DE102008024031B4 - Biegevorrichtung und Verfahren zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks (12), insbesondere eines geschlossenen Hohlprofils, vorzugsweise eines Rohrs, mit einer Biegeform (2) und einer Klemmung (4), wobei die Biegeform (2) und die Klemmung (4) um eine Drehachse (20) drehbar sind, um eine Biegung eines während des Ziehbiegevorgangs zwischen ihnen angeordneten Werkstückabschnitts zu bewirken, mit einer Gleitschiene (6), durch welche eine Stützung eines vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitts erfolgt, mit Gleitschienenpositioniermitteln, durch welche die Gleitschiene (6) an dem Werkstück (12) positionierbar ist, mit einem Faltenglätter (8), durch welchen eine Stützung des Bogens innen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitts erfolgt, und mit Faltenglätterpositioniermitteln, durch welche der Faltenglätter (8) an dem Werkstück (12) positionierbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit welcher bzw. mit welchem eine höhere Prozesssicherheit während des Ziehbiegevorgangs gewährleistet werden kann. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Gleitschienenpositioniermittel und/oder die Faltenglätterpositioniermittel wenigstens eine aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachse (6a, 6b, 8a, 8b) aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks, insbesondere eines geschlossenen Hohlprofils, vorzugsweise eines Rohrs, mit einer Biegeform und einer Klemmung, wobei die Biegeform und die Klemmung um eine Drehachse drehbar sind, um eine Biegung eines während des Ziehbiegevorgangs zwischen ihnen angeordneten Werkstückabschnitts zu bewirken, mit einer Gleitschiene, durch welche eine Stützung des bezüglich des Bogens außen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitts erfolgt, mit Gleitschienenpositioniermitteln, durch welche die Gleitschiene an dem Werkstück positionierbar ist, mit einem Faltenglätter, durch welchen eine Stützung des Bogens innen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitt erfolgt, und mit Faltenglätterpositioniermitteln, durch welche der Faltenglätter an dem Werkstück positionierbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
• Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 034 638 A1 beschreibt eine Biegevorrichtung, welche eine Biegeform und eine Klemmung aufweist. Zur Stützung von den vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitten sind der Biegeform und der Klemmung eine Gleitschiene und ein Faltenglätter zugeordnet. Die Gleitschiene kann während des Ziehbiegevorgangs in Richtung der ungekrümmten, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden Werkstückslängsachse nach vorne bewegt werden und fördert damit den Materialnachfluss von diesen Abschnitten in den zu formenden Bogen des Werkstücks.
• Die während des Ziehbiegevorgangs von dem umgeformten Werkstückabschnitt auf die von dem Ziehbiegevorgang nicht betroffenen Werkstückabschnitte übertragenen Kräfte, insbesondere das über die Materialspannungen übertragene Biegemoment kann jedoch dazu führen, dass die das Werkstück haltenden Vorrichtungskomponenten wie Gleitschiene und Faltenglättereinheit in ihrer Lage, insbesondere bei dem Einsatz von starken Biegekräften unvorhersehbar verstellt werden. Dadurch können Spalte zwischen dem Werkstück und den Vorrichtungskomponenten entstehen. An durch die Spalte nicht mit den Vorrichtungskomponenten in Kontakt stehenden Werkstückabschnitten können jedoch, insbesondere an der Innenseite des durch die Drehbewegung der Biegeform und der Klemmung bewirkten Biegung Falten auftreten, wodurch nicht nur die Funktionalität des bearbeiteten Werkstücks beeinträchtigt werden kann, sondern auch die Komponenten der Biegevorrichtung selbst oder andere nachgeordnete Bearbeitungsvorrichtungen Schaden nehmen können.
• Erschwerend kommt hinzu, dass die Lage der Gleitschiene relativ zu dem Werkstück in axialer bzw. radialer Richtung lediglich über eine einzelne Positionierachse, beispielsweise in Form eines Hydraulikelements, insbesondere eines Hydraulikzylinders oder Hydraulikkolbens verstellt wird, wobei die Positionierachse für die radiale Anstellung üblicherweise in der Nähe des Biegezentrums angeordnet ist. Auf diese Weise erfährt das Werkstück jedoch eine unmittelbare Stützung an lediglich einem Punkt in der Nähe des Biegezentrums. Auf die vor dem Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitte hingegen können große Hebelmomente durch den Abstand von dem Biegezentrum und die fehlende unmittelbare Stützung durch eine Positionierachse nur unzureichend aufgefangen werden. Derartig große Hebelmomente können jedoch zu Auslenkungen und damit zu Ungenauigkeiten in der Anordnung der Vorrichtungskomponenten und damit der Lage des Werkstücks relativ zu der optimalen Ausrichtung im System Biegeform, Gleitschiene und Faltenglätter führen.
