-
Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dreidimensionalen
Biegen von Metall-Hohlprofilen, wobei unter dem letztgenannten Begriff
halboffene und offene, sowie geschlossene Profile verstanden werden.
-
Mit
dem Gegenstand der
DE
197 17 232 A1 ist bereits schon ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei der
auf einem in Y- und
Z-Richtung verschiebbaren Grundrahmen ein kardanisch gelagerter
Biegekopf angeordnet ist, der mit Hilfe von einander senkrecht gegenüberliegenden
Rollen einen Profilspalt für
das dort hindurchzuschiebende, zu biegende Profil ausbildet.
-
Das
zu biegende Profil wird hierbei in X-Richtung zugeführt, wohingegen
die gesamte Biegeeinrichtung mit dem Kardan-Rollenkopf in den Y-
und Z-Richtungen verschiebbar ausgebildet ist.
-
Der
Kardan-Rollenkopf ist somit in zwei zueinander senkrechten Richtungen
kardanisch gelagert, wobei die dort gezeigte kardanische Lagerung aus
zwei zueinander fluchtenden, jeweils gegenüberliegenden Lagerzapfen besteht,
zwischen denen der kardanische Rollenkopf aufgenommen ist.
-
Jeweils
einander gegenüberliegenden
und zueinander fluchtenden Lagerzapfen sind hierbei jeweils senkrecht
zu den unabhängig
voneinander zu verschwenkenden Rahmenteilen gelagert.
-
Bei
der Erfüllung
schwieriger Biegeaufgaben zur Biegung sehr enger Radien hat sich
herausgestellt, dass die genannte Anordnung nach der
DE 197 17 232 A1 nicht
mehr ausreicht. Der Raumbedarf für den
vollkardanisch aufgehängten
Kardan-Rollenkopf ist so groß,
dass es nicht möglich
ist, mit dem durch den Kardan-Rollenkopf definierten Profilspalt
sehr dicht an die Mittelrollen heranzufahren, was aber für die Biegung
enger Profilradien unumgänglich
ist.
-
Der
mit der doppeltkardanischen Lagerung verbundene Raumbedarf führt also
dazu, dass der gesamte Kardan-Rollenkopf nur in einem gewissen (unerwünscht weiten)
Abstand zu den die Biegung ausführenden
Mittelrollen herangefahren werden kann, wodurch die Biegeradien
stark begrenzt sind.
-
Wenn
im Stand der Technik von einem Kardan-Rollenkopf ausgegangen wird,
so ist dies nicht einschränkend
zu verstehen. Es können
selbstverständlich
auch die Rollen im Kardan-Biegekopf entfallen und stattdessen Biege-Matrizen
vorgesehen werden. Es handelt sich hierbei um Gleitschuhe, die anstatt
der senkrecht zueinander stehenden und gegeneinander zugestellten
Biegerollen angeordnet werden und die keine Rollkraftübertragung
mehr ausüben,
sondern durch diese wird das zu biegende Profil aufgrund von Reibungskräften hindurchgeschoben.
-
Auch
die Erfindung bezieht sich darauf, dass statt eines Kardan-Rollenkopfes
auch Gleitschuhe verwendet werden können.
-
Der
Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass
bei Beibehaltung der Vorteile eines Kardan-Biegekopfes wesentlich
engere Biegeradien gebogen werden können.
-
Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens die kardanische Lagerung in Richtung der Y-Achse lediglich
einseitig ausgebildet ist.
-
In
einer Weiterbildung der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen
sein, dass auch die kardanische Lagerung in der Z-Achse einseitig
ausgebildet ist.
-
Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, sich wegen
der mindestens hälftigen Lagerung
in der Y-Achse nun der Vorteil ergibt, dass sich auf der gegenüberliegenden
Seite zu der Lagerung keinerlei Lagerelemente mehr vorhanden sind, so
dass nun erstmals möglich
ist, in der Y-Ebene sehr enge Biegeradien zu biegen.
-
Geht
es in einer Weiterbildung der Erfindung darum, dass man auch in
der Z-Ebene enge Biegeradien biegen will, dann wird es bevorzugt,
wenn auch in der Z-Ebene eine hälftige
Lagerung des Kardans vorhanden ist.
-
Unter
einer Y-Ebene wird hierbei eine horizontale Biegeebene verstanden
und die Z-Ebene
ist hierbei eine vertikale Biegeebene.
