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Die Erfindung betrifft eine Biegevorrichtung für eine Rohrleitung, insbesondere für eine Kraftstoffleitung oder eine Kraftfahrzeug-Bremsleitung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Kraftstoffleitungen und Kraftfahrzeug-Bremsleitungen sind als langestreckte Metall-Rohrprofile ausgeführt, die vor dem Einbau in das Kraftfahrzeug in vollautomatischen Rohrbiegevorrichtungen biegebearbeitet werden.
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Aus der
DE 103 57 156 A1 ist eine derartige Biegevorrichtung bekannt. Diese weist eine zentrale, ortsfeste Spanneinheit auf, in der die zu biegende Rohrleitung zunächst fest eingespannt wird. Zudem weist die Biegevorrichtung linear verfahrbare Biegeeinheiten mit einem Biegekopf auf, der in beliebiger Drehwinkellage um die zu biegende Rohrleitung positionierbar ist und Rohrbögen in beliebigen Raumrichtungen biegen kann. Der Biegekopf weist eine Stützrolle und einen Biegefinger auf. Der Biegefinger ist auf einem, zur Stützrolle koaxialen Schwenkhebel montiert. Beim Biegevorgang kann der Biegefinger in der Schwenkbewegung entlang einer Kreisbahn um die Stützrolle geschwenkt werden, und dadurch die Rohrleitung um die Stützrolle biegen. Sowohl der Biegefinger-Schwenkhebel als auch die Stützrolle sind über einen Ritzelantrieb ansteuerbar.
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Das Patentdokument
DE 28 35 405 A1 offenbart einen Handhebelrohrbieger mit einer auswechselbaren Biegeschablone und einem um deren Achse führbaren mindestens mittelbar ein Biegewerkzeug tragenden Schwenkarm, welcher eine Achsstummel der Biegeschablone umfassende erste bewegungsfest mit einem Handhebel verbundene Gabel aufweist, an welcher relativ zu ihr bewegbar eine zweite Gabel angeordnet ist.
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Die Gebrauchsmusterschrift
DE 91 11 149 U1 offenbart eine Biegemaschine, insbesondere für Draht, mit zumindest einem Biegezapfen und einem verschwenkbaren Biegearm, wobei der Biegearm ein radial zum Biegezapfen verstellbares, arretierbares Klemmstück aufweist.
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Das Patentdokument
DD 34 161 A1 offenbart eine Biegevorrichtung in einfacher oder paarweiser Anordnung zum Biegen von profiliertem Stabmaterial, insbesondere von Rohren, gekennzeichnet durch einen aus der Biegung herausziehbaren oder herauschwenkbaren Biegekern.
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Das Patentdokument
DE 22 01 933 A1 offenbart eine von Hand zu betätigende Rohrbiegevorrichtung für Metallrohre mit verschiedenen Durchmessern, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle, um die das Rohr gebogen wird, aus zwei axial verstellbaren Hälften zusammengesetzt ist und in der Biegeebene ein Spannklotz mit Exzenter zum Festklemmen des Rohres angebracht ist.
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Das Patentdokument
DE 29 04 885 A1 betrifft eine Biegevorrichtung für Metallrohre mit einem Zylindersegment, auf dessen Umfang eine den Biegeradius des Rohres bestimmende Nut angeordnet ist. Dem Zylindersegment ist ein Widerlager für die tangentiale Halterung des Rohres zur Nut zugeordnet sowie ein konzentrisch um eine Achse des Segments schwenkbarer Hebel, an dem auf einer zur Segmentachse parallelen Achse ein Druckstück angeordnet ist.
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Während des Biegevorgangs ist die zu biegende Rohrleitung zwischen dem Biegefinger und der Stützrolle eingespannt. Dabei ist der Biegefinger an einer Krafteinleitungsstelle in Ansatz mit der Rohrleitung gebracht, und zwar um eine Hebelarmlänge von der Stützrolle beabstandet, mit der die Rohrleitung um die Stützrolle gebogen wird.
