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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Metallprofils
in Form einer Biegeeinrichtung und einer nachgeschalteten Richteinrichtung.
Die Biegeeinrichtung dient zum Biegen des Metallprofils um eine
erste Biegescheibe, die Richteinrichtung dient zum Richten des Metallprofils
nach dem Biegen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum
entsprechenden Betreiben der Biegeeinrichtung und der Richteinrichtung
sowie ein Computer-Programm zum Durchführen dieses Verfahrens und
einen Datenträger
mit diesem Computerprogramm.
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Bei
aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen dieser Art ist
typischerweise nicht nur die Biegeeinrichtung, sondern auch die
Richteinrichtung mit den Richtrollen ortsfest angeordnet. Derartige
Ausführungen
sind beispielsweise auf den Seiten 12 bis 19 des Prospektes "Unlimited Possibilities" der Anmelderin beschrieben.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine Richteinrichtung einer bekannten Vorrichtung zum Bearbeiten
von Metallprofilen sowie ein zugehöriges Verfahren und Computerprogramm
dahingehend weiterzubilden, dass die Richteinrichtung auf eine individuelle
Lage des Metallprofils nach dem Biegen in der Biegeebene variabel
einstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird zunächst
durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach ist die einleitend
bezeichnete Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Drehgelenk
aufweist, mit einer quer zur Biegeebene ausgerichteten Drehachse;
und dass die Richteinrichtung mit der Richtrolle an dem Drehgelenk
um die Drehachse drehbar gelagert ist.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
diese beanspruchte Ausgestaltung der Vorrichtung ein Einschwenken
der Richteinrichtung mit den Richtrollen auf die Höhe der Biegelinie
des Metallprofils nach dem Biegen. Die beanspruchte Möglichkeit
zum Schwenken der Richteinrichtung um die Drehachse D repräsentiert
einen ersten Freiheitsgrad.
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Gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel weist
die Vorrichtung einen ersten Schlitten auf, an dem die Richteinrichtung über das
Drehgelenk drehbar gelagert ist, wobei der erste Schlitten in einer
ersten Richtung in der Biegeebene oder parallel zur Biegeebene translatorisch
verfahrbar ist. Diese eindimensionale translatorische Bewegung des
Schlittens und damit auch der Richteinrichtung und der Richtrollen
repräsentiert
einen zweiten Freiheitsgrad zur Einstellung der Richteinrichtung
auf die Biegelinie.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
ein zweiter Schlitten vorgesehen sein, welcher gegenüber der
ortsfesten Biegeeinrichtung in einer zweiten Richtung, welche vorzugsweise
senkrecht zur ersten Richtung ausgerichtet ist, in der Biegeebene
eindimensional translatorisch verfahrbar ist. Diese beanspruchte
konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung ermöglicht einen dritten Freiheitsgrad
zur Anpassung bzw. Einstellung der Richteinrichtung, in der Ebene
auf die Biegelinie.
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Die
drei bisher genannten Freiheitsgrade sind beliebig miteinander kombinierbar,
so dass insbesondere bei einer Kombination von zwei oder drei der
genannten Freiheitsgrade die Richteinrichtung in der Biegeebene
beliebig einstellbar und aus richtbar ist. Damit ist die Richteinrichtung
sehr flexibel auch an unterschiedliche Lagen der Biegelinie in der
Biegeebene anpassbar. Die Anpassung kann auch zeitlich veränderlich,
z. B. kontinuierlich erfolgen, je nachdem wie sich die Lage der
Biegelinie, d. h. des Metallprofils nach dem Biegen mit veränderlichen Biegeradien ändert.
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Der
Begriff Biegelinie meint den Verlauf des Metallprofils nach dem
Biegen. Ihre Lage in der Biegeebene verändert sich beim Biegen mit
zeitlich veränderlichen
Radien.
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Der
Begriff Biegeebene definiert sich über die Lage der eventuell
auch 2-dimensional
gekrümmten
Biegelinie im Raum in Verbindung mit der Richtung, in welcher das
Metallprofil durch die Biegevorrichtung den Biegescheiben zugeführt wird.