• Der Faltenglätter fungiert als Stütze des Bogens innen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitt, welcher von der Gleitschiene nicht abgedeckt bzw. nicht gestützt ist. Der Faltenglätter wird über mechanische Hilfsmittel – wie z. B. Schrauben, Keile – passiv eingestellt und verbleibt dann, abgesehen von den unerwünschten Lageänderungen infolge wirkender Kräfte, in der vorkonfigurierten Position. Nach dem Stand der Technik wird der Faltenglätter einmalig passiv positioniert. Infolge der begrenzten Steifigkeit der Faltenglätterpositioniermittel wird der Faltenglätter durch die wirkenden Biegekräfte und/oder durch den eigentlichen Biegeprozess und den damit verbundenen Materialspannungen und Dehnungen aus dieser voreingestellten Lage gebracht. Geregelt wird dies im Stand der Technik durch eine selbsttätige Ausrichtung des Faltenglätters über geeignete Mittel zur Kompensierung von Lagefehlern.
• Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik ( DE 694 07 102 T2 ) eine Rohrbiegevorrichtung sowie eine entsprechendes Verfahren zum Dreh-Ziehbiegen von festen Rohren bekannt. Dabei wird ein Rohr mittels Stellgliedern in einen Klemmblock eingelegt, der um eine Biegeachse drehbar gelagert ist, um das Rohr zu biegen. Gleichzeitig wird mittels Stellgliedern auch ein Druckwerkzeug an den Bereich des Rohres angelegt, der in seiner Position verbleibt, um der Reaktionskraft des Rohres während des Biegevorgangs entgegenzuwirken.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit welcher bzw. mit welchem eine höhere Prozesssicherheit während des Ziehbiegevorgangs gewährleistet werden kann.
• Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Biegevorrichtung zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks dadurch gelöst, dass die Gleitschienenpositioniermittel wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachse und die Faltenglätterpositioniermittel wenigstens eine aktive kraft- und oder lagegeregelte Positionierachse aufweisen.
• Erfindungsgemäß ist es über mindestens eine aktive Positionierachse des Faltenglätters möglich, insbesondere über Wegaufnehmer eine Lagekorrektur in situ während des eigentlichen Biegeprozesses vorzunehmen. Die optimale Positionierung des Faltenglätters kann dadurch unabhängig von den Steifigkeiten der Faltenglätterpositioniermittel erfolgen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die extrem belasteten Faltenglätterlippe, welche im Allgemeinen an der Biegeform anliegt und sich dort abstützt, entlastet wird. Dadurch ist auch eine Verringerung des Verschleißes am Faltenglätter möglich, insbesondere wenn die aktive Positionierachse nahe der Biegeform angeordnet ist. Mittels der Faltenglätterpositioniermittel ist der Faltenglätter an dem Werkstück, insbesondere an den vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitten positionierbar. Insbesondere sind die Positioniermittel vorgesehen, um die Lage des Faltenglätters in radialer Richtung des longitudinalen Werkstücks zu verstellen. Die Positioniermittel können beispielsweise in Form von Hydraulikelementen, insbesondere Hydraulikzylindern oder Hydraulikkolben ausgebildet sein. Über den Druck des verwendeten Wirkfluids ist dann einstellbar, ob der Faltenglätter mit dem Werkstück in Anlage gebracht, gegebenenfalls sogar angepresst oder von dem Werkstück fortbewegt wird. Besonders bevorzugt ist eine Einstellung der Faltenglätterpositioniermittel, gemäß welcher die Anlagefläche des Faltenglätters in tangentiale, also über die gesamte longitudinale Erstreckung bündige Anlage mit der äußeren Mantelfläche des Werkstücks kommt. Damit wird eine sehr wirksame Stützung erreicht. Erfindungsgemäß kann die Position des zu Beginn passiv positionierten Faltenglätters bei unvorhersehbaren Abweichungen über mindestens eine aktive Positionierachse in der Lage geregelt werden, um eine optimale Unterstützung des Materials während des Ziehbiegevorgangs zu gewährleisten.
