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Die Erfindung betrifft eine Rundbiegevorrichtung zum Umformen von Bandabschnitten zu Rundkörpern, insbesondere Hülsen, durch Biegen um die Umfangsfläche eines runden Biegekerns, umfassend den Biegekern und mehrere um den Biegekern herum angeordnete Biegestempel, die in Richtung der Umfangsfläche des Biegekerns in bestimmter Abfolge in eine Umformstellung zur Biegebeaufschlagung eines dem Biegekern jeweils zuvor zugeführten Bandabschnitts bewegbar – und zur Freigabe des Bandabschnitts wieder vom Biegekern weg in eine Freigabestellung zurückziehbar sind.
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Rundbiegen von Bandabschnitten zu Rundkörpern kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch bedeuten, dass der jeweilige Bandabschnitt z. B. in eine ovale Form statt in eine Kreisform gebogen werden soll. Für den Fall der Kreisform werden auch die Begriffe „kreisrund” oder „kreiszylindrisch” zur Spezifizierung verwendet. Der Begriff „rund” soll sowohl die Kreisform als auch die ovale Form umfassen.
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Derartige Rundbiegevorrichtungen sind bekannt, z. B. aus der
EP 2 279 812 B1 . Die Biegekerne dieser bekannten Rundbiegevorrichtungen haben eine üblicherweise zylindrische Form mit einer kreisringförmigen Umfangskontur und sind als starre Gegenhalteelemente für die umzuformenden Bandabschnitte bei deren äußerer Beaufschlagung durch die Biegestempel ausgebildet. Üblicherweise wird der umzuformende Bandabschnitt orthogonal zur Zentralachse des Biegekerns auf diesen oben aufgelegt und mittig zentriert und mittels eines von oben zugeführten Stempels in einer solchen Anfangsposition vorweg beaufschlagt. Häufig werden die Bandabschnitte durch Abtrennen von einem Metallband erzeugt, welches von einem Coil abgewickelt wird, wobei das Abtrennen mittels einer Stanze oder dgl. vor oder unmittelbar nach dem Zuführen des Bandabschnitts zum Biegekern erfolgen kann. Bei den Bandabschnitten kann es sich im Rahmen der vorliegenden Anmeldung um Abschnitte aus Flachbandmaterial oder um Drahtabschnitte handeln. Es soll auch nicht ausgeschlossen sein, dass Bandabschnitte aus einem Blech herausgestanzt worden sind und somit ihre Bandabschnittsform erst beim Herausstanzen erhalten haben.
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Bei den rundgebogenen Gegenständen handelt es sich normalerweise um hohlzylindrische Metallblechhülsen, wie sie in verschiedenen Dimensionen für vielfältige Zwecke zum Einsatz kommen können, z. B. als Lagerbuchsen, Motorgehäuse und dgl.
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Ein im oben erwähnten Sinne dem Biegekern zugeführter und daran festgehaltener Bandabschnitt wird mittels Biegestempeln um die Umfangsfläche des Biegekerns herum gebogen, bis die beiden Längsenden des Bandabschnitts einander gegenüberliegen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die beiden Längsenden miteinander in Berührung kommen oder alternativ dazu einen definierten Längsspalt zwischen sich begrenzen. Auch ist es bereits bekannt, die beiden Längsenden des rundgebogenen Bandabschnittes miteinander zu verzahnen, etwa vermittels einer Clinchverbindung bzw. einer Verbindung nach Art einer Puzzleteilverbindung.
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Es hat sich gezeigt, dass beim Rundbiegen von Bandabschnitten um einen festen kreiszylindrischen Biegekern das Biegeteil, d. h. der rundgebogene Bandabschnitt, die Tendenz hat, nach Zurückziehen der betreffenden Biegestempel eine leicht ovale Form anstatt der gewünschten kreisrunden Form aufgrund der Materialspannungsverteilung in dem Biegeteil anzunehmen. Diese Abweichung von der Kreisrundheit und die damit verbundene mangelnde Maßgenauigkeit des Biegeteils erfordert für bestimmte Anwendungen ggf. weitere Maßnahmen zur Formanpassung des Biegeteils. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das zur „Ovalität” neigende Biegeteil nach Wegnahme der Biegestempel eine Klemmwirkung am Biegekern erzeugt und somit oft nur schwergängig vom Biegekern zu lösen ist.
