ist gleichgültig. Es kann sich um jedes beliebige, dauerhaft biegbare Material handeln. Hieraus ergeben sich, dass nicht nur metallische Hohlprofile gebogen werden können, sondern auch Hohlprofile aus beliebigen anderen Werkstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf sämtliche Profile, unabhängig davon, ob es sich um offene, halboffene oder geschlossene Hohlprofile handelt. Wenn nachfolgender Begriff „Hohlprofil" gebraucht wird, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Es werden im Sinne der vorliegenden Erfindung auch offene (U-Profile), halboffene (C-Profile) und geschlossene (Hohlprofile) Profile allgemeiner Art gebogen. Hierunter fallen auch Mehrkammerprofile, die in einem Rollverfahren oder einem Extrudierverfahren hergestellt werden können.
Bei der Biegung von offenen Profilen ist die Verwendung eines Dornschaftes, der in der Biegezone verbleibt, nicht notwendig. Allerdings ist bei der Biegung von halboffenen und geschlossenen Profilen die Verwendung eines Dornschaftes erforderlich.
Wenn also in der folgenden Beschreibung von der Anwendung eines Dornschaftes gesprochen wird, bedeutet dies nur, dass damit halboffene und geschlossene – gegebenenfalls auch Mehrkammer-Profile gebogen werden. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen. Bei den offenen Profilen kann auch der Dornschaft entfallen. Bei Mehrkammer-Profilen braucht in der Regel hingegen jede Kammer ihren eigenen Dornschaft.
Mit dem Gegenstand der GB 1,047,612 ist beispielsweise ein klassisches Drei-Rollen-Biegeverfahren bekannt geworden, bei dem das zu biegende Profil zwischen insgesamt drei Rollen hindurchgeführt wird. Die mittlere Rolle wirkt als Mittelrolle, um die herum gebogen wird, während die auslaufseitig angeordnete Rolle als Biegerolle wirkt, die mit einer bestimmten Kraft gegen das Rohr angestellt wird, um das Rohr unter der Einwirkung eines Hebels um die besagte Mittelrolle herum zu biegen. Die an der Einlaufseite angeordnete Rolle wirkt als Stützrolle.
Es handelt sich um das sogenannte Schwerkraftbiegen, bei dem über die Schwerkraftlinie des Biegeprofils dessen Widerstandsmoment überwunden wird. Nachteil bei diesem klassischen Biegeverfahren ist, dass bei der Umformung des Profils in der Profilaußenseite eine Ausdünnung des Profilquerschnittes und an der Profilinnenseite eine Verdickung des Materials stattfindet. Dies führt in diesen Bereichen zu unerwünschten Beulungen und Stauchungen, welche die Maßhaltigkeit des fertig gebogenen Profils, sowie die Qualität der Wandung in diesen Bereichen beeinträchtigen.
Mit dem Gegenstand der DE 198 30 962 A1 ist ein weiteres (Freiform-) Biegeverfahren bekannt geworden, bei dem das zu biegende Profil durch eine in allen drei Raumachsen bewegliche Biegematrize hindurchgeschoben und hierbei gebogen wird.
Bei diesem bekannten Freiformbiegen besteht jedoch der Nachteil, dass bei sehr steifen dünn- oder dickwandigen Hohlprofilen das Hohlprofil zurückfedert und eine Maßhaltigkeit nicht erreicht werden kann. Zur Verbesserung der Umformarbeit ist es bekannt, der dreidimensional bewegbaren Umform-Matrize eine Vibrationsbewegung zuzuordnen, um die Friktionen an der Oberfläche des zu biegenden Stangenprofils zu reduzieren. Mit diesem Verfahren ist ebenfalls der Nachteil verbunden, dass im Biegeprozess unterschiedliche Wandstärken von der Kurvenaußenseite bezogen auf die Kurveninnenseite des gebogenen Profils entstehen.
Bei diesem Freiformbiegen wird das zu biegende Profil mit einer Schubanordnung durch die Biegematrize hindurchgeschoben, wodurch sehr hohe Friktionskräfte im Bereich der Biegematrize an dem Außenumfang des gebogenen Profils entstehen. Ist das zu biegende Profil von Haus aus jedoch nicht maßhaltig und weicht es beispielsweise in seinem Außendurchmesser von dem vorgegebenen Maß ab, führt dies zu einer unerwünschten Veränderung der Biegekurve und somit zu einer Biegeungenauigkeit. Dies, weil sich durch die fehlende Maßhaltigkeit auch das Widerstandsmoment des zu biegenden Profils im Bereich der Biegematrize ändert, und dies hat direkte Auswirkungen auf die Bogenform des fertig gebogenen Profils.
Ein solches Biegeverfahren benötigt also ein nachfolgendes Zentrieren und Kalibrieren des gebogenen Profils, was mit erheblichem Mehraufwand verbunden ist, weil ein nachfolgendes Kalibrierverfahren nachgeschaltet wird.
Mit dem Gegenstand der DE 40 33 031 A1 ist ein sogenanntes Streckbiegeverfahren bekannt geworden, bei dem ein zu biegendes Hohlprofil um eine drehend angetriebene Biegeform herum gebogen wird.
Das eine Ende des Hohlprofils ist hierbei in einer Spannstation eingespannt, während das dem Biegekern nächst liegende Ende des Hohlprofils auf dem Biegekern selbst eingespannt ist. Durch einen Drehantrieb des Biegekerns wird somit das Profil unter Zugkrafteinwirkung um den Biegekern herum gebogen.
Im Biegeumformbereich legen sich hierbei an die Außenseite des zu biegenden Profils – gegenüberliegend der Biegeform – Profilrollen an, um ein Ausknicken des Profils während der Umformung um den Biegekern zu vermeiden.
Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, dass eine hohe Maßhaltigkeit nicht erreicht werden kann, weil die sich am Außenumfang in der Biegezone anlegenden Profilrollen lediglich der Führung des Profils dienen und damit ein Ausweichen des Profils in diesem Bereich vermeiden. Es kommt aber nach wie vor zu den unerwünschten Querschnittsänderungen des zu biegenden Profils, wie es bei dem vorher genannten Schwerkraftbiegen bereits beschrieben wurde.
Damit ist die Maßhaltigkeit des zu biegenden Hohlprofils stark beeinträchtigt. Es neigt zum Zurückfedern, und es können nur relativ kleine Profile bis max. 20 × 20 Millimeter gebogen werden. Die Biegetoleranzen sind jedoch erheblich und liegen im Millimeterbereich, wobei maximale Profillängen von 1 m bis 1,20 m gebogen werden können.
Im Prinzip handelt es sich also um ein Schwerkraft-Biegen, d. h. es wird im Wesentlichen eine Biegung über die Schwerkraftlinie des Profils erreicht. Durch die Einbringung einer Zugkraft auf das Profil, die von dem einlaufseitigen Spannkopf auf das Profil ausgeübt wird, wird jedoch eine gewisse Stabilisierung des Biegeprozesses in der Biegezone erreicht.
Ferner ist mit dem Gegenstand der EP 0 296 317 A2 ein sogenanntes Fließformbiegen bekannt geworden, bei dem mit einem Rollwalz-Biegevorgang ein Kaltfließen des Materials im Umformbereich erreicht wird, wodurch die Spannungen im Profil reduziert werden und hierdurch ein spannungsarmes Profilteil erzielt wird.
Bei der Ausgestaltung dieses bekannten Verfahrens mit einer Vier-Rollen-Biegemaschine drückt die untere, mittlere Rolle mit einer vertikalen Presskraft nach oben, wodurch das Biegeprofil einem Fließprozess unterworfen wird. Es werden hierbei Walzkräfte aufgebracht, die den normalen Biegevorgang unterstützen, so dass die neutrale Zone nach innen wandert und hierdurch die Stauchzone kleiner und die Walzzone im Außenbereich größer wird. Zwei oder mehrere der horizontalen Pressrollen können mit Vibrationen überlagert werden.
Bei dieser Anordnung wird vorteilhaft zähes, festes Material verformt. Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, dass es zu der Kategorie des Freiformbiegens gehört und damit eine hochgenaue Maßtoleranz nicht erreicht werden kann. Im Bauwesen sind Toleranzen für gebogene Profile durchaus zulässig. Wenn es jedoch auf hochgenaue Anwendungen (z. B. im Automobilbau) ankommt, ist die Maßtoleranzgenauigkeit nicht mehr ausreichend.
Kommt es beispielsweise darauf an, ein Profil zweidimensional oder dreidimensional mit einer Länge von 2 bis 3 Metern und einer wiederholbaren Konturgenauigkeit von +/– 0,3 mm zu biegen, sind die bisher bekannten Biegemaschinen hierzu nicht in der Lage. Hier setzt die Erfindung mit einem neuartigen Verfahren zum Wickelbiegen ein, welches im Prinzip aus zwei Maschinenkonfigurationen besteht.