• Die Gleitschiene kann ebenfalls über Gleitschienenpositioniermittel, welche ähnlich wie die Faltenglätterpositioniermittel ausgebildet sein können, in radialer Richtung zu dem zu biegenden longitudinalen Werkstück verstellt und gegebenenfalls in Anlage gebracht werden. Die Faltenglätterpositioniermittel, welche in transversaler bzw. radialer Richtung – bezogen auf das Werkstück – wirken, sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Positioniermitteln zu unterscheiden, welche eine longitudinale Bewegung der Gleitschiene, also in Richtung entlang der Längserstreckung des Werkstücks bewirken. Denn eine longitudinale Bewegung der Gleitschiene, insbesondere während des Ziehbiegevorgangs dient dazu, den Materialnachfluss in die durch den Ziehbiegevorgang umzuformenden Bereiche des Werkstücks zu fördern. Durch die bevorzugter Weise reibschlüssige Anlage der Gleitschiene mit dem Werkstück, insbesondere einem vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitt wird das Werkstück während des Ziehbiegevorgangs gestützt, so dass die durch die während des Ziehbiegevorgangs bewirkten Umformkräfte erzeugten Hebelmomente, welche auf diese Abschnitte wirken, nicht zu Ungenauigkeiten in der Positionierung der Werkzeuge und damit des Werkstücks relativ zu einer optimalen Anordnung führen, welche eine Faltenbildung zur Folge haben können. Die radiale Zustellung der Gleitschienen über eine Positionierachse, die in Fachkreisen als Supportachse bezeichnet wird, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Allerdings wird über wenigstens zwei erfindungsgemäße aktive Positionierachsen, die bevorzugt in dem der Biegeform abgewandten Bereich angeordnet sind, erreicht, dass einem ungewollten Abweichen von der optimalen Lage bei einer axialen Bewegung der Gleitschiene infolge von Biegemoment und/oder Dehnung entgegen gewirkt wird. Durch das Vorsehen wenigstens einer aktiven kraft- und/oder lagegeregelten Positionierachse an dem Faltenglätter, wenigstens zweier aktiver kraft- und/oder lagegeregelter Positionierachsen an der Gleitschiene oder an beiden Komponenten wird die Positionsgenauigkeit der Werkzeuge und damit des Werkstücks relativ zu einer optimalen Anordnung weiter verbessert. Insbesondere wenn zwei oder mehr Positionierachsen vorgesehen sind, gibt es wenigstens zwei Punkte, an denen das Werkstück unmittelbar gestützt wird, so dass die wirkenden Hebelmomente von der Vorrichtungskonstruktion besser aufgefangen werden können. Der nachteiligen Faltenbildung an dem Werkstück wird dadurch weiter entgegen gewirkt, so dass Profilbögen mit engeren Biegeradien in Kombination mit größeren Durchmessern und/oder geringeren Wandstärken geformt werden können. Kraftregelung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Gleitschienen- und/oder Faltenglätterpositioniermittel während des Ziehbiegevorgangs an Hand einer Kraftkennlinie gesteuert werden, um die von der Gleitschiene und/oder von dem Faltenglätter auf das longitudinale Werkstück ausgeübten Kräfte zu steuern. Auf diese Weise kann insbesondere die Materialbeanspruchung während des Ziehbiegevorgangs gesteuert werden. Bei einer Lageregelung wird die Position der Gleitschiene und/oder des Faltenglätters mittels der Gleitschienen- bzw. Faltenglätterpositioniermittel während des Ziehbiegevorgangs angepasst. Beispielsweise ist es mit der erfindungsgemäßen Lageregelung möglich, die Gleitschiene in einer parallelen Position zur Longitudinalachse des Werkstücks zu halten, wenn sich das Werkstück während des Ziehbiegevorgangs auf Grund der Umformkräfte in radialer Richtung von der Gleitschiene etwas fortbewegt, um den Materialfluss nicht zu behindern. Diese materialflussfördernde Beweglichkeit wird auch als ”Atmen” bezeichnet. Mittels einer aktiven Kraft- und/oder Lageregelung lässt sich die Faltenbildung an dem longitudinalen Werkstück während des Ziehbiegevorgangs effektiv verhindern. Ebenso können bereits entstandene Falten überwiegend wieder geglättet werden.