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Ein erster Lösungsansatz des Erfinders zur Überwindung der genannten Probleme besteht darin, einen festen ovalen Biegekern zu verwenden und daran den Bandabschnitt rundzubiegen, wobei die Ausrichtung des ovalen Biegekerns relativ zu der Anfangsposition des rundzubiegenden Bandabschnittes und die konkrete ovale Gestalt und Dimension des Biegekerns so gewählt werden, dass das Biegeteil, d. h. der rundgebogene Bandabschnitt aufgrund seiner Formänderungsneigung nach dem Biegen und Ablösen vom Biegekern von der ovalen Form in die zumindest näherungsweise kreisrunde Form übergeht. Der Umfang des ovalen Biegekerns entspricht vorzugsweise dem Umfang eines kreisrunden bzw. kreiszylindrischen Biegekerns, den man bisher zum Rundbiegen des gleichen Biegeteils verwendet hätte. Es wird somit in diesem Fall die Neigung des Biegeteils, von der ursprünglichen Formgebung am Biegekern abzuweichen, genutzt, um eine verbesserte Kreisrundheit des Biegeteils zu erreichen. Dieser Lösungsansatz verschafft bereits Abhilfe, was die bisherige mangelnde Formhaltigkeit konventionell an kreiszylindrischen Biegekernen rundgebogener Biegeteile anbetrifft, und bringt insoweit auch schon einen wesentlichen erfindungsbegründenden Vorteil mit sich. Noch nicht gelöst ist jedoch das Problem der Klemmwirkung des Biegeteils am Biegekern nach Wegnahme der Biegestempel, da nun das zum Übergang in die kreisrunde Form neigende Biegeteil sich gegen den festen ovalen Biegekern verspannt und ggf. schwergängig von diesem zu lösen ist.
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Weitergehendes Ziel der Erfindung ist es, sowohl das bisherige Problem der mangelnden Formhaltigkeit eines rundgebogenen Biegeteils nach Freigabe durch die Biegestempel als auch das Problem des schwergängigen Ablösens des Biegeteils vom Biegekern zu beseitigen.
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Dieses Ziel wird mit einer Rundbiegevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht, wobei bei einer Rundbiegevorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen ein Biegekern vorgesehen ist, der dazu eingerichtet ist, während eines Umformprozesses wenigstens zwei verschiedene definierte Umfangskonturen aufeinanderfolgend anzunehmen.
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In dem Normalfall, dass eine kreiszylindrische Hülse oder Buchse hergestellt werden soll, könnte eine Umfangskontur des Biegekerns ein Oval – und die andere Umfangskontur ein Kreis sein, wobei z. B. zunächst die ovale Umfangskontur eingestellt werden könnte, um den rundzubiegenden Bandabschnitt in gewissem Maße oval zu „überbiegen”, wonach dann schließlich die kreisförmige Umfangskontur eingestellt werden kann, um der Tendenz des Biegeteils zur Formänderung hin zur Kreisform nachzugeben. Insoweit wäre also eine erfinderische Ausführungsform der Rundbiegevorrichtung und eines damit durchzuführenden Rundbiegeverfahrens dadurch gekennzeichnet, dass zunächst auf einem Biegekern mit ovalem Querschnitt rundgebogen wird, wonach dann nach Rückzug zumindest einiger, insbesondere aller Biegestempel vom Biegekern es diesem erlaubt wird, in Anpassung an die Formänderungstendenz des Biegeteils in eine Gestalt mit kreisrunder Umfangskontur überzugehen.
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Eine besonders bevorzugte andere Vorgehensweise und Ausgestaltung der Rundbiegevorrichtung nach der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Biegekern zunächst so beaufschlagt wird, dass er eine kreisrunde Umfangskontur annimmt, so dass der Bandabschnitt an diesem Biegekern mit kreisrunder Umfangskontur rundgebogen wird, wonach dann durch Wegnahme einiger Biegestempel und weiteres Zustellen der restlichen Biegestempel relativ zueinander in Richtung zum Biegekern der Biegekern und das darauf rundgebogene Biegeteil in eine betreffende ovale Form gezwungen wird, so dass das Biegeteil in der oben schon erwähnten Weise oval „überbogen” wird. Danach wird es unter Wegnahme sämtlicher Biegestempel vom Biegeteil dem Biegekern erlaubt, wieder eine Form mit kreisrundem Querschnitt anzunehmen, wobei das Biegeteil ebenfalls eine Kreisringform annimmt und schließlich leichtgängig vom Biegekern entfernt werden kann.