Die Erfindung liegt deshalb, ausgehend von einem Stand der Technik nach der DE 40 33 031 A1 , die Aufgabe zugrunde, diesen Stand der Technik so weiterzubilden, dass ein langes und relativ dünnes Profil beliebiger Querschnittsform und Größe mit sehr hoher wiederholbarer Konturgenauigkeit von mindestens oder besser als +/– 0,5 mm gebogen werden kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch ein Verfahren nach dem Gegenstand des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist Gegenstand des Nebenanspruches 7.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung besteht nunmehr aus einem sogenannten Wickelbiegen, bei dem eine Zug- und/oder Schubbeaufschlagung des zu biegenden Profils in Längsrichtung stattfindet und diese Zug- und/oder Schubbeaufschlagung während des gesamten Umformprozesses beibehalten wird.
Ohne Zug- und/oder Schubbeaufschlagung in Längsrichtung würde das umgeformte Profil zu einer unerwünschten Torsion oder zu anderen Deformationen neigen. Dies liegt in der Regel an der vorhandenen Asymmetrie im Profilquerschnitt, die nun mit dem neuartigen Wickelbiegen unter Zug- und/oder Schubbeaufschlagung beherrscht werden kann.
Erfindungsgemäß wird deshalb das sogenannte Schwerkraftbiegen, bei dem das zu biegende Profil um einen Kern gebogen wird, noch mit einem zusätzlichen FS-Fenster kombiniert, bei dem das zu biegende Profil unter einer kontrollierten Zug- und/oder Schubkraft durch ein FS-Fenster hindurch geschoben und/oder gezogen wird und dieses FS-Fenster querschnittsverdünnende Formstäbe aufweist, die in den Querschnitt des zu biegenden Profils eindringen und zu einer Längung des zu biegenden Profils in der Umformzone führen. Diese Volumensveränderung geschieht durch einen sogenannten Frequenz-Schmiede Vorgang. Das FS-Werkzeug bringt das Material des zu biegenden Profils in der Biegezone in einen knetförmigen bzw. in einen plastischen Zustand der augenblicklich durch den Biegevorgang zur Umformung zur Verfügung steht.
Die Profil-Längung geschieht an den Stellen eines zu biegenden Profils, wo naturgemäß durch die Reckung im Außenbereich eines Bogens Ausdünnungen entstehen.
Dieses durch FS-bearbeitete Volumen wird im Außenbereich somit in die Länge des Profils hinein verschoben, weil im Außenbereich eine größere Längung des gebogenen Profils (Abwicklungslänge) stattfindet, als vergleichsweise im Innenbereich der Profil-Kontur.
Diese Ausdünnung im Volumen wird nicht durch Reckung erzielt, wie es zum Stand der Technik gehört. Diese Ausdünnung wird erfindungsgemäß nun gezielt durch die Einwirkung von Formstäben erreicht, die in die Oberfläche eindringen und die gewünschte Wandstärkenverdünnung im kurvenäußeren Bereich erzielen.
Das FS-bearbeitete Volumen verteilt sich somit auf eine größere Abwicklungslänge. Mit dieser Maßnahme entsteht ein Biegeeffekt, der keine Hebelwirkung (z. B. im Sinne eines Drei-Rollen-Biegeverfahrens) mehr notwendig macht.
Es muss somit das ursprüngliche Widerstandsmoment eines Profils nicht mehr nur durch eine Hebelwirkung überwunden werden. Die Erfindung kombiniert also mindestens zwei Effekte miteinander, nämlich einmal den Effekt einer Umformung des Profils im FS-Fenster durch die Eindringung von Formstäben in die Oberfläche des Hohlprofils, zum Zweiten durch die Stabilisierung des Profils bezogen auf sein Querschnittsverhalten während der Biege-Umformung durch die Aufbringung einer kontrollierten Zug- und Schubkraft auf das Profil und zum Dritten durch die Hebelwirkung des sich drehenden Werkzeug-Tisches über die Biegeschablone.
Es wird damit ein freies Umformen vermieden, mit dem kein schädlicher Einfluss mehr auf das Querschnitts- und Biegeverhalten des Profils in der Umformzone ausgeübt werden kann. Durch die Aufbringung einer Zug- und/oder Schubkraft wird das Profil nun zusätzlich stabilisiert, und zwar generell in der Umformbiegezone, so dass keine Deformationen im Querschnitt des Profils zu einer unerwünschten Torsion oder einer anderen Verformung des Profils führen können. Die beschriebenen mindestens zwei miteinander kombinierten Effekte laufen auch in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge ab. Als erstes wird das Profil in einen knetförmigen Zustand durch das Frequenzschmieden gebracht. Durch diesen Effekt wird eine Längung des Profils in Richtung der Längsachse erreicht und der danach ablaufende Biegeprozess bringt das Profil in die gewünschte Biegekontur mit bisher nicht erreichter Biege-Wiederholgenauigkeit.
Es hat sich also herausgestellt, dass das Ziehen und Schieben des Profils durch ein FS-Fenster unter Aufbringung einer Zug- und Schubkraft bei gleichzeitiger Aufwicklung auf eine Wickelform bzw. Biegeschablone zu einer entscheidenden Verbesserung der wiederholbaren Konturgenauigkeit führt.
Nachfolgend wird die Ausbildung der Werkzeuge für das erfindungsgemäße Wickelbiegen (nachfolgend auch als FS-Wickelbiegen bezeichnet) erläutert.
Ein FS-Werkzeugsatz besteht aus mindestens einer Biegeschablone, welche die Kontur des gebogenen Profils vorgibt.
Zur Biegeschablone gegenüberliegend ist ein sogenanntes FS-Fenster angeordnet, welches räumlich von der Biegeschablone getrennt ist und nicht mit dieser zusammen hängt.
Das FS-Fenster besteht aus Frequenzschmiede-Werkzeugen, wobei diese FS-Werkzeuge das zu biegende Profil in der Regel von drei Seiten einfassen, während die vierte Seite des Profils auf der Biegeschablone aufliegt.
Jedes FS-Werkzeug besteht bevorzugt aus einem Werkzeugschaft, in dem ein oder mehrere Formstäbe angeordnet sind, welche auf der Oberfläche des zu biegenden Profils aufliegen und teilweise in diese Oberfläche eindringen.
Nachdem die Formstäbe ein relativ geringes Volumen und somit einen geringen Auflageradius auf der Oberfläche des zu biegenden Profils besitzen, bestehen diese aus hochfesten Materialien. Solche Materialien können sein, gehärtete oder geschmiedete Stähle, Sintermetalle, Kunststoffe, Keramikwerkstoffe, Verbundstoffe aus den vorgenannten Materialien, die entweder geschmiert oder nicht geschmiert sind.
Diese Maßnahme – nämlich die Verwendung von relativ klein dimensionierten Formstäben – die mit der Längsachse quer zur Längsachse des zu biegenden Profils auf diesem aufliegen, ermöglichen eine Miniaturisierung des gesamten FS- Fensters und damit eine sehr kleine Querschnittseinwirkung auf das zu biegende Profil in der Umformzone. Damit werden sehr hohe Flächenpressungen bei kleinst möglichen Biegeradien erzielt. Aufgrund dieser hohen Flächenpressungen und der Miniaturisierung der Formstäbe können geringe Vertikal-Kräfte auf diese Werkzeuge einwirken und dennoch eine hohe Umformarbeit leisten.
Die Presskräfte sind also um den Faktor 10 bis 100 geringer, als bei den üblichen Umformprozessen mit beispielsweise Biegerollen, Walzrollen und dergleichen mehr.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es zusätzlich vorgesehen, dass den Formstäben eine Vibration zugeordnet wird, um die Umformarbeit im Gefüge des umzuformenden Profils zu verbessern. Damit können auch die Friktionen an der Oberfläche des umzuformenden Profils minimiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird somit das FS-Werkzeug in einen Druck-Frequenzzylinder eingebracht, der somit zwei Funktionen erfüllt:

1. Vorschub mit Krafteinsatz für die Eindringtiefe des FS-Werkzeuges
2. Frequenzerzeugung zur Unterstützung für den Schmiedevorgang.

Das zu biegende Profil wird an einem Ende der Biegeschablone eingespannt. Die Biegeschablone mit Einspannkopf zieht nun das Profil gegen den Widerstand des Profilschlittens und gegen den Widerstand des FS-Fensters durch ein mit den oben genannten Werkzeugsätzen gebildetes FS-Fenster, um die vorgegebene Biegekontur auf der Schablone zu erreichen. Das FS-Fenster bildet sich durch die Anlageflächen der Schablonen-Innenseite des Biegeteils, gegenüberliegend durch das Y-FS-Werkzeug, Ober- und Unterseite des Profils durch die Z-FS-Werkzeuge oben und unten.
Das Y-FS-Werkzeug liegt in der Regel planparallel zur Profilfläche an; in Sonderfällen kann es auch wechselseitig konisch anliegen, um beim 3D-Biegen Z-Biegungen nach oben und unten zu erreichen.
Die in der Z-Richtung wirkenden FS-Werkzeuge sind in der Regel konisch, um entsprechend der Biegung die größeren Volumina an der Bogenaußenseite in einen knetförmigen Zustand zu bringen. Es handelt sich hierbei um die Hauptbiegerichtung.