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Der
Begriff „komplementär" ist zu verstehen im
Sinne von ergänzend,
angepasst oder entsprechend.
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Besonders
vorteilhaft ist die beanspruchte Vorrichtung geeignet zum Richten
von asymmetrischen Rohrprofilen. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass
bei der vorliegenden Erfindung für
das Richten des Metallprofils auch profilierte Richtrollen verwendet
werden können,
welche das Metallprofil nach dem Biegen nicht nur in der Biegeebene
halten, sondern auch seitlich führen,
weil sie das Metallprofil seitlich zumindest teilweise umschließen. Die
beanspruchte konstruktive Ausgestaltung der Vorrichtung, die eine
Bewegung der Richteinrichtung in den genannten drei Freiheitsgraden
innerhalb der Biegeebene ermöglicht,
ermöglicht
damit automatisch auch ein Mitführen
der das Metallprofil zumindest teilweise seitlich umschließenden Richtrollen
bei zeitlich veränderlicher
Lage der Biegelinie aufgrund zeitlich veränderter gebogener Biegeradien.
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Vorteilhafterweise
sind nicht nur die Richtrollen komplementär zu der Außenkontur des Metallprofils
profiliert, sondern auch die Biegescheiben der Biegeeinrichtung.
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Die
oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren und ein
Computerprogramm zum Betreiben der soeben beschriebenen Vorrichtung
gelöst.
Die Aufgabe wird außerdem
durch einen Datenträger
mit dem Computerprogramm gelöst.
Die Vorteile des Verfahrens und des Computerprogramms entsprechen
im Wesentlichen den bereits oben mit Bezugnahme auf die beanspruchte
Vorrichtung genannten Vorteilen. Ergänzend sei lediglich erwähnt, dass
die Richtrollen während
eines Einschwenkens der Richteinrichtung auf das Metall zunächst geöffnet sind
und erst dann auf das komplementär
geformte Metallprofil hin bewegt werden, wenn die Richteinrichtung
auf Höhe
der Biegelinie angekommen ist. Das vertikale Zufahren der Richtrollen
auf das Metallprofil ist insbesondere bei profilierten Richtrollen
erforderlich, welche das Metallprofil dann zumindest teilweise komplementär umschließen.
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Der
Beschreibung sind drei Figuren beigefügt, wobei
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1 schematisch
das erfindungsgemäße Verfahren;
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2 insbesondere
die erfindungsgemäße Richteinrichtung
in perspektivischer Ansicht;
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3A den
erfindungsgemäßen ersten Schlitten
mit dem Drehgelenk und der Richteinrichtung in einer ersten Schwenkposition;
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3B die
Richteinrichtung gemäß 3A translatorisch
verschoben und geschwenkt mit einem zweiten Schwenkwinkel;
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3C die
Richteinrichtung ähnlich
wie in 3A, allerdings translatorisch
verschoben und geschwenkt um einen dritten Schwenkwinkel; und
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4 die
erfindungsgemäße Vorrichtung
mit Biegeeinrichtung und Richteinrichtung in einer Draufsicht zeigt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Ausführungsbeispiele
detailliert beschrieben. Gleiche Elemente sind in allen Figuren
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 und
das erfindungsgemäße Verfahren
in abstrakter anschaulicher Form. Zu erkennen sind zunächst die
wesentlichen Elemente einer Biegeeinrichtung 110, nämlich eine
erste und eine zweite Biegescheibe 112, 114 sowie
zwei in Vorschubrichtung V des Metallbandes 200 den Biegescheiben
vorgeschaltete Führungsrollen 116, 118.
Die zweite Biegescheibe 114 ist in einem Biegekopf (siehe 4,
Bezugszeichen 117) drehbar gelagert, wobei der Biegekopf
mit der zweiten Biegescheibe über
einen Biegearm (siehe 4, Bezugszeichen 119)
um eine Biegeachse B schwenkbar gelagert ist. Den beiden Biegescheiben 112, 114 in
Vorschubrichtung nachgeschaltet ist eine Richteinrichtung 120 mit
zwei Richtrollen 122-I, 122-II.