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Vorzugsweise hat der Biegekern mehrere gesonderte Umfangssegmente, die relativ zueinander bewegbar sind, um von einer der Umfangskonturen in die andere Umfangskontur des Biegekerns zu wechseln. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind diese Umfangssegmente durch äußere Beaufschlagung mittels der Biegestempel relativ zueinander bewegbar, um die verschiedenen definierten Umfangskonturen des Biegestempels zu bilden. Die Umfangssegmente, die Form der Biegestempel und die Abfolge des Zustellens der Biegestempel in die Umformstellung sowie der Rückstellung der Biegestempel in die Freigabestellung sind gemäß einer Hauptvariante der Erfindung so aufeinander abgestimmt, dass ein Rundbiegevorgang stattfindet, bei dem der betreffende Bandabschnitt zwangsweise in eine leicht ovale Form gebogen wird, aus der heraus er in die Kreisform übergehen kann, wobei der flexible Biegekern einen solchen Wechsel von der Ovalform zur Kreisform mitmachen kann.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Biegekerns ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssegmente in Umfangsrichtung des Biegekerns aufeinander folgend angeordnet und gelenkig um zu einer Zentralachse des Biegekerns parallele Gelenkachsen an ihren Enden aneinander angeschlossen sind, und dass die Umfangssegmente einen Zentralbereich des Biegekerns umgeben, wobei in diesem Zentralbereich Anschlagmittel zur Begrenzung der Bewegung der Umfangssegmente in Richtung auf die Zentralachse vorgesehen sind. Diese Anschlagmittel lassen den gelenkig aneinander angeschlossenen Umfangssegmenten ausreichend Bewegungsspiel, so dass sie sich bei betreffender Beaufschlagung mittels der Biegestempel abwechselnd zu einem Ring mit ovaler Außenkontur und zu einem Ring mit kreisrunder Außenkontur organisieren können.
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Vorzugsweise sind die Anschlagmittel von einer sich längs der Zentralachse des Biegekerns erstreckenden Stange gebildet, die an ihrem Umfang Anschlagflächen aufweist, die zumindest näherungsweise komplementär zu ihnen gegenüberliegenden Flächen der Umfangssegmente ausgebildet sind. Eine solche Stange kann die von den Biegestempeln über den rundzubiegenden Bandabschnitt auf die Umfangssegmente aufgebrachten Kräfte gut aufnehmen und ist mit geringem Aufwand herstellbar und montierbar.
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Ähnlich wie bei der aus der
EP 2 279 812 B1 bekannten Rundbiegevorrichtung können zumindest einige Biegestempel längs radial in Bezug auf die Zentralachse des Biegekerns verlaufende Achsen bewegbar geführte Stempelkopfhaltekörper und daran um parallel zur Zentralachse des Biegestempels verlaufende Schwenkachsen begrenzt schwenkbar gelagerte Stempelköpfe zur Beaufschlagung von am Biegekern umzuformenden Bandabschnitten aufweisen. Die gelenkig gelagerten Stempelköpfe können Anpassbewegungen zur Verbesserung der Kraftübertragung bei dem Umformprozess ausführen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Biegestempel in Bezug auf eine die Zentralachse enthaltende erste Symmetrieebene spiegelsymmetrisch angeordnet (vorausgesetzt alle Biegestempel sind in der Freigabestellung oder alle in der Umformstellung), und umfassen unabhängig voneinander bewegbare Biegestempel. Normalerweise wird man die Rundbiegevorrichtung so aufbauen, dass die erste Symmetrieebene eine vertikale Ebene ist. Vorzugsweise umfassen die Biegestempel zwei Biegestempelgruppen zu je drei Biegestempeln, die beiderseits einer orthogonal zur ersten Symmetrieebene verlaufenden, die Zentralachse des Biegestempels enthaltenden Ebene angeordnet sind, wobei ein jeweiliger auf der ersten Symmetrieebene liegender mittlerer Biegestempel jeder der Gruppen unabhängig von den beiden anderen seitlich davon angeordneten Biegestempeln derselben Gruppe bewegbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Rundbiegevorrichtung eine Bandabschnittszuführungseinrichtung, welche umzuformende Bandabschnitte dem Biegekern zuführt, so dass ein jeweiliger umzuformender Bandabschnitt quer zur Zentralachse des Biegekerns und in zentraler Ausrichtung relativ zu den Biegestempeln einer ersten der beiden Biegestempelgruppen zwischen diesen Biegestempeln und dem Biegekern in einer Anfangsposition zu liegen kommt, wobei die Biegekerne so gesteuert aktivierbar sind, dass
- a) zunächst der mittlere Biegestempel der ersten Biegestempelgruppe von der Freigabestellung in die Umformstellung bewegt und dort belassen wird, um einen zugeführten Bandabschnitt in dessen Anfangsposition am Biegekern zu beaufschlagen,
- b) dann die beiden seitlich vom mittleren Biegestempel angeordneten Biegestempel der ersten Biegestempelgruppe in ihre Umformstellungen bewegt und dort belassen werden, um den Bandabschnitt in eine U-Form oder Hufeisenform um den Biegekern herum zu biegen,
- c) dann die beiden seitlich vom mittleren Biegestempel der zweiten der Biegestempelgruppen angeordneten Biegestempel in ihre Umformstellungen bewegt und dort belassen werden, um den in U-Form oder Hufeisenform vorgebogenen Bandabschnitt an seinen abstehenden Schenkeln weiter um den Biegekern herum zu biegen,
- d) dann der mittlere Biegestempel der zweiten Biegestempelgruppe in seine Umformstellung bewegt und dort belassen wird, um den vorgebogenen Bandabschnitt vollständig um den Biegekern herum rundzubiegen,
- e) dann die seitlich von den mittleren Biegestempeln angeordneten Biegestempel beider Biegestempelgruppen aus ihren Umformstellungen heraus zu ihren Freigabestellungen bewegt werden,
- f) dann die mittleren Biegestempel der beiden Biegestempelgruppen relativ zueinander aufeinander zu bewegt werden, um den rundgebogenen Bandabschnitt unter Änderung der Umfangskontur des Biegekerns weiter zu verformen, und
- g) dann die mittleren Biegestempel der beiden Biegestempelgruppen in Richtung ihrer Freigabestellung bewegt werden, um den rundgebogenen Bandabschnitt zur Ablösung von dem Biegestempel freizugeben.