• Bei zwei oder mehr Positionierachsen sind die Positionierachsen vorzugsweise voneinander unabhängig betätigbar. Auf diese Weise kann die Lage des Faltenglätters und/oder der Gleitschiene abschnittsweise unabhängig voneinander eingestellt werden. Es ist dabei denkbar, die Positionierachsen unabhängig voneinander, aber trotzdem synchron zu betätigen. Beispielsweise kann die Positioniergenauigkeit des Werkstücks dadurch verbessert werden, indem über die von dem Biegezentrum weiter beabstandete Positionierachse ein höherer Anpressdruck auf die Gleitschiene oder den Faltenglätter zur Anlage an die vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitte übertragen wird, um gegebenenfalls durch den Abstand zu dem Biegezentrum erhöhte Hebelmomente kompensieren zu können. Durch die unabhängige Ansteuerung der Positioniermittel kann aber auch eine relativ zur Longitudinalachse des Werkstücks schräge Anordnung des Faltenglätters und/oder der Gleitschiene bewirkt werden, beispielsweise wenn das longitudinale Werkstück über seine longitudinale Erstreckung einen nicht konstanten, sondern sich beispielsweise erweiternden oder verjüngenden, äußeren Querschnitt aufweist. Neben der Stützung über wenigstens zwei Positionierachsen wird somit auch eine flexiblere Einstellmöglichkeit des Faltenglätters und/oder der Gleitschiene erreicht.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weisen auch die Faltenglätterpositioniermittel wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachsen auf. Auf diese Weise kann eine zusätzliche unmittelbare Stützung über einen großen Teil der Mantelfläche des longitudinalen Werkstücks erreicht werden. Denn der Faltenglätter und die Gleitschiene kommen vorzugsweise – bezogen auf die Lage des Werkstücks – an diametral einander gegenüberliegenden Seiten des longitudinalen Werkstücks mit dem Werkstück in Anlage, so dass die Anfälligkeit des vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitts gegenüber Positionierungenauigkeiten wie dem Auftreten von Spalten zwischen der Werkstückmantelfläche und den Faltenglätter- bzw. Gleitschienenanlageflächen verringert wird.
• Vorzugsweise ist eine der Positionierachsen entlang der longitudinalen Erstreckung des Werkstücks von der Drehachse der Biegeform und der Klemmung und/oder von einer weiteren Positionierachse beabstandet. Auf diese Weise können die wirkenden Hebelmomente durch die unmittelbare Stützung der vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitte, welche von dem Biegezentrum beabstandet sind, reduziert werden.
• Es kann ein Führungsarm vorgesehen sein, mittels welchem wenigstens eine der Positionierachsen betätigbar ist. Auf diese Weise kann die Positionierachse in einem Bereich der Vorrichtungskonstruktion gelagert werden, welcher außerhalb der Arbeitsbereiche der Biegevorrichtung, insbesondere außerhalb des Bereichs des Biegezentrums liegt. Dadurch kann eine weitgehende Entkopplung der Betriebszustände der über den Führungsarm betätigbaren Positionierachse und der weiteren Vorrichtungskomponenten erzielt werden. Der Betrieb der Biegevorrichtung wird entsprechend vereinfacht bzw. ist leichter zu kontrollieren.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist eine Erfassungs- und Regelungseinheit vorgesehen, an welche Positions- und/oder Druckdaten der Positioniermittel gesendet werden bzw. welche die Daten der Positioniermittel abfragt und welche an Hand der erfassten Daten Regelungssignale erzeugt, welche den Ablauf des Ziehbiegevorgangs, insbesondere die Einstellung der Positioniermittel beeinflussen. Auf diese Weise wird die Biegevorrichtung ertüchtigt, das Positionierverhalten auch während des Ziehbiegevorgangs an gegebenenfalls geänderte Positions- und/oder Druckdaten anzupassen. Als Druckdaten können insbesondere Daten angesehen werden, welche die mittels der Hebelwirkung vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitte auf die in Anlage mit dem Werkstück stehende Gleitschiene bzw. den entsprechend anliegenden Faltenglätter ausüben. Somit kann beispielsweise der hydraulische Druck eines Hydraulikelements, welches als Positionierachse fungiert, angepasst, insbesondere erhöht werden, um einem von dem Werkstück ausgeübten, sich während des Ziehbiegevorgangs steigernden Hebelmoment entgegen zu wirken. Die Positioniereinheiten können auch elektromotorisch über geeignete Kraftübertragungsmittel wie z. B. Kugelumlaufspindel, Trapezspindel oder auch Exzenter betrieben werden.