-
Die
X-Ebene ist hierbei die Zuführebene
des zu biegenden Profils und steht senkrecht zu der gesagten Y-
und Z-Ebene.
-
Es
ist nun möglich,
aufgrund der maschinentechnischen Vorrichtungen um 360° Grad zu
biegen. Dies gelingt dadurch, dass ein in Z- und Y-Richtung verschiebbarer
Halterahmen für
den Kardan-Rollenkopf vorhanden ist und der Kardan-Rollenkopf selbst um
eine Beta-Achse (das ist eine vertikale Achse) schwenkbar ist und
zusätzlich
auch um eine Gamma-Achse (dies ist eine horizontale Drehachse im Kardankopf).
-
Insbesondere
in Richtung dieser Gamma-Drehachse ist nun eine einseitige Lagerung
des Kardan-Rollenkopfes vorgesehen, was dazu führt, dass mit dem freien Ende
(an dem nun keine Lagerung des Kardan-Rollenkopfes vorhanden ist)
besonders dicht an die biegende Mittelrolle der Biegemaschine heranfahren
kann. Man kann hierbei bis auf einen Abstand von einigen wenigen
Millimetern an die Mittelrolle heranfahren, was mit den raumgreifenden
Anordnungen des Standes der Technik nicht möglich war.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist somit der Kardan-Rollenkopf
an einem etwa C-förmig
profilierten Kardanbügel
gehalten, der mit seinem oberen und unteren gegenüberliegenden Enden
Lagerzapfen aufweist, mit denen dieser Kardan-Bügel
in einem drehend antreibbaren Tragring drehbar gelagert ist.
-
Nachdem
die benannten Lagerzapfen, die vertikal fluchtend übereinander
in den Tragring eingreifen und dort drehbar gelagert sind, den Kardanbügel führen, wirken
auf diese Lagerzapfen nur sehr geringe Lagerkräfte.
-
Es
muss stets nur dafür
gesorgt werden, dass der Kardan-Rollenkopf immer senkrecht zur Biegelinie
zugestellt wird. Es handelt sich also um eine Nachführaufgabe,
die mit geringer Nachführkraft erfolgt,
ohne dass hierbei Biegekräfte
auf den Kardan-Rollenkopf ausgeübt
werden müssen.
-
Die
bei der Biegung entstehende Biegekräfte werden demzufolge erfindungsgemäß über linear
in den Y- und Z-Richtungen verschiebbare Stell- oder Verschiebewände übertragen
und zusätzlich
wird noch eine Rotationskraft durch einen entsprechend dimensionierten
Antriebsmotor auf den drehend antreibbaren Tragring aufgebracht.
-
Aufgrund
der Tatsache, dass mindestens in der Y-Richtung nur eine einseitig
kardanische Lagerung des Rollenkopfes vorhanden ist, ergibt sich
eine wesentliche Platzeinsparung im Außenbereich um den Rollenkopf
herum.
-
Daher
ist es erstmals möglich,
die zur Drehrichtungseinstellung des Rollenkopfes notwendigen Antriebsmotoren
teilweise im Innenraum des kardanischen Tragringes anzuordnen. Dies
war beim Stand der Technik nicht möglich. Dort mussten die Antriebsmotoren
für den
Kardanantrieb im Außenbereich
angeordnet werden, was mit schwerwiegenden Raumproblemen verbunden
war.
-
Eine
weitere Möglichkeit
zur Nachführung der
Kardan-Biegerollen bzw. Kardan-Gleitschuhen (beim
Biegen eines Profils in 2- oder 3D Konfiguration) kann ohne Motorkraft über eine
Hebelwirkung in Y- und Z-Richtung erwirkt werden.
-
Die
jeweilige Achse Z und Y erhält
im rechten Winkel zur Achsposition über eine Konsole einen sogenannten
Führungs-
oder Gleitschuh. Hierbei wird sichergestellt, dass ebenfalls die
sich jeweils gegenüberliegenden
Rollen oder Schuhe sich im rechten Winkel zur Biegelinie einstellen
während
des Biegevorgangs.
-
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 mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
-
Es
zeigen:
-
1:
Stirnansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;
-
2:
vergrößerte Teilansicht
der Darstellung nach Figur;
-
3:
Schnittansicht durch die Anordnung nach 1;
-
4:
eine vergrößerte Draufsicht
auf den Kardan-Rollenkopf mit teilweiser Darstellung der Zuführung.
