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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rotationsbiegewerkzeug mit Exzenterklemmung zum Biegen länglicher Werkstücke, wie Rohre, Drähte oder Profilstränge, mit einem Biegekopf, der auf einer Biegewelle sitzt und einen um eine Drehachse verdrehbaren Biegedorn sowie einen diesem zugeordneten und relativ zu ihm beweglichen Klemmbacken umfaßt, der auf einer Führungsschiene verschieblich angebracht ist und von einer vom Biegedorn entfernten Offenstellung zur Einführung eines zu biegenden Werkstücks zwischen Biegedorn und Klemmbacken in eine Klemmstellung am Biegedorn und umgekehrt verbringbar sowie über einen Hebelbetrieb an eine zur Drehachse des Biegedornes exzentrisch versetzte Schwenkachse verschwenkbar angeschlossen ist, die ihrerseits auf einer relativ zum Biegedorn mittels eines Antriebs verdrehbaren Drehscheibe sitzt.
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Aus der
EP 1 396 294 A1 ist eine Rohrbiegemaschine bekannt, bei deren Biegewerkzeug die Klemmbacken auf Führungsbahnen angeordnet sind, auf denen sie über einen Spindelantrieb radial bewegt werden. Dabei sind der Antrieb und die Spindel in einem verschwenkbaren Biegearm integriert, wodurch sich der Nachteil eines sehr schweren und aufwendigen Biegearmes ergibt.
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Bei dem Rotationsbiegewerkzeug, das in der
EP 1 543 891 A1 beschrieben ist, sind die Klemmbacken auf einem Träger angebracht, der durch eine horizontal liegende Schnecke radial zum Biegedorn hin bzw. von diesem weg bewegt werden kann. Allerdings ist diese bekannte Anordnung sehr aufwendig, groß und auch relativ teuer, und es werden zur Betätigung des Biegewerkzeugs insgesamt drei unterschiedliche Antriebe benötigt.
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Die aus der
EP 1 543 892 B1 bekannte Rohrbiegemaschine umfaßt eine Biegevorrichtung mit einem Klemmbacken, der mittels eines Zahnstangenantriebs relativ zum Biegedorn verfahrbar ist, wobei das Antriebszahnrad seinerseits direkt an der Biegeachse angebracht ist. Entsprechend muß zum Biegen zunächst die Biegeachse so lange durch Betätigung des Biegeantriebs gedreht werden, bis die Zustellbewegung des Klemmbackens erfolgt und das Werkstück zwischen diesem und dem Biegedorn verklemmt ist. Erst hiernach kann gebogen werden. Außerdem muß der Biegedorn vollständig kreisrund ausgeführt sein, wobei ein Rechts- und ein Linksbiegen nicht ohne weiteres möglich ist. Die gesamte Biegevorrichtung ist auch bei dieser Biegemaschine außerordentlich kompliziert und aufwendig.
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Bei dem Rotationsbiegewerkzeug der Rohrbiegemaschine gemäß der
EP 1 591 174 B1 wird ein Biegekopf eingesetzt, der über drei konzentrisch ineinander laufende Drehachsen betätigt wird. Ein erster Drehantrieb betätigt dabei den Biegedorn, ein zweiter den Biegearm mit einem darauf sitzenden Klemmbacken, und ein dritter Antrieb verdreht schließlich eine Kurvenscheibe, in der ein Steuerelement läuft, welches mit dem Klemmbacken verbunden ist und diesen beim Verdrehen der Kurvenscheibe radial verfährt. Infolge der vielen mechanischen Elemente, die ineinander laufen und mit denen der Biegearm versehen ist, ist diese bekannte Anordnung wieder relativ aufwendig und teuer. Zudem stellt sie auch eine große Störkontur und damit eine gewisse Einschränkung des Biegefreiraums dar.