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Eine so gestaltete Rundbiegevorrichtung ermöglicht die Herstellung von Hülsen und Buchsen mit ausgezeichneter Kreisrundheit. Beim Zurückziehen der mittleren Biegestempel gemäß Schritt g) kann der Biegekern unter der Wirkung des sich aufgrund der Materialspannungsverteilung zu einem Kreis verformenden Biegeteils eine entsprechende Kreiskontur annehmen, so dass eine starke Klemmwirkung zwischen Biegeteil und Biegekern unterbunden werden kann und somit das Ablösen des Biegeteils vom Biegekern erleichtert wird. Bei der Relativbewegung zwischen den mittleren Biegestempeln gemäß Schritt f) wird vorzugsweise nur der mittlere Biegestempel der zweiten Biegestempelgruppe in Richtung der Zentralachse des Biegekerns bewegt, während der mittlere Biegestempel der ersten Biegestempelgruppe in seiner Stellung festgehalten bleibt.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Rundbiegen eines Bandabschnittes an einem Biegekern, dessen Umfangskontur während eines Rundbiegeumformprozesses änderbar ist, wobei das Verfahren insbesondere mittels einer Rundbiegevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchführbar ist, umfassend die Schritte:
- – Zuführen eines umzuformenden Bandabschnittes zu einem runden Biegekern, so dass der Bandabschnitt quer zur Zentralachse des Biegekerns mittig ausgerichtet in einer Anfangsposition auf diesem zu liegen kommt,
- – Halten des Bandabschnittes in dessen Anfangsposition und Rundbiegen des Bandabschnittes um den Biegekern herum durch Beaufschlagen mittels in entsprechende Umformstellungen bewegter Biegestempel, wobei der Biegekern so beaufschlagt wird, dass er eine erste Umfangskontur aufweist, so dass der Bandabschnitt in Anpassung an diese erste Umfangskontur rundgebogen wird,
- – Zurückziehen der Biegestempel vom rundgebogenen Bandabschnitt und Freigabe des Biegekerns zur Annahme einer geänderten Umfangskontur in Anpassung an die sich aufgrund der Materialspannungsverteilung ändernde Form des rundgebogenen Bandabschnitts.
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Vorzugsweise ist die erste Umfangskontur des Biegekerns eine jeweilige vorbestimmte ovale Kontur, wohingegen die letztlich geänderte Umfangskontur kreisrund ist. Die genaue Form und die Dimensionen sowie die räumliche Ausrichtung des Ovals sind so zu wählen, dass ein daran rundgebogener Bandabschnitt nach Freigabe zumindest näherungsweise die gewünschte kreisrunde Form aufgrund seiner Materialspannungsverteilung annimmt.
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Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die gewünschte Endkontur des Biegeteils oval statt kreisrund ist, so dass der Biegekern nacheinander verschiedene ovale Umfangskonturen bei dem Umformprozess aufweist.
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In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte:
- – Zuführen eines umzuformenden Bandabschnittes zu einem runden Biegekern, so dass der Bandabschnitt quer zur Zentralachse des Biegekerns mittig ausgerichtet in einer Anfangsposition auf diesem zu liegen kommt,
- – Beaufschlagen des Bandabschnittes mittels eines ersten, den Bandabschnitt von oben mittig beaufschlagenden Stempels,
- – Rundbiegen des Bandabschnittes um den Biegekern herum mittels weiterer in Bezug auf die Zentralachse des Biegekerns radial auf diesen zu bewegter und dabei den Bandabschnitt beaufschlagender Biegestempel, von denen einer ein dem ersten Biegestempel diametral gegenüberliegender zweiter Biegestempel ist,
- – Abziehen der Biegestempel vom Biegekern mit Ausnahme des ersten Biegestempels und des zweiten Biegestempels und
- – Relatives Aufeinanderzubewegen des ersten Biegestempels und des zweiten Biegestempels zur weiteren Verformung des rundgebogenen Bandabschnittes unter Änderung der Umfangskontur des Biegekerns,
- – Freigeben des rundgebogenen Bandabschnittes vom Biegekern durch Abziehen des ersten Biegestempels und des zweiten Biegestempels vom Biegekern,
- – Entfernen des rundgebogenen Bandabschnittes vom Biegekern.