-
In 1 ist
auf einem Maschinengestell 1 eine Trägerwand 2 befestigt.
An dieser Trägerwand 2 ist
eine vertikale Schiebewand 3 in Z-Richtung (Pfeilrichtung 21)
verschiebbar gelagert.
-
Der
verschiebbare Antrieb erfolgt hierbei über einen Antriebsmotor 14,
dessen Antriebswelle drehfest mit einem Ritzel 15 verbunden
ist, welches seinerseits im kämmenden
Eingriff mit einer Zahnstange 16 verbunden ist.
-
Die
Zahnstange 16 ist somit mit der vertikalen Schiebewand 3 verbunden
und somit ist die vertikale Schiebewand 3 in der Z-Ebene
(Pfeilrichtung 21) verschiebbar angetrieben.
-
Gemäß 3 und 4 sind
im Abstand zueinander und parallel voneinander Führungsschuhe 4 an
der vertikalen Schiebewand 3 befestigt, durch welche Laufschienen 5 hindurchgreifen,
die fest an der Trägerwand 2 befestigt
sind.
-
An
der vertikalen Schiebewand 3 ist eine horizontale Schiebewand 6 verschiebbar
in der Y-Ebene (Pfeilrichtung 20) verschiebbar geführt, wobei
hier wiederum Führungsschuhe 7 an
der horizontalen Schiebewand 6 befestigt sind, die in Laufschienen 8 laufen,
welche an der vertikalen Schiebewand 3 befestigt sind.
-
Im
Bereich der horizontalen Schiebewand 6 ist ein umlaufender
Kreuzrollenlagerring 9 befestigt, der an seinem Innenumfang
einen Tragring 10 drehbar trägt.
-
Der
Tragring 10 wird hierbei an seinem Außenumfang von einem Antriebsriemen 11 umfasst, wobei
der Antriebsriemen 11 über
eine Antriebswelle 13 läuft,
die von einem Antriebsmotor 12 drehend angetrieben ist.
-
Der
Antrieb für
die horizontale Schiebewand 6 (in Pfeilrichtung 20)
erfolgt durch einen Antriebsmotor 17, der mit seinem Ritzel 18 auf
eine Zahnstange 19 arbeitet, die fest mit der horizontalen
Schiebewand 6 verbunden ist. Der Antriebsmotor 17 ist
hierbei mit der vertikalen Schiebewand 3 verbunden.
-
In 1 ist
noch mit gestrichelten Linien die Zuführbrücke 22 angedeutet,
die in 3 dargestellt ist, die im Wesentlichen zur Verschiebelagerung
eines Hufschlittens 59 dient, der in X-Richtung verschiebbar
angetrieben ist und der das zu biegende Profil 60 führt.
-
Im
Innenraum des Profils 60 kann hierbei ein an sich bekannter
Weise ein Dornschaft 64 gehalten werden, der das zu biegende
Profil 60, 60' in
der Biegezone abstützt.
-
Das
Ausführungsbeispiel
in den Zeichnungen zeigt hierbei einen in der Y-Ebene einseitig
gelagerten Kardan-Rollenkopf 40 während er in der Z-Ebene zweiseitig
gelagert.
-
Es
wurde bereits schon in der allgemeinen Beschreibung darauf hingewiesen,
dass auch die Lagerung in der Z-Ebene einseitig ausgeführt sein kann.
-
Die
einseitige Lagerung in der Y-Ebene besteht hierbei aus einem Träger 65,
an dem beidseitig sich die insgesamt eine C-Form ergebenden Kardanbügel 25, 26 angreifen.
-
Statt
der C-Form der Kardanbügel 25, 26 kann
auch eine Halbrundform verwendet werden.
-
Der
Träger 65 und
die damit verbundenen Kardanbügel 25, 26 bilden
somit einen Halbrahmen für
die Lagerung des Kardan-Rollenkopfes 40, wobei in Bezug
zu dem außenliegenden
Tragring 10 ein Drehspalt 32 beibehalten wird,
so dass dieser Halbrahmen frei drehbar um die vertikale Drehachse 24 ausgebildet
ist.
-
Zu
diesem Zweck sind an den beiden freien Enden der Kardanbügel 25, 26 Lagerzapfen 27, 28 angeformt,
die in zugeordneten Aufnahmen am Tragring 10 aufgenommen
sind.