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In Abhängigkeit von dem Werkstoff der Rohrleitung und/oder der verwendeten Materialstärke der Rohrleitung können aufgrund zu großer Biegebeanspruchung Druckstellen an der Rohrbogen-Außenseite der Rohrleitung erzeugt werden. Dies kann gegebenenfalls zu einer Beschädigung der Rohrleitung führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Biegevorrichtung für eine Rohrleitung bereitzustellen, bei der in einfacher und zuverlässiger Weise eine beschädigungsfreie Biegebearbeitung ermöglicht ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass die oben erwähnte Hebelarmlänge zwischen der Stützrolle und der Krafteinleitungsstelle, an der der Biegefinger mit einer Biegekraft gegen die Rohrleitung drückt, während der Biegebearbeitung mit einem Biegemoment korreliert, mit dem die Rohrleitung biegeverformt wird. Durch Variieren der Hebelarmlänge kann das auf die Rohrleitung ausgeübte Biegemoment reduziert oder erhöht werden. Vor diesem Hintergrund weist die Biegevorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ein Stellmittel auf, mit dem die Hebelarmlänge zwischen der Stützrolle und der Krafteinleitungsstelle an der Rohrleitung benutzerseitig einstellbar ist. Entsprechend kann durch einfaches Anpassen der Hebelarmlänge das auf die Rohrleitung wirkende Biegemoment so eingestellt werden, dass Druckstellen an den zu biegenden Rohrbögen vermieden werden können.
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Wie oben erwähnt, geht die Erfindung von einer Biegevorrichtung aus, bei der der Biegefinger in einer Schwenkbewegung entlang einer kreisförmigen Bewegungsbahn um die Stützrolle schwenkbar ist und mit dem Biegefinger die Rohrleitung um die Stützrolle biegt. in einer einfachen Ausführungsform kann mit dem Stellmittel der Biegefinger in einer Radialrichtung nach innen oder nach außen verstellt werden, wodurch sich der Durchmesser seiner kreisförmigen Bewegungsbahn ändert. Entsprechend ändert sich auch die Hebelarmlänge zwischen der Stützrolle und der Krafteinleitungsstelle, an der der Biegefinger gegen die Rohrleitung drückt.
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Der Biegefinger kann zur Realisierung seiner Schwenkbewegung auf einem, zur Stützrolle koaxialen Schwenkhebel montiert sein. Sowohl der Schwenkhebel als auch die Stützrolle können über an sich bekannte Ritzelbetriebe während des Biegevorgangs angesteuert werden. Zum Variieren der Hebelarmlänge kann der Biegefinger mit Bezug auf den Schwenkhebel verstellbar angeordnet sein. Beispielhaft kann der Biegefinger Bestandteil eines Grundkörpers sein, der über einen Schraubbolzen am Schwenkhebel lösbar verschraubt ist. Der Biegefinger-Grundkörper kann ein Langloch aufweisen, durch das der Schraubbolzen geführt ist. Bei gelöstem Schraubbolzen kann der Grundkörper entlang seines Langloches lageverstellt werden, wodurch auch die Hebelarmlänge verstellt wird. Durch Lösen der oben genannten Schraubverbindung kann somit der Biegefinger in einfacher Weise manuell im Rahmen von Probeversuchen passend eingestellt werden, die vor der eigentlichen Serienproduktion durchgeführt werden.
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Für eine Feinjustierung kann zwischen dem verstellbaren Biegefinger und dem Schwenkhebel eine Rastierung vorgesehen sein. Mittels der Rastierung wird der Biegefinger – zusätzlich zur bereits erwähnten Schraubverbindung – formschlüssig am Schwenkhebel gesichert. Bei gelöster Schraubverbindung kann dagegen der Biegefinger um vorgegebene Teilungsabstände der Rastierung stufenartig verstellt werden. Bevorzugt kann die Rastierung durch Riffelungen an den einander zugewandten Kontaktflächen des Biegefingers und des Schwenkhebels ausgebildet sein. Die Teilungsabstände können dabei für eine Feineinstellung im Bereich zwischen 0,3 bis 0,7 mm vorgesehen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform schließt sich der Grundkörper in der Radialrichtung nach außen an den Biegefinger an. D. h. dass der Grundkörper radial außerhalb des Biegefingers am Schwenkhebel montiert ist und der Biegefinger in etwa radial nach innen abragt. Bei einer derartigen Anordnung des Grundkörpers besteht die Gefahr, dass am Ende des Biegevorgangs der Grundkörper mit einem endseitigen Anschlußstück der Rohrleitung kollidiert und dieses beschädigt. Derartige durchmessergroße Anschlußstücke sind speziell bei Bremsleitungen an den Rohrenden vorgesehen. Diese Anschlußstücke dürfen aus Sicherheitsgründen keinesfalls einer Biegebelastung ausgesetzt werden.
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Um daher beim Stand der Technik beim Biegevorgang eine solche Kollision mit dem Biegefinger zu vermeiden, ist der Rohrbogen über eine ausreichend lange Rohr-Gerade vom endseitigen Anschlussstück entfernt. Eine derart langgestreckte Rohr-Gerade am Rohrende ist jedoch im Hinblick auf eine bauraumgünstige Einbaulage der Bremsleitung nachteilig.