• Gemäß einer weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe auch mit einem Verfahren zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks, insbesondere eines geschlossenen Hohlprofils, vorzugsweise eines Rohrs, insbesondere unter Verwendung einer wie zuvor beschriebenen Biegevorrichtung, bei dem ein Werkstückabschnitt zwischen einer Biegeform und einer Klemmung reibschlüssig angeordnet wird, eine Gleitschiene und ein Faltenglätter mittels Einsatzes von Positioniermitteln an den geraden Werkstückabschnitten, welche vor dem eigentlichen Biegebereich liegen, positioniert werden, die Biegeform und die Klemmung um eine gemeinsame Drehachse geschwenkt werden, um die Biegung in dem Werkstück zu erzeugen, wobei die Gleitschiene den Materialnachfluss des Werkstücks während der Drehung mittels einer longitudinalen Bewegung unterstützt, dadurch gelöst, dass die Positionierung der Gleitschiene von den Positioniermitteln über wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachsen und des Faltenglätters von den Positioniermitteln über wenigstens eine kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachse vorgenommen wird.
• Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Präzision des Ziehbiegevorgangs verbessert werden. Denn mit dem Verfahren lässt sich eine definierte Lage der Gleitschiene und/oder des Faltenglätters relativ zu dem longitudinalen Werkstück zu jedem Zeitpunkt des Ziehbiegevorgangs gewährleisten. Die Gefahr des Auftretens von die Faltenbildung an dem Werkstück fördernden Spalten zwischen der Mantelfläche des Werkstücks und den Anlageflächen der Gleitschiene bzw. des Faltenglätters kann so wirksam reduziert werden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden, wenn zwei oder mehr Positionierachsen vorliegen, die Positionierachsen unabhängig voneinander betätigt. Auf diese Weise kann sehr flexibel beispielsweise auf während des Ziehbiegevorgangs geänderte Positions- und/oder Druckverhältnisse reagiert werden. Eine definierte Lage der Gleitschiene und/oder des Faltenglätters relativ zu dem Werkstück kann somit zu jedem Zeitpunkt besser gewährleistet werden, was insbesondere der Güte des umgeformten, also gebogenen Werkstücks zu Gute kommt.
• Ferner kann wenigstens eine der Positionierachsen über einen Führungsarm betätigt werden. Damit kann die Betätigung der Positionierachse vom Betrieb der anderen Vorrichtungskomponenten weitgehend entkoppelt werden. Die Umsetzung des Verfahrens wird dadurch vereinfacht.
• Es ist auch möglich, dass Positions- und/oder Druckdaten der Positioniermittel an eine Erfassungs- und Regelungseinheit gesendet bzw. von dieser Einheit abgefragt werden, und dass die Erfassungs- und Regelungseinheit an Hand der erfassten Daten Regelungssignale erzeugt, welche den Ablauf des Ziehbiegevorgangs, insbesondere die Einstellung der Positioniermittel beeinflussen. Auf diese Weise kann vorrichtungsseitig auf Änderungen der durch die Ausführung der Schwenkbewegung der Biegeform und der Klemmung bewirkten und über das Werkstück vom Biegezentrum an beabstandete Werkstückabschnitte weitergeleiteten Umformkräfte, beispielsweise in der Form von Materialspannungen reagiert werden.
• Bezüglich weiterer vorteilhafter technischer Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen.
• Es gibt vielfältige Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und andererseits auf ein Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
• 1 in einer Querschnittsansicht ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Biegevorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, und
• 2 in einer Querschnittsansicht ein schematisches Ausführungsbeispiel einer Biegevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• 1 zeigt in einer Querschnittsansicht eine schematische Anordnung der Vorrichtungskomponenten Biegeform 2, Klemmung 4, Gleitschiene 6, Faltenglätter 8 sowie Positionierachsen 6a, 8a, wie sie beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt ist, wobei der Faltenglätter 8 über die Positionierachse 8a passiv positioniert wird.