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Zum
Biegen schiebt die Biegeeinrichtung 110 das Metallprofil 200 in
Vorschubrichtung V an den beiden Führungsrollen 116, 118 vorbei
zwischen die erste und die zweite Biegescheibe 112, 114.
Die erste Biegescheibe 112 ist um die ortsfeste Biegeachse
B drehbar gelagert. Zum Biegen des Metallprofils 200 wird
die zweite Biegescheibe 114 mit Hilfe des Biegearms um
einen vorbestimmten Winkel, welcher sich aus einem gewünschten
Biegeradius errechnet, um die ortsfeste Biegeachse B geschwenkt. Dabei
dreht sich die zweite Biegescheibe 114 um ihre eige ne nicht
ortsfeste Drehachse. Während
des Biegevorganges ist das Metallprofil 200 an den Führungsrollen 116, 118 abgestützt. Die
Führungsrollen verhindern,
dass das Metallprofil 200 der von der zweiten Biegerolle
auf das Metallprofil ausgeübten Biegekraft
nachgeben kann.
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Sowohl
die Führungsrollen 116, 118 wie auch
die Biegeschreiben 112, 114 sind vorzugsweise komplementär zu der
Außenkontur
des Metallprofils 200 profiliert. Durch diese Profilierung
P1 ist das Metallprofil während
des Biegevorganges nicht nur in der Biegeebene, sondern auch bezüglich einer
Richtung quer zur Biegeebene stabil geführt, weil die profilierten
Rollen bzw. Scheiben das Metallprofil 200 zumindest teilweise
auch auf seiner Oberseite und Unterseite umschließen.
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Um
ein Verdrehen bzw. eine Tordierung des Metallprofils aufgrund von
inneren Spannungen nach dem Biegen zu verhindern, sind den Biegescheiben 112, 114 Richtrollen 122 nachgeschaltet.
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Richteinrichtung 120 mit
einem oberen Richtkopf 125-I, in dem die obere Richtrolle 122-I drehbar
gelagert ist und mit einem unteren Richtkopf 125-II, in
dem die untere Richtrolle 122-II drehbar gelagert ist.
Die Richtköpfe 125-I, 125-II sind,
wie in 2 gezeigt, z. B. über Spindeln 126-I, 126-II in
vertikaler Richtung, d. h. quer zur Biegeebene verfahrbar. Als Antrieb
für die
Spindeln dient ein Elektromotor 127.
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Vor
oder zu Beginn eines Biegevorganges wird die Richteinrichtung zunächst mit
geöffneter
Position der Richtköpfe 125-I, 125-II auf
die Höhe
der Biegelinie L geschwenkt. Aus dieser geöffneten Position heraus werden
die Richtköpfe
mit den Richtrollen dann mit Hilfe des Elektroantriebs 127 und
der Spindeln 126 von oben und von unten auf das Metallprofil 200 zu
bewegt, um dieses schließlich
zu umschließen.
In dieser in den 1 und 2 gezeigten
geschlossenen Position der Richtrollen ist gewährleistet, dass sich das Metallprofil
aufgrund innerer Spannun gen nach dem Biegevorgang weder aus der
Biegeebene herausdreht noch in sich tordiert. Dies ist besonders
vorteilhaft bei asymmetrischen Rohrprofilen, denn durch die profilierte
Ausbildung der Richtrollen ist gewährleistet, dass auch diese
asymmetrischen Rohrprofile nach dem Biegevorgang formstabil bleiben.
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Die 3A, 3B und 3C zeigen
die bereits aus der 2 bekannte Anordnung jeweils
in einer Draufsicht. Ein Vergleich der drei Figuren zeigt, dass
die Richteinrichtung 120 mit dem Richtkopf 125 und
den darin gelagerten Richtrollen auf jeden beliebigen Biegewinkel α einstellbar
ist. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Richteinrichtung deshalb
möglich, weil
sie vorzugsweise bezüglich
dreier Freiheitsgrade in der Biegeebene einstellbar ist. Ein erster
Freiheitsgrad wird durch das Drehgelenk 124 realisiert, welches
eine Drehachse D quer zur Biegeebene aufweist, die um die Richteinrichtung 120 schwenkbar gelagert
ist. Mit Hilfe eines Hydraulikzylinders 129 ist der Schwenkwinkel,
aus dem die Richteinrichtung um die Drehachse D geschwenkt eingestellt
werden soll, einstellbar; vorzugsweise entspricht dieser Schwenkwinkel
dem Biegewinkel α.
