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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks, ein Verfahren zum Klemmen eines länglichen Werkstücks in einer derartigen Vorrichtung sowie das Verwenden eines komprimierbaren Abschnitts als Puffer in einer derartigen Vorrichtung.
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Rohrbiegemaschinen sind für unterschiedliche Anwendungszwecke bekannt. Hierbei können unterschiedliche Biegeverfahren zum Einsatz kommen. Beim sogenannten Pressbiegen wird das Biegewerkzeug manuell oder hydraulisch gegen zwei Gegenrollen gepresst. Diese Bewegung zwingt das zwischen dem Biegewerkzeug und der oder den Gegenrollen positionierte Werkstück zur Biegung um das Biegewerkzeug. Da die Rohre nicht von innen gestützt werden können, ist dieses Verfahren in der Regel nur für dickwandige Rohre und große Biegeradien geeignet. Drei-Rollen-Biegen wird angewendet, um Werkstücke mit großen Biegeradien herzustellen. Das Verfahren ist dem Pressbiegen ähnlich, doch rotieren die Arbeitswalzen sowie die beiden stationären Gegenwalzen und formen dadurch den Biegeradius. Beim Kompressionsbiegen ist das Rohr zwischen einem Gleitschlitten und einer stationären Biegerolle geklemmt. Durch eine Rotation des Gleitschlittens um die Biegerolle wird das Rohr auf den Radius der Biegerolle gebogen. Wesentlich vielseitiger und präziser als die zuvor genannten Verfahren ist das Rotationszugbiegen. Das Werkstück wird hierbei zwischen einer stationären Biegerolle und einer an einem Schwenkarm angeordneten Spannbacke fixiert und durch ein Verschwenken des Schwenkarms einschließlich der Spannbacke um die Rotationsachse der Biegerolle umgeformt.
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Aus
DE 10 2009 043 157 A ist eine Vorrichtung zum Biegen länglicher Werkstücke, wie beispielsweise Rohre, Strangprofile oder Metalldraht bekannt. Das längliche Werkstück wird zwischen einer Biegeschablone bzw. Biegerolle und einer Spannbacke bzw. Klemmbacke, die relativ zur Biegerolle verschiebbar ist, geklemmt. In einer Position, in der die Spannbacke an der Biegerolle anliegt, wird das dazwischen befindliche Rohr mit einer definierten Spannkraft geklemmt.
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Mit der aus der
DE 10 2009 043 157 A1 bekannten Vorrichtung sind zwei Zustände möglich. Zum einen wird das zu biegende Werkstück schon festgeklemmt, dass ein nachträgliches manuelles Ausrichten in die Biegeachse nicht möglich ist, oder das zu biegende Werkstück wird in der Vorrichtung gar nicht gehalten, so dass ein Ausrichten nur sehr schwer möglich ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks anzugeben, die insbesondere eine Veränderung der Lage und/oder Position des zwischen Biegeschablone und Klemmbacke fixierten länglichen Werkstücks ermöglicht, um beispielsweise ein Ausrichten des Werkstücks vorzunehmen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Biegevorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Kern der Erfindung liegt darin, bei einer Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks einen Puffer in Form eines komprimierbaren Abschnitts einer Fixiervorrichtung zwischen Klemmbacke und einem translatorisch mittels eines Antriebs bewegbaren Elements zum Aufbringen der Klemmkraft vorzusehen. Auf diese Weise kann ermöglicht werden, mittels der Fixiervorrichtung eine bestimmte Vorspannung/Spannkraft auf ein zu biegendes längliches Werkstück aufzubringen, so dass dieses längliche Werkstück immer noch manuell in seiner Längsachse ausgerichtet werden kann. Die Klemmbacke kann von der Biegerolle und dem länglichen Werkstück gegen den komprimierbaren Abschnitt der Fixiervorrichtung bewegt werden. Nach einem eventuell erforderlichen Ausrichten des länglichen Werkstücks kann mittels des Elements der komprimierbare Abschnitt komprimiert werden und bis zu einem Anschlag gebracht werden, wonach die maximale Klemmkraft und nicht mehr nur die Kraft durch den komprimierbaren Abschnitt auf das Werkstück aufgebracht wird. Ist der komprimierbare Abschnitt der Fixiervorrichtung noch nicht komprimiert, so ist eine Relativbewegung der Klemmbacke entgegen der Richtung der Klemmung gegen den komprimierbaren Abschnitt möglich. Wird der komprimierbare Abschnitt mittels des Elements komprimiert und so gegen die Biegeschablone gedrückt, so wird das Werkstück mit ausreichender Kraft geklemmt, um es für den Biegeprozess sicher zu halten. Mittels des komprimierbaren Abschnitts der Fixiervorrichtung können mehr als zwei Zustände (vollständiges Klemmen oder kein Klemmen), nämlich noch ein Zustand des Fixierens, in dem das Werkstück gehalten, aber auch ausgerichtet werden kann, realisiert werden.