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Aus der
WO 2007/122346 A1 ist ein Rotationsbiegewerkzeug mit Exzenterklemmung bekannt, bei dem eine erste Drehscheibe eingesetzt wird, auf der exzentrisch zu deren Biegeachse eine weitere Drehscheibe sitzt. Auf dieser ist wiederum exzentrisch ein drehbar angetriebener Klemmbacken angebracht, wobei durch eine entsprechende Steuerung der drei Drehbewegungen und deren Überlagerung die Zustellbewegungen des Klemmbackens und die Biegebewegung durchgeführt werden können. Allerdings ergibt sich aufgrund der großen Basisdrehscheibe eine relativ große Störkontur und es sind erneut drei Antriebe erforderlich, wobei der gesteuerte Antrieb der verschiedenen Drehachsen sehr aufwendig ist.
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Die
DE 1 005 344 B beschreibt eine Rohrbiegemaschine mit einem Rotationsbiegewerkzeug mit Exzenterklemmung der eingangs genannten Art, wobei hier mit einem einzigen Drehantrieb gearbeitet wird, wodurch die Zustellbewegung des Klemmbackens und die anschließende Schwenkbewegung zum Biegen zwangsläufig mechanisch gekoppelt werden müssen. Damit besteht keine Möglichkeit, die Drehscheibe und den Biegedorn getrennt voneinander anzutreiben und anzusteuern. Zum Lösen einer Klemmung wird der Drehteller gegenläufig angetrieben, öffnet dabei den Klemmbacken, fährt gleichzeitig einen Blockierstein aus einer Blockierstellung und koppelt den Biegedorn von der Drehbewegung der Führungsschiene und des Klemmbackens ab. Ein selbsttätiger Rücklauf des Biegedorns mit der Führungsschiene ist nicht vorgesehen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Rotationszugbiegewerkzeug vorzuschlagen, das ganz besonders kompakt und einfach aufgebaut ist, wobei sowohl die Ausführung der Klemmeinheit wie auch die des Biegekopfes insgesamt kompakt baut
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Erfindungsgemäß wird dies bei einem Rotationsbiegewerkzeug der einleitend genannten Art dadurch erreicht, daß die Biegewelle, der Biegedorn und die Führungsschiene drehfest aneinander angebracht sind und eine gemeinsam um die Drehachse durch einen Drehantrieb verdrehbare Einheit bilden, wobei die Führungsschiene radial von der Biegewelle absteht, der Klemmbacken radial zur Biegewelle verstellbar ist und der Hebeltrieb aus einer Betätigungsleiste besteht, die an ihrem einen Endbereich an der Schwenkachse der Drehscheibe angelenkt und an ihrem anderen Endbereich an dem Klemmbacken frei verschwenkbar angeschlossen ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeug läßt sich die Zustellbewegung des Klemmbackens durch eine entsprechende Steuerung der Drehbewegungen des Biegedorns sowie der Drehscheibe und damit durch die zwei Antriebe bewirken, wobei in einer überraschend einfachen und doch sehr wirkungsvollen Weise eine Umsetzung der relativen Verdrehung der Drehscheibe zum Biegedorn in die Zustellbewegung des Klemmbackens durch ein an beiden frei verschwenkbar befestigten, ganz einfach ausgebildeten Verbindungselement in Form einer Betätigungsleiste erfolgen kann. Durch diese einfache Anordnung läßt sich das erfindungsgemäße Rotationsbiegewerkzeug auch in einer besonders kompakten Weise ausbilden, was letztlich zu einem sehr kompakten Aufbau des ganzen Biegekopfes führt. Außerdem ist der konstruktive Aufwand der Gesamtanordnung überraschend gering, was zu einer sehr preisgünstigen und doch zuverlässig wirksamen Gesamtanordnung führt. Gleichzeitig bietet das erfindungsgemäße Rotationsbiegewerkzeug einen vergleichsweise großen Biegefreiraum und erfordert, was die Herstellung seiner Einzelteile betrifft, nur sehr einfache Formgebungen. Die erfindungsgemäß geschaffene Gesamtanordnung umfaßt ausschließlich unkomplizierte, einfach geformte und leicht herstellbare Einzelelemente, die auch insgesamt in einfacher Weise kinematisch zuverlässig zusammenwirken.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeug kann der Klemmbacken unmittelbar auf der Führungsschiene verschieblich angebracht sein. Besonders bevorzugt sitzt der Klemmbacken jedoch auf einem längs der Führungsschiene verschieblichen Schlitten, auf dem er, erneut bevorzugt, auch noch senkrecht zu seiner radialen Verschieberichtung verstellbar angebracht ist.