Torsionen nach beiden Seiten (alpha und beta) werden durch das Drehen des Spannkopfes am Profilschlitten und dem Schwenken der 3-FS-Werkzeuge um die X-Achse gemeinsam ein- und ausgeleitet. Die jeweilige Schräglage (= Torsion) ist in die Schablonen-Auflagefläche eingearbeitet.
Die Z-Biegungen, bei 3D-Biegung ansteigend bzw. fallend, werden durch das Schwenken der Biegeschablone um die Y-Achse bewerkstelligt. Hierbei wird gleichzeitig ein Heben oder Senken über die Z-Achse der Biegeschablone ermöglicht.
Die Biegungen eines Profils erfolgen immer um die in konstant gehaltener Höhe befindlichen Y- und X-Achsen der Biegeschablone und des FS-Fensters. Die in Z-Richtung verlaufenden Konturen sind ebenfalls in die Biegeschablone eingearbeitet.
Die Biegeschablone und das FS-Fenster korrespondieren immer miteinander, wobei in den späteren maschinentechnischen Ausbildungen es vorgesehen ist, dass die Biegeschablone auf einem Y-Schlitten und das FS-Fenster auf einem X-Schlitten angeordnet ist und der Y- Schlitten unabhängig jeweils in senkrechter Richtungen zustellbar ist. Das FS-Fenster ist in X-Richtung beliebig verfahrbar und in der Z-Ebene konstant. Die Biegelinie befindet sich also immer im X-Y-Achsenkreuz mit konstanter Höhe.
Die geometrisch kinematische Auslegung der Maschine macht es notwendig, das FS-Fenster bei unterschiedlichen Radiusbiegungen an einem Biegeteil entlang der X-Achse nach links und rechts zu bewegen.
Der Dornschlitten fährt exakt in Kongruenz mit dem FS-Fensterschlitten mit. Der Dornschaft befindet sich immer im Zentrum der Biegelinie.
Eine weitere maschinentechnische Auslegung lässt die Biegeschablone sich in X-Y-Richtung bewegen. Das FS-Fenster und der Dornschaft bleiben stationär. Alle anderen geometrisch-kinematischen Bewegungen bleiben.
Der Profilschlitten bewegt sich ebenfalls in Kongruenz zur Drehbewegungsgeschwindigkeit der Biegeschablone mit einem eingestellten Widerstand zum Aufbau einer Zugkraft im zu biegenden Profil.
Zur Modifikation der Zugkraft kann eine zusätzliche Schubkraft aufgebracht werden, welche die Zugkraft entsprechend vermindert. Dieses Wechselspiel zwischen Schub- und Zugkraft geschieht immer zwischen dem biegeschablonenseitigen Spannkopf und dem Spannkopf des Profilschlittens. Wichtig ist jedoch in allen Fällen, dass stets auf das zu biegende Profil eine definierte Zugkraft aufgebracht wird.
Wenn eine Schubkraft eingeleitet wird, geht die Bremswirkung von der Drehbewegung der Biegeschablone aus, wobei der Profilschlitten eine Schubkraft je nach Erfordernis der Biegeparameter aufbaut.
Auch ein Wechsel während des Biegeprozesses zwischen Schub- und Zugkraft kann verwirklicht werden.
Die Biegeschablone kann an der Auflagefläche des Profils erhaben ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Profil mit seiner Auflagefläche an der Biegeschablone über eine Vertiefung aufgenommen und geführt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz eines FS-Fensters gelingt nun im hohen Maße eine Miniaturisierung der Umform-Biegewerkzeuge und deren Antriebskräfte und damit des gesamten Maschinenaufbaus.
Dies hat wesentliche Vorteile:

1. erhebliche Reduzierung von Friktionskräften
2. wesentliche Bauraumreduzierung der Maschine
3. Gewichts- und Materialeinsparungen bei der Herstellung von Werkzeugen und Maschine
4. kostengünstiger Einsatz von hochwiderstandsfähigen Werkstoffen.

Es kann davon ausgegangen werden, dass das FS-Fenster in Verbindung mit einer Biegeschablone Konturgenauigkeiten von bisher nicht erreichbarer Maßgenauigkeit in einem Profilumformbiegeprozess ermöglicht.
Beim 3D-FS-Umformbiegen nach der Erfindung müssen zusätzlich zur Torsions-Verschiebung die Einstellungen beim Schwenken der Biegeschablone, also beim Zusatzbiegen nach oben oder nach unten für die Radienübergänge mitberücksichtigt werden. Der Dreh-Hub-Schwenktisch der Biegeschablone hat also eine Vielzahl von aufeinander abgestimmten Bewegungsabläufen über die vier Achsen:

– Drehen
– Heben
– Schwenken
– Linear fahren (in Y-Richtung).

In Kooperation mit dem FS-Fenster über die fünf Achsen sind folgende Bewegungen erforderlich:

– Linear fahren (in X-Richtung)
– Schwenken des FS-Fensters
– FS-Werkzeuge nach oben bewegen
– FS-Werkzeuge nach unten bewegen
– FS-Werkzeuge in Y-Richtung bewegen.

Alle diese Achsen müssen miteinander koordiniert werden.
Wichtig hierbei ist, dass das FS-Fenster das Profil in seiner unverrückbaren Position hält und je nach Bedarf mit seinen drei FS-Werkzeugen in Lage und Eindringtiefe verstellt je nach Horizontal- bzw. Vertikalbewegungen und Verdrehungen (Torsion = Winkel beta).
Hieraus ergibt sich im Rahmen der Erfindung, dass ein FS-Formbiegen sowohl zur zweidimensionalen als auch zur dreidimensionalen Verformung eines Profils als erfindungswesentlich beansprucht wird.
Nachfolgend wird der Funktionsablauf zwischen einem FS-Fenster und der Biegeschablone näher erläutert:
Die X-Linearachse bleibt in ihrer Position fixiert bezogen auf einen Profilquerschnitt. Demnach ist diese X-Linearachse immer identisch mit der Schwerkraftlinie eines Profils.
Am Beispiel eines 2D-FS-Formbiegens folgt hieraus: – die Biegeschablone verbleibt exakt in der Horizontalen – erhält der 2D-Profilbogen zusätzlich eine Tordierung nach links oder rechts so ist der Abstand der Schwerkraftlinie bis zur Anlagefläche B/2 der Hebelänge.
Je nach Schwenkwinkel des FS-Fensters um den Drehpunkt der Linearachse X nach links oder rechts bewegt sich der Hebel nach oben oder unten von der Mitte des Profils (H/2) aus.
Die genannten Maßnahmen haben zur Folge, dass die mathematischen Grundlagen für die Volumensveränderung mit einer größtmöglichen Annäherung erstmalig Praxistauglichkeit aufweisen. Das Umkehrverhalten von Auflagefläche zur spezifischen Flächenpressung ermöglicht eine proportional zur bisherigen Antriebsleistung stark reduzierte Größenordnung.
Das FS-Formbiegen „FSB" eröffnet neue Perspektiven in Qualität und Wirtschaftlichkeit für das Profilbiegen in Großserie im 2- und 3D-Bereich. Das FSB lässt sich in teil- bzw. vollautomatischen Fertigungsabläufen integrieren.
Die Effizienz des FSB-Verfahrens erfährt durch den Einsatz von überlagerten Frequenzen in axialer und/oder quer ausgerichteter Bewegungsrichtung auf die FS-Umformwerkzeuge eine Steigerung der Eindringtiefe und damit eine Reduzierung der Friktion, sowie eine Erhöhung der Biegegeschwindigkeit.
Dies im Gegensatz zum bekannten Walzbiegen, wo als Auflagefläche für die Innenbogenseite eine sogenannte Mittelrolle aufliegt.
Beim Walzbiegen ergibt sich ein Nachteil, dass auf der Innenseite ebenfalls ein Auswalzen stattfindet, das der Wirkung der Außen-Walzung direkt entgegenwirkt und somit den Wirkungsgrad eines Biegeergebnisses sehr stark negativ beeinflusst.
Um damit die relativ großen Auflageflächen des bekannten Walzbiegens im Bogenaußen- und Innenbereich um Fließprozesse zu erzeugen, müssen exorbitant hohe Walzkräfte realisiert werden, die in den Größenordnungen von 100 bis 2000 kN notwendig machen, je nach Profilgröße und Profilwerkstoff.
Die Miniaturisierung durch das FSB-Verfahren nach der Erfindung ermöglicht hingegen ideale Voraussetzungen für einen Biegeumformprozess. Die Auflagefläche auf der Schablonenseite ist immer ideal groß gegenüber den kleinsten Auflageflächen des FS-Fensters mit der Folge eines hervorragenden Wirkungsgrades für die für das Biegen notwendige Volumensveränderung. Demnach sind nur noch 1/10 bis 1/100 so große Walzkräfte bezogen auf das bekannte Walzbiegeverfahren notwendig.
Auf der Bogeninnenseite gibt es keine messbaren Volumenveränderungen.
Das FS-Fenster hat generell die Aufgabe, die für die Biegungen erforderlichen Volumenveränderungen zu bewerkstelligen. Im Gegensatz zum bereits bekannten Roll-Walzbiegen bei dem die Volumenverschiebung für das Biegen von Profilen eine Rolle spielt, gelingt mit dem neuen Verfahren eine wesentlich bessere Leistung, bei verbesserter Qualität und niedrigeren Herstellungskosten für die Maschine und die damit hergestellten Produkte.