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Vor diesem Hintergrund ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung der Biegefinger bzw. dessen Grundkörper geometrisch derart ausgeführt, dass selbst bei einer Reduzierung der Länge der oben erwähnten Rohr-Geraden noch ein ausreichend großer Freigang zwischen dem Biegefinger und dem endseitigen Anschlussstück vorhanden ist. Dies wird gemäß Anspruch 7 dadurch erreicht, dass der Biegefinger unter Bildung einer Freisparung um eine lichte Höhe dem Biegefinger-Grundkörper in der Schwenkrichtung vorgelagert ist. Die Freisparung ist geometrisch derart ausgeführt, dass auch am Biege-Endpunkt noch ein ausreichender Freigang zwischen dem Biegefinger und dem durchmessergroßen Anschlussstück am Rohrende vorhanden ist.
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In einer Ausführungsvariante kann der Biegefinger mit einer starren Biegekante, die zur Rohr-Biegung an die Rohrleitung angesetzt wird, materialeinheitlich und/oder einstückig am Grundkörper angeformt sein. Der Biegefinger und der Grundkörper bilden somit beispielhaft einen materialeinheitlichen starren Metallblock, der beispielsweise durch Fräsbearbeitung hergestellt ist.
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Die oben genannte Freisparung am Biegefinger-Grundkörper kann einen in der Schwenkrichtung vom Biegefinger zurückgesetzten Boden aufweisen. Der Biegefinger kann vom Freisparungs-Boden mit einem vorgegebenen Anstellwinkel in der Schwenkrichtung nach vorne abragen.
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Alternativ dazu kann der Biegefinger als eine, am Grundkörper frei drehbar gelagerte Biegerolle ausgebildet sein. Diese kann, analog zur vorgenannten Biegekante, in der Schwenkrichtung unter Bildung der Freisparung mit einer lichten Höhe über den Grundkörper hinaus ragen.
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Die Stützrolle und/oder die Biegerolle können eine umfangsseitige Führungsrille aufweisen, in der die zu biegende Rohrleitung prozesssicher aufgenommen ist. Zum Schutz des in die Rohrleitung gebogenen Rohrbogens kann dieser mit einem durchmessergrößeren Schutzschlauchstück aus Kunststoff ummantelt sein. Aufgrund des Durchmesser-Unterschieds zwischen dem Schutzschlauch und der freigelegten Rohrleitung kann die Führungsrille der Stützrolle/Biegerolle im Querschnitt betrachtet sowohl durchmessergrößere Anlagesegmente für das Schutzschlauchstück als auch durchmesserkleinere Anlagesegmente für die freigelegte Rohrleitung aufweisen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
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Es zeigen:
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1 in einer Seitenansicht einen Biegekopf der Biegevorrichtung;
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2 in einer Blickrichtung von links auf den Biegekopf aus der 1, wobei lediglich der für die Erfindung relevante Biegefinger sowie die Stützrolle unter Zwischenlage einer zu biegenden Rohrleitung gezeigt sind;
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3 bis 5 jeweils Ansichten entsprechend der 2 zur Veranschaulichung eines Biegevorgangs; und
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6 und 7 jeweils Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels entsprechend der 1 und 2, welches jedoch nicht vom Umfang der Erfindung abgedeckt wird.
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In der 1 ist ein Biegekopf 1 einer Biegevorrichtung gezeigt, mit der eine Kraftfahrzeug-Bremsleitung 3 biegebearbeitet werden kann. Die Rohrleitung 3 wird hierzu in einer nicht dargestellten zentralen, ortsfesten Spanneinheit fest eingespannt, während der Biegekopf 1 Bestandteil einer linear verfahrbaren Biegeeinheit 5 ist, mit der der Biegekopf 1 in der Rohrleitungs-Längsrichtung eine vorgegebene Biegestelle anfährt und dort in beliebiger Drehlage um die Rohrleitung 3 positionierbar ist.