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Die Betätigungsleiste, mit welcher der Klemmbacken verschwenkbar verbunden und über die er auch an die Schwenkachse auf der Drehscheibe, dort ebenfalls frei verschwenkbar, angeschlossen ist, kann in jeder geeigneten Art und Weise ausgebildet und geformt sein. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist jedoch dann gegeben, wenn die Betätigungsleiste in Form einer flachen, ebenen Verbindungslasche ausgebildet ist, die jeweils an einem ihrer Endbereiche mit der Schwenkachse bzw. dem Klemmbacken (oder, falls dieser auf einem Schlitten sitzt, mit dem Schlitten) verbunden ist. Hierdurch wird mittels eines besonders einfach geformten und preisgünstigen konstruktiven Elementes die erwünschte Kopplung zwischen der Schwenkachse und dem Klemmbacken auf einfache Weise funktionssicher hergestellt.
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Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung liegt auch dann vor, wenn die Betätigungsleiste mit dem Klemmbacken oder, falls dieser auf einem Schlitten sitzt, mit dem Schlitten an einer Stelle unterhalb der Führungsschiene verschwenkbar verbunden ist. Dadurch wird eine sehr kompakte und platzsparende Anordnung der jeweils zueinander verdrehbaren Teile erreicht.
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Wenn bei einem erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeug der Biegekopf eine Biegewelle umfaßt, an deren oberen Ende eine Biegeform oder mehrere Biegeformen angebracht ist/sind, ist vorzugsweise die Drehwelle an ihrem der Drehscheibe axial benachbarten Bereich mit einer Ausnehmung derart versehen, daß die Betätigungsleiste über einen Teil ihrer Breite hinweg in diese Ausnehmung einlaufen und sich in ihr bewegen kann, wenn der Klemmbacken in seine Klemmstellung überführt wird. Damit ist in sehr kompakter und platzsparender Weise ein Heranfahren des Klemmbackens bzw. des ihn halternden Schlittens bis ganz nahe an die Drehwelle unter Einsatz einfacher und kostengünstiger konstruktiver Elemente möglich.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeug kann der Biegedorn vorzugsweise eine zwei- oder mehrstufige Biegeform aufweisen, insbesondere auch im Hinblick auf ein Links- und auch Rechtsbiegen oder ein Biegen mit unterschiedlichen Radien.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeugs;
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2 eine Draufsicht auf das Rotationsbiegewerkzeug aus 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeugs;
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4 eine perspektivische Darstellung einer Variante des Klemmbackens in abgesetzter Form;
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5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Variante des Klemmbackens in nichtabgesetzter Form;
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6 eine perspektivische Darstellung einer noch anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeugs;
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7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotationsbiegewerkzeugs zum Abrollbiegen, und
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8, 9 und 10 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 7 zur Darstellung unterschiedlicher Phasen beim Abrollbiegen mit unverändert bleibendem Berührpunkt zwischen Werkstück und Biegeelement.
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Bei den in den Zeichnungen beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispielen eines Rotationsbiegewerkzeugs sind jeweils einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rotationsbiegewerkzeugs mit einer Exzenterklemmung, wie es zum Biegen länglicher Werkstücke (Rohre, Drähte, Profilstränge oder dgl.) eingesetzt wird, und 2 stellt eine Draufsicht auf das Rotationsbiegewerkzeug der 1 dar.