Mit dem erfindungsgemäßen FSB-Verfahren wird somit eine Miniaturisierung der Werkzeuge im direkten Umformprozess erzielt.
Die Formstabeinsätze, welche im Prinzip das FS-Fenster bilden, sind in ihrer unterschiedlichen Formgestaltung, wie z. B. Kontur und Querschnittgestaltung mit ihren Berührungsflächen zur Profiloberfläche gegenüber einer Walzrolle absolut minimiert. Dies geschieht an der Bogenaußenseite eines zu biegenden Profils. An der Bogeninnenseite eines zu biegenden Profils liegt hingegen die Biegeschablone an.
Das FS-Fenster entspricht in seiner Formgeometrie dem Profilquerschnitt des zu biegenden Profils. Das FS-Fenster umschließt somit maximal umfänglich (d. h. bis zu 360°) das Profil, in der Regel geschieht dies von drei Seiten; in Sonderfällen kann dies jedoch auch nur zweiseitig oder einseitig erfolgen.
Die Ziehwerkzeugschäfte können ein-, zwei- oder mehrstufig ausgebildet sein. Der Einsatz kann mit oder ohne Frequenzunterstützung bei einer Biegung erfolgen.
Je nach erforderlicher Eindringtiefe kommen unterschiedlich gestufte Ziehwerkzeuge zum Einsatz.
Die geometrischen und maßlichen Ausbildungen von Einfachziehwerkzeugen oder gestuften Ziehwerkzeugen richten sich nach folgenden Kriterien:

– Profil-Werkstoff
– Profilquerschnittsform
– Profilabmessung
– Profilwandstärke
– Biegegeschwindigkeit.

Die Werkzeugauslegung für das FS-Formbiegen besteht also prinzipiell aus zwei unterschiedlichen Werkzeugen, nämlich den schablonenseitig angeordneten Werkzeugen (Biegeschablone) und den FS-Fensterseitig angeordneten Werkzeugen, insbesondere den einfach oder mehrfach gestuften Werkzeugschäften mit darin eingesetzten Formstäben.
Auf der Schablonenseite kann die Biegeschablone aus dem Vollmaterial gefräst werden und gegebenenfalls mit geringem Untermaß auf die Soll-Kontur gebracht werden. Da über den Ziehvorgang eine Plastifizierung im Bereich der Umformzone stattfindet, kann mit einem relativ stabilen Konturverhalten nach dem Umformbiegeprozess gerechnet werden. Dies bedeutet, dass Schwankungen in der Konturgenauigkeit, die beim konventionellen Streckbiegen vorhanden waren, nicht mehr auftreten können.
Somit spielen Chargenunterschiede, Festigkeitssprünge im Material, Wandstärkentoleranzen, asymmetrische Querschnittsgeometrie bei Mehrkammerprofilen, bei halboffenen Profilen und offenen Profilen keine Rolle mehr.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1: schematisiert die Darstellung des Wickelbiegens in 2D-Ausführung
2a: schematisiert die Ausführung des Wickelbiegens in 3D-Ausführung
2b: schematisiert das Prinzip des FS-Fensters in Verbindung mit einer Biegeschablone
3a: Schnitt durch ein FS-Fenster mit anliegenden FS-Werkzeugen und Biegeschablone
3b: Gesamtübersicht einer Maschinenanordnung für das 3D-Biegen
4: schematisiert der Antrieb eines Werkzeugschaftes im FS-Fenster bei Einwirkung auf das Profil bei dreistufiger Ausführung
5a: Schnitt durch einen einstufigen Werkzeugschaft mit Formstab in einstufiger Ausführung
5b: Schnitt durch einen zweiteiligen Werkzeugschaft mit einteiligem Formstab
5c: Schnitt durch einen einteiligen Werkzeugschaft mit zwei Formstäben
5d: Schnitt durch einen dreigeteilten Werkzeugschaft mit zwei Formstäben
5e: Schnitt durch einen einteiligen Werkzeugschaft mit drei Formstäben
5f: Schnitt durch einen vierteiligen Werkzeugschaft mit drei Formstäben
5g: Seitenansicht eines linearen FS-Werkzeuges
5h: Seitenansicht eines gekümmten Werkzeugschaftes (FS-Werkzeuges)
6a: Seitenansicht und Draufsicht eines einteiligen Werkzeugeinsatzes mit einem anders geformten Formstab
6b: ein zweigeteilter Werkzeugschaft mit gleichem Formstab
6c: ein einteiliger Werkzeugschaft mit zweistufigem Formstab
6d: ein zweiteiliger Werkzeugschaft mit einer Aufnahme für einen Formstab
6e: ein einteiliger Werkzeugschaft mit dreiteiligem Formstab
6f: ein geteilter Werkzeugschaft mit einer Aufnahme für einen daran angepassten Formstab
7: eine Draufsicht auf eine 2D-Anordnung einer Biegemaschine nach einer Draufsicht in Richtung des Pfeiles B-B in 8
8: die gleiche Ansicht der Biegemaschine in einer Ansicht A-A in 9
9: die gleiche Biegemaschine wie 7 und 8 in einer Ansicht C-C in Richtung des Pfeiles C-C in 8
10: die Draufsicht auf eine 3D-Biegemaschine
11: die Stirnansicht der Maschine nach 10 in Richtung des Pfeiles C-C in 10
12: die Ansicht der Maschine nach den 10 und 11 in Richtung des Pfeiles A-A in 10
13: eine Variante gegenüber der 3D-Biegemaschine nach den 10 bis 12 mit einer dreidimensional bewegbaren Biegeschablone
Bei der 2D-Biegemaschine nach 1 wird das zu biegende Hohlprofil 9 auf der linken Seite in einem Spannkopf 10 aufgenommen, der in einem Halter 12 aufgenommen ist.
Durch den Halter 12 greift die Dornstange 7 hindurch, die an ihrem vorderen Ende mit einem Dornschaft 8 verbunden ist, der ständig in der Biegezone gehalten wird.
Es ist nicht dargestellt, dass die Dornstange 7 an einen in Längsrichtung verfahrbaren Schlitten in einer Dornstangenstation angeordnet ist.
Das zu biegende Hohlprofil 9 wird über den Außenumfang einer Biegeschablone 1 geführt, die im Ausführungsbeispiel als Korbbogen ausgeführt ist und die eine Schablonenkontur 5 als erhabene Fläche trägt, die über die sonstige Oberfläche der Biegeschablone 1 hinaussteht.
Die Biegeschablone 1 ist in einer Drehachse 2 drehbar gehalten und auf einem Drehtisch 3 befestigt. Der Drehtisch 3 ist in Pfeilrichtung 6 (d. h. im Uhrzeigergegensinn) drehend angetrieben und übt somit auf das Hohlprofil 9 eine Zugkraft entgegen der Zugkraft des Profilschlittens und eine Hebelwirkung (Halter 12) aus.
Die Biegeschablone 1 ist im Übrigen im Bereich eines Halters 4 befestigt, der seinerseits mit dem Drehtisch 3 verbunden ist.
Jenseits der Umformzone ist das Hohlprofil 9' in einem Schablonen-Spannkopf 18 aufgenommen, der fest mit dem Drehtisch 3 und dem Halter 4 verbunden ist.
Der Drehtisch 3 und damit die Biegeschablone 1 sitzen auf einem Y-Schlitten 57 und sind dort drehbar gelagert.
Der Y-Schlitten 57 ist in der Y-Achse (in den Pfeilrichtungen 24) linear verschiebbar. Zu diesem Zweck ruht er auf insgesamt vier in gegenseitigem Abstand zueinander angeordneten Fahrwagen 101, die ihrerseits auf einer Querbrücke 56 angeordnet sind.
Die Verschiebung in Y-Achse ist entsprechend der Veränderung der Krümmung des gebogenen Hohlprofils 9' gesteuert.
Im Bereich der X-Achse 21 erfolgt die Zuführung des Profils, während im Bereich der Y-Achse 22 der Y-Schlitten 57 quer verfahren wird.
Nachdem der Halter 12 auf einem Profilschlitten 13 (s. 7) verfahrbar ist, wird auf das zu biegende Hohlprofil 9 und/oder eine Zug- oder Schubkraft ausgeübt, wenn die Biegeschablone 1 sich in Pfeilrichtung 6 dreht und der Spannkopf 18 das Hohlprofil 9 durch das (nur angedeutete) FS-Fenster 17 hindurchzieht.
Es wird eine Z2-Achse definiert, die gleichzeitig die Biegeachse 16 ist und die somit die Achse des FS-Fensters 17 darstellt.
Hiervon beabstandet ist die Drehachse 2 des Drehtisches 3, was die Z1-Achse 23 definiert.
Die beiden Z-Achsen haben also einen gegenseitigen Abstand voneinander.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Drehtisch 3 nicht in der Z-Achse heb- und senkbar ausgebildet. Es entfallen somit die Hubbewegungen in den Pfeilrichtungen 19. Diese sind nur bei der 3D-Biegung erforderlich.