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Bei der Biegerolle kann es sich um ein Element eines Biegewerkzeugs handeln, das mehrere, beispielsweise drei, Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist, die als Biegeschablone dienen und den Biegeradius des jeweiligen Biegevorgangs definieren. Jedes der Biegewerkzeuge umfasst weiterhin die Klemmbacke. Das Biegewerkzeug kann ferner eine Gleitschiene umfassen, auf der die Klemmbacke relativ zur Biegerolle geführt verschoben werden kann.
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Die Klemmbacke kann von einem Antrieb relativ in Richtung auf die Biegerolle zu und von ihr weg verschoben werden. Zwischen dem Antrieb und der Klemmbacke ist ein translatorisch bewegbares Element, das von dem Antrieb beaufschlagt wird, im Kraftfluss geschaltet. Der Antrieb übt eine Kraft auf das translatorisch bewegbare Element aus, das wiederum eine Kraft auf die Klemmbacke ausübt, um diese auf die Biegerolle zu oder von ihr weg zu bewegen. Das mittels eines Antriebs bewegbare Element kann insbesondere als Klemmzylinder ausgestaltet sein, der Teil eines hydraulischen Antriebs ist bzw. von diesem beaufschlagt wird. Der Antrieb kann auch ein pneumatischer Antrieb sein. Es ist auch möglich, dass der Antrieb über ein Getriebe erfolgt.
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Der komprimierbare Abschnitt ist im Sinne der Erfindung im Wesentlichen elastisch verformbar und kann reversibel auf eine einwirkende Kraft reagieren. Die Komprimierbarkeit des Abschnitts kann zu einer Abnahme des Volumens und/oder einer Zunahme der Dichte des Abschnitts führen. Der komprimierbare Abschnitt ist im Kraftfluss zwischen Element und Klemmbacke angeordnet, wobei es nicht zwingend notwendig ist, dass der gesamte komprimierbare Abschnitt räumlich zwischen Klemmbacke und Element angeordnet sein muss.
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Im Sinne der Erfindung kann die Fixiervorrichtung zwei Druckbacken aufweisen, zwischen denen der komprimierbare Abschnitt zumindest teilweise im Kraftfluss angeordnet ist.
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Vorzugsweise kann die Fixiervorrichtung als komprimierbaren Abschnitt mindestens eine Feder, d. h. eine oder mehrere Federn aufweisen. Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff „Feder” ein Bauteil, das unter Belastung nachgibt und nach Belastung im Wesentlichen in die ursprüngliche Gestalt zurückkehrt, sich also elastisch rückstellend verhält. Bei der einen oder mehreren Feder kann es sich um eine gewundene Torsionsfeder, eine Wellenfeder, eine Schenkelfeder, eine Spiralfeder, eine Blattfeder, eine Tellerfeder oder ähnlichem handeln. Das Material der Feder kann Stahl oder Gummi aufweisen. Bei den mehreren Federn kann es sich auch um unterschiedliche Arten von Federn handeln, die in der Fixiervorrichtung vorgesehen sein können.