-
Der
Drehantrieb um die Drehachse 31 (Beta-Achse) erfolgt über einen
Antriebsriemen 30, der über
eine Antriebsscheibe gemäß 3 läuft, die von
einem Antriebsmotor 54 angetrieben ist.
-
Der
Antriebsriemen 30 läuft
hierbei über
die Antriebsscheibe 29, welche den Drehantrieb 31 um die
vertikale Lagerachse 24 ausführt.
-
In
senkrechter Richtung zur vertikalen Lagerachse 24 ist eine
horizontale Lagerachse 41 vorgesehen, die aus folgenden
Vorrichtungsmerkmalen gebildet wird.
-
Im
Bereich des Trägers 65 ist
hierbei ein Drehlager 33 vorgesehen, welches einen Lagerring 34 hält, der über in zwei
Ebenen zueinander senkrechten Wälzlagern 35 abgestützt ist.
-
Somit
ist der Lagerring 34 frei drehbar auf dem Drehlager 33 gelagert
und ist hierbei in Richtung der Pfeilrichtung 42 (Gamma-Richtung)
drehend angetrieben.
-
An
dem Lagerring 34 greift eine Aufnahme 36 an, an
der eine Antriebsscheibe 37 befestigt ist, über die
ein Antriebsriemen 38 läuft.
Dieser Antriebsriemen 38 wird von dem Antriebsmotor 51 drehend angetrieben.
-
Die
Aufnahme 36 ist über
Schrauben mit einem Schwalbenschwanz-Flansch 39 verbunden,
der eine Schnellwechselaufnahme 58 für den gesamten Kardan-Rollenkopf 40 ausbildet.
-
Somit
kann der Kardan-Rollenkopf 40 sehr leicht aus der Schnellwechselaufnahme 58 im Schwalbenschwanz-Flansch 39 herausgezogen
werden.
-
Dies
ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik,
denn beim Stand der Technik musste das gesamte Kardan ausgebaut
werden, weil es ja zweiseitig gelagert war und es war nicht möglich, einseitig
den gesamten Kardan-Rollenkopf herauszuziehen und gegen einen anderen
zu ersetzen.
-
Soll
also nun ein anderer Profilspalt 50 für ein anderes zu biegenden
Profil gewählt
werden, kann entweder der gesamte Kardan-Rollenkopf 40 ausgetauscht
werden oder es können
einzelne Elemente ausgetauscht werden, wie nachfolgend noch beschrieben
wird.
-
Der
Schwalbenschwanz-Flansch 39 ist teil des Lagerbocks 43,
welcher die in horizontaler Richtung gerichteten Lagerachsen 44 zur
Aufnahme der oberen und unteren Rollen 45 und 46 trägt.
-
Weiterhin
trägt der
Lagerbock 43 in vertikaler Richtung gerichtete Lagerachsen 47,
welche zur Drehlagerung der einander gegenüberliegenden und zueinander
symmetrischen Mittelrollen 48, 49 dient.
-
Durch
diese vollsymmetrische Ausbildung des Kardan-Rollenkopfes mit den
Rollen 48, 49 beziehungsweise 45, 46 kann
ein vollsymmetrisches Profil gebogen werden. Hierauf ist die Erfindung
jedoch nicht beschränkt.
-
Die
Profilrollen können
jede beliebige Profilform ausbilden und es kann auch in manchen
Biegeaufgaben vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der oben genannten
vier Rollen 45, 46, 48, 49 entfällt.
-
Der
für die
Drehachse 41 vorgesehene Antriebsmotor 51 wirkt
gemäß 4 auf
ein Antriebsrad 52, welches über den Antriebsriemen 38 nun
den Drehantrieb in der horizontalen Drehachse 41 ausführt.
-
Der
Drehantrieb des Tragerings 10 erfolgt hierbei in Richtung
der Drehbewegung 56 (Alpha-Richtung).
-
Der
Kardan-Rollenkopf 40 kann auch nur teilweise zerlegt werden,
in dem beispielsweise die einander gegenüberliegenden Tragwinkel 57 mitsamt der
linken Lagerachse 47 und der Mittelrolle 49 abgebaut
werden, um so engste Radien zu biegen. Es kann dann die Außenseite
(linke Seite) des zu biegenden Profils 60 direkt bis an
die Biegerolle 63 herangefahren werden.
-
Diese
Biegerolle wird auch als Mittelrolle 63 bezeichnet, weil
auch gegenüberliegend
eine symmetrische Mittelrolle 63 vorhanden ist, die bei
bestimmten Biegungen Biegeaufgaben übernehmen können.