Um ständig eine Zug- und/oder Schubkraftkraft auf das Hohlprofil 9 im FS-Fenster 17 in Pfeilrichtung 14 zu erzeugen, kann somit die Zug- bzw. Schubkraft zwischen dem auslaufseitigen Schablonen-Spannkopf 18 und dem einlaufseitigen Halter 12 verändert werden. Die 2a zeigt die gleiche Darstellung wie 2 mit dem Unterschied, dass in diesem Fall ein 3D-Biegen eines Hohlprofils 9, 9' erfolgt.
Es sind auch einige maschinentechnische Einzelheiten der Biegevorrichtung selbst eingezeichnet.
Für eine 3D-Biegung eines Hohlprofils 9 ist es erforderlich, dass das FS-Fenster 17 um den Winkel β (in Pfeilrichtung 11) verschwenkbar ausgebildet ist.
Das FS-Fenster 17 ist hier genauer dargestellt. Es besteht aus drei im rechten Winkel zueinander angeordneten Werkzeugschäften 25, 26, 27, wobei jeder Werkzeugschaft 25–27 jeweils einen Formstab 28, 29, 30 aufnimmt, der an drei Seiten auf der Oberfläche des Hohlprofils 9, 9' aufliegt.
In der Z-Ebene soll ein dreidimensionaler Bogen gebogen werden und zu diesem Zweck wird der Drehtisch 3 mit seiner Drehachse 2 in den Pfeilrichtungen 20 verschwenkt.
Es handelt sich hierbei um einen Schwenkwinkel α.
Neben der Hauptbiegerichtung in X-Y-Achse gibt es somit eine dritte Biegerichtung in der Z-Achse, die zu einer dreidimensionalen Biegung des Profils 9' führt.
Hierzu ist es notwendig, den Drehtisch 3 in Pfeilrichtung 20 um den Winkel α zu schwenken.
Soll zusätzlich eine Torsion dem Hohlprofil 9 zugeordnet werden, kann noch zusätzlich das FS-Fenster 17 um den Winkel β (in Pfeilrichtung 11) verschwenkt werden.
Auch diese Zeichnung zeigt schon einige maschinenbautechnische Vorrichtungen, die anhand der späteren Zeichnungen noch näher dargestellt werden.
Es ist dargestellt, dass der gesamte Drehtisch 3 heb- und senkbar in den Pfeilrichtungen 19 (s. 1) auf einem Y-Schlitten 70 drehbar, hebbar und schwenkbar gelagert ist, wobei der Y-Schlitten 70 auf Fahrwerken 72 verfahrbar ist, die ihrerseits auf einer Querbrücke 56 gelagert sind.
Nachdem links- und rechtsseitig gemäß 2a jeweils ein Y-Schlitten 70 angeordnet ist, sind diese beiden Y-Schlitten 70 durch zwei Brückenträger 71 miteinander verbunden.
Das FS-Fenster 17 bleibt in der Z-Achse bestehen und zwar im rechten Winkel zur X-Achse 21, ist aber um die X-Achse 21 in Richtung der Y-Achse 22 verschwenkbar ausgebildet. Diese gleiche Schwenkbewegung übernimmt auch der Spannkopf 10 am Halter 12.
Die 2b zeigt schematisiert die Funktion des beschriebenen FS-Fensters 17. Es ist dargestellt, dass das FS-Fenster durch drei im Winkel von 90° übereinander angeordnete Formstäbe 28, 29, 30 gebildet wird welche sich an den drei Seiten des Hohlprofils 9 anlegen. Die vierte Seite des Hohlprofils liegt hierbei auf der Oberfläche der Biegeschablone 1 auf.
Wichtig ist nun, dass die Y-Achse 22 durch den Drehpunkt 31 des FS-Fensters 17 hindurchgeht und das FS-Fenster 17 in den Pfeilrichtungen 11 um den Torsionswinkel β gegebenenfalls schwenkbar ausgebildet ist.
Durch Doppelpfeile an den Formstäben 28–30 ist angedeutet, dass diesen Formstäben Vibrationen zugeordnet werden, welche die Formstäbe mit ihren Auflageflächen in Richtung auf das Hohlprofil 9 in Schwingung versetzen und ein Eindringen in die Oberfläche des Hohlprofils 9 erleichtern.
Gleichzeitig werden dadurch die Friktionen zwischen den Formstäben 28–30 und dem Hohlprofil 9 vermindert. Dieser wird im Übrigen in Pfeilrichtung 6 durch das FS-Fenster 17 hindurchgezogen.
Aus 3a und 3b gehen weitere Einzelheiten der 3D-Biegemaschine hervor.
Die 3a ist eine maschinentechnisch verfeinerte Darstellung der Zeichnung nach 2b und es ist erkennbar, dass jeder Formstab 28–30 in jeweils einem zugeordneten Werkzeugschaft 25–27 aufgenommen ist. Mit Ziffer 5 ist die Schablonenkontur 5 als konische Fläche angedeutet, die um ein bestimmtes Maß von der Vertikalen abweicht. Diese schräge Fläche bildet nun den Torsionswinkel β. Hierdurch ergibt sich an dem FS-Fenster eine Verschiebung in Y-Richtung, die als Relativbewegung 63 in Y-Richtung durch die Nachführung des Y-Schlittens 57 ausgeglichen werden muss.
Gleichzeitig wird durch die Verkippung des FS-Fensters 17 um den Drehpunkt 31 um die X-Achse 21 herum das gesamte FS-Fenster auch um den Betrag 62 angehoben, was wiederum durch eine entsprechende Relativbewegung des Hubantriebes 48, 49 des Drehtisches 3 ausgeglichen werden muss.
Diese Bewegungen geschehen fließend und automatisch gesteuert.
Einzelheiten dieser Antriebe sind in 3b dargestellt.
Ein Hubzylinder 33 ist an einer Zwischenplattform 83 (s. 11) und dessen Kolbenstange ist mit einem Halter 32 verbunden, der am Drehtisch 3 befestigt ist.
Der Drehtisch 3 trägt äußere Lager, an denen ein Zahnkranz angeordnet ist, an denen ein in 3b nicht näher dargestellter Drehantrieb ansetzt.
Die Fahrwagen 101 des Y-Schlittens 57 sind auf einem Schienenträger 35.
Es handelt sich somit um eine Linearführung 34 in der Y-Achse.
Es ist ferner der Schablonen-Spannkopf 18 dargestellt, welcher auf der Seite der Biegeschablone 1 das zu biegende Hohlprofil 9 einspannt.
In 4 ist die Einwirkung einer mehrfach abgestuften Formstabanordnung 36 bestehend aus drei im Abstand in X-Achse voneinander angeordneten Formstäben näher dargestellt.
Hierbei ist erkennbar, dass die Formstabanordnung 36 in einem Werkzeugschaft 27 aufgenommen ist und der Werkzeugschaft 27 seinerseits in einem Führungszylinder 37 aufgenommen ist, der einem Frequenzerzeuger 38 zugeordnet ist.
Durch eine entsprechende Frequenzerzeugung im Bereich von 10 Hertz bis 20 Kilohertz wird somit der Werkzeugschaft 27 und die dort gehaltene Formstabanordnung 36 vibrierend in der Y-Achse 22 angetrieben.
Zusätzlich wird in Pfeilrichtung 40 eine Vorschubstange 39 angetrieben, welche eine entsprechende Vorschubkraft auf den Werkzeugschaft 27 einleitet.
Es versteht sich von selbst, dass auch die anderen Werkzeugschäfte 25, 26 in gleicher Weise ausgebildet sein können.
Aus den 5a–5h gehen verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung des Werkzeugschaftes und der Formstabanordnungen hervor.
Die 5 zeigt einen ungeteilten Werkzeugschaft 25–27, in dessen Aufnahme ein einziger Formstab 28–30 angeordnet ist.
Aus Vereinfachungsgründen wird in der folgenden Beschreibung lediglich ein einziger Werkzeugschaft 25 und eine dazugehörende Formstabanordnung dargestellt, obwohl es klar ist, dass alle anderen Werkzeugschäfte 26 und 27 in gleicher Weise oder auch in anderer Weise ausgebildet sein können.
Die 5b zeigt einen sogenannten geteilten Werkzeugschaft, der aus zwei Werkzeugschaft-Hälften 45 besteht, die zwischen sich eine gemeinsame Aufnahme für einen Formstab ausbilden.
Eine solche geteilte Ausbildung wird gemäß der Darstellung in 5h verwendet, wenn der Formstab insgesamt in X-Richtung gebogen sein muss, und hierbei als Formstab 28', 29' oder 30' ausgebildet ist. In allen Zeichnungen ist unterhalb der Werkzeugschäfte jeweils das zu verformende Profil dargestellt, welches auf der Schablone 1 aufgelegt ist. Es ist erkennbar, dass der jeweilige Formstab in die nicht beeinflusste Wandstärke b des Profils 9 eindringt und diese Profilwandstärke um ein Maß c verringert. Es kommt also zu einer Profilausdünnung.