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Der Biegekopf 1 weist gemäß der 1 eine Stützrolle 7 sowie einen um die Stützrolle 7 entlang einer kreisförmigen Bewegungsbahn I (2) schwenkbaren Biegefinger 8 auf, mit dem die Rohrleitung 3 um die Stützrolle gebogen wird. Der Biegefinger 8 ist gemäß den 1 bis 5 mit einer starren Biegekante 9 materialeinheitlich und einstückig an einem Grundkörper 11 angeformt. Die Biegekante 9 ist gemäß der 1 kreisförmig ausgespart. Beim Biegevorgang umgreift die Biegekante 9 die Rohrleitung 3 und wird diese gemäß der 3 mit einer Biegekraft FB an einer Krafteinleitungsstelle K gegen die Rohrleitung 3 gedrückt. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist der Grundkörper 11 über eine angedeutete lösbare Schraubverbindung 13 an einem Schwenkhebel 15 befestigt. Der Schwenkhebel 15 ist zusammen mit der Stützrolle 7 um eine gemeinsame Schwenkachse S schwenkbar. Hierzu sind die Stützrolle 7 und der Schwenkhebel 15 in einer angedeuteten Konsole 17 des Biegekopfes 1 schwenkbar gelagert und in nicht dargestellter Weise über zum Beispiel einen Ritzelantrieb ansteuerbar. Die Konsole 17 des Biegekopfes 1 sowie der den Biegefinger 8 tragende Schwenkhebel 15 sind in den 3 bis 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
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In den 1 und 2 sind die Stützrolle 7 und der Biegefinger 8 in einer Ladeposition L angeordnet. In der Ladeposition L ist der Biegefinger 8 um einen vorgegebenen Ladespalt 19 von einem abgeflachten Rollensegment 21 der Stützrolle 7 beabstandet. Die Breite des Ladespalts 19 ist so bemessen, dass die noch ungebogene Rohrleitung 3 in einfacher Weise im Ladespalt 19 positioniert werden kann.
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Ausgehend von der in den 1 und 2 gezeigten Ladeposition L wird dann gemäß der 3 sowohl die Stützrolle 7 als auch der Biegefinger 8 in eine Vorlaufposition V gebracht. In der Vorlaufposition V ist der Biegefinger 8 entlang der Bewegungsbahn I im Uhrzeigersinn um einen Vorlaufwinkel αV nach oben geschwenkt, während gleichzeitig die Stützrolle 7 in Gegenrichtung nach unten geschwenkt ist. Dadurch reduziert sich die Breite des Ladespalts 19 und wird die Rohrleitung 3 fest zwischen der Biegekante 9 des Biegefingers 8 und einer Übergangskante 23 der Stützrolle 7 eingespannt. Die Übergangskante 23 der Stützrolle 7 und die Biegekante 9 des Biegefingers 8 sind in der 3 in Rohrleitungs-Längsrichtung um die Hebelarmlänge h beabstandet, mit der die Rohrleitung 3 um die Stützrolle 7 gebogen wird.
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Ausgehend von der in der 3 gezeigten Vorlaufposition V wird der Biegefinger 8 weiter entlang der Bewegungsbahn I bis in seine Endposition E (4) bewegt. In der 4 ist die Rohrleitung 3 mit einem 90°-Rohrbogen 25 um die Stützrolle 7 gebogen.
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Wie oben erwähnt ist beim Biegevorgang gemäß der 3 und 4 der Biegefinger 8 um die Hebelarmlänge h von der Stützrolle 7 beabstandet. Die Hebelarmlänge h bleibt während des Biegevorgangs in etwa konstant. Bei zusätzlich konstant bleibender Biegekraft FB wird die Rohrleitung 3 daher mit konstantem Biegemoment um die Stützrolle 7 gebogen.
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In der 3 ist der Biegefinger 8 bei Biegebeginn gezeigt, während in der 4 der Biegefinger 8 bei Biegeende gezeigt ist, in der der Biegefinger 8 mit seiner Biegekante 9 um die Hebelarmlänge h vom Rohrbogen 25 beabstandet ist und gegen eine an den Rohrbogen 25 anschließende Rohr-Gerade 27 drückt. Die Rohr-Gerade 27 endet an einem durchmessergroßen Anschlussstück 29. Nach erfolgtem Biegevorgang wird gemäß der 5 der Biegefinger 8 und die Stützrolle 7 in einer Rückstellbewegung R wieder in ihre in der 1 und 2 gezeigte Ladestellung L zurückgestellt.