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Vorzugsweise kann die Fixiervorrichtung einen Druckspeicher aufweisen, der mit dem komprimierbaren Abschnitt in fluidischer Verbindung stehen kann. Druckspeicher und komprimierbarer Abschnitt können mit einem Fluid, d. h. einer Flüssigkeit oder einem Gas, gefüllt sein, so dass, wenn der komprimierbare Abschnitt komprimiert wird, der Fluiddruck steigt und das Fluid vom komprimierbaren Abschnitt in den Druckspeicher gepresst wird. Das dann im Druckspeicher vorhandene Fluid steht zu einem späteren Zeitpunkt bei der Entlastung des komprimierbaren Abschnitts als „gespeicherte Energie” zur Verfügung. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um Druckluft oder Stickstoff handeln.
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Vorzugsweise ist die Fixiervorrichtung derart ausgestaltet, dass die Kraft zum Erreichen des Komprimierens der Fixiervorrichtung bzw. des komprimierbaren Abschnitts vorbestimmt ist. Die Kraft kann einstellbar sein. Beispielsweise kann durch eine vorbestimmte Anzahl und/oder Vorspannung von Federn eine einstellbare Kraft auf das Werkstück aufgebracht werden, so dass das Werkstück noch manuell ausgerichtet werden kann und nach vollendeter Ausrichtung des Werkstücks für den Biegeprozess bei weiterer Betätigung der Klemmbacke bzw. des Elements geklemmt werden.
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Vorzugsweise kann ein Kraftmesser zum Messen der Kraft zwischen Biegerolle und Klemmbacke vorhanden sein, um die Kraft, die zwischen Klemmbacke und Biegerolle wirkt, zu messen und beispielsweise in Abhängigkeit vom gemessenen Wert entschieden werden, die Klemmbacke auf die Biegerolle zuzubewegen bzw. in Richtung der Biegerolle mit Kraft zu beaufschlagen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Einrichtung zum Ermitteln des Verfahrwegs des translatorisch bewegbaren Elements vorhanden sein. Beispielsweise kann anhand der vorbestimmten Anzahl oder Druckspannung von Federn und/oder Druckspeicher anhand des Verfahrwegs die zwischen Biegerolle und Klemmbacke wirkende Kraft ermittelt bzw. eingestellt werden; die zwischen Biegerolle und Klemmbacke wirkende Kraft kann über die Ermittlung des Fahrwegs „indirekt” bestimmt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Fixiervorrichtung aufeinander zu bewegbar, gegenseitig geführte Druckbacken auf, zwischen denen im Kraftfluss zumindest ein Abschnitt des komprimierbaren Abschnitts angeordnet ist.
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Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Klemmen eines länglichen Werkstücks in einer vorbeschriebenen Vorrichtung. Das längliche Werkstück wird zwischen Biegerolle und Klemmbacke fixiert, wobei die Klemmbacke in diesem Zustand aufgrund eines zwischen Klemmbacke und dem translatorisch bewegbaren Elements zwischengeschalteten Puffers gegen die Klemmrichtung verschoben werden kann. Auch hier ist der Puffer im Kraftfluss zwischen Klemmbacke und dem translatorisch bewegbaren Element angeordnet. Eine räumliche Anordnung des Puffers zwischen Klemmbacke und translatorisch bewegbaren Element ist nicht notwendig.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kraft zwischen Biegeschablone und Klemmbacke im Zustand, wenn das Werkstück fixiert ist, die Klemmbacke also noch aufgrund des zwischengeschalteten Puffers von der Biegeschablone wegbewegt werden kann, auf einen Wert nicht höher als ungefähr 3000 N, insbesondere nicht höher als ungefähr 2500 N eingestellt.
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Die Erfindung schafft ferner eine Verwendung eines komprimierbaren Abschnitts als Puffer in eine Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks. Die Vorrichtung weist eine Biegerolle, eine Klemmbacke und ein translatorisch mittels eines Antriebs bewegbares Element auf, wobei das längliche Werkstück zwischen Biegerolle und Klemmbacke mittels Relativbewegung von Klemmbacke und Biegerolle klemmbar ist. Der komprimierbare Abschnitt ist in Richtung der Relativbewegung zwischen translatorischem Element und Klemmbacke komprimierbar.