Je größer die gewünschte Eindringtiefe c am Profilquerschnitt ist, desto besser ist es, mehrere im Abstand hintereinandergeschaltete Formstäbe zu verwenden. Dies zeigt beispielsweise die 5c, wo erkennbar ist, dass der vordere Formstab um das Maß c in den Profilquerschnitt eindringt und der hintere Formstab noch ein weiteres Maß d hinzufügt.
Bei gekrümmter Anordnung kann gemäß 5d auch der Formschaft wiederum dreiteilig ausgebildet sein und hierbei zwei im Abstand hintereinander angeordnete Formstäbe aufnehmen.
Die 5c zeigt einen einteiligen Formschaft mit insgesamt drei im Abstand hintereinander angeordneten Formstäben, wobei der vordere Formstab bei unbeeinflusster Wandstärke b zunächst eine verdünnte Wandstärke c erreicht, der mittlere Formstab eine verdünnte Wandstärke um das Maß d und der hintere Formstab eine weitere Verdünnung um das Maß e.
Hieraus ergibt sich dann das jeweils verformte Hohlprofil 9'.
Bei gekrümmter Ausbildung der Formstäbe wird gemäß 5f eine vierteilige Ausbildung des Werkzeugschaftes vorgesehen, in dem dann drei in sich gekrümmte Formstäbe aufgenommen sind und dort auswechselbar gehalten sind.
Die 5g zeigt die Anordnung bei gerade ausgebildeten Formschäften, d. h. sie können gerade in X-Richtung durchgehend ausgebildet sein, während 5h die Seitenansicht eines oder mehrerer gekrümmter Formstäbe darstellt.
Statt der handprofilierten (zylindrischen) Ausbildung der Formstäbe 28–30 können auch andere Formstabausbildungen vorgesehen werden, wie dies in den 6a–6f dargestellt ist.
Die dort dargestellten Formstabanordnungen 47, 47a sind etwa stiftförmig ausgebildet und bilden an ihrem vorderen freien Ende einen abgerundeten Radius, der wiederum dazu bestimmt ist, in die Wandstärke des zu verformenden Hohlprofils 9 einzudringen.
Dementsprechend ist auch die Formstabaufnahme 46 anders ausgebildet, um diesen stiftförmigen Formstab aufzunehmen.
Die 6a zeigt auch noch verschiedene Spitzenquerschnitte, wo erkennbar ist, dass statt einer rundprofilierten Spitze auch eine keilförmige symmetrische Spitze, eine keilförmig asymmetrische Spitze oder eben eine abgerundete Spitze in Form eines Korbbogens vorgesehen werden kann.
Auch diese Darstellung zeigt in 6b, dass eine geteilte Werkzeugschaft-Hälfte 45 vorgesehen sein kann und in 6c ist dargestellt, dass in der Formstabaufnahme eine Formstabanordung 47b vorgesehen ist, die geeignet ist, mehrere abgestufte und hintereinander angeordnete Formstäbe aufzunehmen.
Gegenüber der getrennten Ausbildung der Formstäbe beispielsweise nach den 5d–5f hat die Ausführung nach den 6c und 6e den Vorteil, dass die Formstabköpfe nun wesentlich dichter zusammenliegen und hiermit eine weitere Miniaturisierung der Fall ist.
Der Abstand a zwischen den Formstäben nach 5c ist somit im Vergleich zu dem Abstand a in den 6c und 6e wesentlich verkleinert.
Somit können komplette FS-Köpfe geschaffen werden und die Art des Materials dieser FS-Köpfe bestehend aus den sogenannten Formstäben hängt von dem Material des zu biegenden Profils ab.
Versuche haben gezeigt, dass ein bestimmtes Maß a nicht zu groß sein darf, d. h. der Abstand zwischen den einzelnen hintereinander angeordneten Formstäben darf nicht zu groß sein, um eine Verfestigung des in Fließformbewegung befindlichen Gefüges des Hohlprofils zu vermeiden.
Hierbei spielt auch die Biegegeschwindigkeit eine Rolle, mit der das Hohlprofil 9 in X-Richtung durch das FS-Fenster gezogen wird.
Die 4 zeigt im Übrigen, dass das gesamte FS-Fenster 17 in den Pfeilrichtungen 43, 44 in X-Richtung bewegt werden kann und hierbei sind die jeweiligen Werkzeugschäfte bei der Aufnahme 41 eines Flansches 42 aufgenommen.
In 7 ist die Draufsicht auf eine 2D-Biegemaschine dargestellt, wo der Drehantrieb für den Drehtisch 3 näher erläutert wird.
Hierbei ist erkennbar, dass am Außenumfang des Drehtisches 3 zwei Antriebe 48, 49 angeordnet sind, die jeweils ein drehangetriebenes Ritzel aufweisen, welcher mit einem fest mit dem Drehtisch 3 verbundene Zahnkranz kämmt.
Es versteht sich von selbst, dass auch noch mehr oder weniger Antriebe dem Drehtisch 3 für den Drehantrieb zugeordnet werden können.
Dass zu biegende Hohlprofil 9 ist gemäß der vorstehenden Beschreibung in dem Spannkopf 10 aufgenommen, der seinerseits in dem Halter 12 drehbar gelagert ist.
Der Halter 12 ist in X-Richtung linear verschiebbar, wobei ein Profilschlitten 58 vorhanden ist, der Teil des Profilschlittens 13 des Spannkopfes 10 ist.
Auf dem Profilschlitten 58 ist ein Antrieb 52 angeordnet, der wiederum ein Ritzel aufweist, welches mit einer auf der Längsbrücke 55 angeordneten Zahnstange 54 kämmt.
Ferner ist die Dornstange 7 in einem Dornstangenhalter 50 aufgenommen, der seinerseits Teil eines Spannkopfes 64 ist.
Dieser Dornstangenhalter 50 ist auf einem in X-Richtung angetriebenen Dornschaftschlitten 59 gelagert, dem ein Antrieb 67 für den Dornschaftschlitten 59 zugeordnet ist.
Dieser Antrieb kämmt in der gleichen Zahnstange 54.
Es gibt ferner einen FS-Fensterschlitten 51, dem ein Antriebsmotor 52 zugeordnet ist, der mit seinem Ritzel 53 wiederum in der Zahnstange 54 in X-Richtung verfahrbar ist.
In Y-Richtung ist der Y-Schlitten 57 auf den vorher erwähnten Fahrwagen 101 verschiebbar gelagert, wobei die Fahrwagen ihrerseits auf einer Querbrücke 56 verschiebbar gelagert sind.
Der Verschiebeantrieb in den Pfeilrichtungen 22 erfolgt hierbei über Antriebe 65, die auf dem Y-Schlitten 57 angeordnet sind und mit ihren Ritzeln 61 auf einer zugeordneten Zahnstange 60 kämmen, die auf der Querbrücke 56 angeordnet ist.
Die gleiche Maschine wird in 8 in anderer Ansicht (gemäß Pfeilrichtung A-A in 7) gezeigt.
Hierbei gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezeichnungen.
Die gleiche Darstellung ist auch in 9 gezeigt, die eine Ansicht der 2D-Biegemaschine in Pfeilrichtung C-C in 8 zeigt.
Auch hier sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In den 10 bis 12 ist hingegen eine 3D-Biegemaschine dargestellt, die zusätzliche Teile gegenüber der 2D-Biegemaschine aufweist.
Als wesentlicher Zusatzteil ist hierbei der Schwenkantrieb 66 für das FS-Fenster 17 zu nennen.
Dieser Schwenkantrieb 66 besteht aus einem Antriebsmotor, welcher mit seinem Ritzel auf ein Zahnkranzsegment 89 wirkt, welches fest mit einem Schwenkkasten 102 verbunden ist.
Die Drehachse des Schwenkkastens 102 ist hierbei die X-Achse 21.
Der Schwenkkasten 102 wird mit Fahrwerken 80 längs geführt, die an den Außenwänden des FS-Fensterschlittens 51 befestigt sind.
Ferner ist erkennbar, dass dem Profilschlitten 13 ein Drehantrieb 68 zugeordnet ist. Dieser besteht aus einem Elektromotor, der auf einen Zahnriemen-Antrieb 69 wirkt, der somit den Halter 12 um die X-Achse herum drehbar angetrieben ausbildet.
Nachfolgend wird der Schwenkantrieb für den Drehtisch 3 dargestellt. Zu diesem Zweck sind Fahrwagen 73 einer Schwenkeinrichtung zugeordnet, wobei jeweils zwei Fahrwagen 73 auf einer Verbindungsbrücke (Brückenträger 71) gelagert sind. Die Zwischenplattform 83 ist an zwei Stirnplatten 86 befestigt, die wiederum die gekrümmten Fahrschienen 82 für den Drehtisch 3 tragen.
Der Antrieb erfolgt über ein Zahnkranzsegment 78, auf dem ein Ritzel 77 kämmt, welches von dem besagten Schwenkantrieb 76 angetrieben ist.
Die Zahnkranzsegmente 78 und 89 sind jeweils außen verzahnt.
Der Antrieb 74 für den Y-Schlitten 70 in 3D-Ausführung wirkt auf eine Ritzel-Zahnstangenanordnung 75.