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Der Biegekern kann eine zunächst kreisrunde Umfangskontur beim Rundbiegen des Bandabschnittes aufweisen und beim relativen Aufeinanderzubewegen des ersten Biegestempels und des zweiten Biegestempels nach dem Abziehen der übrigen Biegestempel so verformt werden, dass die Umfangskontur oval wird. Nach dem Abziehen des ersten Biegestempels und des zweiten Biegestempels vom Biegekern kann der Biegestempel dann eine andere Umfangskontur, insbesondere Kreiskontur, annehmen, bei welcher der rundgebogene Bandabschnitt vergleichsweise leichtgängig vom Biegekern abgezogen werden kann.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1a–1c schematische Skizzen zur Erläuterung des Verhaltens eines an einem kreisrunden Biegekern rundgebogenen Bandabschnittes;
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2a–2b schematische Skizzen zur Erläuterung des Verhaltens eines an einem ovalen Biegekern rundgebogenen Bandabschnittes;
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3a–3d schematische Skizzen zur Erläuterung des Verhaltens eines an einem kreisrunden Biegekern rundgebogenen, dann unter Änderung der Umfangskontur des Biegekerns oval geformten und schließlich unter Änderung der Umfangskontur des Biegekerns von allen Biegestempeln freigegebenen Bandabschnittes;
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4a–4f Skizzen zur Erläuterung einer Sequenz von Umformprozessschritten bei einem Rundbiegevorgang mit einer Rundbiegevorrichtung nach der Erfindung;
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5a–5b schematische Darstellungen eines alternativen Biegekerns für eine Rundbiegevorrichtung nach der Erfindung.
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1a zeigt im Querschnitt einen kreisrunden Biegekern 2 und einen darauf mittig zentrierten geraden Bandabschnitt 4, welcher um den Biegekern 2 herum rundgebogen werden soll. Dies erfolgt mittels in 1a–1c nicht gezeigter Biegestempel, welche um den Biegekern 2 herum angeordnet sind und in einer vorbestimmten Sequenz aus einer Freigabestellung heraus in radialer Richtung bezogen auf die Zentralachse 6 des Biegekerns auf diesen zu in eine Umformstellung bewegbar sind. Die auf den Bandabschnitt 4 gerichteten Pfeile in 1a symbolisieren die Beaufschlagung des Bandabschnittes 4 mit Biegekräften in einem ersten Biegeschritt. Nach Durchführung sämtlicher Biegeschritte liegt der Bandabschnitt 4 im rundgebogenen Zustand am Umfang des Biegekerns 2 an, wie dies in 1b illustriert ist. Die ursprünglich voneinander abgewandten Enden des Bandabschnittes 4 liegen in 1b unmittelbar aneinander und können z. B. durch eine Clinchverbindung 8 oder dgl. miteinander verzahnt sein.
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Der so in konventioneller Weise an einem Biegekern mit kreisrunder Umfangskontur rundgebogene Bandabschnitt 4 liegt jedoch erfahrungsgemäß nicht mit gleichmäßiger Kräfteverteilung über seinen Umfang hinweg am Biegekern an, sondern hat die Neigung eine gewisse Ovalität anzunehmen, was erkennbar wird, wenn der rundgebogene Bandabschnitt 4 vom Biegekern 2 entfernt wird. Diese Tendenz zur Annahme einer ovalen Umfangsform ist in 1c übertrieben dargestellt.
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Aufgrund der Materialspannungsverteilung und Tendenz zur Formänderung des gemäß 1b noch auf dem Biegekern 2 aufsitzenden rundgebogenen Bandabschnitts 4 kommt es zu Klemmwirkungen zwischen dem Biegekern 2 und dem nunmehr als rundgebogenes Biegeteil 4 vorliegenden Bandabschnitt. Das Ablösen des rundgebogenen Bandabschnittes 4 vom Biegekern 2 wird dadurch erschwert. Der gemäß den 1a–1c erläuterte konventionelle Biegevorgang an einem starren, kreisrunden Biegekern 2 ist somit mit zwei Nachteilen behaftet, nämlich der Schwergängigkeit des Ablösens des Biegeteils 4 vom Biegekern 2 und der unerwünschten Änderung der Form des Biegeteils 4 nach Ablösung vom Biegekern 2.