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Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigt:
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1 einen Abschnitt einer Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks im offenen Zustand;
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2 den Abschnitt der Biegevorrichtung der 1 in einer zweiten Betriebsstellung, in der das längliche Werkstück fixiert ist und ausgerichtet werden kann; und
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3 den Abschnitt der Biegevorrichtung der 1 in einer dritten Betriebsstellung, in der das längliche Werkstück zum Biegen desselben geklemmt ist.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zum Biegen eines länglichen Werkstücks umfasst einen Werkzeugträger. Der Werkzeugträger umfasst einen Grundkörper, eine vertikal ausgerichtete Biegewerkzeugachse sowie einen Schwenkarm, der relativ zu dem Grundkörper um die Biegewerkzeugachse verschwenkt werden kann.
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An dem Grundkörper ist eine Biegerolle 1 eines Biegewerkzeugs angeordnet, die als Biegeschablone dient und den Biegeradius des jeweiligen Biegevorgangs definiert. Das Biegewerkzeug umfasst weiterhin eine Klemmbacke 2, die auf dem Schwenkarm verschiebbar angeordnet ist und in einer Position, in der die Klemmbacke 2 an der Biegerolle 1 anliegt, ein dazwischen befindliches längliches Werkstück 3 in Form eines Rohres mit einer definierten Spannkraft klemmt.
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Für die Bewegung der Klemmbacke 2 relativ zur Biegerolle 1 ist ein mittels eines Antriebs translatorisch bewegbares Element 4 mit der Klemmbacke 2 verbunden.
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Im Kraftschluss zwischen der Klemmbacke 2 und dem translatorisch bewegbaren Element 4 ist eine Fixiervorrichtung 5 vorgesehen. Die Fixiervorrichtung 5 weist einen komprimierbaren Abschnitt 6 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel Federn 7 umfasst.
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Ferner weist die Fixiervorrichtung zum Verbinden mit der Klemmbacke 2 bzw. dem Element 4 Druckbacken 8, 9 auf, zwischen denen die Federn 7 komprimierbar sind. Die Druckbacken 8, 9 sind durch Nut und Feder zueinander gerichtet. In der 1 ist ein Spalt zwischen den Druckbacken 8, 9 skizziert (ebenso wie in den 2, 3).
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Bei einer ersten Betätigung des Elements 4 mittels des Antriebs wird die Klemmbacke 2 mittels des Elements 4 und der Fixiervorrichtung 5 gegen das längliche Werkstück 3 soweit vorgeschoben, dass das längliche Werkstück 3 an die Biegerolle 1 angedrückt wird. Zwischen der Druckbacke 8 und der Druckbacke 9 der Fixiervorrichtung 5 bleibt dabei zunächst aufgrund der Federkraft der Federn 7 ein Spalt erhalten, so dass nur die Kraft der Federn 7 auf die Druckbacke 8 der Fixiervorrichtung 5 und damit auf die Klemmbacke 2 wirkt (2). Durch diese begrenzte Kraft ist es möglich, das längliche Werkstück 3 zwischen Klemmbacke 2 und Biegerolle 1, z. B. von Hand in eine gewünschte Position zu drehen, wobei das längliche Werkstück 3 anschließend aber durch die begrenzte Klemmkraft in dieser Position verbleibt, ohne dass es weiterhin, z. B. mit einer Hand gehalten werden muss. Fährt das Element 4 nun weiter vor, so dass die Druckbacke 9 und Druckbacke 8 der Fixiervorrichtung 5 aufeinanderstoßen bzw. in Anlage zueinander kommen, so wirkt ab diesem Zeitpunkt die volle Klemmkraft des Elements 4 auf die Klemmbacke 2. Das längliche Werkstück 3 wird für den Biegevorgang entsprechend eingeklemmt (3).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009043157 A [0003]
- DE 102009043157 A1 [0004]