Das FS-Fenster 17 ist in einem Aufnahmebügel 79 gehalten, der in den Schwenkkasten 102 eingeschweißt ist. Der Aufnahmebügel 79 ist jeweils einem einzigen Werkzeugschaft 25–27 zugeordnet, d. h. er ist drei Mal vorhanden.
Die gekrümmte Fahrschiene 81 für das FS-Fenster wird in Fahrwagen 80 gehalten, die ihrerseits an den zwei Außenwänden 103 gehalten sind, die Teil des FS-Fensterschlittens 51 sind.
Die gekrümmte Fahrschiene 84 gehört zum Brückenträger 71. Die Fahrschiene 84 ist an den Stirnplatten 86 befestigt. Die Zwischenplattform 83 ist mit den beiden Stirnplatten 86 verbunden.
Die Schienenträger 87 gehören zu dem Y-Schlitten 70. Sie sind durch die Rückwand 88 miteinander verbunden.
Die Schienenträger 87 nehmen nun die Fahrwagen 72 für die Linearführung in Y-Richtung auf.
In 11 sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist noch zusätzlich dargestellt, dass dem Drehtisch 3 der vorher beschriebene Hubantrieb 85 zugeordnet ist, der aus dem bereits schon beschriebenen Hubzylinder 33 besteht.
Dieser Antrieb 85 ist in der Zwischenplattform 83 aufgenommen und die Zwischenplattform 83 ist mit der gekrümmten Fahrschiene 84 verbunden.
Die gekrümmte Fahrschiene 84 ist mittels Fahrwagen 73 verschiebbar geführt und zwar an dem Brückenträger 71.
In 13 ist eine Variante für das neuartige Wickelbiegeverfahren dargestellt. Es ist ein fester Biegekopf dargestellt und ebenfalls ist die Dornstation fest ausgebildet.
Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu den vorher genannten Ausführungsbeispielen, bei denen drei verschiedene Schlitten jeweils in X-Richtung beweglich angeordnet waren.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele hingegen als Alternative zu dem erstgenannten Ausführungsbeispiel ist ein sogenannter FS-Fensterturm 90 vorhanden, der fest angeordnet ist. Ferner ist fest der Spannkopf 64 für die Dornstation vorgesehen und lediglich in X-Richtung bewegen sich der Profilschlitten 13 und der gesamte Y-Schlitten 57, 70 in Form eines Koordinatensystems.
Der Fahrschienenträger 97 für den Y-Schlitten ist auf vier Fahrwerken angeordnet, die ihrerseits verschiebbar auf einem Fahrschienenträger 96 für die Halterung des Drehtisches 3 angeordnet ist.
Es handelt sich also um zwei Schienenträger 96, 97, die parallel zur Längsbrücke angeordnet sind.
Der FS-Fensterturm 90 besteht aus zwei zueinander parallelen Seitenwänden 91, die durch eine Rückwand 92 miteinander verbunden sind.
Es handelt sich also um den vorher erwähnten Schwenkkasten 102, der um den Winkel β (Torsionswinkel) in Pfeilrichtung 11 verschwenkbar ist.
In X-Richtung gibt es einen zweiten Antrieb in X-Richtung, nämlich den X-Antrieb 93, der die komplette Querbrücke über den Fahrschienenträger 97 in X-Richtung bewegt.
Der Antriebsmotor des Antriebes 93 greift mittels eines Ritzels 95 auf die Zahnstange 94, wobei der Antrieb 93 auf dem Fahrschienenträger 96 angeordnet ist.
Die Zahnstange 94 hat eine feste Verbindung zum Fahrschienenträger 97 und das Ritzel 95 bewegt nun die Zahnstange 94 in X-Richtung.
Damit geschieht die Abwicklung der Biegeschablone 1 nicht mehr durch eine Drehung des Drehtisches 3 allein, sondern zusätzlich zu dieser Y-Bewegung bekommt der Y-Schlitten eine X-Bewegung durch den X-Antrieb 93. Damit ist wieder ein X-Y-Koordinatensystem beschrieben und die Abwicklung des Hohlprofils über die Biegeschablone 1 kann nun genau über diese X-Y-Bewegung des Drehtisches 3 vorgenommen werden.
Die Plattform 98 des Drehtisches 3 ist schwenkbar ausgebildet um die Biegungen der Biegekonturen 99, 100 in der Z-Achse zu ermöglichen.
Die 13 zeigt die beiden Extremlagen der Biegekontur, die am Anfang mit 100 angegeben ist und am Ende mit 99.
Somit kann die Variante II in 13 dadurch beschrieben werden, dass der gesamte Drehtisch 3 heb- und senkbar, sowie schwenkbar und drehbar auf einem X-Y-Schlitten angeordnet ist.

1: Biegeschablone
2: Drehachse
3: Drehtisch
4: Halter
5: Schablonenkontur
6: Pfeilrichtung
7: Dornstange
8: Dornschaft
9: Hohlprofil 9'
10: Spannkopf
11: Pfeilrichtung (β-Torsionswinkel)
12: Halter für Spannkopf
13: Profilschlitten (Spannkopf 10)
14: Pfeilrichtung
15: Pfeilrichtung
16: Biegeachse (Z2-Achse)
17: FS-Fenster
18: Schablonen-Spannkopf
19: Pfeilrichtungen (Z-Richtung)
20: Pfeilrichtungen (Schwenkung)
21: X-Achse
22: Y-Achse
23: Z1-Achse
24: Pfeilrichtung (Verfahren in Y-Richtung)
25: Werkzeugschaft
26: Werkzeugschaft
27: Werkzeugschaft
28: Formstab
29: Formstab
30: Formstab
31: Drehpunkte (FS-Fenster 17)
32: Halter
33: Hubzylinder
34: Linearführung (Y-Achse)
35: Schienenträger
36: Formstabanordnung
37: Führungszylinder
38: Frequenzerzeuger
39: Vorschubstange
40: Pfeilrichtung
41: Aufnahme
42: Flansch
43: Pfeilrichtung
44: Pfeilrichtung
45: Werkzeugschaft-Hälfte
46: Formstab-Aufnahme
47: Formstab 47a 47b
48: Antrieb für Drehtisch 3 48a
49: Antrieb für Drehtisch 3 49a
50: Dornstangenhalter
51: FS-Fenster-Schlitten
52: Antriebmotor
53: Ritzel
54: Zahnstange
55: Längsbrücke (in X-Richtung)
56: Querbrücke (in Y-richtung)
57: Y-Schlitten (2D)
58: Profilschlitten (X-R)
59: Dornschaftschlitten (X-R)
60: Zahnstange
61: Ritzel (Y-Schlitten)
62: Relativbewegung
63: Relativbewegung
64: Spankopf (Dornstange 7)
65: Antrieb (Y-Schlitten)
66: Schwenkantrieb (FS-Fenster 17)
67: Antrieb für 30 Dornstangenschlitten
68: Drehantrieb (Profilschlitten 13)
69: Zahnriemen-Antrieb
70: Y-Schlitten (3D) 35
71: Brückenträger
72: Fahrwerk (Linearführung Y-Richtung 3D)
73: Fahrwagen (Schwenkeinrichtung) 40
74: Antrieb (Y-Schlitten 3D)
75: Ritzel-Zahnstangenanordnung
76: Schwenkantrieb (Drehtisch 3 45)
77: Ritzel
78: Zahnkranzsegment
79: Aufnahmebügel (FS-Fenster 17)
80: Fahrwagen 50
81: Gekrümmte Fahrschiene (FS-Fenster) 103
82: .
83: Zwischenplattform
84: Fahrschiene (Drehtisch)
85: Antrieb (für Hubzylinder 33)
86: Stirnplatten
87: Schienenträger (Y-Schlitten 3D)
88: Rückwand
89: Zahnkranzsegment
90: Stat. FS-Fenster-Turm
91: Seitenwand
92: Rückwand
93: X-Antrieb (Drehtisch)
94: Zahnstange
95: Ritzel
96: Fahrschienenträger (Drehtisch)
97: Fahrschienenträger (Y-Schlitten)
98: Plattform (für Drehtisch)
99: Biegekontur (Ende)
100: Biegekontur (Anfang)
101: Fahrwagen (Y-Schlitten 2D)
102: Schwenkkasten (β-Verschwenkung)
103: Seitenwand

Claims

Verfahren zum Wickelbiegen, vorzugsweise von Profilen beliebiger Querschnittsform und Dimension, wobei die freien Enden des zu biegenden Profils in zugeordneten Spannvorrichtungen gespannt sind und das Profil vorzugsweise einen innenliegenden Dornschaft zur Stabilisierung der Profilform aufweist, wobei das Profil mittels einer Zugkraft in Längsrichtung des Profils um eine drehend angetriebene Biegeform gezogen und hierbei gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu biegende Profil (9, 9') unter einer kontrollierten Zug- und Schubkraft durch ein FS-Fenster (17) geführt wird, das querschnittsverdünnende Formstäbe (28, 29, 30) aufweist, die in den Querschnitt des zu biegenden Profils (9, 9') eindringen und zu einer Volumenveränderung des zu biegenden Profils (9, 9') in der Umformbiegezone führen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu biegende Profil (9, 9') unter einer kontrollierten Zug- und Schubkraft durch das FS-Fenster (17) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umform-Biegevorgang unter Vibrationseinwirkung auf das zu biegende Profil (9, 9') ausgeführt wird und die Profilflächen nahezu spannungsfrei ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenververänderung in der Umformbiegezone des zu biegenden Profils (9, 9') eine Wandstärkenverdünnung im kurvenäußeren Bereich des Profils (9, 9') ausbilden, wobei sich das knetförmig verdrängte Volumen auf eine größere Abwicklungslänge verteilt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zug- und/oder Schubkraft das Profil (9, 9') in der Umformbiegezone stabilisiert und Deformationen im Querschnitt des Profils (9, 9') oder andere Verformungen vermeidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehen und Schieben des Profils (9, 9') durch ein FS-Fenster (17) eine verbesserte, wiederholbare Konturgenauigkeit des Profils (9, 9') ausbildet.