• Die Biegeform 2 weist im Querschnitt eine im Wesentlichen kreisrunde Form auf, deren Symmetrie lediglich durch einen Schenkel 10 aufgehoben wird. Die äußere Kontur an einer Seite des Schenkels 10 resultiert aus der tangentialen Verlängerung der äußeren Kontur des Kreises und fungiert im Wesentlichen als Auflage- bzw. Anlagefläche für das umzuformende, also zu biegende longitudinale Werkstück 12, welches in diesem Beispiel ein Rohr mit ringkreisförmigen Querschnitt, also im Wesentlichen ein ringkreisförmiger Hohlzylinder ist. Es ist natürlich ebenso möglich, longitudinale Werkstücke mit anderen Querschnittsformen zu biegen. Die andere Seite des Schenkels 10 erstreckt sich senkrecht von dem kreisförmigen Grundkörper 14 der Biegeform 2 und ist wiederum über eine senkrecht zu den beiden Seiten des Schenkels 10 ausgerichtete Endfläche 16 mit der anderen Seite des Schenkels 10 verbunden. Die Biegeform 2, insbesondere im Bereich, in welchem das Rohr 12 zu liegen kommt, weist vorzugsweise eine äußere Kontur (nicht gezeigt) auf, welche an die äußere Kontur des zu biegenden longitudinalen Werkstücks 12 angepasst ist, so dass das Werkstück 12 von der Biegeform 2 aufgenommen werden kann.
• Die Klemmung 4 liegt der Biegeform 2 und insbesondere dem Schenkel 10 der Biegeform 2 gegenüber. Die Klemmung 4 weist vorzugsweise ebenfalls eine äußere Kontur auf, welche an die äußere Kontur des Rohrs 12 angepasst ist. Unter Verwendung von Klemmungspositioniermitteln (nicht gezeigt) kann die Lage der Klemmung relativ zu der Biegeform in axialer bzw. radialer Richtung – bezogen auf das zu biegende Werkstück 12 – verändert werden. Der Schenkel 10 der Biegeform 2 und die Klemmung 4 wirken so zusammen, dass der zwischen ihnen angeordnete Rohrabschnitt gehalten wird und dass durch eine synchrone Schwenkbewegung (gebogener Pfeil 18) der Biegeform 2 und der Klemmung 4 um die gemeinsame Drehachse 20 die für die Erzeugung der Biegung in dem Rohr 12 erforderliche Kraft auf das Rohr 12 ausgeübt wird.
• Zur Stützung der vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Rohrabschnitte sind in dem in 1 dargestellten Beispiel eine Gleitschiene 6 und ein Faltenglätter 8 vorgesehen. Die Gleitschiene 6 wird von einem in 1 nicht gezeigten Antrieb während des Ziehbiegevorgangs in longitudinaler Richtung auf das Biegezentrum zu geführt (gerader Pfeil 22), um den Materialnachfluss in den zu formenden Bogen zu fördern. Die Gleitschiene 6 ist in diesem Beispiel auf der gleichen Seite des Rohrs 12 wie die Klemmung 4 angeordnet, wohingegen der Faltenglätter 8 auf der Seite der Biegeform 2 positioniert ist. Durch Anlage der Gleitschiene 6 und des Faltenglätters 8 an der Mantelfläche von den Rohrabschnitten, welche vom Biegezentrum beabstandet sind, soll die Positionierung des Rohrs 12 gewährleistet werden. Die Gleitschiene 6 und der Faltenglätter 8 sind jedoch lediglich über jeweils eine, insbesondere passive Positionierachse (dicke doppelköpfige Pfeile 6a, 8a) positionierbar, insbesondere mit der Mantelfläche des Rohrs 12 in Anlage bringbar. Dadurch erfahren die Gleitschiene 6 und der Faltenglätter 8 eine Stützung nur in einem Bereich, welcher relativ nahe an dem Biegezentrum liegt. Dies hat jedoch zur Folge, dass von den Umformkräften am Biegezentrum erzeugte Materialspannungen an von dem Biegezentrum beabstandeten Rohrabschnitten auf Grund des hohen Hebelmoments die Positionierung des Rohrs 12 relativ zu den anderen Komponenten der Vorrichtung, beispielsweise der Biegeform 2, der Klemmung 4, der Gleitschiene 6 oder des Faltenglätters 8 beeinträchtigen und somit die Gefahr von Faltenbildung erhöhen können.