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Das Problem der unerwünschten Formabweichung des Biegeteils von der kreisrunden Form kann tendentiell gelöst werden, indem ein ursprünglich gerader Bandabschnitt 4 um einen ovalen Biegekern 2 gemäß 2a rundgebogen wird. Nach Ablösen des Biegeteils 4 vom Biegekern 2 neigt das Biegeteil 4 aufgrund seiner Materialspannungsverteilung wiederum zu einer Formänderung, dies jedoch hin zu einer kreisrunden Form, wie dies in 2b dargelegt ist. In 2a ist die ovale Abweichung des Biegekerns 2 und des darauf sitzenden Biegeteils 4 übertrieben dargestellt. Die längere Achse 10 des Ovals verläuft in 2a orthogonal zu der längeren Achse des Ovals des Biegeteils 4 in 1c, wobei in 1c vorausgesetzt ist, dass das Biegeteil unverdreht vom Biegekern axial abgeschoben wurde. Die Orientierung und Dimensionierung des ovalen Biegekerns 2 sind so gewählt, dass ein betreffendes Biegeteil 4 nach Ablösung vom Biegekern 2 Formänderungstendenz hin zur kreisrunden Form gemäß 2b aufweist.
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Wäre der Biegekern 2 in 2a starr, so wäre noch das Problem des verstärkten Klemmens des Biegeteils 4 am Biegekern 2 ungelöst. Gemäß einer Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung soll der Biegekern 2 jedoch in der Lage sein, seine Form und damit seine Umfangskontur zwischen vorzugsweise oval und kreisrund zu wechseln. Wäre somit der Biegekern 2 in 2a in der Lage, seine Umfangskontur von oval nach kreisrund nach Freigabe des Biegeteils 4 durch die Biegestempel zu ändern, etwa unter der Wirkung der Materialspannungsverteilung im Biegeteil 4, so wäre damit nicht nur das Problem der Formabweichung des Biegeteils gelöst, sondern in akzeptabler Weise auch das Problem der Schwergängigkeit beim Ablösen des Biegeteils 4 vom Biegekern 2. Ein erfindungsgemäßer Ansatz könnte somit darin bestehen, den betreffenden Bandabschnitt 4 durch Beaufschlagung mit Biegestempeln zugleich am oval eingestellten Biegekern 2 rundzubiegen und dann bei Wegnahme der äußeren Biegekräfte den Biegekern 2 und das darauf aufsitzende Biegeteil 4 zur kreisrunden Form übergehen zu lassen.
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In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine in den 3a–3d gezeigte Sequenz einer Biegeoperation nach der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Dabei wird der zunächst oben auf dem Biegekern aufliegende gerade und mittig zentrierte Bandabschnitt 4 (gestrichelt angedeutet) um den kreisrunden Biegekern 2 gemäß 3a rundgebogen und sodann durch geänderte Beaufschlagung des Biegeteils 4 mittels bestimmter Biegestempel unter gleichzeitiger Formänderung des Biegekerns 2 in die ovale Form gebracht, wie es in 3b angedeutet ist. Danach erfolgt die Freigabe des Biegeteils 4 durch Zurückziehen sämtlicher Biegestempel in ihre Freigabestellung, wobei auch der Biegekern 2 zum Übergang in seine kreisrunde Form freigegeben wird, so dass sich die Situation gemäß 3c einstellt. In der Situation gemäß 3c hat das Biegeteil 4 jedoch nicht mehr die Tendenz zur Annahme einer ovalen Form, wie dies in der Situation gemäß 1b oder 3a noch der Fall war. Das Biegeteil 4 kann man ausgehend von der Situation in 3c leicht vom Biegekern 2 entfernen und hat keine wesentliche Formänderungstendenz hin zum Oval mehr (vgl. 3d).
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In den 4a–4f ist eine Sequenz eines Rundbiegevorgangs nach der Erfindung mittels einer partiell dargestellten erfindungsgemäßen Rundbiegevorrichtung zur Herbeiführung der in den 3a–3d gezeigten Effekte illustriert. Die Umbiegevorrichtung ist nur insoweit dargestellt, als es zur Erläuterung der einzelnen Biegeschritte erforderlich ist. Sie umfasst im Beispielsfall sechs Biegestempel 12, 15, 18, 21, 24, 27 (vgl. z. B. 4d) und einen Biegekern 2, der so reversibel verformbar ausgestaltet ist, dass er zwischen einer im Wesentlichen kreisrunden Umfangskontur (4a–4e) und einer ovalen Umfangskontur (vgl. 4f) wechseln kann.