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Das gezeigte Rotationsbiegewerkzeug umfaßt einen Biegekopf 1 mit einer Drehachse Y, um die herum in Richtung a die Biegebewegung erfolgt.
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Der Biegekopf 1 umfaßt eine Biegewelle 2, an deren oberem Ende ein Biegedorn 3 mit dem Biegewerkzeug 4 sitzt.
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Die Drehachse Y bildet jedoch nicht nur die Biegeachse zur Ausführung der Drehbewegung a, sondern auch noch die Spannachse zur Ausführung einer Drehbewegung in Richtung b, die ihrerseits von einer Drehscheibe 5 in Form einer Hohlwelle ausgeführt wird, welche zur Biegewelle 2 verdrehbar angebracht und deren Oberfläche 6 mit Teilen des Biegewerkzeugs 4 verbunden ist.
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Eine Führungsschiene 7 ist drehfest mit dem Biegedorn 3 bzw. der Biegewelle 2 verbunden und erstreckt sich radial von diesem bzw. dieser nach außen.
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Die Drehwelle 2, die Führungsschiene 7 und Biegeformen 8 am Biegedorn 3 bilden gemeinsam eine Einheit, die auch gemeinsam um die Y-Achse verdreht wird.
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Ein Schlitten 9 sitzt, radial längs der Führungsschiene 7 in Längsrichtung c derselben verschieblich, auf letzterer. Am Schlitten 9 ist ein Klemmbacken 10 angebracht, der als Spann- bzw. Klemmelement zum Verklemmen des Werkstücks W gegen die Biegeform 8 dient.
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Weiterhin ist eine Betätigungsleiste 11 in Form einer länglichen, ebenen Lasche vorgesehen, die an ihrem einen Endbereich um eine Schwenkachse 12, deren Mittelachse parallel zur Drehachse Y liegt, an der Oberseite 6 der Drehscheibe 5 (frei) verschwenkbar angelenkt ist, während sie an ihrem anderen Endbereich unten an dem Schlitten 9, ebenfalls um eine Biegeachse 12', deren Drehachse zur Biegeachse Y und zur Schwenkachse 12 parallel verläuft, (frei) verschwenkbar befestigt ist.
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Der dargestellte Mechanismus bewirkt, daß eine Verdrehung der als Spannelement dienenden Drehscheibe 5 relativ zum Biegedorn 3 in Drehrichtung b in eine Längsbewegung des Schlittens 9 und damit des Klemmbackens 10 in Richtung c entlang der Führungsschiene 7 radial auf den Biegedorn 3 hin (bzw. von diesem weg) umgesetzt wird.
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Zur Ausführung einer Biegung wird ein Werkstück W in die Formnut 13 einer Biegeform 8 bei geöffneter Stellung des Klemmbackens 10, also bei dessen von dem Biegedorn 3 weggefahrener Position, zwischen Klemmbacken 10 und Biegedorn 3 eingeführt, sodann die Drehscheibe 5 bewegt und dabei der Schlitten 9 mit dem Klemmbacken 10 in dessen Klemmstellung am Biegedorn 3 verfahren, in welcher das Werkstück W zwischen Klemmbacken 10 und Biegeform 8 verklemmt wird. Anschließend wird durch eine gemeinsame und gleich rasche Verdrehung des Biegedornes 3 in Drehrichtung a und der Drehscheibe 5 in Drehrichtung b das Werkstück W um den Biegedorn 3 herum gebogen: diesen Endzustand, nach einer Biegung um 180°, zeigen die 1 und 2.