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Wickelbiegen, vorzugsweise von Profilen beliebiger Querschnittsform und Dimension, wobei die freien Enden des zu biegenden Profils in zugeordneten Spannvorrichtungen gespannt sind und das Profil vorzugsweise einen innenliegenden Dornschaft zur Stabilisierung der Profilform aufweist, wobei das Profil mittels einer Zugkraft in Längsrichtung des Profils um eine drehend angetriebene Biegeform gezogen und hierbei gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu biegende Profil (9, 9') unter einer kontrollierten Zug- oder Schubkraft durch ein FS-Fenster (17) geführt ist, das querschnittsverdünnende Formstäbe (28, 29, 30) aufweist, die in den Querschnitt des zu biegenden Profils (9, 9') eindringen und eine Volumenveränderung in dem zu biegenden Profil (9, 9') in der Umformzone ausbilden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein zu biegendes Profil (9, 9') in eine zwei- oder dreidimensionale Biegerichtung biegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Werkzeugsatz aufweist, welcher eine Biegeschablone (1) und einen der Biegeschablone (1) gegenüber räumlich getrennt angeordnetes FS-Fenster (17) aufweist, wobei die Biegeschablone (1) mittels einem angeordneten Halter (4) mit einem drehbar, schwenkbar und heb- und senkbar angetriebenen Drehtisch (3) verbunden ist, welcher mit der Biegeschablone (1) drehbar in einem Y-Schlitten (57) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Y-Schlitten (57) in einer Y-Achse (22) mittels vier in gegenseitigen Abstand zueinander angeordneten Fahrwagen (101) verschiebbar ist, wobei die Fahrwagen (101) auf eine Querbrücke (56) eines Schienenträgers (35) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu biegende Profil (9, 9') mit seinen Enden in einem Spannkopf (10, 18) gehalten ist, wobei der Spannkopf (10) in einem Halter (12) drehbar gelagert angeordnet ist, der von einer Dornstange (7) mit einem an ihrem vorderen Ende angeordneten Dornschaft (8) durchgriffen ist, welcher während des gesamten Biegevorgangs in der Biegezone gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (12) auf einem Profilschlitten (13) verfahrbar ist und das der an der Biegeschablone (1) angeordnete Spannkopf (18) mittels Drehbewegung der Biegeschablone (1) das zu biegende Profil (9, 9') durch das FS-Fenster (17) zieht oder schiebt und eine Zug- und oder Schubkraft ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtisch (3) in Richtung (19) einer Z1-Achse mittels einem Hubantrieb (85) heb- und senkbar, um eine Drehachse (2) mittels einem Drehantrieb (48, 49) in Pfeilrichtung (6) drehbar und in Pfeilrichtung (20) um einen Schwenkwinkel α mittels einem X-Antrieb (93) schwenkbar ausgebildet ist, wobei der Y-Schlitten (70) auf Fahrwerken (72) verfahrbar ist, die ihrerseits auf einer Querbrücke (56) gelagert sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schub- bzw. Zugkraft zwischen dem auslaufseitigen Schablonen-Spannkopf (18) und dem einlaufseitigen Halter (12) veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das FS-Fenster (17) drei im rechten Winkel zueinander angeordneten Werkzeugschäfte (25, 26, 27) aufweist und schwenkbar um den Winkel β in Pfeilrichtung (11) mittels einem angeordneten Schwenkantrieb (66) schwenkbar ist, wobei jeder Werkzeugschaft (25–27) jeweils einen Formstab (28, 29, 30) aufnimmt, der an drei Seiten auf der Oberfläche des Hohlprofils (9, 9') aufliegt und vibrierend mittels einem angeordneten Druck-Frequenzerzeuger (38) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das FS-Fenster (17) eine synchrone Schwenkbewegung mit dem Spannkopf (10) am Halter (12) ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Y-Achse (22) durch einen Drehpunkt (31) des FS-Fensters (17) führt und das FS-Fenster (17) in den Pfeilrichtungen (11) um den Torsionswinkel β schwenkbar ausgebildet ist
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingend angetriebenen Formstäbe (28 bis 30) eine Verbesserung des Eindringens der Formstäbe (28 bis 30) in die Oberfläche des Hohlprofilflächen und eine Verminderung von Friktionen zwischen den Formstäben (28 bis 30) und dem Hohlprofil (9, 9') sowie zwischen Profil und Dornschaft ausbilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schablonenkontur (5) der Biegeschablone (1) als konische Fläche ausgebildet ist, welche um ein frei wählbares Maß von der Z2-Achse (16) abweicht und eine schräge Fläche ausbildet, welche den Torsionswinkel β (11) ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionswinkel β (11) an dem FS-Fenster eine Verschiebung in Y-Richtung ausbildet, welche als Relativbewegung (63) in Y-Richtung durch automatische Nachführung eines Y-Schlittens (57) ausgeglichen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das FS-Fenster (17) um den Drehpunkt (31) um die X-Achse (21) schwenkbar ist, wobei diese Verschwenken durch eine Relativbewegung des Hubantriebes (48, 49) des Drehtisches (3) automatisch ausgeglichen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehtisch (3) äußere Lager aufweist und mittels einem angeordneten Drehantrieb (48, 49) über einen angeordneten Zahnkranz angetrieben ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der die Vibrationen erzeugende Druck-Frequenzerzeuger (38) die Vibrationen mittels einem angeordneten Werkzeugschaft (25, 26, 27) über eine gehaltene Formstabanordnung (36,) auf angeordnete Formstäbe (47a, 47b) frei wählbarer Form, Größe und Kombination (6a bis 6f) des FS-Fensters (17) überträgt, wobei die Formstäbe (47a, 47b) in einer angepassten Formstabaufnahme (46) gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Profiloberfläche des Hohlprofils (9, 9') eindringenden Formstäbe (28 bis 30) eine Profilausdünnung ausbilden, wobei die Anordnung der Formstäbe (28 bis 30) in dem Werkzeugschaft (25, 26, 27) vorzugsweise frei wählbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausreichender Abstand zwischen den hintereinander angeordneten Formstäben (47a, 47b) eine Verfestigung des in Knetformbewegung befindlichen Gefüges des Hohlprofils (9, 9') vermeidet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (25 bis 27) auf seiner dem Hohlprofil (9, 9') zugewandten Oberfläche linear oder gekrümmt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Profilschlitten (58) mit einem angeordneten Antrieb (52) aufweist, der wiederum ein Ritzel aufweist, welches mit einer auf der Längsbrücke 55 angeordneten Zahnstange (54) kämmt, wobei ein Antrieb (67) für einen in X-Richtung angetriebenen Dornschlitten (59) ebenfalls die Zahnstange (54) kämmt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen FS-Fensterschlitten (51) aufweist, welcher mittels einem angeordneten Antriebsmotor (52) über ein Ritzel in der angeordneten Zahnstange (54) in X-Richtung verfahrbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (66) des schwenkbar angetriebenen FS-Fensters (17) einen Antriebsmotor aufweist, welcher mit einem daran angeordneten Ritzel ein Zahnkranzsegment (89) kämmt, das fest mit einem Schwenkkasten (102) verbunden ist und diesen schwenkbar um die X-Achse (21) mittels angeordneter Aufnahmebügel (79) ausbildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (76) für den Drehtisch (3) Fahrwagen (73) aufweist, welche auf einer Verbindungsbrücke des Brückenträgers (71) gelagert sind und das eine angeordnete Zwischenplattform (83) an zwei Stirnplatten (86) angeordnet ist, welche gekrümmte Fahrschienen zum tragen des Drehtisches (3) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Schwenkantriebes (76) mittels einem Zahnkranzsegment (78) ausgeführt ist, welcher ein Ritzel (77) kämmt, wobei die Zahnkranzsegmente (78, 79) mit einer Außenverzahnung ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das FS-Fenster (17) und die Dornschaftstation fest ausgebildet sind, wobei ein angeordneter FS-Fensterturm (90) und der Spannkopf (64) der Dornschaftstation ebenfalls fest angeordnet sind und eine Abwicklung der Biegeschablone (1) mittels der Drehbewegung des Drehtisches (3) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der heb- und senkbare, in X-Richtung schwenkbare und drehbare Drehtisch (3) auf einem X-Y-Schlitten angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.