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Wie oben dargelegt, korreliert die Hebelarmlänge h mit dem auf die Rohrleitung 3 ausgeübten Biegemoment. Erfindungsgemäß kann die Hebelarmlänge h mit Hilfe eines Stellmittels 30 variiert werden, um die Biegebelastung der Rohrleitung 3 einzustellen. Das Stellmittel 30 weist in den Figuren ein am Grundkörper 11 des Biegefingers 8 ausgebildetes Langloch 31 auf. Bei gelöster Schraubverbindung 13 kann daher der Grundkörper 11 des Biegefingers 8 entlang des Langloches 31 lageverstellt werden. Auf diese Weise erfolgt eine Durchmesseränderung der Bewegungsbahn I des Biegefingers 8 in der Radialrichtung nach innen oder nach außen. In Abhängigkeit davon kann die Hebelarmlänge h zwischen der Stützrolle 7 und der Krafteinleitungsstelle K an der Rohrleitung 3 vergrößert oder reduziert werden. Durch Einstellen der Hebelarmlänge h kann somit in einfacher Weise das beim Biegevorgang auf die Rohrleitung 3 ausgeübte Biegemoment so eingestellt werden, dass sich keine Druckstellen an der Außenseite des Rohrbogens 25 ergeben.
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Für eine Feinjustierung der Hebelarmlänge h ist an den, einander zugewandten Kontaktflächen des Biegefinger-Grundkörpers 11 und des Schwenkhebels 15 jeweils eine Riffelung 33 vorgesehen, die in den 1 und 2 angedeutet ist. Mit der Riffelung 33 werden geringe Teilungsabstände Δt (2) vorgegeben, wodurch der Biegefinger-Grundkörper 11 stufenartig um die vorgegebenen Teilungsabstände Δt verstellbar ist.
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Wie aus den Figuren hervorgeht, schließt sich der Grundkörper 11 in der Radialrichtung nach außen an den Biegefinger 8 an. D. h. das der Grundkörper 11 radial außerhalb des Biegefingers 8 am Schwenkhebel 15 montiert ist und der Biegefinger 8 in etwa radial nach innen abragt. Dadurch besteht die Gefahr, dass am Ende des Biegevorgangs (4) der Grundkörper 11 mit dem Anschlußstück 29 der Rohrleitung 3 kollidiert und dieses beschädigt. Um eine solche Kollision zu vermeiden, ist gemäß der 2 der Biegefinger 8 unter Bildung einer Freisparung 35 um eine lichte Höhe I dem Grundkörper 11 in der Schwenkrichtung I vorgelagert. Entsprechend weist die Freisparung 35 einen in der Schwenkrichtung I vom Biegefinger 8 zurückgesetzten Boden 37 (2) auf, von dem der Biegefinger 8 mit einem Anstellwinkel in der Schwenkrichtung I nach vorne abragt. Durch die Freisparung 35 im Grundkörper 11 kann der Biegefinger gemäß der 4 bis unmittelbar an das Anschlussstück 29 herangeführt werden, und zwar unter Aufrechterhaltung eines Freiganges f zwischen dem Grundkörper 11 und dem Anschlußstück 29. Dadurch kann – im Vergleich zu einer herkömmlichen Biegevorrichtung – die Länge der zwischen dem Rohrbogen 25 und dem Anschlußstück 29 gebildeten Rohr-Geraden 27 reduziert werden.
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In den 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Aufbau und in der Funktionsweise grundsätzlich dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, aber nicht vom Umfang der Erfindung abgedeckt ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist der Biegefinger 8 nicht mit einer starren Biegekante 9 am Grundkörper 11 angeformt. Vielmehr ist der Biegefinger 8 in den 6 und 7 eine frei drehbar am Grundkörper 11 gelagerte Biegerolle. Die Biegerolle 8 ist ebenfalls unter Bildung einer Freisparung 35 um eine lichte Höhe I dem Grundkörper 11 in der Schwenkrichtung I vorgelagert. Auf diese Weise kann ebenfalls die Biegerolle 8 bis unmittelbar an das Anschlussstück 29 herangeführt werden, und zwar unter Vermeidung einer Kollision mit dem Grundkörper 11.
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Wie aus der 7 weiter hervorgeht, ist die Rohrleitung 3 an der Biegestelle mit einem durchmessergrößeren Schutzschlauchstück 40 ummantelt, der den Rohrbogen 25 vor äußeren mechanischen Belastungen schützt. Um trotz des Durchmesser-Wechsels zwischen dem Schlauchstück 40 und der Rohrleitung 3 einen zuverlässigen Biegevorgang zu gewährleisten, ist die Führungsrille 43 der Stützrolle 7 im Querschnitt betrachtet mit zwei seitlichen, durchmessergrößeren Anlagesegmenten 45 zur Anlage des Schutzschlauchstückes 40 und mit einem mittleren, durchmesserkleineren Anlagesegment 47 zur Anlage der durchmesserkleineren Rohrleitung 3 ausgebildet.