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Nach Beendigung der Biegung wird zumindest der Antrieb des Biegedorns 3 gestoppt. Beim weiteren Verdrehen der Drehscheibe 5 wird sodann der Schlitten 9 mit dem Klemmbacken 10 über die Betätigungsleiste 11 wieder radial nach außen gefahren und dadurch das Werkstück W freigegeben. Die freie Verdrehbarkeit der Betätigungsleiste 11 an den Stellen der Schwenkachsen 12 und 12' sorgt dabei für eine zwangsbedingungsfreie Übertragung der Drehbewegung der Schwenkachse 12 in Richtung b in eine Linearbewegung der Schwenkachse 12' am Schlitten 9 in Richtung c.
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In 1 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der ein Biegedorn 3 mit einer Biegeform 8 arbeitet, die zweistufig und kreisrund ausgeführt ist. Da der Verlauf der Formnuten im Klemmbacken 10 jedoch geradlinig ist, bedeutet dies, daß das Werkstück W bei dieser Ausführungsform nur über eine Linienberührung mit der Formnut des Klemmbackens 10 an den Biegedorn 3 angeklemmt ist.
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Die unterschiedlichen Biegeebenen, wie sie bei mehrstufigen Biegeformen vorliegen, können mit gleichen oder auch mit unterschiedlichen Biegeradien ausgerüstet sein, und es können auch ggf. mehrere Werkstücke W gleichzeitig und übereinanderliegend gebogen werden.
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Wie aus den 1 und 2 unmittelbar erkennbar ist, ist die Biegewelle 2 in ihrem axial der Oberfläche 6 der Drehscheibe 5 direkt benachbarten Bereich mit einer Schlitzausnehmung 20 versehen, die in Form eines durch einen Randbereich der Biegewelle 2 geradlinig hindurchlaufenden Schlitzes ausgebildet ist, der es gestattet, daß die Betätigungsleiste 11 im Endbereich des Heranfahrens des Schlittens 9 mit dem Klemmbacken 10 in die Klemmstellung etwas in den von der Form der Biegewelle 2 überdeckten kreisförmigen Querschnitt einschwenken kann, wie dies die 1 und 2 zeigen, auf deren Darstellung insoweit als wesentlich verwiesen wird. Durch diese Schlitzausnehmung 20 in der Biegewelle 2 läßt sich insgesamt eine sehr kompakte Anordnung des Biegekopfes 1 in dessen Klemmstellung erreichen.
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In 3 ist die perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Rotationsbiegewerkzeugs mit Exzenterklemmung dargestellt. Bei dieser Ausführung sind die Biegeformen 8 an ihren jeweils beiden Endabschnitten mit geradlinigen Klemmabschnitten 14 versehen, wodurch das in der jeweiligen Biegeform anliegende Werkstück besser fixiert werden kann, indem statt der Linienklemmung, wie sie bei der Ausführung der 1 und 2 auftritt, hier ein flächiges Klemmen erfolgt.
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Bei dieser Ausführungsvariante müssen allerdings für das Links- und das Rechtsbiegen unterschiedliche Formebenen eingesetzt werden. Die in 3 dargestellte zweistufige Form des Biegedorns 3 läßt ein Links- wie auch ein Rechtsbiegen zu, beides aber jeweils nur für einen Biegeradius. Sollen sowohl Links- wie auch Rechtsbiegungen mit unterschiedlichen Radien hergestellt werden, müssen entsprechend mehr als zwei Stufen des Werkzeugs vorgesehen werden.
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Natürlich lassen sich auch zweistufige Spannbacken 10 anstelle des in 3 gezeigten einstufigen Spannbackens 10 einsetzen, wofür zwei Ausführungsbeispiele in den 4 und 5 in perspektivischer Darstellung vergrößert wiedergegeben sind:
So zeigt 4 einen zweistufigen Spannbacken 10 in einer abgesetzten Form, bei dem die übereinander angeordneten, geradlinig verlaufenden Formnuten 13 über ihre volle Länge hinweg als Klemmabschnitte 14 dienen können.