• 2 zeigt in einer Querschnittsansicht schematisch eine Biegevorrichtung, welche der Vorrichtung aus 1 ähnlich ist. Der Faltenglätter 8 jedoch ist mit einem zusätzlichen Schenkel 24 versehen, an welchem eine weitere, insbesondere aktive Positionierachse 8b angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, den Faltenglätter 8 über bevorzugt zwei aktive Positionierachsen 8a, 8b zu positionieren, was einen vorteilhaften Effekt insbesondere bezüglich der Positioniergenauigkeit aber auch bezüglich der Positionierflexibilität bewirkt. Der Faltenglätter 8 sollte bevorzugter Weise immer tangential an der Biegeform 2 anliegen. Eine etwaige Verstellung in der Positionierachse 8b, beispielsweise über eine Verstellung eines ölgetriebenen Hydraulikelements bzw. eines elektromotorischen Kraftübertragungsmittels (nicht gezeigt) wird dann über den Schenkel 24 des Faltenglätters 8 auf den Grundkörper 26 des Faltenglätters 8 übertragen. Durch die Anordnung der weiteren aktiven Positionierachse 8b an dem Schenkel 24 des Faltenglätters 8 ist die zweite aktive Positionierachse 8b von dem Biegezentrum und auch von der ersten, insbesondere aktiven Positionierachse 8a beabstandet, so dass ein weitgehend entkoppelter Betrieb der verschiedenen Komponenten 2, 4, 6, 8 möglich ist. Durch den Abstand der zweiten Positionierachse 8b von der ersten Positionierachse 8a des Faltenglätters 8 wird außerdem das Hebelmoment, welches auf die von dem Biegezentrum beabstandeten Werkstückabschnitte wirken kann, verringert.
• An der Gleitschiene 6 ist ein Gleitkontaktelement 28 vorgesehen, über welches die Gleitschiene 6 mit einem Führungsarm 30 zusammenwirken kann. Der Führungsarm 30 ist von den anderen Komponenten 2, 4, 6, 8 der Biegevorrichtung beabstandet angeordnet, so dass auch ein weitgehend entkoppelter Betrieb des Führungsarms 30 umsetzbar ist. Der Führungsarm 30 ist insbesondere in einer relativ zu dem longitudinalen Werkstück 12 axialen bzw. radialen Richtung bewegbar (dicker doppelköpfiger Pfeil 6b). Auf diese Weise kann beispielsweise ein Anpressdruck von dem Führungsarm 30 über das Gleitkontaktelement 28 auf die Gleitschiene 6 und von der Gleitschiene 6 über deren Anlagefläche auf das zu biegende Werkstück 12 übertragen werden, um eine stabilere Positionierung zu erzielen. Das Gleitkontaktelement 28 ermöglicht den beständigen Kontakt mit wenigstens einem Schenkel 32 des Führungsarms 30, auch wenn die Gleitschiene 6 im Zuge des Ziehbiegevorgangs in longitudinaler Richtung auf das Biegezentrum zu bewegt wird. Somit wird über den Führungsarm 30 und insbesondere über das Gleitkontaktelement 28 eine weitere, insbesondere aktive Positionierachse 6b der Gleitschiene 6 geschaffen, welche dazu beiträgt, die Positioniergenauigkeit des Werkstücks 12 während des Ziehbiegevorgangs zu erhöhen und somit insbesondere Faltenbildung an dem gebogenen Werkstück 12 zu vermeiden.
• Es kann eine Erfassungs- und Regelungseinheit (nicht gezeigt) vorgesehen sein, an welche Positions- und/oder Druckdaten der Positioniermittel gesendet werden bzw. welche die Daten der Positioniermittel abfragt und welche an Hand der erfassten Daten Regelungssignale erzeugt, welche den Ablauf des Ziehbiegevorgangs, insbesondere die Einstellung der Positioniermittel beeinflussen. Die Gleitschiene 6 kann sich während des Biegevorgangs um ein geringes Maß von der Biegeform 2 wegbewegen (”atmen”), um im Werkstück den Materialnachfluss nicht zu behindern. Gleichzeitig sollte jedoch vorzugsweise mit einer abgestimmten Kraft, beispielsweise gemäß einer Kraftkennlinie gegen das Werkstück 12 gedrückt werden, um die Bildung von Falten zu vermeiden. Durch die Regeleinheit kann gewährleistet werden, dass über die aktiven Positionierachsen 6a, 6b, 8a, 8b trotz beaufschlagter Klemmkraft eine Parallelität von Faltenglätter 8 und Gleitschiene 6 sowie eine Tangentialität dieses Systems der Komponenten 6, 8 zur Biegeform 2 bestehen bleibt.