-
Im
gezeigten Biegefall nach 4 wirkt die linke Mittelrolle 63 als
Biegerolle, während
die rechte Mittelrolle 63 als Kontakt-Führungsrolle am Profil einwirkt.
-
Das
zu biegende Profil 60 wird hierbei in Pfeilrichtung 61 (X-Vorschub)
durch den Schubschlitten 59 zugeführt, wie dies auch in 3 angedeutet ist.
-
Es
sind noch vorne liegende Stützrollen 62 vorhanden,
welche das auftretende Gegenmoment auf das zu biegende Profil 60 aufnehmen.
-
In 4 ist
noch angedeutet, dass der gesamte Träger 65, welcher den
Kardan-Rollenkopf 40 in
der Y-Ebene aufnimmt, in Pfeilrichtung 31 verschwenkbar
ist. Er ist hierbei in einem Schwenkwinkel von etwa 50° Grad in
gestrichelter Linienführung teilweise
nochmals dargestellt.
-
Es
wird noch angefügt,
dass auch die Mittelrollen 63 in X-Richtung verschiebbar
geführt
sind und je nach Verschiebelage der Größe des zu biegenden Profils
nachgeführt
werden können.
-
Es
handelt sich hierbei um eine Positionierung der Mittelrollen 63 und
der damit verschiebbar ausgebildeten Stützrollen 62.
-
Vorteil
der Erfindung ist demgemäss,
dass es durch die halbkardanische Lagerung (Verwendung eines Halbrahmens)
nun es erstmals möglich
ist, wesentlich kleinere Biegeradien in der Y-Richtung zu biegen.
-
Wird
ein Halbrahmen in der Z-Richtung verwendet, ist noch eine zusätzliche
Verbesserung möglich.
-
Hierdurch
ergibt sich auch eine geringe Masse an der Kardan-Anordnung, wodurch
die bewegten Massen geringer werden und höhere Biegegeschwindigkeiten
möglich
werden.
-
- 1
- Maschinengestell
- 2
- Trägerwand
- 3
- vertikale
Schiebewand
- 4
- Führungsschuh
- 5
- Laufschiene
- 6
- horizontale
Schiebewand
- 7
- Führungsschuhe
- 8
- Laufschiene
- 9
- Kreuzrollenlagerring
- 10
- Tragring
- 11
- Antriebsriemen
- 12
- Antriebsmotor
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Antriebsmotor
(vert. Schw. W. 3)
- 15
- Ritzel
- 16
- Zahnstange
- 17
- Antriebsmotor
(hor. Schw. W. 6)
- 18
- Ritzel
- 19
- Zahnstange
- 20
- Pfeilrichtung
(Y-Richtung)
- 21
- Pfeilrichtung
(Z-Richtung)
- 22
- Zuführbrücke
- 23
-
- 24
- vertikale
Lagerachse
- 25
- Kardanbügel oben
- 26
- Kardanbügel unten
- 27
- Lagerzapfen
- 28
- Lagerzapfen
- 29
- Antriebsscheibe
- 30
- Antriebsriemen
- 31
- Drehachse
- 32
- Drehspalt
- 33
- Drehlager
- 34
- Lagerring
- 35
- Wälzlager
- 36
- Aufnahme
- 37
- Antriebsscheibe
- 38
- Antriebsriemen
- 39
- Schwalbenschwanz-Flansch
- 40
- Kardan-Rollenkopf
- 41
- horizontale
Lagerachse
- 42
- Pfeilrichtung
(Y)
- 43
- Lagerbock
- 44
- Lagerachse
- 45
- Rolle
oben
- 46
- Rolle
unten
- 47
- Lagerachse
- 48
- Mittelrolle
(innen)
- 49
- Mittelrolle
(außen)
- 50
- Profilspalt
- 51
- Antriebsmotor
(Drehachse 41)
- 52
- Antriebsrad
- 53
-
- 54
- Antriebsmotor
(Drehachse 24)
- 55
-
- 56
- Drehbewegung
(2)
- 57
- Tragwinkel
- 58
- Schnellwechselaufnahme
- 59
- Schubschlitten
- 60
- Profil 60'
- 61
- Pfeilrichtung
(X-Vorschub)
- 62
- Stützrolle
- 63
- Mittelrolle
- 64
- Dornschaft
- 65
- Träger