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Der Klemmbacken 10 aus 5 hingegen zeigt zwei übereinander liegende Formnuten 13, die aber zueinander nicht abgesetzt sind, sondern in ihrer Erstreckung jeweils nur über die Hälfte der Breite des Klemmbackens 10 verlaufen und zueinander seitlich versetzt angebracht sind.
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Die in den 4 und 5 dargestellten Formen für den Klemmbacken 10 können ohne weiteres bei der Ausführungsvariante der 3 anstelle des dort eingesetzten einstufigen Klemmbackens 10 verwendet werden.
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6 zeigt, wiederum in perspektivischer Darstellung, eine weitere Ausführungsvariante für ein Rotationsbiegewerkzeug mit Exzenterklemmung, das sich von der Ausführungsform der 3 dadurch unterscheidet, daß auf dem Schlitten 9 Führungen 15 vorgesehen sind, auf denen der Klemmbacken 10 auch senkrecht (in Richtung d) zu seiner radialen Zustellbewegung (Richtung c) verfahren werden kann. In 6 sind diese Führungen 15 für das seitliche Verfahren nur ganz grundsätzlich angegeben; die seitliche Bewegung kann in jeder geeigneten Weise, z. B. über einen pneumatischen oder auch einen hydraulischen Antrieb oder über ein geeignetes Hilfselement, erfolgen. Auch in diesem Fall werden für ein Links- und ein Rechtsbiegen unterschiedliche Ebenen der Biegeformen 8 benötigt.
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In 7 ist, wieder in perspektivischer Darstellung, noch eine weitere Ausführungsform eines Rotationsbiegewerkzeugs mit Exzenterklemmung gezeigt, hier aber nicht für ein Zugbiegen, sondern für ein anderes Einsatzgebiet, nämlich für das sogenannte Abrollbiegen, das insbesondere beim Drahtbiegen verwendet wird. Bei diesem Verfahren wird nicht das Werkzeug zum Anklemmen des Werkstücks W an die Biegeform 8 und ein anschließendes Biegen des Werkstücks W um die Biegeform 8 herum eingesetzt, sondern hier wird der Klemmbacken 10 an das unbewegte Werkstück W seitlich angelegt und das Biegen des letzteren erfolgt durch Verschwenken des Klemmbackens 10 um die Biegeachse Y um den Biegedorn 3. Dabei behält das Werkstück W seine Position bei, d. h. es wird nicht mehr in Axialrichtung bewegt (was, im Gegensatz hierzu, beim Zugbiegen der Fall ist).
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Die Biegeform 8 wird bei der in 7 gezeigten Ausführungsvariante ohne Formnut für das Werkstück W ausgeführt und ist einfach zylindrisch ausgebildet. Der Klemmbacken 10 ist hingegen mit einer Formnut 16 mit Verrundungen versehen, um optimal am Werkstück W und in unterschiedlicher Ausrichtung an diesem zur Anlage kommen zu können.
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Durch die Bewegung des Schlittens 9 in Richtung c kann nun, wie die 8 bis 10 zeigen, die Länge L des wirksamen Hebelarms zwischen der Abstützstelle des Werkstücks W am Biegedorn 3 und seiner Anlagestelle am biegenden Klemmbacken 10 beim Biegen eingestellt bzw. dieser während der Biegebewegung (in Richtung b) verändert werden.
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Durch eine ständig gesteuerte Veränderung der Länge L des wirksamen Hebelarmes kann der Punkt 17 der gegenseitigen Berührung zwischen Werkstück W und Klemmbacken 10 von Beginn eines Biegevorgangs bis zu dessen Ende hin unverändert verbleiben; hierzu ist nur eine entsprechende Steuerung der Relativgeschwindigkeit der Drehbewegungen in den Richtungen a und b zueinander erforderlich.
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Die gezeigten Rotationsbiegewerkzeuge mit Exzenterklemmung können unabhängig von der speziellen Art der bekannten unterschiedlichen Biegemaschinen für Draht oder Rohr eingesetzt werden.