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Die Biegestempel 12–27 sind in der in 4d und 4e erkennbaren Weise im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine die Zentralachse 6 des Biegekerns 2 enthaltende Vertikalebene 30 annähernd spiegelsymmetrisch um den Biegekern 2 herum angeordnet und können zwischen einer zurückgezogenen Freigabestellung und der in der 4d erkennbaren Umformstellung radial in Bezug auf die Zentralachse 6 des Biegekernes 2 bewegt werden.
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Die Biegekerne 12–27 können in eine oberhalb der die Zentralachse 6 des Biegekerns 2 enthaltenden Horizontalebene 31 angeordnete erste Biegestempelgruppe 12, 15, 18 und eine unterhalb der Ebene 31 liegende zweite Biegestempelgruppe 21, 24, 27 aufgeteilt werden. Es liegen somit zwei Biegestempelgruppen zu je drei Biegestempeln vor, wobei jeweils ein Biegestempel 15 bzw. 24 jeder Biegestempelgruppe auf der ersten Symmetrieebene 30 angeordnet ist.
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Jeder Biegestempel hat einen in Bezug auf die Zentralachse des Biegekerns radial bewegbaren Stempelkopfhaltekörper 13, 16, 19, 22, 25, 28 und einen daran um eine parallel zur Zentralachse 6 des Biegekerns 2 verlaufende Schwenkachse 14, 17, 20, 23, 26, 29 begrenzt schwenkbar gelagerten Stempelkopf 32, 34, 36, 38, 40, 42. Die Biegestempelköpfe 32, 34, 36, 38, 40, 42 können aufgrund ihrer Schwenkbeweglichkeit Anpassungsbewegungen beim Zustellen in die Umformstellung ausführen.
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Der mit Sicht auf eine Stirnseite, d. h. längs der Zentralachse 6 in den 4a–4f dargestellte Biegekern 2 umfasst im Beispielsfall vier gesonderte Umfangssegmente 42, 44, 46, 48, die in Umfangsrichtung des Biegekernes 2 aufeinanderfolgend angeordnet und gelenkig um zur Zentralachse 6 des Biegekerns 2 parallele Gelenkachsen 50, 52, 54, 56 an ihren Enden aneinander angeschlossen sind. Die Umfangssegmente 42, 44, 46, 48 umgeben einen Zentralbereich 49 des Biegekerns 2, wobei in diesem Zentralbereich 49 eine Stange 60 als Anschlagmittel zur Begrenzung der Bewegung der Umfangssegmente 42, 44, 46, 48 in Richtung auf die Zentralachse 6 vorgesehen ist. Die Anschlagstange 60 erstreckt sich längs der Zentralachse 6 des Biegekerns und weist an ihrem Umfang Anschlagflächen auf, die komplementär zu ihnen gegenüberliegenden Flächen der Umfangssegmente ausgebildet sind.
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Im Beispielsfall ist nur das obere, die Gelenkachse 50 definierende Gelenk zwischen den Umfangssegmenten 42 und 44 am Maschinenrahmen festgehalten, während die die Gelenkachsen 52, 54, 56 definierenden Gelenke schwimmend, d. h. nicht maschinenrahmenfest gelagert sind.
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Ein Rundbiegeumformprozess beginnt damit, dass zunächst der umzuformende Bandabschnitt 4 dem Biegekern 2 zugeführt und auf diesem mittig und orthogonal zur Zentralachse 6 des Biegekerns 2 durch den aus seiner Freigabestellung heranbewegten mittleren Biegestempel 15 der oberen Biegestempelgruppe gehalten wird. Beim Bewegen des Biegestempels 15 in dessen Umformstellung erhält der Bandabschnitt 4 bereits eine Krümmung, wie dies in 4a durch Darstellung des Bandabschnitts 4 in seiner zugeführten geraden Form und in seiner nach Zustellung des Biegestempels 15 angenommenen gekrümmten Form mit Strichpunktlinien dargestellt ist. Der Biegestempel 15 wirkt über den Bandabschnitt 4 auf die oberen Umfangssegmente 42, 44 des Biegekerns 2 ein und drückt diese gegen die Anschlagstange 60. In diesem Zustand hat der Biegekern 2 die kreisrunde Umfangskontur. Diese bleibt auch dann noch erhalten, wenn im nächsten Biegeschritt gemäß 4b die beiden anderen Biegestempel 12, 18 der oberen Biegestempelgruppe in ihre Umformstellung bewegt werden, um den Bandabschnitt 4 in eine U-Form am Biegekern 2 zu zwingen. Auch in den 4b–4f ist der jeweilige Formzustand des Bandabschnittes 4 vor und nach Durchführung des betreffenden Umformschrittes mit strichpunktierten Linien angedeutet.