In den 3A, 3B und 3C ist
die Richteinrichtung jeweils auf unterschiedlich große Schwenk-
bzw. Biegewinkel mit Hilfe des Hydraulikzylinders 129 eingestellt.
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Wie
ein Vergleich der 3A, 3B und 3C ebenfalls
zeigt, reicht jedoch der besagte erste Freiheitsgrad, d. h. die
Schwenkbarkeit um die Drehachse D alleine noch nicht immer aus für eine optimale
Positionierung der Richteinrichtung. Dazu kann zusätzlich auch
eine translatorische Positionierung der Richteinrichtung in der
bzw. parallel zur Biegeebene erforderlich sein. Bei der vorliegenden
Erfindung wird eine erste translatorische Bewegung der Richteinrichtung 120 dadurch
realisiert, dass ein erster Schlitten 130 vorgesehen ist,
an dem die Richteinrichtung 120 über das Drehgelenk 124 drehbar
gelagert ist. Der erste Schlitten 130 und damit indirekt auch
die Richteinrichtung sind an dem Biegekopf in einer ersten Richtung
R1 in der Biegeebene oder parallel zur Biegeebene hin und her transla torisch
verfahrbar. Dieser zweite zusätzliche
Freiheitsgrad ist besonders vorteilhaft bei größeren Biegewinkeln, wie ein
Vergleich der 3A und 3B und 3C zeigt.
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Eine
optimale Beweglichkeit erhält
die Richteinrichtung 120 jedoch erst, wenn sie nicht nur
in dem beschriebenen ersten und zweiten Freiheitsgrad, sondern auch
in einem dritten Freiheitsgrad beweglich ist. Dieser dritte Freiheitsgrad
wird z. B. an dem Biegekopf 117 durch einen zweiten Schlitten 140 realisiert.
Der zweite Schlitten ist gegenüber
der ortsfesten Biegeeinrichtung in einer zweiten Richtung R2 in
der oder parallel zur Biegeebene hin und her verfahrbar. Diese zweite
Richtung R2 steht – wenn der
Biegekopf 117 nicht in eine Biegeposition geschwenkt ist – senkrecht
auf der ersten Richtung R1. Der zweite Schlitten trägt direkt
oder indirekt den ersten Schlitten 130 mit der Richteinrichtung 120.
Damit ist diese Richteinrichtung aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion
in der Biegeebene beliebig positionierbar. Die Richtrollen sind
damit auf beliebige Biegewinkel α einschwenkbar,
auch wenn die Biegewinkel einer zeitlichen Veränderung unterliegen.
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Alternativ
kann der erste Schlitten 130 auch an dem oben erwähnten Biegekopf 117 verschiebbar gelagert
sein, wie dies in 4 gezeigt ist. Bei einer Schwenkbewegung
des Biegearms 119 und damit auch des Biegekopfs 117 um
die Biegeachse B wird der erste Schlitten 130 dann zumindest
ein Stück
weit auch in die zweite Richtung R2 bewegt.
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Dieses
flexible Einschwenken bzw. Nachfahren der Richteinrichtung mit zugefahrenen
Richtrollen bei einer Veränderung
des Biegewinkels α,
aber auch das oben unter Bezugnahme auf 2 beschriebene
Einrichten der Richteinrichtung und insbesondere der Richtköpfe auf
die Biegelinie repräsentiert
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses Verfahren
ist vorzugsweise in Form eines Computerprogramms formuliert, das
auf einem Mikroprozessor ablaufen kann. Das Computerprogramm bzw. dessen
Pro grammcode dient dann zur Ansteuerung der Biegeeinrichtung und
der Richteinrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Das
Computerprogramm bzw. der Programmcode ist typischerweise auf einem
Datenträger
gespeichert.