• In dem in 2 gezeigten schematischen Ausführungsbeispiel sind sowohl die Gleitschiene 6 als auch der Faltenglätter 8 mit einer weiteren, insbesondere aktiven Positionierachse 6b, 8b versehen. Es ist aber auch möglich, lediglich die Gleitschiene 6 oder den Faltenglätter 8 mit einer weiteren, insbesondere aktiven Positionierachse 6b, 8b zu versehen, um eine Verbesserung der Positioniergenauigkeit zu erreichen. Grundsätzlich ist es auch möglich, mehr als zwei aktive Positionierachsen 6a, 6b, 8a, 8b vorzusehen, wodurch die Positioniergenauigkeit der Vorrichtungskomponenten 2, 4, 6, 8 relativ zu dem Werkstück 12 noch weiter differenziert würde.

Claims (10)

1. Biegevorrichtung zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks (12) mit einer Biegeform (2) und einer Klemmung (4), wobei die Biegeform (2) und die Klemmung (4) um eine Drehachse (20) drehbar sind, um eine Biegung eines während des Ziehbiegevorgangs zwischen ihnen angeordneten Werkstückabschnitts zu bewirken, mit einer Gleitschiene (6), durch welche eine Stützung des bezüglich des Bogens außen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitts erfolgt, mit Gleitschienenpositioniermitteln, durch welche die Gleitschiene (6) an dem Werkstück (12) positionierbar ist, mit einem Faltenglätter (8), durch welchen eine Stützung des Bogens innen, vor dem eigentlichen Biegebereich liegenden, geraden Werkstückabschnitt erfolgt, und mit Faltenglätterpositioniermitteln, durch welche der Faltenglätter (8) an dem Werkstück (12) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschienenpositioniermittel wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachsen (6a, 6b) und die Faltenglätterpositioniermittel wenigstens eine aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachse (8a, 8b) aufweisen.
2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierachsen (6a, 6b, 8a, 8b) voneinander unabhängig betätigbar sind.
3. Biegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Faltenglätterpositioniermittel wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachsen (8a, 8b) aufweisen.
4. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Positionierachsen (6a, 6b, 8a, 8b) entlang der longitudinalen Erstreckung des Werkstücks (12) von der Drehachse (20) der Biegeform (2) und der Klemmung (4) und/oder von einer weiteren Positionierachse (6a, 6b, 8a, 8b) beabstandet ist.
5. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsarm (30) vorgesehen ist, mittels welchem wenigstens eine der Positionierachsen (6a, 6b, 8a, 8b) betätigbar ist.
6. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungs- und Regelungseinheit vorgesehen ist, an welche Positions- und/oder Druckdaten der Positioniermittel gesendet werden oder welche die Daten der Positioniermittel abfragt und welche an Hand der erfassten Daten Regelungssignale erzeugt, welche den Ablauf des Ziehbiegevorgangs beeinflussen.
7. Verfahren zum Ziehbiegen eines longitudinalen Werkstücks, bei dem ein Werkstückabschnitt zwischen einer Biegeform und einer Klemmung reibschlüssig angeordnet wird, eine Gleitschiene und ein Faltenglätter mittels Einsatzes von Positioniermitteln an den geraden Werkstückabschnitten, welche vor dem eigentlichen Biegebereich liegen, positioniert werden, die Biegeform und die Klemmung um eine gemeinsame Drehachse geschwenkt werden, um die Biegung in dem Werkstück zu erzeugen, wobei die Gleitschiene den Materialnachfluss des Werkstücks während der Drehung mittels einer longitudinalen Bewegung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Gleitschiene von den Positioniermitteln über wenigstens zwei aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachsen und die Positionierung des Faltenglätters von den Positioniermitteln über wenigstens eine aktive kraft- und/oder lagegeregelte Positionierachse vorgenommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierachsen unabhängig voneinander betätigt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Positionierachsen über einen Führungsarm betätigt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Positions- und/oder Druckdaten der Positioniermittel an eine Erfassungs- und Regelungseinheit gesendet oder von dieser Einheit abgefragt werden, und dass die Erfassungs- und Regelungseinheit an Hand der erfassten Daten Regelungssignale erzeugt, welche den Ablauf des Ziehbiegevorgangs beeinflussen.

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