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Im nächsten Biegeschritt gemäß 4c werden nun die beiderseits des mittleren Biegestempels 24 der unteren Biegestempelgruppe angeordneten Biegestempel 21, 27 in ihre Umformstellung bewegt, um den Bandabschnitt 4 weiter um den kreisrunden Biegekern 2 herum rundzubiegen.
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Schließlich kommt auch der mittlere Biegestempel 24 der unteren Biegestempelgruppe zum Einsatz, um die Enden des Bandabschnittes 4 aneinander anzufügen. Diese weisen vorzugsweise Clinchverbindungselemente auf, die beim Biegeschritt gemäß 4d ineinander greifen, um eine feste Clinchverbindung herzustellen. Im Zustand gemäß 4d sind sämtliche Biegestempel in ihrer Umformstellung. Die Biegestempel 12, 15, 18 der oberen Biegestempelgruppe halten mit ihrer Stempelkraft den Biegekern 2 noch in der Form mit kreisrunder Umfangskontur. Danach werden dann die vier seitlich der Symmetrieebene 30 angeordneten Biegestempel 12, 18, 21, 27 aus ihrer Umformstellung heraus in die Freigabestellung bewegt und der mittlere Biegestempel 24 der unteren Biegestempelgruppe wird noch weiter in Richtung auf die Zentralachse 6 der Biegestempels bewegt. Dies hat zur Folge, dass die Umfangssegmente 42, 44, 46, 48 relativ zu der Anschlagstange 60 so bewegt werden, dass sie eine ovale Umfangskontur gemäß 4f bilden. Dabei werden die Umfangssegmente 42, 44, 46, 48 um die betreffenden Gelenkachsen 50, 52, 54, 56 verschwenkt, so dass sie sich zu einer Kette mit ovaler Außenkontur umorganisieren. Bei diesem erzwungenen Übergang des Biegestempels 2 in die Ovalform gemäß 4f wird auch der rundgebogene Bandabschnitt 4 entsprechend verformt und in diesem Sinne „oval” überbogen. Schließlich wird der oval gebogene Bandabschnitt 4 durch Rückzug der beiden Biegestempel 15, 24 freigegeben, so dass er seinem verbleibenden Formänderungsbestreben aufgrund der Materialspannungsverteilung nachgeben und schließlich die kreisrunde Form zumindest annähernd annehmen kann. Dabei gelangt auch der Biegekern 2 unter der Wirkung dieses Materialspannungsausgleichs des Biegeteils 4 wieder in den Formzustand mit kreisrunder Umfangskontur, so dass das Biegeteil 4 relativ leicht vom Biegekern entfernt werden kann.
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5a und 5b zeigen eine weitere Variante zur Verwirklichung eines runden Biegekerns 72 mit der Möglichkeit der Formänderung zwischen kreisrunder Form (5a) und ovaler Form (5b). Der Biegekern 72 weist einen hohlen Zentralbereich 73 mit daran angrenzenden inneren Materialaussparungen 74 bzw. 76 auf, und zwar an den Ecken des wiederum als Stange ausgebildeten Anschlagstabes 78, der sich in Richtung der Zentralachse 80 in dem hohlen Zentralbereich 73 erstreckt. Diese Materialaussparungen ermöglichen ein Zusammendrücken des Biegekerns 72 durch zwei vertikal einander gegenüberliegende Biegestempel 82, 84, die in 5b durch betreffende Pfeile symbolisiert sind. Dabei kann der Biegekern 72 eine ovale Umfangskontur annehmen (in 5b übertrieben oval gezeichnet). Bei Wegnahme der äußeren Kräfte der Biegestempel 82, 84 kann der Biegekern 72 die ursprüngliche kreisrunde Form gemäß 5a aufgrund seiner eigenen Materialelastizität einnehmen. Mit dem Biegekern 72 gemäß 5a und 5b kann eine Umformsequenz zum Rundbiegen eines Bandabschnittes durchgeführt werden, wie sie unter Bezugnahme auf die 4a–4e erläutert wurde. In 5a symbolisieren die Pfeile die Biegestempel.
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Die Erfindung kann auch zur Erzeugung von Biegeteilen herangezogen werden, die in der Endform nicht kreisrund, sondern z. B. oval sein sollen. Dabei sind die Formänderungszustände des Biegekerns so zu wählen, dass durch zwischenzeitliches Überbiegen in einer Umformsequenz das Biegeteil so verspannt wird, dass es nach Freigabe durch die Biegestempel eine gewünschte Endgestalt annehmen kann, der sich auch der Biegekern anpasst.
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Die Biegekerne und Biegestempel sind vorzugsweise zumindest überwiegend aus Stahl gefertigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2279812 B1 [0003, 0015]
